开鲁盆地茫汉断陷构造形变分析及演化研究

开鲁盆地茫汉断陷构造形变分析及演化研究1

张志琳1，陈开远1，缪卫东2，吕明胜1

1中国地质大学能源学院，北京 (100083)

2中国地质大学地球科学与资源学院，北京 (100083)

E-mail：linzzl66@

摘要：通过计算机将平衡剖面技术与新的地学思维方式相结合，对开鲁盆地茫汉断陷构造特征进行动态模拟，并恢复其构造演化历史。结果表明：茫汉断陷在下白垩统泉头组沉积前经历极其复杂地质构造作用，构造形态复杂，区内断层较发育。其构造演化主要经历了断陷期、断拗转换期、拗陷期等3个构造演化阶段。根据平衡剖面物质守恒原理，通过计算茫汉断陷各地层沉积时期的构造形变量，可以直观的反映茫汉断陷的构造变形特征：总体上呈现NNE向构造作用大于NNW向构造作用。

关键词：构造形变，构造演化，平衡剖面，茫汉断陷

1．引言

根据平衡剖面的基本原理和方法，在研究过程中主要运用平衡剖面反演技术，采用Geosec软件对茫汉断陷5条构造剖面进行了复原和地层伸缩量计算。从剖面解释来看，开鲁盆地茫汉断陷在泉头组沉积前经历极其复杂地质构造作用，构造形态复杂，区内断层较发育。早期断陷内主要断裂活动时间长，控制着整个沉积过程。

2．茫汉断陷构造特征

（1）北东走向，箕状断陷，东断西超

茫汉断陷在区域构造上位于松辽盆地南部开鲁地块哲中坳陷中部，整体呈NNE向展布，是一个受东部边界断层控制、东南断陷西北超覆的箕状断陷（图1）。边界断层控制凹陷的形成和发育，同时也控制了断陷期各时期的沉积；构造圈闭以小断块为主，此外发育有断鼻、背斜等局部构造，整体表现为“碎、小、多”的特征。

图1 茫汉断陷构造带划分示意图

Fig.1 Distribution of tectonic units in Manghan fault depression

本课题得到中原油田分公司东北勘探项目经理部(G04JG-06-KK-1024) 的资助。

（2）南北分区，东西成带，隆洼相间

由于受到南东——北西方向拉张应力的作用，形成了一系列以北东向和北北东向为主的正断层系统，造成了南北分区、东西成带、隆洼相间的构造格局。南北方向上，受近东西向断层分割，分为北部洼陷、中部隆起和南部洼陷（图1），其中南部洼陷面积最大，中部隆起面积最小。东西方向上，受北东向断层的分割，南部洼陷进一步分为东部陡坡反转构造带、深洼带、中央低幅度披覆构造带和西部缓坡构造带四个构造带（图2）。

T2

T3

T4

T4-1

T5

西部斜坡带

ＳＥ哲东南凸起

图2 茫汉断陷南部洼陷构造带划分剖面图（KT04-98.5NW）

Fig.2 Distribution of South sag of Manghan fault depression (KT04-98.5NW)

（3）早期断陷，晚期拗陷，断坳叠置

与中国东部地区的多数断陷盆地类似，茫汉断陷在纵向上表现为明显的断坳叠置结构（图2）。早期，下白垩统九佛堂组、沙海组及阜新组为受边界断层控制的断陷盆地，断层比较发育；中期，阜新组-泉头组为断坳转化时期；晚期，松花江群为叠置在断陷层之上的坳陷层，两侧的边界断层不控制沉积，沉积范围向外缘扩大。构造由深至浅趋于简单，在中深层，断裂发育，构造复杂；到浅层，几乎没有断层，为简单的、平缓的拗陷层。

3．茫汉断陷构造形变分析

在剖面解释的基础上，首先进行剖面的时深转换，并对剖面进行分析和修改，保证剖面的合理性。在此基础上运用Geosec软件分别对茫汉断陷南北向KL99.7、KL109.7、KL1115，以及东西向KL610、KL616等5条纵横交错的测线剖面进行平衡和复原，模拟了各测线的一系列不同时期的构造演化与沉积充填剖面（图3，4）。

图3 KL109.7测线剖面构造特征 Fig.3 Structural character of line KL109.7

图4 KL616测线剖面构造形态特征 Fig.4 Structural character of line KL616

在茫汉断陷的平衡剖面反演模拟中，考虑了构造变形的恢复、按照构造变形的相反顺序进行压实校正恢复以及剥蚀量恢复三个因素。据平衡剖面反演结果显示，茫汉断陷早期经历过极为强烈的构造作用，地层复杂。在青山口—泉头组沉积前，普遍发育正断层，控制着早期盆地的充填样式，至泉头组沉积之后，地层展布平缓，未受明显的构造运动，断层不发育。为了直观地反映茫汉断陷变形量的变化，根据平衡剖面物质守恒原理，计算茫汉断陷各地层沉积时期的构造形变量（表1），分别编制了KL109.7测线、KL616测线剖面不同时期的形变量对比图（图5）和同一时期不同剖面的形变量对比图（图6）。

表1 茫汉断陷各地层沉积时期形变量数据表

Table 1 Structural deformation in deposit stages of Manghan fault depression

测线

嫩江组

(m) 姚家组 (m) 青山口泉头组

(m)

阜新组 (m) 沙海组 (m) 九佛堂组 (m) 总形变量 (m)

最大形变量百分比(%)

KL99.7 0 0 0 -18539.8

-21080.4

-40470.7 -40470.7 61.6

KL109.7 0 0 0 -19171 -31018 -42646 -42646 45.09 KL111.5 0

0 -13117.9-19258.1-20470 -20470 23.27 KL610 0 0 0 -42254.9-44953.9-47704.9 -47704.9 35.43 KL616 0 0

-36795.7

-47549.2

-49995.8 -49995.8 29.92

Fig.5 Amount of extension in different deposit stages of Manghan fault depression

嫩江组沉积前

姚家组沉积前

青山口－泉头组沉积

青山口－泉头组沉积

姚家组沉积前

阜新组沉积前