東濮凹陷古近系伸展褶皺及形成機(jī)理

陳書平, 韓　煦, 黃新文(1.中國(guó)石油大學(xué) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 109; .中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 北京109; .遼河油田 勘探開發(fā)研究院, 遼寧 盤錦 1010; .中石化 中原油田分公司, 河南 濮陽 57001)

東濮凹陷古近系伸展褶皺及形成機(jī)理

陳書平1,2, 韓煦3, 黃新文4
(1.中國(guó)石油大學(xué) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 102249; 2.中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 北京102249; 3.遼河油田 勘探開發(fā)研究院, 遼寧 盤錦 124010; 4.中石化 中原油田分公司, 河南 濮陽 457001)

東濮凹陷是一個(gè)新生代裂陷盆地, 古近紀(jì)為裂陷期, 形成各種各樣的褶皺構(gòu)造及具有潛力的圈閉構(gòu)造。本文在地震資料解釋基礎(chǔ)上, 對(duì)東濮凹陷褶皺類型進(jìn)行劃分, 討論褶皺形成機(jī)制和油氣地質(zhì)意義。東濮凹陷古近紀(jì)褶皺, 按照褶皺軸向與斷層走向關(guān)系分為縱向、橫向和斜向褶皺; 按照褶皺與斷層的成因聯(lián)系, 可劃分為斷彎褶皺、斷展褶皺和變換褶皺等。褶皺作用分三個(gè)時(shí)期, 即始新世、漸新世和始新世–漸新世。褶皺的形成機(jī)理為順層剪切滑動(dòng)和切層剪切滑動(dòng)。褶皺的形成與斷層緊密相關(guān), 是斷面形態(tài)、斷層多期活動(dòng)和斷層位移變化的結(jié)果。東濮凹陷油氣圈閉與褶皺存在直接或間接的關(guān)系。

東濮裂陷盆地; 斷層; 褶皺; 油氣

0　引　言

褶皺是原始水平巖層受外力作用而形成的永久性波狀彎曲, 在含油氣盆地中, 它可以形成構(gòu)造圈閉。如果是同沉積背斜, 則又控制著巖性圈閉。褶皺通常與斷層相伴產(chǎn)出, 且多數(shù)形成于收縮和扭壓的構(gòu)造背景之下, 近年來的研究表明, 褶皺構(gòu)造可廣泛發(fā)育于伸展構(gòu)造背景下(Schlische, 1995)。

逆牽引是最早提出的伸展褶皺(Hamblin, 1965),隨后發(fā)現(xiàn)伸展盆地中, 存在多方向、多性質(zhì)的褶皺構(gòu)造。Schlishe (1995)將其劃分為斷彎褶皺、正牽引褶皺、逆牽引褶皺、橫向褶皺、斷展褶皺和壓實(shí)披覆褶皺。Janeckeet al. (1998)先根據(jù)褶皺長(zhǎng)軸與主斷裂走向的關(guān)系劃分為縱向褶皺、橫向褶皺和斜向褶皺。然后, 再分出斷彎褶皺、斷展褶皺、均衡褶皺、橫向褶皺、構(gòu)造變換帶褶皺、橫向收縮褶皺、轉(zhuǎn)換伸展褶皺等多種類型。我國(guó)學(xué)者也開展了伸展褶皺的研究工作(杜旭東等, 1999; 汪新文, 2008; Chen et al., 2010; 陳書平等, 2010, 2013), 并提出伸展褶皺的分類方案, 討論其油氣地質(zhì)意義(杜旭東等, 1999;汪新文, 2008)。在所有這些研究工作中, 都關(guān)注褶皺與斷層的幾何關(guān)系和成因聯(lián)系, 但很少討論褶皺機(jī)理(Dula, 1991; Xiao and Suppe, 1992)及不同褶皺機(jī)理形成的褶皺在形態(tài)上的差異, 而這在石油勘探和開發(fā)上具有重要意義, 因?yàn)椴煌鸟薨櫃C(jī)理會(huì)伴生不同的微斷裂系統(tǒng)。

東濮凹陷是一個(gè)新生代伸展裂陷盆地, 始新世–漸新世為其主裂陷階段, 新近紀(jì)以來進(jìn)入坳陷階段(漆家福等, 2006; 陳書平等, 2007; Chen et al., 2013)。盆地自東而西劃分為蘭聊斷層帶、東部次凹帶、中央構(gòu)造帶、西部次凹帶、西部斜坡帶等 5個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。油氣資源評(píng)價(jià)證明, 東濮凹陷具有豐富的油氣資源量, 剩余資源量豐富, 其中剩余石油資源量為7.19×108噸、剩余天然氣資源量為2506.6×108立方米, 剩余油氣資源豐度為 18.3×104噸/平方公里。盆地的油氣主要儲(chǔ)集在古近系中, 油氣圈閉直接或間接地與褶皺有關(guān), 是研究褶皺機(jī)理和褶皺與油氣關(guān)系的理想地區(qū)。

本文基于地震資料, 在分析東濮凹陷褶皺類型和分布的基礎(chǔ)上, 總結(jié)裂陷盆地成因機(jī)制及不同成因機(jī)制形成褶皺的特點(diǎn)。同時(shí), 結(jié)合東濮凹陷褶皺的勘探實(shí)踐, 分析褶皺與油氣聚積的關(guān)系。

1　褶皺類型及形成時(shí)間

東濮凹陷古近系的褶皺, 根據(jù)褶皺與盆地長(zhǎng)軸或主干斷層的幾何關(guān)系, 劃分為縱向、橫向和斜向褶皺(表1, 圖1)?？v向褶皺長(zhǎng)軸與主斷層走向一致,橫向褶皺長(zhǎng)軸與主斷層走向垂直, 斜向褶皺長(zhǎng)軸與主斷層走向既不平行, 也不垂直。從褶皺與斷層的成因聯(lián)系上看, 有斷展褶皺、斷彎褶皺、中央斜向背斜、變換斜坡和雁列式褶皺?？v向斷彎褶皺又包括與鏟式正斷層相關(guān)的滾動(dòng)背斜和與坡坪式斷層相關(guān)的斷坪背斜。

表1　東濮凹陷古近系褶皺類型劃分表Table 1　Fold types of the Paleogene period in the Dongpu Sag

圖1　東濮凹陷盆地結(jié)構(gòu)及褶皺分布圖Fig.1　Tectonic units and folds in the Dongpu Sag

1.1縱向斷彎褶皺(L)

褶皺長(zhǎng)軸平行于斷裂走向, 是斷層面在傾向方向上由淺到深傾角變化引起的褶皺。當(dāng)斷面為凹形時(shí), 形成滾動(dòng)背斜。

東濮凹陷的形成演化受蘭聊斷層及其相關(guān)的基底滑脫斷層控制, 蘭聊斷層為鏟式斷層, 上盤發(fā)育沿中央構(gòu)造帶分布的滾動(dòng)背斜(圖1)。北部蘭聊斷層伴生反向調(diào)節(jié)斷層; 從地層厚度上看, 沙三段–東營(yíng)組楔形體明顯, 反映了滾動(dòng)背斜的發(fā)育時(shí)期(圖2a)。南部, 次級(jí)斷裂較發(fā)育, 且兩組斷裂呈“X”型; 從厚度上看, 始新統(tǒng)–漸新統(tǒng), 尤其是沙四段–沙三段厚度變化明顯, 反映了褶皺發(fā)育期(圖2b)。值得注意的是, 中央構(gòu)造帶南部褶皺的發(fā)育也與蘭聊斷層的坡坪式斷面形態(tài)有關(guān)(Chen et al., 2011)。

東濮凹陷還有一些次級(jí)斷層, 如文東斷層、橋東–馬東斷層等也都伴生斷彎式滾動(dòng)背斜, 對(duì)局部含油構(gòu)造的形成起控制作用。

1.2斷展褶皺

東濮凹陷典型的斷展褶皺位于中央構(gòu)造帶北部的濮城構(gòu)造(圖1)。該構(gòu)造為一NE-SW向的長(zhǎng)軸背斜, 與濮城斷層活動(dòng)有關(guān)(圖 3)。地震剖面顯示, 濮城斷層在沙三段鹽下斷距大, 活動(dòng)性強(qiáng), 鹽上斷距小, 活動(dòng)性弱, 各斷層向上發(fā)散、向下收斂成一條,表現(xiàn)為濮城斷層的分支斷層, 傾角約 30°～55°(圖3b)。從地層厚度及褶皺幅度上看, 其發(fā)育時(shí)間為漸新世(陳書平等, 2015)。另外, 盆地南部馬場(chǎng)一帶可能也發(fā)育斷展褶皺。

1.3橫向斷彎褶皺(T)

蘭聊斷層斷面的起伏變化, 直接影響著東濮凹陷的構(gòu)造樣式(漆家福等, 2006)。NW-SE方向(與斷層走向垂直)上的斷面形態(tài)變化伴生了縱向斷彎褶皺。沿NE-SW向(與斷層走向平行), 上盤多處發(fā)育橫向斷彎褶皺, 如辛莊構(gòu)造、白廟構(gòu)造、毛崗構(gòu)造等, 其中以白廟構(gòu)造規(guī)模最大(圖1, 圖4)。這些褶皺都位于蘭聊斷層斷面變淺的部位。從白廟構(gòu)造看, 褶皺發(fā)育時(shí)期為古近紀(jì), 主要發(fā)育期為始新統(tǒng)沙三段沉積時(shí)。

1.4中央斜向背斜

中央斜向背斜以長(zhǎng)垣斷層和黃河斷層之間的何家集地區(qū)發(fā)育最為明顯(圖5)。長(zhǎng)垣斷層和黃河斷層是盆地主干斷層, 相向傾斜, 沿走向上兩斷層間的位移變化, 形成了夾持期間的斜向背斜。從地層厚度上看(圖6), 背斜發(fā)育時(shí)間為始新世–漸新世。

1.5變換斜坡

同向傾斜、雁列式或側(cè)列式斷層間的疊合部位,由于兩斷層間位移的傳遞, 常引起巖層的彎曲現(xiàn)象,發(fā)生褶皺作用。該褶皺巖層常常表現(xiàn)為一個(gè)斜坡,稱為變換斜坡。東濮凹陷最明顯的變換斜坡發(fā)育在西斜坡北部(圖1, 圖7), 構(gòu)造帶內(nèi)斷層走向NE-SW,傾向南東, 斷層疊合部位發(fā)育變換斜坡(陳書平等, 2007), 斜坡傾向北東。斷層兩盤的地層顯示, 變換斜坡形成于沙三段沉積期, 局部發(fā)育時(shí)間延續(xù)到漸新統(tǒng)早期的沙二段沉積期。

圖2　東濮凹陷縱向斷彎褶皺典型剖面圖Fig.2　Typical cross sections for the longitudinal fault-bend folds in the Dongpu Sag

圖3　濮城構(gòu)造沙二段底面構(gòu)造圖(a)及代表性剖面圖(b)Fig.3　Structural contour map (a) of the bottom of the second member of the Shahejie Formation in the Pucheng structure and a representative section (b)

1.6雁列式褶皺

東濮凹陷漸新世曾受到右行走滑作用的影響(Chen et al., 2011), 西斜坡北部, 單一斷裂走向自NE向轉(zhuǎn)變?yōu)镹EE向, 多條斷層組合成左階雁列式,雁列式斷層上盤出現(xiàn)受此斷層影響的向斜構(gòu)造, 這些向斜構(gòu)造呈雁列式排列, 構(gòu)成一組左階雁列褶皺(圖8), 其發(fā)育時(shí)期為漸新世。

綜上看出, 縱向滾動(dòng)背斜主要沿中央構(gòu)造帶分布, 橫向斷彎褶皺主要沿蘭聊斷層分布, 都受蘭聊斷層的控制。西部次凹帶南部和東部次凹帶北部局部地區(qū), 發(fā)育中央斜向背斜; 西部次凹帶北段和西部斜坡帶北部, 發(fā)育斜向(雁列式)褶皺和變換斜坡。斷展褶皺主要發(fā)育在中央構(gòu)造帶北部的濮城地區(qū),南部馬廠一帶也有所發(fā)育。

圖4　白廟構(gòu)造T62反射層(沙三段二亞段底)等深線圖(a)和剖面圖(b)Fig.4　Structural contour map (a) of the T62reflector (base of the second sub-member of the third member of the Shahejie Formation (E2s32)) in the Baimiao structure and a representative section (b)

從褶皺發(fā)育時(shí)間上看, 東濮凹陷伸展褶皺形成可以劃分為三個(gè)時(shí)期, 即始新世(早期)、漸新世(晚期)和始新世–漸新世(長(zhǎng)期)?？v向斷彎褶皺、中央斜向背斜和橫向斷彎褶皺發(fā)育時(shí)間為始新世–漸新世,為長(zhǎng)期褶皺。西斜坡帶北部的變換斜坡形成于始新世, 局部發(fā)育到漸新世早期, 為早期褶皺; 西部次凹帶北部的雁列褶皺和東部次凹帶的斷展褶皺形成于漸新世, 為晚期褶皺。

2　褶皺機(jī)制

2.1巖層面彎曲機(jī)制

巖層面的彎曲, 從受力情況看, 有兩種端元模式(圖 9), 即順層擠壓和垂直擠壓(拉張或底辟)。從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式上看, 一是順層剪切, 是縱彎褶皺的主要形式; 二是切層剪切, 或者是垂直簡(jiǎn)單剪切,或者是斜向簡(jiǎn)單剪切。

圖5　東濮凹陷南何家地區(qū)沙三段2亞段頂面構(gòu)造圖Fig.5　Contour map of top of the second sub-member of the Shahejie Formation (E2s32) in the Nanhejia oblique anticline of the Dongpu Sag

順層擠壓–順層剪切時(shí), 形成平行褶皺(圖9a)或頂厚褶皺(圖9b)。順層擠壓–切層剪切時(shí), 形成膝折帶, 褶皺為平行褶皺或相似褶皺(圖9e)。

垂直擠壓即擠壓力與原始水平層面垂直, 水平拉張或底辟作用符合該條件, 因?yàn)樵诖藯l件下, 最大主應(yīng)力是鉛直的(Zoback, 2007; Twiss and Moores, 2007)。伸展作用下形成的鏟式正斷層上盤發(fā)生變形時(shí)的應(yīng)力條件, 就符合垂直擠壓條件。在此作用下,如果發(fā)生順層剪切時(shí), 形成平行褶皺(圖 9c); 存在物質(zhì)流動(dòng)時(shí), 形成半個(gè)頂薄褶皺, 類似于一個(gè)底辟背斜的一半(圖9d)。如果發(fā)生切層剪切, 或者是垂直簡(jiǎn)單剪切, 或者是斜向簡(jiǎn)單剪切, 形成的褶皺為相似褶皺(Dula, 1991)。

對(duì)于伸展褶皺來說, 區(qū)別順層剪切和切層剪切形成褶皺的標(biāo)志有: (1)如果在露頭區(qū), 則在層面上可以觀察是否存在垂直于褶皺軸的擦痕、順層節(jié)理和旋轉(zhuǎn)節(jié)理, 如果存在, 則為順層剪切; (2)觀察垂直層面厚度和平行軸面厚度的變化, 如果厚度不變或出現(xiàn)頂薄褶皺, 則為順層剪切; 如果出現(xiàn)相似褶皺, 則為切層剪切; (3)觀察斷層, 如果切層斷層發(fā)育, 則應(yīng)屬于切層剪切。一組斷層發(fā)育且斷層傾向與主斷層相反時(shí), 為反向簡(jiǎn)單剪切; 一組斷層發(fā)育,且傾向與主斷層一致時(shí), 為同向簡(jiǎn)單剪切; 兩組斷層同等發(fā)育時(shí), 則為垂向簡(jiǎn)單剪切(Dula, 1991)。值得注意的是, 這里的褶皺形態(tài)指的是前生長(zhǎng)地層, 對(duì)于生長(zhǎng)地層來說, 厚度變化則可能比較復(fù)雜, 因?yàn)樵诳拷鼣鄬拥牡胤胶穸瓤偸窃龃? 這時(shí)要仔細(xì)分析厚度變化及伴生的斷層, 再來判斷褶皺的形成機(jī)理。

切層剪切情況下(圖 10), 若考慮面積守恒, 原始水平巖層變形后, 巖層長(zhǎng)度和厚度與變形前巖層長(zhǎng)度和厚度的關(guān)系為

式中, l0、h0為原始層長(zhǎng)及厚度, l1、h1為變形后層面長(zhǎng)度及厚度, 剪裂角(滑動(dòng)面與鉛直線夾角)為 α, 巖層傾角為 β。可以看出, 變形后, 傾角越陡, 垂直巖層面厚度越小。

東濮凹陷的褶皺發(fā)育于始新世?漸新世, 期間盆地經(jīng)歷了NW-SE向伸展, 漸新世時(shí)疊加了右旋走滑作用(Chen et al., 2011, 2013)。從巖層厚度和斷層發(fā)育情況看, 東濮凹陷褶皺存在兩種機(jī)理, 一是順層剪切機(jī)理, 二是切層剪切機(jī)理。濮城斷展褶皺屬于順層剪切機(jī)理, 這些褶皺翼部很少發(fā)育與褶皺長(zhǎng)軸平行的斷層, 且前生長(zhǎng)地層厚度保持不變。

圖6　東濮凹陷南何家地區(qū)聯(lián)合地質(zhì)剖面(位置見圖5)Fig.6　Sections of the Nanhejia oblique anticline in the Dongpu Sag (see Fig.5 for locations)

中央構(gòu)造帶北部的縱向斷彎背斜, 褶皺機(jī)理為反向簡(jiǎn)單剪切, 即剪切滑動(dòng)面的傾向與蘭聊斷層相反。如圖2a的滾動(dòng)背斜, 寒武系–奧陶系、石炭系–二疊系和三疊系的厚度從頂部到翼部存在厚度變化,頂部厚, 翼部薄, 是切層剪切的結(jié)果。東濮凹陷6個(gè)砂泥巖實(shí)驗(yàn)樣品測(cè)得內(nèi)摩擦角平均為 37°, 剪切角為26.5°。現(xiàn)今寒武系底界地層傾角為30°。根據(jù)公式(2)計(jì)算得到褶皺頂部厚度(代表變形前厚度)與翼部厚度(變形后厚度)之比為 0.625, 實(shí)際測(cè)得兩者的厚度比為 0.66, 符合反向簡(jiǎn)單剪切褶皺模型(圖10)。該反向簡(jiǎn)單剪切變形機(jī)理也得到了“桁架法”作圖的驗(yàn)證(Dula, 1991; 肖華, 2013)。西部斜坡帶北部的走向斜坡和西部次凹帶北部的雁列褶皺也是這種褶皺機(jī)理。

中央斜向背斜(變換褶皺)(圖6)、中央構(gòu)造帶南部(圖 2b)以及白廟橫向褶皺, 變形機(jī)理屬于垂直簡(jiǎn)單剪切, 因?yàn)閺陌樯鷶鄬涌? 兩組斷層相互切割呈共軛狀, 可認(rèn)為是垂直簡(jiǎn)單剪切(Dula, 1991)。

圖7　東濮凹陷變換斜坡分布圖(T63反射層, 相當(dāng)于沙三段3亞段底)Fig.7　Distribution of relay ramps in the Dongpu Sag (T63reflector, the base of the third sub-member of the third member of the Shahejie Formation)

2.2彎曲條件

伸展褶皺都與斷層伴生, 層面的彎曲是重力作用的結(jié)果, 重力作用的環(huán)境各有不同。從東濮凹陷褶皺發(fā)育情況及與斷層關(guān)系來看, 劃分出與斷面形態(tài)相關(guān)的(即斷彎褶皺, 包括縱向和橫向)、與斷層再活動(dòng)有關(guān)(斷展褶皺)以及與斷層位移變化和傳遞有關(guān)的(位移褶皺)(圖11)。

斷彎褶皺與單一斷層有關(guān), 斷彎包括傾向方向上和走向方向上斷層面的彎曲。凹形斷面形成滾動(dòng)背斜(圖 11a-1), 坡坪式斷面形成斷坡背斜(圖11a-2)。走向上斷層面的彎曲, 形成橫向斷彎褶皺(圖11a-3)。

斷展褶皺也與單一斷層有關(guān), 是隱伏斷層作用形成的。早期活動(dòng)斷裂在后期一定階段停止活動(dòng), 然后再次活動(dòng), 就會(huì)出現(xiàn)下部斷裂, 上部褶皺的現(xiàn)象(圖11b)。這種情況經(jīng)常需要塑性層, 如鹽巖的存在。

位移(變換)褶皺是指當(dāng)存在多條側(cè)列或雁列式斷層時(shí), 在斷層疊合部位發(fā)生的褶皺作用(圖 11c),其類型視兩斷層的傾向關(guān)系而定: 同向傾斜形成變換斜坡, 相向傾斜形成中央斜向背斜, 相背傾斜形成地壘凸起。

圖8　文留地區(qū)沙一段(E3s1)等厚圖及雁列式洼陷Fig.8　Isopach map of the first member of the Shahejie Formation (E3s1) and en echelon depressions in Wenliu

3　褶皺與油氣關(guān)系

3.1褶皺與油氣聚積

截至 2010年, 東濮凹陷估算的油總資源量為 12.37億噸, 探明儲(chǔ)量占 44%; 氣總資源量為3675億立方米, 探明占17%。東濮凹陷油氣富集構(gòu)造與背斜(褶皺)存在著直接或間接的關(guān)系(圖12)。濮城含油氣構(gòu)造是典型的被斷層復(fù)雜化的背斜, 是整裝背斜型油氣圈閉。文留構(gòu)造位于中央構(gòu)造帶中段,油氣儲(chǔ)量均排第一位, 其油氣藏類型為斷塊, 但該含油氣構(gòu)造是發(fā)育在滾動(dòng)背斜的背景上。胡狀集油田發(fā)育在西斜坡帶的變換斜坡上, 白廟油田發(fā)育在蘭聊斷層上盤的橫向背斜上。

圖9　褶皺形成機(jī)理及褶皺形態(tài)Fig.9　Fold mechanisms and fold geometric shapes

油氣的聚集成藏以及保存與多種因素有關(guān), 如烴源巖的發(fā)育、儲(chǔ)蓋層的發(fā)育等。東濮凹陷油氣主要聚集于北部有其原因, 如主要生油區(qū)位于北部,作為蓋層的鹽巖發(fā)育在北部, 北部褶皺構(gòu)造發(fā)育,且構(gòu)造形成時(shí)間與烴源巖排烴時(shí)間匹配好。

圖10　簡(jiǎn)單剪切變形模型Fig.10　Simple shear deformation model

圖11　東濮凹陷伸展褶皺形成條件Fig.11　Geological settings of the extensional folds in the Dongpu Sag

東濮凹陷北部含油構(gòu)造與褶皺的關(guān)系, 對(duì)南部的油氣勘探不無啟示。如果不考慮烴源巖發(fā)育情況,僅從圈閉情況看, 西部次凹帶南部, 發(fā)育好的褶皺構(gòu)造, 即中央斜向背斜(圖1)。這些背斜位于凹陷中央, 構(gòu)造位置與濮城構(gòu)造類型, 應(yīng)該具有捕獲油氣的良好條件。盡管目前還沒有大的油氣發(fā)現(xiàn), 但由于其構(gòu)造位置和圈閉類型都好, 因此是不容忽視的構(gòu)造區(qū)。

3.2褶皺與裂縫發(fā)育

不同機(jī)理形成的褶皺, 伴生不同類型的節(jié)理或亞分辨斷層, 也就影響著油氣的運(yùn)移和富集。在層平行褶皺中, 褶皺翼部發(fā)育順層節(jié)理, 旋轉(zhuǎn)節(jié)理, 轉(zhuǎn)折端彎曲層外側(cè)形成張節(jié)理(朱志澄, 2006)。從轉(zhuǎn)折端到翼部, 節(jié)理有規(guī)律地發(fā)育(Cosgrove and Ameen, 2000)。

在切層剪切褶皺中, 多發(fā)育的是切層節(jié)理或亞分辨斷層, 會(huì)對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)積物性和油氣運(yùn)移產(chǎn)生重要的影響, 在開發(fā)過程中值得重視。

圖12　東濮凹陷主要含油氣區(qū)儲(chǔ)量分布直方圖Fig.12　Histogram of reserves in the major petroleum-bearing areas in the Dongpu Sag

4　結(jié)　論

東濮新生代裂陷–凹陷盆地, 在古近紀(jì)裂陷階段伴生伸展褶皺構(gòu)造。這些褶皺構(gòu)造對(duì)于認(rèn)識(shí)盆地構(gòu)造特點(diǎn)和形成演化具有重要意義, 同時(shí)它們形成了良好的儲(chǔ)油氣構(gòu)造。

東濮凹陷的伸展褶皺構(gòu)造, 按與控制斷層關(guān)系看, 可劃分為受單一斷層控制和受兩條斷層控制。按與斷層走向關(guān)系, 可劃分為縱向褶皺(褶皺長(zhǎng)軸與斷層平行)、橫向褶皺(褶皺長(zhǎng)軸與斷層走向垂直)和斜向褶皺(褶皺長(zhǎng)軸與斷層走向斜交)。按與斷層的成因聯(lián)系, 劃分為斷展褶皺、斷彎褶皺和傳遞褶皺等。

從褶皺分布上看, 東濮凹陷北部有縱向斷彎褶皺(滾動(dòng)背斜)、橫向斷彎褶皺、變換斜坡、斷展褶皺和雁列褶皺。南部則主要是縱向斷彎褶皺(滾動(dòng)背斜和斷坡背斜)和中央斜向背斜。從褶皺發(fā)育時(shí)間上看,變換斜坡形成于始新世, 雁列褶皺和斷展褶皺形成于漸新世, 其余褶皺形成于始新世–漸新世, 始新世為主要發(fā)育期。

東濮凹陷(及類似裂陷盆地)的伸展褶皺都與斷層伴生, 是重力作用的結(jié)果。變形機(jī)理為順層剪切滑動(dòng)和切層剪切滑動(dòng), 不同機(jī)理形成的褶皺幾何形態(tài)和伴生構(gòu)造有所不同。形成重力作用的條件受斷層面幾何形態(tài)的影響、或者受多期活動(dòng)斷層、或者受斷層位移變化和傳遞的影響。

東濮凹陷主要的聚油構(gòu)造都直接或間接與褶皺有關(guān), 目前尚未取得重要發(fā)現(xiàn)的褶皺構(gòu)造, 如西部次凹帶南部的中央斜向背斜是值得注意的勘探目標(biāo)。另外, 不同方式的褶皺, 內(nèi)部微斷裂系統(tǒng)不同,在開發(fā)過程中值得注意。

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Paleogene Extensional Folds in Dongpu Sag and Their Folding Mechanism

CHEN Shuping1,2, HAN Xu3and HUANG Xinwen4
(1. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3. Exploration and Development Institute of Liaohe Oilfield, Panjin 124010, Liaoning, China; 4. Zhongyuan Oil Company, Sinopec, Puyang 457001, Henan, China)

The Dongpu Sag is a Cenozoic rift-depression basin developed in the Paleogene, within which the folds are plausible loci for petroleum exploration. Based on seismic interpretation, the folds were classified. Folding mechanisms were analyzed and the implication of folds in petroleum was discussed. Many extensional folds in the Dongpu Sag formed in the Paleogene. In terms of the geometric relationship between the folds and their master faults, the folds can be divided into longitudinal, transversal and oblique ones. According to the main controlling factors, the folds can be divided into fault-bend, fault-propagation and transfer. There were three folding stages, the Eocene, the Oligocene and the Eocene-Oligocene. The folds were formed through bed-parallel shear and bed-across shear as the results of changes in geometry, poly-phase activity, and displacement of the faults. The oil and gas traps in the Dongpu Sag were associated with the folds.

Dongpu rift; fault; fold; oil and gas

P542

A

1001-1552(2016)05-0908-011

10.16539/j.ddgzyckx.2016.05.001

2015-04-20; 改回日期: 2015-08-26

項(xiàng)目資助: 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41172124)資助。

陳書平(1965–), 男, 教授, 從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和盆地構(gòu)造分析等的教學(xué)和科研工作。Email: csp21c@163.com