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遼寧省新民市大民屯地區(qū)地?zé)豳Y源前景分析

2012-01-26 21:35丁志剛
中國礦業(yè) 2012年2期
關(guān)鍵詞:砂礫遼河巖性

丁志剛

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院,遼寧 沈陽 110032)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)、華北斷坳(Ⅱ)、下遼河斷陷(Ⅲ)、遼河斷凹(Ⅳ)的中北部,屬大民屯新生代盆地地?zé)岢傻V區(qū)下遼河斷陷是在華北地臺(tái)基礎(chǔ)上形成的中、新生代坳陷,位于華北地臺(tái)的東北隅,是遼冀臺(tái)向斜的一部分,其東側(cè)是遼東臺(tái)背斜,西接燕山臺(tái)褶帶,北靠內(nèi)蒙地軸東緣,南臨遼東灣。大致呈北東向展布。

1.1 地形地貌

研究區(qū)地貌類型由山前傾斜平原和沖積平原組成。山前傾斜平原海拔高程30~35m左右,坡降0.5‰~0.7‰。河流沖積平原,絕對高程低于25~30m,溪渠成網(wǎng),且多積水,形成團(tuán)結(jié)湖水庫。山前傾斜平原和沖積平原地勢平坦,地形東高西低。

1.2 地層和巖石

大民屯斷陷基底是太古界及下元古界的一套復(fù)雜變質(zhì)巖系組成,蓋層主要由中上元古界、古生界、中生界和新生界沉積層組成[1]。

中上元古界、下古生界自下而上有長城系、薊縣系、青白口系、寒武系和奧陶系,總厚度達(dá)6000余m。研究區(qū)普遍缺失晚奧陶統(tǒng)、下古生界志留系、泥盆系以及上古生界下石炭統(tǒng)沉積。中生界僅在山間洼地有充填式沉積巖性以砂礫巖、砂巖、泥巖、中酸性火山巖為主。

新生界為一套陸相碎屑沉積,從始新統(tǒng)至漸新統(tǒng)以湖相沉積為主,主要為暗色泥巖及碳質(zhì)泥巖與砂巖互層(是此次工作研究的主要目的層)。分述如下:

房身泡組:主要為一套灰黑、灰綠色玄武巖與棕紅、紫紅色泥巖,部分玄武巖蝕變較嚴(yán)重。

沙河街組四段:受區(qū)域構(gòu)造西北高、東南低的影響,此段地層自西北向東南逐漸變厚,而且厚度變化大。巖性為淺、灰白色砂礫巖,含砂礫巖、砂巖與灰褐色泥巖。

沙河街組沙三段:是整個(gè)大民屯凹陷最為發(fā)育的一套地層。其厚度大到占第三系地層總厚度的三分之一以上。巖性為砂巖與泥巖互層、泥巖、暗色灰?guī)r夾碳質(zhì)泥巖與淺灰色砂巖。厚度1000~1400m。

沙河街組一段:巖性組合為砂泥巖互層,地層厚度400~600m。

東營組:地層厚度在300~400m之間,巖性組合為砂泥巖互層??傮w上砂層厚度大于泥巖厚度,砂層粒度較粗,多為砂礫巖,含砂礫巖。泥巖質(zhì)不純,普遍含砂,顏色為綠、灰、棕紅色。此組地層與下伏的沙一段呈假整合接觸。

上第三系及第四系:由于此段地層厚度較薄,在200~250 m之間,所以大民屯地區(qū)的石油探井均沒將上第三系頂界與第四系底界劃分出來。巖性以礫石層、砂礫層為主,夾少量雜色黏土層。上第三系底界與下伏的東營組地層呈角度不整合接觸。

第四系巖性為粉砂夾黏土、含泥礫石與砂礫石互層。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

遼河斷陷屬于華北地臺(tái)北部的一部分,介于各個(gè)構(gòu)造性質(zhì)不同的大地構(gòu)造單元之間,東臨遼東隆起區(qū),西接燕山-遼西褶皺帶,北達(dá)內(nèi)蒙地軸東段與松遼盆地相隔,南部傾入遼東灣與渤海盆地相連??蓜澐譃榱鶄€(gè)二級(jí)構(gòu)造帶,每個(gè)構(gòu)造帶又可分為數(shù)個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。二級(jí)構(gòu)造單元自西至東為西部凸起帶、西部凹陷帶、中央凸起帶、東部凹陷帶、東部凸起帶、大民屯凹陷帶。遼河斷陷中生代以前的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以地臺(tái)型穩(wěn)定的整體升降為主,中生代后期,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍,老的格局開始解體,構(gòu)造線方向由近東西向轉(zhuǎn)為北東向,初步形成了凹凸相間的基本構(gòu)造格局。新生代早期則經(jīng)歷了以箕狀斷陷為特征的斷陷活動(dòng),晚期斷陷活動(dòng)趨于消失。從中晚元古代至新生代大體經(jīng)歷了四個(gè)不同運(yùn)動(dòng)形式的發(fā)展階段。

1.3.1 中晚元古代至古生代區(qū)域穩(wěn)定沉降階段

在太古界及下元古界變質(zhì)巖系基底之上,沉積了一套主要由碳酸鹽巖組成的中上元古界地層。元古代末期地臺(tái)整體上隆,經(jīng)歷了較長時(shí)間的侵蝕,至早寒武世中期,研究區(qū)又開始下降,沉積了厚度、巖性均較穩(wěn)定的碳酸鹽巖夾泥頁巖。中奧陶末期的加里東運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)抬升,缺失志留系和泥盆系沉積,到中石炭世又開始下降,接受了石炭至二疊紀(jì)海陸交互相沉積,二疊紀(jì)末的海西運(yùn)動(dòng)使該區(qū)又整體抬升,導(dǎo)致區(qū)內(nèi)部分地區(qū)缺失三疊系。本階段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最主要的特點(diǎn)是表現(xiàn)為區(qū)域升降。

1.3.2 中生代隆起褶皺階段

該階段為印支和燕山構(gòu)造期,由早期的穩(wěn)定區(qū)轉(zhuǎn)化為活動(dòng)區(qū),構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)為褶皺、斷裂和巖漿活動(dòng)。研究區(qū)在早中白堊世已經(jīng)產(chǎn)生一個(gè)北東向地殼隆起帶,地層時(shí)代由軸部向冀部逐次變新。在褶皺的同時(shí),發(fā)育了一系列的北東、北西向斷層,由于北西向斷裂的分割,一些末陷落的斷塊將凹陷分隔開來,成為短地塹斷續(xù)相連。構(gòu)成了白堊系盆地沿隆起兩側(cè)串珠狀分布的格局。伴隨斷裂活動(dòng)有強(qiáng)烈的火山活動(dòng),隆起階段的凹陷多為山間盆地,形成陸相碎屑含煤建造。局部有淺水湖盆發(fā)育。

1.3.3 早第三紀(jì)斷裂凹陷發(fā)育階段

新生代喜山運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的斷塊升降運(yùn)動(dòng)。早第三紀(jì)開始,古新世基本上繼承了燕山運(yùn)動(dòng)末期的構(gòu)造面貌,從始新世晚期開始,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段,在中生代網(wǎng)格狀斷裂的基礎(chǔ)上,又產(chǎn)生了一系列張性正斷裂,將地殼切成更破碎的地塊,如營口-佟二堡斷裂、臺(tái)安-大洼斷裂的活動(dòng)將原來分割的短小凹陷逐漸變成連通的狹長凹陷,且由淺變深。如西部凹陷、東部凹陷、大民屯凹陷,各凹陷內(nèi)均沉積了巨厚的早第三系湖、河相碎屑巖,并伴有多期的火山噴發(fā)。在斷裂帶附近的近物源區(qū),發(fā)育了以扇三角洲為代表的砂巖體,曙光、大民屯等山頭被掩埋,形成了“古潛山”。

1.3.4 晚第三紀(jì)-第四紀(jì)區(qū)域凹陷階段

在早第三紀(jì)時(shí)由于地下能量大量釋放,巖漿大量噴溢,沉積蓋層厚度不斷增加,使地球內(nèi)部物質(zhì)達(dá)到暫時(shí)平衡,在原來的沉陷帶內(nèi)巖漿活動(dòng)、斷裂活動(dòng)處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。遼河盆地為一個(gè)較寬闊的凹陷,火山巖噴發(fā)僅局限于大平房部分地區(qū),現(xiàn)代地震位于盆地的東側(cè)等現(xiàn)象,都說明了裂谷活動(dòng)并沒有停止,而是以另一種形式,緩慢的速度繼續(xù)發(fā)展。

晚第三紀(jì)時(shí),盆地整體凹陷,凹陷較平坦,凹陷沉降中心由北向南轉(zhuǎn)移,盆地范圍擴(kuò)大,沉積物超覆于第三系之上,巖性比較單一,平面分布穩(wěn)定,巖性為厚層狀砂礫巖和砂泥巖互層。第四紀(jì)時(shí),沉降范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,盆地內(nèi)主要沉積物為松散堆積物。

大民屯凹陷位于遼河斷陷盆地的東北端,軸向北東,長約50km斷陷,凹陷內(nèi)斷裂發(fā)育,地質(zhì)情況比較復(fù)雜。整個(gè)凹陷被老邊-前當(dāng)堡、三臺(tái)子-東勝堡、邊臺(tái)-韓三家子三條北東向基底斷層四分(歸屬于郯廬斷裂西支,巖石圈斷裂)。東為曹臺(tái)-老邊斷層,中為法哈牛-東勝堡斷層,西為大民屯-前當(dāng)堡斷裂,組成大民屯-前當(dāng)堡、靜安堡-東勝堡、法哈牛-韓三家子隆起帶和網(wǎng)戶屯斜坡帶及三臺(tái)子、東勝堡洼陷。凹陷基底的主體為太古界。北部有元古界,西側(cè)和南部為中生界。基底斷層發(fā)育,斷層和基底的起伏對古潛山與上覆地層構(gòu)造起到了重要的控制作用。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地表第四系含水層類型為松散堆積層孔隙水,分布比較穩(wěn)定,具有供水意義的孔隙潛水(Q3-4),水量豐富,單井涌水量1000~5000t/d。中下更新統(tǒng)水量中等,含水層不穩(wěn)定,單井涌水量50~1600t/d。第三系為研究區(qū)主要熱儲(chǔ)含水層,含水類型為碎屑巖孔隙裂隙層間水,單井涌水量26~700t/d。下伏地層為中生界侏羅系,水量較小,單井涌水量10~400t/d[2]。

2 地?zé)岬刭|(zhì)條件

研究區(qū)所處構(gòu)造位置為下遼河斷陷,為地幔隆起帶,為新生代斷陷盆地。第三系沙河街組及東營組由多套砂泥互層沉積旋回組成,其中沙河街組沉積厚度大,沉積旋回多,其中砂層,泥層具有可分別作為熱儲(chǔ)及蓋層的條件,上第三系大民屯前當(dāng)堡斷裂可以作為普查區(qū)地?zé)崽锏目責(zé)釋?dǎo)水構(gòu)造,地溫梯度2.81℃/100m~2.99℃/100m,平均2.9℃/100m。下第三系水層封閉性好,具有形成地?zé)崽锏臈l件,地?zé)崽荻?.35℃/100m~4.12℃/100m,平均地溫梯度3.18℃/100m。區(qū)內(nèi)東營組含水層發(fā)育但由于埋深淺,水溫一般低于30℃,沙一段含水層埋深在1000~1150m,沙一段上部西部比東部發(fā)育,沙一段下部東部比西部發(fā)育,水溫30℃~45℃,沙三段含水層埋深在2050~2500m,分為上下兩個(gè)含水層段,下段為前當(dāng)堡地區(qū)主力油氣層段,水溫在60℃~80℃,含水段由西北向東南方向減薄[2]。由上可知區(qū)內(nèi)地?zé)岬你@探開發(fā)難度不高,在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件上可行。

3 結(jié)論

大民屯凹陷熱儲(chǔ)層主要為下第三系沙河街組、東營組碎屑巖(砂巖、砂礫巖及泥質(zhì)砂巖),蓋層為上第三系館陶組、明化鎮(zhèn)組。地溫梯度一般2.35℃/100m~4.12℃/100m,前當(dāng)堡地段地溫異常表現(xiàn)明顯,據(jù)沈169號(hào)井測溫資料,下第三系東營組800m井深地溫為34.3℃;沙一段1300m井深地溫52.4℃,3400m井深地溫達(dá)130.9℃。在沙四段泥巖與房身泡組火山巖界面處地溫梯度突增至6℃/100m。砂巖孔隙度為18%~30%,滲透率1~2825×10-3μm2,單井涌水量達(dá)1000m3/d以上[4]。

因此,在該地區(qū)施工地?zé)峋?000m以內(nèi)即可獲得很好的地?zé)豳Y源,勘查前景十分看好。

[1] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局. 遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

[2] 遼寧省化工地質(zhì)勘查院.下遼河西部凹陷天然堿普查報(bào)告[R].2005.

[3] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.遼寧省地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2007.

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