梨树断陷边界控陷断裂活动特征及油气地质意义

柯 钦，郭 波，王玉柱，张洪宇，刘 伟,赵燕平

(1.东方地球物理公司研究院地质研究中心,河北 涿州 072750；2.东方地球物理公司新兴物探开发处，河北 涿州 072750；3.大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司,黑龙江 大庆 163712)

梨树断陷位于松辽盆地东部断陷带，是一个在晚古生代基底之上发育了断陷层和坳陷层两套白垩系沉积层的叠合盆地。断陷经历了多期构造运动，决定了沉积发育过程、现今分布特征的差异性，总体上经历了断陷期、拗陷期和反转期3个不同的演化时期，其中断陷期又可分为初始断裂期(火石岭时期)、强烈断陷期(沙河子-营城时期)、断拗转化期(登娄库时期)三个阶段。影响本区的主要构造运动有火石岭末期构造运动，营城末期构造运动，登娄库末期构造运动及明水末期的构造运动，梨树断陷可划分为六个二级构造单元，分别为桑树台主洼、苏家屯次洼、双龙次洼、东南斜坡、北部斜坡、西部陡坡，断陷内发育了小宽、皮家、秦家屯三个NE向走滑带[1](图1)。

桑树台断裂为梨树断陷内一级断裂，控制梨树断陷盆地的形成，位于盆地的西侧，近SN走向，平面上呈“<”形状，断面东倾，剖面形态呈犁形，上陡下缓，由近60°过渡至40°左右，断裂中段近SN向，南段呈NNW向至EW向，北段呈NNE向，断距达8 000 m以上，延伸50 km以上。

本文利用连片的地震资料，对桑树台断裂进行了精细解释，取得了一些新观点，阐述桑树台断裂不同时期的发育特征及其对油气的地质意义。

图1 梨树断陷构造单元划分(a)及NW-SE方向地震剖面(b)

1 桑树台断裂特征

1.1 火石岭时期

1.1.1 桑树台断裂展布特征

前人认为梨树断陷火石岭组沉积时期为初始裂陷期，这个时期伴随有火山岩发育，主要集中在工区的北部。这个时期早期断裂开始活动，断陷受到NW-SE向拉张应力作用，形成一系列NE向断层，控制着一系列多米诺式的NE走向小型断陷盆地群，主要发育了桑树台、金山、金岗、秦家屯四个大的分割断陷(图2a)。

但是，同样的NW-SE向拉张应力作用下桑树台断陷却是呈近SN向，金山断陷的残留厚度与断裂不匹配，存在矛盾之处。通过新的地震-地质解释，划分出两条断层，即：①皮家东断层和②小宽断裂南段(图2b)。桑树台时期桑树台断裂呈雁列展布，控制着金山、桑树台、苏家屯三个NE向次洼。这样火石岭时期发育的三个断陷在同样的应力场下，具有统一的走向[2]。前人认为的金山断陷和桑树台断陷其实是同一个断陷，是受一组北东向断裂控制的次洼。主要依据有两点：(1)两个断陷之间是断层相隔，之间并无隆起；(2)金山次洼和桑树台次洼地震反射特征都是中强反射，较为连续的反射轴，反射特征类似，断陷的地层充填一致(见图3)。

图2 火石岭时期梨树断陷分布及断裂模式

1.1.2 火石岭末期走滑作用

皮家东断层和小宽断层南段这两条断层既有控制洼陷的作用，又具有走滑性质。这两条断层本身为斜列的控陷断层，断层南部都具有控陷作用，在火石岭末期发生构造反转，受到NW-SE向的挤压应力，在断层的叠接处出现走滑，致使断层的北段出现走滑，断层变得相对直立。

(1)小宽断裂南段

火石岭时期，桑树台次洼和金山次洼由小宽断裂南段相隔，断裂两侧火石岭组地层地震反射特征截然不同，并且厚度也存在很大差异，断层两侧地层厚度严重不协调(图4)。

图3 过桑树台断陷苏家屯、桑树台、金山次洼地震剖面

图4 过小宽断裂南段主测线地震剖面

断层早期主要控制金山次洼，断层两侧地震剖面中的火石岭组地层相对协调,地震切片及相干体切片中可以看出在火石岭末期发生构造反转，在挤压的作用下，早期斜列的控陷断层叠接处出现走滑，走滑距离2.5 km。因此在火石岭末期，小宽走滑断裂带已经发育，到了营城组和登娄库时期，小宽断裂北段继续走滑，整个小宽走滑断裂一直延伸至桑树台断裂(图5)。

(2)皮家东断层

皮家东断层与小宽断裂类似，早期控制桑树台次洼，基底以下为角度不整合，皮家东断层下降盘地层厚度远远大于上升盘地层，为同沉积断层(图6a)。皮家东断层北段，断层出现走滑，变得直立。两侧地层反射特征中地层产状也不一致，西侧地震反射弱，与东侧强反射地震相对应(图6b)；地震时间切片上，反射轴错断，走滑距离1 km(图7)。

图5 金山次洼2 800 ms地震剖面

图6 过皮家东断层地震剖面

图7 过皮家东断层2 700 ms地震时间切片

1.2 沙河子-登娄库时期

桑树台断裂从火石岭时期一直持续到登娄库末期。断层的持续活动控制了梨树断陷的整体填充过程，沉积中心向北迁移。

火石岭时期，桑树台断裂分南、中、北三段独立活动，分别控制三个次洼的沉积。沙河子时期继承火石岭时期的活动，主体发生拼接，形成统一的断层，北段活动量比较小，主要在中段、南段活动，沙河子组时期为断陷快速生长期。营城组沉积时期,桑树台断裂继续活动，但南段活动减弱，而中段和北段加强，具有活动强度向北转移的特征。桑树台断裂在营城组时期的断层位移量最大，说明了营城期为梨树断陷快速发育期。登娄库时期，梨树断陷进入断坳转换期，桑树台断裂活动开始减弱。登娄库末期，桑树台断裂北段与中段在拼接的部位随着皮家断裂左行走滑构造运动被皮家断裂错断，重新分割出桑树台主洼与苏家屯次洼两个相对独立的洼陷[3-7](图8、图9)。

图8 梨树断陷不同时期构造纲要

图9 梨树断陷构造演化剖面

2 油气地质意义

2.1 桑树台断裂控制有效烃源岩的分布

梨树断陷油气勘探的实践已经证实，梨树断陷油气主要来源于沙河子组和营城组两套烃源岩，以ⅡB和Ⅲ型有机质为主，沙二上段、营一段最好，发育ⅡA-ⅡB型、偶然见Ⅰ型有机质。沙河子组—营城组地层沉积时期为强烈断陷时期，桑树台断裂控制了沙河子组-营城组地层沉积，主要沉积环境为深湖-半深湖环境，有利于烃源岩发育，也决定了烃源岩的分布范围[8]。

沉积中心和优质烃源岩区的迁移、匹配形成了下生上储的成藏组合。南部沉积体系进积、北部沉积体系退积，北部斜坡带成为邻近湖盆中心的有利近源聚集区，主力勘探层系向北迁移，沙河子组下一步勘探有利区为桑树台断裂的中段、南段，营城组下一步勘探的有利区为桑树台断裂的中段、北段。

2.2 断层分段生长控制储层的展布

边界控陷断层由分段生长至连接过程中断层横向发生位移而形成调节带，在调节带两侧由于差异沉降形成比两翼断层相对低缓的转换斜坡，成为物源进入湖盆的主要通道，控制了古水流位置、沉积类型以及砂体的发育规模和空间展布，一般情况下，长期继承性发育的调节带附近砂体是最为发育的。桑树台断裂从沙河子组地层沉积时期到登娄库组地层沉积时期，平面上中段活动性最强，北段次之，南段最弱；纵向上营城组沉积期活动性最强，沙河子组沉积期次之，登娄库组沉积期最弱。在断层分段生长过程中，沙河子储层主要发育在中段和南段，营城组储层主要发育在中段和北段[9]。

2.3 小宽断裂走滑带油气有利区延伸至桑树台断裂

梨树断陷油气资源丰富，目前已发现众多油气藏。目前勘探成果揭示，勘探层系多(基底、火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组)，油气藏类型多样(基岩潜山、构造、地层或岩性、复合类型等)，油和气并存，油气主要富集于3大走滑断裂构造带(小宽、皮家东和秦家屯)和反转构造带。火石岭末期构造反转，在挤压的作用下出现走滑，小宽走滑带在火石岭末期初始发育。具备以下3个有利成藏条件：①圈闭发育；②断裂发育，可成为油源通道；③裂缝发育，改善储集层物性。扩大了断陷南部深层有利勘探区范围，桑树台断层西南侧基岩潜山也成为下一步有利勘探区域[10]。

3 结论

(1)梨树断陷边界控陷桑树台断裂在火石岭时期具有分段生长特征，火石岭时期由三条NE向斜列断层组成，控制着三个NE向次洼。

(2)火石岭末期，发育小宽断裂南段和皮家东两条走滑断层，小宽走滑断裂带在火石岭末期开始发育，一直延伸至桑树台断裂，扩大了小宽走滑断裂带的勘探范围；深部的天然气以及西侧的基岩是下一步有利勘探区域。

(3)边界控陷断层分段生长演化历史具有差异，不仅控制了烃源岩的分布范围，边界控陷断层分段生长连接部位形成的调节带是控制三角洲砂体进入湖盆的通道，进而控制着碎屑岩储层的分布。

(4)桑树台控盆断层在不同时期、不同部位活动强度存在明显差异，决定了不同层系勘探方向不同：沙河子组下一步勘探有利区为桑树台断裂带的中段、南段，营城组下一步勘探有利区为桑树台断裂带的中段、北段。