徐家围子断陷深层构造演化对天然气成藏的控制机理研究

徐家围子断陷深层构造演化对天然气成藏的控制机理研究一、引言1.1研究背景与意义随着全球能源需求的持续增长和对清洁能源的迫切需求，天然气作为一种相对清洁、高效的能源，在能源结构中的地位日益重要。中国作为能源消费大国，天然气的消费量逐年攀升，供需矛盾逐渐凸显。在此背景下，勘探和开发新的天然气资源成为保障国家能源安全和满足经济发展需求的关键举措。徐家围子断陷位于松辽盆地北部，是松辽盆地深层勘探程度最高的含气断陷之一，也是中国天然气勘探的重点区域。该断陷在深层火山岩和砾岩储层中已获得重要突破，展现出广阔的天然气勘探前景，已探明天然气储量超过2400×108m³，天然气藏围绕深部烃源岩在断裂附近分布，具有明显“源控”“断控”“火山机构控制”等特点。然而，目前对徐家围子断陷深层构造演化规律及其对天然气成藏的影响认识尚不够深入，诸多地质问题亟待解决，制约着该区域天然气勘探开发的进一步发展。深入研究徐家围子断陷深层构造演化规律及其对天然气成藏的影响，具有重要的理论意义和实际应用价值。在理论层面，有助于深化对断陷盆地构造演化与天然气成藏关系的认识，丰富和完善天然气地质学理论体系。不同的构造演化阶段会形成独特的构造格局和沉积环境，进而影响烃源岩的发育、储层的形成与改造、盖层的分布以及天然气的运移和聚集。通过对徐家围子断陷的研究，可以揭示这些因素之间的内在联系和作用机制，为其他类似断陷盆地的天然气勘探提供理论指导。在实际应用方面，准确掌握深层构造演化规律及其对天然气成藏的控制作用，能够为徐家围子断陷及周边地区的天然气勘探提供科学依据，提高勘探成功率，降低勘探成本。有助于更精准地预测天然气富集区，优化勘探部署，合理开发天然气资源，对保障国家能源安全和促进区域经济发展具有重要意义。1.2国内外研究现状在徐家围子断陷构造演化研究方面，国内外学者已取得一定成果。国外对于断陷盆地构造演化的研究起步较早，形成了较为系统的理论体系，如板块构造理论、伸展构造理论等，这些理论为徐家围子断陷的研究提供了重要的理论基础。国内学者针对徐家围子断陷开展了大量的地质调查和地球物理勘探工作，通过对地震资料、钻井资料的分析，对该断陷的构造形态、断裂特征、构造演化阶段等有了初步认识。研究表明，徐家围子断陷经历了多期构造运动，在不同构造阶段呈现出不同的构造样式和演化特征，其形成与太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关，在燕山运动时期，受区域构造应力场的影响，断陷开始发育，经历了初始断陷、强烈断陷和断陷萎缩等阶段。在天然气成藏研究领域，国内外学者对徐家围子断陷的烃源岩特征、储层性质、盖层条件以及天然气运移和聚集规律等方面进行了研究。通过有机地球化学分析，明确了沙河子组、火石岭组和营城组等层位的暗色泥岩和煤层是主要的烃源岩，且具有较高的生烃潜力。对储层的研究发现，火山岩和砾岩是主要的储集岩类，储层的孔隙结构和物性受沉积作用、成岩作用和构造作用的共同影响。在盖层方面，登二段泥岩作为区域盖层，对天然气的保存起到了关键作用。关于天然气的运移和聚集，普遍认为断裂是天然气运移的主要通道，构造高部位和有利储层发育区是天然气聚集的有利场所。尽管已有研究取得了诸多成果，但仍存在一些不足与空白。在构造演化方面，对于一些复杂构造部位的精细构造解析还不够深入，如不同断裂体系之间的相互作用关系、构造演化过程中应力场的动态变化等方面的研究还相对薄弱，这制约了对构造演化规律的全面认识。在天然气成藏方面，对于天然气成藏的动力学过程研究较少，如天然气在运移过程中的驱动力、阻力以及运移路径的定量刻画等问题尚未得到很好的解决。对深层天然气成藏的多因素耦合作用机制研究不够系统，不同成藏要素之间的协同关系和相互影响缺乏深入探讨，难以准确预测天然气的富集区。此外，针对徐家围子断陷深层不同类型天然气藏（如火山岩气藏、砾岩气藏等）的成藏差异对比研究还不够充分，不利于制定针对性的勘探开发策略。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究将对徐家围子断陷深层构造演化历史进行详细剖析。通过对区域地质资料的综合分析，包括地层、岩石、构造等方面的研究，结合地震、钻井等勘探数据，识别出不同时期的构造变形特征和构造运动事件，划分构造演化阶段，建立构造演化序列。深入研究各构造演化阶段的构造应力场特征，分析构造应力场的方向、大小和变化规律，探讨构造应力场对断裂活动、褶皱变形等构造作用的控制机制。在天然气成藏条件方面，对徐家围子断陷深层天然气成藏条件展开系统研究。研究烃源岩的分布、厚度、有机质丰度、类型和成熟度等特征，通过有机地球化学分析，确定烃源岩的生烃潜力和生烃期次。对储层的岩石类型、孔隙结构、物性特征等进行研究，分析储层的形成机制和控制因素，评价储层质量。研究盖层的岩性、厚度、封盖能力等特征，探讨盖层对天然气保存的影响。同时，研究天然气的运移和聚集规律，分析天然气的运移通道、驱动力和运移方向，确定天然气的聚集场所和富集规律。基于上述研究，建立徐家围子断陷区域地质模型。整合地质、地球物理、地球化学等多方面的数据，运用地质建模软件，构建三维地质模型，直观展示徐家围子断陷深层的地质构造、地层分布、烃源岩、储层、盖层等地质要素的空间分布特征。通过对地质模型的分析，深入研究构造演化与天然气成藏之间的内在联系，模拟天然气的生成、运移和聚集过程，预测天然气的富集区，为天然气勘探提供科学依据。1.3.2研究方法本研究采用文献综述法，全面查阅国内外关于徐家围子断陷构造演化和天然气成藏的相关文献资料，包括学术论文、研究报告、专著等，对前人的研究成果进行系统梳理和总结，了解研究现状和存在的问题，为本研究提供理论基础和研究思路。运用实地地质调查法，对徐家围子断陷进行野外地质考察，观察地层露头、构造现象，采集岩石样品。对深层地质资料和岩心进行详细分析，包括岩性描述、岩石结构构造观察、矿物成分分析等，获取第一手地质信息，深入了解该区域的地质构造、岩性和成藏条件，为天然气成藏影响因素的研究提供基础资料。借助地震地质方法，利用地震资料，对区域构造特征进行精细解释和分析。通过地震剖面的构造解释，识别断裂、褶皱等构造形态，确定构造边界和构造层序。运用地震属性分析技术，提取与构造、储层相关的属性参数，如振幅、频率、相位等，研究构造和储层的空间变化特征，为天然气成藏模型的优化提供依据。采用模拟实验法，通过数值模拟和实验室模拟，对徐家围子断陷区域构造运动和岩石力学性质进行模拟分析。运用数值模拟软件，建立构造模型，模拟不同构造演化阶段的构造应力场和构造变形过程，分析构造演化对天然气成藏的影响。在实验室进行岩石力学实验，测定岩石的物理力学参数，如弹性模量、泊松比、抗压强度等，研究岩石在不同应力条件下的变形和破裂特征，为构造演化和天然气成藏研究提供力学参数支持。1.4研究思路与技术路线本研究以徐家围子断陷深层构造演化规律及其对天然气成藏的影响为核心，采用多学科交叉的研究思路，综合运用地质、地球物理、地球化学等多种研究方法，全面深入地开展研究工作。首先，通过广泛查阅国内外相关文献资料，对徐家围子断陷的地质背景、构造演化和天然气成藏的研究现状进行系统梳理和总结，明确研究的重点和难点问题，为后续研究提供理论基础和研究思路。同时，收集徐家围子断陷的地震、钻井、测井等勘探资料，以及岩石样品、地球化学分析数据等，对资料进行整理和预处理，为研究工作提供数据支持。运用地质分析方法，对徐家围子断陷深层的地层、岩石、构造等地质要素进行详细研究。通过野外地质调查和岩心观察，了解地层的沉积特征、岩石的岩性和结构构造，识别构造变形特征和断裂系统。结合地震资料解释，确定构造层序和构造演化阶段，分析构造应力场的变化规律，建立构造演化模型。利用地球物理方法，对地震资料进行精细处理和解释。采用地震属性分析、相干体分析、频谱分解等技术，提取与构造、储层相关的地球物理信息，识别断裂、褶皱等构造形态，研究储层的空间分布和物性特征。通过地震反演技术，获取地层的波阻抗、速度等参数，为地质模型的建立提供依据。借助地球化学分析手段，对烃源岩、天然气和岩石样品进行有机地球化学和无机地球化学分析。测定烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度等参数，分析天然气的成因类型、组成和碳同位素特征，研究岩石的矿物成分、微量元素和同位素组成。通过地球化学分析，确定烃源岩的生烃潜力和生烃期次，探讨天然气的来源和运移路径，揭示构造演化对天然气成藏的地球化学响应。基于地质、地球物理和地球化学研究成果，建立徐家围子断陷区域地质模型。运用地质建模软件，将多学科数据进行整合，构建三维地质模型，直观展示深层地质构造、地层分布、烃源岩、储层、盖层等地质要素的空间分布特征。通过对地质模型的分析，深入研究构造演化与天然气成藏之间的内在联系，模拟天然气的生成、运移和聚集过程，预测天然气的富集区。最后，对研究成果进行总结和分析，撰写研究报告和学术论文，提出徐家围子断陷深层天然气勘探的建议和意见，为天然气勘探开发提供科学依据。具体技术路线如图1-1所示：[此处插入技术路线图，展示从资料收集到成果分析的流程，包括文献查阅、资料收集、地质分析、地球物理分析、地球化学分析、地质建模、成果分析等环节，各环节之间用箭头表示逻辑关系][此处插入技术路线图，展示从资料收集到成果分析的流程，包括文献查阅、资料收集、地质分析、地球物理分析、地球化学分析、地质建模、成果分析等环节，各环节之间用箭头表示逻辑关系]通过上述研究思路和技术路线，本研究将全面深入地揭示徐家围子断陷深层构造演化规律及其对天然气成藏的影响，为该区域天然气勘探开发提供理论支持和技术指导。二、徐家围子断陷地质概况2.1区域地质背景徐家围子断陷位于松辽盆地北部，处于松辽盆地东部断陷带的中部位置，是松辽盆地内重要的含气断陷。其构造走向呈近南北向展布，南北长约120km，中部最宽处约55km，构造面积约5300km²，具有“西断东超”的箕状断陷特征，其上叠加后期的坳陷盆地——三肇凹陷，形成典型的“下断上凹”二元结构。在区域构造单元方面，徐家围子断陷西临中央古隆起，东接徐东坳陷，南邻丰乐低隆起，北靠宋站东低隆起。其形成与演化受周边构造单元的影响显著。西侧的中央古隆起在断陷形成初期，可能作为物源区为断陷提供了大量的碎屑物质，控制了沉积体系的发育和分布。东侧的徐东坳陷在构造演化过程中，与徐家围子断陷存在一定的构造应力传递和相互作用，影响了断陷内的断裂活动和地层沉积。在漫长的地质历史时期，徐家围子断陷经历了多期区域构造运动，这些构造运动对断陷的形成、演化及天然气成藏产生了深远影响。在晚侏罗世到早白垩世早期，受太平洋板块向欧亚板块俯冲作用的影响，区域处于伸展构造应力场环境，徐家围子断陷开始形成，经历了初始裂陷阶段。这一时期，火石岭组地层开始沉积，伴随有强烈的火山活动，形成了一套火山岩建造，为后续天然气的生成和储集提供了物质基础和储集空间。早白垩世时期，断陷进入强烈裂陷阶段，沙河子组和营城组地层相继沉积。沙河子期，断陷活动强烈，沉积了一套以暗色泥岩和煤层为主的地层，这些地层有机质丰富，是良好的烃源岩。营城期，断陷火山活动频繁，形成了大规模的火山岩，火山岩储层成为天然气聚集的重要场所。同时，这一时期断裂活动也较为强烈，不同方向的断裂相互切割、组合，控制了断陷的构造格局和沉积相带的分布。早白垩世晚期，断陷逐渐向坳陷转化，登娄库组和泉头组地层沉积，区域构造应力场逐渐由伸展转变为挤压。在明水末期，发生了构造反转运动，使得断陷内的地层发生褶皱和断裂，对天然气的运移和聚集产生了重要影响。反转构造形成的背斜、断层等构造圈闭，为天然气的聚集提供了有利条件，同时也改变了天然气的运移路径和聚集场所。2.2地层发育特征徐家围子断陷深层自下而上发育的地层主要包括火石岭组（K_1h）、沙河子组（K_1sh）、营城组（K_1yc）、登娄库组（K_1d）以及泉头组（K_2q）等，各套地层在岩性、厚度和沉积环境等方面存在显著差异，且地层间呈现出不同的接触关系。火石岭组作为断陷最早沉积的地层，主要为一套火山岩建造，岩性以中、基性火山岩夹酸性火山岩为主，常见的岩石类型有玄武岩、安山岩、流纹岩以及火山碎屑岩等。在断陷的不同部位，火石岭组的厚度变化较大，在靠近断裂带的区域，由于火山活动强烈，厚度可达千米以上；而在断陷的边缘部位，厚度相对较薄，一般在200-500m左右。该时期处于断陷的初始裂陷阶段，受区域伸展构造应力场的影响，地壳拉伸变薄，地幔物质上涌，引发强烈的火山喷发，形成了广泛分布的火山岩。火石岭组与下伏基底呈角度不整合接触，这表明在火石岭组沉积之前，经历了一次较为强烈的构造运动，使得基底地层发生褶皱、抬升和剥蚀，之后在相对稳定的构造环境下，开始接受火石岭组地层的沉积。沙河子组沉积时期，断陷活动进一步加剧，地层主要由暗色泥岩、砂岩、砾岩夹煤层组成。下段以砂泥岩夹煤层为主，煤层常为稳定的可开采煤层，泥岩厚度较大，有机质丰富，是良好的烃源岩；上段为砂泥岩，局部地区见有兰灰、黄绿色酸性凝灰岩，靠断陷边缘砂砾岩增多。该组地层厚度一般在300-800m之间，在断陷中心部位厚度较大，向边缘逐渐减薄。沙河子组沉积环境为陆相断陷湖盆，水体较深，气候温暖湿润，有利于生物繁衍和有机质的堆积，同时河流携带的大量碎屑物质在湖盆中沉积，形成了砂泥岩互层的沉积组合。沙河子组与下伏火石岭组呈角度不整合接触，反映了在火石岭组沉积之后，断陷又经历了一次构造抬升和剥蚀作用，然后进入沙河子组沉积期。营城组是深层主要的储层发育段，岩性较为复杂，自下而上岩性特征明显。营一段以酸性火山岩为主，常见类型有流纹岩、紫红色、灰白色凝灰岩；营二段为灰黑色砂泥岩、绿灰和杂色砂砾岩，有时夹数层煤；营三段以中性火山岩为主，常见类型有安山岩、安山玄武岩；营四段为灰黑、紫褐色砂泥岩、绿灰、灰白色砂砾岩。营城组地层厚度一般在500-1200m之间，其分布受断裂和火山活动的控制，在火山活动强烈的区域，火山岩厚度较大，而在远离火山口的区域，沉积岩厚度相对较大。营城期是断陷火山活动最为频繁的时期，火山喷发形成了大规模的火山岩，同时伴随有间歇性的沉积作用，形成了火山岩与沉积岩互层的地层结构。营城组与下伏沙河子组呈角度不整合接触，表明在沙河子组沉积之后，断陷再次发生构造运动，导致地层抬升、剥蚀，然后进入营城组沉积阶段。登娄库组主要岩性为灰白色块状砂岩、暗色砂质泥岩、杂色砂泥岩和砂砾岩等呈频繁互层的类复理式沉积，底部为砂砾岩，层内见少量凝灰岩薄层。该组与下伏营城组为不整合接触，厚度可达千米以上，自下而上划分为四段。登娄库组沉积时期，断陷逐渐向坳陷转化，构造活动相对减弱，沉积环境以河流-湖泊相为主，水体变浅，沉积物粒度变粗。泉头组中上部为暗紫色、紫红色泥岩夹薄层砂岩，底部为中薄层砂岩夹泥岩。泉头组与下伏登娄库组整合接触，反映了沉积过程的连续性。该时期区域构造环境进一步稳定，沉积作用持续进行，形成了以泥岩和砂岩为主的沉积地层。2.3构造格架与断裂系统徐家围子断陷的构造格局呈现出“东西分带、南北分块”的特征，受多组断裂的控制，形成了多个构造单元，这些构造单元在沉积、构造变形和天然气成藏等方面存在明显差异。从东西方向来看，断陷可划分为徐西断坡带、徐中构造带和徐东斜坡带等主要构造单元。徐西断坡带紧邻西侧的中央古隆起，受徐西断裂的控制，该断裂是断陷的主控边界断裂，呈近南北向展布，长度超过100km，断距在不同部位变化较大，最大断距可达数千米。徐西断裂在火石岭组沉积初期开始活动，至沙河子组时期断裂活动规模达到最大，控制了断陷西部的边界和沉积格局，使得断陷西部地层厚度较大，且沉积相带变化明显。在该断坡带上，由于靠近物源区，沉积了大量的粗碎屑物质，形成了扇三角洲、冲积扇等沉积体系，砂体厚度大、粒度粗，为天然气的储集提供了良好的物质基础。徐中构造带位于断陷中部，是天然气勘探的重点区域，发育有多个火山岩构造圈闭。该构造带主要受徐中断裂带的控制，徐中断裂带呈北北西向展布，由多条断裂组成，断裂长度一般在30-80km之间，断距相对较小，多在数百米至千米左右。徐中断裂带不仅控制了火山岩的分布，还对天然气的运移和聚集起到了重要的控制作用。营城期，徐中断裂带的活动引发了强烈的火山喷发，形成了大规模的火山岩，火山岩储层成为天然气聚集的重要场所。同时，断裂作为天然气运移的通道，使得深部烃源岩生成的天然气能够沿断裂向上运移，在构造高部位和有利储层中聚集。徐东斜坡带位于断陷东部，地势相对平缓，地层呈东超的特征。该斜坡带主要受徐东断裂带的影响，徐东断裂带同样呈北北西向展布，断裂规模相对较小，长度一般在20-50km之间，断距多在数十米至数百米。徐东断裂带在控制地层沉积和火山活动方面的作用相对较弱，但对天然气的侧向封堵和局部构造圈闭的形成具有一定影响。在徐东斜坡带上，沉积了一套以湖相泥岩和砂岩为主的地层，泥岩可作为盖层，砂岩可作为储层，局部地区发育的小型断层和褶皱形成了一些圈闭，为天然气的聚集提供了条件。在南北方向上，断陷可进一步划分为多个次级构造块体，这些块体在构造变形和沉积特征上也存在差异。北部地区构造活动相对较弱，地层沉积相对稳定，砂体连续性较好；南部地区构造活动较为强烈，断裂发育，地层变形复杂，沉积相带变化频繁。这种南北差异主要是由于区域构造应力场的变化以及深部地质结构的差异所导致的。徐家围子断陷的断裂系统十分复杂，按走向可分为近南北向、北北西向和近东西向三组。近南北向断裂主要为徐西断裂，是断陷的控陷断裂，控制了断陷的形成、发展和消亡。如前文所述，徐西断裂在火石岭组初期开始形成，沙河子组时期活动最为强烈，其活动控制了断陷西部的边界和沉积充填，使得断陷西部地层厚度大，且沉积相带变化明显。在火石岭组沉积时期，受徐西断裂活动影响，靠近断裂处火山活动强烈，形成了厚层的火山岩；沙河子组沉积时期，断裂活动导致断陷西部地形高差增大，河流携带大量碎屑物质在断陷西部堆积，形成了扇三角洲、冲积扇等粗碎屑沉积体系。北北西向断裂主要包括徐中断裂带和徐东断裂带，控制了火山岩的分布及气藏的富集。徐中断裂带和徐东断裂带在营城期活动强烈，成为火山喷发的通道。以徐中断裂带为例，在营一段和营三段，其控制了火山岩的分布范围，与之相交的北北东向断裂对火山喷发具有诱导作用，在断裂交点位置，火山活动更为剧烈，形成的火山岩规模更大。同时，这些断裂在后期的构造演化中，还对储层的改造和天然气的运移聚集起到了关键作用。在泉头组沉积晚期到青山口组沉积早期，徐中断裂再次强烈活动，右旋走滑变形使火山岩产生大量裂缝，特别是在断层交点处裂缝最为发育，极大地改善了火山岩储层的物性，形成了优质储层。近东西向断裂相对规模较小，但对局部构造和沉积也有一定影响。这些断裂在平面上与近南北向和北北西向断裂相互切割、交织，形成了复杂的断裂网络。在局部地区，近东西向断裂与其他方向断裂的交汇部位，由于应力集中，岩石破碎，形成了一些小型的构造圈闭。在沉积方面，近东西向断裂的活动可能导致局部地形的起伏变化，影响沉积物的搬运和堆积，使得沉积相带在局部地区发生改变。不同走向的断裂在不同时期的活动强度和性质有所不同，它们相互作用，共同控制了断陷的构造格局和沉积演化。在断陷形成初期，近南北向的徐西断裂活动强烈，奠定了断陷的基本形态；随着构造演化，北北西向断裂逐渐活动，控制了火山岩的分布和储层的形成；而近东西向断裂则在局部地区对构造和沉积起到了调整作用。这些断裂的活动不仅影响了地层的沉积和变形，还为天然气的生成、运移和聚集提供了条件，是控制徐家围子断陷天然气成藏的重要因素。三、徐家围子断陷深层构造演化规律3.1构造演化阶段划分徐家围子断陷深层构造演化是一个复杂且连续的地质过程，受多种地质因素的综合影响。依据丰富的地质资料，包括区域地质背景、地层发育特征、构造格架与断裂系统等，以及前人的研究成果，可将其构造演化划分为初始裂陷、强烈裂陷、断陷-坳陷转换和坳陷等主要阶段，各阶段具有独特的构造特征和演化机制。初始裂陷阶段主要对应火石岭组沉积时期，时间跨度约为晚侏罗世晚期至早白垩世早期。在这一时期，太平洋板块向欧亚板块俯冲，导致区域构造应力场发生变化，岩石圈伸展减薄，地幔物质上涌，引发了强烈的火山活动。火石岭组主要为一套火山岩建造，岩性以中、基性火山岩夹酸性火山岩为主，如玄武岩、安山岩、流纹岩以及火山碎屑岩等。火山活动在断陷内呈不均匀分布，靠近断裂带的区域，由于岩石圈破裂程度较大，地幔物质更容易上涌，火山活动更为强烈，火石岭组厚度可达千米以上；而在断陷的边缘部位，火山活动相对较弱，厚度一般在200-500m左右。徐西断裂作为断陷的主控边界断裂，在火石岭组沉积初期开始活动，控制了断陷西部的边界和沉积格局，使得断陷西部的火山活动更为活跃，地层厚度较大。此时，断陷内沉积作用相对较弱，主要以火山物质的堆积为主，形成了初始的断陷雏形。早白垩世早期至中期，断陷进入强烈裂陷阶段，对应沙河子组沉积时期。这一时期，区域伸展构造应力场进一步增强，断陷活动加剧，形成了一系列的正断层，控制了断陷的沉积和沉降中心。沙河子组主要由暗色泥岩、砂岩、砾岩夹煤层组成，下段以砂泥岩夹煤层为主，煤层常为稳定的可开采煤层，泥岩厚度较大，有机质丰富，是良好的烃源岩；上段为砂泥岩，局部地区见有兰灰、黄绿色酸性凝灰岩，靠断陷边缘砂砾岩增多。地层厚度一般在300-800m之间，在断陷中心部位，由于沉降速率较快，接受的沉积物较多，厚度较大，向边缘逐渐减薄。徐西断裂在沙河子组时期活动规模达到最大，其强烈的断裂活动使得断陷西部地形高差增大，为沉积物的堆积提供了空间，同时也促进了湖盆的形成和扩张。河流携带大量碎屑物质注入湖盆，在湖盆边缘形成了扇三角洲、冲积扇等沉积体系，而在湖盆中心则沉积了厚层的暗色泥岩。这一时期的沉积环境为陆相断陷湖盆，水体较深，气候温暖湿润，有利于生物繁衍和有机质的堆积，为天然气的生成提供了丰富的物质基础。早白垩世中期至晚期，断陷经历了断陷-坳陷转换阶段，主要对应营城组沉积时期。在这一阶段，区域构造应力场发生了明显的变化，从强烈的伸展逐渐转变为伸展与挤压的过渡状态。营城组岩性较为复杂，自下而上岩性特征明显。营一段以酸性火山岩为主，常见类型有流纹岩、紫红色、灰白色凝灰岩；营二段为灰黑色砂泥岩、绿灰和杂色砂砾岩，有时夹数层煤；营三段以中性火山岩为主，常见类型有安山岩、安山玄武岩；营四段为灰黑、紫褐色砂泥岩、绿灰、灰白色砂砾岩。地层厚度一般在500-1200m之间，其分布受断裂和火山活动的控制，在火山活动强烈的区域，火山岩厚度较大，而在远离火山口的区域，沉积岩厚度相对较大。徐中断裂带和徐东断裂带在营城期活动强烈，成为火山喷发的通道，控制了火山岩的分布。营城期的火山活动呈现出多期次、间歇性的特点，不同期次的火山喷发形成了不同类型的火山岩，与沉积岩相互叠置，形成了复杂的地层结构。同时，这一时期的断裂活动也对沉积作用产生了重要影响，断裂的活动导致局部地形的起伏变化，影响了沉积物的搬运和堆积，使得沉积相带在局部地区发生改变。早白垩世晚期至晚白垩世，断陷进入坳陷阶段，对应登娄库组和泉头组沉积时期。在这一阶段，区域构造应力场逐渐由伸展转变为挤压，断陷活动逐渐减弱，沉积作用占据主导地位。登娄库组主要岩性为灰白色块状砂岩、暗色砂质泥岩、杂色砂泥岩和砂砾岩等呈频繁互层的类复理式沉积，底部为砂砾岩，层内见少量凝灰岩薄层。泉头组中上部为暗紫色、紫红色泥岩夹薄层砂岩，底部为中薄层砂岩夹泥岩。登娄库组与下伏营城组为不整合接触，泉头组与下伏登娄库组整合接触，反映了沉积过程的连续性。在坳陷阶段，断陷整体处于相对稳定的沉降状态，沉积环境以河流-湖泊相为主，水体变浅，沉积物粒度变粗。河流携带的大量碎屑物质在断陷内广泛沉积，形成了以砂岩、泥岩为主的沉积地层。此时，断裂活动相对较弱，但局部地区的断裂活动仍对沉积相带的分布和地层的厚度变化产生一定的影响。3.2各演化阶段构造特征在初始裂陷阶段，对应火石岭组沉积时期，区域处于强烈的伸展构造应力场环境，受太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，岩石圈伸展减薄，地幔物质上涌，引发了大规模的火山喷发。从地震剖面（图3-1）上可以清晰地观察到，火石岭组火山岩呈楔状分布于断陷底部，与下伏基底呈角度不整合接触。在断陷的边缘部位，火石岭组厚度相对较薄，向断陷中心部位逐渐增厚，反映了火山活动在断陷内的不均匀性。徐西断裂作为断陷的主控边界断裂，在这一时期开始活动，其活动控制了断陷西部的边界和沉积格局。徐西断裂的伸展活动导致地壳破裂，为地幔物质上涌提供了通道，使得靠近断裂带的区域火山活动更为强烈，火石岭组厚度较大。在徐西断裂附近，火石岭组火山岩厚度可达千米以上，而在远离断裂带的断陷边缘，厚度一般在200-500m左右。此时，断陷内沉积作用相对较弱，主要以火山物质的堆积为主，形成了初始的断陷雏形。在这一阶段，断陷内构造变形以伸展断裂为主，形成了一系列正断层，这些断层控制了断陷的沉积和沉降中心。[此处插入地震剖面图，展示火石岭组地层与下伏基底的角度不整合接触关系，以及火石岭组在断陷内的厚度变化特征，标注出徐西断裂的位置][此处插入地震剖面图，展示火石岭组地层与下伏基底的角度不整合接触关系，以及火石岭组在断陷内的厚度变化特征，标注出徐西断裂的位置]进入强烈裂陷阶段，即沙河子组沉积时期，区域伸展构造应力场进一步增强，断陷活动加剧。从地层岩性来看，沙河子组主要由暗色泥岩、砂岩、砾岩夹煤层组成，反映了当时陆相断陷湖盆的沉积环境。暗色泥岩和煤层的大量发育，表明水体较深，气候温暖湿润，有利于生物繁衍和有机质的堆积，为天然气的生成提供了丰富的物质基础。地震剖面显示（图3-2），沙河子组地层厚度在断陷中心部位较大，一般在300-800m之间，向边缘逐渐减薄。这是由于断陷中心部位沉降速率较快，接受的沉积物较多，而边缘部位沉降速率较慢，沉积物堆积较少。徐西断裂在沙河子组时期活动规模达到最大，其强烈的断裂活动使得断陷西部地形高差增大，为沉积物的堆积提供了空间，同时也促进了湖盆的形成和扩张。河流携带大量碎屑物质注入湖盆，在湖盆边缘形成了扇三角洲、冲积扇等沉积体系，而在湖盆中心则沉积了厚层的暗色泥岩。这一时期，断陷内构造变形仍以伸展断裂为主，但断裂的规模和活动强度明显增大，不同方向的断裂相互切割、组合，控制了断陷的构造格局和沉积相带的分布。[此处插入地震剖面图，展示沙河子组地层的厚度变化特征，以及与下伏火石岭组的角度不整合接触关系，标注出徐西断裂的位置][此处插入地震剖面图，展示沙河子组地层的厚度变化特征，以及与下伏火石岭组的角度不整合接触关系，标注出徐西断裂的位置]断陷-坳陷转换阶段对应营城组沉积时期，区域构造应力场发生了明显的变化，从强烈的伸展逐渐转变为伸展与挤压的过渡状态。营城组岩性复杂，自下而上岩性特征明显，包括酸性火山岩、中性火山岩、砂泥岩和砂砾岩等。这一时期火山活动频繁，且呈现出多期次、间歇性的特点。从地震剖面上可以看出（图3-3），营城组火山岩与沉积岩相互叠置，形成了复杂的地层结构。徐中断裂带和徐东断裂带在营城期活动强烈，成为火山喷发的通道，控制了火山岩的分布。徐中断裂和徐东断裂控制营一段和营三段火山分布，与之相交的北北东向断裂有诱导火山喷发作用，在断裂交点位置，火山活动更为剧烈，形成的火山岩规模更大。在这一阶段，断陷内构造变形不仅有伸展断裂，还出现了一定程度的褶皱变形，反映了构造应力场的复杂性。褶皱的形成与区域构造应力场的变化以及断裂活动的相互作用有关，局部地区的挤压应力导致地层发生褶皱变形，形成了一些背斜和向斜构造。这些褶皱构造对天然气的聚集具有重要意义，为天然气的储存提供了圈闭条件。[此处插入地震剖面图，展示营城组地层中火山岩与沉积岩的互层特征，标注出徐中断裂带和徐东断裂带的位置][此处插入地震剖面图，展示营城组地层中火山岩与沉积岩的互层特征，标注出徐中断裂带和徐东断裂带的位置]坳陷阶段对应登娄库组和泉头组沉积时期，区域构造应力场逐渐由伸展转变为挤压，断陷活动逐渐减弱，沉积作用占据主导地位。登娄库组主要岩性为灰白色块状砂岩、暗色砂质泥岩、杂色砂泥岩和砂砾岩等呈频繁互层的类复理式沉积，泉头组中上部为暗紫色、紫红色泥岩夹薄层砂岩，底部为中薄层砂岩夹泥岩。从地震剖面（图3-4）可以看出，登娄库组和泉头组地层整体较为平缓，厚度变化相对较小，反映了断陷处于相对稳定的沉降状态。此时，断裂活动相对较弱，但局部地区的断裂活动仍对沉积相带的分布和地层的厚度变化产生一定的影响。在一些断裂附近，由于地层的错动和升降，导致沉积相带发生变化，地层厚度出现局部增厚或减薄的现象。这一阶段，断陷内构造变形主要表现为轻微的褶皱和断裂活动，构造格局相对稳定。[此处插入地震剖面图，展示登娄库组和泉头组地层的特征，标注出可能存在的断裂位置][此处插入地震剖面图，展示登娄库组和泉头组地层的特征，标注出可能存在的断裂位置]3.3构造演化的控制因素徐家围子断陷深层构造演化受多种因素共同控制，其中区域构造应力场、地幔活动和板块运动等因素在不同构造演化阶段发挥了关键作用，对断陷的形成、发展和天然气成藏产生了深远影响。区域构造应力场的变化是控制徐家围子断陷构造演化的重要因素之一。在断陷形成初期的火石岭组沉积时期，受太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，区域处于强烈的伸展构造应力场环境。岩石圈在伸展应力作用下发生伸展减薄，导致地壳破裂，地幔物质上涌，引发大规模的火山喷发，形成了火石岭组的火山岩建造。此时，徐西断裂作为断陷的主控边界断裂开始活动，其伸展活动控制了断陷西部的边界和沉积格局，使得靠近断裂带的区域火山活动更为强烈，火石岭组厚度较大。在沙河子组沉积时期，区域伸展构造应力场进一步增强，断陷活动加剧。徐西断裂活动规模达到最大，强烈的断裂活动使得断陷西部地形高差增大，为沉积物的堆积提供了空间，促进了湖盆的形成和扩张。河流携带大量碎屑物质注入湖盆，在湖盆边缘形成了扇三角洲、冲积扇等沉积体系，而在湖盆中心则沉积了厚层的暗色泥岩。到了营城组沉积时期，区域构造应力场发生了明显变化，从强烈的伸展逐渐转变为伸展与挤压的过渡状态。徐中断裂带和徐东断裂带在营城期活动强烈，成为火山喷发的通道，控制了火山岩的分布。同时，局部地区的挤压应力导致地层发生褶皱变形，形成了一些背斜和向斜构造。在登娄库组和泉头组沉积时期，区域构造应力场逐渐由伸展转变为挤压，断陷活动逐渐减弱，沉积作用占据主导地位。这一时期，断陷内构造变形主要表现为轻微的褶皱和断裂活动，构造格局相对稳定。地幔活动对徐家围子断陷的构造演化也有着重要影响。在断陷形成过程中，地幔物质的上涌是导致岩石圈伸展减薄和火山活动的根本原因。火石岭组沉积时期，地幔物质上涌，引发强烈的火山喷发，形成了初始的断陷雏形。随着构造演化，地幔活动的强度和位置发生变化，影响了断裂的活动和火山岩的分布。例如，在营城组沉积时期，地幔物质的上涌通过徐中断裂带和徐东断裂带等通道，引发了大规模的火山喷发，形成了复杂的火山岩地层结构。地幔活动还可能导致深部岩石圈的物质组成和物理性质发生变化，进而影响区域构造应力场的分布和演化。深部岩石圈的热状态和流变学性质的改变，会影响岩石圈对构造应力的响应方式，从而对断陷的构造演化产生间接影响。板块运动是控制徐家围子断陷构造演化的宏观背景因素。太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用，是导致区域构造应力场变化和地幔活动的主要驱动力。在晚侏罗世到早白垩世，太平洋板块的俯冲使得欧亚板块东部边缘受到强烈的挤压和拉伸作用，形成了伸展构造应力场，为徐家围子断陷的形成和发展创造了条件。板块运动的方向和速率的变化，也会导致区域构造应力场的动态变化。当太平洋板块俯冲方向发生改变时，区域构造应力场的方向和大小也会相应调整，进而影响断陷内断裂的活动和地层的沉积。板块运动还可能引发区域深部地质结构的调整，如岩石圈的拆沉、地幔对流模式的改变等，这些深部地质过程会进一步影响地幔活动和区域构造应力场，对徐家围子断陷的构造演化产生深远影响。区域构造应力场、地幔活动和板块运动相互作用、相互影响，共同控制了徐家围子断陷深层的构造演化。区域构造应力场的变化驱动了断裂的活动和地层的变形，地幔活动为构造演化提供了物质和能量来源，而板块运动则是控制区域构造应力场和地幔活动的宏观背景因素。这些因素在不同构造演化阶段的协同作用，塑造了徐家围子断陷复杂的构造格局和沉积地层特征，对天然气的生成、运移和聚集产生了重要影响。四、徐家围子断陷天然气成藏条件4.1烃源岩条件徐家围子断陷深层主要发育火石岭组、沙河子组和营城组烃源岩，这些烃源岩在分布范围、厚度、有机质丰度、类型及成熟度等方面存在差异，共同影响着天然气的生成潜力。从分布范围来看，沙河子组烃源岩分布最为广泛，覆盖了整个徐家围子断陷。这一时期，断陷处于强烈裂陷阶段，湖盆范围广阔，水体较深，为烃源岩的形成提供了有利的沉积环境。火石岭组烃源岩主要分布在断陷的局部地区，尤其是在靠近断裂带的区域，由于火山活动频繁，火山物质与沉积物质混合，形成了具有一定生烃潜力的烃源岩。营城组烃源岩分布相对局限，主要集中在火山活动强烈的区域，与火山岩互层分布。在厚度方面，沙河子组烃源岩厚度较大，一般在200-1000m之间。在断陷中心部位，由于沉降速率较快，接受的沉积物较多，烃源岩厚度可达千米以上。例如，在徐深1井区，沙河子组烃源岩厚度超过800m，为天然气的生成提供了丰富的物质基础。火石岭组烃源岩厚度相对较薄，一般在50-200m之间，在火山活动强烈的区域，厚度可能会有所增加。营城组烃源岩厚度变化较大，在火山岩发育区，烃源岩厚度较薄，一般在50-150m之间；而在沉积岩发育区，烃源岩厚度可达200-300m。有机质丰度是衡量烃源岩生烃潜力的重要指标之一。徐家围子断陷深层烃源岩有机质丰度总体较高。沙河子组暗色泥岩有机碳含量平均为2.42%，生烃潜量（S1+S2）平均值为8.34mg/g。其中，在一些湖相沉积环境较好的区域，有机碳含量可高达4%以上，生烃潜量超过10mg/g。火石岭组烃源岩有机碳含量平均为1.87%，含煤样品有机碳含量平均值是22.56%，为中等-好的烃源岩。营城组烃源岩有机碳含量平均为1.5%-2.0%，生烃潜量在5-8mg/g之间。烃源岩的有机质类型对生烃类型和生烃潜力也有重要影响。徐家围子断陷深层烃源岩有机质类型以Ⅱ型和Ⅲ型为主。沙河子组烃源岩干酪根类型以Ⅲ型为主，少量为Ⅱ型。Ⅲ型干酪根主要来源于高等植物，以生气为主，有利于天然气的生成。火石岭组和营城组烃源岩有机质类型主要为Ⅱ2-Ⅲ型，母质来源以高等植物为主。这种有机质类型决定了烃源岩在热演化过程中主要生成天然气，且具有一定的生烃潜力。烃源岩的成熟度是指烃源岩在埋藏过程中受热演化的程度，它直接影响着烃源岩的生烃阶段和生烃量。徐家围子断陷深层烃源岩处于高-过成熟阶段。沙河子组烃源岩镜质体反射率（Ro）为1.2%-3.0%，平均值是2.0%。在断陷深部，由于埋藏深度大，地温梯度高，Ro值可超过3.0%，处于过成熟阶段，以生成干气为主。火石岭组烃源岩Ro值分别为2.8%、3.0%，为过成熟源岩。营城组烃源岩Ro值一般在1.5%-2.5%之间，处于高成熟阶段，主要生成湿气和干气。徐家围子断陷深层烃源岩分布广泛、厚度较大、有机质丰度高、类型以Ⅱ型和Ⅲ型为主且处于高-过成熟阶段，这些条件使得烃源岩具有较大的生烃潜力，为天然气的生成提供了充足的物质基础。不同层位烃源岩在时间、空间上的差异，也导致了天然气生成的复杂性和多样性。4.2储层特征徐家围子断陷深层储层类型主要包括火山岩储层和碎屑岩储层，二者在岩石学特征、孔隙结构、物性参数及储层非均质性等方面存在显著差异，这些差异对天然气的储集和渗流产生了重要影响。火山岩储层在徐家围子断陷深层广泛分布，主要发育于火石岭组和营城组。岩石学特征方面，火山岩类型丰富多样，包括流纹岩、安山岩、玄武岩、凝灰岩以及火山角砾岩等。流纹岩颜色多为灰白色、肉红色，具流纹构造，矿物成分主要为石英、碱性长石和酸性斜长石，基质为隐晶质或玻璃质。安山岩呈灰绿色、紫红色，斑状结构，斑晶主要为斜长石和角闪石，基质为交织结构或玻晶交织结构。玄武岩颜色较深，多为黑色、灰黑色，具气孔构造和杏仁构造，矿物成分主要为基性斜长石和辉石。凝灰岩由火山碎屑物质组成，分选性差，胶结物为火山灰或火山玻璃。火山角砾岩则由粒径大于2mm的火山角砾和填隙物组成，角砾成分复杂，包括各种火山岩和围岩碎块。火山岩储层的孔隙结构复杂，储集空间类型多样，主要包括原生孔隙、次生孔隙和裂隙。原生孔隙有熔岩类的原生气孔、石泡空腔孔、杏仁体内孔和火山碎屑岩类的粒间孔隙，火山角砾岩基质收缩缝，以及矿物解理缝。原生气孔是火山喷发时，岩浆中的气体逸出后留下的空洞，形状不规则，大小不一，一般孔径在几毫米到几厘米之间。石泡空腔孔是岩浆在冷凝过程中，由于气体的局部聚集和逸散形成的特殊孔隙，多呈同心层状结构。杏仁体内孔是岩浆中的杏仁体（如方解石、绿泥石等）被溶蚀后形成的孔隙。次生孔隙包括斑晶溶蚀孔隙、基质内溶蚀孔隙和断层角砾岩中角砾间不规则空隙。斑晶溶蚀孔隙是由于斑晶矿物（如长石、石英等）被地下水溶蚀而形成的，形状不规则，大小取决于溶蚀程度。基质内溶蚀孔隙是火山岩基质中的玻璃质或隐晶质被溶蚀后形成的，孔径较小，一般在微米级。裂隙包括原生节理缝、构造裂缝、未填满构造缝和充填-溶蚀构造缝。原生节理缝是火山岩在冷凝过程中，由于应力作用而形成的规则裂缝，对储层的渗透性有一定影响。构造裂缝是在构造运动过程中，由于岩石受力变形而产生的裂缝，其发育程度和方向受构造应力场控制，是影响火山岩储层物性的重要因素。在徐中断裂带附近，由于构造应力集中，构造裂缝发育，改善了储层的渗流能力。碎屑岩储层主要发育于沙河子组、营城组和登娄库组等层位。岩石学特征上，碎屑岩主要由砾岩、砂岩和粉砂岩组成。砾岩多为粗碎屑沉积，砾石成分复杂，包括各种岩石碎屑和矿物碎屑，分选性和磨圆度较差，砾石含量一般大于30%。砂岩按粒度可分为粗砂岩、中砂岩和细砂岩，矿物成分主要为石英、长石和岩屑，石英含量较高，分选性和磨圆度相对较好。粉砂岩粒度较细，矿物成分以石英和长石为主，常含有较多的黏土矿物。碎屑岩储层的孔隙结构相对简单，主要储集空间为粒间孔隙和次生溶蚀孔隙。粒间孔隙是碎屑颗粒之间的孔隙，其大小和形状取决于碎屑颗粒的大小、分选性和排列方式。分选性好、颗粒均匀的砂岩，粒间孔隙较大且连通性较好；而分选性差、颗粒大小不均的砂岩，粒间孔隙较小且连通性较差。次生溶蚀孔隙是在成岩过程中，由于岩石中的易溶矿物（如长石、方解石等）被地下水溶蚀而形成的。在沙河子组砂岩储层中，长石的溶蚀形成了大量的次生溶蚀孔隙，提高了储层的孔隙度和渗透率。徐家围子断陷深层储层的物性参数受多种因素影响，不同类型储层的物性存在较大差异。火山岩储层的孔隙度和渗透率变化范围较大，孔隙度一般在2%-20%之间，渗透率一般在0.01-100mD之间。在火山岩储层中，流纹岩和安山岩的物性相对较好，孔隙度可达10%-20%，渗透率可达1-100mD；而玄武岩和凝灰岩的物性相对较差，孔隙度一般在2%-10%之间，渗透率一般在0.01-1mD之间。碎屑岩储层的孔隙度一般在5%-25%之间，渗透率一般在0.1-1000mD之间。砂岩储层的物性较好，孔隙度可达15%-25%，渗透率可达10-1000mD；砾岩储层由于分选性和磨圆度较差，孔隙度和渗透率相对较低，孔隙度一般在5%-15%之间，渗透率一般在0.1-10mD之间。储层的非均质性是影响天然气开采效率的重要因素之一。徐家围子断陷深层储层具有较强的非均质性，包括层内非均质性、层间非均质性和平面非均质性。层内非均质性主要表现为储层内部岩石物性的垂向变化，如孔隙度、渗透率在垂向上的突变。在火山岩储层中，不同岩性段的物性差异较大，导致层内非均质性较强。层间非均质性主要是指不同储层之间物性的差异，以及隔层的分布和性质。在徐家围子断陷深层，火山岩储层和碎屑岩储层之间物性差异明显，且登娄库组中的泥岩隔层对天然气的垂向运移起到了一定的阻挡作用。平面非均质性则是指储层物性在平面上的变化，受沉积相带、构造作用等因素的影响。在沉积相带方面，三角洲前缘相的砂岩储层物性较好，而滨浅湖相的粉砂岩和泥岩储层物性较差。在构造作用方面，靠近断裂带的区域，由于岩石破碎，储层物性较好，而远离断裂带的区域，储层物性相对较差。4.3盖层条件徐家围子断陷深层天然气盖层类型主要包括泥岩盖层和火山岩盖层，它们在岩性、厚度、封盖能力及横向连续性等方面的特征，对天然气成藏起着关键的控制作用。泥岩盖层在徐家围子断陷深层广泛分布，其中泉一、二段和登二段泥岩是主要的区域性盖层。泉一、二段沉积时期，松辽盆地处于稳定坳陷阶段，以滨浅湖、河流相的暗紫色泥岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩为主。该套盖层在全区稳定分布，泥岩累计厚度多在250m以上，在高值区泥岩累计厚度可达到600m以上。泥地比值为0.5-1，高值区可达到0.8以上。泥岩单层厚度较小，主要为0-2m与2-4m，横向稳定性较差。登二段沉积时期，整个松辽盆地处于断陷向坳陷转化的过渡时期，主要为弱补偿条件下的扇三角洲-湖泊相沉积，其岩性细、暗色泥岩发育。登二段盖层同样在全区稳定分布，泥岩累计厚度为0-250m，高值区泥岩累计可达到200m。泥地比为0-0.8，高值区可达到0.6以上。泥岩单层厚度较小，主要为0-2m及2-4m，横向稳定性也较差。这些泥岩盖层具有较低的渗透率和较高的排替压力，能够有效地阻止天然气的向上逸散。泥岩中的黏土矿物颗粒细小，排列紧密，孔隙度和渗透率极低，使得天然气难以通过泥岩盖层向上运移。泥岩的排替压力较高，一般在1-10MPa之间，这意味着需要较大的压力才能使天然气突破泥岩盖层，从而保证了天然气在储层中的保存。火山岩盖层在徐家围子断陷深层也具有重要作用，特别是在火山岩气藏中。在营一段气藏顶部存在一套局部性盖层，岩性主要有3种类型：营一段顶部火山岩、营四段底部泥岩及二者混合。对营一段顶部火山岩盖层进行镜下观察发现，岩性主要为沉凝灰岩及沉角砾岩，岩相主要为火山沉积相。在火山岩气藏内部，当火山岩孔隙度小于或等于3%时可以成为天然气的封盖层。研究表明，徐家围子断陷正常火山岩声波时差值与其孔隙度之间具有良好的正比关系，与孔隙度等于3%对应的声波时差值约为56μs/ft，即声波时差值小于或等于56μs/ft的火山岩便可以成为深层天然气的盖层。火山岩盖层的封盖能力主要取决于其岩石结构和孔隙特征。沉凝灰岩和沉角砾岩等火山岩盖层，其岩石颗粒细小，孔隙度低，且孔隙之间连通性差，能够有效地阻挡天然气的运移。在一些火山岩盖层中，还存在着次生矿物充填孔隙的现象，进一步降低了孔隙度和渗透率，增强了封盖能力。盖层的横向连续性对天然气成藏至关重要。泥岩盖层在全区稳定分布，虽然单层厚度较小且横向稳定性较差，但累计厚度较大，在一定程度上保证了其横向连续性。泉一、二段和登二段泥岩盖层在区域上的广泛分布，使得它们能够有效地封盖大面积的天然气藏。火山岩盖层在局部地区也具有较好的横向连续性，如营一段顶部的火山岩盖层在气藏顶部能够连续稳定分布，为天然气的保存提供了有利条件。然而，在一些断裂发育的区域，盖层的连续性可能会受到破坏。断裂的活动会导致盖层岩石破碎，形成裂缝，从而降低盖层的封盖能力，使得天然气有可能通过裂缝逸散。在徐中断裂带附近，由于断裂活动强烈，盖层的连续性受到一定程度的影响，需要对这些区域的天然气保存条件进行更深入的研究。徐家围子断陷深层泥岩盖层和火山岩盖层在岩性、厚度、封盖能力及横向连续性等方面的特征，共同影响着天然气的成藏和保存。良好的盖层条件是天然气能够在储层中富集和保存的重要保障，对于勘探和开发徐家围子断陷深层天然气资源具有重要意义。4.4圈闭类型与特征徐家围子断陷深层圈闭类型丰富多样，主要包括构造圈闭、地层圈闭和岩性圈闭，这些圈闭类型各自具有独特的形成机制与特征，对天然气的聚集和保存起到了关键作用。构造圈闭在徐家围子断陷深层广泛发育，主要包括背斜圈闭和断层圈闭。背斜圈闭是由于地层发生褶皱变形而形成的，其形成与区域构造应力场的作用密切相关。在营城组沉积时期，受区域构造应力场的影响，地层发生褶皱，形成了一系列背斜构造。徐深1井区的背斜圈闭，其核部地层为营城组火山岩，翼部为沙河子组和登娄库组地层。该背斜圈闭的形成是由于徐中断裂带的活动，导致地层发生弯曲变形，形成了背斜构造。背斜圈闭的形态多为长轴状，轴向与区域构造应力场方向基本一致，一般为北北西向。其规模大小不一，长轴长度可达数千米至数十千米，短轴长度一般在数百米至数千米之间。背斜圈闭的闭合高度和闭合面积也因构造变形程度的不同而有所差异，闭合高度一般在数十米至数百米之间，闭合面积一般在数平方千米至数十平方千米之间。断层圈闭则是由断层的遮挡作用形成的，断层的活动导致地层的错动和变形，使得储层与非储层接触，形成了有效的遮挡条件。在徐西断坡带，徐西断裂的活动形成了一系列断层圈闭。这些断层圈闭的形成机制是，徐西断裂在活动过程中，将储层错断，使得储层的上倾方向被非储层遮挡，从而形成了圈闭。断层圈闭的形态较为复杂，取决于断层的性质、产状和断距等因素。一般来说，正断层形成的断层圈闭，其圈闭边界较为清晰，而逆断层形成的断层圈闭，其圈闭边界则相对模糊。断层圈闭的规模也大小不一，取决于断层的规模和储层的分布范围。较大规模的断层可以形成面积较大的断层圈闭，而小规模的断层则形成的圈闭面积相对较小。地层圈闭主要包括不整合圈闭和地层超覆圈闭。不整合圈闭是由于地层的不整合接触而形成的，在不整合面之下，往往存在着古风化壳、古岩溶等地质现象，这些地质现象为天然气的聚集提供了良好的储集空间。在徐家围子断陷深层，火石岭组与下伏基底之间的不整合面形成了不整合圈闭。在不整合面附近，由于长期的风化和剥蚀作用，岩石破碎，孔隙度和渗透率增大，形成了良好的储层。同时，不整合面之上的地层起到了盖层的作用，阻止了天然气的逸散。不整合圈闭的规模和分布范围取决于不整合面的展布和储层的发育情况。一般来说，不整合面分布广泛的区域，不整合圈闭的规模也相对较大。地层超覆圈闭是由于地层在沉积过程中，逐渐向盆地边缘超覆而形成的。在徐家围子断陷的徐东斜坡带，沙河子组和营城组地层向东部逐渐超覆，形成了地层超覆圈闭。在超覆带，储层的上倾方向被不渗透的地层遮挡，形成了圈闭条件。地层超覆圈闭的形态一般为楔形，其规模和分布范围与地层的超覆程度和储层的发育情况密切相关。地层超覆程度较大的区域，地层超覆圈闭的规模也相对较大。岩性圈闭主要包括透镜体圈闭和尖灭圈闭。透镜体圈闭是由于储层在沉积过程中，形成了透镜状的砂体，其周围被不渗透的地层所包围，从而形成了圈闭。在沙河子组和营城组的扇三角洲沉积体系中，发育了大量的透镜体圈闭。这些透镜体圈闭的形成机制是，在扇三角洲沉积过程中，砂体在水流的作用下，呈透镜状分布，其周围被泥岩等不渗透地层所包围，形成了圈闭。透镜体圈闭的规模相对较小，一般长度在数百米至数千米之间，宽度在数十米至数百米之间。尖灭圈闭则是由于储层在沉积过程中，逐渐向盆地边缘尖灭，其尖灭端被不渗透的地层所遮挡，形成了圈闭。在营城组的火山岩与沉积岩互层区域，火山岩储层在向盆地边缘延伸过程中，逐渐尖灭，形成了尖灭圈闭。尖灭圈闭的规模和分布范围取决于储层的尖灭程度和不渗透地层的分布情况。储层尖灭程度较大的区域，尖灭圈闭的规模也相对较大。五、深层构造演化对天然气成藏的影响5.1构造演化对烃源岩发育的影响构造演化对徐家围子断陷深层烃源岩的发育产生了多方面的影响，这种影响贯穿了烃源岩形成的各个阶段，包括沉积环境的控制、厚度分布的制约以及有机质的保存与转化等关键环节。在沉积环境方面，构造演化起着决定性作用。在初始裂陷阶段，太平洋板块向欧亚板块俯冲，导致区域构造应力场发生变化，岩石圈伸展减薄，地幔物质上涌，引发了强烈的火山活动。这一时期，火石岭组地层开始沉积，主要为一套火山岩建造。火山活动使得断陷内的沉积环境变得复杂多样，火山喷发带来的大量火山物质改变了沉积物质的组成，同时也影响了水体的性质和能量条件。在火山活动强烈的区域，沉积环境以火山物质的快速堆积为主，不利于生物的大量繁殖和有机质的保存；而在远离火山活动中心的区域，沉积环境相对稳定，可能存在小型的水体，为生物的生存提供了一定的条件，有利于有机质的积累。进入强烈裂陷阶段，区域伸展构造应力场进一步增强，断陷活动加剧，形成了一系列的正断层，控制了断陷的沉积和沉降中心。沙河子组沉积时期，断陷内形成了陆相断陷湖盆，水体较深，气候温暖湿润，为烃源岩的形成提供了极为有利的沉积环境。强烈的断裂活动使得断陷西部地形高差增大，河流携带大量碎屑物质注入湖盆，在湖盆边缘形成了扇三角洲、冲积扇等沉积体系，而在湖盆中心则沉积了厚层的暗色泥岩。这些暗色泥岩富含有机质，是良好的烃源岩，其形成与断陷的构造演化密切相关。断裂活动控制了湖盆的边界和形态，影响了沉积物的搬运和堆积方式，使得湖盆中心能够接受大量的细粒沉积物，为有机质的保存提供了条件。湖盆水体的深度和稳定性也受到构造活动的影响，稳定的深水环境有利于有机质的沉积和保存，避免了有机质被氧化和破坏。在烃源岩厚度分布方面，构造演化同样起着关键作用。不同构造演化阶段的断裂活动和沉降速率差异，导致了烃源岩在空间上的厚度分布不均。在初始裂陷阶段，火石岭组烃源岩主要分布在断陷的局部地区，尤其是靠近断裂带的区域。这是因为靠近断裂带的区域，火山活动强烈，火山物质与沉积物质混合，形成了具有一定生烃潜力的烃源岩。而在断陷的边缘部位，火山活动相对较弱，烃源岩厚度较薄。在强烈裂陷阶段，沙河子组烃源岩分布广泛，覆盖了整个徐家围子断陷。在断陷中心部位，由于沉降速率较快，接受的沉积物较多，烃源岩厚度较大，一般在200-1000m之间。例如，在徐深1井区，沙河子组烃源岩厚度超过800m。而在断陷边缘，沉降速率较慢，烃源岩厚度相对较薄。这种厚度分布特征与断陷的构造格局密切相关，断裂活动控制了沉降中心的位置和范围，从而影响了烃源岩的厚度分布。构造演化还对烃源岩有机质的保存与转化产生重要影响。在沉积过程中，构造活动控制了沉积环境的氧化还原条件，进而影响有机质的保存。在强烈裂陷阶段的沙河子组沉积时期，断陷内的湖盆为深水环境，水体底部处于缺氧状态，有利于有机质的保存。有机质在缺氧环境下，能够避免被氧化分解，从而大量堆积并保存下来，为天然气的生成提供了丰富的物质基础。随着构造演化和地层的埋藏，烃源岩经历了不同程度的压实和热演化作用。在埋藏过程中，地层压力和温度逐渐升高，烃源岩中的有机质开始发生转化。构造活动引起的地层变形和断裂活动，可能会改变烃源岩的埋藏深度和热演化路径，从而影响有机质的转化过程。在一些构造活动强烈的区域，地层的抬升和剥蚀可能会使烃源岩的热演化进程中断，影响天然气的生成；而在持续沉降的区域，烃源岩能够持续接受埋藏，达到更高的成熟度，有利于天然气的生成。5.2构造演化对储层形成与改造的影响构造演化在徐家围子断陷深层储层的形成与改造过程中扮演着至关重要的角色，其对储层岩石的破裂、溶蚀、充填等作用产生了深远影响，进而显著改变了储层的物性，影响天然气的储集和渗流。构造活动导致的岩石破裂是改善储层物性的重要因素之一。在徐家围子断陷深层，不同构造演化阶段的构造应力场变化引发了强烈的断裂活动，这些断裂活动使储层岩石产生了大量裂缝。在火石岭组和营城组火山岩储层形成过程中，区域构造应力场的伸展作用导致岩石受力变形，形成了一系列构造裂缝。这些裂缝不仅增加了储层的孔隙空间，还改善了储层的渗流能力，使天然气更容易在储层中运移和聚集。在徐中断裂带附近，由于构造应力集中，岩石破裂程度较高，裂缝发育更为密集。据岩心观察和成像测井资料分析，该区域火山岩储层的裂缝密度可达每米5-10条，裂缝宽度一般在0.1-1mm之间。这些裂缝相互连通，形成了复杂的裂缝网络，极大地提高了储层的渗透率，为天然气的高效运移提供了通道。构造活动还通过控制流体的运移路径，间接影响了储层的溶蚀作用。在构造演化过程中，断裂和裂缝作为流体的运移通道，使富含酸性物质的地层水能够与储层岩石充分接触。这些酸性流体对储层岩石中的矿物进行溶蚀，形成了大量的次生孔隙，进一步改善了储层的物性。在沙河子组和营城组的碎屑岩储层中，地层水携带的有机酸和碳酸等酸性物质，对岩石中的长石、方解石等矿物进行溶蚀，形成了粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔等次生孔隙。在徐深1井的沙河子组砂岩储层中，通过薄片鉴定和扫描电镜观察发现，长石的溶蚀程度较高，溶蚀孔隙发育，孔隙度可达15%-20%。这些次生孔隙的形成，不仅增加了储层的储集空间，还提高了储层的渗透性，有利于天然气的储存和运移。然而，构造活动在某些情况下也会导致储层的充填作用，对储层物性产生负面影响。在构造演化过程中，热液活动和地下水活动可能会带来大量的矿物质，这些矿物质在储层孔隙中沉淀，导致孔隙被充填，储层物性变差。在火石岭组和营城组火山岩储层中，晚期的热液活动带来了大量的石英、方解石等矿物，这些矿物充填在火山岩的原生孔隙和裂缝中，降低了储层的孔隙度和渗透率。在徐深2井的营城组火山岩储层中，由于热液充填作用，部分原生孔隙和裂缝被完全充填，孔隙度从原来的10%-15%降低到5%-8%，渗透率也大幅下降，对天然气的储集和渗流产生了不利影响。构造演化对储层物性的影响是一个复杂的过程，不同构造阶段的构造活动对储层物性的影响具有阶段性和差异性。在断陷初期的火石岭组沉积时期，火山活动强烈，火山岩储层的原生孔隙和裂缝发育，储层物性相对较好。随着构造演化进入沙河子组和营城组沉积时期，断裂活动和溶蚀作用进一步改善了储层物性。而在断陷后期，充填作用逐渐增强，对储层物性产生了一定的破坏作用。在登娄库组和泉头组沉积时期，构造活动相对减弱，但局部地区的构造活动仍会导致储层物性的变化。在一些断裂附近，由于构造活动引发的热液活动和地下水活动，储层可能会发生充填作用，导致物性变差。因此，深入研究构造演化对储层物性的影响，对于准确评价储层质量和预测天然气富集区具有重要意义。5.3构造演化对圈闭形成与破坏的影响构造演化在徐家围子断陷深层圈闭的形成与破坏过程中扮演着核心角色，不同类型的圈闭其形成与破坏机制均与构造演化紧密相连，这种关联深刻影响着天然气的聚集与保存。在构造圈闭方面，背斜圈闭的形成与区域构造应力场的挤压作用密切相关。在营城组沉积时期，受太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，区域构造应力场发生变化，地层受到挤压而发生褶皱变形，形成了一系列背斜构造。以徐深1井区的背斜圈闭为例，其形成是由于徐中断裂带的活动，导致地层发生弯曲变形。徐中断裂带在营城期活动强烈，其活动引发的构造应力使地层产生褶皱，背斜核部地层为营城组火山岩，翼部为沙河子组和登娄库组地层。背斜圈闭的形态多为长轴状，轴向与区域构造应力场方向基本一致，一般为北北西向。其规模大小不一，长轴长度可达数千米至数十千米，短轴长度一般在数百米至数千米之间。背斜圈闭的闭合高度和闭合面积也因构造变形程度的不同而有所差异，闭合高度一般在数十米至数百米之间，闭合面积一般在数平方千米至数十平方千米之间。构造演化后期，若受到新的构造运动影响，背斜圈闭可能会遭到破坏。当受到强烈的构造挤压或拉伸作用时，背斜的形态可能会发生改变，甚至被断层切割，导致圈闭的完整性被破坏，天然气可能会发生逸散。断层圈闭则是由断层的遮挡作用形成的，其形成与断裂活动直接相关。在徐西断坡带，徐西断裂的活动形成了一系列断层圈闭。徐西断裂在火石岭组初期开始形成，沙河子组时期活动最为强烈，其活动导致地层错动，使得储层与非储层接触，形成了有效的遮挡条件。这些断层圈闭的形态较为复杂，取决于断层的性质、产状和断距等因素。一般来说，正断层形成的断层圈闭，其圈闭边界较为清晰，而逆断层形成的断层圈闭，其圈闭边界则相对模糊。断层圈闭的规模也大小不一，取决于断层的规模和储层的分布范围。较大规模的断层可以形成面积较大的断层圈闭，而小规模的断层则形成的圈闭面积相对较小。然而，断层活动也可能对断层圈闭产生破坏作用。当断层再次活动时，可能会使原来的遮挡条件失效，导致天然气逸散。如果断层发生错动，使储层与非储层的接触关系发生改变，或者断层开启形成新的通道，天然气就有可能通过断层泄漏。对于地层圈闭，不整合圈闭的形成与地层的不整合接触密切相关。在徐家围子断陷深层，火石岭组与下伏基底之间的不整合面形成了不整合圈闭。在不整合面之下，往往存在着古风化壳、古岩溶等地质现象，这些地质现象为天然气的聚集提供了良好的储集空间。在不整合面附近，由于长期的风化和剥蚀作用，岩石破碎，孔隙度和渗透率增大，形成了良好的储层。同时，不整合面之上的地层起到了盖层的作用，阻止了天然气的逸散。不整合圈闭的规模和分布范围取决于不整合面的展布和储层的发育情况。一般来说，不整合面分布广泛的区域，不整合圈闭的规模也相对较大。但在构造演化过程中，不整合圈闭也可能受到破坏。如果后期构造运动导致不整合面被破坏，或者盖层被剥蚀，天然气就可能失去封闭条件而逸散。地层超覆圈闭是由于地层在沉积过程中，逐渐向盆地边缘超覆而形成的。在徐家围子断陷的徐东斜坡带，沙河子组和营城组地层向东部逐渐超覆，形成了地层超覆圈闭。在超覆带，储层的上倾方向被不渗透的地层遮挡，形成了圈闭条件。地层超覆圈闭的形态一般为楔形，其规模和分布范围与地层的超覆程度和储层的发育情况密切相关。地层超覆程度较大的区域，地层超覆圈闭的规模也相对较大。构造演化过程中，若发生构造抬升或剥蚀作用，可能会破坏地层超覆圈闭的封闭条件，导致天然气逸散。如果构造抬升使超覆带的地层暴露，盖层被剥蚀，天然气就无法被有效封闭。岩性圈闭中，透镜体圈闭的形成与沉积作用密切相关。在沙河子组和营城组的扇三角洲沉积体系中，发育了大量的透镜体圈闭。这些透镜体圈闭的形成机制是，在扇三角洲沉积过程中，砂体在水流的作用下，呈透镜状分布，其周围被泥岩等不渗透地层所包围，形成了圈闭。透镜体圈闭的规模相对较小，一般长度在数百米至数千米之间，宽度在数十米至数百米之间。虽然构造演化对透镜体圈闭的直接影响相对较小，但构造运动可能会改变沉积环境，影响砂体的分布和形态，从而间接影响透镜体圈闭的形成和有效性。尖灭圈闭则是由于储层在沉积过程中，逐渐向盆地边缘尖灭，其尖灭端被不渗透的地层所遮挡，形成了圈闭。在营城组的火山岩与沉积岩互层区域，火山岩储层在向盆地边缘延伸过程中，逐渐尖灭，形成了尖灭圈闭。尖灭圈闭的规模和分布范围取决于储层的尖灭程度和不渗透地层的分布情况。储层尖灭程度较大的区域，尖灭圈闭的规模也相对较大。构造演化过程中，构造运动可能会导致地层的变形和错动，使尖灭圈闭的封闭条件发生改变，影响天然气的聚集和保存。如果构造运动使尖灭端的地层发生错动，导致遮挡条件失效，天然气就可能逸散。5.4构造演化对天然气运移与聚集的影响构造演化在徐家围子断陷深层天然气的运移与聚集过程中扮演着关键角色，构造应力场的动态变化控制着天然气的运移路径、方向及聚集规律，对天然气成藏产生了深远影响。在徐家围子断陷深层，构造应力场的演化与断裂活动密切相关，二者共同控制着天然气的运移路径。在断陷形成初期的火石岭组沉积时期，受区域伸展构造应力场的影响，岩石圈伸展减薄，地幔物质上涌，引发了强烈的火山活动。此时，徐西断裂作为断陷的主控边界断裂开始活动，其伸展活动导致地壳破裂，形成了一系列正断层。这些断裂不仅控制了断陷的沉积和沉降中心，还成为了天然气运移的重要通道。深部烃源岩生成的天然气，在构造应力和浮力的作用下，沿断裂向上运移。在徐西断裂附近，由于断裂活动强烈，岩石破碎，孔隙度和渗透率增大，为天然气的运移提供了良好的通道条件。随着构造演化进入沙河子组和营城组沉积时期，区域伸展构造应力场进一步增强，断陷活动加剧，断裂活动更为频繁。不同方向的断裂相互切割、组合，形成了复杂的断裂网络。这些断裂网络连通了烃源岩与储层，使得天然气能够在断陷内更广泛地运移。在徐中断裂带和徐东断裂带附近，断裂网络发育，天然气可以沿着这些断裂网络向不同方向运移，寻找有利的聚集场所。构造应力场的方向和大小变化对天然气的运移方向产生了重要影响。在构造演化过程中，区域构造应力场的方向和大小不断变化，导致天然气的运移方向也随之改变。在营城组沉积时期，受太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，区域构造应力场发生变化，地层受到挤压而发生褶皱变形，形成了一系列背斜构造。此时，构造应力场的方向对天然气的运移方向起到了引导作用。天然气在构造应力和浮力的作用下，倾向于向构造高部位运移，即向背斜的顶部运移。在徐深1井区的背斜圈闭中，天然气在构造应力场的作用下，从周围的烃源岩和储层向背斜顶部运移，最终在背斜顶部聚集形成气藏。构造应力场的大小也会影响天然气的运移速度和距离。当构造应力场较强时，天然气受到的驱动力较大，运移速度较快，能够运移到较远的距离；而当构造应力场较弱时，天然气的运移速度较慢，运移距离也相对较短。构造演化对天然气聚集规律的影响显著，不同的构造演化阶段形成了不同的天然气聚集模式。在断陷初期，天然气主要聚集在靠近烃源岩和断裂的区域。由于此时断陷内的构造相对简单，断裂活动主要控制了天然气的运移通道，天然气在浮力和构造应力的作用下，沿着断裂向上运移，在靠近烃源岩和断裂的储层中聚集。在火石岭组和沙河子组沉积时期，天然气主要聚集在徐西断裂附近的储层中。随着构造演化，断陷内的构造变得复杂，形成了多种类型的圈闭，天然气的聚集模式也发生了变化。在营城组沉积时期，背斜圈闭和断层圈闭等构造圈闭大量形成，天然气开始在这些圈闭中聚集。徐深1井区的背斜圈闭和徐西断坡带的断层圈闭成为了天然气聚集的有利场所。地层圈闭和岩性圈闭也对天然气的聚集起到了重要作用。在不整合面附近形成的不整合圈闭，以及在沉积过程中形成的透镜体圈闭和尖灭圈闭等岩性圈闭，都为天然气的聚集提供了条件。在火石岭组与下伏基底之间的不整合面附近，天然气在不整合圈闭中聚集；在沙河子组和营城组的扇三角洲沉积体系中，透镜体圈闭和尖灭圈闭中也聚集了一定量的天然气。以徐深气田为例，该气田位于徐家围子断陷徐中构造带，是典型受构造演化控制天然气成藏的气田。在构造演化过程中，徐中断裂带的活动对徐深气田的形成起到了关键作用。徐中断裂带在营城期活动强烈，控制了火山岩的分布，形成了良好的储层。同时，徐中断裂带的活动还导致地层发生褶皱变形，形成了多个背斜圈闭。深部烃源岩生成的天然气，在构造应力和浮力的作用下，沿徐中断裂带向上运移，在背斜圈闭中聚集，形成了徐深气田。徐深气田的天然气主要聚集在营城组火山岩储层中，气藏分布受构造圈闭的控制明显。在徐深1井区，背斜圈闭的闭合高度和闭合面积较大，天然气聚集量较多，形成了高产气藏。而在一些构造圈闭较小或闭合度较低的区域，天然气聚集量相对较少。六、徐家围子断陷天然气成藏模式6.1成藏期次分析确定天然气的成藏期次及各期次的成藏时间，是深入理解徐家围子断陷天然气成藏模式的关键环节。本研究综合运用流体包裹体分析、同位素年代学等方法，对徐家围子断陷深层天然气的成藏期次进行了详细研究。流体包裹体是在矿物结晶过程中被捕获在矿物晶格缺陷或晶界中的原始流体，它们记录了矿物形成时的物理化学条件，包括温度、压力、流体成分等，为研究天然气成藏期次提供了重要线索。通过对徐家围子断陷深层储层岩石中流体包裹体的系统研究，发现存在多期次的流体包裹体。在火山岩储层和碎屑岩储层中，均观察到了不同特征的流体包裹体组合。根据流体包裹体的岩相学特征，可将其分为原生包裹体、次生包裹体和假次生包裹体。原生包裹体是在矿物结晶过程中直接捕获的流体，与矿物同时形成；次生包裹体是在矿物形成后，由于构造运动、热液活动等原因，流体沿矿物裂缝或晶界侵入并被捕获形成的；假次生包裹体则是在矿物结晶过程中