0 引言

在地学界和油气勘探领域，多学科联合攻关已成为重要的工作手段。诸如构造地质学、石油地质学、岩石物理学、地球物理学、计算数学等学科在不同程度、范围、阶段相互结合，取得许多勘探成果^[1-3]。油气勘探联合攻关的目标常常不是一个，而是包括不同测区、不同层位等；其工作尺度也常常不是一个，而是包括了区域上的大尺度、局部构造的小尺度等，它们相应的比例尺也各异，即精度不同。即使在同一个学科里，也往往可用不同精度的工作技术，如在应用地球物理学学科中，地震勘探技术的精度介于重力勘探、电法勘探和地球物理测井技术之间，详查地震勘探介于普查和细测之间，开发地震又精于细测，它们分属不同的勘探阶段。这些不同的工作环节互相结合、互相区别，达到增加油气目标与可采量的目的。多元勘探包括多学科的理论与技术支撑、多尺度的工作环节、多油气目标的勘探目的。

由地质力学^[4]、槽台学说^[5-6]指导的松辽盆地石油会战，建立了对国民经济发展起重要作用的大庆油田。近年来，大庆油田如何再发展一直为国人所瞩目。在板块构造理论指导下，一批新的勘探工作者对松辽盆地域的进一步勘探付出了辛勤的劳动。他们从全球地学断面(GGT)研究开始^[7-9]，陆续进行了近垂直反射地震^[9-14]、大地电磁(MT)剖面测量^[15]、位场精细测量^[15]、综合地球物理、综合地质-地球物理^{[2, 16-19]}、区域地球物理^{[7, 20-25]}、钻井地质、岩石物理等多种勘探工作，取得一些重要进展。包括松辽盆地北部滨北探区工作^[26-30]、盆地东缘域方正断陷油气工作^{[15, 31]}、盆地西界中生代地层西扩工作^[2]等，都是发展大庆的新进展。这些工作结果是油气资源多元勘探的成果，同时也是多元勘探理论体系实际工作的印证。

本文以松辽盆地滨北地区、佳伊断裂上汤原伊通地堑带的油气勘探为例，从区域构造控制作用的角度，具体分析了综合地球物理-地质特征，得到了研究目标区不同的油气性结果，对已有的油气勘探方案进行了补充和发展。

松辽盆地位于黑龙江板块的松嫩张广才岭微板块上^[7]，该微板块西部由黑河贺根山缝合带界定，东部由牡丹江断裂缝合带界定，南部是西拉木伦河缝合带，北部是蒙古鄂霍茨克洋缝合带^{[2, 6, 16, 32-37]}。黑龙江板块自西侧向北东缘，经受了由二叠纪至白垩纪蒙古鄂霍茨克洋剪刀叉式闭合的挤压作用，南部受到古亚洲洋南支在西拉木伦河一线于二叠纪闭合产生的北向挤压作用，东部受到西太平洋俯冲产生的中程挤压作用^{[9, 13, 38-51]}。即松辽盆地基底到盖层，先后受到周边区域挤压应力场作用(图 1)。该区在古生代时期存在海相沉积^{[32, 52-53]}，中新生代则是湖相的陆相沉积^{[2, 28, 54]}。

图 1 松辽盆地域构造背景 Figure 1 Tectonic setting in the region of Songliao basin

图选项

东北地区完成的GGT包括东沟东乌旗地学断面^[24]、响水满都拉地学断面^[25]、满洲里绥芬河地学断面^[7-8]，及在北部地带完成的一组MT+重磁场剖面工作^[15]；在松辽盆地内还完成了1 300余km的近垂直深部反射地震探查(DREP)^[10-14]，以及几万km的油气地震剖面等等。这些地球物理工作提供了东北地区尤其是松辽盆地所经受的区域应力场作用、深部地质作用、不同地质时代的沉积作用、局部构造作用以及岩浆岩作用的基础资料。松辽盆地及周边受中生代岩浆的作用，形成了著名的大兴安岭、小兴安岭张广才岭岩浆岩带；大洋板块西向的变化俯冲对盆地产生了挤压-引张作用；古亚洲洋的封闭导致该区古生代海相沉积的结束；蒙古鄂霍茨克洋的封闭，对大兴安岭以西盆地群以及松辽盆地滨北地区产生了显著的挤压作用。松辽盆地的断陷期与坳陷期沉积作用无不与来自东部与北部的应力场有关，南部的应力场主要影响海相沉积。

近年来，人们都在讨论“大庆下面找大庆”的课题，并从地质学、地球物理学角度进行了一些探讨。实际上，“大庆下面”的提法不够完整，而是东北地区油气新领域的问题，包括所谓“大三江”盆地群油气、大兴安岭西盆地群油气、东北海相地层油气、松辽盆地边缘域油气等。显然，整个东北地区从古生代到中生代地层，仍然有进一步开展探查油气新层系、新领域的广阔空间。

松辽盆地北部滨北地区面积约6万km²，包括局部断陷7个，即明水—绥化、兰西、林甸、梅里斯、北安、安达和富裕伊安(图 2)。滨北地区经过普查-详查地震勘探，钻遇基岩井33口，完成1∶50万重磁调查。为了测区构造连片与构造演化分析，又重新解释地震剖面4 563 km，平衡剖面26条，总长1 078 km。在活动论大地构造理论指导下，对该区的构造、地层、烃源岩进行了较系统的研究^①②。

①卢双舫.松辽盆地滨北地区烃源岩条件研究与资源评价.大庆:大庆石油研究院, 2004.

②杨宝俊，王璞珺，单玄龙, 等.滨北地区构造特征与构造圈闭研究.大庆:大庆石油研究院, 2004.

滨北地区晚古生代时期基本处于古亚洲洋环境^{[32, 42, 55, 57]}; 中生代早期主要受蒙古鄂霍茨克洋闭合产生的南东向、南向挤压应力场作用^{[33-34, 37]}; 到白垩纪，则处于太平洋构造域与蒙古鄂霍茨克洋闭合的共同作用下^[2]。从古生代到中、新生代，滨北地区所处的区域构造环境较为复杂，在空间上呈斜交的空间区域应力场，使该区不具备跨地质时代的构造继承性。由于太平洋西向俯冲的方向、强度变化多次，对松辽盆地构造变化的影响也颇为复杂。

松辽盆地，包括滨北地区，从区域应力场角度受到周边古海洋闭合、俯冲作用的影响；此外，穿过盆地的深大断裂如孙吴双辽断裂^{[2, 26, 58]}(图 2)，对盆地构造、地层、油气条件起到了重要作用。该断裂的性质、成因至今还有争议，但对它的地球物理特征认识是一致的。滑动平均重力异常、上延磁场都反映断裂带两侧基底与地壳结构不同。断裂两侧沉积作用明显不同，如西部由于基底埋深大，自北向南形成一系列断陷，这些断陷是早白垩世沉积的主要场所，东部由于基底相对抬升，自北向南以隆起带为主。孙吴双辽断裂带是松辽盆地北部重要的地质界线，它控制了断陷的轴向以及盆地的一级构造单元分区。该断陷带在地震剖面上表现为由多条高角度深断裂所组成的地堑带，高角度深断裂控制了松辽盆地北部的盖层沉积。同时，孙吴双辽断裂带的长期活动对深层气的运聚起重要作用，对油气藏分布有一定的制约作用。

利用钻遇基岩地质分层对这些钻井的过井剖面进行标定，总结了CP系的地震反射特征。这些特征包括：a)反射波组呈现水平层状、连续性较好、能量强；b)断续反射、能量较弱；c)反射波组呈蚯蚓状、能量较强；d)断续反射，近水平状，连续性差、反射能量较弱；e)近平行层状、较连续、强反射；f)与a)相近，仅能量为弱中等等。而变质的CP系(千枚岩或动力变质岩)反射多为同相轴杂乱、断续、不连续、反射能量弱。上述特征也有例外，即CP系反射波组的杂乱状不连续强反射。

考虑到松辽盆地基底为多次挤压、走滑剪切和拆离伸展改造的产物，从空间上对CP系的形成认为，CP系及其间的侵入岩带是盆地基底挤压过程中形成褶皱造山带的主要部分，它的下部包络面应为基底挤压过程中褶皱逆冲断层的底界，即基底内次级断层的收敛部位，褶皱逆冲的方向是从东、西两侧向古中央隆起逆冲推覆；并且由于经过该作用，CP系遭受了破碎，CP系褶皱厚度最大、破碎最强烈的位置是裂谷期最薄弱部位，即断陷较深的位置。

根据以上地质-地震分析，建立了CP系地震解释地质模型，如图 3所示。

孙吴双辽断裂带有复杂的组构[55-56]，这里仅以带示之；滨洲大断裂对滨北断陷有一定的控制作用，本文略去该讨论；图中CP系混质板岩分布，是取近似范围的结果，其基本特点仍保留着。 图 2 松辽盆地滨北地区断陷划分、孙吴双辽断裂与CP系泥质板岩分布 Figure 2 Fault depressions in the Binbei area of Songliao basin, Sunwu-Shuangliao fault, and slates of the C-P

图选项

采用重磁场异常叠合方法与地震-地质模型反演相结合，绘制基底岩性图与编制CP系底界等t₀(t₀是自激自收旅行时)构造图，通过时深转换得到CP底界构造图；再减去T₅反射层深度构造图，得到CP系分布(图 2)。滨北地区CP源岩主要分布在各断陷的深部位，暗色泥岩厚度较大，分布范围比较集中的地带包括林甸断陷西部、北安断陷中部、明水绥化断陷西部以及兰西断陷和安达断陷接壤处。上述比较分散的分布表明，滨北地带古生代时期处于古亚洲洋南支的北边界一带。可以推测，滨北地区以南的广大地带为古亚洲洋沉积的主体。

暗色泥岩和煤系地层能够生成烃类，所生成烃类可以聚集成藏的烃源岩是有效烃源岩；通过对烃源岩地球化学特征的分析可以确定有效烃源岩。烃源岩评价的三个方面是有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度。对CP地层烃源岩的残余有机碳(w(TOC)，%)测试，按黄第藩^[59]的标准(即0.6%~1.0%为中等源岩，大于1.0%为好源岩)，滨北地区有机质丰度较高，大部分测试样品w(TOC)＞0.4%(其中>1.0%的样品占多数)，总体上为较好源岩，可作为有效烃源岩。

汤原伊通地堑带(简作汤伊带)位于佳木斯伊通断裂(简作佳伊断裂)上(图 4a)，约10 km宽。佳伊断裂是郯庐断裂(图 1)的北延西支(东支为敦密断裂)。佳伊断裂由西侧与东侧两条断裂带组构，其两侧断裂的性质具有较复杂的变化。汤伊带自北向南由多个断陷组成，这些断陷具有不同的构造条件，它们一个共同的特征是可能具备较好的油气条件。

据脚注①修编。 图 3 松辽盆地北部CP系地震解释地质模型 Figure 3 Geological model of the CP in the northern Songliao basin based on seismic interpretation

图选项

①迟元林.大庆长垣以东地区深层天然气藏形成条件研究.大庆:大庆油田研究院, 1996.

与汤伊带有关的区域地球物理调查主要有满洲里绥芬河地学断面(GGT)^[7]、中国东部深层地球物理综合解释^[2]、油气资源东北地区剖面组^[15]等。结合地质学研究工作，这些调查的主要结果包括：1)佳伊断裂与敦密断裂构成了郯庐断裂北延部分，敦密断裂走滑性质明显，而佳伊断裂走滑性质较弱。佳伊断裂作为郯庐断裂的北延西支，受到西太平洋板块俯冲作用的影响，俯冲方向、角度、速率等变化使处于佳伊断裂上的汤伊带发生两侧断裂特征和地堑带沉积上的变化(图 4b, c)。2)关于佳伊断裂与松辽盆地之间的大黑山条垒成因和地质作用，需要考虑它的地理位置与构造位置，也要注意到周边区域应力场的作用。该条垒几乎与佳伊断裂平行，这可能揭示两者发育过程相关。作为郯庐断裂的北延西支断裂，佳伊断裂的形成受控于西太平洋板块运动，可以推测该条垒的形成亦主要受制于东部的挤压应力场。同时大黑山条垒的隆升与剥蚀应该产生了汤伊带系列断陷的主要物源。3)在综合地球物理调查中，除了成像技术的应用^[60-63]，还对新旧地球物理资料进行了去噪新技术^[64-69]、弱有效信息识别^[70-71]等处理，得到较好的结果。盆地地震勘探是主要的油气探查手段，由于地面地质条件与探查环境的复杂性，传统的处理方法难以取得较好的基础资料，使后续的岩性参数提取、构造成像发生困难；因此，有必要建立新方法去适应复杂的条件和要求，以使经过印证的新技术在野外数据的应用上取得事半功倍的效果。

横过汤原断陷实施了2条综合地球物理剖面，即DB04和DB05^[15]，每条剖面都包括重、磁、电测量。以DB04剖面为例(图 5)，由位场和电性特征解释，汤原断陷的控盆断裂东西两侧结构都比较复杂；在断裂带之间的地层可分为西、东两部分(图 5a、b)，早白垩纪顶部不整合面深约1.5 km。东部分从1.5 km之下中间带是约5 000Ω·m以上的垂向高阻层，两侧电阻率渐低至1 000~3 000Ω·m。该高阻“核”可能是花岗岩，其边部可能围着后期岩浆岩与砂砾岩。西部分的上部约1.5~2.6 km厚度内是约2 000Ω·m的中阻层，2.6 km之下可延伸至约9 km为低阻层。该上部约1 km厚的中阻层可能是早白垩期的岩浆岩与砂砾岩(图 5c)。西部2.6 km深度之下的约7 km厚的低阻层可能是砂泥岩为主的沉积地层，具备生烃能力。其上部的中阻层具有良好的渗透性，使上升的油流进入深约1.5 km的不整合面结构，由乌云组泥岩所封盖(图 5d)，形成早生新储的油藏^[31]。

a.汤原伊通地堑带构造位置；b.横过地堑带剖面地层与油层(据文献[31]修改)；c.剖面上F井地层与地震反射。l-l’剖面是汤原伊通地堑带的一个典型，其中F1、F2的倾角与性质沿地堑带自北而南是变化的；图c中地震反射标注符号加“’”的原因是区别于松辽盆地的地震反射层位；地层中“’”表示未解释地震震相。 图 4 汤原伊通地堑带地层与地震反射 Figure 4 Strata and seismic reflections from Tangyuan-Yitong graben

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a.汤原断陷地层剖面；b.早白垩地层特性分区；c.物性与岩性；d.油气简化模型。E1w是古近系乌云组；X-1，X-2是早白垩地层段西部，E是东部；由DB04剖面重磁电资料，X-2为低阻低密物质，X-1为中阻低密物质，E的核部为高阻高密物质，其周围是较高阻物质；图d中阴影部分为解释的生烃物质，上传油至E1w底不整合面。 图 5 汤原断陷早白垩统地层特性与油气模型 Figure 5 Strata of Early Cretaceous in Tangyuan fault depressionand and its oil-gas model

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由于汤原断陷是汤伊断陷的北部构造，汤伊带上的诸多断陷盆地因区域应力场作用的变化而引起不同的表现，但是它们共同的断陷地层性质、作用是基本一致的，所以可以预测汤—伊带的良好油气远景：汤—伊带的构造岩性下伏盆地，即低阻低密厚带区及上覆地层是松辽盆地外的油气新领域。具有生烃能力的“X-2带”不过6~7 km宽，它的厚度却达到约7 km；这表明该烃源岩带从空间范围看并不小，就上覆不整合面油藏而言有可能形成“小而肥”的油田。对汤—伊带进行地球物理探查，经过剖面重、磁、电测量，再进行3D地震勘探，进一步得到更细致的断陷结构；结合生烃物质物性基础研究，并于2007年在方6井获高产工业油流。上述勘探过程包括区域地球物理调查，补充地面地质工作，得到了松辽盆地及东缘域的区域构造背景认识，经过重、磁、电综合地球物理解释，结合岩石物性研究，认识到带内烃源岩带的分布与生烃能力，进一步由精细勘探成图，再布井探查，达到确定油气新领域的目标。显然这是一项多目标、多学科、多方法技术的多元勘探工作。

就区域构造环境而言，松辽盆地及周边都处于古亚洲洋、西太平洋、蒙古鄂霍茨克洋构造域控制之下，只是控制的地质时代、区域应力场强度、控制方式不同。松辽盆地滨北地区自古生代至中新生代受到周边三大洋顺时针应力场作用，而佳伊断裂带上的汤伊带所受到的西太平洋构造体制作用更为强烈一些。在区域构造控制下，不同构造单元的地层、构造发生不同的变化。这需要通过区域地球物理手段予以研究。比如松辽盆地大庆油田的发现就是由地质力学体系、槽台学说等不同地质构造理论作指导再经过普查详查等勘探阶段实现的。已有的油气勘探方案也有多种，包括普查详查细测开发；物探地质钻井；小比例尺大尺度大比例尺小尺度等等。

近年来，勘探工程基本都是在活动论大地构造理论指导下，通过区域构造、地层比较，综合地球物理-石油地质-钻井地质，投入崭新的计算地球物理技术，做到研究与工程相结合，以达到多油气目标、新层系、新领域的烃源岩预测和实现定位油气赋存带。这与传统勘探方案相比，主要进展表现在有利于发现油气有利带、提升油气勘探进度、拓展多学科理论与技术的应用范畴，同时也培养了一批综合型专门人才。不同学科的理论与技术都在不断地进步，由油气勘探引起的相关进步在以实际应用为主的同时，也一定推动其理论上的进步。

对于不同构造域的控制作用，它既表现为程度上的差别，又表现为应力场的差别。如，通常认为松辽盆地滨北地区受到的蒙古鄂霍茨克洋闭合的挤压作用比受到的西太平洋俯冲产生的挤压、拉伸作用要强；而实际上滨北地区北安断陷上部基底的双向推覆系统的动力源于西部和东部的挤压应力场作用，两个方向的推覆强度基本持平。安达断陷基底的推覆系统基本以自东向西挤压应力场为主。这些构造变动图像都出自反射地震资料。天然地震、MT以及位场资料可以得到更深地层的构造图像^[60-61]，其程度差别较大。它们也都需要良好的原始数据来进行不同地球物理方法间的联合解释。同时，我们也需要不同学科间的进一步综合补充^[72]，达到更高水平的学术认识与工程效果。

通过对松辽盆地滨北地区、佳伊断裂汤伊地堑带等勘探目标区的区域构造环境、局部构造特征、不同地质时代地层条件的地球物理-石油地质-计算数学与数字处理综合研究与分析，得到两个目标区的有利油气新层系新领域，为建立油气资源基地奠定了宝贵的基础；进而建立了不同于以往勘探方案的新的油气多元勘探理论体系。该理论体系的基本特征是：由受控区域构造不同地质时代构造运动叠合作用下的多构造属性单元、不同油气属性特征的目标单元、不同物源属性的多学科多尺度立体地球物理勘探单元，以及不同作用的地球物理方法技术单元所组构。这是一个新的由大地构造制约的多元探查方案。