冀中饒陽凹陷潛山演化類型及成藏差異性分析

吳孔友，李繼巖，陸詩闊，崔永謙，臧明峰

冀中饒陽凹陷潛山演化類型及成藏差異性分析

吳孔友1，李繼巖1，陸詩闊1，崔永謙2，臧明峰3

（1中國石油大學（華東）地球資源與信息學院；2中國石油華北油田分公司地球物理勘探研究院）（3中國石油東方地球物理公司大港分院）

吳孔友

采用平衡剖面技術，對饒陽凹陷中的潛山進行構(gòu)造演化恢復，根據(jù)潛山形成、埋藏、定型的時期，從潛山演化歷史角度，將饒陽凹陷中的潛山分為五種演化類型：早形成、晚埋藏、晚定型（早-晚-晚型），早形成、晚埋藏、早定型（早-晚-早型），早形成、早埋藏、晚定型（早-早-晚型），早形成、早埋藏、早定型（早-早-早型），晚形成、早埋藏、晚定型（晚-早-晚型）。通過分析潛山的形成期、埋藏時間的長短和定型時間的早晚，認為早-晚-晚型的潛山構(gòu)造（帶）最有利于油氣成藏。

構(gòu)造演化；構(gòu)造類型；潛山類型；油氣成藏；饒陽凹陷

吳孔友1971年生，1995年畢業(yè)于石油大學(華東)石油地質(zhì)專業(yè)，2004年獲石油大學(華東)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)博士學位，現(xiàn)為中國石油大學(華東)地球資源與信息學院副教授,從事構(gòu)造地質(zhì)學與油氣成藏研究。通訊地址：257061山東省東營市；電話:(0546)8396864

冀中坳陷的潛山勘探時間最早，研究程度較高。由于成因和結(jié)構(gòu)的復雜性，前人從不同的角度對冀中坳陷古潛山進行了分類①②③楊宗起.冀中坳陷基底斷裂與古潛山的形成.華北石油管理局勘探開發(fā)研究院，1980:32-33.［1-3］（表1）。他們主要依據(jù)潛山的成因、形態(tài)或結(jié)構(gòu)類型進行分類［4］，可稱為靜態(tài)分類，對潛山的動態(tài)演化過程考慮較少。本文充分利用工區(qū)最新的二維、三維地震剖面，結(jié)合鉆井、測井資料，針對冀中坳陷饒陽凹陷內(nèi)潛山，選取了垂直于潛山走向的剖面進行地震精細解釋，然后采用平衡剖面技術，對各個潛山進行構(gòu)造演化恢復，并在前人研究成果［5-6］基礎上，從潛山演化歷史的角度，對饒陽凹陷的潛山重新分類，并根據(jù)新的分類對比分析了不同類型潛山成藏條件的差異。這一新的分類方案可稱為動態(tài)分類方案，它能較好地確定潛山形成的時期、埋藏過程的先后、定型時間的早晚等，對了解潛山的形態(tài)、儲層發(fā)育狀況、潛山幅度大小等均具有指導意義。

表1 前人對冀中坳陷潛山類型劃分表（據(jù)文獻①-③,［1-3］編制）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

冀中坳陷是疊置在華北古生代地臺之上的中新生代斷陷—坳陷型次級盆地，隸屬于渤海灣盆地［7］。饒陽凹陷位于冀中坳陷中東部，屬于該坳陷的一個次級構(gòu)造單元（圖1）。饒陽凹陷的基底為太古宇—古元古界變質(zhì)結(jié)晶巖系，蓋層包括中—上元古界（薊縣系霧迷山組、青白口系）、古生界（寒武系、奧陶系、石炭系—二疊系）、中生界和新生界（下第三系孔店組、沙河街組、東營組，上第三系），其中元古宙和古生代發(fā)育的巨厚碳酸鹽巖為潛山形成提供了良好的物質(zhì)基礎。分析冀中坳陷的沉積、構(gòu)造格架及巖漿活動特征，同時結(jié)合已有的區(qū)域地質(zhì)研究成果［1,6］，將冀中坳陷的演化過程劃分為中—晚元古代（Pt2—Pt3，缺失震旦系）裂陷槽發(fā)育階段，古生代（C-—O2，C2—P）克拉通盆地階段，中生代（J—K）構(gòu)造轉(zhuǎn)變調(diào)整階段以及新生代（E—Q）斷陷—坳陷型盆地四個大的演化階段。饒陽凹陷內(nèi)的潛山構(gòu)造也正是在冀中坳陷長期發(fā)育過程中逐漸形成的，坳陷發(fā)育的每一個階段對潛山構(gòu)造的形成都有其特定的影響［5］。在區(qū)域構(gòu)造演化的控制下，饒陽凹陷構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了如下幾個階段［6-7］：

（1）潛山形成的物質(zhì)基礎發(fā)育期（Pt2—Pz）；

（2）潛山的初始形成期（Mz）；

（3）潛山的發(fā)育—定型期（Ek—Ed，即孔店期—東營期）；

（4）潛山的深埋期（N—Q）。

圖1 饒陽凹陷潛山分布及構(gòu)造測線位置

2 潛山演化類型劃分

古潛山反映古地貌的一種形態(tài)。地層經(jīng)過地殼變動、風化剝蝕等地質(zhì)作用后，表面形態(tài)高低不平，后來再次下沉被新生代沉積層所覆蓋，其中突起的山丘被覆蓋后就稱為古潛山［8］，其上發(fā)育不整合面。構(gòu)成潛山的基巖屬于上覆盆地的基底［9］。由于潛山所處的構(gòu)造背景、位置等不同，潛山的形成時期差別較大。根據(jù)實際資料研究，饒陽凹陷潛山的形成期可以分為兩大階段：早形成期（Mz或Ek—Es4）（Ek，孔店期；Es，沙河街期），晚形成期（Es3—Es2）。根據(jù)潛山所處的構(gòu)造位置和潛山之上所覆蓋的新生代地層的不同，將饒陽凹陷潛山的埋藏期可以分為早埋藏（Ek—Es4）和晚埋藏（Es3—Es2）兩期。早埋藏的潛山經(jīng)歷的表生巖溶作用時間較晚埋藏的短，潛山儲層發(fā)育較差。另外，潛山構(gòu)造的發(fā)育表現(xiàn)出多階段性，早期形成的潛山在后期構(gòu)造活動中其幅度常常被加大，直至最終定型。將饒陽凹陷潛山定型期分為早定型（Es3—Es2）和晚定型（Ed，東營期）兩期。在此基礎上，根據(jù)潛山形成、埋藏及定型的時間，將饒陽凹陷潛山劃分為以下五種類型（表2）：

（1）早-晚-晚型早形成，晚埋藏，晚定型；

（2）早-晚-早型早形成，晚埋藏，早定型；

（3）早-早-晚型早形成，早埋藏，晚定型；

（4）早-早-早型早形成，早埋藏，早定型；

（5）晚-早-晚型晚形成，早埋藏，晚定型。

表2 饒陽凹陷潛山演化類型

3 饒陽凹陷各種潛山演化類型分析

3.1 早-晚-晚型潛山

任丘潛山為早-晚-晚潛山類型的典型實例。該潛山位于饒陽凹陷洼陷帶，是由任西斷層控制的單斷型山，面積約為210km2。組成該潛山的內(nèi)幕地層包括奧陶系、寒武系、青白口系（Qn）、薊縣系霧迷山組（Jxw）和長城系高于莊組(Chg)，潛山上覆地層為沙河街組三段、二段。本次研究通過選取過任97、任54井（任丘北）的NW—SE向測線（圖1中的A—A’），利用平衡剖面技術恢復了任丘潛山的演化歷史（圖2，圖3）。

鉆井揭示任丘潛山內(nèi)幕地層缺失中—上古生界及中生界，曾遭受長期的風化剝蝕和巖溶作用，從而改造了儲集條件。燕山晚期白堊紀時期，任丘一帶屬于NWW向同口凸起東部組成部分［10］，地層遭到強烈剝蝕風化與淋濾作用，形成了任丘侵蝕山（圖2a）。Ek＋Es4沉積期，任丘地區(qū)受同口變換帶的影響［10］，持續(xù)抬升剝蝕（圖2b，圖3a）。Es2＋3沉積期，任西斷層形成并強烈活動，任丘地區(qū)普遍沉降接受沉積，任丘侵蝕山轉(zhuǎn)化為斷塊山形態(tài)，任丘斷塊山形成并埋藏（圖3b）。Es1沉積期，組成任丘斷塊山的地層進一步發(fā)生翹傾，潛山幅度進一步加大（圖3c）。Ed沉積期，潛山最終定型（圖3d）。N＋Q沉積期，任丘斷塊山進入深埋期（圖3e）。

圖2 任丘潛山演化示意圖（據(jù)王定一等［10］）

因此，任丘潛山經(jīng)歷了早形成（Mz）、晚埋藏（Es3—Es2）、晚定型（Ed）的構(gòu)造演化歷史。饒陽凹陷中留路潛山也具有相同的構(gòu)造演化歷史。

3.2 早-晚-早型潛山

該類潛山的典型代表為雁翎潛山，位于高陽低凸起北部傾沒端，它是由劉李莊斷層及一些次級的小斷層復雜化的斷背斜，潛山面積約為100km2。組成該潛山的內(nèi)幕地層包括寒武系、青白口系、霧迷山組，潛山的上覆地層為Es2＋3。本次研究選取過高20井—淀2井的近E—W向測線（B—B’），利用平衡剖面技術研究雁翎潛山的演化歷史（圖4）。

中生代，雁翎地區(qū)已初具背斜的形態(tài)④劉池陽，孫冬勝，趙紅格，等.冀中坳陷構(gòu)造演化研究及有利勘探區(qū)帶選擇.西北大學含油氣盆地研究所，2001:100-110.［6］，地形相對較高，遭受風化剝蝕，該時期為雁翎潛山初始形成階段（圖4a）。Ek＋Es4沉積期，劉李莊斷層形成，其下盤抬升并遭受風化剝蝕，未沉積該期地層，該時期形成了一些小規(guī)模的斷層，先期形成的背斜被斷層復雜化，從而形成了雁翎潛山（圖4b）。Es2＋3沉積期，該潛山逐漸沉入水下，其上沉積了較薄的該期地層，潛山開始埋藏，且地層發(fā)生進一步翹傾，潛山規(guī)模加?。▓D4c）。至Es1沉積期，潛山最終定型（圖4d）。東營期開始，雁翎潛山已進入深埋期（圖4e，4f）。

圖3 任丘潛山構(gòu)造演化平衡剖面Jxw霧迷山組；Ek孔店組；Es沙河街組；Ed東營組。A—A’剖面位置見圖1

圖4 雁翎潛山構(gòu)造演化平衡剖面Jxw霧迷山組；Ek孔店組；Es沙河街組；Ed東營組。B—B’剖面位置見圖1

因此，雁翎潛山經(jīng)歷了早形成（Mz）、晚埋藏（Es3—Es2）、早定型（Es1）的構(gòu)造演化歷史。饒陽凹陷中的肅寧潛山也具有相同的構(gòu)造演化歷史。

3.3 早-早-晚型潛山

該類潛山的典型代表為八里莊、薛莊、八里莊西潛山，它們組成八里莊—薛莊潛山構(gòu)造帶。面積大約150km2，潛山內(nèi)幕地層包括奧陶系、寒武系、青白口系、霧迷山組，該潛山構(gòu)造帶位于饒陽凹陷西部陡坡帶，主要是由河間斷層、薛莊斷層、馬西斷層控制形成的單斷山，其中河間斷層和馬西斷層分別控制河間西洼槽、馬西洼槽的沉積，第三紀早期斷陷活動開始時，斷裂就開始發(fā)育④，可推斷該潛山構(gòu)造帶形成時間較早。本次選取過馬25井—馬72井的NW—SE向測線（C—C’），利用平衡剖面技術研究了八里莊—薛莊潛山構(gòu)造帶的演化歷史（圖5）。

鉆井揭示八里莊—薛莊地區(qū)缺失古生界、中生界，曾遭受長期的風化剝蝕和巖溶作用，改造了潛山儲集條件。Ek＋Es4沉積期，薛莊斷層、河間斷層、馬西斷層形成，從而在其下盤分別形成了八里莊西、薛莊、八里莊斷塊山，其中八里莊西斷塊山為斷壘型（圖5a）。八里莊—薛莊地區(qū)普遍沉積了該期地層，八里莊—薛莊潛山構(gòu)造帶被埋藏。Es1-3沉積期，八里莊、薛莊潛山之上的地層發(fā)生不同程度的翹傾或彎曲，從而使得潛山規(guī)模加?。▓D5b，5c）。Ed沉積期，潛山構(gòu)造帶最終定型（圖5d）。N＋Q沉積期，該潛山構(gòu)造帶進入深埋期（圖5e）。

因此，八里莊—薛莊潛山構(gòu)造帶經(jīng)歷了早形成（Ek—Es4）、早埋藏（Ek—Es4）、晚定型（Ed）的構(gòu)造演化歷史。

3.4 早-早-早型潛山

該類潛山的典型代表為鄚州、鄚東潛山，它們同屬鄚州潛山構(gòu)造帶。該潛山構(gòu)造帶位于饒陽凹陷和霸縣凹陷過渡的部位，分別是由鄚州斷層和鄚東斷層控制的單斷山，潛山構(gòu)造帶面積約為250km2。組成該潛山構(gòu)造帶的內(nèi)幕地層主要包括霧迷山組，潛山構(gòu)造帶上覆地層為孔店組和沙河街組四段。本文通過選取過鄚25井—莊1井的近E—W向測線（D—D’），利用平衡剖面技術研究了鄚州潛山構(gòu)造帶的演化歷史（圖6）。

圖5 八里莊—薛莊潛山構(gòu)造帶演化平衡剖面Jxw霧迷山組；Ek孔店組；Es沙河街組；Ed東營組。C—C’剖面位置見圖1

鄚州地區(qū)屬于冀中坳陷一級調(diào)節(jié)構(gòu)造帶（徐水—文安調(diào)節(jié)構(gòu)造帶）的重要組成部分［14］，該地區(qū)在中生代即為一凸起［10］（圖2a），遭受大規(guī)模的風化剝蝕和巖溶作用。Ek＋Es4沉積期，鄚州地區(qū)下沉，接受較厚的沉積，中生代的凸起被埋藏，此時鄚州斷層和鄚東斷層就已形成，在其下盤形成了鄚州潛山和鄚東潛山，當時潛山的地層較平緩，并未發(fā)生大規(guī)模的翹傾（圖6a）。Es2＋3沉積期，伴隨著鄚州斷層和鄚東斷層活動進一步加劇，鄚州潛山抬升，使得該期地層在鄚州潛山之上沉積較薄，地層發(fā)生進一步翹傾，潛山構(gòu)造帶的幅度加大（圖6b）。至Es1沉積期，潛山構(gòu)造帶最終定型（圖6c）。Ed沉積期，鄚州潛山構(gòu)造帶已進入深埋期（圖6d，6e）。

因此，鄚州潛山構(gòu)造帶經(jīng)歷了早形成（Mz）、早埋藏（Ek—Es4）、早定型（Es1）的構(gòu)造演化歷史。饒陽凹陷中的大王莊潛山也具有相同的構(gòu)造演化歷史。

3.5 晚-早-晚型潛山

圖6 鄚州潛山構(gòu)造帶演化平衡剖面Jxw霧迷山組；Ek孔店組；Es沙河街組；Ed東營組。D—D’剖面位置見圖1

該類潛山的典型代表為梁家村潛山，位于饒陽凹陷中部洼陷帶，是由梁家村斷層控制的單斷山。組成潛山的內(nèi)幕地層主要包括高于莊組、霧迷山組等，潛山的上覆地層為孔店組—沙河街組四段。本文通過選取過寧古2井—間13井的NW—SE向測線（E—E’），利用平衡剖面技術研究了梁家村潛山的演化歷史（圖7）。

圖7 梁家村潛山構(gòu)造演化平衡剖面Ek孔店組；Es沙河街組；Ed東營組。E—E’剖面位置見圖1

梁家村地區(qū)缺失古生界、中生界，表明遭受過大規(guī)模的風化剝蝕和巖溶作用，改造了潛山的儲集條件，為潛山發(fā)育提供物質(zhì)基礎。Ek＋Es4沉積期，河間斷層控制的沉積地層較厚，向肅寧地區(qū)附近，地層逐漸減薄（圖1，圖7a）。Es2＋3沉積期，梁家村斷層形成，其下盤形成了梁家村潛山（圖7b）。Es1沉積期，地層發(fā)生了一定程度的翹傾，梁家村潛山規(guī)模進一步加大（圖7c）；至Ed沉積期，該潛山最終定型（圖7d）。N＋Q沉積期，梁家村潛山進入了深埋期（圖7e）。

因此，梁家村潛山經(jīng)歷了晚形成（Es3—Es2）、早埋藏（Ek—Es4）、晚定型（Ed）的構(gòu)造演化歷史。

4 不同演化類型潛山成藏條件差異性分析

4.1 儲層發(fā)育的差異性

饒陽凹陷潛山儲層主要包括奧陶系、寒武系、青白口系、薊縣系霧迷山組及長城系高于莊組。組成儲層的巖石大多為碳酸鹽巖，儲集空間為裂縫、溶孔、溶洞等，因此，在構(gòu)造演化歷史中，前第三系與第三系之間不整合間斷時間的長短（即潛山埋藏時間的早晚）和潛山形成時間的早晚直接影響著潛山儲層次生孔隙的發(fā)育程度。潛山隆起的時間早，埋藏的時間晚，將會導致中—上元古界、古生界碳酸鹽巖遭受長期風化剝蝕、淋濾，成為古巖溶發(fā)育的重要時期。因此，早-晚-晚型和早-晚-早型潛山往往儲層發(fā)育，而早-早-晚型、早-早-早型及晚-早-晚型潛山儲層較前者不發(fā)育。如任丘潛山為早-晚-晚型潛山，其碳酸鹽巖巖溶發(fā)育，縱向上可分為三個巖溶帶［1］，鉆井過程中放空、漏失、擴徑現(xiàn)象規(guī)模大，次數(shù)多，說明孔、洞、縫網(wǎng)絡系統(tǒng)較發(fā)育，構(gòu)成任丘潛山重要的儲集層段。據(jù)統(tǒng)計鉆遇八里莊—薛莊潛山（早-早-晚型）的井，大部分有放空、漏失、擴徑現(xiàn)象，但規(guī)模較小，顯示儲層的儲集空間不如任丘潛山發(fā)育。

4.2 構(gòu)造位置及成藏配置的差異性

早-晚-晚型和早-晚-早型潛山一般位居凹中凸的古潛山構(gòu)造發(fā)育帶［1］，此類潛山在被埋藏之前為一高地，周圍被洼陷槽所分隔，洼陷中繼承性地沉積了孔店組—沙河街組三段的湖相生油巖建造，這些地層由老到新超覆于潛山之上，使其逐漸被埋藏。凹中凸的構(gòu)造格局使得這類潛山具有充足的油氣源條件。潛山幅度的增高與周圍洼槽的下沉，使得第三系烴源巖和潛山儲集層直接對接，不整合面和斷面成為良好的運移通道［1］。饒陽凹陷中任丘潛山即為早-晚-晚型的典型實例，四周被馬西、鄚州、河間、任西等生烴洼槽所環(huán)繞；早-晚-晚型的留路潛山被饒南、河間洼槽所環(huán)繞；早-晚-早型的肅寧潛山是位于河間西洼槽中的一個“凹中凸”古潛山［6］。

4.3 圈閉有效容積的差異性

饒陽凹陷潛山發(fā)育的地質(zhì)背景較為相似，早第三紀普遍受到喜馬拉雅Ⅰ幕構(gòu)造運動的影響，處于同一構(gòu)造應力場環(huán)境中，因此，潛山形成、定型的時間會影響潛山圈閉的幅度大小，即圈閉的有效容積會有差異。一般來說，早-晚-晚、早-早-晚型的潛山經(jīng)歷的構(gòu)造運動改造時間較長，潛山幅度較大。潛山構(gòu)造演化平衡剖面顯示，早-晚-晚型的任丘潛山、早-早-晚型八里莊—薛莊潛山構(gòu)造帶的幅度較大，早-晚-早型的雁翎潛山、早-早-早型的鄚州潛山幅度其次，晚-早-晚型的梁家村潛山幅度最小。

4.4 油氣富集和保存條件的差異性

饒陽凹陷自晚第三紀以來主要受到喜馬拉雅運動Ⅱ幕、Ⅲ幕的影響，該構(gòu)造運動微弱，對晚定型的潛山?jīng)]有明顯的破壞作用。而早定型的潛山經(jīng)歷了較為強烈的喜馬拉雅Ⅰ期構(gòu)造運動，這對潛山油氣的富集具有破壞作用［1］。因此，早-晚-晚型和早-早-晚型潛山的油氣富集條件較早-晚-早型、早-早-早型的好。如早-晚-晚型的任丘古潛山，自晚第三紀至今，構(gòu)造運動微弱，處于整體穩(wěn)定下沉時期，進一步被深埋［1］，生烴洼槽中的油氣不斷地向古潛山聚集，并且古潛山的蓋層增厚，油氣藏的保存條件良好。而早-早-早型的鄚州潛山經(jīng)歷了喜馬拉雅Ⅰ期構(gòu)造運動，油氣藏破壞嚴重，這是影響鄚州潛山油氣富集和保存的重要因素。

通過以上對不同演化類型潛山成藏條件差異性的多角度分析，初步對饒陽凹陷五種類型潛山的成藏優(yōu)劣由好到差排序為：

（1）早-晚-晚型潛山任丘潛山油田是我國第一個在中—上元古界海相碳酸鹽巖古潛山中找到的高產(chǎn)大油田，含油面積達到80km2，探明石油地質(zhì)儲量4×108t。

（2）早-晚-早型和早-早-晚型潛山雁翎潛山的含油面積約為13km2，油源十分充足，臨近淀北、鄚州和任西洼槽，于1977年淀2井首獲高產(chǎn)油流。

（3）早-早-早型潛山鄚州潛山的含油面積2.96km2⑤王余泉.冀中探區(qū)潛山成藏條件深化研究及風險勘探目標優(yōu)選.華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，2006:6-7.，油源充足，被鄚州、任西、淀北洼槽環(huán)繞，但潛山儲層差、構(gòu)造破壞嚴重，潛山成藏條件不利。于1978年鄚2井首獲低產(chǎn)工業(yè)油流［6］，目前有鄚2、鄚3等井打到潛山，但僅有鄚3井形成工業(yè)油流。

（4）晚-早-晚型潛山梁家村潛山儲層條件差、潛山幅度小，不利于成藏，至今未有很大突破。

5 結(jié)論

饒陽凹陷潛山構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了以下四個階段，包括物質(zhì)基礎發(fā)育期、初始形成期、發(fā)育—定型期以及深埋期。

從潛山演化歷史角度，饒陽凹陷潛山可劃分為五種類型，按成藏優(yōu)劣排序依次為：早-晚-晚型，早-晚-早型、早-早-晚型，早-早-早型和晚-早-晚型。

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編輯：吳厚松

Evolution Types and Hydrocarbon Accumulation Differences of Buried Hills in Raoyang Sag,Jizhong Depression

Wu Kongyou，Li Jiyan，Lu Shikuo，Cui Yongqian，Zang Mingfeng

The tectonic evolution process of buried hills in Raoyang Sag,Bohaiwan Basin,is recovered by equilibrium profile method.According to the periods of buried hill formation,burial and shaping,combined with evolution history of them,these buried hills can be divided into five types of evolution models:⑴early formation,later burial and later shaping,or Type E-L-L;⑵early formation,later burial and early shaping(Type E-L-E);⑶early formation,early burial and later shaping(Type E-E-L);⑷early formation,early burial and early shaping(Type E-L-E); and⑸later formation,early burial and later shaping(Type L-E-L).By analyzing the formation periods,the experiencing burial time,the early or later shaping,it is believed that the first Type E-L-L of buried hill(belt)is the most favourable to hydrocarbon accumulation.

Tectonic evolution；Structure type;Type of buried hill；Hydrocarbon accumulation;Raoyang Sag；Bohaiwan Basin

TE111.2;TE112.3

A

1672-9854(2010)-01-0027-08

2009-08-29

本文受國家自然科學基金項目（編號：40772081）、山東省自然科學基金項目（編號Y2008E16）及國家科技重大專項（編號：2008ZX05001）聯(lián)合資助

Wu Kongyou：male,Doctor,Deputy Professor.Add:Faculty of Earth Resources and Information,China University of Petroleum-Eastern China,Dongying,Shandong,257061 China