松遼盆地北部古中央隆起帶古構造格局再造

松遼盆地北部古中央隆起帶古構造格局再造

0考慮gis的盆地研究信息系統(tǒng)（gis）是一個新興的邊緣學科，綜合了計算機科學、地理學、測量學和地圖學。其核心是計算機科學，基本技術是數據庫、地圖可視化和空間分析。近年來，隨著計算機和科學技術的快速發(fā)展，gis技術也取得了迅速的發(fā)展。它已廣泛應用于住房規(guī)劃、資源評估、環(huán)境管理、宏觀決策、災害預測、作戰(zhàn)指揮、全球問題等社會生活的各個領域。作為一個客觀的組織，盆地也是一個確定的空間定位客觀的單元，可以在gis環(huán)境下進行分析和研究。在gis的支持下，重建了盆地原有結構的數學建模方法和gis，并擴展了gis的空間分析功能。充分利用了多種三維可視化方法。重建松遼盆地北部聯合發(fā)動帶的結構結構，如石嶺群、登樓庫群、泉頭群和青山口群的結構結構，并分析了該構造帶的古代結構史。1gis支持下盆地古構造再造的一般流程某一構造面在某一地質歷史時期的古構造格局可用該構造面在相應地史時期的古海拔深度反映的構造面起伏變化來說明,因此,再造古構造格局的關鍵在于恢復相應構造面在各地史時期的古海拔深度,而某一地史時期的古海拔深度等于該地史時期相對于當時海平面的水體深度(古水深)與該地史時期前充填于該構造面之上的沉積物厚度之和.前者可通過層序地層和沉積環(huán)境分析得到,后者可通過回剝分析(backstrippinganalysis)的去壓實恢復獲得.本文描述的古構造再造方法主要基于回剝分析技術來實現,由于缺乏層序地層和沉積環(huán)境分析方面的分析資料,忽略了古水深變化.回剝分析(backstrippinganalysis)是20世紀70年代末逐漸發(fā)展起來的一門定量的盆地分析技術,該技術最初是基于盆地沉降史定量分析提出的,隨后被應用于盆地分析的其他領域,如盆地沉降史分析、盆地類型研究、盆地古構造重建、地殼性質研究.AllenPA和AllenJR詳細介紹了回剝分析的數學建模方法,運用該方法可獲得二維平面上的一點(X,Y)處各構造面在不同地質歷史時期的古海拔深度(H).某一點上某一構造面在某一地史時期的古海拔深度與該點在二維歐氏空間的平面坐標(x,y)共同確定了三維空間的一個唯一點,代表相應時期特定構造面在該點的空間定位.回剝分析獲得的所有這些點是三維空間的一些離散點,無法表征古構造面在三維空間的連續(xù)變化,為了再造盆地古構造面在三維空間的構造形態(tài),筆者借鑒GIS生成三維地形表面的方法,以回剝分析獲得的各構造面古海拔深度作為“原始”采樣點的“高程”值,通過空間插值運算生成該時期該構造面的“數值高程模型(DEM)”.DEM生成后,利用GIS的三維圖形顯示技術,通過三維到二維的坐標轉換、隱藏線、面消除、陰影處理、光照模型等技術,將三維空間數據投影在二維屏幕上,實現古構造面形態(tài)的逼真再現.為了實現古構造面的三維顯示,筆者直接將回剝分析數學建模過程集成到GIS的空間分析中,這樣從數據的處理到古構造再造均可在GIS平臺上實現.圖1概括了GIS支持下盆地古構造再造的一般流程,主要包括原始數據輸入與建庫、數據的分析處理、DEM生成及結果的三維可視化顯示等過程.2松遼盆地古中部龍岐帶的古構造發(fā)育2.1東部坳陷區(qū)盆地構造演化松遼盆地是位于我國東北部的一個大型中新生代陸相含油氣盆地,古中央隆起帶是發(fā)育于松遼盆地北部深層的一個近南北向展布的區(qū)域性隆起帶,隆起帶位于韓大草房—昌德—祝三—肇州一帶,東、西分別與西部坳陷區(qū)和東部坳陷區(qū)為鄰(圖2~6).該隆起帶是目前松遼盆地北部深層天然氣勘探的主要目標區(qū)之一.松遼盆地基底由元古代及早古生代中深變質巖系、晚古生代淺變質巖系和火山巖組成.盆地構造演化經歷了晚侏羅世火石嶺期—早白堊世營城期的伸展斷陷、早白堊世登樓庫期—晚白堊世早期的熱收縮拗陷和晚白堊世晚期—新生代的擠壓反轉等3個演化階段,形成了下斷上拗的雙層地質結構,發(fā)育了累積最大厚度達8000余m的蓋層沉積,自下而上分別為上侏羅統(tǒng)火石嶺組,下白堊統(tǒng)沙河子組、營城組、登樓庫組、泉頭組,上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組及新生界.這些完整的沉積記錄為開展盆地古構造再造研究創(chuàng)造了條件.2.2古代結構復簡2.2.1構造重建過程中各地層巖性比的確定古構造再造所需的最基本的原始資料為各構造面的現今埋藏深度,這一資料通常來源于鉆井分層.對松遼盆地古中央隆起帶主要構造面的古構造再造利用了研究區(qū)所有井的鉆井分層數據,統(tǒng)計了各井不同層段砂巖、泥巖及火山巖的巖性百分比.此外,為了獲得足夠的控制點,以保證古構造重建的精度要求,還利用了研究區(qū)T5,T4,T3,T2,T1五層構造圖揭示的現今各構造面埋藏深度,提取若干控制點對鉆井較少的地區(qū)原始資料點予以補充.古構造重建中的砂巖、泥巖和火山巖的孔隙度深度關系采用張功成等的研究成果.2.2.2構造面時期的古地理控制將回剝分析數學建模過程集成到GIS的空間分析中生成古構造重建模塊后,古構造再造數據處理便可由GIS的空間分析來完成,運用古構造重建模塊求取各井點不同時期的古海拔深度,將結果存入古構造重建數據庫中的構造面古海拔深度表中,然后從古構造重建數據庫中提取每一構造面同一時期的古海拔深度進行空間插值,得到相應構造面的“數字高程模型(DEM)”,然后借助GIS的三維可視化技術,再現松遼盆地古中央隆起帶火石嶺組底、登樓庫組底、泉頭組底和青山口組底等構造面不同時期的古構造格局(圖2~6).2.3古中央隆起帶及構造格局火石嶺—營城期是松遼盆地的主要斷陷活動期.該期構造活動造就了松遼盆地東西分帶的基本構造格局,古中央隆起帶就是縱貫盆地中部的大型隆起帶之一.從圖2可以看出,營城期末,伴隨古中央隆起區(qū)東側的徐家圍子坳陷的快速沉降,古中央隆起帶已基本形成,隆起上發(fā)育的升平、汪家屯(韓大草房附近)、昌德等構造已有明顯顯示,但此時與古中央隆起帶西鄰的西部坳陷區(qū)東部地區(qū)沉降幅度較小,古中央隆起帶與西部坳陷區(qū)的分異還不十分明顯(圖2).登樓庫期,盆地進入斷陷期后的坳陷期,此時期盆地的沉降受斷陷期后的熱冷卻控制,因此,沉降中心的發(fā)育與斷陷期有很好的繼承性,古中央隆起帶繼承性發(fā)育,尤其是伴隨西部坳陷區(qū)的快速沉降,古中央隆起帶與西部坳陷區(qū)完全分離,成為縱貫韓大草房—昌德—祝三—肇州一帶的線狀隆起帶,隆起上發(fā)育的局部構造也得到了進一步加強.在登樓庫期末火石嶺組底和營城組底古構造再造圖上古中央隆起帶均有明顯顯示,表明了登樓庫期古中央隆起帶發(fā)育的繼承性(圖3).泉頭期為登樓庫期熱冷卻沉降的繼續(xù),但隨著熱量的衰減,沉降幅度較登樓庫期顯著減小,表現在泉頭期末泉頭組底古構造面上為在整體沉降背景上發(fā)育多個低凸起,韓大草房—昌德—祝三—肇州一線仍發(fā)育由汪家屯、昌德、肇州西等局部構造組成的低凸起,為古中央隆起帶在泉頭組底古構造面上的表現,此外,研究區(qū)西北部的大慶地區(qū)開始發(fā)育近南北向展布的低凸起,可能為大慶長垣的雛形,表明隨著古中央隆起帶的逐漸消亡,大慶長垣開始形成(圖4c).由于泉頭期沉降幅度較小,且具有一定的繼承性,泉頭期末火石嶺組底和登樓庫組底古構造格局沒有明顯改變,古中央隆起帶繼承性發(fā)育(圖4a,4b).青山口—姚家期,早期形成的隆坳格局基本解體.在姚家期末青山口組底古構造圖上,大慶長垣進一步發(fā)育,中央隆起區(qū)昌德以南地區(qū)發(fā)育繼承性低幅度隆起,以北地區(qū)與徐家圍子坳陷連為一體(圖5d).青山口—姚家期構造活動對泉頭組底構造格局的改造并不強烈,構造的繼承性明顯,泉頭期末泉頭組底構造面上除大慶長垣隆升幅度加大外,其他地區(qū)基本繼承了泉頭期末的構造面貌,古中央隆起帶仍表現為低幅度隆起(圖5c).青山口—姚家期構造活動對登樓庫組底和火石嶺組底構造格局的改造更弱,除構造面的埋深略有增加外,姚家期末登樓庫組底和火石嶺組底構造格局較泉頭期末基本未發(fā)生變化(圖5a,5b).姚家期后,古中央隆起帶完全停止發(fā)育,代之而起的是大慶長垣的快速隆升.在嫩江組底和青山口組底現今構造圖上,大慶長垣成為全區(qū)最醒目的近南北向隆起帶,古中央隆起帶演化為大慶長垣東側斜坡或長垣東側中央坳陷區(qū)的一部分(圖6d,6e).在泉頭組底現今構造圖上,古中央隆起帶也完全消亡,表明泉頭期末泉頭組底構造面上發(fā)育的低幅度古中央隆起遭受了姚家期后構造作用的強烈改造(圖6c).由于姚家期和姚家期前火石嶺組底和登樓庫組底沉降幅度巨大,最大沉降幅度分別達到了8000和7000余m,姚家期后的構造活動不足以改變火石嶺組底和登樓庫組底構造格局,因此,在火石嶺組底和登樓庫組底現今構造圖上,古中央隆起帶仍得以完好發(fā)育(圖6a,6b).綜上所述,古中央隆起帶于火石嶺—營城期開始發(fā)育,登樓庫期定型,泉頭期開始萎縮,姚家期末停止發(fā)育,伴隨古中央隆起帶的逐漸衰亡.大慶長垣于泉頭期開始出現雛形,青山口—姚家期繼承性活動,姚家期后活動強度達到極盛,呈現隆升速率逐漸增大之勢.可見,古中央隆起帶和大慶長垣的演化具有此消彼長的特點.在各期古構造圖上,古中央隆起帶在火石嶺組底和登樓庫組底