论松辽盆地地下水动力场的形成与演化
摘 要
理想的沉积盆地地下水动力场模式可以归纳为对称型和不对称型两种,其局部地下水动力单元可以划分为：①泥岩压榨水离心流；②大气水下渗向心流；③越流、越流——蒸发泄水；④滞留4种类型。地下水动力场演化具有旋回性，每个旋回可以分为两个阶段：①盆地沉降接受沉积时期的泥岩压榨水离心流阶段；②盆地抬升剥蚀阶段的大气水下渗向心流阶段。随着沉积盆地的形成与演化，水动力场也有形成、发展和消亡的过程。松辽盆地地下水动力场具有明显的不对称性：盆地北部和东部大气水不对称下渗形成向心流；中央坳陷区压榨水形成离心流和越流；盆地南部以越流——蒸发浓缩为特征。在纵向上地下水动力的强度具有分带性，由浅到深，可以划分出强、弱、停滞3个带。
关键词：松辽盆地 水动力场 局部水动力单元
0 前言
含油气沉积盆地地下水动力学是涉及水文地质学和石油地质学的交叉学科。自80年代末以来，国内外学者对油田地下水化学、地下水动力与油气田形成与分布的关系从机理上开始了新的思考，并开展了一系列卓有成效的研究工作。如Toth. J(1987)在重力作用下的地下水流动模式方面做了大量的研究工作；杨绪充（1989）则总结了沉积盆地地下水动力场的基本特征。另外，刘方槐等（1991）和地质矿产部水文地质工程地质研究所（1987）分别对含油气沉积盆地的油田水文地质学和水文地球化学作了详细的研究。进入90年代以后，有关沉积盆地流体动力学方面的研究不断得到重视与发展，并且从盆地流体历史分析的角度进行新的探索（楼章华，蔡希源，高瑞祺，1998）。但是，油田水文地质学一直是石油地质学领域十分薄弱的环节，有关油田地下水动力学及其与油气田形成、分布方面的研究也有待于进一步深入。本文试图以松辽盆地为例，探讨含油气沉积盆地地下水动力场的形成与演化规律。在总结沉积盆地地下水动力场模式的基础上，对松辽盆地地下水动力场的形成、演化作了论述。
1地质背景
松辽盆地是一个位于克拉通内部的大型中新生代陆相含油气沉积盆地。盆地内发育了以白垩系为主的中新生代地层，最大厚度达10000m，从浅到深构成了多套含油组合。盆地从形成到结束经历了多期构造运动（杨万里等，1985），可以划分为热隆张裂、裂陷、坳陷和萎缩4个发展阶段（杨继良等，1989）。沉积盖层构造主要形成于中白垩世末期、晚白垩世末期和第三纪末期(图1)。主要考虑中浅层构造和地层特征，结合深层构造和基底性质，将松辽盆地划分为6个一级构造单元和31个二级构造单元(图2)。
松辽盆地沉积盖层的沉积环境为冲积——湖泊沉积体系。在剖面上形成了由燕山运动、喜山运动控制的反映盆地由断陷——坳陷——萎缩3个阶段的一级复合沉积旋回（王志武等，1993）。早期断陷沉积阶段的沉积特点是近物源，分散小水系，多沉积中心；中期坳陷沉积阶段（形成了松辽盆地白垩系的主要沉积盖层）的沉积特点是远物源，大水系，单沉积中心，不对称相带呈环状展布，湖面经历了多次涨缩，宽广的过渡相和滨浅湖相楔入深湖相之中；晚期萎缩阶段的沉积特点是近物源，分散小水系，相带分异差。
2 地下水动力场模式
2.1 理想的沉积盆地地下水动力场模式
含油气沉积盆地地下水动力场的理想模式可以归纳为两种，即对称型和不对称型(图3 )。松辽盆地属典型的不对称型，有北部大气水下渗补给形成向心流，盆地中央坳陷区泥岩压榨水形成离心流和南部越流——蒸发泄水的总体特征。
2.2 局部水动力单元类型
含油气沉积盆地地下水动力单元大致可以划分为：① 泥岩压榨水离心流，② 大气水下渗向心流（杨绪充，1989）、③ (层间)越流、越流——蒸发泄水(Toth. J,1987)和④ 滞留（杨绪充，1989）四种类型(图3)。
泥岩压榨水离心流随着埋深和负荷的加大，泥岩压实排水，同时发育异常高压。排出水进入相邻的渗透层，形成高压。高压由凹陷中心往盆地边缘呈不规则环状减弱，由此引起的势能差导致由凹陷中心往边缘放射状的地下水流动，称为泥岩压榨水离心流。离心流区以湖相泥岩发育和砂泥比低为特征。离心流区的地层压力以高压为主，在离心流方向上，压力系数呈不规则环状降低。地下水被泥岩压实排出水交替。
大气水下渗向心流 盆地边缘和盆地内隆起区，由于地形差，或地下地层内部能量降低(如十屋断陷的天然气漏失作用)，从盆地边缘和隆起剥蚀区，在重力势能作用下大气水下渗，发育大气水下渗向心流。
越流、越流——蒸发泄水 越流泄水是指盆地中地下水随着埋藏压实穿越层面，垂直于等势面由相对高势区流向相对低势区的地下水流动。总体上，越流泄水由盆地深部流向浅部和地表。大气水下渗和泥岩压实排水都给渗透层提供了地下水，只有通过泄水才能保持物质平衡。泄水方式包括越流泄水和蒸发泄水。随着埋深的增加，蒸发泄水作用减弱。越流泄水是埋藏较深层段的主要泄水方式。
滞留 含油气沉积盆地地下水动力场具有形成、发展、消亡的过程。在地下水动力场的演化过程中，由于地层的埋深增加，泥岩压实排水枯竭，大气水下渗又受阻，就会出现地下水滞留现象。另外，由于盆地中局部空间的能量下降，又处于相对封闭状态，也会出现暂时性的滞留现象。
