長嶺斷陷結構特征及成因演化模式分析

李丹，樊薛沛　(中石化東北油氣分公司勘探開發研究院，吉林 長春 130062)

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長嶺斷陷結構特征及成因演化模式分析

李丹，樊薛沛(中石化東北油氣分公司勘探開發研究院，吉林 長春 130062)

[摘要]長嶺斷陷因具有重大的油氣資源潛力而成為當前勘探研究的熱點目標，斷陷內的多個地區均獲得了勘探突破。通過系統開展地層劃分對比與構造精細解釋，分析了長嶺斷陷構造格架特征，明確了斷陷內的次級斷陷以單斷箕狀半地塹為主，以及同期半地塹和不同期半地塹2種組合類型。結合不同斷裂系統在統一應力場中的演化規律，恢復原型盆地，劃分長嶺斷陷演化機制及變形序列。

[關鍵詞]斷陷結構；構造樣式；盆地結構；構造演化

長嶺斷陷位于松遼盆地南部的中部斷陷帶內，其成盆背景和演化規律與松遼盆地的構造熱體制密切相關[1]。斷陷內部由多個次級斷凹組成，其長軸的走向主要受基底斷裂控制，北部以NNE走向為主，南部以NW向為主。次級斷凹在斷陷期為彼此孤立的小型斷陷盆地，各次凹一般沉降幅度較大，沿著控陷斷層呈長條狀展布，控陷斷層活動時間長，在盆地發育演化過程中有多期火山噴發作用。

1斷陷結構類型

圖1　長嶺斷陷次級洼槽分布特征

長嶺斷陷的單個次級斷陷多呈單斷箕狀半地塹(圖1)，斷陷西部以西斷東超為主，東部以東斷西超為主。箕狀斷陷盆地一側受控于控陷斷裂，西部斷陷的控陷斷裂往往成組出現，斷面呈階梯狀，斷陷的中、東部為單條主控斷裂控制沉積。單斷半地塹是長嶺斷陷的主要斷陷類型，即斷陷一側為控陷邊界斷層，向另一側地層超覆、尖滅或終止于調節斷裂，其形成主要受控于鏟式正斷層。

區內發育的雙斷式地塹，主要以大安-紅崗斷陷為代表。該斷陷并不是嚴格意義上的雙斷式地塹結構，可看作是2期箕狀半地塹的疊合，在火石嶺期明顯為西部的紅崗斷裂控陷，控制了該時期的地層沉積。進入沙河子期，大安斷裂控陷特征明顯，并使早期沉積地層發生掀斜作用，營城期則繼承了火石嶺期斷陷的發育特征。傳統意義上的地塹，在斷陷兩側均為控陷邊界斷層(同期)，控制斷陷的形成與發育。其形成多受控于高角度非旋轉平面式正斷層，而非鏟式斷層，運動方式主要以差異升降為主，不發生旋轉，2條控陷斷裂對地層的沉降基本上起到同等的控制作用，斷陷期沒有明顯的主沉降中心。

2斷陷組合樣式分析

研究區斷陷結構主要以單斷半地塹為主，而地塹也是在斷陷發展到一定階段時由2個半地塹形成的一種特殊疊置關系，因此半地塹式為盆地的最基本結構單元。不同結構和形態的斷陷盆地則是由半地塹通過各種連接方式組合而成，主要包括同期半地塹和不同期半地塹等組合類型。

2.1同期半地塹組合特征

同期半地塹組合是在同一拉張背景下形成的半地塹組合[2]。同期半地塹又分為同向或反向組合，同向半地塹組合又可以是串聯式、并聯式、斜列式等排列方式，反向半地塹組合可以是相對式、相背式和“S”式等排列方式。其中，同期同向組合表現為相鄰半地塹邊界斷層傾向基本一致，而同期反向組合表現為相鄰半地塹的邊界斷層傾向相反(圖2)。

圖2　長嶺斷陷同期半地塹組合方式圖

2.2不同期半地塹組合特征

不同期半地塹組合系指斷陷期火石嶺組、沙河子組及營城組沉積時期所形成的沉積-構造格架在縱向上的疊加組合方式。長嶺斷陷不同期半地塹組合可分為繼承型和非繼承型(相干型)2大類及其若干亞類。

3構造樣式分析

構造樣式是指在特定應力場作用下形成的構造幾何形態，是同一期構造變形或同一應力作用下所產生的構造的總和。

3.1伸展構造樣式

在斷陷盆地的發育演化過程中，同沉積時期的拉張和填充作用具有不均衡性[3]，在區域拉張應力和重力的綜合作用下，可以形成多種類型、不同規模的伸展構造樣式。由于區域構造部位的差異從而形成陡坡帶、中央洼槽帶及緩坡帶。上述次級構造部位具有一定的地質成因聯系，多形成各自獨特的構造樣式(圖3)。

圖3　長嶺斷陷伸展構造樣式

3.2巖漿底辟構造樣式

巖漿底辟構造樣式是指巖漿侵入或噴發所引起的底辟構造樣式。巖漿巖底辟是在巖漿尚未冷凝的情況下發生，屬于熱底辟構造。從分布時代上主要集中在早白堊世的火石嶺組噴發期(145～135Ma)與營城組噴發期(110Ma±)，盆地內有火山巖刺穿沉積巖，火成巖受基底斷裂控制明顯，NNW向與NNE向斷裂交匯處控制著巖漿活動。在火成巖上部一般出現披覆構造，由于差異壓實及能量釋放往往在火山巖體上部坳陷地層中發育小型正斷層組合，形成斷裂密集帶。

3.3反轉構造樣式

反轉構造是一種疊加、復合構造[4]，長嶺斷陷發育3大反轉斷裂即孤店正反轉斷裂、大安正反轉斷裂、紅崗正反轉斷裂。該期反轉作用對于松遼盆地坳陷層油氣成藏起到十分重要的作用，同時也對斷陷層油氣成藏起到了破壞、調節的作用,2期構造反轉造就了不同的反轉構造樣式。

4斷陷成因及演化模式分析

關于松遼盆地動力學成因的探討有很多觀點，但是關于松遼盆地的形成和演化多數學者[5，6]認為是與西太平洋板塊的俯沖有關，自20世紀80年代以來受板塊理論的影響，又先后提出了大陸裂谷、弧后盆地、走滑拉分盆地[7]等成因理論，可以說關于盆地的成因一直受到很大的爭議。

4.1斷陷成因模式分析

已有的研究表明，松遼盆地既具有大陸裂谷盆地的特征，又具有活動大陸邊緣的某些特征。但是處于松遼盆地中央的乾安-長嶺地區是莫霍面隆起的中心，地殼厚度最小，只有29km，但是斷陷層沉積厚度巨大，與莫霍面深度呈明顯的鏡像關系。

晚侏羅世以來中國東北地區巖石圈受前期造山作用影響，厚度巨大，自160Ma中國東部的巖石圈發生了減薄。研究認為，斷陷的形成應為2種成因模式的相互疊加，即斷陷的形成初期主要是由于侏羅紀強烈造山作用，形成的巨厚巖石圈在重力作用下由于巖漿擾動底部而發生拆沉作用，導致巖石圈伸展拉張減薄，形成初始斷陷(火石嶺期)并伴隨著強烈的火山作用。其火山巖特征主要以中基性為主，屬于鈣堿系列-高鉀鈣堿系列[8]，反映了褶皺區火山巖噴發的特征。拆沉作用后，地幔柱上拱，巖石圈繼續發生強烈的減薄作用，形成水平引張力，發生強烈的伸展變形，由此進入強斷陷期。由于地幔柱作用持續增強，在營城期發生強烈的火山噴發，該期火山巖主要以中酸性為主，與構造活動有直接關系。營城期地幔柱作用達到最強，之后回落，由此進入到熱沉降階段。

4.2構造應力場分析

由長嶺斷陷區域應力場(圖4)分析可知，水平張應力主要以NW-SE向伸展為主，整個斷陷發育為主動裂陷作用。由于伊澤奈岐板塊斜向俯沖方向的改變，致使整體具有左旋扭動的特征，在該應力場機制下，NW向斷裂將發生右旋扭動，如長嶺東斷裂。在沙河子組沉積前具有分段的特點，可以將其劃分為3段，具有雁行式排列的特征，推測西部的長嶺西斷裂形成時期早于長嶺東斷裂，在構造應力場作用下發生右旋張扭變形，形成次級的長嶺東斷裂。從演化歷史來看，長嶺西斷裂應該是一條早期形成的深大斷裂。從長嶺斷陷的演化模式也可看出，長嶺西斷裂控制火石嶺期地層分布，而長嶺東斷裂對沙河子期及其以后的地層沉積控制明顯。雖然長嶺次凹具有走滑扭動的特點，但是主要的變形機制還是以伸展變形為主，只是伴隨著扭動的特征在其中而已。

5結論

1)長嶺斷陷是由多個主次斷陷組成的復式斷陷群，鏟式正斷層控制的半地塹結構是主要的斷陷結構類型。同期半地塹以多種組合方式排列，同向組合包括串聯式、并聯式及斜列式，反向組合包括相對式、相背式及“S”式，形成了區內凹凸相見的構造格局。

2)長嶺斷陷演化先后經歷了造山后巖石圈拆沉作用導致的巖石圈減薄伸展；后期地幔柱上拱巖石圈發生強烈減薄作用，產生水平引張力導致伸展變形，2期伸展變形均伴隨強烈的火山作用。

圖4　長嶺斷陷區域應力場分析

[參考文獻]

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[2]董清水，趙占銀，劉招君，等. 半地塹式斷陷盆地的油氣成藏模式——以松遼盆地梨樹斷陷為例[J]. 吉林大學學報(地球科學版)，2003,33(1)：43～47.

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[7]李思田，解習農，王華，等.沉積盆地分析基礎與應用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[8]于文修，陸建林，張慶龍，等.松遼盆地長嶺斷陷早白堊火山巖地球化學研究[J].礦物學報，2012，32(1)：83～90.

[編輯]鄧磊

11 Structural Characteristics and Genetic Evolution Mode of Changling Faulted Depression

Li Dan,Fan Xuepei

(FirstAuthor’sAddress:ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,NortheastOilandGasCompany,SINOPEC,Changchun130062,Jilin,China)

Abstract:Because of the great potential of oil and gas resources, Changling Faulted Depression has become a hot target in the current research of oil exploration.In the faulted depression，there were breakthrough areas of exploration.Through the systematical stratigraphic division and fine structural interpretations, its tectonic frame features were analyzed, it was clarified that the secondary fault depression in the faulted depression was maily half graben，and there were half graben and two combination types of half grabens in different periods.In combination with the evolution of different fault systems in the unified stress field, the prototype basin is restored, the evolution mechanism and deformation sequence of Changling Faulted Depression are identified.

Key words:faulted structure；structural style；basin structure；tectonic evolution

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)11-0011-05

[中圖分類號]TE121.2

[作者簡介]李丹(1981-)，女，工程師，現主要從事地震資料解釋工作，109856740@qq.com。

[收稿日期]2015-09-10

[引著格式]李丹，樊薛沛.長嶺斷陷結構特征及成因演化模式分析[J].長江大學學報(自科版),2016,13(11):11～15.