渤海灣盆地廊固凹陷楊稅務(wù)潛山帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造演化*

劉冠伸 何登發(fā) 魯人齊 張煜穎 單帥強

（1.中國地震局地質(zhì)研究所 北京 100029；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 北京 100083；3.中國石化勘探分公司 成都 610041；4.中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所 江蘇無錫 214126）

潛山油氣藏是渤海灣盆地中主要的油氣藏類型（李德生，1995）。渤海灣盆地冀中坳陷北部是奧陶系潛山發(fā)育的主要區(qū)域，分布有楊稅務(wù)、泗村店和楊村斜坡等潛山帶（金振奎等，2002；崔永謙等，2018；張銳鋒等，2023）。受不同地質(zhì)歷史時期構(gòu)造運動的改造以及斷層的控制作用，冀中坳陷內(nèi)發(fā)育多種不同類型的潛山，目前的油氣勘探活動多集中于山頭型塊狀潛山，對隱蔽型潛山油氣藏勘探程度較低，因此進一步從構(gòu)造成因認(rèn)識潛山及潛山內(nèi)幕的形成與演化，對擴大勘探成效，尋找新的油氣藏具有重要意義（何登發(fā)等，2016）。

楊稅務(wù)潛山帶位于冀中坳陷北部廊固凹陷內(nèi)，埋藏深度大于4 500 m，區(qū)域上受到大興斷層和河西務(wù)斷層的控制，屬于埋藏較深的隱蔽型潛山（趙賢正等，2012a；杜金虎等，2017）。開展楊稅務(wù)潛山帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造演化以及油氣成藏的細(xì)致研究，對此類潛山油氣藏的勘探具有一定意義。前人以大興斷層及河西務(wù)斷層的活動性為切入點，恢復(fù)了廊固凹陷自古近紀(jì)以來的構(gòu)造演化過程（曾慶魯，2010；田建章等，2012）；通過對不同時期斷層展布特征的刻畫，分析了不同地質(zhì)歷史時期不同方向的應(yīng)力對楊稅務(wù)潛山帶的改造作用（陳樹光等，2019）。然而，楊稅務(wù)潛山帶的形成時期還存在爭議，構(gòu)造演化方面的研究也有待深入。

本文利用高精度的三維地震數(shù)據(jù)和鉆井資料，借鑒前人對該區(qū)域的巖性研究成果（趙賢正等，2014），建立楊稅務(wù)潛山帶綜合巖性柱狀圖，根據(jù)區(qū)域性不整合面的發(fā)育，對研究區(qū)的構(gòu)造層進行厘定和劃分，在地震剖面精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上對楊稅務(wù)潛山帶的主要斷層進行了刻畫；運用平衡剖面技術(shù)恢復(fù)了楊稅務(wù)潛山帶古生代以來的構(gòu)造演化過程，劃分了潛山帶形成的主要階段，并探討了不同階段的構(gòu)造運動對潛山的改造作用。

1 地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造位置及區(qū)域構(gòu)造演化

楊稅務(wù)潛山帶位于冀中坳陷北部廊固凹陷內(nèi)，區(qū)域上受到大興斷層控制，東側(cè)以河西務(wù)斷層為界，北部與桐柏鎮(zhèn)斷層和寶坻斷層相鄰，南部與牛駝鎮(zhèn)凸起相接（圖1b）。冀中坳陷作為渤海灣盆地的一部分，伴隨渤海灣盆地的構(gòu)造演化經(jīng)歷了多幕構(gòu)造運動（Allen et al.，1997）（圖1a），印支期，華北板塊與揚子板塊SN 向匯聚，在盆地內(nèi)形成近EW 向的寬緩的褶皺；燕山期應(yīng)力發(fā)生旋轉(zhuǎn)，盆地內(nèi)部形成一系列NE 向的構(gòu)造（劉少峰等，2004；張長厚等，2006）；喜馬拉雅期，渤海灣盆地在NW 向殼內(nèi)伸展機制的作用下裂陷形成盆地（李三忠等，2010）；現(xiàn)今進入熱沉降階段。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structure location of study area

1.2 地層發(fā)育特征

根據(jù)鉆井資料和區(qū)域地震剖面解釋結(jié)果，楊稅務(wù)潛山帶基底為太古界結(jié)晶基底，蓋層自下而上依次為長城系、薊縣系、寒武系、奧陶系、石炭—二疊系、古近系、新近系和第四系。缺失志留系、泥盆系及中生界（圖2）。長城系主要發(fā)育白云巖，其中含有燧石條帶，底部為砂巖、砂質(zhì)頁巖等，薊縣系發(fā)育大量的白云巖。奧陶系和寒武系以灰色及灰白色灰?guī)r，褐色、白色白云巖為主，是該區(qū)域主要的油氣儲層；石炭—二疊系由于地層厚度較薄，后期遭受剝蝕作用，無法區(qū)分石炭系和二疊系地層，該套地層為海陸交互相沉積（桂寶玲等，2011；何登發(fā)等，2017），發(fā)育灰色細(xì)砂巖及黑色炭質(zhì)泥巖，是重要的蓋層及烴源巖。

圖2 楊稅務(wù)潛山帶地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of Yangshuiwu buried-hill belt

新生界是冀中坳陷的主力含油層，由老至新依次為孔店組、沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮(zhèn)組和平原組?？椎杲M主要為淺湖相，巖性為淺灰色砂礫巖，含有少量暗色泥巖夾層；沙河街組是廊固凹陷內(nèi)主要的烴源巖，巖性以灰色泥巖夾砂巖為主，沉積環(huán)境為湖泊相。東營組沉積時期，盆地整體抬升受到強烈的剝蝕作用，地層分布范圍小，巖性為砂泥巖互層。明化鎮(zhèn)組為河流相和湖沼相，巖性為砂巖夾泥巖；最上層的第四系覆蓋整個廊固凹陷，主要為粉砂巖。

2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

2.1 區(qū)域性不整合面

通過研究區(qū)的鉆井資料及地震反射剖面分析（圖2），劃分出了4 個區(qū)域不整合面：寒武系與下伏薊縣系之間的平行不整合面，奧陶系與下伏石炭—二疊系之間的平行不整合面，新生界與下伏前新生界之間的角度不整合面以及新近系與下伏古近系之間的角度不整合面（桂寶玲等，2011；何登發(fā)等，2017；單帥強等，2018；張煜穎等，2019）。平行不整合的形成主要是由于地層的缺失，指示了不同地質(zhì)時期研究區(qū)抬升遭受剝蝕，但平行不整合面在地震反射剖面上特征不明顯。

新生界與下伏前新生界之間的角度不整合面代表了廊固凹陷由抬升剝蝕轉(zhuǎn)換為裂陷沉降的關(guān)鍵時期，前新生代地層被孔店組底界所削截，形成區(qū)域性的不整合面，由于早期處于構(gòu)造高部位，還能在地震剖面上觀察到孔店組超覆于不整合面之上。

新近系與古近系之間的角度不整合面（Ng/Ed）形成于廊固凹陷由斷陷期向坳陷期轉(zhuǎn)變時期，地震剖面上清晰地展示了不整合面上、下地層產(chǎn)狀的明顯變化（圖3），東營組遭受強烈剝蝕，古近紀(jì)地層與館陶組底界呈角度不整合接觸。

2.2 構(gòu)造層的劃分

構(gòu)造層通能能夠代表某一地質(zhì)單元內(nèi)，某個地質(zhì)時期形成的具有共同構(gòu)造變形的構(gòu)造—地層組合（萬天豐，2011），而區(qū)域性的不整合面通常是劃分構(gòu)造地層的主要依據(jù)（林玉祥等，2016）。根據(jù)區(qū)域地震反射剖面（圖3）和前人的研究成果（劉振等，1989；張丹丹等，2015），將研究區(qū)劃分為6 個構(gòu)造層，分別為基底構(gòu)造層、中—新元古界構(gòu)造層、下古生界構(gòu)造層、石炭—二疊系構(gòu)造層、古近系構(gòu)造層和新近系—第四系構(gòu)造層（圖2）。由于研究區(qū)的探井并未鉆遇太古界和中—新元古界，因此根據(jù)該區(qū)域前人的研究資料（李三忠等，2010；何登發(fā)等，2017）和地震資料的解釋數(shù)據(jù)，劃分出基底構(gòu)造層和中—新元古界構(gòu)造層。

基底構(gòu)造層在冀中北部廣泛分布，該套地層遭受了復(fù)雜而漫長的改造作用，巖性以片麻巖為主（單帥強等，2018），分布范圍和地層形態(tài)受到大興斷層和河西務(wù)斷層的控制，在廊固凹陷和武清凹陷內(nèi)發(fā)生大幅度的翹傾（圖3a）。

中—新元古界構(gòu)造層與下伏的太古界以兩者間平行不整合面為界，中—新元古界巖性為一套未變質(zhì)或變質(zhì)程度較輕的碳酸巖夾碎屑巖組成（趙賢正等，2012b），發(fā)育在基底構(gòu)造層之上，薊縣運動使華北地區(qū)整體抬升，缺失青白口系、南華系和震旦系，新生代的斷陷活動對該構(gòu)造層的分布有明顯的控制作用。

下古生界構(gòu)造層與下伏的薊縣系呈平行不整合接觸，下古生界包括寒武系和奧陶系。早寒武世，華北地區(qū)遭受海侵，沉積環(huán)境穩(wěn)定，形成了較厚的碳酸鹽巖，中奧陶世末，受到加里東運動的影響，該構(gòu)造層抬升遭受剝蝕，缺失志留系、泥盆系（陸詩闊等，2011；閆偉等，2019）。

石炭—二疊系構(gòu)造層受到古亞洲洋和古特提斯洋閉合的影響，冀中坳陷受到近南北向的擠壓，由陸表海沉積轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴嗨樾紟r沉積的海陸過渡相沉積，沉積厚度較薄，在研究區(qū)內(nèi)分布范圍小，僅在楊稅務(wù)潛山帶、泗村店潛山帶和楊村斜坡有分布（圖3b）。

古近系構(gòu)造層包括孔店組、沙河街組和東營組，這一時期太行山東斷裂進入反轉(zhuǎn)期，形成了冀中坳陷的西部邊界，各凹陷進入拉張階段，由于各斷層活動性的差異導(dǎo)致各地層的分布范圍和厚度有明顯的區(qū)別。在廊固凹陷內(nèi)，大興斷層對凹陷內(nèi)的構(gòu)造格局起著控制作用，靠近斷層一側(cè)地層最厚并向遠(yuǎn)離斷層的一側(cè)逐漸減薄，表現(xiàn)出西斷東超的構(gòu)造格局（杜金虎等，2017）。

新近系—第四系構(gòu)造層全區(qū)分布，該時期廊固凹陷進入熱沉降階段，地層整體較為平整，與古近系產(chǎn)狀明顯不同。此時，構(gòu)造活動逐漸停歇，該構(gòu)造層內(nèi)斷層不發(fā)育（圖3b）。

2.3 主要斷裂特征

大興斷層作為重要的控凹斷層（Ⅰ級）（桂寶玲等，2011），是控制廊固凹陷至楊村斜坡一帶主要的邊界斷層。在沙河街組四段—三段沉積時期，斷層活動達到頂峰，東營組沉積之后，斷層活動趨于停滯。平面上根據(jù)斷層的走向和傾向能夠?qū)⒋笈d斷層劃分為3 段（趙紅格等，2002；宋榮彩等，2006；張煜穎等，2019），剖面上呈現(xiàn)出上陡下緩的犁式正斷層的特征（圖3），控制了古近紀(jì)地層的沉積和分布。

河西務(wù)斷層是廊固凹陷與武清凹陷的邊界斷層（Ⅱ級），同時也是楊稅務(wù)潛山帶的東邊界，斷層整體走向呈NE 向，由上至下基本切穿了所有地層，斷層底部交于大興斷層上（圖3，圖4）。根據(jù)河西務(wù)斷層兩側(cè)不同地層的斷距來看，沙一段沉積時期斷層活動最為強烈（曾慶魯?shù)龋?010）。在河西務(wù)斷層的控制下，潛山內(nèi)幕地層發(fā)生掀斜，形成“山頭狀”的潛山形態(tài)（圖4）。

泗村店斷層發(fā)育在楊村斜坡上，屬于控帶斷層（Ⅲ級），分隔了武清凹陷與楊村斜坡并與大孟莊斷層一起構(gòu)成了泗村店潛山帶的東、西邊界（圖3）。泗村店斷層頂部切穿了館陶組的底界，斷層兩側(cè)新生代地層與前新生代地層的斷距不一致，表明斷層活動具有不同期次，活動持續(xù)時間較長。

圖3 廊固凹陷—楊村斜坡區(qū)域大剖面（剖面位置見圖1b 中A-A'）Fig.3 Langgu Sag-Yangcun slope seismic profile（see Fig.1b A-A'for the profile location）

楊稅務(wù)斷層屬于控藏斷層（Ⅲ級），該斷層在平面上走向NE，傾向NW，與河西務(wù)斷層一起構(gòu)成了地壘型的潛山樣式。楊稅務(wù)斷層對楊稅務(wù)潛山油氣成藏和油氣運移具有重要作用（圖4）。

圖4 過楊稅務(wù)潛山帶中部NW-SE 向地震剖面解譯結(jié)果（剖面位置見圖1b 中B-B'）Fig.4 NW-SE trending seismic profile in the central Yangshuiwu buried-hill belt and its interpretation（see Fig.1b B-B'for the profile location）

大孟莊斷層與楊稅務(wù)斷層同屬控藏斷層（Ⅲ級），控制了大孟莊洼槽的形成和發(fā)育（圖4，圖5）。該斷層在平面上走向與河西務(wù)斷層一致，傾向相反，底部交于河西務(wù)斷層上，在大孟莊洼槽內(nèi)沉積了較厚的古近系，為楊稅務(wù)潛山帶和泗村店潛山帶提供了良好的油氣條件。

F1 斷層是發(fā)育在潛山內(nèi)幕地層中的次級斷層（Ⅳ級）（圖5a），屬于中生代構(gòu)造活動中保留下來的逆斷層（陳樹光等，2019），斷層的規(guī)模和斷距較小，僅切穿了寒武系底界。其存在對致密碳酸巖儲層的改造具有重要意義。

圖5 過楊稅務(wù)潛山帶SW-NE 向地震剖面（剖面位置見圖1b 中C-C'）Fig.5 SW-NE trending seismic profile in the Yangshuiwu buried-hill belt（see Fig.1b C-C'for the profile location）

3 構(gòu)造形成演化

根據(jù)潛山內(nèi)幕的分布范圍，潛山內(nèi)幕的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造活動的影響以及各構(gòu)造層之間的接觸關(guān)系等因素，將楊稅務(wù)潛山的構(gòu)造演化分為4 個階段：潛山內(nèi)幕地層建造階段、潛山內(nèi)幕構(gòu)造發(fā)育階段、潛山結(jié)構(gòu)定型階段和埋藏階段，詳細(xì)分析潛山從形成到定型的構(gòu)造演化過程（圖6）。

3.1 潛山內(nèi)幕地層建造階段（中、新元古代—古生代末）

楊稅務(wù)潛山內(nèi)幕地層的主要建造期是古生代，加里東期，華北地臺逐漸上升，水深變淺，沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，為碳酸鹽巖臺地相，形成了一套寒武系灰褐色白云巖及奧陶系灰白色碳酸巖沉積。晚奧陶世末期華北地臺整體抬升遭受長時間的風(fēng)化剝蝕，志留系、泥盆系剝蝕殆盡（圖6a），奧陶系殘留地層西薄東厚，碳酸鹽巖經(jīng)歷了風(fēng)化和淋濾的雙重作用，孔隙發(fā)育（陸詩闊等，2011；閆偉等，2019；李玉幫等，2020）。中石炭世，華北地臺整體下降接受沉積，這一時期構(gòu)造活動不穩(wěn)定，晚二疊世的海西運動使華北地區(qū)再次抬升，保留下來的二疊系地層與石炭系地層形成一套石炭系—二疊系黑色炭質(zhì)泥巖及薄煤層的海陸交互相沉積（張松航等，2014），該區(qū)域厚度變化不大，分布范圍小，頂部被孔店組底界削截，在剖面上呈細(xì)長的三角形（圖3b）。

3.2 潛山內(nèi)幕構(gòu)造發(fā)育階段（中生代）

早三疊世古亞洲洋和鄂霍次克洋漸次關(guān)閉，渤海灣盆地受到由北向南的推擠作用，在盆地內(nèi)部形成近EW 向的褶皺（Yang et al.，2008；李三忠等，2010；張煜穎等，2019）；早侏羅世，西太平洋板塊開始活動，NW-SE 向的擠壓應(yīng)力又在盆地內(nèi)部形成一系列NE 向的構(gòu)造（陳樹光等，2019）；晚白堊世，該區(qū)域整體隆升遭受剝蝕導(dǎo)致研究區(qū)缺失中生界，只在泗村店潛山帶附近有少量分布。至此，經(jīng)歷兩期擠壓應(yīng)力的改造作用，基本形成古潛山的雛形（圖6b）。

3.3 潛山定型階段（古近紀(jì)）

古近紀(jì)，廊固凹陷進入構(gòu)造反轉(zhuǎn)期，大興斷層開始活動，盆地進入多幕斷陷階段（Ren et al.，2002；董大偉等，2013），孔店組—沙四段時期是斷陷第一幕，在孔店組沉積末期發(fā)生區(qū)域性的隆升，地層遭受剝蝕，與沙四段呈平行不整合接觸（圖6c）；沙三段—沙二段是斷陷的第二幕；這一時期斷裂最為發(fā)育，盆地快速伸展，大興斷層在沙三段時期活動最為強烈，在靠近斷層一側(cè)沉積了較厚的地層并使地層發(fā)生明顯的翹傾。沙二段時期，大興斷層的活動速率逐漸減慢，河西務(wù)斷層開始活動，逐漸將廊固凹陷與武清凹陷分割開來；沙一段—東營組是斷陷的第三幕，大興斷層活動停滯，河西務(wù)斷層達到活動速率達到頂峰，位于河西務(wù)斷層下盤的楊稅務(wù)潛山內(nèi)幕地層進一步逆時針旋轉(zhuǎn)，形成“山頭”狀的形態(tài)（圖6d），東營組沉積末期全區(qū)隆升遭受剝蝕（圖6e）。經(jīng)過3 幕斷陷伸展，潛山的結(jié)構(gòu)特征基本定型。

3.4 潛山埋藏階段（新近紀(jì)至今）新近紀(jì)時期

廊固凹陷主要以坳陷為主，潛山的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變，逐漸下沉埋深，新近系館陶組覆蓋在潛山之上，與下伏地層呈角度不整合關(guān)系（圖6f）。

圖6 楊稅務(wù)潛山帶構(gòu)造演化剖面（剖面位置見圖1b 中A-A'）Fig.6 Tectonic evolution section in the Yangshuiwu buried-hill belt（see Fig.1b A-A'for the profile location）

4 構(gòu)造形成演化的控藏作用

構(gòu)造運動和斷層的發(fā)育控制了楊稅務(wù)潛山帶油氣藏的發(fā)育，根據(jù)地震剖面的解譯結(jié)果顯示，在潛山內(nèi)幕地層中保存有EW 向和NW 向兩組逆斷層（陳樹光等，2019），這些逆斷層表明了楊稅務(wù)潛山帶經(jīng)歷了印支運動和燕山運動時期擠壓應(yīng)力的改造作用，逆斷層的存在有利于寒武系和奧陶系儲層裂縫的發(fā)育，使儲層的碳酸巖更加破碎，在后期抬升剝蝕和淋濾作用下，有助于巖溶作用的形成，使?jié)撋絻?nèi)幕地層發(fā)育溶蝕孔、洞、縫等巖溶體系（圖7）。楊稅務(wù)潛山帶在該時期處于巖溶斜坡上，充分遭受了淋濾作用；其次，流體沿斜坡向巖溶低地運移的過程中在巖溶斜坡上形成了多種巖溶系統(tǒng)，使楊稅務(wù)潛山具有良好的巖溶發(fā)育環(huán)境。新生代的構(gòu)造反轉(zhuǎn)使楊稅務(wù)潛山快速沉降深埋，廊固凹陷和武清凹陷內(nèi)較厚的古近紀(jì)地層為潛山提供了豐富的油氣條件，大興斷層和河西務(wù)斷層的發(fā)育使?jié)撋絻?nèi)幕地層翹傾形成構(gòu)造高部位，更有利于油氣的聚集，使楊稅務(wù)潛山帶具有了較好的油氣勘探潛力。新生代之前與楊稅務(wù)潛山連為一體的泗村店潛山經(jīng)歷了相同的構(gòu)造演化過程，同時，儲層經(jīng)歷了一樣的巖溶改造，東、西兩側(cè)又與大孟莊洼槽和楊村斜坡相鄰，因此同樣具有較好的油氣成藏條件，有良好的勘探前景（張銳鋒等，2023）。

圖7 楊稅務(wù)潛山帶巖溶發(fā)育模式Fig.7 Karst development model in Yangshuiwu buried-hill belt

5 結(jié) 論

（1）依據(jù)楊稅務(wù)潛山帶不整合面的發(fā)育情況劃分出基底構(gòu)造層、中—新元古界構(gòu)造層、下古生界構(gòu)造層、石炭—二疊系構(gòu)造層、古近系構(gòu)造層和新近系—第四系構(gòu)造層6 個構(gòu)造—地層層序。

（2）通過對楊稅務(wù)潛山帶構(gòu)造演化的分析，將潛山的發(fā)育分為4 個階段，即潛山內(nèi)幕地層建造階段（中、新元古代）、潛山構(gòu)造發(fā)育階段（中生代）、潛山定型階段（古近紀(jì)）和潛山埋藏階段（新近紀(jì)至今）。

（3）由于受到河西務(wù)斷層的切割作用，中生代形成的古隆起被分割為楊稅務(wù)潛山帶和泗村店潛山帶兩個部分，兩個潛山帶經(jīng)歷了相似的構(gòu)造演化過程，都具有相似的生、儲、蓋配置。因此，泗村店潛山帶具有同樣的油氣勘探潛力。