海拉尔盆地红旗凹陷构造层特征及构造演化

杨 旭 申文静

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院， 黑龙江大庆 163712）

0 引 言

海拉尔盆地是叠置于内蒙古—大兴安岭古生代碰撞造山带之上的中—新生代陆相沉积盆地［1］，盆地由多个箕状断陷构成。 张晓东等［2］认为早白垩世的盆地主要经历了初始张裂、 断陷强烈拉张、断陷快速沉降、 断陷稳定拉张和断陷萎缩5 个构造演化阶段。 陈守田、 罗群等［3-4］认为白垩纪海拉尔盆地经历了地壳隆起、 断陷、 坳陷和萎缩4 个构造演化阶段。 随着三维地震勘探区的构造精细研究，对海拉尔盆地的构造演化进一步划分为3 个伸展作用幕和3 个缩短作用幕［5］。 刘志宏等［6］认为红旗凹陷在早白垩世经历了4 个变形阶段。 红旗凹陷是海拉尔盆地内的一个含油气凹陷， 目前勘探程度较低， 主要油藏类型为构造油藏， 但红旗凹陷经历了多期构造运动， 沉降中心和沉积中心的变化表现为“跷跷板” 式演化［7］， 给凹陷构造层的划分、 构造演化研究和原型盆地的恢复造成了很大困难， 也严重制约了该地区的勘探工作。 前人均是在二维地震资料的基础上对红旗凹陷的构造演化特征进行分析， 本次研究是在三维地震资料精细解释基础上，结合新的钻探成果， 划分了红旗凹陷的构造层， 分析其构造特征， 并结合区域地质背景探讨其演化过程， 为后期盆地解析及油气勘探提供指导。

1 区域地质概况

红旗凹陷位于海拉尔盆地中部断陷带的中部，西侧受延伸到盆地内的德尔布干断裂控制， 东侧为巴彦山隆起， 南部与五星队凸起及新宝力格凹陷相望， 北部与陵丘凸起及赫尔洪德凹陷相连， 为NE向展布的西断东超的箕状断陷。 凹陷由西南向东北依次发育3 个次凹， 分别为岗岗突次凹、 舒特诺尔次凹和红旗牧场次凹（图1）。 断陷基底为中—上古生界（Pz2—Pz3） 黑色片岩，自下而上发育中—上侏罗统塔木兰沟组、 下白垩统铜钵庙组、 南屯组、 大磨拐河组、 伊敏组、上白垩统青元岗组和新生界。 主要勘探目的层为铜钵庙组和塔木兰沟组。

2 构造层划分及岩性特征

构造层是地质演化过程中在一定的构造单元、一定的构造时期内形成的、 具有一定的构造变形特征的地层组合。 它在时间上代表地球演化历史中一定的构造时期， 在空间上代表某一构造事件所影响的范围。 各个构造层之间的分界面通常为明显的沉积间断， 呈现为区域性地层角度不整合接触关系，因而相邻的2 个区域性地层角度不整合之间的地层构造组合， 就是一个构造层。 不同的构造层在构造变形的类型、 样式、 强度、 构造应力方向和构造体系等方面， 都具有完全不同的特征［8-14］。

2.1 构造层划分

在地震资料中， 红旗凹陷沉积地层发育2 个一级构造层序界面。 区域层序界面T4（塔木兰沟组顶面）、 T04（伊敏组顶面） 是海拉尔盆地内规模较大的一次构造运动形成的界面， T4反射界面是晚侏罗世末期构造运动在上侏罗统与下白垩统之间形成的沉积间断面， 下伏地层为中—上侏罗统塔木兰沟组火山岩夹陆相碎屑岩。 在地震反射特征上表现为明显的界面下削截、 界面上上超的不整合界面；T04反射界面是下白垩统伊敏组沉积末期区域性构造运动形成的上、 下白垩统之间的区域不整合面，在地震资料上表现为上覆平缓地层与下伏不同时期形成地层的削截。 将沉积地层划分为中—上侏罗统构造层、 下白垩统构造层和上白垩统构造层。 下白垩统构造层是红旗凹陷内主要构造层。 在该层中发育次一级的构造层序界面T22（南屯组顶面）， T22反射界面是南屯组沉积末期局部的构造运动所产生的沉积间断面， 在地震资料上表现为一削蚀强反射面， 反映构造活动的挤压隆升后又发生回落沉降形成的局部不整合面， 它将早白垩世沉积地层划分为断陷构造层（T4—T22） 和断坳构造层（T22—T04）（图2）。 在断陷构造层中， 由于断陷拉张强度的差异， 形成了T23、 T3两个三级构造层序界面， 进一步将断陷构造层划分为初始拉张构造层 （T4—T3）、 强烈拉张构造层（T3—T23） 和稳定拉张构造层（T23—T22）。

2.2 构造层岩性特征

2.2.1 中—上侏罗统构造层

该构造层为基底变质岩之上至T4界面之间的一套层系， 时代相当于中—晚侏罗世。 与上覆地层呈平行不整合或角度不整合接触关系， 主要以火山岩建造为主， 为塔木兰沟组。 据钻井资料揭示， 由下而上发育4 段： 第1 段以湖相沉积岩为主， 上部夹灰黑色玄武岩； 第2 段以酸性火山岩为主， 岩性为晶屑玻屑凝灰岩、 流纹质凝灰熔岩等； 第3 段以湖相沉积岩为主； 第4 段以中基性火山岩为主， 岩性以安山岩和玄武岩为主（图3）。

2.2.2 下白垩统构造层

该构造层为T4之上至T04界面之间的一套层系， 时代上相当于早白垩世， 为红旗凹陷内的主要构造层， 与上覆地层呈不整合接触关系， 主要为陆相断陷盆地的砂泥岩沉积， 由下至上地层依次为铜钵庙组、 南屯组、 大磨拐河组和伊敏组（图3）， 其中铜钵庙组岩性以砂砾岩与薄层泥岩为主， 南屯组及以上地层岩性以砂岩与泥岩互层为主。 测井曲线整体表现为齿化箱形或钟形的特点， 因上覆地层无测井曲线数据， 数值大小无法比较。 受次一级构造层序界面T22的控制， 可进一步划分为2 个次一级构造层。 铜钵庙组—南屯组沉积地层 （T4—T22）构成了断陷构造层， 大磨拐河组—伊敏组沉积地层（T22—T04） 构成了断坳构造层。

2.2.3 上白垩统构造层

该构造层为T04之上的一套层系， 时代上相当于晚白垩世， 受后期剥蚀作用的影响， 该构造层主要分布在凹陷中部， 为陆相湖盆的砂泥岩沉积， 岩性为砂砾岩夹薄层泥岩（图3）。

3 构造层构造特征

3.1 中—上侏罗统构造层

中—晚侏罗世时期， 红旗凹陷为断槽式箕状断陷结构。 在红旗凹陷缓坡发育数条与边界断裂倾向相反的正断层， 其中紧邻次级“洼槽” 的为二级生长正断层， 与边界正断层共同控制断槽的发育，形成主生油洼槽， 其断槽既是主沉积洼槽， 又是沉降中心， 断槽内的暗色泥岩有机质类型好而且丰度高， 同时成熟度高， 生烃强度大。 晚侏罗世末期火山活动对凹陷结构进行了改造。 凹陷以NE 向断层为主， 构造样式以阶梯状组合、 堑—垒式组合等伸展构造类型为主。

3.2 下白垩统构造层

下白垩统构造层可以进一步细分为断陷构造层和断坳构造层。 断陷构造层表现为西断东超的单断断超结构。 陡坡控凹断层发育， 缓坡带分布隆起区。 构造演化主要受陡坡边界断裂控制， 湖盆持续发育。 断陷期形成的断层， 规模较大， 多呈NE 向展布， 断面呈铲形。 以羽状组合、 Y 字形组合、 阶梯状组合等伸展、 走滑和反转等构造样式［15-18］为主（表1）。

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断坳构造层早期表现为单断倾斜式结构， 晚期呈现坳陷结构。 陡坡一侧发育控凹断层并伴生一系列调节断裂， 缓坡带断裂不发育， 断裂主要以NE向和NNW 向断层为主， NNW 向断层起调节作用。边界断裂控制作用逐渐减弱， 湖盆由断超结构逐渐过渡为坳陷结构。 发育似花状构造的走滑拉分构造样式， 由一系列近南北向呈簇状分布的断层组成的构造样式， 断层分布密集， 走向一致， 呈散开的花状分布（表1）。

3.3 上白垩统构造层

晚白垩世构造层以坳陷特征为主， 由于凹陷后期抬升剥蚀强烈， 红旗凹陷上白垩统残留厚度较薄， 构造样式不可识别， 不作细致描述。

此外， 在白垩纪南屯组沉积末期、 大磨拐河组沉积末期和伊敏组沉积末期， 均发育挤压构造样式（表1）， 控陷断裂表现为强烈的拖拽改造作用。

4 构造演化

海拉尔盆地基底属于巨大的中亚—蒙古地槽的一部分， 其形成演化受蒙古—鄂霍次克洋的俯冲和太平洋板块的共同作用， 表现为中—晚侏罗世盆地和白垩纪—新近纪盆地叠置而成。 根据红旗凹陷构造层的划分， 结合构造样式的变化， 可以大致确定红旗凹陷中生代经历了规模不等、 强度不一、 应力性质不同的4 个构造发育阶段［19-20］（图4）。

4.1 晚侏罗世断陷发育阶段

早—中侏罗世， 受蒙古—鄂霍次克洋俯冲的影响， 海拉尔盆地从前期的压性状态转化为强烈拉张环境， 在NW—SE 向拉张力作用下， 以大量的火山喷发为特征， 沉积物以火山碎屑岩为主， 形成了红旗凹陷中—上侏罗统构造层。 在中—晚侏罗世蒙古—鄂霍次克洋的最终关闭及其两侧地体的碰撞造山作用下， 并形成了塔木兰沟组遭受强烈挤压的构造特征， 形成T4削截不整合面， 代表了侏罗纪盆地的结束（图4 （a） ）。

4.2 早白垩世断陷发育阶段

早白垩世早期， 红旗凹陷处于断陷发育阶段，以强烈拉张、 快速沉积为主。 红旗凹陷受到NW—SE 向强烈拉张作用， 断陷迅速下沉， 发育大型犁式控陷断裂及次级断裂， 形成箕状断陷结构， 随着控陷断裂的持续活动， 红旗凹陷东侧缓坡不断隆升遭受剥蚀。 到断陷发育的末期， 即南屯组沉积末期， 红旗凹陷受到区域性NW—SE 向挤压作用，断层活动剧烈， 反转构造发育， 形成滑脱褶皱， 缓坡带发生旋转翘倾掀斜， 在凹陷中部形成断隆。 经过这次构造运动， 断层活动减弱， 断陷伸展强度明显减小， 断陷进入断坳过渡阶段（图4 （b） —（d） ）。

4.3 早白垩世断坳发育阶段

早白垩世晚期， 红旗凹陷处于断坳阶段， 以稳定拉张为主。 控陷断裂活动逐渐减弱， 以基底整体沉积为主。 以近EW 向伸展作用为主， 断层具有走滑的性质。 陡坡带、 缓坡带坡度差变小， 地层在地震剖面上表现为双向上超的特点， 沉积、 沉降中心与早期断陷阶段发生较大偏差。 伊敏组沉积期末，红旗凹陷受到近EW 向挤压作用， 凹陷整体隆升萎缩， 发育反转背斜和断层褶皱。 下白垩统构造层的断陷发育历史趋于结束（图4 （e） ）。

4.4 晚白垩世坳陷发育阶段

晚白垩世时期， 红旗凹陷处于凹陷整体沉降阶段， 地层呈中间厚两侧薄的“坳陷型” 沉积特征，显示为浅盆坳陷特征。 青元岗组沉积之后， 红旗凹陷经历了较强烈的挤压作用， 处于坳陷萎缩阶段，在青元岗组中可见褶皱、 反转作用形成的小规模逆断层（图4 （f） — （g） ）。

5 构造演化与油气的关系

由上述构造演化阶段的分析可知， 早白垩世断陷发育阶段（铜钵庙组—南屯组沉积时期）， 以强烈拉张、 快速沉积为主， 靠近控陷断层一侧地层沉降量大， 为该时期的沉降中心。 随着控陷断层的强烈拉张， 湖盆不断扩大， 水体加深， 湖相暗色泥岩沉积， 陡坡及缓坡大量陆源物质的注入， 形成陡坡、 缓坡两大扇三角洲物源体系， 这一时期为红旗凹陷主力烃源岩和储层发育时期。 而在南屯组沉积末期， 红旗凹陷受到区域性NW—SE 向挤压作用，反转构造发育， 形成滑脱褶皱， 在凹陷中部形成断隆。 这些古构造的形成为油气聚体提供有利场所。

早白垩世断坳阶段（大磨拐河组—伊敏组沉积时期）， 盆地以稳定拉张为主。 由埋藏史分析可知， 在伊敏组沉积末期， 铜钵庙组古地温高， 镜质体反射率Ro达到0.5%～0.7%， 进入大量生排烃期， 油气沿着断层、 不整合面及砂体等疏导体系运移至南屯组末期在凹陷中部形成的古构造聚集成藏。

晚白垩世坳陷阶段（青元岗组沉积时期至今）经历一次较强烈的挤压作用， 造成地层整体抬升，剥蚀量大， 但该时期的构造运动对断陷构造层的古构造影响小， 早期形成的油藏油气得以保存。

6 结 论

（1） 红旗凹陷沉积地层发育2 个一级构造层序界面， 将凹陷地层由下至上划分为3 个一级构造层， 即中—上侏罗统构造层、 下白垩统构造层和上白垩统构造层。 其中下白垩统构造层又可以进一步划分为断陷构造层和断坳构造层。

（2） 中—上侏罗统构造层以伸展构造样式为主， 形成箕状结构火山岩断陷。 下白垩统构造层以伸展构造样式和伸展—走滑构造样式为主， 形成箕状结构断陷。 上白垩统构造层以反转构造样式为主。

（3） 红旗凹陷经历4 个构造演化阶段， 即晚侏罗世断陷发育阶段、 早白垩世断陷发育阶段、 早白垩世断坳发育阶段、 晚白垩世坳陷发育阶段。