歧口凹陷形成控制因素與演化特征

陳憲保 ，韓信 ，盧異 ，李麗娜 ，王素麗

（1.中國(guó)石油大港油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，天津 300280；2.中國(guó)石化中原油田分公司采油三廠，山東 莘縣 252434；3.中國(guó)石化中原油田分公司內(nèi)蒙采油事業(yè)部，河南 濮陽(yáng) 457001）

1 凹陷結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

黃驊坳陷位于魯西、燕山、太行山3大基底銜接處，居渤海灣盆地腹地，北部發(fā)育郯廬斷裂，受張家口—蓬萊、蘭聊斷裂帶的控制［1-3］，夾持于滄縣隆起和埕寧隆起之間，歧口凹陷位于其中。資料研究表明，歧口凹陷新生代構(gòu)造演化階段，由于受太平洋板塊俯沖運(yùn)動(dòng)方向改變的影響，與渤海灣盆地其他凹陷相比，該凹陷結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是由1個(gè)主凹、4個(gè)次凹共同組成的北斷南超、地塹式結(jié)構(gòu)箕狀斷陷盆地［4-7］。受太平洋板塊運(yùn)動(dòng)和郯廬斷裂走滑影響，歧口凹陷與其他裂谷盆地相比，二級(jí)斷裂呈現(xiàn)順郯廬斷裂NE—SW方向發(fā)展特點(diǎn)［7-10］。歧口凹陷分陸上和海域2部分，海岸線長(zhǎng)146 km。西部陸地由北向南發(fā)育板橋次凹、歧北次凹、歧南次凹，形成壘塹相間結(jié)構(gòu)，各次凹均具有北斷南超、北陡南緩的單斷箕狀斷陷特征；東部海域發(fā)育北塘次凹、歧口主凹，同樣具有北斷南超、北陡南緩的箕狀斷陷結(jié)構(gòu)特征，南部以北掉滑脫斷層系為主，中央發(fā)育不對(duì)稱地塹結(jié)構(gòu)。歧口主凹與其他次凹之間以低凸起相隔、水體相通，具有統(tǒng)一斷陷、統(tǒng)一沉積的構(gòu)造演化特征。

凹陷發(fā)育古近系、新近系，其構(gòu)造特征既有繼承性，也有差異性。繼承性表現(xiàn)在主斷裂長(zhǎng)期活動(dòng)，控制古近系、新近系構(gòu)造的形成。差異性表現(xiàn)在古近系構(gòu)造相對(duì)完整，斷陷主斷裂清晰，分割作用明顯，控制斜坡砂體分布與油氣成藏，影響古地貌變化；新近系構(gòu)造斷層多、斷塊小，凹陷主斷裂不清楚，斷層規(guī)模小，密集分布，控制圈閉形成及油氣成藏與富集。沿岸走滑斷裂帶海陸兩側(cè)斷裂走向略有不同，西側(cè)凹陷斷層走向以NE，NNE向?yàn)橹?，東側(cè)凹陷斷層走向以近EW向?yàn)橹?。凹陷為典型的裂谷型盆地，?jīng)歷了斷陷到坳陷2個(gè)演化階段，斷陷期區(qū)域狹小陡峭，坳陷期區(qū)域?qū)掗熎骄彛靼紖^(qū)新生界地層直接披覆在元古界地層之上。

2 凹陷形成的控制因素

2.1 褶皺、逆沖構(gòu)造

印支期末，凹陷古生界地層受板塊運(yùn)動(dòng)影響，在斷塊隆升高部位地層遭受剝蝕減薄，之后地層沉積披覆在古生界地層之上，表明印支期該地區(qū)地層遭受強(qiáng)烈擠壓形成隆升褶皺，地層順逆斷層而上；燕山期末的剖面復(fù)原表明，該時(shí)期地層繼續(xù)遭受擠壓形成褶皺，地層隆升并遭受剝蝕至殆盡，逆沖斷層附近為半古背斜構(gòu)造；白堊系沉積末—沙三沉積前，背斜核部地層開(kāi)始不再遭受剝蝕，接受正常沉積，盆地的深部，中生界地層被強(qiáng)烈剝蝕，局部地區(qū)新生界底地層已經(jīng)直接接觸到奧陶系地層，后期沉積地層與古生界地層呈明顯角度削截，為一不整合界面，這一時(shí)期形成歧口凹陷的雛形，兩翼存有較厚、沒(méi)有被剝蝕殆盡的石炭-二疊系地層；沙河街組之后沉積時(shí)期，歧口凹陷不再遭受擠壓，形成拉伸盆地，地層不在遭受剝蝕，逆沖斷層轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬樱来纬练e沙河街、東營(yíng)、館陶、明化鎮(zhèn)組地層，為典型的負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造，渤海灣盆地主要在這一時(shí)期生烴，新生界也是渤海灣盆地主要產(chǎn)油層系［11-12］（見(jiàn)圖1）。

2.2 右旋伸展走滑運(yùn)動(dòng)

渤海灣盆地受板塊運(yùn)動(dòng)影響，在沉積沉降過(guò)程中受右旋走滑和拉伸伸展作用影響，盆地產(chǎn)生巨大的變形［13-14］。位于其腹部的歧口凹陷也是如此，孔店組時(shí)期，盆地受近東西向的拉伸，順沿岸走滑帶和郯廬斷裂方向伴隨有右旋走滑運(yùn)動(dòng)，斷層近NNE方向展布；沙河街組沉積時(shí)期，歧口凹陷出現(xiàn)明顯的南北向拉伸運(yùn)動(dòng)，斷層出現(xiàn)近南向偏轉(zhuǎn)，沿岸帶是重要調(diào)節(jié)帶，兩側(cè)斷層走向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，陸地區(qū)域斷層近NNE向展布，海域斷層近NS向展布，渤海灣盆地的其他凹陷也有類似情況出現(xiàn)。

圖1 歧口凹陷古高今低的古地貌演化過(guò)程

2.3 沿岸走滑斷裂帶

在大港探區(qū)航磁異常中，歧口凹陷沿岸帶呈近SN向發(fā)育，對(duì)斷裂控制和影響明顯，該線兩側(cè)特征迥異。沿岸帶東側(cè)歧口主陷地理位置部分表現(xiàn)為平緩的低值異常；西側(cè)板橋次凹、歧北次凹、歧南次凹地理位置所在部分則航磁異常高，變化劇烈。沿岸帶走滑如圖2中紅虛線所示，幾乎是2種異常特征的分界線，且沿岸走滑斷裂帶兩側(cè)斷層方向也發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。

2.4 火山巖

火山巖在歧口凹陷古生界和新生界各個(gè)層系均有發(fā)育，影響地質(zhì)沉積狀況，對(duì)油氣勘探存在重要意義?；鸪蓭r主要沿海岸帶、走滑斷裂帶附近分布，反映出斷裂帶在新生代時(shí)期已發(fā)展成殼級(jí)深斷裂。斷裂帶周邊地層比較薄弱，容易形成火山通道，遭受深部熱物質(zhì)上涌，至新生界地層，影響沉積環(huán)境。順沿岸走滑斷裂帶，與其他斷層相交部位，為火成巖大量發(fā)育地段，在火山巖發(fā)育地區(qū)的深部元古界地層，往往伴隨有花狀構(gòu)造，這也是歧口凹陷火成巖發(fā)育的一個(gè)典型特征。

3 構(gòu)造演化階段劃分及特征

3.1 地層界面

歧口凹陷新生代構(gòu)造演化為早期裂陷和后期坳陷2個(gè)階段，裂陷階段發(fā)育2幕運(yùn)動(dòng)，坳陷階段發(fā)育穩(wěn)定沉降幕和加速沉降幕，期間存在3個(gè)明顯的不整合界面。由歧口凹陷前新生代古地質(zhì)研究可知，凹陷最深處出露元古界地層，兩側(cè)依次是寒武、奧陶、石炭-二疊、侏羅及白堊系，呈近環(huán)帶狀展布。這表明，其在新生代之前為古背斜，一直遭受隆升剝蝕，直到沙河街組沉積時(shí)期才發(fā)生沉積沉降，在新生代時(shí)期發(fā)育成現(xiàn)今的歧口凹陷，為典型的負(fù)反轉(zhuǎn)作用形成的“古高今低”構(gòu)造格局［11-14］。

圖2 大港探區(qū)航磁ΔT平面等值線圖

新生代初始界面。新生代初期，最早沉積沙河街組地層，沙河街組沙三段底為新生代初始界面。受孔店升降運(yùn)動(dòng)影響，新生代之前地層遭受?chē)?yán)重剝蝕，沙三段底為一明顯不整合界面。界面往往是一條比較連續(xù)的強(qiáng)反射軸，表現(xiàn)為對(duì)下伏古地層強(qiáng)烈削截，沙三段地層相對(duì)不整合界面表現(xiàn)為上超現(xiàn)象，在整個(gè)歧口凹陷都存在這一特征。

斷陷、坳陷轉(zhuǎn)換界面。受東營(yíng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，歧口凹陷由斷陷盆地開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)檑晗菖璧?，館陶組底界面為斷、坳轉(zhuǎn)換界面。館陶組底界之下的古近系，無(wú)論是分布范圍還是厚度均表現(xiàn)出明顯差異性，斷層大量發(fā)育，活動(dòng)強(qiáng)烈；界面之上的新近系及第四系厚度變化不大，斷層發(fā)育較少，活動(dòng)微弱。地震剖面表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、連續(xù)的反射特征，在盆緣與下伏地層呈削截關(guān)系。

裂陷階段2幕運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化界面。沙河街組一段界面為裂陷階段2幕運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換界面，在凹陷邊緣和內(nèi)部隆起區(qū)。界面之下的地層遭受不同程度的剝蝕，凹陷中心表現(xiàn)為清晰的強(qiáng)反射軸，控制斷層向上延伸并終止于界面底部；界面之上構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，尤其是在斜坡區(qū)斷層很不發(fā)育，上超現(xiàn)象則十分顯著。沙一段沉積時(shí)期前后，斷層走向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，體現(xiàn)了沙一段底界面為一關(guān)鍵性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變革面。

從盆地演化來(lái)看，歧口凹陷是由斷陷盆地轉(zhuǎn)變?yōu)檑晗菖璧?。斷陷、坳陷各自發(fā)育2幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；2幕運(yùn)動(dòng)期均具有沉降速率由大到小變化的特點(diǎn)，沙三段沉降速率最快，可達(dá)420 m/Ma，東營(yíng)組沉降速率最慢，僅為45 m/Ma，是斷坳轉(zhuǎn)換的過(guò)渡期；坳陷期沉降速率整體上有所減弱，但是呈現(xiàn)出逐漸變大過(guò)程，甚至是成倍增長(zhǎng)，沉降量曲線斜率也對(duì)應(yīng)增大，反映了裂后期的加速沉降過(guò)程。

3.2 沉降史分析

陸上沉降史。歧口凹陷陸上近南北向結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為典型北斷南超的多米諾式半地塹結(jié)構(gòu)。從沉降史反演結(jié)果看，不同時(shí)期，盆地的沉降量和沉降速率發(fā)生了較大變化，同一時(shí)期，不同構(gòu)造單元沉降程度也存在著較大差異。沙河街組沉積期，沉降速率超過(guò)400 m/Ma，東營(yíng)組期，總體沉降速率小于100 m/Ma，從館陶組開(kāi)始，沉降速率小于100 m/Ma，但晚期略微加速沉降。

海域沉降史。歧口凹陷海域地區(qū)則表現(xiàn)為大型復(fù)式地塹，斷層發(fā)育規(guī)模更大，沉降最快的仍為沙河街組，最大沉降速率達(dá)到了900 m/Ma，要顯著高于陸上區(qū)域；東營(yíng)組沉降速率比較穩(wěn)定，在100～150 m/Ma；館陶組和明化鎮(zhèn)組沉降幅度要小得多，與陸上區(qū)域類似，具有晚期加速沉降的特征。

海陸沉降史對(duì)比。歧口凹陷陸上整體表現(xiàn)為由盆地邊界滄東斷層及盆地內(nèi)部的港西斷層、南大港斷層等控制下形成的3個(gè)多米諾式北斷南超箕狀半地塹結(jié)構(gòu)；海域地區(qū)，海河斷層作為北部邊界斷層控制了歧口凹陷最大的沉積沉降中心。從近東西向過(guò)海陸剖面上看，歧口凹陷存在3個(gè)明顯臺(tái)階，分別對(duì)應(yīng)著孔店凸起、歧北凹陷西側(cè)海陸過(guò)渡帶和海域部分。從陸上到海域，新生代地層逐漸加厚，埋藏逐漸加深。以上研究表明歧口凹陷是構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的斷陷湖盆，經(jīng)歷了斷陷到坳陷2個(gè)演化階段（見(jiàn)圖3）。

圖3 歧口凹陷跨海陸地區(qū)近東西向沉降史分析

4 結(jié)論

1）歧口凹陷新生代盆地結(jié)構(gòu)的發(fā)育，受到褶皺、逆沖構(gòu)造、右旋伸展走滑運(yùn)動(dòng)、沿岸走滑斷裂帶和火山巖等原因控制。凹陷新生代盆地是由斷陷轉(zhuǎn)為坳陷，斷坳期各發(fā)育2幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，期間存在3個(gè)顯著不整合界面，界面上下地層沉積特征明顯不同。

2）凹陷海域與陸域沉降史各有區(qū)別：陸上近南北向結(jié)構(gòu)變現(xiàn)為典型北斷南超多米諾式半地塹結(jié)構(gòu)，海域地區(qū)則表現(xiàn)為大型復(fù)式地塹；海域地區(qū)比陸上地區(qū)沉積速度更快。

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