農(nóng)業(yè)種植重視平原,但油氣在盆地,工業(yè)時代重視能源和盆地,因此相關(guān)研究著作很多。
松遼盆地跨黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古三省一區(qū),面積約26萬平方千米,松花江和遼河從盆地中穿過。在距今7000萬年以前的中生代侏羅紀(jì)和白堊紀(jì),這里曾是一個大型的內(nèi)陸湖盆,湖中和四周繁衍著豐富的浮游生物和其他動植物。進(jìn)入新生代以后,大量的沉積物堆積下來,湖盆逐漸上升、萎縮,形成了現(xiàn)今廣袤無際、沼澤縱橫、泡泊遍布的大平原。20世紀(jì)上半葉,美國、日本的地質(zhì)工作者都曾在這一帶進(jìn)行過石油調(diào)查和勘探,但沒有發(fā)現(xiàn)石油。1959年9月26日,松基3井是打出了 第一口噴油井。這口井的噴油標(biāo)志著大慶油田的發(fā)現(xiàn),在我國石油工業(yè)的發(fā)展史上具有里程碑的意義。
松遼盆地區(qū)域地質(zhì)概況;1.地理位置;松遼盆地是中國東北部的一個大型中、新生代沉積盆地;2.大地構(gòu)造背景;中國東北部及其鄰區(qū)包括四個構(gòu)造單元:北部是北亞大;撞作用的多重影響;前人從構(gòu)造演化角度,根據(jù)塊體邊界主縫合帶構(gòu)造特征;北地;區(qū)主要構(gòu)造單元劃分為(鄭瑞卿,2009):1)華;3.區(qū)域構(gòu)造演化;3.1盆地基本構(gòu)造特征;據(jù)現(xiàn)有的研究成果,松遼盆地蓋層可分為下部。
松遼盆地是中國東北部的一個大型中、新生代沉積盆地,地跨黑龍江省、吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)。在亞洲地層分區(qū)中,處于北亞陸間區(qū)和環(huán)太平洋陸緣區(qū)的交接位置。白堊紀(jì)時期是盆地發(fā)育的主要階段,沉積了厚達(dá)萬米的非海相火山巖、火山碎屑巖及正常河流相、湖泊相和沼澤相碎屑巖地層,地層剖面完整,化石豐富,是我國研究陸相白堊紀(jì)地層的理想地區(qū)之一。 松遼盆地為一近北東向、北北東向的菱形盆地,周邊為丘陵和山脈所環(huán)繞,西部為大興安嶺山脈,東部為張廣才嶺,北部為小興安嶺山脈,南為康平—法庫丘陵地帶,盆地內(nèi)部則是松花江、嫩江和遼河水系沖積形成的平原沼澤。地面海拔120~300m,長750km,寬330-370km,面積約26萬km2(其中在黑龍江的面積11.8萬km2),是當(dāng)今世界上最大的典型陸相沉積盆地之一。
南緣為康平—法庫丘陵地帶:因此京沈高鐵遼寧段全長407公里,沿線多為山地丘陵,橋隧比高達(dá)72%。
燕山運(yùn)動造就了我國東部中新生代大地構(gòu)造格局,形成了北北東向的大型坳陷帶與大型隆起帶。松遼盆地就是產(chǎn)生在大型坳陷帶內(nèi)的一個坳陷區(qū),盆地形狀近似菱形,西臨大興安嶺,北與小興安嶺為界,東部為張廣才嶺,南接康平—法庫丘陵地帶。盆地中間是嫩江、松花江、遼河水系流經(jīng)的平原沼澤區(qū),地面海拔120~300m,長約750公里,寬330~370公里,主軸沿北北東方向展布,面積約26萬平方公里,是當(dāng)今世界上最大的典型陸相沉積盆地之一。地跨黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古等三省一區(qū),其中在黑龍江的面積11.8萬km。
盆地周圍主要出露古生代和前古生代的變質(zhì)巖和火山巖。盆地內(nèi)部的新生代地層下面,廣泛分布著白堊紀(jì)地層。因此,松遼盆地既是地質(zhì)上的沉積盆地,也是一個地貌盆地(圖1)。
松遼盆地形成于印支運(yùn)動末期—燕山運(yùn)動早期,發(fā)育于燕山運(yùn)動中晚期—喜馬拉雅運(yùn)動早期,萎縮于喜馬拉雅運(yùn)動晚期,從形成到結(jié)束,經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動。松遼盆地的演化可劃分為熱隆成穹,拉張破裂,拉張斷陷,斷坳轉(zhuǎn)化,沉積坳陷和擠壓萎縮六個時期。
前震旦紀(jì)及古生代地層主要出露在松遼盆地四周,在盆地內(nèi)部構(gòu)成基底。盆地內(nèi)中、新生代地層發(fā)育,僅白堊系厚達(dá)5000m以上。松遼盆地基底是晚古生代末期至早中生代初期所固結(jié)的大陸地殼,由于盆地基底性質(zhì)很穩(wěn)定,故稱為克拉通盆地基底。盆地的基底由三個復(fù)背斜和兩個復(fù)向斜組成,盆地南部基底巖性主要是石炭—二疊紀(jì)變質(zhì)巖及同期巖漿巖。據(jù)測井資料分析,大致以通榆—長春為界,南部為變質(zhì)程度較深的片麻巖和變質(zhì)巖,為早古生代吉林加里東褶皺系;北部為變質(zhì)程度較淺的板巖、蝕變火山巖,伴有大量的花崗巖侵入體,為晚古生代吉林海西褶皺系。他們均是西伯利亞地臺和中朝準(zhǔn)地臺之前的古生代中亞海槽收縮回返的產(chǎn)物。
三疊紀(jì)至中侏羅世地幔上拱,本區(qū)處于隆起剝蝕狀態(tài)。晚侏羅世至早白堊世登婁庫組沉積時期為盆地發(fā)育的早期。盆地內(nèi)深層斷裂十分發(fā)育,在古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖消減作用下,區(qū)域的拉張作用產(chǎn)生了4條北北東向裂谷帶,即西部的嫩江—白城裂谷帶、東部依蘭—伊通裂谷帶、中部的孫吳—雙遼裂谷帶和海倫—伏龍泉裂谷帶。其中嫩江—白城裂谷帶和東部依蘭—伊通裂谷帶為深斷裂,控制著松遼盆地的東、西邊界,孫吳—雙遼裂谷帶和海倫—伏龍泉裂谷帶控制著盆地內(nèi)一、二級構(gòu)造單元和盆地充填形式,并決定了盆地內(nèi)的構(gòu)造—沉積特征的東西分帶的特點(diǎn)。北西向斷裂有五條,它們對盆地內(nèi)部隆起、坳陷和沉積格局起著重要作用,并形成南北分塊的格局。在裂谷帶發(fā)育了眾多大小不等互相獨(dú)立的北北東向盆地,接受自上侏羅統(tǒng)到下白堊統(tǒng)登婁庫組沉積,根據(jù)物探及鉆井資料確定的19個侏羅系斷陷,各自獨(dú)立自稱系統(tǒng),沉積巖最大厚度可達(dá)800m。受燕山運(yùn)動III幕影響,侏羅系褶皺隆升,遭受一定程度的剝蝕。繼而基底斷裂重新活動,宏觀上形成了中央斷陷帶、中央隆起帶和東部斷陷帶的兩塹一壘的構(gòu)造格局。登婁庫組沉積覆蓋了諸斷陷,地層最大厚度達(dá)3200m,是快速過補(bǔ)償式充填沉積,為盆地進(jìn)入坳陷沉積奠定了基礎(chǔ)。
下白堊統(tǒng)泉頭組至嫩江組沉積時期為松遼盆地的重要發(fā)育時期。由于地幔物質(zhì)活動及其圍巖冷縮導(dǎo)致盆地大面積沉降,發(fā)展為統(tǒng)一的巨型坳陷盆地,該階段形成盆地內(nèi)的重要生儲蓋組合,個組段地層逐層向盆地邊緣超覆,沉積范圍可達(dá)20km以上,晚白堊世的四方臺期至第三紀(jì)末是盆地的萎縮消亡期,盆地大部分地區(qū),尤其是東部整體抬升,盆地應(yīng)力場性質(zhì)由張扭轉(zhuǎn)為壓扭,產(chǎn)生輕微擠壓褶皺,構(gòu)造上表現(xiàn)為上、下白堊統(tǒng)之間和上白堊統(tǒng)與第三系之間的不整合接觸,以及盆地內(nèi)眾多反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成,該期間為盆地局部構(gòu)造的定型期,沉積上表現(xiàn)為湖盆萎縮至消亡。根據(jù)中淺層構(gòu)造地質(zhì)特征,考慮深層構(gòu)造和基底性質(zhì),將松遼盆地劃分成7個一級構(gòu)造單元,即西部斜坡區(qū)、北部傾沒區(qū)、中央坳陷區(qū)、東北隆起區(qū)、西南隆起區(qū)和開魯坳陷區(qū)。
中國東北部及其鄰區(qū)包括四個構(gòu)造單元:北部是北亞大陸區(qū),由西伯利亞地塊和中西伯利亞地塊組成;南部是中朝大陸區(qū),由塔里木一中朝地塊組成;中部是北亞陸間區(qū);東部為環(huán)太平洋區(qū)。而中國東北地區(qū)就處在西伯利亞、華北和太平洋三大板塊所夾持的區(qū)域,由多個微板塊主體在前中生代拼合成統(tǒng)一的復(fù)合板塊,并在中新生代時期,在板塊的東緣受到環(huán)太平洋板塊拼貼和洋殼俯沖作用,北緣受到蒙古一鄂霍茨克??p合帶俯沖一碰撞作用的多重影響。區(qū)域構(gòu)造變形經(jīng)歷了前中生代不同時期、不同方向的板塊拼合造山作用及其之后的中、新生代板內(nèi)構(gòu)造作用改造,具有不同的構(gòu)造指向和復(fù)雜的變形樣式。
前人從構(gòu)造演化角度,根據(jù)塊體邊界主縫合帶構(gòu)造特征和塊體內(nèi)部構(gòu)造演化,將東北地區(qū)主要構(gòu)造單元劃分為(鄭瑞卿,2009) : 1)華北板塊北緣;2)松嫩-張廣才嶺微地塊;3)大興安嶺微板塊:甘南逆沖拆離構(gòu)造及華力西期板塊俯沖帶和烏奴爾逆沖拆離構(gòu)造帶;4)額爾古納微板塊:喜桂圖旗逆沖拆離構(gòu)造帶和額爾古納基底隆起帶;5)興凱徽板塊;6)佳木斯徽板塊;7)那丹哈達(dá)增生地體。松遼盆地主體就位于松嫩-張廣才嶺微地塊,盆地南部坐落在華北板塊北部陸緣增生帶。
3.1 盆地基本構(gòu)造特征
據(jù)現(xiàn)有的研究成果,松遼盆地蓋層可分為下部斷陷沉積層序(包括火石嶺組、沙河子組和營城組),中部坳陷沉積層序(包括登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組和嫩江組)和上部反轉(zhuǎn)期沉積層序(包括四方臺組、明水組和新生界)。以斷陷期層序和坳陷期層序為主,二者在沉積特征和構(gòu)造特征上又有很大差別,但都表現(xiàn)為受先存基底構(gòu)造的嚴(yán)格控制。盆地演化過程中,規(guī)模較大的區(qū)域性深大斷裂或基底斷裂控制了盆地的邊界、軸向、沉降沉積中心和構(gòu)造單元分區(qū),基底斷裂的多期活動也直接影響了蓋層斷層發(fā)育、沉積建造和局部構(gòu)造的形成。
3.2 松遼盆地區(qū)域構(gòu)造演化
松遼盆地主要經(jīng)歷了 5 個構(gòu)造演化階段,即成盆先期褶皺階段、初始張裂階段、裂陷階段、沉陷階段和萎縮平衡階段(圖 1.2)。
圖 1.2 松遼盆地形成及演化示意圖
1)成盆先期褶皺階段:古生代末期歐亞板塊向南東方向運(yùn)動,與古太平洋板塊碰撞,使大陸受到強(qiáng)烈擠壓,中國東北和日本諸島發(fā)生大規(guī)模褶皺,松遼板塊大范圍抬升,伴隨強(qiáng)烈?guī)r漿活動,
有大規(guī)模的花崗巖漿侵入,深部莫霍面可能發(fā)生起伏。三疊紀(jì)早期經(jīng)過侵蝕夷平,略具準(zhǔn)平原化。
2)初始張裂階段:中、晚侏羅世,地表經(jīng)前期剝蝕,巖石圈較薄,深部莫霍面拱起已達(dá)較高程度,上地幔造成局部異常,產(chǎn)生熱點(diǎn),導(dǎo)致了盆地早期的初始張裂,形成規(guī)模不等的裂陷,沿斷裂發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿活動。此時盆地西部地殼破裂較強(qiáng),火山活動強(qiáng)烈,而東部地殼破裂不完全,以產(chǎn)生裂陷為主,充填了巨厚的裂谷式補(bǔ)償沉積。
3)裂陷階段:早白堊世早期,盆地中部莫霍面拱起異常,地幔作用明顯,造成持續(xù)拉張。此時,孫吳—雙遼地殼斷裂活躍,中央斷裂帶隆起上升,兩側(cè)形成拉張斷陷,斷陷沉降速度快、物源多、水動力強(qiáng),沉積補(bǔ)償作用好,因而沉積物以較粗屑類復(fù)理石建造為主,并形成目前盆地的雛形。沙河子組形成時期盆地以伸展為主,伴隨大規(guī)模的火山活動,形成一系列新的北東、北北東向展布的斷陷盆地。營城組形成時期,松遼盆地受到古太平洋板塊向西擠壓,初始裂谷未能繼續(xù)擴(kuò)展,導(dǎo)致斷陷趨于萎縮,伸展率減小,構(gòu)造沉降幅度降低,
盆地周緣開始隆起。
4)沉陷階段:早白堊世晚期,巖石圈逐漸冷卻,產(chǎn)生熱收縮,盆地大幅度沉降,沉降速度和規(guī)模不斷擴(kuò)大,在上地幔拱起最高地帶,形成中央深坳陷。隨后分別在青山口組和嫩江組發(fā)生了兩次大規(guī)模的湖侵,使松遼盆地在 27Ma(92~65Ma)內(nèi)形成了厚達(dá)3000m 的河流、湖泊、三角洲相沉積的砂、泥巖互層含油建造。由于地殼沉陷的不均一性,使松遼盆地在發(fā)育的前期形成東部和中部兩個沉降中心,中、后期東部沉降中心逐漸消失,造成東部發(fā)育早期斷陷,中部多數(shù)發(fā)育中期坳陷,西部為長期斜坡帶。早白堊世末,由于蒙古鄂霍茨克洋的關(guān)閉,中國東北拼貼板塊(包括松遼地塊)與西伯利亞板塊碰撞,產(chǎn)生強(qiáng)烈擠壓,同時日本海開始擴(kuò)張,向西的推擠波及盆地,即所謂的“嫩江運(yùn)動”,產(chǎn)生壓扭應(yīng)力場,地殼普遍抬升,盆地東部地區(qū)抬升比較明顯。因此形成了盆地的二級構(gòu)造單元,從而結(jié)束了沉陷階段。
5)萎縮平衡階段:嫩江運(yùn)動以后,盆地深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸趨于均衡,盆地全面上升,湖盆收縮,僅為前期的四分之一。擠壓運(yùn)動一方面使先期地層發(fā)生褶皺;另一方面,擠壓也使盆地邊緣產(chǎn)生差異性隆起,而盆地中心則發(fā)生了差異性沉降。因此,在總體上升的背景下,盆地東部差異性抬升,沉積中心再次西移,沉降速度緩慢,盆地東、中部構(gòu)造幅度進(jìn)一步加大,西部形成一批淺層構(gòu)造。在擠壓應(yīng)力作用下,形成一種特殊類型的疊加構(gòu)造—反轉(zhuǎn)構(gòu)造。反轉(zhuǎn)構(gòu)造分為斷裂型正反轉(zhuǎn)構(gòu)造,即下部為正斷層,上部為逆斷層、如弧店、大安、林甸、任民鎮(zhèn)斷層等;另一種為背斜型反轉(zhuǎn)構(gòu)造,即下部為斷陷式向斜構(gòu)造,上部為背斜構(gòu)造,如大慶長垣。新生界是在侵蝕夷平的基礎(chǔ)上沉積的一套磨拉石建造,此時盆地活動性很弱,呈現(xiàn)出漸趨消亡的特征。
松遼盆地基底為前古生界、古生界的變質(zhì)巖、火成巖等巖系,上部沉積蓋層從侏羅系開始,至新生界均有不同程度的發(fā)育,總厚度可達(dá)11000m以上,但以白堊系為主,白堊系厚達(dá)7000m以上,
是盆地內(nèi)的主要含油層系。地表均為第四系未固結(jié)的松散粘土所覆蓋。松遼盆地自下而上為前古生界、下古生界、上古生界、侏羅系、白堊系、第三系、第四系。
白堊系地層自下而上發(fā)育有沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組地層。
松遼盆地深部含油組合為農(nóng)安油層,下部含油組合為扶余、楊大城子油層,中部含油組合為薩爾圖油層、葡萄花油層和高臺子油層,上部含油組合為黑帝廟油層。研究區(qū)目的層段位于松遼盆地中生界白堊系地層之內(nèi),松遼盆地中生界含油組合地層特征如下。