梨樹斷陷蘇家屯地區構造特征及構造演化

徐天鑫 楊飛 蔡文杰 李一超 夏文豪 程利遠

（1. 長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100;

2. 中國石油吉林油田分公司 勘探開發研究院，吉林 松原 138000）

摘 ?????要：蘇家屯洼槽位于梨樹斷陷西北部，區內斷裂極為發育。通過精細構造解釋，結合測井、錄井數據，對區內斷裂展布特征、活動期次、組合樣式和構造演化進行分析。結果表明，蘇家屯次洼整體上表現為南斷北剝、一洼一斷階、南部雙斷、北部東斷西超的特征，在平面上可劃分為四個構造單元：西部斷階帶、中央凹陷帶、東部斷階帶、東北構造反轉區，通過制作構造演化史剖面，在基于本次三維地震剖面上的構造層特征，以及前人對蘇家屯構造演化成果的基礎上將研究區構造演化劃分為四大階段：斷陷期、斷坳轉化期、坳陷沉積期和構造反轉期。

關 ?鍵 ?詞：蘇家屯地區;構造特征;斷裂特征;構造演化

中圖分類號：TE122?????????文獻標識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2020）04-0142-06

Structural Feature and Tectonic Evolution of Sujiatun

Area in Lishu Fault Depression

XU Tian-xin¹， YANG Fei¹， CAI Wen-jie¹， LI Yi-chao¹， XIA Wen-hao¹， CHENG Li-yuan²

（1. School of Geophysics and Petroleum Resources， Yangtze University，?Hubei Wuhan 430100， China;

2.?Exploration and Development Institute， PetroChina Jilin Oilfield Company， Jilin?Songyuan138000， China）

Abstract：?Sujiatun?trough is located in the northwestern part of Lishu fault depression， and the fault is extremely developed. Through the fine structure interpretation， combined with logging data， fault distribution characteristics， activity periods， combination patterns and tectonic evolution in the area were analyzed. The results show that the characteristics of Sujiatun subsag are characterized by southern fault， northern erosion， one groove followed by one step， the southern double-break and the northern east fault while west supercontinent.It can be divided into four structural units on the plane： the western fault zone， the central depression zone， the eastern fault zone and the northeast structural reversal zone. Through making?the tectonic evolution history profile， the tectonic evolution of the study area can be?divided into four stages based on the tectonic layer features on 3D seismic section and the predecessors on the tectonic evolution of Sujiatun?area： fault depression period， fault depression transformation period， depression deposition period and tectonic inversion period.

Key words：?Sujiatun region; Structural feature;?Fault characteristics; Tectonic evolution

蘇家屯地區共有探井20余口，氣測顯示蘇家屯地區深層勘探開發潛力較大，但由于蘇家屯地區斷層較為發育，局部剝蝕嚴重，地質條件復雜，加上受前期地震資料品質及鉆探程度較低等因素影響，對該區斷裂特征及構造演化等方面尚不十分清楚，存在諸多地質問題，制約了蘇家屯地區火石嶺組、營一段和營二段氣藏勘探開發進程。周卓明等認為蘇家屯次洼整體上表現為南斷北剝"東西超覆的特征^[1]。本文以三維地震資料為基礎，結合錄井、測井資料，建立高精度井震結合連井對比大剖面，并進行層序地層劃分與對比。在連井大剖面、井-震結合的層序地層劃分和對比的基礎上，建立高精度層序地層格架，查明層序地層格架內地層分布特征。在三維地震工區資料采用精細構造解釋技術，從地震反射層位的地質標定、地震反射波組特征分析、不整合面的識別和多方法斷層解釋入手，并利用時間切片和相干切片，對研究區內斷裂組合和發育演化的展開進一步研究，使斷裂系統的組合更加符合地質規律，構造更加落實可靠。

1 ?區域地質概況

松遼盆地位于我國東北地區，是一個大型中新生代陸相沉積盆地，面積約26×10⁴ km²，橫跨黑龍江、吉林、遼寧三省。根據區域地質特征，可以將松遼盆地劃分為6個一級構造單元：北部斜坡帶、東北隆起帶、西部斜坡帶、中央凹陷區、東南隆起帶和西南隆起帶^[2]。梨樹斷陷的構造位置處于松遼盆地東南隆起區，是一個自晚侏羅世以來發育而成的斷坳疊置型復合盆地，總體呈北北東展向，面積大約3 900 km²。梨樹斷陷北部為中央凹陷帶，西側為西南隆起帶，松遼盆地的展布控制著其形成和演化。研究區位于梨樹斷陷西北部的蘇家屯地區（圖1A）^[3，4]。

蘇家屯洼槽位于梨樹斷陷西北部，受曲家屯斷裂與桑樹臺斷裂分割形成獨立的洼陷（圖1B）。洼槽內斷陷地層自下而上發育有下白堊統火石嶺組、沙河子組、營城組以及登婁庫組地層，受區域構造運動和皮家走滑斷裂長期活動的影響，北部登婁庫組地層被大量剝蝕，從而在整體上形成了“南部雙斷地塹，北部西斷東超”的構造格局^[5-7]。目前蘇家屯地區有探井20余口，中石化在蘇家屯洼槽完鉆探井13口，2015年度吉林油田公司完成三維地震200 km²，目前完鉆探井13口，大多見到良好油氣顯示。

2 ?構造特征分析

蘇家屯次洼面積約200?km²，蘇家屯斷陷登婁庫組及以下地層為斷陷沉積，西側的桑樹臺斷裂和東側曲家斷裂長期活動，控制著火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組沉積。研究區研究對象主要為下部斷陷層系：火石嶺組、沙河子組、營城組。在蘇家屯次凹兩側發育的控凹斷裂桑樹臺斷裂和曲家斷裂實質上分別是兩組斷裂，這兩組斷裂活動具多期性，共同控制著控制火石嶺組和營城組沉積。受控于蘇家屯斷陷的持續活動，工區發育大量疊瓦狀的拆離正斷層及其反身調節斷裂。在斷陷沉積時期，沙河子組由東向西超覆尖滅，火石嶺組、營城組和登婁庫組在蘇家屯斷陷沉積最厚。登婁庫組末期發生構造反轉，構造區東北部發生強烈反轉，大幅度隆升造成東北地區登婁庫組剝蝕殆盡，局部甚至剝至火石嶺組。

2.1 ?反射層特征

蘇家屯次洼主要研究火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組沉積，各反射層在地震剖面上有如下特征（表1、圖2）。

2.2 ?構造單元劃分

蘇家屯次洼在整體上表現為南斷北剝、一洼一斷階、南部雙斷、北部西斷東超的特征。蘇家屯洼槽在斷陷沉積期與梨樹斷陷相連，受區域構造運動和斷裂長期活動影響，洼陷南部受蘇家屯斷裂和曲家屯斷裂分割形成東、西斷階和中央洼陷;洼陷北部受南北向曲家屯斷層分割形成中央洼陷帶和東部斷階帶^[7-10]。

根據研究區深部地層大斷裂的展布特征，將蘇家屯次洼斷陷期依次劃分為四個構造單元：西部斷階帶、中央凹陷帶、東部斷階帶和東北構造反轉區（圖3）。

（1）西南斷階帶

西南斷階帶位于研究區西南部，該局部構造東

部以蘇家屯斷裂為界，北部與中央凹陷區小次洼相接，整體呈向西部層層抬升的階梯狀地層。地層相對凹陷區要薄，其上斷裂發育，主要為朝向凹陷的拆離斷塊，以順向正斷層（東傾）為主（圖4）。

（2）中央凹陷區

中央凹陷區位于研究區中部，該局部構造西部

以蘇家屯斷裂為界，東部以曲家屯斷裂為界，北部與構造反轉區相接，整體呈以蘇家屯斷裂、曲家屯斷裂為控陷斷裂的雙斷式凹陷。中央凹陷區整體上呈現為NNW-NW向延展的洼槽，是受蘇家屯斷裂和曲家屯斷裂夾持的地塹式沉積，地層穩定，斷裂不發育（圖4）。

（3）東部斷階帶

東南斷階帶位于研究區東南部，該局部構造西

部以曲家屯斷裂為界，南部以皮家走滑斷裂為界，整體呈層層抬升的階梯狀地層。東部斷階帶發育一系列近南北向西掉四級正斷層，斷層斷開層位至登婁庫組，將其分割為多斷塊（圖4）^[7]。

（4）東北構造反轉區

東北構造反轉區位于研究區北部，該局部構造

南接中央凹陷區，該局部構造區由于后期構造反轉抬升，使得前期的拆離斷塊，呈掀斜狀，斷裂變化為反向斷層，登婁庫組和營城組地層遭受剝蝕。剖面西段為工區西北的另一個次級凹陷，并被斷裂撕裂復雜化（圖4）。

3 ?斷裂特征分析

3.1 ?斷裂展布特征

通過三維地震精細構造解釋，結合已鉆井資料綜合分析，蘇家屯地區斷層十分發育，不同方向、不同級別、不同期次的斷層相互交錯、切割，在空間上形成了錯綜復雜的配置關系，在平面上形成了密如蛛網的格局（圖7）^[10-12]，研究區斷層以北東向和近南北向為主，均為正斷層。在蘇家屯次凹兩側發育控凹斷裂，長期活動控制火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組沉積。

（1）斷裂發育程度

受多期構造應力及火山作用的影響，凹陷內斷裂十分發育。在蘇家屯凹陷中，各類斷層十分發育，以張性正斷層為主，以地震T42反射層斷裂綱要圖為例，斷層近150條，工區內斷層最大延伸長度超過10 km，平均單條斷層延伸長度為500 m;斷層斷距最大超過300 m。總體上蘇家屯凹陷斷層發育，以斷距大小不等，延伸長為特點（圖5）。

（2）斷裂組系

統計其大部分斷裂走向表明，凹陷主要發育有北西-北北西（NW-NNW）、北北東（NNE）、和近南北向（NS）、北東向（NE））等四組斷層，以北西-北北西向斷裂為主，近南北向斷裂次之，北東及北東東向斷裂最少。這四組斷裂的分布具有較強的規律性，NNW向斷層主要發育于東部斷階和東北反轉構造帶上，而近NS向和NE向斷層主要發育西部斷階上，對 NNW向斷層起協調作用。這四組斷裂在平面上縱橫交錯、在縱向上共同制約和控制了蘇家屯凹陷的形成、演化，構成了凹陷現今復雜的構造面貌。

3.2 ?斷裂分類分級與活動期次分析

蘇家屯凹陷斷裂極為發育，主要為正斷層，大部分斷層呈NNE、NW、NE走向，;按其不同的控凹（或洼）作用及活動規模，凹陷的主要斷裂可以劃分為兩個級別，可劃分為二、三級，一級控盆斷裂本次研究區無涉及。

二級斷層為控制凹陷邊界的大斷層，也是先存基底斷裂，也發育早，在研究區內主要是分布于蘇家屯凹陷東西兩側的蘇家屯斷裂和曲家斷裂。三級斷層是控制局部構造的斷層，研究區內大部分三級斷裂主要活動期在營城期和泉頭組沉積時期。研究區內斷裂活動時期主要分為三種：一種是長期活動的斷裂，控制著凹陷的發育，也就是二級斷裂;一種是營城期末形成的斷裂，再就是泉頭組時期形成斷裂（圖5）。

3.3 ?斷裂分類分級與活動期次分析

（1）斷層剖面組合樣式

通過觀察地震剖面，總結出研究區6種斷層剖面組合樣式（圖6A）。簡單的犁形正斷層：a.一般發育單條斷層，調節斷層在其周緣不發育;b.Y字形組合：一條大斷層與相對掉向的調節斷層組合;c.馬尾狀組合：一條大斷層與同向次級斷層組合，其根部相連;d.羽狀組合：一條大斷層與多條相同掉向的調節斷層組合;e.復合Y字形組合：由多組不同級別的Y字形斷裂組合;f.斷階狀組合：由兩條及以上的同向正斷層組合^[15]。

不同斷裂組合方式發育在不同的構造部位。簡單的犁形正斷層、Y字形組合、羽狀組合和斷階狀組合一般發育在構造陡坡帶^[13，14]。如蘇家屯斷層的陡坡帶就是Y字形組合樣式（圖6B），斷階狀組合一般發育在斜坡帶，如蘇家屯凹陷的西部斷階帶帶（圖6C）。曲家斷層的陡坡帶發育馬尾狀組合樣式（圖6D）。

（2）斷層平面組合樣式

將蘇家屯凹陷的二級控凹基底斷裂與后期在沉積蓋層中發育生長起來的次級小斷裂分析可歸納出4種平面組合樣式：a.平行組合、b.羽狀組合、c.交切狀組合、d.放射狀組合（圖7）。

平行組合主要分布在研究區東北部和西南部，如斷層中發育的北北東向斷層就是平行組合樣式;羽狀組合在凹陷邊緣地區發育，如晚期北北東向次級斷層斜向收斂到早期先存近南北向的蘇家屯主斷裂上。交切狀組合主要分布在東南部和西北部局部地區，可能與后期火山活動作用，形成的斷層切割早期斷層有關，放射狀斷層主要在火山口附近周緣（圖8）。

4 ?構造演化分析

為分析本區構造發育史，在區內選取了一條測

線，東西向的2 500地震測線，制作了1條構造發育史剖面（圖9）。基于本次三維地震剖面上的構造層特征，以及前人對蘇家屯構造演化成果，綜合區域地質的基本認識，認為本區構造演化可簡單地劃分出四大階段：斷陷期、斷坳轉化期、坳陷沉積期和構造反轉期。

（1）斷陷期

松遼斷陷盆地形成于晚侏羅世，此時東北亞大

陸邊緣在板塊運動的作用下形成大量深入地層深處的左旋走滑構造，深層物質在基底斷裂的作用下上涌，同時發生一系列火山噴發和拉張運動等大規模構造運動^[8]。在同時期，蘇家屯基底在強烈的拉張作用下形成的NNW向和NE向基底控凹斷裂。沉積了火石嶺組、沙河子組、營城組等主要沉積地層。在東西向拉張力的作用下，斷裂活動頻繁，蘇家屯次洼呈現出雙斷式地塹的構造特征。對于深層斷陷期，依據剖面斷裂特征和斷陷結構特征，又可以細分為：初始期、強烈期、萎縮期。

斷陷初始期：火石嶺組沉積初期，此期隨著區域伸展拉張，產生了NNE～NS走向的基底斷裂，如本區的蘇家屯斷裂、曲家斷裂等區內主要二級斷裂就是在這種地質背景下產生的。這些斷裂是該區早白堊世雙斷式斷陷控陷斷層的雛形。火石嶺組沉積后期。此時凹陷的斷裂活動減弱，斷層控沉積作用明顯減弱，轉為火山活動期，特別是在早期大斷裂附近，尤其是基底大斷裂交匯處，往往伴有強烈的火山活動，其分布主要受火山口分布影響，火山口周緣沉積厚，遠火山口，沉積厚度薄。局部區域受后期隆升剝蝕，與上覆地層呈角度不整合接觸。

斷陷強烈期：沙河子-營城組沉積時期，即為斷陷的強烈期。沙河子-營城組沉積早中時期，凹陷的沉積作用受斷層控制作用明顯，斷層的生長指數明顯變大。沙河子組為從東向西的超覆沉積，控凹斷裂發育。營城組末期，斷陷活動加劇，發育一批新的控制營城三、四段的斷裂，這些斷裂在營三段為同沉積斷裂。

（2）斷坳轉化期

到了登婁庫組沉積時期，拉張力的作用大大減弱，早期形成的蘇家屯斷裂等基底斷裂不再是影響地層構造形態的主要因素，兩條控凹斷裂雖然在此時期斷穿了該層，但斷距明顯減小，斷層的活動強度較弱。

（3）坳陷沉積期

坳陷沉積期時蘇家屯次洼進入穩定沉積階段。該階段是明顯的湖相沉積，通過研究區已鉆進資料可知該處巖性為泥巖與粉砂巖互層，呈典型的湖泊沉積特征。坳陷沉降中心隨著沉積作用逐漸加強而向西偏移。

（4）構造反轉期

嫩江組沉積末期，研究區進入構造反轉時期。該時期亞歐大陸與太平洋板塊俯沖碰撞，東北亞地區在擠壓力作用下，深處熱地幔流上涌，致使蘇家屯地區沉積地層整體發生強烈的褶皺隆升，盆地整體抬升，發生構造反轉，形成了一系列二級構造^[8]。嫩江運動之后，蘇家屯深部地質結構調整趨于平衡。盆地整體抬升，三級構造進一步發育并定型，湖盆規模大幅萎縮，沉積的地層出現剝蝕，至第三紀，研究區基本以剝蝕為主，造成多期地層的缺失。第四紀盆地中沉積建造，活動性很弱，呈現出盆地消亡的特征。

4 ?結論

（1）蘇家屯次洼整體上表現為南斷北剝、一洼一斷階、南部雙斷、北部東斷西超的特征。

（2）對蘇家屯次洼構造分區進行了重新劃分，研究區可劃分為西南斷階帶、東部斷階帶、東北構造反轉區和中央凹陷區。

（3）研究區構造演化可劃分出四大階段：斷陷期、斷坳轉化期、坳陷沉積期和構造反轉期。

（4）蘇家屯凹陷具二元結構，斷陷期沉積受蘇家屯斷裂和曲家斷裂控制。蘇家屯斷陷登婁庫組及以下地層為斷陷沉積，蘇家屯斷陷西側的蘇家屯斷裂和東側曲家斷裂長期活動，控制著火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組沉積。

（5）重建工區構造格局，登婁庫組期末為斷坳轉換期，蘇家屯凹陷東北部發生構造反轉。登婁庫組末期工區東北部發生強烈反轉，大幅度隆升造成東北地區登婁庫組剝蝕殆盡，局部甚至剝至火石嶺組。

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