滄東斷裂山嶺子?xùn)|段地質(zhì)構(gòu)造分析

王繼革，易志東，靳寶珍，賈志，岳麗燕，魏永民

（天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，天津 300251）

滄東斷裂山嶺子?xùn)|段地質(zhì)構(gòu)造分析

王繼革，易志東，靳寶珍，賈志，岳麗燕，魏永民

（天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，天津 300251）

依據(jù)鉆井、MT測(cè)深、地震剖面資料對(duì)滄東斷裂山嶺子?xùn)|段地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行了研究，認(rèn)為該段滄東斷裂斷面形態(tài)呈“階形”，自滄縣隆起至北塘凹陷由高、中、低三個(gè)臺(tái)階組成斷階構(gòu)造。中生代白堊紀(jì)末期，在南東-北西向壓扭應(yīng)力作用下形成褶皺及逆斷層，新生代古近紀(jì)反轉(zhuǎn)為正斷層，斷階帶內(nèi)發(fā)育北東及北北西向共軛剪切斷層，它們是溝通不同熱儲(chǔ)層的重要通道。

滄東斷裂；山嶺子；斷階帶；構(gòu)造反轉(zhuǎn)

滄東斷裂南起山東臨清，向北途經(jīng)河北滄州，經(jīng)增福臺(tái)進(jìn)入天津南部，再經(jīng)小站、山嶺子直至天津北部寧河。在天津地區(qū)它控制著塘沽凹陷和板橋凹陷中新生界蓋層沉積，對(duì)該區(qū)域油氣資源及地?zé)豳Y源起著重要控制作用。前人通過地震剖面，重、磁異常等資料分析認(rèn)為：1）滄東斷裂形成于晚侏羅-早白堊世，早白堊世末期以南東-北西向擠壓為主的燕山運(yùn)動(dòng)使滄縣隆起東側(cè)中生代斷陷盆地形成褶皺及逆和平移逆斷裂[1]。2）古近紀(jì)開始的裂陷作用使渤海灣盆地區(qū)的地殼產(chǎn)生強(qiáng)烈拉張斷陷，這種地殼應(yīng)力作用方向的改變，使得先前形成的逆斷裂發(fā)生反轉(zhuǎn)下滑形成正斷裂體系[2]。3）滄東斷裂在不同地段、不同地質(zhì)時(shí)期活動(dòng)特征不同，在整個(gè)拉張過程中，活動(dòng)中心由南向北在時(shí)間上逐漸向后推移[3]。受滄東斷裂影響，天津市山嶺子地區(qū)沿滄東斷裂分布有豐富的地?zé)豳Y源。以往對(duì)該區(qū)域地?zé)豳Y源的開采利用大多在滄東斷裂山嶺子段西側(cè)的滄縣隆起上，近幾年來，隨著該區(qū)域城市建設(shè)的東擴(kuò)，在滄東斷裂山嶺子段東側(cè)，既靠近北塘凹陷一側(cè)方向上先后開鑿了4眼地?zé)峋钌钜谎坫@穿了滄東斷裂進(jìn)入中上元古界。筆者依據(jù)近兩年來取得的鉆井資料結(jié)合該區(qū)域MT測(cè)深、地震剖面資料對(duì)該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及其演化做了較為詳細(xì)研究認(rèn)為：滄東斷裂山嶺子?xùn)|段斷面形態(tài)呈“階形”[4],自滄縣隆起至北塘凹陷自西向東形成一個(gè)由高、中、低三個(gè)臺(tái)階組成的斷階構(gòu)造，屬右行正向滑動(dòng)斷層。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

山嶺子斷階帶位于滄東斷裂天津段北部，長(zhǎng)度約20 km，平均寬度5.6 km，是個(gè)呈北北東向展布，上窄下寬的楔形斷塊體（圖1）。該斷塊體西側(cè)以F2斷裂與滄縣隆起分界；東側(cè)以F1斷裂為界與黃驊坳陷次級(jí)構(gòu)造單元-北塘凹陷相接；南以海河斷裂為界，向北延至北淮定。該區(qū)域滄縣隆起地層主要由中上元古界、古生界和新近系組成，缺失古近系，基巖埋深平均1000～1500 m之間。北塘凹陷主要由中生界和古近系組成，古近系孔店組較薄，主要以沙河街和東營(yíng)組為主，厚度約3～5 km[5]。

為研究和開發(fā)利用好本地區(qū)的地?zé)豳Y源，獲得更詳細(xì)的地質(zhì)和地?zé)豳Y料，將山嶺子斷階帶從黃驊坳陷的次級(jí)構(gòu)造單元北塘凹陷中單獨(dú)劃分出來予以論述，兩者同屬黃驊坳陷的次級(jí)構(gòu)造單元。

圖1 滄東斷裂山嶺子?xùn)|段地質(zhì)圖Fig．1Geological map of the Shanlingzi Eastern on the Chandong Fracture

2 山嶺子斷階帶的演化過程

古生代（包括早-中三疊世）本區(qū)為穩(wěn)定蓋層沉積階段，先后沉積了寒武系、奧陶系（早中統(tǒng)）、石炭-二疊系及侏羅-白堊系。早白堊世末期，以南東-北西向壓扭為主的燕山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)形成了北北

東-北東向褶皺（王蘭莊-山嶺子背斜）及逆斷層。通過對(duì)該區(qū)域四條地震測(cè)線分析看，本段未見滄東斷裂中段（滄東凹陷）及南段出現(xiàn)的典型壓扭應(yīng)力場(chǎng)作用下形成的“花狀構(gòu)造”[2]，推測(cè)滄東斷裂山嶺子段南東-北西向擠壓活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)于中部及南部要弱。自古近紀(jì)起，新生代裂陷作用使北塘凹陷地殼強(qiáng)烈拉張斷陷，使得滄東斷裂山嶺子段先前生成的逆斷裂受重力滑脫作用影響發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，由逆斷層轉(zhuǎn)化為正斷層。這種由壓扭到拉張應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)換使得滄東斷裂產(chǎn)生右旋走滑，圖1中F1就是這一時(shí)期由于北塘凹陷裂陷拉張形成的滄東斷裂早期逆轉(zhuǎn)張性正斷層，隨著盆地裂陷伸展作用的發(fā)展，F(xiàn)1進(jìn)一步向深層切割延伸，逐漸構(gòu)成北塘凹陷的邊界斷層，它控制了北塘凹陷古近系沉積。到了漸新世后期，北塘凹陷發(fā)展為斷陷盆地，在盆地伸展及重力作用下，F(xiàn)2發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)成為正斷層，在F1與F2之間形成構(gòu)造斜坡——山嶺子斷階帶，它對(duì)新生界沉積影響較弱。從與滄東斷裂鄰近的北塘凹陷古近系沉積特征看,沙河街組、東營(yíng)組沉積厚度較孔店組大得多，表明古近紀(jì)漸新世是滄東斷裂山嶺子段主要活動(dòng)期，基本塑造了該區(qū)滄東斷裂的現(xiàn)今形態(tài)。新近紀(jì)，本區(qū)隨渤海灣盆地整體下沉，其上被新近系和第四系覆蓋，形成隱伏斷裂。

3 山嶺子斷階帶地質(zhì)構(gòu)造分析

依據(jù)鉆井，大地測(cè)深及地震剖面資料的綜合分析，筆者將滄東斷裂山嶺子?xùn)|段地質(zhì)構(gòu)造劃分如下（圖2）：

（1）F1是古近紀(jì)拉張應(yīng)力場(chǎng)作用下沿基巖頂部拉張下滑形成的張性正斷層，走向北北東，傾向南東東，傾角50°左右。它是滄東斷裂山嶺子段早期活動(dòng)斷層，也是山嶺子斷階帶與北塘凹陷的分界面，垂

直斷距達(dá)2900 m。該斷裂左側(cè)基巖由中上元古界、古生界、中生界構(gòu)成，新近系直接覆蓋其上；斷裂右側(cè)中生界上覆古近系，古近系厚約1000～3000 m。2007年10月由天津市地球物理勘探中心提交的“天津市東麗湖度假區(qū)東區(qū)大地電磁探測(cè)成果報(bào)告”[6]里，在其Ⅰ、Ⅱ號(hào)測(cè)線地質(zhì)解釋剖面中均證實(shí)該斷裂的存在（圖3、圖4）。

圖2 滄東斷裂山嶺子?xùn)|段地質(zhì)剖面圖Fig．2 Geological profile of Shanlingzi Eastern on the Chandong fracture

圖3 Ⅰ號(hào)測(cè)線MT測(cè)深地質(zhì)剖面解釋圖Fig．3 Geological profile explain graph of line I MT sounding

(2)古近紀(jì)漸新世滄東斷裂活動(dòng)自北往南逐漸減弱，到了漸新世末期只有北部北段活動(dòng)幅度較大，F(xiàn)2就是這期間受北塘凹陷裂陷拉張應(yīng)力作用沿先前斷裂面反轉(zhuǎn)下滑形成的正斷層。由于漸新世末期北塘凹陷斷陷活動(dòng)強(qiáng)度減弱，F(xiàn)2滑動(dòng)距離及傾角較F1要小，傾角約30～45°，垂直斷距大約在1600 m左右。F2斷裂位于山嶺子地?zé)崽锏責(zé)岙惓８咧祹?，附近蓋層平均地溫梯度最高值在8.3℃/100 m以上；而遠(yuǎn)離F2，蓋層平均地溫梯度值明顯偏低[5]。該斷裂左側(cè)為滄縣隆起，滄縣隆起在該區(qū)域缺失中生界，新近系直接覆蓋在古生界及中上元古界之上。

(3)從山嶺子斷階帶四眼地?zé)峋@遇地層看（表1），35號(hào)井揭露中生界厚度400 m[7]，而與之鄰近的36號(hào)井揭露中生界厚度992 m[8]，靠近凹陷區(qū)的50號(hào)井鉆遇石炭-二疊系，揭露厚度412 m，底部見厚約

8 m煤層[9]，而50號(hào)井西側(cè)的其它三眼井缺失了石炭-二疊系，50號(hào)井揭露奧陶系僅61 m，而與之鄰近的49號(hào)井揭露奧陶系294 m[10]，而且50號(hào)井在鉆進(jìn)過程中，在鉆進(jìn)至石炭-二疊系2891 m時(shí)出現(xiàn)鉆井液漏失，最大漏失量達(dá)20 m3/h，推測(cè)是鉆遇斷層產(chǎn)生的漏失。通過對(duì)上述四眼地?zé)峋刭|(zhì)錄井資料分析可以得出：在35與36號(hào)井及49與50號(hào)井之間分別存在F3和F4兩條次生斷層，它們是在北西-南東向拉張應(yīng)力場(chǎng)作用下，與主張應(yīng)力軸呈銳角，即沿北東或北北西向共軛扭裂面拉張下滑形成的剪切正斷層。

圖4 Ⅱ號(hào)測(cè)線MT測(cè)深地質(zhì)剖面解釋圖Fig．4 Geological profile explain graph of the line II MT sounding

表1 山嶺子斷階帶地?zé)峋畬?shí)際鉆遇地層埋深統(tǒng)計(jì)表Table 1 Actual depth statistics of the geothermal wells on the Shanlingzifault terrace zone

4 結(jié)論

（1）滄東斷裂山嶺子?xùn)|段在早白堊世末期，在南東-北西向擠壓應(yīng)力作用下形成北北東-北東向褶皺及逆斷層。在古近紀(jì)則受拉張應(yīng)力場(chǎng)制約，形成張性正斷層，是個(gè)復(fù)合型構(gòu)造斷階帶。

（2）滄東斷裂山嶺子?xùn)|段斷面呈“階形”，自滄縣隆起到北塘凹陷從西向東形成高、中、低三個(gè)臺(tái)階，中臺(tái)階即為山嶺子斷階帶。

（3）在山嶺子斷階帶內(nèi)發(fā)育北東及北北西向共軛剪切斷層，它們與北北東向褶皺及逆斷裂屬同一應(yīng)力場(chǎng)，這種次生斷裂在山嶺子斷階帶內(nèi)較為發(fā)育，它們是溝通該區(qū)不同熱儲(chǔ)層的重要通道。

［1］高占武，徐杰，宋長(zhǎng)青，等.華北滄東斷裂的構(gòu)造特征[J].地震地質(zhì)，2000，22（4）：395-404.

［2］吳濤，李志文.關(guān)于滄東斷裂性質(zhì)分析[J].石油學(xué)報(bào)，1994，15（3）：20-24.

［3］徐鳴杰，朱文斌，胡德昭，等.利用地球物理資料對(duì)滄東斷裂帶演化特征的研究[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，1997，3（1）：51-61.

［4］陳大賢.滄東斷裂的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析[J].石油學(xué)報(bào)，1989，10（1）：21-26.

［5］趙書民，高寶珠，黎雪梅，等.滄東斷裂（天津段）特征及導(dǎo)水導(dǎo)熱性質(zhì)分析[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2007，30（2）：121-127.

［6］馬為，李世斌.天津市東麗湖度假區(qū)東區(qū)大地電磁測(cè)深成果報(bào)告[R].天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，2007，18-22.

［7］易志東，呂殿臣，王平，等.天津市東麗湖旅游度假區(qū)SR35D地?zé)衢_采井完井報(bào)告[R].天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，2008，1-3.

［8］易志東，呂殿臣.天津市東麗湖旅游度假區(qū)SR36D地?zé)峄毓嗑昃畧?bào)告[R].天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，2008，1-7.

［9］王繼革，李明強(qiáng).天津市東麗湖溫泉度假旅游區(qū)萬科六期DLR-50地?zé)峄毓嗑昃畧?bào)告[R].天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，2012，3-5.

［10］王繼革，閆春明.天津市東麗湖溫泉度假旅游區(qū)萬科六期DLR-49D地?zé)衢_采井完井報(bào)告[R].天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，2013，3-5.

Geological Structure Analysis on the Shanlingzi Eastern Part of the Cangdong Fault

WANG Ji-ge,YI Zhi-dong，JIN Bao-zhen,JIAZhi, YUE Li-yan，WEI Yong-min
（Tianjin Geothermal Exploration Development Design Institute,Tianjin 300251,China）

Based on the drilling data,combining with MT sounding,seismic profile data,the geological structure of Sanlingzi Eastern Part oF Chandong Fault was studied.It is suggested that the fault plane of this section shows“l(fā)adder type”,and composed of three steps:high,middle and low fault terrace structure from Cangxian uplift to Beitang sag.In end of Mesozoic cretaceous period,the fold and thrust fault formed under the action of NW direction torsional stress.And during Cenozoic paleogene age turned into normal fault.The fault terrace zone developed NE and NNW conjugate shear faults,and they are important communication channels of different thermal reservoir in this area.

Cangdong fault;Shanlingzi;fault terrace zone;structure inversion

P542+.3

A

1672-4135（2013）03-0189-05

2013-02-26

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目：天津市基巖地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查與區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)(1212011220232)

王繼革（1964-），男，工程師，1988年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院地質(zhì)普查專業(yè)，現(xiàn)從事地?zé)峋刭|(zhì)錄井工作，Email：ji.ge.wang@163.com。