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    北黃海盆地東部坳陷中新生代構(gòu)造樣式

    2016-07-19 05:37:40簡(jiǎn)曉玲萬曉明
    地質(zhì)學(xué)刊 2016年2期

    簡(jiǎn)曉玲, 萬曉明, 杜 民

    (1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510075; 2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局,廣東廣州510075)

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    北黃海盆地東部坳陷中新生代構(gòu)造樣式

    簡(jiǎn)曉玲1,2, 萬曉明1,2, 杜民1,2

    (1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510075; 2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局,廣東廣州510075)

    摘要:北黃海盆地東部坳陷中新生代自下而上發(fā)育中侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、漸新統(tǒng)和新近系,劃分為3個(gè)構(gòu)造層,即下構(gòu)造層、中構(gòu)造層和上構(gòu)造層,分別對(duì)應(yīng)盆地的中生代斷陷-反轉(zhuǎn)階段、古近紀(jì)斷陷-反轉(zhuǎn)階段和區(qū)域沉降階段3期構(gòu)造演化階段。不同的構(gòu)造演化階段造就了不同的構(gòu)造樣式,基于地震反射資料,結(jié)合盆地地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,總結(jié)了坳陷構(gòu)造樣式特征,即伸展構(gòu)造、擠壓構(gòu)造、反轉(zhuǎn)構(gòu)造及扭動(dòng)構(gòu)造4種樣式,以伸展構(gòu)造樣式為主,翹傾斷塊、滑動(dòng)斷階及逆牽引背斜是研究區(qū)內(nèi)有利于油氣運(yùn)聚成藏的主要構(gòu)造樣式。

    關(guān)鍵詞:構(gòu)造樣式;東部坳陷;北黃海盆地

    0引言

    陸相斷陷盆地一般會(huì)經(jīng)歷多個(gè)演化階段,由于各演化階段的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制不同,盆地不同構(gòu)造層及同一構(gòu)造層會(huì)形成不同的構(gòu)造格架和構(gòu)造樣式(倪金龍等,2009;李明剛等,2011;付兆輝等,2012;陳偉等,2013)。區(qū)域性或盆地基底的構(gòu)造樣式不僅控制著盆地的沉積模式和成因機(jī)制,而且控制了沉積盆地中油氣圈閉的類型及分布(崔營濱,2013),不同的構(gòu)造樣式對(duì)油氣聚集的影響不同,形成的油氣藏類型也不同(梁積偉等,2006;郇玉龍等,2011)。因此,通過對(duì)構(gòu)造樣式的研究分析,可以更好地預(yù)測(cè)和尋找與油氣聚集有關(guān)的有利圈閉。

    近年來,許多學(xué)者就北黃海盆地地質(zhì)構(gòu)造特征、構(gòu)造演化過程及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制等進(jìn)行了深入研究并取得了突出成果(何將啟等,2007;李文勇,2007;陳亮等,2008;龔承林等,2009;李文勇等,2009),但對(duì)具體的構(gòu)造樣式?jīng)]有進(jìn)行詳細(xì)說明。

    以三維地震資料為基礎(chǔ),結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特征及其演化過程,對(duì)北黃海盆地東部坳陷構(gòu)造樣式進(jìn)行分析總結(jié)。

    1地質(zhì)概況

    北黃海盆地位于中國大陸與朝鮮半島之間的海域,是發(fā)育于中朝板塊東部區(qū)域隆起背景上的中、新生代陸內(nèi)斷陷盆地,東接朝鮮北部地塊,西為郯廬斷裂和渤海灣盆地,南鄰膠東隆起和蘇膠—臨津江碰撞造山帶,北與遼東—海洋島隆起區(qū)相接,由東部坳陷、中央隆起、中部坳陷、中西部隆起、西部坳陷和南部坳陷群6個(gè)彼此分割的二級(jí)構(gòu)造單元組成(王立飛等,2010)(圖1)。

    北黃海盆地內(nèi),東部坳陷的中生代地層最為發(fā)育,沉積最厚,油氣地質(zhì)條件最為優(yōu)越。該坳陷自中侏羅世開始沉降接受沉積,自下而上發(fā)育中侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、漸新統(tǒng)和新近系。研究區(qū)主要發(fā)育上侏羅統(tǒng)上部?jī)A油型烴源巖和中侏羅統(tǒng)上部?jī)A氣型烴源巖2套烴源巖,有機(jī)類型以Ⅲ型為主,部分為Ⅱ型。儲(chǔ)層為中生界雙孔介質(zhì)砂巖儲(chǔ)層,具有特低孔特低滲特征;上侏羅統(tǒng)上部和下白堊統(tǒng)中部為研究區(qū)2套有效區(qū)域蓋層。研究區(qū)油氣運(yùn)聚以近源成藏為特點(diǎn),斷層是最主要的油氣運(yùn)移通道;坳陷內(nèi)發(fā)育了數(shù)量眾多、規(guī)模不等、形態(tài)各異、性質(zhì)不同的斷裂,以張性正斷層為主,少數(shù)逆斷層和走滑斷層。斷裂的平面展布方向主要為NE、NW和近EW向,這3組斷層空間上共同控制了盆地的構(gòu)造與沉積格局。

    圖1 北黃海盆地構(gòu)造單元分布圖Fig.1 Map showing division of tectonic units in the North Yellow Sea Basin

    2構(gòu)造層劃分及構(gòu)造演化階段

    北黃海盆地與中國東部其他盆地具有統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)背景,主要受控于特提斯構(gòu)造域板塊(地塊)對(duì)歐亞板塊俯沖碰撞及(古)太平洋板塊俯沖(王后金等,2014)。盆地在地質(zhì)演化過程中經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),形成多旋回的構(gòu)造-沉積組合及多個(gè)不整合界面,綜合盆地的地震反射界面特征、地層接觸關(guān)系以及構(gòu)造變形特征等因素,以區(qū)域性不整合面為界,將坳陷中、新生代地層劃分為3個(gè)構(gòu)造層,即下構(gòu)造層、中構(gòu)造層和上構(gòu)造層。下構(gòu)造層由中侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)組成,中構(gòu)造層由漸新統(tǒng)組成,上構(gòu)造層相當(dāng)于新近系。3個(gè)構(gòu)造層對(duì)應(yīng)坳陷的3期構(gòu)造演化階段:中生代斷陷-反轉(zhuǎn)階段、古近紀(jì)斷陷-反轉(zhuǎn)階段和區(qū)域沉降階段(圖2)。

    圖2 北黃海盆地東部坳陷中新生代構(gòu)造層劃分Fig.2 Division of the Meso-Cenozoic tectonic layers in the eastern depression, North Yellow Sea Basin

    下構(gòu)造層超覆在基底構(gòu)造層之上,代表了研究區(qū)中生代初始裂陷、強(qiáng)烈裂陷和裂陷萎縮3個(gè)階段,分別對(duì)應(yīng)中侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)。晚侏羅世—早白堊世,盆地處于伸展裂陷環(huán)境,以NW-SE向拉張為特征,研究區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈,NE-NEE向張性生長斷層控制其構(gòu)造格局,使研究區(qū)在中生代表現(xiàn)為“東南斷、西北超”的半地塹斷陷,NW向斷層與NE-NEE向斷層相互交切,使得構(gòu)造面貌復(fù)雜化。晚白堊世盆地反轉(zhuǎn)隆升,地層遭受剝蝕缺失,該時(shí)期正好是中國東部盆地的構(gòu)造反轉(zhuǎn)期,產(chǎn)生區(qū)域性的左行剪切作用,使中國東部在NW方向上由拉張變?yōu)閿D壓(王后金等,2014)。下構(gòu)造層受到多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造,構(gòu)造變形比較復(fù)雜,伸展構(gòu)造與擠壓構(gòu)造并存。

    中構(gòu)造層與下構(gòu)造層呈角度不整合接觸關(guān)系,在坳陷邊緣往往超覆在基底構(gòu)造層之上,代表了盆地新生代初始裂陷和強(qiáng)烈裂陷階段,這一時(shí)期歐亞板塊東部發(fā)生廣泛而強(qiáng)烈的裂陷活動(dòng),盆地再次受到NW-SE向拉張作用而張裂成盆(王后金等,2014)。與下構(gòu)造層相比,中構(gòu)造層控盆或控坳斷層的繼承性活動(dòng)明顯增強(qiáng),先存的NW向斷層也更為活躍。新生斷裂一般為蓋層斷層,規(guī)模較小。漸新世末的構(gòu)造反轉(zhuǎn)使中構(gòu)造層褶皺變形,以擠壓褶皺與反轉(zhuǎn)斷層為重要特征,局部發(fā)育伴生的逆斷層。

    上構(gòu)造層與中構(gòu)造層為角度不整合接觸關(guān)系,隆起部位通常直接覆蓋在基底構(gòu)造層上。該構(gòu)造層為盆地區(qū)域沉降期形成的沉積,分布于全區(qū),呈水平層狀,厚度穩(wěn)定,構(gòu)造變形輕微,斷裂作用和巖漿活動(dòng)微弱。

    3構(gòu)造樣式特征

    多期的構(gòu)造演化在研究區(qū)內(nèi)形成了大量多方向、不同規(guī)模的張性正斷層、走滑斷層和壓性逆斷層,這些斷層在盆地內(nèi)形成了多種構(gòu)造樣式。根據(jù)構(gòu)造形態(tài)及其成因分類,在北黃海盆地東部坳陷中新生代地層中識(shí)別出伸展構(gòu)造樣式、擠壓構(gòu)造樣式、反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式及扭動(dòng)構(gòu)造樣式4種類型。

    3.1伸展構(gòu)造樣式

    3.1.1翹傾斷塊翹傾斷塊構(gòu)造樣式是指在斷層的伸展作用下,斷塊沿?cái)嗝嫘D(zhuǎn)而形成的斷塊翹傾形態(tài)。反向翹傾斷塊由斷塊的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與斷層的傾向相反而形成,主要發(fā)育于坳陷中部洼陷區(qū)陡坡帶,反向翹傾斷塊為北傾的上侏羅統(tǒng)及漸新統(tǒng)與南傾的斷層共同構(gòu)成,盡管反向正斷層下降盤在下降,但整體上似乎沒有發(fā)生沉降(圖3)。

    順向翹傾斷塊構(gòu)造主要發(fā)育于緩坡帶,根據(jù)斷裂構(gòu)造又可分為基底卷入和蓋層滑脫2類,研究區(qū)白堊系—漸新統(tǒng)主要發(fā)育蓋層滑脫的順向翹傾斷塊,而侏羅系部分地區(qū)發(fā)育斷達(dá)基底的這種斷層,屬于基底卷入型順向翹傾斷塊。順向斷層體系常與盆地同期發(fā)育,對(duì)沉積具有一定的控制作用,在油氣運(yùn)移上起著較大的作用。

    3.1.2滑動(dòng)斷階滑動(dòng)斷階是鏟式主斷層活動(dòng)時(shí)在斷層下降盤形成的多級(jí)臺(tái)階。以1條或若干條基底主斷層為骨干,與眾多的基底次級(jí)斷層及蓋層斷層組合就可形成滑動(dòng)斷裂構(gòu)造。北黃海盆地東部坳陷類構(gòu)造樣式發(fā)育于陡坡帶,受控于洼斷裂控制,伸展量大,易形成滑動(dòng)斷階。圖3顯示的滑動(dòng)斷階構(gòu)造樣式主干斷層為區(qū)域控洼斷層,其上盤的次級(jí)斷層則為基底主斷層形成以后受派生應(yīng)力場(chǎng)影響而形成,是真正意義的次級(jí)斷層或調(diào)節(jié)性次級(jí)斷層,主斷層與次級(jí)斷層組合形成滑動(dòng)斷階構(gòu)造。

    3.1.3逆牽引背斜逆牽引背斜亦稱滾動(dòng)背斜,是一種與生長斷層有關(guān)的褶皺,是地層向斷面的“回傾”,與緊靠斷層出現(xiàn)的小型背斜形態(tài)和正斷層下降盤牽引作用形成的向外形態(tài)恰恰相反,故稱之為“逆牽引”。研究區(qū)逆牽引背斜構(gòu)造樣式比較少見,逆牽引背斜發(fā)育于坳陷中部,位于2個(gè)洼陷之間的隆起區(qū),形成逆牽引的斷層一般為生長斷層,構(gòu)造和沉積同步發(fā)生,臨近生油區(qū),生長斷層又可作為油氣運(yùn)移通道,是一種極為有利的儲(chǔ)油圈閉(圖3)。

    3.1.4重力滑動(dòng)塹背形重力滑動(dòng)塹背形構(gòu)造的形成需要存在2條對(duì)傾滑動(dòng)斷層,隨著深度增大,2條斷層距離逐漸變小,在持續(xù)拉張應(yīng)力作用下,地層沿兩側(cè)斜坡或同生正斷層面向沉降中心滑動(dòng),導(dǎo)致中部地層邊拱張邊陷落,形成下擠、上張、頂陷落的“卷心菜式”斷裂背斜構(gòu)造。重力滑動(dòng)塹背形構(gòu)造多發(fā)育于凹陷內(nèi)部,主要形成于中構(gòu)造層(圖3)。

    3.1.5潛山披覆研究區(qū)潛山披覆發(fā)育于坳陷西北部潛山帶上(圖3),是在基底邊隆起、邊沉積、邊壓實(shí)情況下形成的頂薄翼厚的披覆構(gòu)造樣式。

    3.2擠壓構(gòu)造樣式

    3.2.1水平擠壓水平擠壓應(yīng)力致使巖層發(fā)生縮短或逆沖所形成的擠壓構(gòu)造樣式,研究區(qū)此類構(gòu)造樣式不多見,在研究區(qū)南部可見2條對(duì)傾的逆斷層及其挾持的上隆斷塊構(gòu)成的沖起構(gòu)造;研究區(qū)中部可見一規(guī)模較大的NE向逆斷層,其斷距大,斷層上盤發(fā)育斷層相關(guān)褶皺,形成斷背斜構(gòu)造(圖4)。

    圖3 北黃海盆地東部坳陷中新生代伸展構(gòu)造樣式Fig.3 Extension structural styles of the Meso-Cenozoic strata in the study area

    3.2.2底辟(垂向擠壓)地殼深部塑性巖層在外力作用下發(fā)生底辟作用,由此而產(chǎn)生的構(gòu)造叫底辟構(gòu)造。研究區(qū)火成巖比較發(fā)育,因此多見巖漿底辟構(gòu)造樣式,地震剖面上底辟內(nèi)部呈雜亂反射,而圍巖反射界面在此突然中斷,能清晰勾繪出底辟形態(tài),巖漿底辟從基底刺穿至漸新統(tǒng),應(yīng)該是在下白堊統(tǒng)沉積之后發(fā)生巖漿侵入所致,侵入巖體的占位導(dǎo)致上覆巖層及圍巖上拱形成背形(圖4)。

    3.3反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式

    反轉(zhuǎn)構(gòu)造是斷層面上2種力學(xué)性質(zhì)逆轉(zhuǎn)形成的構(gòu)造。斷層的逆轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有2種類型,即由正斷層轉(zhuǎn)為逆斷層(正反轉(zhuǎn)構(gòu)造)和由逆斷層轉(zhuǎn)為正斷層(負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造)。研究區(qū)經(jīng)歷了2期構(gòu)造反轉(zhuǎn):燕山晚期和漸新世末,都由拉張應(yīng)力場(chǎng)反轉(zhuǎn)為擠壓應(yīng)力場(chǎng),反轉(zhuǎn)構(gòu)造顯示中生代地層已經(jīng)表現(xiàn)為逆沖,而上部仍表現(xiàn)為拉張,屬于部分反轉(zhuǎn)的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造,反轉(zhuǎn)時(shí)期為漸新世末。從區(qū)域構(gòu)造分析,反轉(zhuǎn)構(gòu)造常與逆斷層相伴,許多逆斷層利用原有的正斷層向上滑動(dòng)(圖5)。

    3.4扭動(dòng)構(gòu)造樣式

    扭動(dòng)構(gòu)造與走滑斷裂是地殼水平運(yùn)動(dòng)的重要表現(xiàn)。扭動(dòng)構(gòu)造可以按應(yīng)力性質(zhì)劃分為壓扭構(gòu)造和張扭構(gòu)造2類。在地震剖面上呈花狀結(jié)構(gòu),根據(jù)扭動(dòng)的力學(xué)性質(zhì)可以劃分為正花狀和負(fù)花狀構(gòu)造。圖5為負(fù)花狀構(gòu)造,切割了漸新統(tǒng)。

    圖4 北黃海盆地東部坳陷中新生代擠壓構(gòu)造樣式Fig.4 Compressional structural styles of the Meso-Cenozoic strata in the study area

    圖5 北黃海盆地東部坳陷中新生代反轉(zhuǎn)及扭動(dòng)構(gòu)造樣式Fig.5 Inversion and wrench structural styles of the Meso-Cenozoic strata in the study area

    4構(gòu)造樣式與油氣分布

    構(gòu)造樣式對(duì)油氣運(yùn)聚的影響不同,從而形成不同的油氣藏類型。北黃海盆地東部坳陷的勘探實(shí)踐已證實(shí)油氣主要圍繞生烴中心分布,研究區(qū)油氣運(yùn)聚以近源成藏為特點(diǎn)。鉆探揭示油氣主要集中分布在臨近生烴區(qū)的有利構(gòu)造帶中,翹傾斷塊、逆牽引背斜及滑動(dòng)斷階等都是該區(qū)內(nèi)有利于油氣運(yùn)聚成藏的主要構(gòu)造樣式。

    發(fā)育于坳陷中部的翹傾斷塊構(gòu)造樣式為油氣儲(chǔ)集提供了良好的構(gòu)造地質(zhì)條件,下部厚層中、上侏羅統(tǒng)暗色泥巖提供油源,油氣順著斷層、沿著砂體逐級(jí)往高部位運(yùn)聚,主要在下白堊統(tǒng)斷塊中成藏,形成斷塊油氣藏。逆牽引背斜是研究區(qū)內(nèi)較為有利油氣成藏的構(gòu)造樣式,它為油氣的保存提供了良好的構(gòu)造圈閉。能否形成油氣藏主要取決于該構(gòu)造樣式的發(fā)育部位,只有發(fā)育于有限生烴范圍內(nèi)的逆牽引背斜才具備成藏的先決條件,斷層將油氣輸導(dǎo)至背斜中形成斷背斜或斷鼻油氣藏。在發(fā)育于坳陷東部由控洼斷裂及次級(jí)斷層組成的滑動(dòng)斷階構(gòu)造樣式中也見到了較好的油氣顯示,該構(gòu)造樣式緊鄰生烴區(qū)發(fā)育,仍處于油氣運(yùn)移的有利趨勢(shì)方向,其斷裂系統(tǒng)發(fā)育且主控?cái)嗔焉煺沽看?,有利于油氣的輸?dǎo),主要形成斷塊油氣藏。而在研究區(qū)西北部鉆揭的潛山披覆構(gòu)造樣式中未發(fā)現(xiàn)油氣顯示,主要是因?yàn)榫噗晗葜胁康臒N源巖發(fā)育范圍太遠(yuǎn)。分析構(gòu)造樣式與油氣分布的關(guān)系有利于進(jìn)一步尋找優(yōu)勢(shì)構(gòu)造圈閉及預(yù)測(cè)該區(qū)油氣分布。

    5結(jié)論

    (1) 北黃海盆地在中新生代經(jīng)歷了3期構(gòu)造演化階段:中生代斷陷-反轉(zhuǎn)階段斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈,構(gòu)造變形比較復(fù)雜,伸展構(gòu)造與擠壓構(gòu)造并存;古近紀(jì)斷陷-反轉(zhuǎn)階段以擠壓褶皺與反轉(zhuǎn)斷層為重要特征;區(qū)域沉降階段構(gòu)造變形輕微。

    (2) 研究區(qū)存在伸展構(gòu)造、擠壓構(gòu)造、反轉(zhuǎn)構(gòu)造及扭動(dòng)構(gòu)造樣式4種類型,以伸展構(gòu)造樣式為主。

    (3) 研究區(qū)內(nèi)有利于油氣運(yùn)聚成藏的構(gòu)造樣式主要是坳陷中部圍繞生烴區(qū)發(fā)育的翹傾斷塊、逆牽引背斜及滑動(dòng)斷階等構(gòu)造樣式。鉆探結(jié)果揭示油氣集中分布于翹傾斷塊構(gòu)造樣式中,主要形成斷塊油氣藏;逆牽引背斜及斷階構(gòu)造樣式中也見到了較好的油氣顯示,形成一些斷背斜或斷鼻與斷塊油氣藏。

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    The Meso-Cenozoic structural styles of the eastern depression in the North Yellow Sea Basin

    JIAN Xiaoling1,2, WAN Xiaoming1,2, DU Min1,2

    (1.KeyLaboratoryofMarineMineralResources,MinistryofLandandResources,Guangzhou510075,Guangdong,China; 2.GuangzhouMarineGeologicalSurvey,Guangzhou510075,Guangdong,China)

    Abstract:The Meso-Cenozoic strata in the eastern depression of the North Yellow Sea Basin include the Middle Jurassic, Upper Jurassic, Lower Cretaceous, Oligocene and Neogene from bottom to top, and can be divided into three tectonic layers, i.e., the lower tectonic layer, middle tectonic layer and upper tectonic layer, corresponding to the three tectonic evolution stages of the Mesozoic rift-reverse phase, Paleogene rift-reverse phase and regional subsidence phase. Different tectonic evolution stages formed different structural styles. Based on seismic reflection data and geological structural characteristics of the basin, this work analyzed the characteristics of structural styles of the depression. It is suggested that there are four structure styles, namely extensional, compressional, inversion and wrench structure styles, with the dominant extension structural style. The tilting fault blocks, sliding fault terraces and reverse dragging anticlines are the main structural styles favorable for hydrocarbon migration and accumulation in the study area.

    Keywords:structural styles; eastern depression; North Yellow Sea Basin

    doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.02.314

    收稿日期:2015-03-10;修回日期:2015-05-05;編輯:蔣艷

    基金項(xiàng)目:國家海洋地質(zhì)研究專項(xiàng)(GZH200700405)

    作者簡(jiǎn)介:簡(jiǎn)曉玲(1986—),女,工程師,碩士,能源地質(zhì)工程專業(yè),主要從事油氣地質(zhì)研究工作,E-mail: jianxl2008@163.com

    中圖分類號(hào):P736.1; P722.5

    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

    文章編號(hào):1674-3636(2016)02-0314-06

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