渤海新構(gòu)造運動主要特征與構(gòu)造型式*

王應(yīng)斌 黃雷 劉廷海

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

渤海新構(gòu)造運動主要特征與構(gòu)造型式*

王應(yīng)斌 黃雷 劉廷海

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

渤海油氣勘探表明，已發(fā)現(xiàn)的淺層油氣分布明顯受控于渤海的新構(gòu)造運動。對渤海新構(gòu)造運動從時間與旋回劃分、主要特征及構(gòu)造型式等方面進行了探討，認(rèn)為渤海新構(gòu)造運動在時間的厘定上可定位于中新世—更新世末之間，具有空間分布的普遍性、活動時間的旋回性、活動強度的差異性等主要特征，可識別出擠壓褶皺、花狀構(gòu)造、逆斷層、凹陷內(nèi)快速沉降等多種構(gòu)造型式，從而形成了渤海淺層油氣富集。

渤海新構(gòu)造運動主要特征構(gòu)造型式淺層油氣富集

截至2009年底，渤海探區(qū)已發(fā)現(xiàn)三級石油地質(zhì)儲量45億m3，其中淺層(新近系)儲量占63%，而這部分淺層油氣的分布受控于渤海的新構(gòu)造運動是比較明顯的，這也反映出新構(gòu)造運動對渤海淺層油氣聚集成藏的重要影響作用［1-4］。但從目前的研究來看，對渤海新構(gòu)造運動發(fā)生時間的厘定還略顯混亂，對其分布的規(guī)律性及表現(xiàn)形式探討較少。鑒于研究渤海新構(gòu)造運動特征對該地區(qū)油氣勘探具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義，因此本文對渤海新構(gòu)造運動主要從時間與旋回的劃分、主要特征及構(gòu)造型式等方面進行了探討。

1渤海新構(gòu)造運動的厘定

的構(gòu)造運動即歸為新構(gòu)造運動。劉光勛認(rèn)為，造成劃分意見分歧的原因主要在于目前尚未準(zhǔn)確的建立不同類型、不同樣式的代表性構(gòu)造區(qū)的新構(gòu)造運動序列和新構(gòu)造變形體系，加之不同研究區(qū)域新構(gòu)造演化過程又不完全相同［6］。

通過對渤?？碧劫Y料的綜合分析，我們從新構(gòu)造變形體系的角度出發(fā)，將構(gòu)造活動中從產(chǎn)生擠壓褶皺、形成區(qū)域不整合或局部不整合開始，直到地殼達到新的平衡為止的一系列地質(zhì)過程稱為完整的新構(gòu)造運動旋回;在時間的厘定上，我們將新構(gòu)造運動厘定于中新世—更新世末之間:漸新世與中新世之間渤海全區(qū)廣泛存在區(qū)域擠壓產(chǎn)生的大型角度不整合界面(圖1)，這一界面對下伏地層產(chǎn)生強烈的削

新構(gòu)造運動的概念最早由前蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)者B·A ·奧布魯契夫于上世紀(jì)40年代提出，隨后“新構(gòu)造學(xué)”逐漸發(fā)展成為地球科學(xué)中一門新的獨立學(xué)科。在我國，黃汲清先生于1945年提出用喜馬拉雅運動表示中國境內(nèi)新生代的造山運動［5］，多數(shù)學(xué)者將新構(gòu)造運動等同于喜馬拉雅運動，但也有些學(xué)者將新構(gòu)造運動歸為喜馬拉雅運動旋回內(nèi)?？傮w來看，當(dāng)前不同的研究者在新構(gòu)造運動發(fā)生時間的階段、旋回的認(rèn)識上仍有不同的看法，對新構(gòu)造運動的劃分意見可歸納為4種:①第四紀(jì)以來的地殼運動;②新近紀(jì)上新世—第四紀(jì)初的地殼運動;③古近紀(jì)以來的構(gòu)造運動;④沒有具體時間限制，只要是晚期發(fā)生蝕，可視為新構(gòu)造運動旋回的開始;而更新世末又發(fā)育一次區(qū)域擠壓產(chǎn)生的褶皺，地震剖面上也可見到界面上下明顯的角度不整合，這一界面可視為新構(gòu)造運動旋回的結(jié)束。根據(jù)這一時期渤海構(gòu)造變形特征，進一步又可將新構(gòu)造運動旋回劃分為3個幕次:中新世末期為首幕;上新世末期為主幕，產(chǎn)生大量褶皺與斷層，相應(yīng)沉積地層為館陶組、明化鎮(zhèn)組;第四紀(jì)更新世末期為尾幕，主要起平衡調(diào)和作用，產(chǎn)生大量密集的張扭性斷層，在原構(gòu)造變形基礎(chǔ)上形成頂部塌陷構(gòu)造。從全新世開始，渤海海域進入另一個大地構(gòu)造旋回，從此地殼逐漸下沉，海水入侵，結(jié)束了陸相沉積的歷史。

圖1 地震剖面顯示渤海新構(gòu)造運動旋回特征

2渤海新構(gòu)造運動的主要特征

2.1 空間分布的普遍性

新構(gòu)造運動波及全渤海，從南部的萊州灣凹陷到北部的遼東灣凹陷，從西部的歧口凹陷到東部的廟西凹陷都有明顯的反映［7-9］。

2.2 活動時間的旋回性

渤海新構(gòu)造運動為一個大地構(gòu)造旋回，經(jīng)歷了3個階段:初始階段(中新世)、激化階段(上新世)和相對平靜階段(第四紀(jì)更新世)，3個階段之間都有不整合界面存在。

2.3 活動強度的差異性

盡管新構(gòu)造運動在整個渤海海域都普遍有所表現(xiàn)，但其活動強度卻存在一定差異性，具體表現(xiàn)為東強西弱和凹陷中強與凸起上弱。按照新構(gòu)造運動的強弱程度及表現(xiàn)形式，可將渤海海域劃分為4個區(qū)(圖2):①緩慢上升區(qū)，以遼西為代表，超覆沉積為主，沉積厚度小，地層產(chǎn)狀水平，在淺層斷層相對極不發(fā)育;②快速沉降區(qū)，以渤中凹陷為代表，沉降幅度大于3 000～4 500 m;③斷褶區(qū)(即褶皺背斜發(fā)育并伴隨大量斷層活動發(fā)育的地區(qū))，在海域東部表現(xiàn)突出，尤其是郯廬斷裂帶內(nèi)，多發(fā)育褶皺背斜、花狀構(gòu)造、逆沖斷層以及后期形成的張扭斷層;④褶斷區(qū)(與斷褶區(qū)相對應(yīng)，是指大量斷層活動發(fā)育為主并伴隨褶皺背斜發(fā)生的地區(qū))，以海域西部歧口凹陷為代表，斷層發(fā)育為最大特點，特別是負花狀構(gòu)造，伴隨淺層褶皺構(gòu)造產(chǎn)生。

總之，空間上分布的普遍性、活動時間上的旋回性以及活動強度上的差異性，構(gòu)成了渤海新構(gòu)造運動的地球動力學(xué)特征。若從整個中國東部地區(qū)考慮，還可看到新構(gòu)造運動具明顯的遷移性，總趨勢由陸至海逐漸增強。例如，中新世末期，渤海以假整合、淺層褶皺為主，東海為區(qū)域不整合，產(chǎn)生大型褶皺、逆斷層，形成中央隆起帶，而臺灣地區(qū)是地槽發(fā)育期，上新世末期地槽回返，形成中央山脈。

圖2 渤海新構(gòu)造運動分區(qū)圖

3渤海新構(gòu)造運動形成的構(gòu)造型式

新構(gòu)造運動在渤海產(chǎn)生的構(gòu)造型式是多樣的，主要概括為5類，如表1所示。

3.1 擠壓褶皺(淺層背斜)

淺層以短軸背斜為主，走向近南北。因受邊界條件的限制，不同構(gòu)造區(qū)構(gòu)造走向不同。發(fā)育在近東西走向的大斷層下降盤的短軸背斜，走向呈北東向。在背斜形成后，地殼發(fā)生引張，產(chǎn)生一系列扭張性正斷層，使背斜復(fù)雜化(圖3)。

擠壓褶皺產(chǎn)生的淺層背斜在凸起、凹陷中都有發(fā)育。其中，發(fā)育在披覆背斜背景上的淺層褶皺是有利的油氣聚集區(qū)，如沙壘田凸起、渤南凸起(圖4);而發(fā)育在凹陷中的淺層褶皺因缺少主大斷裂，油氣運移不很暢通，如渤中凹陷、廟西北洼(圖4)等。此外，還存在另一類淺層褶皺，發(fā)育在塑性底辟構(gòu)造之上，如萊州灣凹陷的墾利11-2構(gòu)造和遼中凹陷的錦州31-2構(gòu)造。

表1 新構(gòu)造運動的構(gòu)造型式

3.2 正花狀構(gòu)造

正花狀構(gòu)造是走滑斷層壓扭應(yīng)力作用下的產(chǎn)物，是以扭應(yīng)力為主形成的構(gòu)造型式［10-11］。本文所提及的正花狀構(gòu)造與傳統(tǒng)的正花狀構(gòu)造的定義有所區(qū)別，將形成正向構(gòu)造的上部發(fā)散、下部收斂的一系列斷層組合均稱為正花狀構(gòu)造。渤海新構(gòu)造運動期產(chǎn)生的斷層以張性為主，因而壓扭性質(zhì)的正花狀構(gòu)造及壓性的逆斷層較少，但局部位置仍有發(fā)育(圖5)。渤海正花狀構(gòu)造的形成可歸為以下4種情況:①在擠壓扭動應(yīng)力場作用下，由逆沖斷層形成的頂厚翼薄的正花狀構(gòu)造;②由反轉(zhuǎn)斷層形成的正花狀構(gòu)造;③伸展斷層的反向活動形成的花狀構(gòu)造，這類構(gòu)造型式在渤海比較常見，其花心部位呈背斜形態(tài)，整個形態(tài)呈斷裂背斜構(gòu)造，斷層發(fā)育在構(gòu)造形成后，表現(xiàn)形式為正斷層;④發(fā)育在凹陷沒有主斷層的情況下，擠壓應(yīng)力作用下形成的背斜雖有可能遭受后期破壞，但仍然屬擠壓應(yīng)力形成。

圖5 渤海新構(gòu)造運動在郯廬斷裂帶內(nèi)形成的正花狀構(gòu)造

3.3 負花狀構(gòu)造

圖6 渤海不同類型負花狀構(gòu)造

本文將在一束張扭正斷層作用下形成的地塹型構(gòu)造稱為負花狀構(gòu)造。渤海負花狀構(gòu)造的形成有以下3種情況(圖6):①依附于直立走滑斷層的典型負花狀構(gòu)造，明顯為直立斷層與其扭動過程所形成調(diào)節(jié)斷層構(gòu)成(圖6a)。②“X”型斷層形成的負花狀構(gòu)造，主要發(fā)育在渤東低凸起、遼東凸起、郯廬斷裂西支的南段。由于下部產(chǎn)生擠入構(gòu)造及后期上張，形成地塹式負花狀構(gòu)造，往往中間有一個中和面(圖6b)。③“Y”字型斷層形成的負花狀構(gòu)造，發(fā)育在伸展斷層的下降盤，在伸展斷層后期的反轉(zhuǎn)活動和產(chǎn)生的伴生斷層之間形成(圖6c)。

無論正花狀構(gòu)造還是負花狀構(gòu)造，其頂部的斷層在平面圖上均成束成帶分布，發(fā)育晚、延伸短、斷距小，屬后生斷層。

3.4 逆斷層

新構(gòu)造旋回形成的逆斷層多分布在郯廬斷裂帶，主要為正花狀構(gòu)造內(nèi)的逆斷層(圖5)。

3.5 凹陷內(nèi)快速沉降

新構(gòu)造運動還促使凹陷內(nèi)的快速沉降，以渤中凹陷區(qū)表現(xiàn)的最為典型。渤中凹陷是渤海海域的獨立構(gòu)造單元，下遼河、黃驊、濟陽三大坳陷均向渤海自然延伸至渤中凹陷，連為一體而成為三大坳陷發(fā)展的歸宿。該凹陷內(nèi)第四系厚600～800 m，中新統(tǒng)、上新統(tǒng)厚3 000～3 500 m，其沉積速度(約1.5 m/Ma)大于任何地質(zhì)歷史時期，并且在華北地區(qū)也是獨一無二的，顯示其在新構(gòu)造運動旋回期的快速沉降特征。新近系和第四系的快速沉降，為渤中凹陷古近系的烴源巖提供了較高的溫壓條件，促使烴源巖成熟，形成了以渤中凹陷為主體的供烴“中心”，其周圍的凸起高部位成為油氣有利的聚集區(qū)［12］。目前圍繞渤中凹陷已找到15個油氣田和14個含油氣構(gòu)造，獲得18億t的石油地質(zhì)儲量。

4渤海新構(gòu)造運動與淺層油氣藏

渤海海域勘探研究表明，目前全海域共發(fā)現(xiàn)淺層油氣田18個，所獲石油地質(zhì)儲量占渤?？們α康?3%，其中14個大中型油氣田中淺層油氣田占8個。分析認(rèn)為，渤海新近系發(fā)現(xiàn)的淺層油氣藏均與新構(gòu)造運動有關(guān)。

(1)新構(gòu)造運動形成的淺層構(gòu)造(包括擠壓背斜和披覆背斜、花狀構(gòu)造)是淺層油氣田形成的優(yōu)勢部位，實踐表明這些類型的構(gòu)造圈閉是目前渤海淺層油氣發(fā)現(xiàn)的主力所在［13］。

(2)目前發(fā)現(xiàn)的淺層油氣與新構(gòu)造運動旋回中形成的快速沉降區(qū)(渤中凹陷)緊密相關(guān)。目前發(fā)現(xiàn)的7個淺層大中型油氣田和9個油氣藏分布于石臼坨凸起、沙壘田凸起、渤南凸起和渤東低凸起，呈環(huán)帶狀圍繞渤中凹陷構(gòu)成淺層油氣藏分布區(qū)(圖7)，所獲石油地質(zhì)儲量占渤海淺層總儲量的80%以上。目前繞渤中凹陷的4個凸起所發(fā)現(xiàn)的油氣儲量占資源量的57%，可見渤中凹陷是在新構(gòu)造運動下快速沉降而形成的富烴凹陷，這是凹陷周圍油氣富集的主因。除此之外，油氣靠油源斷層和構(gòu)造脊的疏導(dǎo)層運移，而最終在新構(gòu)造運動中形成的有利構(gòu)造圈閉聚集成藏，形成了現(xiàn)今油氣環(huán)凹富集的特點。

圖7 環(huán)渤中凹陷區(qū)油氣分布圖

(3)新構(gòu)造運動對渤海油氣成藏最為重要的影響是其構(gòu)造活動產(chǎn)生的應(yīng)力作為油氣最終聚集成藏的直接動力。石油地質(zhì)理論認(rèn)為，油氣的最終成藏是受其最新近的構(gòu)造運動決定的，顯然新構(gòu)造運動即是渤海含油氣盆地內(nèi)發(fā)生的這一最新近構(gòu)造活動，正是它的影響造成了渤海多數(shù)油藏均具有在5 Ma以來晚期成藏的特點［2，8，14］。

5結(jié)束語

渤海新構(gòu)造運動是發(fā)生在中新世—更新世末的構(gòu)造旋回，具有空間分布的普遍性、活動時間的旋回性、活動強度的差異性等特點，其主要構(gòu)造型式包括擠壓褶皺(淺層背斜)、花狀構(gòu)造、逆斷層與凹陷內(nèi)快速沉降等;新構(gòu)造運動對區(qū)內(nèi)烴源巖的轉(zhuǎn)化和晚期油氣運移、聚集起著決定作用，形成了十分良好的生、儲、蓋、運、圈、保的配置關(guān)系，使油氣勘探不斷有新的發(fā)現(xiàn)。正是由于渤海海域已發(fā)現(xiàn)的石油地質(zhì)儲量主要分布在這一構(gòu)造旋回，因此我們應(yīng)重視新構(gòu)造運動對油氣聚集的控制作用的深入研究。

［1］王國純．郯廬斷裂與渤海海域反轉(zhuǎn)構(gòu)造及花狀構(gòu)造［J］．中國海上油氣(地質(zhì))，1998，12(9):289-295．

［2］龔再升．中國近海盆地晚期斷裂活動和油氣成藏［J］．中國石油勘探，2004，9(2):12-19．

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［13］王應(yīng)斌，黃雷，王強，等．渤海淺層油氣富集規(guī)律——以黃河口凹陷為例［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(5):637-641．

［14］朱偉林，米立軍，龔再升，等．渤海海域油氣成藏與勘探［M］．北京:科學(xué)出版社，2009．

(編輯:崔護社)

Themain characteristics and structural styles of Bohai new tectonism

Wang Yingbin Huang Lei Liu Tinghai
(Bohai Oilfield Exploration and Development Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

Hydrocarbon exploration in Bohai water has indicated that the discovered distribution of shallow hydrocarbon is obviously controlled by Bohai newtectonism．Thus Bohai newtectonism was discussed in several aspects，such as time and cycle division，main characteristics and structural style;and it is considered that Bohai newtectonism occurred between Miocene and the latest Pleistocene and exhibited some main characteristics，including space universality，time cyclicity and strength variation．In addition，several structural styles were recognized for Bohai newtectonism，such as compressive fold，flower structure，reverse fault，and rapid subsidence within a sag．All these factors have resulted in the enrichment of shallow hydrocarbon in Bohai water．

Bohai newtectonism;main characteristics; structural style;shallow hydrocarbon accumulation

*“十二五”國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)(編號:2011ZX05023)”部分研究成果。

王應(yīng)斌，男，高級工程師，從事石油地質(zhì)與勘探綜合研究工作。地址:天津市塘沽區(qū)609信箱(郵編:300452)。

2012-07-17