济阳坳陷中生代盆地演化及其与新生代盆地叠合关系探讨

济阳坳陷中生代盆地演化受控于欧亚构造域的板块拼接挤压和滨太平洋构造域及其郯庐断裂活动两种动力学背景。早、中三叠世,作为华北大型内陆沉积盆地的一部分,沉积了近2000 m厚的地层;晚三叠世,主要受控于扬子板块与华北板块挤压碰撞所产生的挤压应力场,处于抬升剥蚀状态,早、中三叠世沉积的地层几乎剥蚀殆尽,并开始发育多条NW向逆冲断层;早、中侏罗世是对晚三叠世挤压逆冲断层和褶皱所造成的本区地势高低起伏的一个截凸填凹、填平补齐的过程;晚侏罗世—白垩纪,受郯庐断裂左行走滑的影响,济阳坳陷区前期形成的NW向逆冲断层,发生构造反转,反向伸展,形成了一系列半地堑。控盆断层为NW向的中生代盆地,与控盆断层为NE(或NNE)向的新生代盆地里相干型叠合,可划分出中坳新拗、中坳新隆、中隆新坳、中隆新隆4种叠合单元类型,不同类型的叠合单元经历了不同的沉降史,具有不同的石油地质意义。     

华北东部地区中生代盆地格局及演化过程探讨

华北东部中生代盆地演化受控于欧亚构造域的板块挤压拼接和滨太平洋构造域"洋-陆"俯冲碰撞两大动力学背景,与兴蒙造山带、秦岭-大别造山带、太行山隆起及郯庐断裂带等陆内及周边造山带的形成、深大断裂发育演化以及深部动力等因素有着密切的联系。早-中三叠世华北地区基本继承了晚海西期以来的构造格局和沉积特点,地势北西高、东南低,为一南陡北缓、呈NWW向展布的大型内陆沉积盆地;晚三叠世扬子板块与华北板块剪刀式碰撞拼接,华北地区全面抬升,且西部抬升小,东部抬升幅度大,盆地范围向西部退缩,沉积范围缩小,东部地区地势较高,地貌复杂,以隆升剥蚀为主;早-中侏罗世华北东部处于由古亚洲构造域向滨太平洋构造域演化的过渡阶段,该时期太行山的形成将华北地区分割成东、西两个大盆,西部鄂尔多斯盆地依然为一个大型沉积盆地,东部渤海湾盆地区在早-中侏罗世的早期为一些小的山间沉积盆地群,主要表现为对印支期造成的大量NWW或近EW向逆冲断层及阔缓褶皱所产生的低洼地区的充填,晚期则表现为披覆式沉积;晚侏罗世-早白垩世太平洋板块活动取代了扬子板块、西伯利亚板块活动对华北地区构造演化的控制地位,中国东部进入大规模的裂陷或断陷盆地发育阶段,且出现了明显的分区性:在盐山-歧口-新港-兰考-聊城断裂系以东,由于受郯庐断裂带左旋走滑构造应力场的控制,主要发育NW或NWW向断陷盆地,而在该断裂系以西至太行山以东的地区,受左旋走滑影响较弱,主要发育NE和NNE向断陷盆地,在张家口-蓬莱走滑断裂带以北的下辽河坳陷区,盆地的长轴方向为NNE,属郯庐断裂带内部的走滑拉张盆地;晚白垩世郯庐断裂带以西的华北广大地区整体处于隆升剥蚀状态,仅在河南信阳盆地及冀中、临清、黄骅坳陷的少数低洼地区接受沉积,多以红色河湖相粗碎屑为主。研究华北东部中生代盆地演化对于该地区前第三系油气勘探具有指导意义。     

走滑挤压盆地──以中晚三叠世下扬子沿江盆地为例

 中晚三叠世,在扬子和华北两大板块碰撞拼接过程中,郯庐断裂产生大规模走滑运动,使下扬子沿江地区处于走滑挤压作用下,从而形成走滑挤压盆地。黄马青群是这一盆地的沉积记录,盆地内沉积中心呈侧向斜列展布,沉积物与其物源区发生错离,盆地随时间推移逐渐收缩。盆地内发育的两组共轭剪切带、斜列分布的褶皱及其伴生的逆冲推覆构造是走滑挤压应力的反映。郯庐断裂是华北、扬子两大板块间斜向拼接所形成的转换断层。     

走滑挤压盆地──以中晚三叠世下扬子沿江盆地为例

中晚三叠世,在扬子和华北两大板块碰撞拼接过程中,郯庐断裂产生大规模走滑运动,使下扬子沿江地区处于走滑挤压作用下,从而形成走滑挤压盆地。黄马青群是这一盆地的沉积记录,盆地内沉积中心呈侧向斜列展布,沉积物与其物源区发生错离,盆地随时间推移逐渐收缩。盆地内发育的两组共轭剪切带、斜列分布的褶皱及其伴生的逆冲推覆构造是走滑挤压应力的反映。郯庐断裂是华北、扬子两大板块间斜向拼接所形成的转换断层。     

郯庐断裂带新近纪以来的挤压构造与合肥盆地的反转

郯庐断裂带于新近纪以来呈现强烈的逆冲活动,使得先存的伸展性断层产生了一系列逆冲反转构造.该逆冲活动使合肥盆地东部边缘地层被明显掀斜并产生断弯褶皱.与此同时,合肥盆地也相应遭受了挤压而反转,在合肥盆地内形成了一系列NW向左行平移断层和NNE向的宽缓褶皱构造.这些构造对油气二次运移和圈闭有利.在太平洋板块向西俯冲产生的弧后扩张使中国东部大陆受到挤压的区域动力学背景下,郯庐断裂的逆冲活动和合肥盆地反转构造在近EW向挤压应力下形成.     

鲁西地块NW走向断层的活动特征及裂变径迹证据

不同于华北克拉通东部普遍存在的NE走向断层,鲁西地块广泛发育一组特征明显的NW走向断层,包括非控盆断层和控盆断层两类。前者位于鲁西地块最南部,倾角相对较陡,错开了古生界及以下地层,下盘太古宇中发育韧性剪切带,断层碎裂岩指示断层存在多期活动;后者位于非控盆断层以北,除蒙山断层外韧性剪切带不发育,倾角相对较缓,控制了中生代以来的沉积。磷灰石/锆石裂变径迹证据分析得出NW走向断层的活动存在差异。断层上、下盘样品磷灰石裂变径迹表观年龄在在67±5~35±2Ma之间,径迹直方图表明样品在冷却过程中没有受到热扰动。通过平均径迹长度-年龄(或香蕉图)图、单颗粒峰值年龄、径迹年龄谱模式以及热史反演模拟综合分析来约束断层的活动时间,结果表明非控盆断层可能在早侏罗世约184Ma开始活动,之后在晚白垩世80~75Ma以及新生代~61Ma和51~43Ma活动,43Ma之后不再活动。控盆断层活动时间稍晚,于早白垩世约141Ma、晚白垩世80~75Ma活动,新生代活动时间为约61Ma、49~42Ma以及36~32Ma。总体上,NW走向断层由早到晚由南向北发育,非控盆断层活动时间早、结束早;控盆断层活动晚、结束晚,并控制了凹陷的向北发育。中生代以来区域构造应力场的变化和郯庐断裂带的走滑作用是导致两类NW走向断层差异演化的根本原因,在深部则受控于晚三叠世以来华北、扬子板块陆陆碰撞和古太平洋板块俯冲方向和速度的改变。印支期后挤压到伸展的转变,加上郯庐断裂带的左行走滑,使靠近华北克拉通南缘的前端NW走向断层首先发育,因倾角较大故不控制盆地发育;向北的后端相对伸展,成为控盆断层,后经早白垩世约141Ma期间的伸展、晚白垩世末80~75Ma和新生代的发育断层最终成型。NW走向断层的这种大致向北迁移的规律,隐示华北克拉通破坏可能始于早侏罗世或晚侏罗世,且由南向北逐渐拆沉。     

辽中凹陷反转构造及其对郯庐断裂带走滑活动的响应

辽中凹陷发育多种样式的反转构造,其形成演化与郯庐断裂带辽东湾段新生代的脉动式活动有直接关系。通过最新的地震剖面、相干体切片等资料以及平衡剖面恢复等方法,对辽中凹陷反转构造的几何学形态、演化过程和反转期次进行研究,并结合区域板块活动背景,分析反转构造演化过程及其对郯庐断裂带新生代活动的响应。结果表明:辽中凹陷发育反转断裂、反转背斜、泥底辟、隐伏凸起等多种类型的反转构造,且沿郯庐断裂带呈带状展布。辽中凹陷在新生代主要曾经历了三期构造反转,分别发生在沙三段沉积末期、东营组沉积末期和明化镇组沉积末期。三期构造反转均与郯庐断裂带的走滑压扭活动有关,从根本上受控于周边板块活动背景的变化:第一期反转是由于太平洋板块俯冲方向和速率发生变化,导致郯庐断裂带由左旋走滑转为右旋走滑,由走滑张扭转为走滑压扭,形成反转构造的雏形;第二期反转的动力主要来源于太平洋板块对中国大陆向西的推挤作用,导致渤海湾地区受到整体挤压以及郯庐断裂带发生走滑压扭,使反转构造定型;第三期反转是由于太平洋板块的加速俯冲促使郯庐断裂带晚期再次发生走滑压扭活动,对早期反转构造进行改造。其中沙三段和明化镇组沉积末期的反转为局部反转,强度较弱,东营组沉积末期的反转为区域反转,强度最高。     

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。     

郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示

郯庐断裂带晚中生代的演化历史是华北克拉通破坏过程的重要记录。中侏罗世末(燕山运动A幕),郯庐断裂带局部发生左行平移活动,而华北克拉通上出现了一系列北北东走向的缩短构造,指示了西太平洋伊泽奈崎板块俯冲的开始。晚侏罗世期间,郯庐断裂带没有发生活动,而华北克拉通出现局部伸展与岩浆活动及区域性隆升,应为弧后弱拉张背景。早白垩世初(燕山运动B幕),郯庐断裂带再次发生强烈的左行平移活动,华北克拉通北部与东部出现了一系列近南北向挤压产生的构造,应是鄂霍茨克洋最终关闭与伊泽奈崎板块高速俯冲双重作用的结果。随后的早白垩世期间,华北克拉通在弧后拉张背景下发生峰期破坏,郯庐断裂带呈现为强烈的伸展活动。早白垩世末的区域性挤压作用,结束了华北克拉通的峰期破坏,并使郯庐断裂带再次发生了一期左行平移活动。这期挤压作用出现在太平洋板块接替伊泽奈崎板块这一重大板块调整的背景之中。     

胶莱盆地构造演化规律

胶莱盆地是中生代走滑拉分盆地，其形成与发育受到沂沭断裂和五莲—即墨—牟平断裂的控制。从晚侏罗世—晚白垩世经历了莱阳期、青山期和王氏期的盆地发展阶段。构造活动使不同时期的盆地格局发生改变，不同阶段盆地的次级构造单元也随之变化。不同阶段次级构造单元的形成与演变反映了构造活动对盆地发育的控制作用，表现在各单元之间沉积相发生突变。扬子板块与华北板块的碰撞，控制郯庐断裂带(沂沭断裂带)和五莲—即墨—牟平断裂的运动方向和强度，进而控制胶莱盆地的形成与发育。同时盆地发育也受到太平洋板块的影响与控制。     

从郯庐断裂带两侧的“盆”“山”耦合演化 看前白垩纪“郯庐断裂带”的性质

郯庐断裂带的前身是3条重要的边界断裂（古郯庐断裂、辽渤断裂和敦化-密山断裂）,因而前白垩纪其两侧的“盆”“山”发育分属不同的造山动力学和成盆动力学系统。其西．扬子微大陆与华北微大陆之间的秦岭-大别造山带是印支期的碰撞造山带,兴-蒙造山带是海西期的阿尔泰型（增生弧型）造山带,燕山运动时两者都成为陆内造山带。“郯庐断裂带”以东,苏鲁造山带是苏皖地块与胶辽微大陆之间的燕山期碰撞造山带,延吉-清津造山带是胶辽微大陆与兴凯地块之间的印支期碰撞造山带;更北则是由一系列外来地体沿敦化-密山断裂拼贴在西伯利亚次大陆之上而形成的斜向汇聚-剪切造山带（属板间造山带）。在此基础上,分为海西-印支期、侏罗纪和白垩纪3个时代,详细剖析了“郯庐断裂带”两侧与上述造山作用耦合的典型的磨拉石盆地和火山岩盆地的演化及其对比,证实前白垩纪“郯庐断裂带”两侧的盆地各有其独立的发育史,不是被郯庐断裂带左行平移错断的同一个盆地。对“郯庐断裂带”两侧古生代-三叠纪陆表海的研究进一步证实其西的扬子微大陆、华北微大陆、布列亚-佳木斯地块与其东的苏皖地块、胶辽微大陆、兴凯地块曾分属独立的构造单元。早白垩世时,随着新特提斯洋的部分闭合,亚洲大陆的雏形出现,上述3条边界断裂连接成郯庐断裂带并成为陆内的左行走滑断层。     

济阳盆地中生代构造特征与油气

济阳盆地中生代构造主要包括：印支期ＮＷ向压性构造（褶皱及逆断层）、消亡的ＮＷ向负反转半地垒及半地堑、燕山期ＥＮＥ向压性构造（褶皱或逆断层）、ＳＮ向地垒。印支期ＮＷ向压性构造是华北板块同扬子板块的聚敛运动的产物,而ＮＷ向负反转地垒和地堑、ＥＮＥ向压性构造及ＳＮ向地垒导源于郯庐断裂的左旋剪切作用,新生代郯庐断裂右旋剪切运动导致上述构造消亡并成为隐伏构造。中生代隐伏构造为济阳盆地深层勘探提供了潜山圈闭（     

西秦岭北缘北西向断层特征和形成的构造机制及地质意义

西秦岭北缘构造带不仅发育一系列继承性多期活动或新生的近东西向断层,而且新生代地层中还发育与近东西向断层走向不一致且具有独特构造特征的北西向左旋走滑断层。这种北西向左旋走滑断层带不发育断层角砾岩、磨砾岩、碎粉岩、断层泥、摩擦镜面、擦痕线理、断层阶步等脆性断层中常见的构造现象,仅表现为地层旋转和剪切拉断形成的一定宽度的透镜化带,两条断层之间地层产状发生旋转形成了约1 km宽,平面上类似膝折构造几何形态地层扭折带。该北西向断层横切了渐新统—中新统地层,并被上新统砾岩覆盖和第四纪以来的近东西向左旋走滑断层斜切,指示了其形成于渐新世—中新世沉积地层形成之后,上新世砾岩沉积之前,即上新世早期。北西向断层带不发育脆性断层典型构造现象和断层左旋走滑作用在渐新统—中新统沉积地层中形成了类似膝折构造几何形态地层扭折带,说明其变形具有韧脆性过渡和缓慢剪切变形的特征,是西秦岭北缘一种新的断层类型。其形成机制为基底或中下地壳中大型左旋走滑韧性或韧脆性剪切带向上扩展延伸到上部沉积盖层中之结果,也就是说,新生代沉积盖层中这种北西向断层和地层扭折带是下部韧性剪切带的左旋走滑剪切在盖层中被动构造响应。这种基底或中下地壳北西向左旋韧性剪切带可能指示了上新世初期西秦岭北缘构造带深部韧性地壳物质向南东流变蠕动的构造标志,代表深部地壳缩短增厚向地壳韧性物质侧向扩展流动的转换过程。这种特殊的断层类型对理解青藏高原东北缘新生代构造变形体制转换和地壳隆升具有重要的科学意义。     

中国东部北黄海盆地东部坳陷岩浆活动特征及其与区域构造的耦合关系

如何深入了解中国东部北黄海盆地东部坳陷岩浆活动特征是目前研究的前沿之一.为探讨早白垩世异常剧烈岩浆活动的区域构造成因并揭示中国东部的构造动力学机制,利用井-震及岩浆岩测试资料,对北黄海盆地岩浆活动特征及其与区域构造的耦合关系进行研究.在空间上刻画了岩浆的侵入相、喷出相的地震反射特征及沿深大断裂展布的平面分布特征;在时间上划分出了包括早白垩世108~115 Ma、134~145 Ma在内的4期岩浆活动.结合区域地质分析认为早白垩世早期,伊泽奈琦板块沿北北西斜向俯冲于欧亚板块之下,太平洋板块向南西方向俯冲,板块剪切作用导致郯庐断裂带左旋走滑,使得盆地处于左旋伸展环境中,内部形成派生的北西向右旋、近南北向左旋的次级共轭断裂系并控制岩浆上侵底辟活动.经过综合分析,厘清了盆地岩浆活动及断裂演化过程与区域板块运动之间的耦合关系.      

湖南邵阳—郴州北西向断裂左旋走滑暨水口山—香花岭南北向构造成因

湖南大义山断裂属邵阳—郴州NW向断裂的南东段,该断裂南、北两侧发育水口山—香花岭南北向构造带。根据构造变形特征并结合区域构造背景和构造演化分析,确定大义山断裂中新生代至少经历了3次构造活动,从早至晚依次为印支期左旋走滑、燕山期右旋走滑和喜山期(?)左旋走滑。对SN向构造与区域NNE向构造的时代与相互作用关系进行了深入分析,并提出SN向构造成因新认识:由于大义山NW向断裂和香花岭—阳明山NW向断裂在印支运动中产生基底左旋走滑,走滑所派生的近EW向挤压应力场以及走滑所产生的牵引作用,使区域NNE向构造线产生逆时针旋转而形成SN向构造。进一步分析认为,印支期可能为湘东主要NW向断裂在中生代活动最强烈的时期,多条NW向断裂的左旋走滑,可能是雪峰山弧形构造和祁阳“山”字型构造的形成机制之一。     

从郯庐断裂带两侧的“盆”“山”耦合演化看前白垩纪“郯庐断裂带”的性质

郯庐断裂带的前身是3条重要的边界断裂（古郯庐断裂、辽渤断裂和敦化-密山断裂）,因而前白垩纪其两侧的“盆”“山”发育分属不同的造山动力学和成盆动力学系统。其西．扬子微大陆与华北微大陆之间的秦岭-大别造山带是印支期的碰撞造山带,兴-蒙造山带是海西期的阿尔泰型（增生弧型）造山带,燕山运动时两者都成为陆内造山带。“郯庐断裂带”以东,苏鲁造山带是苏皖地块与胶辽微大陆之间的燕山期碰撞造山带,延吉-清津造山带是胶辽微大陆与兴凯地块之间的印支期碰撞造山带;更北则是由一系列外来地体沿敦化-密山断裂拼贴在西伯利亚次大陆之上而形成的斜向汇聚-剪切造山带（属板间造山带）。在此基础上,分为海西-印支期、侏罗纪和白垩纪3个时代,详细剖析了“郯庐断裂带”两侧与上述造山作用耦合的典型的磨拉石盆地和火山岩盆地的演化及其对比,证实前白垩纪“郯庐断裂带”两侧的盆地各有其独立的发育史,不是被郯庐断裂带左行平移错断的同一个盆地。对“郯庐断裂带”两侧古生代-三叠纪陆表海的研究进一步证实其西的扬子微大陆、华北微大陆、布列亚-佳木斯地块与其东的苏皖地块、胶辽微大陆、兴凯地块曾分属独立的构造单元。早白垩世时,随着新特提斯洋的部分闭合,亚洲大陆的雏形出现,上述3条边界断裂连接成郯庐断裂带并成为陆内的左行走滑断层。     

济阳地区埕岛—垦东构造带中生代的逆冲断层及其与郯庐断裂带的关系

济阳坳陷埕岛—垦东潜山构造带与郯庐断裂带相邻。4条地震剖面在桩西和埕岛地区中生界内揭示大量逆冲断层,据此分析了该构造带不同部位的沉积—变形特征。郯庐断裂带在中生代不同时期具有不同的活动性质。郯庐断裂带的复杂运动过程是桩西和埕岛地区逆冲断层乃至整个北西向构造带中生代以来构造演化的直接动力之一。埕岛—垦东构造带在中生代之前具有相同的构造演化过程,其后由于郯庐断裂带两侧地块发生复杂的斜向离散—斜向汇聚运动,造成构造带不同位置形成了截然不同的构造面貌,于晚白垩世时形成北西向的埕岛—垦东构造带;新生代时因济阳坳陷形成再次统一接受沉积成为潜山披覆构造带。