松辽盆地北部深层地球物理研究应用实例

对于我国最大的油田——大庆油田所在的松辽盆地北部深层的研究，已成为扩大油田储量、加强勘探步伐的重点目标，通过对30多年来积累的重、磁、电、震等地球物理资料的综合分析研究，结合地质、钻井资料建立了岩石物性数据库，围绕着断裂、基底结构与深层构造区划、侏罗系断陷及含油气性等基本问题进行了重新处理和综合解释，为松辽盆地北部深层的油气勘探部署提供了重要的依据。

10.4.1 概况、任务和研究思路

1）概况

松辽盆地北部是我国一个大型的中、新生代陆相沉积盆地，地跨黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古三省一区。盆地呈北北东向似菱形，长750km，宽330～370km，面积约26万km2，本课题研究的盆地北部，面积为16万km2，位置如图10．53所示。

图10.53 研究区位置图

松辽盆地几乎全为第四系所覆盖，其下有第三系、白垩系、侏罗系、古生界及前古生界地层。盆地的中新生代沉积总厚度超出10km，包括侏罗系、白垩系、第三系和第四系。

盆地的基底为前古生界和古生界所组成。前古生界仅仅在个别深井中可见，可能属于前震旦系，古生界在一些深井中均钻遇，变质程度较浅，岩性为板岩和石灰岩。侏罗系在盆地内仅仅有中统和上统，其岩性特征为一套砂岩、砂砾岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层，其间夹有中酸性火山岩和火山碎屑岩。侏罗系主要分布于断陷中，为松辽盆地深层勘探主要目的层之一。白垩系是松辽盆地主要沉积盖层，分布范围广，沉积厚度大，是盆地中主要生、储油岩系，属内陆湖盆中河流、浅湖、半深水至深水相及三角洲沉积，其岩性主要是砂岩、砂质泥岩及暗色泥岩组成，下白垩统包括登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组，上白垩统为四方台组。第三系为河流相碎屑岩沉积，局部地区夹有褐煤。第四系分布于全盆地。

松辽盆地在区域构造上位于天山—兴安岭地槽褶皱带的东段，盆地的基底分别由盆地周边的大兴安岭海西中期褶皱带，内蒙古海西晚期褶皱带和吉黑华力西晚期褶皱带向盆地内延伸拼合而成。盆地由6个一级构造单元所组成，盆地内断裂十分发育，按其走向分为4个断裂系统：北北东向、北北西向、近东西向和东西向及近南北向断裂。这些断裂将对盆地内隆起区和凹陷区的形成及分布，对沉积盖层及生储油岩的发育的分布，以及构造的形成有着明显的控制作用。沉积盖层的断层也很发育。

盆地内广泛分布前加里东期、海西期和燕山期花岗岩，与花岗岩侵入同时，各时期也伴随着火山喷发活动，在钻孔中也见有海西期蚀变流纹岩、石英粗面岩、流纹岩、安山岩和玄武岩等。

2）任务

松辽盆地经历了30多年的勘探和开发，对于盆地北部中浅层的构造、沉积以及油气资源分布了解得比较清楚。在深层的研究方面，虽然对盆地内部侏罗系火山岩分布，对盆地的基底结构、深度和深层结构区划有了一定研究，但是工作程度还不深。

为了向松辽盆地深层要油气资源，必须从整体着眼，进一步搞清盆地的基底结构和侏罗系分布，为深入进行深层油气勘探提供更有价值的依据。同时，由于盆地的复杂性，单一利用地震资料进行地质结构的分析研究有许多困难，何况盆地内目前还有不少地震勘探程度很低的地区。因此，解决盆地深层油气勘探，必须要充分利用已有的重、磁、电、地震、地质等资料进行重新处理和综合解释。

提出的研究任务是：沉积基底的结构、侏罗系的分布及岩性、深层局部构造、基底断裂、深层构造区划以及含油气性。

3）研究思路

针对任务的要求，结合本区地质与地球物理工作的实际，研究思路如图10．54所示。

图10.54 综合解释流程图

在研究过程中力图体现以下特点：

（1）以岩石物性为基础，进行大量的钻孔及周边露头的岩石标本物性测定和测井资料的分析研究，在统计分析的基础上掌握区内物性变化规律，为模型建立、正反演计算和解释提供可靠资料。

（2）各种物探方法自始至终的综合。对地震、重、磁和电法多种物探资料，在分析以往成果基础上，发现问题和矛盾，有目的、有步骤地进行处理和正反演计算，建立接近实际的地质模型，提高解决地质问题的有效性。

（3）平面与剖面解释的结合。平面资料反映全面，正反演计算接近实际，但是比较复杂。重点剖面资料多，研究程度细，易于解释，两者结合，以线带面，既提高了解释精度，又全面反映了地下地质构造。

（4）地质与物探的结合。以岩石物性为桥梁，通过地质物理模型建立和地质地球物理综合解释，使地质与物探有机结合起来，减少了多解性。

10.4.2 岩石物理性质研究

岩石物理性质是物探工作的前提和基础，也是连接物探与地质的桥梁。高度重视这项工作，根据松辽盆地北部勘探程度系统全面地开展了岩石物性的研究。对区内钻井和周边典型基岩出露区，实测了10278块标本的密度和磁性参数，用43口井的电测资料统计了电性参数，对12口井测定了速度，其中5块标本进行了高压条件下的纵横波速度测定。在此基础上建立了岩石物性数据库，并按单井及地区进行了岩石物性数据库的统计整理，研究了物性分布规律。

1）岩石的密度

重点对白垩系、侏罗系和基底的密度做了研究。

（1）白垩系的密度。松辽盆地是一个大型的陆相沉积盆地，白垩系由陆源碎屑岩组成，而碎屑岩的物质成分、粒度、孔隙度、流体成分、成岩作用和原始埋深等因素都影响岩石的密度。因此，结合构造和物性分布情况对密度进行分区研究，将松辽盆地北部分为滨北区、西部斜坡区、中央断坳区和东部块断区，而每个区密度按地层组、岩性进行统计分析，发现4个区的各层平均密度表现为时代越老（或埋深越大）、密度越大的趋势。

根据白垩系不同组，不同岩性的密度随深度变化，陆源碎屑岩随埋深增加有几个不同的变密度阶段。在浅部，一般砂岩的密度大于泥岩，但是随着压实变密加强，泥岩孔隙度的减小比砂岩要迅速，密度增加也快，两者密度很快接近，并使泥岩的密度超过砂岩；在中深度时，这个关系基本不变，但随深度增加密度增加明显减慢，砂岩密度的变化率变化不大，于是泥岩的密度又接近砂岩，并略高于砂岩，而在某一深度点上出现了第二个逆变点，砂岩密度又大于泥岩（图9．6）。由于压实加密与成岩后生作用等差异，这种变化在不同地区逆变点的深度会有不同，但规律是存在的。

除登娄库组密度分布仅仅限于南部杏山地区，白垩系其他各组地层平均密度分布都比较广，其密度变化总趋势都是南部高、北部低，中央高、周边低。这与松辽盆地的发育史密切有关。从登娄库组沉积以后，盆地由裂陷转化为拗陷，沉积中心位于南部，普遍沉积了泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组，这些高密度中心与埋深较大的沉积中心大体一致。

（2）侏罗系的岩石密度。侏罗系岩性是相当复杂的，有碎屑岩类和火山岩类，不同类别岩石的密度有不同变化，泥岩、粉砂岩、砂岩密度差几乎很小，平均密度为2．50×103kg/m3。火山岩系的密度，总体上与侵入岩相似，基性程度越高，其密度越大。此外，还与火成岩形成的条件有关，密度变化范围大，凝灰岩密度变化范围为2．08×103～2．81×103kg/m3，平均值为2．46×103kg/m3，致密玄武岩为2．68×103kg/m3，多孔状玄武岩为2．27×103kg/m3。总的来看，侏罗系的密度平均值不但比基底密度低，而且比上覆的登娄库组密度也要低。

（3）基底的岩石密度。从松辽盆地北部井中钻遇基底和周边出露的岩层来看，本区基底主要由古生界浅变质岩、下古生界沉积岩和变质岩、前寒武系变质岩、印支期花岗岩和燕山期花岗岩组成。其中滨北区基底主要以变质岩为主，有片麻岩、板岩和部分花岗岩。西部斜坡区基底主要以花岗岩为主并有部分闪长岩。中央拗陷区内钻遇基底是花岗岩和变质岩。而东部块断区钻遇基底不多，见到基底有板岩和闪长岩。通过对基底岩石的密度测定有以下特点：

（A）板岩和千枚岩的密度比较稳定，变化范围为2．67×103～2．82×103kg/m3，平均密度为2．73×103kg/m3。

（B）对糜棱岩、片岩、片麻岩、混合岩的密度测定，其密度变化范围为2．17×103～2．85×103kg/m3，变化较大，这可能与其变质程度和风化程度有关，平均密度为2．58× 103kg/m3。

（C）花岗岩的密度从2．44×103～2．76×103kg/m3，变化范围也较大，它往往与暗色矿物含量有关，如白云质花岗岩平均密度为2．61×103kg/m3，而含暗色矿物的黑云母花岗岩平均密度为2．68×103kg/m3。闪长岩平均密度为2．72×103kg/m3，而流纹岩平均密度为2．62×103kg/m3。

综合分析，松辽盆地北部存在着两个主要的统一的密度界面，即泉头组与上覆地层之间的界面以及中生界与古生界或前古生界之间的界面。

2）岩石的磁性

本区的磁性具有以下特征：

（1）在白垩系的岩石中，除泉头组和登娄库组外，其他各层基本上是属于极微弱磁性或无磁性。泉头组磁性较强，磁化率最高可达1200×4π×10－6，全区平均为64×4π× 10－6，剩余磁化强度最高可达4553×10－3A/m，造成泉头组的较高磁性，这是由泉头组红色沉积中含有铁磁性矿物氧化后形成赤铁矿产物所致。此外，也可能与油气有关，因为在油气藏上方还原环境内会造成一部分赤铁矿还原为强磁的磁铁矿。登娄库组的磁性也是比较强的，其磁化率最高可达500×4π×10－6，全区平均达63×4π×10－6，剩余磁化强度最高可达502×10－3A/m。引起磁性较高的原因可能与登娄库组碎屑岩沉积中含有高磁性的侏罗纪的火山岩碎屑有关。

（2）侏罗系的沉积岩磁性极弱，而侏罗系的火山岩磁性变化范围很大，为（0～2000）× 4π×10－6。其中喷出岩中随着基性程度的增加，磁化率值越来越大，流纹岩为61×4π× 10－6，安山岩为396×4π×10－6，玄武岩为61×4π×10－6。另外，凝灰岩的磁化率在滨北与西部斜坡区较高，而其他区却很低，全区平均值为125×4π×10－6。

（3）基底的磁性特征表现为古生界和前寒武系变质岩为弱磁性。侵入岩体具有较强磁性，闪长岩平均值为913×4π×10－6，最高的达5900×4π×10－6，花岗岩平均值为159× 4π×10－6，但白云质花岗岩磁性很低，而黑云母花岗岩一般磁性较高。所以，基底的磁性对磁异常影响很大，特别是西部地区，高磁性体的闪长岩和花岗岩侵入，明显反映出局部的高磁异常区。

3）岩石的电性

通过对43个钻孔视电阻率测井曲线分层进行统计整理，取得以下几点认识：

（1）以滨州线为界，南北电性特征不同，嫩江组—泉头组南北电性接近，登娄库组与侏罗系电阻率是南高北低。

（2）电性与岩性关系密切。统计出不同岩性的电性参数变化均符合一般规律。本区侏罗系、二叠系内部岩性变化大，同层中电阻率也大不相同。侏罗系中沉积岩的视电阻率与登娄库组相同，有些甚至还小一些。

（3）全区四个电性层，变质岩为区域性高电阻层，侏罗系中火山岩为次高阻层，登娄库组与侏罗系中沉积岩以及二叠系中炭质板岩为一套低高阻层，嫩江组—泉头组是一个电性最稳定、厚度最大的低电阻层。

10.4.3 断裂

1）研究断裂的思路与方法

研究断裂是贯彻深浅结合、线面结合、定性与定量解释结合、重磁与地震解释相结合的原则。具体思路是通过处理与解释浅、深部不同层次异常，面上以定性解释为主，在面上解释的基础上对重点测线进行定量解释，对重磁解释所得的断裂，再结合地震进行核实重新解释。

通过对重磁异常上延2、5、10、15、20、30km和匹配滤波方法，分离不同深度异常，以反映出不同断裂的切割深度与规模大小。

定性与半定量研究断裂的方法除了依据梯级带、线性异常带、不同特征场分界线、串珠状异常及异常的突变或错断外，愈来愈多地使用了水平方向导数法、相关分析、图像处理等方法，圈定断裂、追索断裂走向及其长度，并在剖面上使用特征点法及希尔伯特变换法求取断裂要素。

2）断裂的解释

在广泛收集松辽盆地北部有关断裂的地质-地球物理资料的前提下，有目的地选择了能突出和反映深断裂分布的各种地球物理场处理方法，结合已有的近20条剖面有选择地对一些比较典型的深大断裂进行断裂产状的定量计算。在进行了地震剖面重新解释、重磁场处理、剖面定量计算的基础上，参考有关地质资料，编制了松辽盆地北部断裂分布图（图10．55）。从图上看，松辽盆地北部共有19条主要大断裂，按其走向主要有NNE、NE、NW向三组，基本上呈一个东西分带、南北分块的“棋盘状”形式。NNE、NE、NW向断裂，控制和制约着盆地生长发育、构造演化以及油气的分布。

图10.55 松辽盆地北部断裂分布图

对地球物理场的断裂标志的分析，讨论了反映盆地北部深层的一些主要断裂。地震剖面对浅层的断裂划分是相当细致的，而重磁场却能较好地反映深层大断裂，从而弥补了地震资料的不足。这里将松辽盆地北部的断裂大致分成三种：岩石圈断裂、壳断裂和基底断裂。

岩石圈断裂是切穿岩石圈而达到软流圈的断裂，在多种地球物理处理图件上基本上都能清晰地得到反映，特别是重磁场向上延拓到一定高度后反映更明显，在地震剖面上这些断裂有些亦有较明显的错断特征。由于岩石圈断裂是比较大的构造运动造成的地层错断，从而引起地下岩浆上涌，有强烈的岩浆活动和火山喷发。因此在许多深大断裂旁边伴随着高磁性的火成岩分布。ΔT图上反映着串珠状磁力高异常，和正常的磁力值相差几百纳特，或是在断裂附近的钻井中钻遇火成岩，有时还能发现幔源物质。

壳断裂切穿地壳而达到莫霍面，在地震剖面上错断基底，在重磁场的方向导数图上也有比较明显的特征，这些断裂控制着盆地北部基底一、二级构造单元的划分。

基底断裂表现为切穿上地壳花岗岩层而达到康拉面，它们切穿不了上地壳。在重磁场处理图件上有明显的特征，在重磁力图件上延到一定高度后仍有断裂的特征出现。

松辽盆地北部有以下两组不同方向的断裂。

（1）NNE向断裂。在松辽盆地北部，该类断裂分布广泛，而且延伸长、规模大、倾角大、重磁场各种处理图件上特征也比较清楚，对松辽盆地北部“东西分带”格局起了重要的控制作用。前人对NNE向断裂也进行了充分的研究，认为松辽盆地早期的构造格局主要是由三条NNE向大断裂控制着：嫩江壳断裂、孙吴—双辽壳断裂和伊兰—依通壳断裂。在研究区域，西部的嫩江断裂有明显的反映，且在磁力图上有高值的串珠状的火成岩异常分布特征，向东的磁场值相对小些，而且圈闭也相对平缓。盆地中央的孙吴—双辽断裂带，处于乾安—明水复背斜上，分开了安广—林甸复向斜和长岭—肇东复向斜。根据向上延拓的各种处理图件，这几条NNE向大断裂在重力图上有较明显的反应，如嫩江断裂带、孙吴—松辽断裂带，而有的在磁力图上有很好的反映，在重力图上的特征却不明显，如绥棱肇东断裂带。所以，综合分析各种处理图件才能找到比较合理的解释。同时，为了有效地突出NNE向断裂的分布特征，选择了主要反映NNE向断裂的方向导数图和相关分析处理图，从图上可以看出这些NNE向断裂得到了很好的反映。综合这些处理图件，从西向东依次划分了4个较大的断裂带：嫩江断裂带、依安—镇赉断裂带、孙吴—双辽断裂带和绥棱—肇东断裂带，这4个主要断裂带控制着盆地沉积发育和构造格局。与以前分析有所差异。

（2）NW向断裂。从前人的资料和区域构造演化史，松辽盆地北部主要的NW向断裂，制约和控制着二级构造单元，而且切割了NNE、NE向断裂，使松辽盆地北部形成了“南北分块”的构造格局，从图10．55看，从北到南依次排列5条NW向断裂，而且这些断裂之间的距离也相近，在60～80km，为突出NW向断裂的特征，也作了方向导数和相关分析以及重磁平面场的图像处理。从图上可以看到这些断裂的特征，是串珠状磁力高，如富裕—绥化基底断裂。或是以磁力梯级带表现，在相关分析图上以高值点连线为特征，如滨州壳断裂；在图像处理上，由于浅部干扰得到明显的压制，加之不同颜色表示重磁异常幅值，使NW向断裂反映得比较清晰。从宏观上来讲，控制松辽盆地北部构造分块的NW向断裂主要有三条，从北至南依次为：富裕—绥化基底断裂、滨州壳断裂以及坦途—第二松花江基底断裂，在这些断裂的北部都有地层缺失，而且侏罗系的沉积厚度也逐渐从南到北减薄。

就重磁力平面图上的面貌来看，NNE向断裂都为NW向断裂所错断，形成右旋的断裂体系。NNE向和NW向断裂时间上的先后次序问题一直是松辽盆地地质、地球物理研究的重点，因为这涉及区域构造对沉积盖层的控制作用以及对油气勘探方向的认识。就盆地北部的断裂体系来说，NNE向断裂比较明显地控制着一、二级构造的走向，形成明显的“东西分带”格局。基底深度及岩性分布都沿NNE向展布。对沉积上来讲，NW向断裂有着关键的作用。滨州壳断裂北侧就基本上缺失了登娄库组地层，而富裕—绥化基底断裂北侧就基本上缺失了泉头组地层。需要说明的是，近10年来虽加密地震测线，NW向断裂仍反映得不是很清楚，可能是因为NW向断裂是老的断裂，切割很深。侏罗纪后期，盆地由断陷转变成坳陷状态，大片花岗岩或火成岩的岩性变化“屏蔽”了深层的断裂，也有可能NW向断裂有两期，一期早于NNE向断裂，另一期晚于NNE向断裂。

10.4.4 基底结构

基底结构包括了基底深度、基底岩性以及前述基底断裂，本节重点讨论基底深度与岩性。

1）基底深度

（1）基底深度的研究思路。本区的基底主要是指前中生界的基底，一般埋深较大，有限的钻井资料无法给出基底的全貌。地震、重力、磁力和电法等地球物理方法都能用来研究基底，但是由于不同物探方法所反映的只是相应的物性界面，不一定与地质含义下的基底一一对应；其次，基于不同的原理、不同的物探方法反映基底的能力与精度也不同，并都有一定的局限性。因此必须综合各种地球物理方法以确定基底的深度与形态。

研究的思路如图10．56所示。

图10.56 研究基底深度思路流程图

在基底深度研究中，体现了不同物探方法的点、线与面的结合，地质与物探的结合，由于研究区内各种方法的工作程度不同，对不同区块的做法也不都相同。在滨南地区，由于地震工作程度高、资料丰富，以地震T5反射资料为主，结合重点剖面的综合物探解释，重、磁力基底的反演结果和钻井资料推断，在滨北地区，则综合电法、重力基底、磁力基底和少量地震重点剖面的综合物探解释结果。

（2）反演基底深度的方法。通过重、磁、电三种方法结合不同地区分别求取重力基底、磁性基底和电法基底，然后结合各自地质含义进行综合解释。采用的方法为：

（A）频率域变密度重力基底的反演。该方法首先是计算沉积盖层的重力效应。根据已知T2、T5、T4等构造图，将它们数字化及网格化，然后按其各层密度资料利用三维频率域变密度长方体组合模型正演程序，分别计算地面～T2、T2～T5、T5～T4各层的重力效应。其二是提取区域背景场，分别利用上延、平均场法及趋势分析等方法求取重力区域背景场，在研究中选取了上延30km作为区域背景场，第三步是利用频率域变密度重力迭代反演重力基底。从实测重力场中消除了沉积盖层重力效应和区域背景场后，剩余重力场可以认为主要反映了基底的起伏和基底岩性变化，在岩性变化不大的情况下，可以直接利用基底与上覆岩层的密度差，应用频率域变密度重力迭代反演方法反演基底起伏。但是在基底岩性变化时，还得设法消除基底岩性的影响，然后使用此方法。

松辽盆地北部基底岩性影响甚大，尤其是基底中大量的花岗岩，它相对于古生界变质岩是低密度，其岩性变化的效应甚至超过基底层起伏的效应。因此，本区在反演重力基底时必须考虑基底岩性这一因素。(www.xing528.com)

（B）磁性基底的反演。

基底磁异常的提取由于磁异常机理与其他物探异常相差较大，所以很难应用其他方法来剥离浅部磁性体异常，常用的提取基底磁异常的方法仍是向上延拓和匹配滤波等方法。对本区磁异常上延了2、10、20、30km几个高度，也作了匹配滤波，最后选取了上延10km作为近似的基底磁异常。

磁性基底反演对上延10km的基底磁异常进行化到磁极，然后利用空间域迭代反演方法进行计算，该方法采用“分块合一”解线性方程组的方法，具有速度快、反演效果好的特点。

由位场理论可知，计算点与偶极点（场源）距离越远，对其结果影响越小，所以可以采用流动窗口以减少场源点参加运算的数目。本方法采用6×6的窗口，解一个36阶的方程组，可得到中心处4个点的W值，由W值，在已知磁化强度J的情况下，就可求得界面起伏h。

电测深资料求取电法基底在电测深资料的处理中选用了K剖面法拟合法，并计算出整个滨北区的电磁性层埋深。

（3）基底深度图的编制。整个松辽盆地北部不同的地区其他地质及地球物理方法工作程度不尽相同，所以在解释基底深度时采取分区使用不同的方法，充分利用精度高的资料和各种方法的综合解释。在滨南地区，以地震T5反射资料为主，但在凹陷最深的部位，基底反射不清楚，或无反射信息，这样对确定凹陷最深部位基底深度带来了困难。为了解决这一问题，利用重点剖面的综合物探解释结果进行修正，确定深凹处的基底深度。盆地东、西部地区采用重力基底深度与磁力基底深度进行补充。在滨北地区，由于地震资料比较少，以重点剖面的解释结果和钻孔资料为骨干，结合电测深的低阻层底深和高阻层顶深资料，利用磁性体最小深度图和重磁基底深度作补充。这样做主次分明，尽可能以准确的钻孔深度和精度高的地震资料为基础，辅以其他物探方法，取长补短、互相补充、互相印证，以获得一幅近于实际的基底深度图。

从全区基底深度图（图10．57）看出，基底深度的总趋势是边部浅，中央深，西、北部浅，南、东部深。基底构造总体走向呈NNE向，从北部、西部向中央深部，由西往东经过深断裂，深度明显下降，出现断阶，在中央形成几个深凹带。测区中部从依安—大庆—大同镇—肇源西基底深度相对较浅，亦即古中央隆起带。东部又逐渐变浅，且出现一些近东西向、近北西走向、近北东走向不明显的构造，显然与中央及北部、西部构造走向及形态上不一致，另有特色。

图10.57 松辽盆地北部基底深度图

在盆地内部基底深度从1～10km，相对起伏甚大，从北向南明显可分出几个深度区。在北部富裕—绥化基底断裂以北，基底深度一般都小于3km；在富裕—绥化断裂和滨州线之间，基底深度一般在2．6～6km，平均深度在3km左右，最深在林甸洼地；在滨州线以南至测区南端的兆安断裂，是盆地最深的区域，除了西缘与东缘以外，一般都超过3km，洼地最深达10km，最深的几个洼地从西向东有齐家—古龙洼地、杏山洼地、莺山洼地等，这些深洼都超过7km。

2）基底岩性

（1）基底岩性研究思路。基底岩性的确定主要以重磁资料为主，而地震和电法为辅，其中尤以磁力资料更为有用，因为岩石的磁化强度相对于其他岩石物性参数（密度、速度、电阻率等）与岩性关系更为密切。一般而言，火成岩磁性最强。变质岩次之，沉积岩最弱。在火成岩中，从酸性到中性、基性乃至超基性岩，磁性也是不断地增加，所以国内外大量使用磁化率或磁化强度来进行地质填图。由于影响岩石磁性因素十分复杂，所以对一个具体地区还必须研究其岩石磁性与岩石岩性的关系，然后才能作出正确的判断。每一种物性也有其多解性，若能综合密度、电阻率等参数，对判别岩石物性更为可靠。

研究思路如图10．58所示。

图10.58 基底岩性研究思路图

（2）基底岩性图的编制与分析。在确定盆地基底岩性时，以重磁资料为主，结合地震、电法和钻孔资料，充分考虑了剖面综合物探解释结果，并考虑盆地周边地质资料，由已知推向未知。在推断基底岩性时，选用的主要图件有：重力布格异常图及上延不同高度异常图、航磁异常图及化极上延不同高度图、基底视密度分布图、基底视磁化强度分布图、重磁异常相关图、重磁局部异常图、重、磁、地震综合解释剖面图、地震剖面以及有关的钻孔、地质资料图。通过综合分析，认为本区基底主要由前寒武系变质岩、各时代的糜棱岩、下古生界沉积岩与变质岩、二叠系浅变质岩和不同时期的花岗岩类所组成（图10．59）。

图10.59 松辽盆地北部基底岩性图

前寒武系变质岩：主要分布在中央隆起带的北部明水附近，基底埋深不大，仅仅3～4km，表现为明显的重力高与磁力高，为较强的两个重磁局部异常，两者为正相关，视磁化强度也是高值区。

糜棱岩：在电法资料中，发现三个明显狭长的低阻带，其特点是三低一无，即电阻率低（5～3Ω·m）、磁化率低（14×4π×10－6）、密度稍低（2．55×103kg/m3）、无地震反射。分布极为零星，主要为克东—拜泉一带，呈现NNE向。

下古生界沉积岩和变质岩：主要分布在工区中央南部肇州、肇源与双城一带，呈现三角形分布。重磁场特征是典型的重力高、磁力低，推测是沉积岩中的高密度低磁性的硅质岩等沉积岩和浅变质岩的反映。从钻井岩心标本鉴定为脱化硅质岩，首次发现含有海绵骨针，时代为晚奥陶—早志留世。

二叠系浅变质岩：大量钻孔资料表明，盆地基底主要为二叠系的浅变质岩，密度中等、磁性弱。它们在视磁化强度上反映为两类，一类是低带，另一类是高带。高带主要与盖层中火山岩有关。

花岗岩类：本区岩浆岩活动频繁，不同期花岗岩侵入到基底，使基底岩性组成复杂化。相比二叠系浅变质岩，花岗岩密度要低，密度差为0．05×103～0．15×103kg/m3，形成了明显的、相当规模的重力低。磁性强弱与花岗岩成分有关，一般含暗色矿物多其磁性就强。在磁异常上表现出与火成岩叠加作用有关，如果花岗岩磁异常与盖层中火成岩磁异常叠加在一起，则异常更为明显。此外，在地震剖面上岩体的反射特征有时也可以观察到。地震、重、磁结合对判断花岗岩存在十分有利，尤其结合剖面的定量综合解释和钻井资料，其可信度可提高。花岗岩分布明显呈东西向分带展布，从西向东有德都—哈拉海断裂两侧以及海伦—肇州断裂以西，据同位素K-A年龄测定为118～158Ma，属于燕山期花岗岩，海伦—肇州断裂以东的花岗岩体除明显的重力低异常外，大都有较强磁性，同时显示出强度不等的磁异常。结合周边有关资料初步分析是属于印支期的花岗岩。

3）基底结构

综合基底深度与岩性的资料及前述的断裂分布，可以发现本区基底结构体现了“东西分带、南北分块”的特征。东西分带主要以德都—哈拉海断裂及海伦—肇州断裂分界，南北分块则以富裕—绥化断裂和滨州断裂为界，总的以东西分带为主，南北分块为辅。

西区：基底为斜坡带，主要由二叠系变质岩和燕山期花岗岩组成，走向呈NE和NNE向。

中区：为中央拗陷区，在古中央隆起有糜棱岩和前寒武系地块，在南部有下古生界沉积岩与变质岩，其余仍为二叠系变质岩和花岗岩。

东区：基底隆起区，有大量印支期花岗岩分布，二叠系浅变质岩分布不到百分之四十。

本区古老基底可以认为主体是前寒武系结晶片岩，其次是加里东褶皱基底。

10.4.5 深层构造区划

在对基底岩性、深度及断裂研究基础之上，对松辽盆地北部深层构造进行了研究，区划为2个一级构造，7个二级构造单元，如表10．6所示。

表10.6 松辽盆地北部深层构造区划简表

10.4.6 侏罗系断陷

松辽盆地北部深层找油找气地质层位有：泉二段及其以下泉一段、登娄库组和侏罗系。通过钻探已在深部地层获得良好的效果。在基岩风化壳及登二段地层中获得高产气流，在一些探井中见少量气流及油气显示。同时，从钻探资料得知，中、上侏罗统均有暗色泥岩存在，而且具有一定厚度，尤其是上侏罗统沙河子组暗色泥岩最为发育，是侏罗系生成油气的物质基础，也是松辽盆地北部进行深层油气勘探的主要目的层之一。

在滨南地区大量的地震资料为确定侏罗系断陷提供了重要依据，航磁的解释对于研究具有磁性火山岩的侏罗系断陷盆地的深度与岩性十分有用，重力的局部异常也可以反映出一些规模较大的侏罗系断陷，滨北的电测深资料所解释的次高阻断陷与侏罗系断陷关系密切，因此在仅仅依靠单一地震方法难以全面准确圈定侏罗系断陷时，应用综合物探方法是十分必要的。

1）研究思路

采用地震与重、磁、电方法结合、平面与剖面解释结合、物探与地质结合的研究思路（图10．60）。

图10.60 侏罗系断陷研究思路图

2）侏罗系断陷的确定依据

松辽盆地北部面积约12万km2，在这样一个大面积范围内分布有大小不同侏罗系断陷，根据目前已有资料，从以下几个方面对侏罗系断陷进行划分：

（1）侏罗系断陷在重力场上呈现重力低，这是凹陷区重力场总的特征。但必须注意到松辽盆地北部的特殊情况，因组成松辽盆地北部基底岩性不仅仅是古生界浅变质岩，还有大面积不同时代的花岗岩体侵入，而且花岗岩体的密度小于古生界地层，与上覆侏罗系地层相当。因此，花岗岩体在重力场上图样显示重力低，所以必须从重力场上区分岩体与断陷。断陷盆地在重力场上的负异常幅值与规模一般小于岩体，往往与断裂相伴生，其走向平行于断裂带，呈带状分布。而岩体形态呈圆形或椭圆形，与盖层断裂关系不甚密切。同样，还要考虑它们所在盆地内的位置，因不同位置沉积岩发育过程有所不同，所产生的重力效应有差异。断陷在航磁异常上表现是正磁异常，因断陷内侏罗系火山岩的存在，强磁性火山岩呈现为强磁异常，反磁性的火山岩表现为幅值大的负异常，弱磁性火山岩呈现为弱磁异常，而花岗岩体也同样有磁性。但据岩石磁性测定表明，侏罗系火山岩磁化强度一般大于花岗岩，因而在磁力场上出现强磁异常，并呈片状分布，火山岩可能性大些，如果岩体与火山岩叠加在一起之后，磁异常或大或小，这主要取决于两者磁性强弱。总之，可以用重磁异常来圈定侏罗系断陷位置，但也必须考虑其他因素，特别是与岩体的区分。

（2）断陷与断裂关系密切。据目前资料来看，松辽盆地北部侏罗系断陷可以是单断、双断或多断。盆地内大断裂的形成与分布直接控制着侏罗系断裂分布与范围，而这些断裂的活动又为侏罗纪时火成岩的喷发与侵入提供了通道，故侏罗系火山岩往往沿断裂带两侧分布，而远离断裂带的火山岩变薄或尖灭。

（3）充分利用地震资料。地球物理方法中，地震勘探的效果精度一般都优越于其他几种方法，因此在有地震资料的地区，特别是高次覆盖的高精度数字地震剖面，更需要充分利用，因为它能较为直观确定盆地边界、范围、大小、断裂性质、落差大小、沉积岩发育程度、岩性和岩相特征，并通过剖面之间的对比和平面组合，准确圈定侏罗系断陷平面分布、地层厚度及岩性组合。

（4）富裕—绥化基底断裂以北地区，地震资料比较少，目前只有松Ⅳ与松Ⅵ大剖面横穿北部倾没区，为了对该地区侏罗系断陷研究，必须充分利用该地区电法勘探资料，完成了测区内由南向北共40条电法解释剖面，绘制了高阻层顶面等深线图和低阻层底面等深线图，并综合重、磁、地震资料圈定了侏罗系断陷盆地位置、大小及侏罗系厚度。但在利用电法资料时，发现电法所确定深度均大于地震，如依安断陷群，电法圈定深度为3500～4500km，而地震深度为2500km，因此，在使用电法资料时，综合考虑多方面因素，不然会造成错误结论，正如前面所讨论的，电法低阻层在古生界基底中也存在。

（5）剖面的综合解释。在工区内共布置20条综合解释剖面，并通过地质及地震资料建立地质-物理模型，选择合理的岩石物性参数（密度与磁性），对重磁异常进行计算，确定侏罗系断陷盆地范围、深度、厚度、磁性层分布层位及基底岩性。

（6）充分利用盆地内钻遇侏罗系的探井资料，有利于侏罗系断陷盆地深度、厚度与岩性的确定。

3）侏罗系断陷的分布与岩性特征

根据以上划分依据，结合重、磁、电及地震和钻孔资料，对松辽盆地北部共解释出大小侏罗系断陷27个，总面积2．71万km2，其中面积大于1000km2、厚度大于1km的侏罗系断陷有6个，即古龙、林甸—常家围子、杏山、对青山—莺山、绥化、中和（图10．61）。对于每一个侏罗系断陷的特征，不一一描述，只是选择其中一个有典型性的杏山断陷进行描述介绍。

杏山断陷位于常家围子与古龙断陷以东，对青山—莺山断裂以西。北界为滨州壳断裂，南部被扎赉特旗—肇源南基底断裂所切割，西界为北安—大庆岩石圈断裂，东部被海伦—肇州基底断裂所切割，面积为3475km2。侏罗系最大埋深1km，最大厚度5km，一般大于2km。在重力场上，断陷南、北两端位于重力梯度带上，而断陷中部宽缓开阔，其异常走向有北缘北西向至中部转为南北向，向南转为北东，布格重力异常幅值－3～－5mGal，断陷中央由三个负异常组成。在航磁异常上由大片正磁异常组成，走向由北端北西向南转为北东，航磁异常最大幅值达150nT，一般为0～－50nT。磁性体最小埋深5km等值线所圈定的形态与侏罗系火山岩形态相近，走向南北—北北西，中部与北部磁性体深度为5～7km，南部大于7km，与图10．62上深度相一致，可见侏罗系磁性火山岩主要存在于断陷深部。凹陷内地震反射特点为底部低连续强振幅地震相，盆地边缘有丘形反射结构地震相，同时夹有亚平行反射结构的中—低连续中振幅地震相。

图10.61 松辽盆地北部侏罗系断陷分布及岩性推断图

图10.62 松辽盆地松Ⅰ综合物探解释图

据重、磁、地震及钻探资料表明，火山岩位于断陷腹部，卫深3井于3056m钻遇营城组、沙河子组，肇深5井于3453km见营城组、沙河子组，宋3井于2573m见营城组、沙河子组。营城组上部为流纹岩，下部为火山碎屑岩。断陷腹部深达10．55km，厚6．1km。推测下部有较厚的兆南组火山岩，因此，本区火山岩包括上部营城组流纹岩、凝灰岩与下部中性熔岩两层，中间夹侏罗系正常碎屑岩沉积；泥质岩类具有一定发育程度。断陷基底岩性在北端为前寒武系深变质岩，具有一定磁性，中部为上古生界弱磁性浅变质岩，南部为花岗岩与古生界变质岩组成，侏罗系磁性火山岩叠加在变质岩基底之上，显示为较强的正磁异常。

4）侏罗系断陷的分布规律

按断陷内沉积及火山岩发育性质，将侏罗系断陷分为三种类型：以火山岩为主断陷，有梅利斯、兆安；以沉积岩为主断陷，有三道镇、依安断陷中Ⅸ 1，Ⅸ 2、双阳、北安、林甸—常家围子中Ⅵ 2、明水；沉积岩夹火山岩断陷，有中和、古龙、杏山、对青山—莺山、林甸—常家围子（Ⅵ 1，Ⅵ 3，Ⅵ 4）、绥化、依安（Ⅸ 3，Ⅸ 5，Ⅸ 4）。

上述断陷在松辽盆地北部分布具有以下特征：

（1）断裂对断陷的形成与分布有明显的控制作用。据重磁资料结合地震与电法资料，松辽盆地北部这次解释出6条岩石圈断裂、5条壳断裂和15条基底断裂。这些岩石圈断裂、壳断裂及其基底断裂对整个松辽盆地的形成、发展演化，对盆地内沉积盖层岩性、厚度的分布，对侏罗系断陷的形成和发展均起到明显的控制作用。同时，北东向岩石圈断裂和壳断裂以及部分基底断裂直接控制着断陷带的分布，这些断裂主要活动时期为中晚侏罗世和早白垩世，而这恰恰是侏罗系断陷形成和发展时期。北东向断裂控制着断陷的走向，导致侏罗系断陷北东向排列，例如古龙断陷、林甸—常家围子断陷、北安断陷等。

（2）断裂活动的强弱控制着断陷的规模。断裂活动的强弱直接关系到侏罗系断陷的沉积幅度、厚度、岩性等，例如黑鱼泡—大安岩石圈断裂和北安—大庆岩石圈断裂活动比较强烈，断距比较大，T5反射层断开层位最大达2．5km，其延伸长度可达500km，故林甸—常家围子断陷及杏山断陷面积分别为4700km2和3700km2，侏罗系厚度为3～5km。

（3）滨州壳断裂两侧侏罗系断陷有明显差异。滨州壳断裂以北，就是滨北地区，总的特征是断陷面积小、侏罗系厚度小、沉积岩中以火山碎屑岩、粗粒碎屑岩和粗粒砂砾岩夹火山岩为主；而滨南地区，面积大、厚度大、暗色泥岩发育夹火山岩。

（4）侏罗系火山岩分布自西向东由多变少，或沉积岩由少变多，这一规律也符合区域特征，例如盆地东部的含煤盆地中不含火山岩，而西部却火山岩发育。而盆地内梅利斯断陷火山岩非常发育，中部和东部断陷中火山岩相对含量减少或无，例如北安断陷、三道镇断陷中几乎无火山岩。

5）侏罗系断陷的含油气性评价

根据松辽盆地北部侏罗系断陷的生油层、储油层、圈闭、断陷发育程度和可靠性及其油气显示情况等条件，将侏罗系断陷分为含油最有利的、较有利的及远景不明或差的三大类。

含油最有利的侏罗系断陷有杏山、对青山—莺山。其特点为：断陷形成时间早、长期发育、勘探程度高、大面积范围内进行了地震详查工作。侏罗系沉积厚度大、面积大、生油条件好、暗色泥岩发育、泥岩与地层厚度比大于40％。生油岩化指标高、有机碳1．4％、总烃0．05％、镜煤反射率大于2％，属于Ⅱ型干酪根。由于生油岩埋藏较深，时间温度指数高，属于过成熟生油岩，故生成气的可能性较大。圈闭面积大、数量多、储集层发育，无论侏罗系或上覆登娄库组和泉头组均有储集条件，钻探有良好效果，数口井有较好的油气显示，有些井获得工业气流，并在中浅层构造中找到一批来自深层气源的气田。侏罗系顶面一般埋深为2～3．5km，有利于钻探。从裂谷观点来看，位于杏山—莺山裂谷的这两个断陷，由于形成早、生油岩埋深大，生成气可能性较大，条件有利。

含油较有利的侏罗系断陷有位于德都—哈拉海裂谷的古龙、林甸—常家围子、中和、双阳和北安等。其特点为：断陷形成时间属于早 中期。勘探程度比较高，除古龙、齐家地区做过一定量地震工作外，中和等地区地震测网相对比较稀。断陷面积除古龙断陷，其他两个偏小，盆内暗色泥岩发育夹薄层煤系地层，泥岩与侏罗系地层之比为25％～40％，有机碳含量高，生油条件好。侏罗系顶面埋深为1～1．5km（古龙、齐家例外），有利于钻探，砂岩储油物性好，孔隙度为5％～10％。由时间温度值来看，除古龙地区属于过成熟区外，其余两区属于未成熟 成熟，而且圈闭条件差、量少、面积不大。

西部梅利斯与东部绥化断陷也应列入较有利的地区，但需要进一步工作。

含油气远景不明或差的侏罗系断陷主要在滨北地区。其特点为：断陷形成于早期，勘探程度不高，基本上无地震资料，断陷可靠程度差，侏罗系最大埋深为3km，顶部为1～1．5km，厚度一般为1km左右，生油岩系不发育，储集条件好，圈闭条件差（或不明），据时间温度值计算属于未成熟区，所以评为远景不明或差的地区。

10.4.7 重磁局部异常与局部构造

利用不同的方法分别提取了重力局部异常158个，磁力局部异常154个，逐个结合地震、电法及地质、钻井资料进行分析，有以下认识：

（1）引起重力局部异常的主要因素有基岩隆起、沉积盖层的局部构造和侵入岩体；引起磁力局部异常的主要因素是侏罗系中的火山岩、不同时代的侵入岩和白垩系具有磁性的泉头组与登娄库组。

（2）重、磁局部异常的一致性较差，研究局部构造应以重力局部异常为主。

（3）为了要从重力局部异常中重点分析与局部构造有关异常，就必须考虑分析重力局部异常与基底岩性关系、与磁异常关系，重力局部异常的值大小、范围与地震反射构造图的对比等因素，从中综合分析推断。发现158个局部异常中有101个可能是与局部异常有关，而其中只有45个在地震资料中已经圈定，其余的一些是地震资料没有圈定或无地震资料的，这就为进一步发现局部构造或岩性圈闭提供了重要线索。

10.4.8 结论

对于松辽盆地北部，以深层为主要目标，如此全面地进行综合物探研究尚属首次，它不仅在研究松辽盆地北部区域断裂、基底结构（深度与岩性）、深层构造区划、侏罗系分布和预测局部构造方面取得了新的成果，为大庆油田深层勘探提供了重要依据，而且也为今后其他含油气盆地深层的综合物探研究积累了经验。