魯西隆起北部磁村斷層走滑特征及其控藏意義

趙 利 ,李 理 ,劉 卉

(1.中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580;2.中國(guó)石油 東方物探研究院,河北 涿州 072751)

伸展環(huán)境下的走滑斷層活動(dòng)與同期正斷層的系統(tǒng)分析同等重要。在伸展斷裂系統(tǒng)中,這些走滑斷層常以調(diào)節(jié)伸展的方式產(chǎn)生,不同學(xué)者冠以不同的名稱,如橫向構(gòu)造、變換斷層、傳遞斷層、調(diào)整斷層、撕裂斷層等(馬杏垣等,1983;Dahlstrom,1970;Morley et al.,1990;任文忠,1989;燕守勛等,1996)。如,魯西隆起北部放射狀斷層就是華北板塊東部中新生代伸展–走滑(張扭性)背景下產(chǎn)生的調(diào)節(jié)斷層。前人對(duì)這些斷層的研究多側(cè)重于其形成機(jī)制方面,強(qiáng)調(diào)伸展調(diào)節(jié)成因或砥柱隆升產(chǎn)生放射狀斷層組合成因(金振奎等,1999;燕守勛等,1996;杜子圖等,1999;任文忠,1989;牛樹(shù)銀等,2012),對(duì)斷層帶內(nèi)部的地質(zhì)現(xiàn)象及其對(duì)沉積的控制尚未開(kāi)展深入研究。本研究通過(guò)露頭區(qū)地質(zhì)調(diào)查,詳細(xì)解剖這類走滑斷層的特征及其對(duì)沉積的控制,對(duì)比露頭區(qū)與坳陷區(qū)之間斷層發(fā)育的異同、類比斷層性質(zhì)及活動(dòng)對(duì)沉積砂體的控制,將有助于探討盆地內(nèi)伸展與盆地周邊走滑之間的關(guān)系,并最終為盆地內(nèi)斷層解析及其控沉積研究提供一定的參考。

1 地質(zhì)背景

魯西隆起北部放射狀斷層位于泰山-魯山-沂山以北,濟(jì)陽(yáng)坳陷以南,東、西側(cè)分別被郯廬斷裂與蘭聊斷裂所夾持(圖1a)。這些斷層包括上五井?dāng)鄬?F8)、淄河斷層(F9)、磁村斷層(F10)、白泉-五色崖斷層(F11)、文祖斷層(F12)等,傾向東或西,傾角較陡,左旋或右旋,呈放射狀向北撒開(kāi)。其中,上五井?dāng)鄬酉虮睎|延伸進(jìn)入青東凹陷,與郯廬斷裂斜交;磁村斷層向北西延伸進(jìn)入東營(yíng)凹陷與惠東斷層相連;文祖斷層向北西延伸進(jìn)入惠民凹陷與白橋斷層相連。

圖1 魯西隆起與濟(jì)陽(yáng)坳陷地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geologic map of the western Shandong Uplift and Jiyang Depression

研究區(qū)位于華北板塊中、東部,出露地層總體北傾,傾角 10°～30°不等,由南向北主要有太古宙(Ar)花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖和泰山群,古–中元古代(Pt1-2)二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖和輝長(zhǎng)巖,早古生代(?-O2)白云巖、灰?guī)r、鮞?；?guī)r等,晚古生代本溪組(C2b)、太原組(C2t)、山西組(P1s)、石盒子組(P2s)碎屑巖,三疊系鳳凰山組(T1f),侏羅系坊子組(J1f)、三臺(tái)組(J2s),以及第四系(Q)未固結(jié)的黃土層(圖1b,山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991;呂朋菊等,1990 )。區(qū)內(nèi)存在 3個(gè)主要的不整合:寒武系與前寒武系之間的異巖不整合(?/Ar(Pt)),加里東運(yùn)動(dòng)形成的本溪組與中奧陶統(tǒng)八陡組之間的平行不整合(C2b/O2b),印支運(yùn)動(dòng)形成的坊子組與鳳凰山組之間的角度不整合(J1f/T1f)

2 磁村斷層宏觀特征

磁村斷層(F10),又稱金山–姚家峪斷層,位于魯西隆起北部放射狀斷層的中部,走向近南北,為一條東傾的右旋走滑斷層。斷層南起萊蕪市苗山鎮(zhèn),向北延伸經(jīng)淄博,錯(cuò)斷齊廣斷層后隱伏進(jìn)入東營(yíng)凹陷的博興洼陷。也有學(xué)者根據(jù)重力異常圖(楊輝等,2005;王國(guó)芝,2006;李理,2013),認(rèn)為磁村斷層繼

3 斷裂帶內(nèi)構(gòu)造特征

3.1 線性構(gòu)造

露頭觀測(cè)點(diǎn)位于斷層?xùn)|盤(pán)石炭系太原組(圖1b),巖性為泥巖、頁(yè)巖、粉砂巖夾砂巖、灰?guī)r、煤層等(圖2a～f)。這種巖石組合埋藏壓實(shí)之后,在再次經(jīng)受構(gòu)造應(yīng)力作用后容易產(chǎn)生多種線性構(gòu)造。觀測(cè)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了兩種線理構(gòu)造:石香腸構(gòu)造(圖2e)和“菱形構(gòu)造”(圖2f)。這兩種線理是受斷層帶內(nèi)復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)和巖石組合的綜合影響形成的。續(xù)向北延伸,與分割惠民凹陷和東營(yíng)凹陷的惠東斷層相連(圖1a)。根據(jù)山東省1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖顯示(圖1b),斷層由多條次一級(jí)斷層側(cè)列連接組成,呈明顯的右行右階式,表明斷層除右旋走滑性質(zhì)之外還具有一定的正斷層性質(zhì),存在一定的正斷距(李理,2013)。對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)地野外地質(zhì)調(diào)查,如,在淄博市蕉莊鎮(zhèn)茜草村北部(36°33.847′N,117°49.500′E),斷層傾向東,東、西兩盤(pán)錯(cuò)斷了太古宙花崗巖、南傾的下古生界、上古生界和中生界,地層具有明顯的錯(cuò)斷對(duì)應(yīng)關(guān)系,且斷層?xùn)|盤(pán)下降,西盤(pán)上升,為一條東傾右旋正-走滑斷層。斷層帶及兩盤(pán)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育明顯,如線理、擦痕、斷層巖、牽引構(gòu)造等,分述如下。

石香腸構(gòu)造是巖層在經(jīng)歷埋藏壓實(shí)之后,不同力學(xué)性質(zhì)互層的巖石再次受到垂直或近垂直巖層的擠壓造成的(馬杏垣,1999),即兩次應(yīng)力作用過(guò)程中最大主應(yīng)力方向始終與巖層垂直(圖3a→b)。從圖2e中可以看出,夾在土黃色泥巖、粉砂巖之間的強(qiáng)硬層受擠壓而在平行層理方向發(fā)生張裂,使其在剖面上形成形態(tài)各異的“石香腸”。同時(shí),強(qiáng)硬層在受力過(guò)程中還會(huì)在剖面上發(fā)育張節(jié)理和“X”型剪節(jié)理,這些節(jié)理如果受力繼續(xù)發(fā)育,會(huì)有可能使石香腸斷成兩塊。

對(duì)比石香腸構(gòu)造的橫斷面形態(tài)可以發(fā)現(xiàn),露頭區(qū)有兩種石香腸:矩形石香腸和藕節(jié)形石香腸。對(duì)于這種差異,其影響因素主要取決于兩方面:一是互層巖層之間的黏度差(圖3b);二是強(qiáng)硬層受擠壓而發(fā)生張裂時(shí)的強(qiáng)弱(馬杏垣,1999)。很明顯,觀測(cè)點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)的這兩種石香腸構(gòu)造相鄰不遠(yuǎn),因此其差異主要是由巖層的黏度差不同造成的:矩形石香腸構(gòu)造的上、下都為泥質(zhì)含量較高的薄層粉砂巖,其黏度差大;而藕節(jié)形石香腸構(gòu)造的上、下為中厚層粉砂巖,黏度差小。

觀測(cè)點(diǎn)附近還發(fā)育另外一種線理——“菱形構(gòu)造”。不同于石香腸構(gòu)造,該構(gòu)造產(chǎn)出于軟弱-粉砂質(zhì)泥巖中,橫斷面像一個(gè)個(gè)扁平的四棱錐(圖2f),本文暫時(shí)稱之為“菱形構(gòu)造”?！傲庑螛?gòu)造”是巖層在經(jīng)歷埋藏壓實(shí)的基礎(chǔ)上,相對(duì)軟弱的巖層再次受到與巖層斜交的擠壓而未發(fā)生破裂變形時(shí)形成,后期應(yīng)力場(chǎng)中最大主應(yīng)力與巖層斜交(圖3a→c)?？梢栽O(shè)想,這種應(yīng)力過(guò)程如果作用于強(qiáng)硬層中,則容易產(chǎn)生菱形石香腸構(gòu)造。

在經(jīng)歷埋藏壓實(shí)基礎(chǔ)上,如果當(dāng)后期應(yīng)力場(chǎng)中最大主應(yīng)力與巖層平行時(shí),巖層中還會(huì)產(chǎn)生另外兩種線性構(gòu)造:在強(qiáng)硬層中產(chǎn)出窗欞構(gòu)造,在泥質(zhì)或粉砂質(zhì)軟弱層中產(chǎn)生鉛筆構(gòu)造(圖3a→d)。但在野外觀測(cè)中未發(fā)現(xiàn)這兩種構(gòu)造。

通過(guò)上述分析可以看出,對(duì)于相同的巖石組合,線性構(gòu)造的形態(tài)和類型取決于后期應(yīng)力場(chǎng)特征。在原始水平沉積之后,地層埋藏壓實(shí),前期應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境如圖3a所示。其后,地層遭受后期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響:當(dāng)最大主應(yīng)力垂直于巖層時(shí),所成線理為藕節(jié)形、矩形石香腸構(gòu)造,因應(yīng)力場(chǎng)與正斷層的相對(duì)應(yīng),故其多與正斷層伴生;當(dāng)最大主應(yīng)力與巖層斜交時(shí),產(chǎn)生的線理為“菱形構(gòu)造”、菱形石香腸構(gòu)造,因應(yīng)力場(chǎng)與斜滑斷層的相對(duì)應(yīng),故其多與斜滑斷層伴生,而磁村斷層屬于此類,既有走滑分量又有伸展分量;當(dāng)最大主應(yīng)力與巖層平行時(shí),所成線理為鉛筆構(gòu)造、窗欞構(gòu)造,因應(yīng)力場(chǎng)與逆斷層或走滑斷層的相對(duì)應(yīng),故其多與這兩類斷層伴生(當(dāng) σ3直立時(shí),與逆斷層應(yīng)力場(chǎng)對(duì)應(yīng),所成線理水平;當(dāng) σ3水平時(shí),與走滑斷層應(yīng)力場(chǎng)對(duì)應(yīng),所成線理水平線理直立)。當(dāng)然,斷裂帶內(nèi)巖層破碎,應(yīng)力場(chǎng)更復(fù)雜,可能使得多種線理共生。

藕節(jié)形、矩形石香腸構(gòu)造,以及菱形構(gòu)造幾種線理的并存,進(jìn)一步說(shuō)明磁村斷層為伸展-走滑斷層。

圖3 巖性、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)線性構(gòu)造的影響Fig.3 Lithology and tectonic stress field effects on the linear structure

3.2 斷面特征

在斷裂帶的第二個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(36°34.088′N,117°49.485′E),通過(guò)觀察碎裂灰?guī)r的發(fā)育、斷層兩盤(pán)地層的產(chǎn)狀,判斷斷層為伸展-走滑斷層(圖2a～c)。斷層傾向東,傾角近于直立,西盤(pán)為奧陶系北庵莊組(O2b)灰?guī)r,地層產(chǎn)狀為 25°∠10°;東盤(pán)為石炭系太原組(C2t)碎屑巖,地層產(chǎn)狀為 80°∠27°;斷層帶內(nèi)以碎裂灰?guī)r為主,后期遭受一定的風(fēng)化(圖2b)。

磁村斷層及附近還發(fā)現(xiàn)了指示斷盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向的牽引構(gòu)造、擦痕和反階步。露頭特征表明,磁村斷層傾向東,東盤(pán)發(fā)育的牽引構(gòu)造弧形凸出方向指向南東(圖2d),即磁村斷層?xùn)|盤(pán)向南運(yùn)動(dòng),為右旋走滑斷層。擦痕和反階步在同一觀測(cè)點(diǎn)產(chǎn)出。擦痕向南東方向變細(xì),其側(cè)伏角亦指向南東,結(jié)合反階步的陡坎亦指向南東,得出磁村斷層?xùn)|盤(pán)同樣向南運(yùn)動(dòng),為右旋走滑斷層(圖2g)。而遠(yuǎn)觀磁村斷層西盤(pán),即上升盤(pán)(圖2h),可以看到山峰彼此相連呈直線向南延伸,每座山峰之間的巖石受風(fēng)化剝蝕而被搬運(yùn)到東側(cè)下降盤(pán),并形成沖溝。如果磁村斷層發(fā)生走滑活動(dòng),那么從沖溝處搬運(yùn)來(lái)的沉積物將會(huì)沿著斷層走向發(fā)生遷移,形成沉積疊瓦(圖4b)。

4 磁村斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

4.1 磁村斷層活動(dòng)模式

根據(jù)磁村斷層內(nèi)的地質(zhì)現(xiàn)象和斷層宏觀特征(圖2),以及前人總結(jié)走滑斷層的活動(dòng)特征,建立了磁村斷層的走滑活動(dòng)及控沉積模式(圖4)。

對(duì)于走滑斷層而言,斷層帶內(nèi)派生構(gòu)造多樣,局部應(yīng)力場(chǎng)也多富于變化。沿?cái)鄬幼呦蛏?斷盤(pán)運(yùn)動(dòng)逃逸區(qū)處于伸展應(yīng)力場(chǎng),常發(fā)育R、R'、T等張性斷層并演化成為斷陷盆地;而在斷盤(pán)運(yùn)動(dòng)指向區(qū)處于擠壓應(yīng)力場(chǎng),常發(fā)育褶皺、逆斷層等正向構(gòu)造并抬升成為物源區(qū)(圖4a)。此外,當(dāng)走滑斷層具有垂向分量時(shí),上升盤(pán)同樣也能成為物源區(qū),且受斷層傾角陡的緣故多發(fā)育沖溝(圖2h、4a)。當(dāng)沉積物通過(guò)河流或沖溝從抬升區(qū)或上升盤(pán)搬運(yùn)到盆地區(qū)時(shí),沉積中心會(huì)對(duì)主斷層的走滑活動(dòng)產(chǎn)生特有的響應(yīng)。對(duì)于伸展-走滑斷層而言,物源區(qū)提供的沉積物會(huì)穿過(guò)走滑斷層沿沖溝搬運(yùn)到盆地中。由于持續(xù)的走滑活動(dòng),導(dǎo)致盆地中的沉積扇體相對(duì)于沖溝發(fā)生錯(cuò)位,在剖面或平面上形成沉積疊瓦(圖4b,①、②、③)。而對(duì)于走滑-伸展斷層,由于斷層的斜滑作用,沉積扇體會(huì)在空間內(nèi)進(jìn)行斜向疊加,形似“階梯”,其遷移路徑反映斷層活動(dòng)的旋向、走滑分量大小等斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)信息。從露頭觀察到的拖曳褶皺、擦痕、階步、斷層遠(yuǎn)觀圖等判斷,磁村斷層屬于伸展-走滑斷層的活動(dòng)模式。

圖4 磁村斷層活動(dòng)模式Fig.4 Model of the Cicun Fault activity

4.2 與盆地內(nèi)沉積現(xiàn)象對(duì)比

磁村斷層走滑活動(dòng)對(duì)沉積的控制,可以用來(lái)對(duì)比研究盆地內(nèi)具有走滑性質(zhì)的斷層及其與沉積的關(guān)系。在東營(yíng)凹陷中,經(jīng)過(guò)中、新生代疊合演化后,內(nèi)部控洼斷層都經(jīng)歷過(guò)后期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變的影響(鄭德順,2006;于建國(guó)等,2009;薛雁等,2013),使得走滑相關(guān)斷層以走滑-伸展斷層為主。當(dāng)凹陷內(nèi)斷層走向與區(qū)域主伸展方向不垂直時(shí),這些正斷層會(huì)發(fā)生斜向滑動(dòng)。正是斷層具有的這種走滑性質(zhì),控制著凹陷內(nèi)沉積砂體的展布、沉積中心的遷移以及沉積模式,進(jìn)而影響油氣成藏和分布。

磁村斷層向北延伸進(jìn)入博興洼陷后,與高青–平南斷層共用平南段(楊輝等,2005;王國(guó)芝,2006;趙利,2012;李理,2013)。平南斷層西側(cè)是青城凸起,東側(cè)為博興洼陷,斷層以走滑-伸展方式活動(dòng)。通過(guò)高青凸起抬升史和博興洼陷沉積中心遷移研究表明(王國(guó)芝,2006),平南斷層的右旋走滑活動(dòng)從沙四(E1-2s4)開(kāi)始控制博興洼陷內(nèi)沉積中心的遷移。在沙四段–東營(yíng)組沉積過(guò)程中,沉積中心不斷向北側(cè)向遷移。其中,沙三期和沙一期沉積遷移比較明顯。此外,研究還通過(guò)砂層對(duì)比建立沙三段沉積砂體的空間展布關(guān)系,發(fā)現(xiàn)砂層組空間上的側(cè)向疊置關(guān)系如圖4c,顯示控洼斷層具有明顯的右旋走滑性質(zhì)。

通過(guò)三維地震水平時(shí)間切片的研究發(fā)現(xiàn)(畢義泉,2002),東營(yíng)凹陷西北部王莊地區(qū)(圖1中F15位置處)砂礫巖體從古新世–早始新世沙四下亞段(E1-2s4下)開(kāi)始發(fā)育(地震雙程走時(shí) 2.5 s),沉積砂體由北向南推進(jìn),其位置位于利 85井以南(圖5a);隨著斷層的不斷演化,當(dāng)?shù)貙影l(fā)育到早始新世沙三下亞段(E2s3下,1.7 s)時(shí),濱南斷層界限則發(fā)育到利371、利562以北,沉積砂體也相應(yīng)地向東北部遷移;將不同時(shí)期的沖積扇體疊置發(fā)現(xiàn),利37–利852–利85沉積砂體具有明顯的向北東方向的側(cè)向疊加、遷移現(xiàn)象,最終形成沉積疊瓦,并指示該段北東走向邊緣斷層在正斷的同時(shí)具有一定的右旋走滑性質(zhì);而利 561砂體則向北西側(cè)向加積,遷移微弱,指示斷層北西走向的該段具有一定的左旋走滑性質(zhì)。綜合上述分析來(lái)看,濱南斷層上、下兩盤(pán)整體沿南北向伸展,當(dāng)斷層走向與主伸展方向斜交時(shí),北東走向段產(chǎn)生右旋走滑分量,北西走向段產(chǎn)生左旋走滑分量,并相應(yīng)控制了沉積砂體的遷移和展布。

圖5 橫張斷層的走滑分量造成的沉積響應(yīng)Fig.5 Sedimentation responses to the strike slip of trans-extensional faults

在陳南斷層中段(圖1中F14位置處)也發(fā)現(xiàn)同樣的地質(zhì)現(xiàn)象。斷層整體走向近東西,斷層活動(dòng)以南北向伸展為主,其上升盤(pán)發(fā)育多個(gè)沖溝,沉積物從上升盤(pán)的沖溝進(jìn)入洼陷內(nèi),形成沉積扇體。這些扇體在剖面構(gòu)造背斜形態(tài),稱為扇背斜(鐘建華等,2008)。當(dāng)位于沖溝位置處正斷層具有走滑性質(zhì)時(shí),沉積扇體在沿?cái)鄬幼呦虻钠拭嫔?圖5b)就會(huì)發(fā)生側(cè)向遷移,導(dǎo)致扇背斜頂點(diǎn)向一側(cè)發(fā)生偏移,從而使背斜軸面傾斜,最終形成斜歪背斜(圖5c)。從圖5b可以看出,坨120、坨124井對(duì)應(yīng)陳南斷層的北西走向段,該段在南北向伸展時(shí)會(huì)產(chǎn)生左旋走滑分量,使上述兩井位置處對(duì)應(yīng)的沉積砂體向北西遷移,導(dǎo)致剖面上的扇背斜頂點(diǎn)向左偏移(圖5c)。同理,坨123、坨225井對(duì)應(yīng)陳南斷層的北東走向段,該段產(chǎn)生的右旋走滑分量導(dǎo)致在剖面上的扇背斜頂點(diǎn)向右偏移(圖5c)。但對(duì)于鹽16井而言,該位置處因陳南斷層沒(méi)有產(chǎn)生走滑分量或分量非常小,形成的扇背斜頂點(diǎn)無(wú)側(cè)向偏移,最終對(duì)應(yīng)形成直立背斜(圖5c)。

上述扇背斜是由低位域時(shí)沉積扇的砂礫巖體形成主體、后被高位域時(shí)的細(xì)粒蓋層覆蓋而成的背斜。一旦有油氣運(yùn)移進(jìn)來(lái)、聚集成藏,扇背斜將成為一種巖性油氣藏,其內(nèi)油氣分布受控于砂礫巖體之間的連通性、細(xì)粒蓋層的側(cè)向封堵能力等因素(鐘建華等,2008)。如果背斜發(fā)育成直立背斜,那么直井能夠最大可能的穿過(guò)各層構(gòu)造高點(diǎn)、貫穿油層多,打井效率高。如果背斜發(fā)育成斜歪背斜,背斜頂點(diǎn)發(fā)生側(cè)向遷移,有必要沿背斜軸跡打一口斜井。此外,斜歪背斜內(nèi)部砂體之間連通性更加復(fù)雜、蓋層的側(cè)向封堵強(qiáng)弱更加不確定,使其內(nèi)油氣分布復(fù)雜,必然增加開(kāi)發(fā)的難度。

5 磁村斷層形成機(jī)制

以磁村斷層為代表的放射狀斷層有多種成因解釋,且主要的幾條大斷層都延伸進(jìn)入坳陷內(nèi)部,成為坳陷與隆起耦合的紐帶(王桂梁等,1992;燕守勛等,1996;李理和鐘大賚,2006),因此,在其形成機(jī)制分析時(shí)要綜合考慮區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景及周邊地質(zhì)構(gòu)造特征。前人對(duì)其成因持有三個(gè)基本觀點(diǎn):一是強(qiáng)調(diào)魯西地塊發(fā)育砥柱構(gòu)造的影響,認(rèn)為砥柱在穹窿狀拱升過(guò)程中產(chǎn)生了同心環(huán)狀–放射狀斷層,同時(shí)砥柱的旋扭作用使放射狀斷層具有走滑性質(zhì)(金振奎等,1999;劉冠德等,2007;于建國(guó)等,2009;牛樹(shù)銀等,2012);二是強(qiáng)調(diào)沂沭斷裂帶左旋活動(dòng)的作用,即魯西地塊產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng),放射狀斷層作為派生斷層與沂沭斷裂帶形成帚狀構(gòu)造動(dòng)力學(xué)模型(于建國(guó)等,2009;杜子圖等,1999);三是受魯西區(qū)域伸展構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響,放射狀斷層調(diào)節(jié)魯西地區(qū)NW 向斷層的活動(dòng),被稱為調(diào)整斷層(燕守勛等,1996;李理和鐘大賚,2006)。雖然人們對(duì)晚中生代以來(lái)魯西地區(qū)的成因演化存在不同的見(jiàn)解,但對(duì)這些斷層的走滑調(diào)節(jié)作用有著一致的認(rèn)識(shí)。那么,導(dǎo)致這些放射狀斷層初始形成的主控因素是魯西砥柱隆升作用呢,還是走滑調(diào)節(jié)伸展作用呢？筆者傾向于后者,原因如下:

采用磷灰石裂變徑跡的方法研究魯西隆起的抬升史,得出魯西隆起快速抬升且與濟(jì)陽(yáng)坳陷分隔發(fā)生在44 Ma之后(李理等,2006;唐智博,2010)。據(jù)此,魯西砥柱穹窿狀拱升成因的放射狀–同心環(huán)狀構(gòu)造產(chǎn)生于44 Ma以后的可能性較大。然而,在對(duì)磁村斷層活動(dòng)時(shí)期定年分析時(shí),采集到的斷層泥的K-Ar全巖測(cè)年數(shù)據(jù)為104 Ma(李理等,2012),這與魯西北部放射狀斷層產(chǎn)生、活動(dòng)時(shí)代是不相符的。此外,從走滑斷層一側(cè)斷盤(pán)構(gòu)造升降的觀點(diǎn)來(lái)看,當(dāng)郯廬斷裂左旋活動(dòng)時(shí),濟(jì)陽(yáng)坳陷作為塊體位移的逃逸區(qū)產(chǎn)生伸展斷陷,發(fā)育成盆地(李三忠等,2005);魯西隆起作為塊體運(yùn)動(dòng)的指向區(qū)發(fā)生擠壓緩慢抬升,并遭受剝蝕成為物源區(qū)。在這個(gè)演化中,隆、坳實(shí)現(xiàn)耦合。與此同時(shí)在盆山連接過(guò)渡帶上,為調(diào)節(jié)斷陷沉降區(qū)的差異伸展或擠壓抬升區(qū)的橫推錯(cuò)斷,研究區(qū)的放射狀斷層于是就以走滑斷層的形式產(chǎn)生了。根據(jù)山東省 1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖估算的放射狀斷層走滑量多在10～20 km之間,而郯廬斷裂左旋走滑階段濟(jì)陽(yáng)坳陷伸展量在15～30 km之間(燕守勛等,1996;姜慧超等,2008;趙利,2012),對(duì)比可以看出放射狀斷層走滑對(duì)盆地內(nèi)的伸展是起匹配調(diào)節(jié)作用的。

在44 Ma隆坳分離之后,濟(jì)陽(yáng)坳陷轉(zhuǎn)為NE向伸展且強(qiáng)度減弱,同時(shí)魯西隆起上的構(gòu)造形變以快速隆升為主。這些構(gòu)造轉(zhuǎn)變導(dǎo)致放射狀斷層在隆起上的調(diào)節(jié)作用減弱甚至停止,而斷層在盆地內(nèi)部分則繼承性發(fā)育,如前述平南斷層。因此,綜合斷層形成機(jī)制和區(qū)域構(gòu)造演化,推測(cè)魯西隆起上放射狀斷層的活動(dòng)時(shí)期為 163～104 Ma和 67～43 Ma(李理等,2012)。

6 控藏意義

作為一個(gè)多期疊合盆地,渤海灣盆地內(nèi)斷層在經(jīng)歷應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變時(shí)常具有斜滑特性(李理和鐘大賚,2006;鄭德順,2006;于建國(guó)等,2009 );此外受郯廬斷裂、蘭聊斷裂和太行山山前斷裂影響,其還有可能是一個(gè)伸展+走滑應(yīng)力場(chǎng)背景下形成的盆地(漆家福等,1995;李鵬舉等,1995),這使得盆地會(huì)產(chǎn)生走滑斷層和斜滑斷層。這些斷層的走滑特征必然會(huì)對(duì)沉積有所影響。如,在下遼河坳陷金縣地區(qū),郯廬斷裂的持續(xù)右旋走滑活動(dòng)使得沙河街晚期至東營(yíng)末期的沉積砂體不斷被錯(cuò)開(kāi),使其向右橫向遷移,在平面上出現(xiàn)明顯的橫向疊置現(xiàn)象,在剖面上形成“魚(yú)躍式”砂體發(fā)育模式,與圖4b模式一致(鄧津輝等,2010)。在渤海海域遼東帶,沙二段形成的扇三角洲沉積體被營(yíng)–濰斷裂帶遼東段錯(cuò)開(kāi);進(jìn)入東營(yíng)期,東三段–東一段的辮狀三角洲受砂體切入凹陷位置點(diǎn)遷移影響,砂體由北向南發(fā)生明顯的遷移疊置,同樣與圖4b模式類似(徐長(zhǎng)貴等,2008)。然而,在研究盆地內(nèi)走滑活動(dòng)對(duì)沉積的控制作用,抑或沉積對(duì)走滑構(gòu)造的響應(yīng)時(shí)存在一定的難度。這主要是因?yàn)榕鑳?nèi)沉積過(guò)程不可觀察、多沉積體的時(shí)序及空間疊置難以確定。因此,加強(qiáng)盆地周邊地質(zhì)調(diào)查以尋找沉積規(guī)律,通過(guò)沉積砂體的時(shí)序辨別及建模分析來(lái)確定砂體的時(shí)空演化,應(yīng)該是渤海灣盆地內(nèi)斷層走滑控制沉積以及成藏研究的一個(gè)重要方面。

7 結(jié) 論

(1)磁村斷層內(nèi)構(gòu)造和斷層巖發(fā)育,發(fā)現(xiàn)有擦痕、階步、碎裂灰?guī)r、牽引褶皺、多種石香腸構(gòu)造、“菱形構(gòu)造”等。其中,石香腸構(gòu)造和“菱形構(gòu)造”受控于巖性及斷裂帶內(nèi)復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)因素,與其他證據(jù)共同指示磁村斷層為一條右旋伸展-走滑斷層。

(2)斷層走滑活動(dòng)對(duì)沉積具有控制作用,在沉積盆地內(nèi)表現(xiàn)為多處伸展-走滑型斷層和走滑-伸展型斷層控沉積的沉積遷移現(xiàn)象,并發(fā)現(xiàn)了走滑伸展作用產(chǎn)生的斜歪扇背斜現(xiàn)象。這種控制作用使沉積砂體沿?cái)鄬幼呦蛘共?進(jìn)而控制油氣成藏和分布。

(3)磁村斷層形成于晚中生代以來(lái)魯西地塊的張扭性應(yīng)力場(chǎng),其主要成因是魯西隆起不同塊體差異伸展所致,起調(diào)節(jié)不同塊體應(yīng)變的作用。

致謝:成文之后得到中國(guó)海洋大學(xué)李三忠教授、中國(guó)石油大學(xué)(華東)鐘建華教授的細(xì)致審閱,并提出了寶貴的修改意見(jiàn)。在此一并致謝！

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