渤海西南海域中生代构造演化、动力学机制及其对华北克拉通破坏的启示

渤海西南海域自中生代以来历经多期构造活动,记录了华北克拉通的破坏过程。为了明晰渤海西南海域中生代构造演化与区域构造间的关系,以研究区三维地震资料以及深层钻井资料为基础,结合区域构造背景,厘定了研究区中生代构造特征,恢复了中生代构造演化过程,并探讨了其动力学机制及其对华北克拉通破坏的响应。结果表明:(1)不同于渤海湾盆地陆上油区NEE向的构造面貌,渤海西南海域发育多走向、多类型构造,三维地震资料揭示中生代发育NWW向负反转裂陷、NEE向走滑逆冲、挤压褶皱等异于新生代伸展样式的特殊构造,其中尤以NWW向负反转构造占主导。(2)渤海西南海域中生代以来经历了印支期逆冲褶皱成山、燕山早期左旋逆冲改造、燕山中期裂陷反转以及燕山晚期褶皱等多期变形过程, 其中印支期逆冲褶皱是潜山形成的关键时期,而燕山中期反转是构造体制发生变革的关键时期。(3)NWW向构造的形成与印支期华南板块与华北板块的碰撞有关,燕山早期左旋走滑是太平洋板块NWW向俯冲于华北板块之下的结果,代表太平洋构造域接替古特提斯构造域控制华北板块变形;燕山中期的裂陷反转与区域大规模中基性岩浆活动相对应,是华北克拉通大规模破坏的浅层响应。印支期NWW向先存构造燕山中期反转裂陷模式的提出,丰富了传统华北克拉通破坏形成NEE向盆地的简单构造模式。     

冀中坳陷中生代构造变形的转换及油气

冀中坳陷中生代构造变形主要包括印支期古亚洲域的北西西向和燕山期环太平洋域的北东、北北东向压性构造及其配套的北西向张性构造。前者主要是残存的徐水─任丘古隆起带，次要则如留西─大王庄古隆起带等；后者除了北东向的高阳─无极隆起带以外，则以同向的断裂构造为主。西界为太行山东伸展断层，而东界为 (古 )马西逆冲断层和 (古 )里坦逆冲断层以及 (古 )宁晋逆冲断层、 (古 )新河逆冲断层等构成叠瓦状逆冲系统。古亚洲域向环太平洋域的转换时期在中侏罗─早白垩世之间。中生代构造研究可以为冀中坳陷深层油气提供潜山圈闭、下第三系披覆背斜圈闭和岩性圈闭等有利勘探目标。     

渤海湾盆地冀中坳陷古潜山的三维地质结构特征

地质结构研究是开展盆地分析与油气勘探的重要基础。渤海湾盆地冀中坳陷以古潜山油气田著称于世,潜山地质结构的精细研究是深化油气勘探、进一步获得油气发现的关键。本文基于对覆盖整个冀中坳陷的2D 和3D 高精度地震资料的系统解释及对钻达潜山的数百口探井资料的综合整理与分析,开展了潜山地层与断裂系统的精细解析,整体揭示了潜山的三维地质结构。研究表明,冀中坳陷内发育长城系底、寒武系底、石炭系底、中生界底、古近系底和新近系底6个区域性不整合面,据此,在纵向上划分出7个构造层。冀中坳陷内切穿潜山顶面的断裂按其走向可以分为NE、NW 和近EW 向3 组。其中,NE 向断层最为发育,NW向断层多发育于坳陷中部偏东。以近EW 向的徐水-安新断层和衡水断层为界,将冀中坳陷分为北、中、南3 段,各段的构造样式存在明显的差异。从潜山成因类型的角度出发,根据潜山的地层组成、构造演化、控山断层及潜山本身几何学特征等因素,在坳陷内划分出42个潜山构造带,并详细总结了重点潜山带的发育特征。前中生代的构造-沉积演化为潜山的发育奠定了良好的物质基础,印支运动和燕山运动早期的挤压事件对潜山地层有着明显的改造作用,晚侏罗世以来的多期伸展控制了坳陷内不同成因类型潜山的形成-调整-定型过程。     

渤海湾盆地黄骅坳陷古潜山的宏观展布特征与演化过程

古潜山的形成与发育受控于多期构造运动,在不同构造背景下所表现出的结构形态是有规律可循的,呈现出成群、成带分布的现象。本文以黄骅坳陷潜山宏观展布特征为研究重点,利用三维地震资料,解剖潜山结构特征,探讨潜山的演化过程。研究表明,黄骅坳陷古潜山可分为基岩褶皱形成的潜山背斜群、基底断块掀斜作用形成的大型断鼻和盆缘裙边断鼻潜山构造三大类潜山。歧口凹陷内部潜山构造带总体构成"轮毂"式格局,沧东-盐山断陷区潜山带结构整体性强,以大型背斜构造为主。基底逆掩断裂系统复杂化潜山构造带内幕结构,可分为三角逆冲构造、背驮式逆冲构造及双重构造等。三大拆离伸展构造系统控制掀斜断块潜山的分布,形成以断鼻和断垒构造为主的潜山构造群。黄骅坳陷古潜山分为四个主要演化阶段:中元古代至古生代末为潜山内幕地层建造阶段,中生代为潜山内幕构造发育阶段,新生代古近纪为潜山宏观面貌定型阶段,新近纪为潜山深埋阶段。     

准噶尔盆地东北缘乌伦古坳陷中生代逆冲推覆构造

乌伦古坳陷位于准噶尔盆地的东北缘,中生代以来逆冲断裂特别发育。本文通过对典型二维地震剖面进行构造解释,结合平衡剖面的正演方法,对乌伦古坳陷内逆冲推覆构造的分带性、分期性和拓展方式及动力过程进行研究。研究认为乌伦古坳陷内部逆冲推覆构造从北向南分为根部带的红岩断阶带、中部带的索索泉凹陷、前锋带的喀拉萨依断裂。剖面平衡结果显示,从晚三叠世到白垩纪,准噶尔盆地东北缘受到自北向南的挤压作用,逆冲断裂整体表现出基底卷入的前展式叠瓦逆冲的特点,具有从北向南拓展规律,即北部断裂活动较早,而南部断裂活动较晚。对比平衡剖面不同时代地层的收缩率变化可知,逆冲断裂活动总体可以划分为4个演化阶段:印支末期、燕山早期、燕山中期和燕山晚期。其中印支期是逆冲体系的启动期;燕山早期为主活动期,逆冲活动波及全区;燕山中期逆冲活动表现为震荡特征;燕山晚期逆冲活动微弱。中生代前期,乌伦古坳陷地区的逆冲体系形成的动力主要来自南阿尔泰造山带持续挤压,中生代后期叠加了北天山造山带自南向北的推覆挤压,使坳陷南部喀拉萨依断裂具有了走滑性质,该走滑活动与准噶尔内部微块体之间发生挤出-逃逸的调节过程有关。     

饶阳凹陷横向潜山变换带构造特征及其油气聚集规律

利用钻井、地震及地质资料对饶阳凹陷潜山变换带特征及其成因进行了研究.结果表明,饶阳潜山变换带以中生代差异构造剥蚀为基础、新生代差异构造变形为动力而形成的;在构造单元间差异沉降响应下,形成一系列以基岩拆离滑脱面为载体、由东向西依次陷落的潜山.利用测井、试油、样品分析化验等资料证实,潜山变换带具有“时间上油气多期充注、平面上异源油气汇聚、剖面上油气差异聚集”的特点,形成以潜山油气藏为主、第三系油气藏为辅的复式油气聚集带.潜山变换带强烈构造变形为圈闭形成及储层发育提供良好条件,在“油气差异聚集”指导下,分析潜山内幕油气藏的空间分布,寻找潜山有利勘探目标,拓展冀中坳陷潜山勘探新领域.     

华北东部印支期变形特征:对大陆深俯冲极性的启示

华北东部印支期沿苏鲁造山带的俯冲极性长期没有得到解决,为了解决印支期在华北地块东部的大陆俯冲极性问题,本文通过收集前人岩石学、年代学、地球物理等资料,同时结合野外调查工作,分析了印支期徐-淮弧形构造区,渤海湾盆地的黄骅、济阳坳陷,辽东半岛南部以及鲁西地区的构造变形特征。研究揭示:(1)印支期华北东部及其东北地区整体变形轨迹呈波浪状,在大别和渤海湾地区为近E-W向,徐-淮地区和长海地区则为NE向,辽东半岛南部及兴凯—佳木斯—布列亚呈近S-N向;(2)印支期华北地块东缘沿五莲—青岛—烟台断裂带向南东俯冲到华南地块之下;(3)华北板块向SE或向东俯冲过程中,在苏鲁造山带形成一系列向NW逆冲的推覆构造,而在靠近扬子地块一侧形成向SE逆冲的反冲断层;华北地块东南缘与俯冲带的距离不同,构造变形强度也略有不同,较近处(如徐-淮构造带)发育较强烈的逆冲推覆构造,较远处(如济阳、黄骅坳陷)则发育较宽缓的褶皱。     

东北地区佳木斯隆起与周缘中新生代盆地群的耦合关系

在对东北地区佳木斯隆起与周缘中新生代盆地群的野外地质调查和地震剖面综合解释的基础上,结合近年来的研究成果,确定了研究区的盆山耦合关系：在早白垩世发生NW－SE向伸展作用,形成广泛发育呈NE向展布的伸展盆山耦合系统;在晚白垩世受到NWW－SEE向挤压作用,形成NE－NNE向的逆冲推覆构造与挤压坳陷型盆地并存的盆山耦合系统;在渐新世－中新世受到近NS向挤压作用,不仅使白垩纪形成的NE－NNE向构造和盆地受到叠加改造,而且形成了与NS向挤压作用相伴产生的挤压坳陷型盆地,构成了广泛发育的近EW向展布的隆起和挤压坳陷盆地并存的盆山耦合系统。佳木斯隆起在中新生代的隆起作用主要是晚白垩世、渐新世－中新世2次逆冲作用叠加的结果。研究区自白垩纪以来始终处于活动大陆边缘的大地构造背景。上述3个阶段的盆山耦合机制与太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用有关。     

冀中坳陷南部中—新生代构造转换及其油气地质意义

为了分析冀中坳陷南部中—新生代构造转换机制及其与油气分布的关系,基于地震解释资料,对该区地质结构特征、构造演化及构造转换过程进行研究,并对其油气地质意义进行了探讨。结果表明:冀中坳陷南部衡水调节带两侧地质结构存在明显差异,北部为“双断-双向滑脱-背倾半地堑”结构,南部为“多断-单向滑脱-复式半地堑”结构;冀中坳陷南部地区中—新生代构造演化大致分为基底演化(中生代)、初始裂陷演化(孔店组—沙四段沉积时期)、强裂陷演化(沙三段—沙二段沉积时期)、弱裂陷演化(沙一段—东营组沉积时期)及后裂陷演化(馆陶组沉积时期以来)5个阶段;冀中坳陷南部经历了基底NNE向构造体系向新生代NE向构造体系的转换,区域中—新生代以来应力场变化是冀中坳陷多方位复杂构造形成的原因;冀中坳陷南部构造转换作用通过影响洼槽迁移进而影响有效烃源岩分布,通过控制砂体入盆通道影响储层砂体展布,构造变换过程中主干断层位移梯度变化导致横向背斜形成指示油气富集的有利部位。构造体制转换形成的不同规模变换构造具有一定勘探潜力。     

济阳坳陷中生界古潜山油藏输导体系及成藏模式

济阳坳陷中生界古潜山具有构造变动复杂、储层非均质性明显等特点,输导体系的确定一直是该类油藏研究的难点.通过对济阳坳陷中生代以来的构造格架和沉积充填的研究,识别出不整合面、断层和潜山储集层3种输导类型.且研究表明济阳坳陷中生界发育40余条主断层和3个重要的不整合面,这些纵横交错的深大断裂与不整合面共同构成了中生界古潜山油藏的主要输导通道,并与潜山储集层一起对油气成藏起决定作用.根据断层和不整合面对油气输导作用的大小可识别出断层主导型和不整合面主导型两种输导通道组合,由此总结出凸起带、缓坡带和逆冲-褶皱带3种油气成藏模式.     

冀中坳陷八里庄—薛庄潜山带构造演化与油气成藏

八里庄—薛庄潜山带是冀中坳陷内最为典型的断块型潜山带。为进一步了解该潜山带构造特征及其成藏条件,利用地震、钻井等资料,分析了其形成演化过程。研究认为,八里庄—薛庄潜山带的形成演化过程经历了中新元古代至古生代潜山的物质基础发育期、中生代潜山的初始形成期、早第三纪潜山的主要定型期以及晚第三纪至第四纪潜山的深埋期。构造演化事件影响和控制了该潜山带的油源条件、储集条件、盖层条件、输导条件、圈闭类型、油藏类型等,使其具有优越的油气成藏条件,是今后发现规模储量的有利区带,也是潜山勘探选区重要的评价依据。     

伸展作用序列及其深部背景: 以晚中生代以来鲁西隆起和济阳坳陷为例

露头区野外地质调查、隐伏区地质与地球物理资料研究表明,晚中生代-新生代鲁西隆起区和济阳坳陷区正断层发育,包括陡倾斜的控凹边界断层和缓倾斜的滑脱断层两类,两者构成伸展滑脱半地堑,且滑脱构造在隆起北部和坳陷南部最发育。K Ar和FT测年结果指示伸展断层的发育时间为176~103 Ma、67～49 Ma和42～25 Ma 3个时期。隆起区、坳陷区陡断层分别在中地壳22 km 和15 km左右变平,成为拆离滑脱断层。构造物理模拟表明,在伸展＋塑性物质上涌机制下隆起区和坳陷区正断层均具有由南向北的发育极性,大致对应中侏罗世-早白垩世、古新世-早始新世、中始新世-渐新世3个发育阶段,且伴随控凹断层发育的同时,断块掀斜引起滑脱断层同步发育。层析成像表明中生代早期扬子板块沿作为转换断层的郯庐断裂以近EW向与华北板块俯冲的残留体可能导致晚中生代地幔物质上涌,新生代地幔上涌则可能与太平洋板块与欧亚板块俯冲及印欧板块碰撞的远程效应有关。研究区正断层受控于地幔物质上涌+伸展作用,以齐河-广饶断层为界呈前展式分别由南向北发育,并控制着坳陷区油气的形成、运聚和分布向北迁移。     

南鄱阳坳陷推覆构造特征

南鄱阳坳陷地质结构具有“上张下压”的叠合盆地特征。下构造层地质结构的显著特征是发育推覆构造,由北向南推覆,在坳陷南缘与官帽山逆冲系相向逆冲形成向塘—二甲村对冲带。其内部结构受推覆构造影响呈现条带状分布的残留向斜,部分地区呈现为逆冲超叠单斜片。坳陷内的推覆构造与萍乐坳陷北部九岭推覆构造体系实属同一构造体系,由九岭向东延伸至波阳,再向东与高台山逆冲系相接,主要推覆活动期为燕山运动中期。     

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。     

渤海湾盆地中南部干热岩选区方向

渤海湾盆地是我国华北油气开发的主战场,多年的油气勘探开发积累了大量钻井、测录井及测温数据。通过对区内深钻井测温数据的分析研究,发现中南部的冀中坳陷、黄骅坳陷、临清坳陷和济阳坳陷是干热岩地热资源的主要富集区,温度≥180 ℃的热储主要发育在基岩潜山或斜坡区,埋深适宜,温度较高,有一定的天然孔渗条件。4个主要坳陷区4 000 m以深钻井平均地温梯度范围为3.07~3.32 ℃/100 m,5 000 m以深钻井平均地温梯度范围为2.96~3.27 ℃/100 m,埋深越大,地温梯度越低。坳陷区埋深在4 309~6 261 m时相继达到180 ℃温度,为干热岩目标埋深范围。不同坳陷、区块和井区达到180 ℃干热岩温度界限的深度相差较大。下古生界、中元古界和太古宇三套热储是渤海湾盆地中南部最具开发利用潜力的干热岩热储类型。冀中坳陷主要发育奥陶系灰岩、寒武系白云岩和中元古界白云岩热储,黄骅坳陷以奥陶系灰岩热储为主,济阳坳陷发育寒武系-奥陶系灰岩和太古宇变质岩热储,临清坳陷主要为奥陶系灰岩热储。坳陷区的凹中和凹边凸起区,顶面埋深3 000~5 000 m的前中生界潜山是主要的勘探方向,冀中坳陷河西务、长洋淀等潜山,黄骅坳陷南大港、千米桥等潜山,济阳坳陷桩西孤北等潜山,临清坳陷马场、文留等潜山是干热岩勘探开发有利区。干热岩勘探可与深层油气勘探开发相结合,进行不同类型资源的兼探和综合开发利用。     

冀中坳陷奥陶系潜山油气藏形成条件与成藏模式

冀中坳陷潜山是增储上产的重要领域,奥陶系潜山由于储层非均质性强、控藏因素复杂,因此一直制约着油气勘探的新发现。基于大量岩心、薄片、测井、地震及地球化学数据和地质分析的基础上,对其成藏条件及成藏模式进行了系统分析,指导杨税务潜山、文安斜坡潜山勘探取得重要突破。研究表明：冀中坳陷发育古近系沙三段和沙四段以及上古生界石炭—二叠系3套烃源岩,为潜山油气藏的形成提供了充足的物质基础;明确了碳酸盐岩“云化-岩溶-断裂”三主因叠合控储机理,建立了岩溶孔洞型、断裂孔缝型和云岩孔隙型3种储层模式,拓展了勘探空间;受印支期、燕山期、喜山期多期构造作用叠加控制,形成了先隆后凹型和先凹后隆型两种成因潜山圈闭类型。通过奥陶系潜山成藏要素分析,总结出3种潜山油气成藏模式：低位构造-岩性复合准层状潜山成藏模式、中位古储古堵块状潜山成藏模式和高位古储新堵块状潜山成藏模式。综合评价,目前冀中坳陷北部低位构造-岩性复合准层状潜山成藏条件最为有利,泗村店潜山和新镇潜山是下一步勘探的有利方向。     

渤海湾盆地冀中坳陷古潜山的构造成因类型

冀中坳陷的潜山是油气勘探的重要领域。解剖潜山的地质结构、揭示潜山的成因机制是深化油气勘探领域的认识、深入分析潜山构造演化的关键。本文在覆盖全坳陷高精度的二维、三维地震资料,数百口深探井系统解释的基础上,应用构造解析方法,深入研究了潜山的地层系统、断裂构造与构造演化特征,提出了潜山成因分类的新方案。研究表明,冀中坳陷的潜山经历了前中生代建造形成、侏罗纪晚期挤压、白垩纪-古近纪多幕伸展断陷与新近纪-第四纪沉陷埋藏的形成过程;依据潜山发育的构造位置、构造变形特点与伸展变形的强度,将潜山划分为14种基本的成因类型;受控于长期演化及内外地质营力的联合作用,潜山多具有复合成因,在平面上不同成因类型的潜山带有规律地出现,主要有掀斜断块-高凸起型、反向断阶型、同向断阶-高凸起型、横向背斜或转换凸起-反转斜坡型、高凸起型-伸展外来断块型-反转斜坡型、高凸起型-双向旋转型-高凸起型、掀斜断块-变质核杂岩型等7种组合类型。其中,反向掀斜断块型、高凸起型、断阶型、反转型斜坡、外来断块型等成因类型的潜山因源-储组合、成山与成藏时期匹配而含油气性较好。冀中坳陷的潜山油气资源丰富,上述潜山成因分类方案有助于进一步剖析潜山的油气成藏机理与油气分布规律。     

川西坳陷印支期古隆起成因初探

油气勘探实践表明,盆地中的古隆起对油气田的形成与分布起着十分重要的作用。结合钻探成果和地震资料,对川西坳陷印支期古隆起的成因开展了研究。分析表明:印支早期不仅在川西坳陷内部和龙门山前发育了北东走向的古隆起,而且在川西坳陷内部还发育了东西走向的古隆起。初步认为印支期古特提斯洋关闭是川西印支期古隆起发育的动力来源,川西坳陷内部北东向古隆起的形成与江南—雪峰山南东-北西向的逆冲推覆挤压作用有关,东西向古隆起的形成与扬子板块同华北板块沿勉略缝合带南北向的强烈碰撞挤压有关。     

渤海湾盆地济阳坳陷潜山油藏分布规律及控制因素

济阳坳陷潜山油藏类型复杂,构造裂缝是油藏的主要储集空间。济阳坳陷潜山储层的分布主要受控于盆地的形成过程,构造运动是控制潜山分布的最主要的因素。潜山储层非均质性强,且不同潜山的储层性质存在较大差异。济阳坳陷潜山油藏的开发特征复杂,稳产阶段短、产能差异大、含水上升快。中生代及以前形成的古地貌早隆潜山是济阳坳陷最有利的潜山油藏勘探目标。      

幕阜山-九岭隆起侧缘逆冲推覆和滑动拆离以及山体的不对称性

由元古界组成的幕阜山—九岭隆起,横亘于萍乐坳陷与江汉坳陷之间。隆起南侧发育了一套向南逆冲于萍乐坳陷的逆冲推覆构造,北侧发育了一套向北滑向江汉坳陷的重力滑动拆离构造。两种构造系的结构和性质迥异,构成了幕阜山-九岭山体的不对称构造。两套构造统一形成于燕山期,是在不均一侧压下引起的隆起中,南侧发生逆冲、北侧发生滑动拆离的结果。