第一章 松辽盆地区域地质概况
　　第一节 区域地质特征
　　一、构造单元划分
　　松辽盆地是我国东北部大型中、新生代陆相含油气沉积盆地，构造上位于西伯利亚板块东部，处于北纬42°25'～49°23'、东经119°84'～128°24'，宽度为330～370km，长度约为750km，行政区域上横跨黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古等省和自治区，总面积约为26×104km2。其东北达小兴安岭，西接大兴安岭，南部为康平—法库丘陵地带，东南临张广才岭。中、新生代地层发育广泛、面积较广，其中白垩系发育生油气层、储油气层、盖层组合岩系。松辽盆地内部构造特征可划分为西部斜坡带、北部斜坡带、东北隆起带、中央拗陷带、东南隆起带及西南隆起带6大构造单元（图1.1）。
　　前人研究表明，松辽盆地的形成与太平洋板块向西伯利亚的俯冲碰撞密切相关（王璞珺等，2015；Sorokin et al.，2013；Li et al.，2013；Feng et al.，2010；李思田等，1996）。根据应力特征及成因机制，松辽盆地的形成演化过程可分为张裂期（J3—K1）、整体沉陷期（K1—K2）和褶皱期（K2—Q）三个阶段，其主要形成演化阶段板块运动如图1.2（王璞珺等，2015）所示。晚侏罗世—早白垩世（J3—K1），区域上北部的鄂霍茨克洋已经俯冲闭合，东部太平洋板块向欧亚大陆俯冲走滑，造成东亚陆块地幔上涌、地壳减薄，松辽盆地在伸展型的构造应力体制作用下，断裂广泛发育，形成了多个断陷盆地。早白垩世晚期—晚白垩世（K1—K2），随着太平洋板块俯冲作用减弱，岩石圈与软流圈回落，区域上的走滑拉分作用与热沉降作用相互叠加使得断陷区开始进入整体沉降阶段，原先形成的多个断陷盆地也因此都连在同一个盆地系统中。晚白垩世—第四纪（K2—Q），受嫩江运动和太平洋板块俯冲的影响，松辽盆地受到了来自东部的脉冲式挤压活动，形成了一系列不同程度的构造反转带。至此，松辽盆地形成了现今的构造格局。
　　二、地层发育特征
　　松辽盆地基底主要由火山岩和浅变质岩构成，其上部的沉积盖层为晚侏罗世及以后形成的一套陆相碎屑岩夹火山岩，地层厚度普遍超过5000m。根据松辽盆地的形成阶段，由下到上地层可依次划分为三套构造层，分别是下部断陷层、中部拗陷层和上部反转层（Feng et al.，2010；Wei et al.，2010）。下部断陷层由上侏罗统火石岭组（J3h）和下白垩统沙河子组（K1sh）、营城组（K1yc）构成；中部拗陷层由下白垩统登楼库组（K1d）、泉头组（K1q），上白垩统青山口组（K2qn）、姚家组（K2y）和嫩江组（K2n）构成；上部反转层由上白垩统四方台组（K2s）、明水组（K2m），古近系依安组（Ey），新近系大安组（Nd）、泰康组（Nt）及第四系准平原地层（Q）构成（图1.3）。随着松辽盆地由断陷向拗陷转换，盆地沉积基底趋于平缓，各组地层在横向上展布稳定，但在厚度和岩性上存在差异。
　　图1.1松辽盆地构造单元简化图
　　I：西部斜坡带；II：北部斜坡带；II1：嫩江阶地；II2：依安凹陷；II3：三兴背斜带；II4：克山依龙背斜带；II5：乾元背斜带；II6：乌裕尔凹陷；III：中央拗陷带；III1：黑鱼泡凹陷；III2：明水阶地；III3：龙虎泡—红岗阶地；III4：齐家—古龙凹陷；III5：大庆长垣；III6：三肇凹陷；III7：朝阳沟阶地；III8：长岭凹陷；III9：扶余隆起；III10：双坨子阶地；IV：东北隆起带；IV1：海伦隆起；IV2：绥棱背斜；IV3：绥化凹陷；IV4：庆安隆起；IV5：呼兰隆起；V：东南隆起带；V1：长春岭背斜；V2：宾县—王府凹陷；V3：青山口背斜；V4：登楼库背斜；V5：钓鱼岛隆起；V6：杨大城子背斜；V7：梨树—德惠凹陷；V8：扶余隆起；V9：怀德—梨树凹陷；VI：西南隆起带；VI1：伽马吐隆起；VI2：开鲁凹陷
　　图1.2松辽盆地主要形成演化阶段板块运动示意图
　　（一）火石岭组（J3h）
　　火石岭组为松辽盆地的首套沉积盖层，与下伏基岩呈不整合接触。岩性上具有上下两段特征，下段以粗粒碎屑岩夹火山岩为主，上段则以火山岩为主。沉积相主要为火山沉积相、扇三角洲相和湖泊相等。
　　（二）沙河子组（K1sh）
　　沙河子组为研究的目标层位，其沉积地层范围较火石岭组明显扩大，并且与下伏火石岭组呈明显的角度不整合接触。岩性上以砂砾岩和泥岩为主，薄煤层较为常见，其湖相泥岩与煤系地层是松辽盆地深层油气成藏组合的重要烃源岩，并且自身的粗粒碎屑岩也可以成为有效储层。沉积相类型主要为扇三角洲相、辫状河三角洲相和湖泊相等。
　　（三）营城组（K1yc）
　　营城组与下伏沙河子组呈不整合接触。其岩性可划分为4段：营一段主要为酸性火山岩；营二段为砂砾岩、泥岩夹煤层；营三段主要为中性火山岩；营四段以砂泥岩和砂砾岩为主。本组中无论是粗粒碎屑岩还是火山岩都可能成为储层。
　　（四）登楼库组（K1d）
　　登楼库组是松辽盆地进入拗陷阶段沉积的首套地层，其与下伏营城组呈不整合接触。登楼库组可划分为4段，自下而上分别为登一段、登二段、登三段和登四段。岩性上除底部发育少量的砂砾岩外，其余均为灰黑色泥岩、灰白色或紫灰色砂岩，属湖泊、河流、三角洲沉积。
　　图1.3松辽盆地地层发育柱状图
　　（五）泉头组（K1q）
　　泉头组与登楼库组同样也呈不整合接触。泉头组可划分为4段，自下而上分别为泉一段、泉二段、泉三段和泉四段。岩性上以紫红色、灰绿色泥岩和灰色砂岩为主，沉积相主要为河流相、三角洲相及湖泊相。该组砂岩形成了扶余与杨大城子两套油层。
　　（六）青山口组（K2qn）
　　青山口组为松辽盆地重要的烃源岩层，其与下伏泉头组呈整合-平行不整合接触。青山口组可划为3段，自下而上分别为青一段、青二段和青三段。岩性上主要为黑色或灰黑色泥岩和页岩，为深湖和半深湖环境的沉积产物，松辽盆地边缘发育河流相或三角洲相砂岩。
　　（七）姚家组（K2y）
　　姚家组与青山口组呈整合-平行不整合接触。姚家组可划分为3段，自下而上分别为姚一段、姚二段和姚三段。岩性主要都是灰色或灰绿色泥岩和灰色或灰白色粉细砂岩，松辽盆地中心区发育厚层黑色泥岩，沉积环境主要为三角洲和湖泊。
　　（八）嫩江组（K2n）
　　嫩江组也是松辽盆地一个重要的烃源岩层，其地层分布范围广，可划分为5段，自下而上分别为嫩一段、嫩二段、嫩三段、嫩四段和嫩五段。岩性以细粒沉积为主，颜色多偏暗色，灰黑色或黑色泥岩和油页岩较为发育。沉积环境主要为三角洲、半深湖和深湖。
　　（九）四方台组（K2s）
　　四方台组为构造反转期的沉积地层，地层分布范围明显缩小且与嫩江组呈不整合接触。岩性上以紫红色泥岩、灰色或灰白色粉细砂岩为主，局部见粗粒碎屑岩，沉积环境主要为浅水三角洲和曲流河。
　　（十）明水组（K2m）
　　松辽盆地内明水组分布范围较小，盆地边缘等区域地层缺失现象严重。该组岩性主要以灰绿色或紫红色泥岩、灰色或杂色粉细砂岩为主，主要为曲流河和三角洲等环境的沉积产物。
　　（十一）依安组（Ey）
　　依安组与下伏明水组呈不整合接触。岩性上主要为灰绿色、灰色泥岩和砂岩，褐色煤层较常见，泥岩中钙质结核较为发育，主要为湖泊、三角洲和冲积平原的沉积产物。
　　（十二）大安组（Nd）
　　大安组与下伏依安组呈不整合接触。岩性粒度偏细，以灰绿色或灰色砂岩和泥岩为主，属于河流和冲积平原环境的沉积产物。
　　（十三）泰康组（Nt）
　　泰康组与下伏大安组及上覆第四系均呈不整合接触。岩性上主要为灰绿色、灰色、黄绿色砂砾岩、砂岩和泥岩，对应的主要沉积环境为河流、冲积扇和冲积平原。
　　三、油气地质条件
　　松辽盆地沉积地层厚度巨大，纵向上存在多期大规模的沉积旋回，烃源岩及储、盖层发育，油气资源极其丰富。根据松辽盆地含油气组合特征，前人将含油气层系划分为中浅层与深层，它们的油气地质条件各不相同。
　　（一）中浅层油气地质条件
　　松辽盆地中浅层指拗陷期发育的下白垩统泉头组—上白垩统嫩江组，自下而上分别为下白垩统泉头组、上白垩统青山口组、姚家组及嫩江组。油气勘探结果显示，中浅层共发育上、中、下三套含油组合，包含黑帝庙、萨尔图、葡萄花、高台子、扶余和杨大城子6个含油层系（图1.3），上、中部含油组合以常规油为主，下部含油组合以致密油为主（蒙启安等，2021a，2021b；付丽等，2019；高瑞祺等，1997）。
　　1.烃源岩特征
　　青一段和嫩一段—嫩二段均发育一套分布广泛、富含有机质、巨厚的湖相暗色泥岩，是松辽盆地拗陷期形成的最重要的烃源岩。青一段沉积时期发生第一次大规模湖侵，形成的暗色泥岩厚度大，在松辽盆地中央拗陷带厚度为40～105m，平均厚度为61.5m；烃源岩有机质丰度高，总有机碳（total organic carbon，TOC）含量平均为2.67%，生油潜量（S1+S2）平均为16.71mg/g，为高丰度的优质烃源岩；有机质母质类型好，主要为I型，少量为II1型，显微组分为层状藻。青一段烃源岩埋藏虽浅，但松辽盆地地温梯度高，在埋深超过1500m后多处于成熟阶段，成熟烃源岩主要分布在中央拗陷带内，镜质体反射率（Ro）为0.75%～2%[图1.4（a）]（付丽等，2019）。青一段烃源岩具有生油母质单一、生油晚的特点；烃源岩氢指数（IH）大，平均约为750mg/g，古龙凹陷IH降至100mg/g以下，反映青一段烃源岩具有非常大的生排油能力，为形成大油田提供了充足的油源。
　　嫩一段沉积时期盆地又一次经历湖侵，湖盆面积达20×104km2，形成广泛分布的暗色泥岩，厚度为20～130m，平均为90.5m；烃源岩有机质丰度高，TOC含量平均为2.36%，S1+S2平均为13.46mg/g，为高丰度的优质烃源岩；有机质母质类型以I-II1型为主，烃源岩中富含藻类，有利于生油，但有机质成熟度相对较低，成熟烃源岩主要分布于齐家—古龙凹陷[图1.4（b）]。嫩二段烃源岩厚度大，有机质丰度中等，有机质类型以II2-II1型为主，但烃源岩成熟度低，生烃能力有限。