渤海湾盆地大歧口凹陷新生代构造演化与盆地原型

大歧口凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷中北部,是中新生代叠合盆地中新生界沉积最厚的凹陷。本文基于大量二维、三维地震剖面和钻井资料,从凹陷主控断裂活动性、沉积沉降中心分布和构造格架等方面,侧重对大歧口凹陷新生代构造演化过程和原型盆地类型进行研究。认为:1)大歧口凹陷构造单元有4级,凹陷具有"东西分带、南北分块"的平面构造格局和北断南超箕状断陷的剖面结构。2)凹陷内断裂有4级,主要断裂的规模、活动期次和断裂活动具有演化的阶段性和空间的迁移性,典型构造带活动性具有由北往南迁移的特点。3)新生代期间整个大歧口凹陷的沉积沉降中心均在东部海域的歧口主凹内,但整体具有往南迁移的趋势。4)凹陷经历了拓展裂谷、拉分断陷、箕状断陷和碟状坳陷4个构造演化阶段,断陷阶段在整个构造演化时期意义重大,且具有走滑拉分特点。故认为大歧口凹陷原型盆地是一种"板内拉分盆地"。     

歧口凹陷及周缘新生代构造的成因和演化

歧口凹陷及周缘构造带发育不同方向的新生代断层,主要包括NE、NNE、NEE、近EW和NW向等,从运动学平衡角度推测这些断层均应不同程度地表现为具走滑分量的正断层或上盘斜落的走滑断层。本文提出一个双动力过程模式来解释歧口凹陷及周缘构造带的形成和演化。始新世时主要发生NWW—SEE向区域裂陷伸展,形成NE—NNE向正断层和NEE—近EW向传递断层;渐新世时,受纵贯研究区的NNE向深断裂右旋走滑的影响,叠加了SN向的局部伸展,形成大量NEE—近EW向盖层正断层。晚第三纪时NNE向区域性伸展作用基本停止,深断裂仍继续右旋走滑活动,引起盆地区断层进一步活动。     

金湖凹陷断裂特征及其石油地质意义

金湖凹陷自晚白垩世-新生代发育复杂断裂系统,在统一应力场的作用下凹陷内形成伸展断裂、走滑断裂和挤压断裂。断裂系统的演化分为初始伸展、继承伸展、强烈伸展和走滑叠加四个阶段。初始伸展阶段凹陷伸展作用较弱,除主边界断层外,其他断层对沉积地层控制作用较弱;继承伸展阶段,凹陷持续伸展,部分早期断层停止活动;强烈伸展阶段,构造活动集中于主断层之上,形成主要沉积凹陷;走滑叠加阶段,凹陷内断层发生右旋走滑作用,在伸展构造之上叠加了走滑构造,该构造运动奠定了金湖凹陷现今的构造格局。杨村断层和石港断层为受基底断层控制的持续活动断层,而铜城断层是晚期形成调节石港断层和杨村断层走滑应力的变换断层。断裂活动受区域应力场和基底先存断裂的共同控制,表现为两期构造的叠加。两期构造运动控制了金湖凹陷油气的形成、运移和聚集。     

渤海湾盆地晚中生代-新生代伸展和走滑构造及深部背景

渤海湾盆地是一个在早白垩世被动裂陷盆地基础上发育起来的新生代主动裂陷盆地, 走滑作用贯穿始终, 特别是在兰聊-盐山断层以东, 使这个裂陷盆地具有鲜明的走滑特征。伸展和走滑作用此消彼长, 伸展构造和走滑构造相互叠加、转换, 垂向上相互叠置、交切, 并由此导致变换带的产生。晚中生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向和速度变化、后撤以及板片窗效应、中始新世印欧板块碰撞导致的地幔上涌是控制盆地形成的深部背景, 郯庐断裂带早白垩世强烈的左行走滑、古新世-早始新世弱的左行走滑以及中始新世后的右行走滑活动也深刻地控制和影响着盆地的发育, 盆地内晚中生代-新生代的伸展和走滑构造的演化则是其浅部响应, 并由此控制着岩浆活动以及油气生成、运聚和分布的时空迁移。     

南堡凹陷构造样式及其演化

南堡凹陷在新生代沉积盖层内有伸展和走滑两个独立的构造体系,在深层次可能又隶属同一构造带,它们相互作用和叠加,形成伸展构造、走滑构造、底辟构造和复合构造等四种局部构造样式。凹陷的基本构造格局和形成演化主要由伸展构造控制;走滑性质则影响凹陷内部构造展布,并对断块不均衡伸展起重要调节作用。     

逆序断裂的发育特征与地震反射识别

在具有盆地基底和未固结盖层的双层结构的盆地里,由于松散盖层对基底断裂应变的吸收,晚期发育的基底断裂在进入盖层后,应变会逐渐减小甚至消失,形成下部错动大、上部错动小的特点,本文把这样的后期断裂称之为逆序断裂。当基底断裂为走滑断裂时,逆序断裂具有双层空间构造样式,即在盆地基底发育主干走滑断裂、而在盖层优先发育另外走向的次级雁行断裂。逆序断裂在渤海湾盆地普遍发育,本文以歧口凹陷的张北断裂带和白水头断裂带为例(这两处断裂带都在下构造层发育北东向基底走滑断裂、而在上构造层发育近东西向盖层次级正断裂),运用三维地震资料,结合沿层属性和垂直剖面,阐述了逆序断裂的发育特征和对地震反射剖面的识别。由于之前晚期的逆序断裂一般被当作早期同沉积生长断裂对待,本文希望能帮助重新认识渤海湾地区的区域断裂期次和构造发育演化过程。     

歧口凹陷中央隆起带构造样式及形成演化特征

重新划分了歧口凹陷二级构造单元,解析了盆地中央隆起带,并指出中央隆起带是一个复合的构造系统,阐明了其变形机制。在此基础上,运用沉降史分析方法确定了歧口凹陷中央隆起带新生代形成演化过程。指出歧口凹陷中央隆起带的发育经历了多期、多幕的演化过程,自渐新世开始,隆起带的演化自西向东迁移,各个时期也具有自西向东沉降速率加快的趋势。古近纪沙河街组三段至二段（沙三至沙二）沉积时期,盆地主要受伸展作用控制,中央隆起带西段形成翘倾旋转断块;古近系沙-沉积时期,受深断裂走滑作用影响,中段形成地层平坦的地垒构造;古近纪东营组沉积时期,东段白东区形成大型复合滚动背斜,叠加新近纪走滑作用产生的正型负花状褶皱构造。     

渤海湾盆地晚中生代一新生代伸展和走滑构造及深部背景

渤海湾盆地是一个在早白垩世被动裂陷盆地基础上发育起来的新生代主动裂陷盆地,走滑作用贯穿始终,特别是在兰聊-盐山断层以东,使这个裂陷盆地具有鲜明的走滑特征。伸展和走滑作用此消彼长,伸展构造和走滑构造相互叠加、转换,垂向上相互叠置、交切,并由此导致变换带的产生。晚中生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向和速度变化、后撤以及板片窗效应、中始新世印欧板块碰撞导致的地幔上涌是控制盆地形成的深部背景,郯庐断裂带早白垩世强烈的左行走滑、古新世-早始新世弱的左行走滑以及中始新世后的右行走滑活动也深刻地控制和影响着盆地的发育,盆地内晚中生代-新生代的伸展和走滑构造的演化则是其浅部响应,并由此控制着岩浆活动以及油气生成、运聚和分布的时空迁移。     

华北克拉通内部的拉分盆地:渤海湾盆地黄骅坳陷结构构造与演化

华北克拉通内部的拉分盆地有汾渭地堑、胶莱盆地和渤海湾盆地内部一些次级拉分构造单元等。黄骅坳陷就是这样一个拉分构造,位于渤海湾盆地中心地带,整体呈北北东走向,分割西侧北北东向的冀中坳陷和东侧北西西向的济阳坳陷,是发育在一个巨型走滑构造带中的新生代拉分盆地。黄骅坳陷的西界为沧东断裂系,东界为兰聊—盐山—羊二庄断裂系,最大负向构造单元在"大歧口凹陷",古近系最大沉积厚度达11km以上,是渤海湾地区地壳伸展最剧烈的地区。黄骅坳陷东、西边界相对较陡,受其控制,整个黄骅坳陷表现为拉分盆地;而"大歧口凹陷"为其主体,"大歧口凹陷"内部构造样式的控制性构造为东西向的断裂,而不是传统认为的沧东断裂等;所以,黄骅坳陷内部单个凹陷具有比较独特的下部为地堑式断陷、上部叠加北断南超的箕状结构。黄骅坳陷内部的凸起是沙一期才开始出现并起分割沉积空间的作用,沙一期以前,现今的歧口主凹、板桥次凹、歧北次凹、歧南次凹、北塘凹陷等都还是统一的一个湖盆。黄骅坳陷主要构造总体可划分为北北东向盆缘走滑断裂系、北东东向区域伸展断裂系、东西向盆内次级伸展构造和南北向变换构造,其中,最为显著的分割构造就是南北走向的沿岸变换带与孔店隆起。不同的伸展构造区受统一的基底拆离构造系统控制。"大歧口凹陷"的结构构造是华北克拉通破坏晚期阶段裂解过程的直接记录,是区域北北西向伸展背景下的产物。盆地构造经历了4个重要发展阶段:始新世孔店事件形成的拓展裂解阶段、渐新世初济阳运动事件形成的地堑式拉分断陷阶段、渐新世末东营运动形成的箕状断陷阶段、中—上新世热沉降期的碟状挠曲拗陷演化阶段。     

华南北部湾盆地的形成机制

从北部湾盆地的区域地质构造背景、几何形态、边界断裂及内部断裂特征解析,综合沉积中心迁移规律及盆内构造研究,提出北部湾盆地为右行右阶走滑拉分成因。盆地的形成和发展受控于合浦-北流、信宜-廉江、吴川-四会和阳江-河源4条深大断裂带,这4条主干断裂带构成右阶断裂格架。古近系出现的花状构造等表现出典型的张扭特征,新近系受到压扭作用改造发生挤压反转,该盆地构造演化过程与华南大陆中、新生代拉分盆地具有同期性和相似性。中生代基底中先存的深大走滑断裂带是新生代北部湾盆地形成的先决地质条件。而印度-澳大利亚板块对欧亚板块碰撞挤压作用的逐渐增强和太平洋板块俯冲方向的改变及俯冲作用的衰减是控制北部湾盆地形成演化的区域大地构造因素。     

西江凹陷早新生代断裂演化及其对南海北缘应力场顺时针旋转的响应

南海北部发育了一系列的新生代盆地,该类盆地记录了新生代早期南海北缘应力场顺时针旋转过程,西江凹陷位于珠江口盆地内,记录了这一过程.利用丰富的二维、三维地震资料,针对西江凹陷断裂体系的演化过程进行了研究.凹陷基底在新生代之前作为华南陆缘的一部分,经历了多期次复杂的构造演化,形成了NE和NW两个方向的基底断层; 早-中始新世,NE向先存断裂优先复活,由太平洋板块俯冲后撤在研究区产生的NW-SE向伸展应力所致; 晚始新世-早渐新世,近EW向断裂大量发育,NW向断裂以走滑方式复活,该时期断层演化主要受太平洋俯冲方向的变化、印度板块碰撞及古南海的拖拽导致该地区应力场顺时针转变为近NS向的影响; 进一步通过物理模拟实验验证了断裂的演化机制,NE向先存断裂施加NS向拉张应力,先存NE向断裂局部复活,大量近EW向断层沿着NE向先存断裂展布位置形成,剖面上表现为正断层; NW向断裂在NS向拉张应力条件下,可见NW向走滑大量复活,局部发育少量的近EW向断裂.该研究对南海北缘新生代应力转变过程研究具有重要的借鉴意义.      

黄骅坳陷新生代沉降中心迁移:数值模拟证据

在详细调研前人成果的基础上,参考最新的地震解释资料,绘制了黄骅坳陷新生代各期地层古厚度图,并由此重建了黄骅坳陷古地貌形态,认为黄骅坳陷新生代沉降中心具有由南向北再转向东迁移的特点。通过对该区域新生代构造沉降演化进行数值模拟实验,认为造成这一迁移的主要机理在于在欧亚大陆与印度板块碰撞及伊佐奈崎板块和菲律宾板块向西俯冲于欧亚板块之下的综合应力作用下,黄骅坳陷两条控盆边界断层先后开始活动.首先在沧东断层弯曲的应力集中部位产生裂陷,后羊二庄等兰聊断裂延伸端也开始活动,使得沉降中心沿沧东断层向北迁移,由于受到新港潜山构造带影响,古近纪末期开始转向东部海域迁移,新近纪时迁移至现今最大沉降中心歧口凹陷。     

歧口凹陷伸展滑脱构造系统的厘定及其地质意义

歧口凹陷是渤海湾盆地中部黄骅坳陷的一个次级凹陷,凹陷内蕴藏着丰富的油气资源,是渤海湾盆地油气勘探的重点区块。在叠前三维地震剖面精细构造解释分析的基础上,识别和建立了歧口凹陷伸展滑脱构造系统。该系统分为南部伸展滑脱系统和北部伸展滑脱系统,南部滑脱系统以羊二庄滑脱断裂为主体,连接张东断裂、张北断裂、赵家堡断裂等伸展断裂组合而成,北部滑脱系统以沧东断裂为主体,连接大张坨断裂、海河断裂、港西断裂、港东断裂、南大港断裂等伸展断裂构成。在平面上两大滑脱系统各自构成一个帚状断裂体系,在剖面上表现为叠瓦式几何形态,与次级断裂常构成"Y"型或复"Y"型组合样式,向深部会聚到主滑脱面。歧口凹陷古近纪时期变形基本都限定在区域性底滑脱界面之上,并具有多层次滑脱构造特征,控制和影响了歧口凹陷不同级别的构造形态和组合样式,同时对盆地的沉降过程也有重要的控制作用。歧口凹陷伸展滑脱构造为本区的油气储集和运移提供了有利条件,并初步探讨了歧口凹陷伸展滑脱构造的动力学条件。     

东濮凹陷构造变形的物理模拟研究

东濮凹陷是一个研究程度较高的含油气区,前人在构造变形研究方面多注重于伸展变形的几何学分析而忽略了形成机制中走滑分量的作用。本文在对区域地质背景和东濮凹陷构造特征分析基础上,设计平、剖面砂箱实验对该凹陷的构造变形进行伸展-走滑模拟研究。结果表明:(1)具走滑性质的断裂组合形成的构造样式更加复杂多样,走滑断层弯曲会产生挤压或伸展分量,在相邻的区域内形成局部的凹陷和隆起,主动盘的不同会形成不同的断裂组合;(2)在区域NNW—SSE向伸展变形下,形成了东濮凹陷两洼一凸的近对称格局,基底深断裂的张扭性开裂加速了凹陷的形成,主断层上、下盘均有明显的活动;(3)受基底断裂活动影响,大约Es~2-Ed沉积期凹陷存在一个明显的右旋走滑变形期,在凹陷的中部隆起带上出现了负花状、火焰状等典型走滑构造样式,走滑变形具有阵发性特点。     

下扬子区新生代断陷盆地的断裂构造特征与活动规律

下扬子海陆域新生代沉积盆地是中国东部主要含油气盆地之一,成盆断裂特征与活动规律是该区油气勘探研究的基 础。文章基于高覆盖率的地震勘探测线,以构造断裂解析为突破口,探究盆地断裂的变形特征与活动规律。依据断裂组合 样式与构造活动特征,断裂可分为伸展、走滑、挤压-反转三种样式,构造活动分为伸展断裂与伸展-走滑断裂两种构造 体系。成盆断裂显著受控于郯庐断裂右行走滑变形,主要与郯庐断裂带不同构造走向的区段位置和与郯庐断裂带的距离这 两个因素或变量有关,盆地断裂呈现了“东西有别,中部不同”的特点。下扬子区新生代多变应力场,控制着作为油气运 移通道断裂的开闭状态,是油气资源评价的重要依据。     

郯庐断裂中段新生代右行走滑位移

依据走滑拉分盆地中盆地沉降（或抬升）速率与边界断层走滑速率之间的数值关系,通过对夹在郯庐断裂中段两分支断层间的潍北凹陷沉积埋藏史的恢复,间接求取郯庐断裂中段新生代右行走滑位移。潍北凹陷内不同构造位置4口井的埋藏史恢复结果表明：凹陷新生代经历了古近纪早、中期的快速沉降,古近纪末-新近纪初的抬升剥蚀和中新世以来的缓慢沉降3个阶段;各阶段的平均沉降速率分别为0.142 9、-0.072 8、0.032 5 km/Ma。通过对太平洋板块与欧亚板块间俯冲速率和方向变化的分析推断,中新世中期（39.5 Ma）太平洋板块由北西向俯冲转而变成正西向俯冲所产生的西南向应力分量是导致新生代郯庐断裂开始右行走滑的主要因素,且走滑活动持续至今。根据走滑活动发生和持续的时间,结合各个时期内潍北凹陷的沉降和抬升速率,计算出郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量为15 km左右。     

中国西部新生代沉积盆地演化

新生代期间中国西部发生了多次强烈的构造运动, 经历了复杂的构造-地貌演化历史.地质构造背景和地球动力学过程则控制了中国西部大陆新生代期间的构造-地貌演化.盆-山系统是中国西部新生代构造的基本格局, 盆-岭体系是中国西部新生代的主要地貌单元.根据盆地的几何学、动力学与构造演化特征, 中国西部新生代盆地可以划分为压陷盆地、断陷盆地、走滑拉分盆地以及残留海-前陆盆地4类.这些新生代封闭盆地均被造山带所围限, 而盆地与山脉之间由挤压型活动断裂(逆冲断层和走滑断层)所分割.新生代以来印度板块与欧亚板块的碰撞以及其后印度板块的向北俯冲挤压, 对中国西部新生代沉积盆地的发育和演化产生了重大影响.中国西部新生代盆地构造岩相古地理演化与板块运动和构造隆升之间存在明显的耦合.      

中国含油气盆地构造分析主要进展与展望

本文简要总结了中国含油气盆地构造分析的主要进展。中国区域大地构造理论特别是板块构造理论，对于指导盆地构造研究起了重要作用。通过各种地球物理探测方法，揭示了中国含油气盆地的上地幔结构，地壳结构、基底结构与盖层构造的关系。中国含油气盆地在地质历史中的演化过程十分复杂，伸展盆地、前陆盆地、走滑盆地、克拉通盆地和叠合具有各自独特的地球动力学系统。构造样式分析是盆地构造分析的重要方面，直接与寻找油气圈闭有关，可以划分出伸展构造、挤压构造、走滑构造、反转构造和潜山－披覆构造等。断裂和不含油气盆地中的重要构造要素，控制着油气运聚成藏、叠合盆地多期成盆、多期改造造成的复杂构成图像，是中国含油气盆地的重要特色之一。展望21世纪 中国油气盆地构造分析，需要重点关注的是：叠合盆地形成演化和地球动力学过程分析；盆－山耦合过程的深部－浅部耦全过程分析；盆地三维构造精细描述和盆地模拟技术，盐构造和天然气构造分析。