松辽盆地北部深层构造的平衡剖面研究

2004年9月第19卷第5期西安石油大学学报(自然科学版)

Journal of Xi ′an Shiy ou U niversity (N atural Science Edition ) Sep . 2004

V ol . 19No . 5

  文章编号:1001-5361(2004) 05-0011-05

松辽盆地北部深层构造的平衡剖面研究

A study on the balanced sections of the deep structure in north Songliao Basin

刘学锋1, 2, 孟令奎2

(1. 长江大学地球科学系, 湖北荆州 434023; 2. 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北武汉 430079)

摘要:以平衡剖面理论为指导, 利用平衡剖面反演技术, 研究了松辽盆地北部深层3条代表性剖面构造的发育史. 研究表明, 研究区火石岭期初始张裂, 沙河子期断陷强烈扩张, 营城期断陷向拗陷转化, 登娄库—泉头期断陷期后热冷却沉降, 青山口—姚家期表现为弱伸展作用. 从火石岭期—泉头

期的整个深层构造发育期构成了一个完整的伸展盆地演化序列. 从油气主运移期与构造形成期的配套关系考虑, 古中央隆起带是深层天然气聚集的有利场所. 根据松辽盆地深层构造演化史, 认为近期的勘探重点应放在以中央古隆起带为核心的深层常规构造油气藏勘探上, 同时兼顾非常规天然气的勘探研究. 关键词:松辽盆地; 平衡剖面; 构造演化; 中央古隆起中图分类号:TE121. 1+2  文献标识码:A   平衡剖面技术是为了建立合理的地质横剖面而提出的一种几何学方法, 该方法源于20世纪50—60年代的石油工业, 而加拿大的Ca1gary 是它最重要的发源地[1]. 最早出版的一批平衡剖面是由研究加拿大落矾山脉的Bal1y , Gordy 和Stew art (1966) 编制的[2]. 所谓平衡剖面是指可以把剖面上的变形构造通过几何学原则全部复原成合理的未变形状态的剖面. 平衡剖面要求剖面线平行于构造运动方向, 即垂直于构造带的走向, 其基本约束条件是变形前后物质的“守恒”. 由于在平衡一条剖面的过程中增加了这些额外的限制, 在完成平衡过程之后就很可能获得更多的有益结论. 平衡剖面不一定是真实的, 它只是一个模式, 但与未平衡的剖面相比, 它满足了大量合理的限制条件, 因此更接近于正确地在内的国内主要含油气盆地的研究

[4-7]

[3]

示深层古中央隆起带及其毗邻地区深层构造的演化过程与发育历史, 并通过伸展量和伸展速率的定量分析揭示深层构造的活动强度及其对盆地演化、深层天然气成藏的控制作用

.

. 平衡

图1 古中央隆起带及邻区构造位置

剖面技术20世纪90年代已广泛应用于包括松辽盆

, 但由于

资料品质所限, 一些地区的研究成果尚需进一步深化. 本文以最新的研究资料为基础, 基于平衡剖面技术开展松辽盆地北部深层构造演化史研究, 以此揭

1 地质概况

松辽盆地是位于我国东北部的一个大型中新生

收稿日期:2004-01-10

作者简介:刘学锋(1967-) , 男, 湖北荆门人, 副教授, 博士研究生, 主要从事GIS 及盆地分析方面的研究.

代陆相含油气盆地, 盆地基底由元古代及早古生代

中深变质岩系、晚古生代浅变质岩系和火山岩组成. 盆地构造演化经历了晚侏罗世火石岭期—早白垩世营城期的伸展断陷、早白垩世登娄库期—晚白垩世早期的热收缩拗陷和晚白垩世晚期—新生代的挤压反转等3个演化阶段, 形成了下断上拗的双层地质结构, 发育了累积最大厚度达8000余米的盖层沉积, 自下而上分别为上侏罗统火石岭组, 下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组, 上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组及新生界[8]. 本文研究的主要区域古中央隆起带是发育于松辽盆地北部深层的一个近南北向展布的区域性隆起带, 其西邻区为西部断陷带, 东邻区为安达徐家围子断

陷, 这些地区是目前松辽盆地北部深层天然气勘探的重要区块.

2 平衡剖面复原方法及复原剖面选取

平衡地质剖面复原方法有两种, 一种为正演法, 另一种为反演法. 本文采用反演法. 所谓反演是从解释剖面出发, 将解释出的变形剖面退变形, 在退变形的每一个阶段检验退变形的复原剖面在几何学上的合理性, 并通过不断修改原始解释剖面使最终解释结果在理论上具合理性, 在实践上具真实性. 平衡剖面反演流程如图2所示.

前已述及, 用于平衡剖面复原的地质剖面应尽可能平行于构造运动方向, 即垂直于构造带的走向

,

图2 平衡剖面反演过程示意图

且穿过主要构造发育区, 由此获得的构造演化剖面才能反映主要构造的发育史, 相应的伸展量或缩短量才能反映区域应力作用下的最大形变量. 松辽盆地北部深层构造发育期的区域应力场为北北西、北北东向左旋张扭应力场, 在此构造应力场作用下形成的主要构造线以北北西、北北东向为主, 因此, 我们选取与北北西、北北东向构造线近于垂直的东西向构造剖面作为平衡剖面复原的原始剖面, 同时考虑尽可能揭示区内主要构造, 在古中央隆起带及其毗邻地区选取3条区域构造剖面用于平衡剖面复原, 3条剖面的构造位置见图1. 其中, 88线穿过中央隆起区的芳家屯构造和升平构造及徐家围子断陷的北部沉降中心, 68线穿过中央隆起区的孙家围子凸起和太平山凸起及徐家围子断陷的中部沉降中心, 48线穿过中央隆起区的模范屯构造和徐家围子拗陷中南部沉降中心.

伸展速率(表1, 2)

(1) 88线:火石岭期古中央隆起及徐家围子地区进入初始张裂期, 伸展速率和伸展量均较小, 火石岭组沉积于东倾低角度正断层控制的箕状断陷和基底顶古夷平面上的局部洼地内, 分割性明显, 位于古中央隆起上的芳家屯凸起和升平凸起雏形已开始形成, 表现为低幅度单断型断块凸起, 凸起上缺失火石岭组沉积(图3a ) . 沙河子期, 研究区进入强烈伸展扩张期, 伸展速率和伸展量均迅速增大, 芳家屯凸起东侧的低角度正断层强烈活动, 成为控制研究区构造格局的主要边界正断层, 受该断层活动的控制, 徐家围子断陷快速扩展、沉降. 同时, 沙河子组的分布受伸展断陷作用的控制更明显, 主要发育于安达徐家围子断陷和古中央隆起西侧的断陷内(图3b ) . 营城期, 伸展速率迅速减小, 伸展作用趋于结束, 逐渐向拗陷作用转化, 营城组的分布范围迅速扩大, 已基本不受伸展作用控制, 在88剖面上, 除芳家屯凸起构造高部位外, 包括升平凸起在内的其他地区均有营城组分布, 与下伏地层呈超覆不整合接触, 显示从伸展断陷向伸展期后拗陷的转化(图3c ) . 登娄库期, 研究区已完全进入断陷期后的热沉降期, 表现为区域性整体沉降, 沉降中心的分布与早期断陷有较

3 典型剖面的平衡恢复与地质分析

利用中国地质大学开发的盆地构造模拟软件

[9]

(BSMD ) , 按照层长不变原则, 对88线、68线、48线3条剖面作了平衡恢复, 编制了每条剖面的构造发育史剖面(图3, 4, 5) , 计算了各时期的伸展量和

表1 松辽盆地北部88线、68线、48线伸展量统计表

构造活动期88线68线48线

剖面长伸展量剖面长伸展量

剖面长伸展量

3火石岭期末

60. 81

0. 7289. 263. 9951. 591. 73

1沙河子期末

65. 71

5. 6194. 589. 3162. 5612. 70

1营城期末66. 656. 5595. 109. 8363. 6413. 77

1登娄库期末

66. 53

6. 4394. 859. 5764. 2014. 34

1泉头期末66. 60

6. 5093. 588. 3063. 5613. 70

2姚家期末67. 47

7. 3795. 4610. 1864. 9315. 07

km 现今67. 507. 4095. 6010. 32

65. 0015. 13

表2 松辽盆地北部88线、68线、48线伸展速率统计表

构造活动期年代间隔/M a

88线68线48线

伸展量/km

伸展速率/(m ·M a ) 伸展量/km

伸展速率/(m ·M a )

伸展量/km

伸展速率/(m ·M a )

-1-1-1

J 3h

火石岭期

10

0. 7272. 003. 99399. 001. 73173. 00

K 1s h

沙河子期

15

4. 89326. 005. 32354. 7010. 97731. 30

K 1ych

营城期

10

0. 9494. 000. 5252. 001. 07107. 00

K 1d

登娄库期

8

-0. 12-15. 00-0. 26-32. 500. 5771. 30

K 1q

泉头期

12

0. 075. 80-1. 27-105. 80-0. 64-53. 30

K 2qn -y 青山

口—姚家期

16

0. 8754. 401. 88117. 501. 3785. 60

K 2n -Q 嫩

江期—现今

84

0. 030. 360. 141. 670. 060.

71

图3 依据平衡剖面原理制作的88. 0线构造发育史剖面图

好的对应关系, 登娄库组的分布在断陷区厚度大, 在隆起区厚度小, 表现出明显的断陷期后热沉降特点. 可能受区域挤压应力作用影响, 此时期剖面略有缩

短(图3d ) . 泉头期为登娄库期热冷却沉降的继续, 伸展量很小, 由于处于热冷却沉降的中晚期, 热冷却作用对泉头组沉积的控制作用不及登娄库期明显, 整个剖面上泉头组厚度变化不大, 但仍可以看出在

断陷区厚度略有增加(图3e ) . 青山口—姚家期早期, 研究区发生了一期弱伸展作用, 形成了众多断开泉头组顶面(T 2反射层) 的小型伸展正断层, 伸展量

0. 87km , 随后, 伸展作用停止, 绝大多数断层未断穿姚家组顶面, 青山口—姚家组沉积中心略有向西迁移的趋势(图3f ) . 嫩江期—现今, 沉降中心整体向东迁移, 构造作用以挤压反转作用为主, 但由于对

反转期内幕地层未作详细解释, 在88线构造发育史

剖面中没有反转期构造行迹的明显显示(图3g ) .

(2) 68测线:与88线构造演化史基本一致, 不同之处在于火石岭期伸展作用较88线明显增强, 伸展量达3. 99km , 伸展速率399m /M a (表1、表2、图4a ) . 此外, 登娄库—泉头期热冷却沉降阶段盆地的

挤压收缩作用更明显, 表现为登娄库期和泉头期伸

展速率均为负值, 分别达-32. 5m /M a 和-105. 8m /M a (表2、图4d , e ) . 在68线上, 有低角度逆断层发育, 可能为该期挤压收缩作用的构造表现(图4e 中的F1断层) .

(3) 48线:主要构造演化阶段与88

线也基本一

图4 依据平衡剖面原理制作的68. 0线构造发育史剖面图

致, 主要特点在于沙河子期伸展作用非常强烈, 伸展量达10. 97km , 伸展速率731. 3m /M a (表1、表2、图5b ) . 营城期古中央隆起带东侧的徐家围子断陷已开始向拗陷转化, 但古中央隆起带西侧仍以断陷

活动为主, 并一直持续到登娄库期(图5c , d ) . 总体上, 营城期、登娄库期、泉头期等以拗陷活动为主的时期的伸展作用均较88线强, 可能也与48线古中央隆起西侧的伸展作用有关(表2、图5c , d , e ) . 此外, 与68线一样, 泉头期也出现了一定量的负伸展, 显示此时期挤压收缩作用的存在(表2、图5) . 综上所述, 古中央隆起带及其毗邻地区深层构造发育明显具有以下特点:①火石岭—沙河子期为研究区主要断陷活动期, 火石岭期为初始张裂期, 伸展量总体上较沙河子期小, 沙河子期为断陷强烈扩张期, 伸展量很大, 并呈现自北而南逐渐加强的趋势. ②营城期为断陷向拗陷转化的过渡期, 伸展量已

很小, 从营城组地层的分布看, 营城期拗陷活动的特征更明显, 可能归入拗陷演化阶段更宜, 标志断拗转化的超覆不整合位于营城组与下伏地层的分界面上. ③登娄库—泉头期为断陷期后的热冷却沉降期,

发育大型宽缓拗陷, 研究区从分隔断陷转化为统一拗陷, 拗陷沉降中心与断陷期断陷的分布一致, 反映出热收缩作用对沉降的控制作用. 此外, 在区域性热冷却沉降的同时, 还伴随有弱挤压收缩作用. ④研究区青山口—姚家期表现为弱伸展作用, 形成松辽盆地全区普遍发育的T 2层断层, 随后进入以挤压作用为主的反转构造发育期. ⑤从火石岭期—泉头期的整个深层构造发育期构成了一个完整的伸展盆地演化序列, 断陷期层序、拗陷期层序, 以及标志断陷向拗陷转化的解体不整合均发育完整, 期间不存在强烈的挤压反转作用.

图5 依据平衡剖面原理制作的48. 0线构造发育史剖面图

4 构造发育与天然气成藏的关系

对以上3条平衡的构造发育史剖面的深入地质

分析表明, 古中央隆起带是一个营城期就基本定型的古隆起, 且后期被深埋藏, 安达徐家围子断陷是与古中央隆起带同期形成的深断陷, 断陷内发育较厚的沙河子—营城组暗色泥岩, 深层天然气运聚史研究表明, 安达徐家围子断陷深层天然气主运移期为泉头期—姚家期. 可见, 从油气主运移期与构造形成期的配套关系考虑, 古中央隆起带是深层天然气聚集的有利场所, 且由于该隆起带毗邻主要的生气区———安达徐家围子断陷, 可优先捕获深层天然气. 尽管国外不断有深盆气和盆地中心气等非常规深层天然气发现, 近年来松辽盆地北部深层天然气勘探也力图在深层非常规天然气勘探方面有所突破, 但笔者认为, 从松辽盆地北部深层构造演化史分析来看, 近期的勘探重点仍应放在以古中央隆起带为核心的深层常规构造油气藏勘探上, 同时兼顾非常规天然气的勘探研究. 参考文献:

[1] Dahlstrom C D A . Balanced cross sectio ns [J ]. Canadian

Journal of Ear th Sciences , 1969, 6:743-757. [2] Bally A W , G ordy P L , S tewar t G A . Structure , seismic

data and orogenic evolution of southern Canadian Rocky

M ountains [J ]. Bulletin of Canadian P etro leum Geology , 1966, 14:337-381. [3] 伍德华特N B , 博耶S E , 萨普J , 等. 平衡地质剖面[M ]. 贾维民等译. 武汉:中国地质大学出版社, 1991. 1-21.

[4] 颜丹平, 田崇鲁, 孟令波, 等. 伸展构造盆地的平衡剖

面及其构造意义———以松辽盆地南部为例[J ]. 地球科学, 2003, 28(3) :275-280. [5] 张功成, 梁慧社, 徐宏, 等. 平衡剖面正演模拟技术在松辽盆地构造分析中的应用[J ]. 西安石油学院学报, 1999, 14(2) :1-4. [6] 苏惠, 曲丽萍, 李桂霞, 等. 东濮凹陷平衡剖面与构造演化研究[J ]. 石油地球物理勘探, 2000, 35(4) :469-478.

[7] 刘学锋, 张或丹, 袁誉琴. 三塘湖盆地北西向构造变形带正演[J ]. 西安石油学院学报, 1998, 13(1) :15-18. [8] 郭占谦, 松辽盆地的类型及形成与演化[J ]. 武汉:地球科学, 1998, 23(增刊) :21-26.

[9] 汪新文, 雷新华, 刘友元, 等. 张性盆地构造分析模拟

技术与应用[J ]. 地质科技情报, 1993, 12(3) :1-7.

编辑:国伍玲

JXSYUISSN 1001-5361) ABSTRACTS OF THE PRESENT ISSUE (

Geochemical contrast of the physical properties and the source characters of the soluble organic matter from the different strata of Kashan area , Iran Basin

A bstract :The main purpose of this paper is to study the general character and the difference of three sets of soluble org anic m atter from Jurassic , Cretaceous and Tertiary of Kashan area in Iran Basin . The physical proper -ties and the source characters of the soluble organic matter of 12rock samples from different w ells /profiles are compared and analy zed , and it is found that the source rocks in the area are of the characteristics of hig h maturi -ty and low hy drocarbon producing potential , and that the TOC of Jurassic is much hig her than that of the other tw o strata . All the source rocks of the three strata belong to marine sediment . The depositional feature of Ter -tiary seems more complicated than that of Jurassic and Cretaceous , w hich has more quantity of higher plants . No . 18-B16sample from Tertiary out of the study area presents mo re unique characteristics . Its main peak car -bon is C 31, pr /ph reaches to 3. 31, and it bears strong oxidization .

Key words :Iran Basin ; soluble org anic matter ; phy sical property ; source character ; o rganic geochemistry ; light hydrocarbon ; biomarkers

YU Jun -feng 1, W ANG Shi -hu 2, LI Zheng 2, X IA Bin 1, CHEN G en -wen 1(1. The Key Laboratory of M arginal Sea Geology , Guangzhou Institute of Geochemistry &South China Sea Institute of Oceanology , Chi -nese Academy of Sciences , Guangzhou 510640, Guangdong , China ; 2. Iran Task Team , Shengli Oilfield Com -pany , Dong ying 257061, Shandong , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 1-5

Analysis of the relationship between tectonic evolution and the formation and evolution of over -pressure in Bonan Sag

A bstract :The tectonic evolutio n controls the development of the abnormal pressure throug h the tectonic ac -tivity and sediment sy stem . At the same time , the existence of the abnorm al pressure has an im portant effect on the formation of the later fault . Based on the study of dual porosity function modeling , the paleo -pressure of Bo -nan Sag is reconstructed . The result show s that , the abnormal pressure of Bonan Sag begins to develop in the end of rift period , and reaches to the maximum at the final period of depression . The existence of the abnormal pressure also results in the hydrofractruring , and it has an inducting function to the fo rmation of the inclined basin faults in the southern ramp region .

Key words :Bonan Sag ; abnormal pressure ; paleo -pressure reconstruction ; hy drofracturing

X IE Qi -chao 1, LIU Zhen 2, LI Liang 1, WANG Ning 1(1. Research Institute of Ex plo ration and Develop -ment , Changqing Oilfield Company , Xi ' an 710021, Shaanxi , China ; 2. Key Laboratory of Education M inistry for Hydrocarbon Accumulation Mechanism , University of Petroleum , Changping 102249, Beijing , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 6-10

A study on the balanced sections of the deep structure in north Songliao Basin

A bstract :Based on the theory of balanced section , the structural histories of three ty pical deep sections in the studied area are studied by means of the inversion technique of balanced section . It is shown that , in this area , initial fracture produces in Huoshiling period , fault depression intensively ex tends in Shahezi period , fault

depression transfo rms to depression basin in Yingcheng period , settlement takes place in Deng louku —Quantou period , and there is still w eak extension in Qingshankou —Yaojia period . The w hole development period of the deep structure from Huoshiling to Quantou is a complete evolution series of an extensional basin . According to the m atching relation betw een m ain oil /gas mig rating period and structure forming period , it is held that the palaeo -central uplift belt is a favorable zone to the accumulation of natural g as ; and that the ex plo ration stress in the near future should be put on the oil and gas of deep conventional structure around the palaeo -central uplift belt , and the attention should also be paid to the exploratio n of unconventional natural gas .

Key words :Songliao Basin ; balanced section ; structural evolution ; palaeo -central lift belt

LIU Xue -feng 1, 2, MENG Ling -k ui 2(1. Department of Geoscience , Yang tze University , Jing zhou 434023, H ubei , China ; 2. College of Remote Sensing Inform ation Engineering , Wuhan University , Wuhan 430079, H ubei , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 11-15

Appraisement of the uncertainty of reservoir

A bstract :The heterogeneity of continental clastic reservoir is often serious , so w e cannot get a deterministic understanding about such reservoir according to the data w e can get . In other w ords , there is the uncertainty of reservoir . The uncertainty of reservoir can be appraised throug h analy zing and com paring the several realizations w ith equiprobability generated by stochastically modeling , which can reduce the risk of development decision -making . In the research of the sedimentary microfacies model fo r Pingbei oilfield , three intermediate cy cles are identified by using high -resolution sequence stratig raphy . A three -dimension model of each intermediate cycle (sequence ) is established by using sequential indicator simulation , and the more clear knowledge about the un -certainty of reservoir is obtained throug h the analy sis and com parison of the obtained realizations .

Key words :Pingbei oilfield ; reservoir unc ertainty ; stochastic modeling

LI Shao -hua , ZHANG Chang -m in , PENG Y u -lin , ZH ANG Shang -feng , CHEN X in -m in , Y AO Feng -ying 2(1. Department of Geoscience , Yangtze University , Jingzhou 434023, Hubei , China ; 2. Research Institute of Exploration and Development , Jiang han Oilfield Company , Tianjiang 433100, Hubei , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 16-19, 24

1

1

2

1

2

Study on sedimentary microfacies of Chang 3oil -bearing strata in Hua -152well -block of Huachi oilfield

A bstract :According to the co re observation of 10w ells and the analyses of single well sedimentary facies , profile facies and plane facies of over 200wells in the study area , it is held that Chang 3oil -bearing strata is a set of meandering stream delta deposition system . Two subfacies of meandering stream delta front and prodelta are found . The sedimentary microfacies in this area are studied in detail . The relationship between the sedimentary microfacies and the oil -bearing characters is discussed , and it is shown that the oil reserving ability of submerged distributary channel is the best , that of debouch bar is second , and that of distal bar is the worst .

Key words :Huachi oilfield ; Chang 3oil -bearing strata ; sedimentary microfacies ; meandering stream delta WEI Hong -mei 1, HE Chong -kang 2, MEI Qi -liang 2(1. No . 2Production Plant , Changqing Oilfield Com -pany , Qingcheng 745001, Gansu , China ; 2. Research Institute of Ex plo ration and Development , Changqing Oilfield Company , Xi ' an 710021, Shaanxi , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 20-24

2004年9月第19卷第5期西安石油大学学报(自然科学版)

Journal of Xi ′an Shiy ou U niversity (N atural Science Edition ) Sep . 2004

V ol . 19No . 5

  文章编号:1001-5361(2004) 05-0011-05

松辽盆地北部深层构造的平衡剖面研究

A study on the balanced sections of the deep structure in north Songliao Basin

刘学锋1, 2, 孟令奎2

(1. 长江大学地球科学系, 湖北荆州 434023; 2. 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北武汉 430079)

摘要:以平衡剖面理论为指导, 利用平衡剖面反演技术, 研究了松辽盆地北部深层3条代表性剖面构造的发育史. 研究表明, 研究区火石岭期初始张裂, 沙河子期断陷强烈扩张, 营城期断陷向拗陷转化, 登娄库—泉头期断陷期后热冷却沉降, 青山口—姚家期表现为弱伸展作用. 从火石岭期—泉头

期的整个深层构造发育期构成了一个完整的伸展盆地演化序列. 从油气主运移期与构造形成期的配套关系考虑, 古中央隆起带是深层天然气聚集的有利场所. 根据松辽盆地深层构造演化史, 认为近期的勘探重点应放在以中央古隆起带为核心的深层常规构造油气藏勘探上, 同时兼顾非常规天然气的勘探研究. 关键词:松辽盆地; 平衡剖面; 构造演化; 中央古隆起中图分类号:TE121. 1+2  文献标识码:A   平衡剖面技术是为了建立合理的地质横剖面而提出的一种几何学方法, 该方法源于20世纪50—60年代的石油工业, 而加拿大的Ca1gary 是它最重要的发源地[1]. 最早出版的一批平衡剖面是由研究加拿大落矾山脉的Bal1y , Gordy 和Stew art (1966) 编制的[2]. 所谓平衡剖面是指可以把剖面上的变形构造通过几何学原则全部复原成合理的未变形状态的剖面. 平衡剖面要求剖面线平行于构造运动方向, 即垂直于构造带的走向, 其基本约束条件是变形前后物质的“守恒”. 由于在平衡一条剖面的过程中增加了这些额外的限制, 在完成平衡过程之后就很可能获得更多的有益结论. 平衡剖面不一定是真实的, 它只是一个模式, 但与未平衡的剖面相比, 它满足了大量合理的限制条件, 因此更接近于正确地在内的国内主要含油气盆地的研究

[4-7]

[3]

示深层古中央隆起带及其毗邻地区深层构造的演化过程与发育历史, 并通过伸展量和伸展速率的定量分析揭示深层构造的活动强度及其对盆地演化、深层天然气成藏的控制作用

.

. 平衡

图1 古中央隆起带及邻区构造位置

剖面技术20世纪90年代已广泛应用于包括松辽盆

, 但由于

资料品质所限, 一些地区的研究成果尚需进一步深化. 本文以最新的研究资料为基础, 基于平衡剖面技术开展松辽盆地北部深层构造演化史研究, 以此揭

1 地质概况

松辽盆地是位于我国东北部的一个大型中新生

收稿日期:2004-01-10

作者简介:刘学锋(1967-) , 男, 湖北荆门人, 副教授, 博士研究生, 主要从事GIS 及盆地分析方面的研究.

代陆相含油气盆地, 盆地基底由元古代及早古生代

中深变质岩系、晚古生代浅变质岩系和火山岩组成. 盆地构造演化经历了晚侏罗世火石岭期—早白垩世营城期的伸展断陷、早白垩世登娄库期—晚白垩世早期的热收缩拗陷和晚白垩世晚期—新生代的挤压反转等3个演化阶段, 形成了下断上拗的双层地质结构, 发育了累积最大厚度达8000余米的盖层沉积, 自下而上分别为上侏罗统火石岭组, 下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组, 上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组及新生界[8]. 本文研究的主要区域古中央隆起带是发育于松辽盆地北部深层的一个近南北向展布的区域性隆起带, 其西邻区为西部断陷带, 东邻区为安达徐家围子断

陷, 这些地区是目前松辽盆地北部深层天然气勘探的重要区块.

2 平衡剖面复原方法及复原剖面选取

平衡地质剖面复原方法有两种, 一种为正演法, 另一种为反演法. 本文采用反演法. 所谓反演是从解释剖面出发, 将解释出的变形剖面退变形, 在退变形的每一个阶段检验退变形的复原剖面在几何学上的合理性, 并通过不断修改原始解释剖面使最终解释结果在理论上具合理性, 在实践上具真实性. 平衡剖面反演流程如图2所示.

前已述及, 用于平衡剖面复原的地质剖面应尽可能平行于构造运动方向, 即垂直于构造带的走向

,

图2 平衡剖面反演过程示意图

且穿过主要构造发育区, 由此获得的构造演化剖面才能反映主要构造的发育史, 相应的伸展量或缩短量才能反映区域应力作用下的最大形变量. 松辽盆地北部深层构造发育期的区域应力场为北北西、北北东向左旋张扭应力场, 在此构造应力场作用下形成的主要构造线以北北西、北北东向为主, 因此, 我们选取与北北西、北北东向构造线近于垂直的东西向构造剖面作为平衡剖面复原的原始剖面, 同时考虑尽可能揭示区内主要构造, 在古中央隆起带及其毗邻地区选取3条区域构造剖面用于平衡剖面复原, 3条剖面的构造位置见图1. 其中, 88线穿过中央隆起区的芳家屯构造和升平构造及徐家围子断陷的北部沉降中心, 68线穿过中央隆起区的孙家围子凸起和太平山凸起及徐家围子断陷的中部沉降中心, 48线穿过中央隆起区的模范屯构造和徐家围子拗陷中南部沉降中心.

伸展速率(表1, 2)

(1) 88线:火石岭期古中央隆起及徐家围子地区进入初始张裂期, 伸展速率和伸展量均较小, 火石岭组沉积于东倾低角度正断层控制的箕状断陷和基底顶古夷平面上的局部洼地内, 分割性明显, 位于古中央隆起上的芳家屯凸起和升平凸起雏形已开始形成, 表现为低幅度单断型断块凸起, 凸起上缺失火石岭组沉积(图3a ) . 沙河子期, 研究区进入强烈伸展扩张期, 伸展速率和伸展量均迅速增大, 芳家屯凸起东侧的低角度正断层强烈活动, 成为控制研究区构造格局的主要边界正断层, 受该断层活动的控制, 徐家围子断陷快速扩展、沉降. 同时, 沙河子组的分布受伸展断陷作用的控制更明显, 主要发育于安达徐家围子断陷和古中央隆起西侧的断陷内(图3b ) . 营城期, 伸展速率迅速减小, 伸展作用趋于结束, 逐渐向拗陷作用转化, 营城组的分布范围迅速扩大, 已基本不受伸展作用控制, 在88剖面上, 除芳家屯凸起构造高部位外, 包括升平凸起在内的其他地区均有营城组分布, 与下伏地层呈超覆不整合接触, 显示从伸展断陷向伸展期后拗陷的转化(图3c ) . 登娄库期, 研究区已完全进入断陷期后的热沉降期, 表现为区域性整体沉降, 沉降中心的分布与早期断陷有较

3 典型剖面的平衡恢复与地质分析

利用中国地质大学开发的盆地构造模拟软件

[9]

(BSMD ) , 按照层长不变原则, 对88线、68线、48线3条剖面作了平衡恢复, 编制了每条剖面的构造发育史剖面(图3, 4, 5) , 计算了各时期的伸展量和

表1 松辽盆地北部88线、68线、48线伸展量统计表

构造活动期88线68线48线

剖面长伸展量剖面长伸展量

剖面长伸展量

3火石岭期末

60. 81

0. 7289. 263. 9951. 591. 73

1沙河子期末

65. 71

5. 6194. 589. 3162. 5612. 70

1营城期末66. 656. 5595. 109. 8363. 6413. 77

1登娄库期末

66. 53

6. 4394. 859. 5764. 2014. 34

1泉头期末66. 60

6. 5093. 588. 3063. 5613. 70

2姚家期末67. 47

7. 3795. 4610. 1864. 9315. 07

km 现今67. 507. 4095. 6010. 32

65. 0015. 13

表2 松辽盆地北部88线、68线、48线伸展速率统计表

构造活动期年代间隔/M a

88线68线48线

伸展量/km

伸展速率/(m ·M a ) 伸展量/km

伸展速率/(m ·M a )

伸展量/km

伸展速率/(m ·M a )

-1-1-1

J 3h

火石岭期

10

0. 7272. 003. 99399. 001. 73173. 00

K 1s h

沙河子期

15

4. 89326. 005. 32354. 7010. 97731. 30

K 1ych

营城期

10

0. 9494. 000. 5252. 001. 07107. 00

K 1d

登娄库期

8

-0. 12-15. 00-0. 26-32. 500. 5771. 30

K 1q

泉头期

12

0. 075. 80-1. 27-105. 80-0. 64-53. 30

K 2qn -y 青山

口—姚家期

16

0. 8754. 401. 88117. 501. 3785. 60

K 2n -Q 嫩

江期—现今

84

0. 030. 360. 141. 670. 060.

71

图3 依据平衡剖面原理制作的88. 0线构造发育史剖面图

好的对应关系, 登娄库组的分布在断陷区厚度大, 在隆起区厚度小, 表现出明显的断陷期后热沉降特点. 可能受区域挤压应力作用影响, 此时期剖面略有缩

短(图3d ) . 泉头期为登娄库期热冷却沉降的继续, 伸展量很小, 由于处于热冷却沉降的中晚期, 热冷却作用对泉头组沉积的控制作用不及登娄库期明显, 整个剖面上泉头组厚度变化不大, 但仍可以看出在

断陷区厚度略有增加(图3e ) . 青山口—姚家期早期, 研究区发生了一期弱伸展作用, 形成了众多断开泉头组顶面(T 2反射层) 的小型伸展正断层, 伸展量

0. 87km , 随后, 伸展作用停止, 绝大多数断层未断穿姚家组顶面, 青山口—姚家组沉积中心略有向西迁移的趋势(图3f ) . 嫩江期—现今, 沉降中心整体向东迁移, 构造作用以挤压反转作用为主, 但由于对

反转期内幕地层未作详细解释, 在88线构造发育史

剖面中没有反转期构造行迹的明显显示(图3g ) .

(2) 68测线:与88线构造演化史基本一致, 不同之处在于火石岭期伸展作用较88线明显增强, 伸展量达3. 99km , 伸展速率399m /M a (表1、表2、图4a ) . 此外, 登娄库—泉头期热冷却沉降阶段盆地的

挤压收缩作用更明显, 表现为登娄库期和泉头期伸

展速率均为负值, 分别达-32. 5m /M a 和-105. 8m /M a (表2、图4d , e ) . 在68线上, 有低角度逆断层发育, 可能为该期挤压收缩作用的构造表现(图4e 中的F1断层) .

(3) 48线:主要构造演化阶段与88

线也基本一

图4 依据平衡剖面原理制作的68. 0线构造发育史剖面图

致, 主要特点在于沙河子期伸展作用非常强烈, 伸展量达10. 97km , 伸展速率731. 3m /M a (表1、表2、图5b ) . 营城期古中央隆起带东侧的徐家围子断陷已开始向拗陷转化, 但古中央隆起带西侧仍以断陷

活动为主, 并一直持续到登娄库期(图5c , d ) . 总体上, 营城期、登娄库期、泉头期等以拗陷活动为主的时期的伸展作用均较88线强, 可能也与48线古中央隆起西侧的伸展作用有关(表2、图5c , d , e ) . 此外, 与68线一样, 泉头期也出现了一定量的负伸展, 显示此时期挤压收缩作用的存在(表2、图5) . 综上所述, 古中央隆起带及其毗邻地区深层构造发育明显具有以下特点:①火石岭—沙河子期为研究区主要断陷活动期, 火石岭期为初始张裂期, 伸展量总体上较沙河子期小, 沙河子期为断陷强烈扩张期, 伸展量很大, 并呈现自北而南逐渐加强的趋势. ②营城期为断陷向拗陷转化的过渡期, 伸展量已

很小, 从营城组地层的分布看, 营城期拗陷活动的特征更明显, 可能归入拗陷演化阶段更宜, 标志断拗转化的超覆不整合位于营城组与下伏地层的分界面上. ③登娄库—泉头期为断陷期后的热冷却沉降期,

发育大型宽缓拗陷, 研究区从分隔断陷转化为统一拗陷, 拗陷沉降中心与断陷期断陷的分布一致, 反映出热收缩作用对沉降的控制作用. 此外, 在区域性热冷却沉降的同时, 还伴随有弱挤压收缩作用. ④研究区青山口—姚家期表现为弱伸展作用, 形成松辽盆地全区普遍发育的T 2层断层, 随后进入以挤压作用为主的反转构造发育期. ⑤从火石岭期—泉头期的整个深层构造发育期构成了一个完整的伸展盆地演化序列, 断陷期层序、拗陷期层序, 以及标志断陷向拗陷转化的解体不整合均发育完整, 期间不存在强烈的挤压反转作用.

图5 依据平衡剖面原理制作的48. 0线构造发育史剖面图

4 构造发育与天然气成藏的关系

对以上3条平衡的构造发育史剖面的深入地质

分析表明, 古中央隆起带是一个营城期就基本定型的古隆起, 且后期被深埋藏, 安达徐家围子断陷是与古中央隆起带同期形成的深断陷, 断陷内发育较厚的沙河子—营城组暗色泥岩, 深层天然气运聚史研究表明, 安达徐家围子断陷深层天然气主运移期为泉头期—姚家期. 可见, 从油气主运移期与构造形成期的配套关系考虑, 古中央隆起带是深层天然气聚集的有利场所, 且由于该隆起带毗邻主要的生气区———安达徐家围子断陷, 可优先捕获深层天然气. 尽管国外不断有深盆气和盆地中心气等非常规深层天然气发现, 近年来松辽盆地北部深层天然气勘探也力图在深层非常规天然气勘探方面有所突破, 但笔者认为, 从松辽盆地北部深层构造演化史分析来看, 近期的勘探重点仍应放在以古中央隆起带为核心的深层常规构造油气藏勘探上, 同时兼顾非常规天然气的勘探研究. 参考文献:

[1] Dahlstrom C D A . Balanced cross sectio ns [J ]. Canadian

Journal of Ear th Sciences , 1969, 6:743-757. [2] Bally A W , G ordy P L , S tewar t G A . Structure , seismic

data and orogenic evolution of southern Canadian Rocky

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面及其构造意义———以松辽盆地南部为例[J ]. 地球科学, 2003, 28(3) :275-280. [5] 张功成, 梁慧社, 徐宏, 等. 平衡剖面正演模拟技术在松辽盆地构造分析中的应用[J ]. 西安石油学院学报, 1999, 14(2) :1-4. [6] 苏惠, 曲丽萍, 李桂霞, 等. 东濮凹陷平衡剖面与构造演化研究[J ]. 石油地球物理勘探, 2000, 35(4) :469-478.

[7] 刘学锋, 张或丹, 袁誉琴. 三塘湖盆地北西向构造变形带正演[J ]. 西安石油学院学报, 1998, 13(1) :15-18. [8] 郭占谦, 松辽盆地的类型及形成与演化[J ]. 武汉:地球科学, 1998, 23(增刊) :21-26.

[9] 汪新文, 雷新华, 刘友元, 等. 张性盆地构造分析模拟

技术与应用[J ]. 地质科技情报, 1993, 12(3) :1-7.

编辑:国伍玲

JXSYUISSN 1001-5361) ABSTRACTS OF THE PRESENT ISSUE (

Geochemical contrast of the physical properties and the source characters of the soluble organic matter from the different strata of Kashan area , Iran Basin

A bstract :The main purpose of this paper is to study the general character and the difference of three sets of soluble org anic m atter from Jurassic , Cretaceous and Tertiary of Kashan area in Iran Basin . The physical proper -ties and the source characters of the soluble organic matter of 12rock samples from different w ells /profiles are compared and analy zed , and it is found that the source rocks in the area are of the characteristics of hig h maturi -ty and low hy drocarbon producing potential , and that the TOC of Jurassic is much hig her than that of the other tw o strata . All the source rocks of the three strata belong to marine sediment . The depositional feature of Ter -tiary seems more complicated than that of Jurassic and Cretaceous , w hich has more quantity of higher plants . No . 18-B16sample from Tertiary out of the study area presents mo re unique characteristics . Its main peak car -bon is C 31, pr /ph reaches to 3. 31, and it bears strong oxidization .

Key words :Iran Basin ; soluble org anic matter ; phy sical property ; source character ; o rganic geochemistry ; light hydrocarbon ; biomarkers

YU Jun -feng 1, W ANG Shi -hu 2, LI Zheng 2, X IA Bin 1, CHEN G en -wen 1(1. The Key Laboratory of M arginal Sea Geology , Guangzhou Institute of Geochemistry &South China Sea Institute of Oceanology , Chi -nese Academy of Sciences , Guangzhou 510640, Guangdong , China ; 2. Iran Task Team , Shengli Oilfield Com -pany , Dong ying 257061, Shandong , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 1-5

Analysis of the relationship between tectonic evolution and the formation and evolution of over -pressure in Bonan Sag

A bstract :The tectonic evolutio n controls the development of the abnormal pressure throug h the tectonic ac -tivity and sediment sy stem . At the same time , the existence of the abnorm al pressure has an im portant effect on the formation of the later fault . Based on the study of dual porosity function modeling , the paleo -pressure of Bo -nan Sag is reconstructed . The result show s that , the abnormal pressure of Bonan Sag begins to develop in the end of rift period , and reaches to the maximum at the final period of depression . The existence of the abnormal pressure also results in the hydrofractruring , and it has an inducting function to the fo rmation of the inclined basin faults in the southern ramp region .

Key words :Bonan Sag ; abnormal pressure ; paleo -pressure reconstruction ; hy drofracturing

X IE Qi -chao 1, LIU Zhen 2, LI Liang 1, WANG Ning 1(1. Research Institute of Ex plo ration and Develop -ment , Changqing Oilfield Company , Xi ' an 710021, Shaanxi , China ; 2. Key Laboratory of Education M inistry for Hydrocarbon Accumulation Mechanism , University of Petroleum , Changping 102249, Beijing , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 6-10

A study on the balanced sections of the deep structure in north Songliao Basin

A bstract :Based on the theory of balanced section , the structural histories of three ty pical deep sections in the studied area are studied by means of the inversion technique of balanced section . It is shown that , in this area , initial fracture produces in Huoshiling period , fault depression intensively ex tends in Shahezi period , fault

depression transfo rms to depression basin in Yingcheng period , settlement takes place in Deng louku —Quantou period , and there is still w eak extension in Qingshankou —Yaojia period . The w hole development period of the deep structure from Huoshiling to Quantou is a complete evolution series of an extensional basin . According to the m atching relation betw een m ain oil /gas mig rating period and structure forming period , it is held that the palaeo -central uplift belt is a favorable zone to the accumulation of natural g as ; and that the ex plo ration stress in the near future should be put on the oil and gas of deep conventional structure around the palaeo -central uplift belt , and the attention should also be paid to the exploratio n of unconventional natural gas .

Key words :Songliao Basin ; balanced section ; structural evolution ; palaeo -central lift belt

LIU Xue -feng 1, 2, MENG Ling -k ui 2(1. Department of Geoscience , Yang tze University , Jing zhou 434023, H ubei , China ; 2. College of Remote Sensing Inform ation Engineering , Wuhan University , Wuhan 430079, H ubei , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 11-15

Appraisement of the uncertainty of reservoir

A bstract :The heterogeneity of continental clastic reservoir is often serious , so w e cannot get a deterministic understanding about such reservoir according to the data w e can get . In other w ords , there is the uncertainty of reservoir . The uncertainty of reservoir can be appraised throug h analy zing and com paring the several realizations w ith equiprobability generated by stochastically modeling , which can reduce the risk of development decision -making . In the research of the sedimentary microfacies model fo r Pingbei oilfield , three intermediate cy cles are identified by using high -resolution sequence stratig raphy . A three -dimension model of each intermediate cycle (sequence ) is established by using sequential indicator simulation , and the more clear knowledge about the un -certainty of reservoir is obtained throug h the analy sis and com parison of the obtained realizations .

Key words :Pingbei oilfield ; reservoir unc ertainty ; stochastic modeling

LI Shao -hua , ZHANG Chang -m in , PENG Y u -lin , ZH ANG Shang -feng , CHEN X in -m in , Y AO Feng -ying 2(1. Department of Geoscience , Yangtze University , Jingzhou 434023, Hubei , China ; 2. Research Institute of Exploration and Development , Jiang han Oilfield Company , Tianjiang 433100, Hubei , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 16-19, 24

1

1

2

1

2

Study on sedimentary microfacies of Chang 3oil -bearing strata in Hua -152well -block of Huachi oilfield

A bstract :According to the co re observation of 10w ells and the analyses of single well sedimentary facies , profile facies and plane facies of over 200wells in the study area , it is held that Chang 3oil -bearing strata is a set of meandering stream delta deposition system . Two subfacies of meandering stream delta front and prodelta are found . The sedimentary microfacies in this area are studied in detail . The relationship between the sedimentary microfacies and the oil -bearing characters is discussed , and it is shown that the oil reserving ability of submerged distributary channel is the best , that of debouch bar is second , and that of distal bar is the worst .

Key words :Huachi oilfield ; Chang 3oil -bearing strata ; sedimentary microfacies ; meandering stream delta WEI Hong -mei 1, HE Chong -kang 2, MEI Qi -liang 2(1. No . 2Production Plant , Changqing Oilfield Com -pany , Qingcheng 745001, Gansu , China ; 2. Research Institute of Ex plo ration and Development , Changqing Oilfield Company , Xi ' an 710021, Shaanxi , China ) JXSYU 2004V . 19N . 5p . 20-24


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