中圖分類號(hào):P548 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A doi:10.12128/j.issn.1672-6979.2025.06.004
1,1*,1,1,2,1,1,1,1,1,1
(1.,2.,)
0引言
沂沐斷裂帶作為中國(guó)大陸東部巖石圈尺度的核心構(gòu)造邊界,在區(qū)域地質(zhì)演化進(jìn)程中及油氣資源分布格局中扮演著舉足輕重的角色。該斷裂帶呈NNE 20° 展布縱貫山東全境,由萊州灣南岸進(jìn)入渤海[1-2]。沂沭斷裂帶是郯廬斷裂帶在山東境內(nèi)的部分,長(zhǎng)約 330km ,寬 20~60km 。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期,沂述斷裂帶經(jīng)歷了大規(guī)模的左行平移、伸展、拉張以及擠壓等復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),逐步形成了以帶內(nèi)塹壘構(gòu)造、主干斷裂構(gòu)造系統(tǒng)、斷裂帶兩側(cè)的盆嶺構(gòu)造、羽狀構(gòu)造系統(tǒng)及大陸弧花崗巖系為特點(diǎn)的沂沭斷裂系統(tǒng)[3(圖1)。
沂沐斷裂帶北段復(fù)雜的構(gòu)造活動(dòng)對(duì)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,濰北凹陷構(gòu)造便是在這一背景下形成。濰北凹陷經(jīng)歷了左旋走滑、左右旋轉(zhuǎn)換、右旋走滑和區(qū)域拗陷4個(gè)重要的構(gòu)造演化階段,左旋走滑期拉張控制對(duì)盆地構(gòu)造格局產(chǎn)生了決定性影響,奠定了濰北凹陷北斷南超構(gòu)造格局[4]。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)沂沐斷裂帶開展了大量研究,并取得了一系列成果。李洪奎等[5在構(gòu)造演化特征方面,通過地質(zhì)測(cè)繪、地球物理探測(cè)等手段,詳細(xì)剖析了斷裂帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程,揭示了其多期構(gòu)造變形疊加的特征。潘守旭等聚焦于濰北凹陷整體斷裂系統(tǒng)及其對(duì)油氣成藏作用的研究。然而,構(gòu)造演化對(duì)沉積充填及油氣運(yùn)移影響的動(dòng)態(tài)控制機(jī)制和細(xì)節(jié)方面,仍存在一些有待深入探究的問題[7。本文從構(gòu)造演化特征、構(gòu)造演化對(duì)沉積充填的控制作用及構(gòu)造演化對(duì)油氣的控制作用這3個(gè)關(guān)鍵層面展開深入研究,旨在進(jìn)一步揭示沂沐斷裂構(gòu)造演化特征其與油氣運(yùn)聚關(guān)系,為該區(qū)域的油氣勘探開發(fā)提 供更為科學(xué)、全面的理論支撐。
1—一級(jí)單元線;2—二級(jí)單元線;3—三級(jí)單元線;4—不整合界線;5—地名;6—凹陷區(qū);9—隆起區(qū);8—走滑斷層;9—正斷層。
圖1濰北凹陷構(gòu)造位置及構(gòu)造格局簡(jiǎn)圖
1構(gòu)造演化歷史
中生代晚期,受太平洋板塊向歐亞大陸俯沖作用的動(dòng)力學(xué)影響8,渤海淺部地殼處于伸展構(gòu)造環(huán)境,該時(shí)期郯廬斷裂帶在渤海區(qū)域主要表現(xiàn)為左旋拉張構(gòu)造特征[9-11]。這種斜向伸展作用導(dǎo)致斷裂體系內(nèi)發(fā)育系列走滑拉分盆地,其構(gòu)造樣式呈現(xiàn)近EW向雙斷式、北側(cè)斷陷南側(cè)超覆的結(jié)構(gòu)配置特征,盆地內(nèi)部充填了厚層陸源碎屑巖系。位于沂沭斷裂帶兩條主干斷裂夾持部位的濰北凹陷,其成盆機(jī)制與演化過程實(shí)質(zhì)上是該斷裂帶構(gòu)造活動(dòng)的直接響應(yīng)。在構(gòu)造解析方法方面,平衡剖面技術(shù)作為揭示盆地演化時(shí)序的有效手段,其分析結(jié)果表明濰北凹陷的構(gòu)造演化可劃分為4個(gè)特征顯著的階段性過程。
1. 1 左旋走滑期 (K2-E1k3)
濰北凹陷基底巖系主要表現(xiàn)為棕紅色泥巖及泥質(zhì)粉砂巖組成,并夾有灰白色礫巖和含礫砂巖互層沉積,這一巖性組合特征與濟(jì)陽(yáng)凹陷具有顯著一致性,指示該凹陷新生代構(gòu)造演化特征。區(qū)域構(gòu)造演化分析表明,沂述斷裂帶在晚中生代至孔店組下段沉積期主要呈現(xiàn)左行走滑-拉分構(gòu)造特征。特別值得注意的是,孔店組下段沉積期邊界斷裂左旋活動(dòng)達(dá)到峰值強(qiáng)度,伴隨NW向次級(jí)斷裂系統(tǒng)的廣泛發(fā)育。該斷裂與主控邊界斷裂共同構(gòu)成巖漿上涌通道,誘發(fā)了區(qū)域性火山噴發(fā)事件,火山噴發(fā)產(chǎn)物以玄武巖-安山巖組合為特征。
本次火山作用具有旋回式噴發(fā)的特征,在玄武巖層序中形成多個(gè)泥質(zhì)巖夾層,累計(jì)發(fā)育火山巖層20余層,單層最大厚度逾 1000m 。值得注意的是,該期大規(guī)模火山建造對(duì)盆地構(gòu)造格局產(chǎn)生決定性影響,廣泛分布的厚層玄武巖不僅構(gòu)成主要充填物質(zhì),更塑造了濰北凹陷現(xiàn)今的構(gòu)造-沉積格架。
1. 2 左右旋轉(zhuǎn)換期 (E1k2)
孔店組中段沉積時(shí)期構(gòu)造演化階段,研究區(qū)經(jīng)歷了顯著的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程,具體表現(xiàn)為由左旋走滑向右旋走滑的構(gòu)造轉(zhuǎn)換階段[12]。隨著區(qū)域巖漿活動(dòng)的逐漸減弱,盆地進(jìn)入熱沉降主導(dǎo)階段,盆地基底發(fā)生持續(xù)性沉降作用。該時(shí)期沉積體系呈現(xiàn)明顯的垂向演化特征:早期以濱淺湖相沉積為主,逐漸過渡為中一晚期的半深湖至深湖相沉積環(huán)境。在有機(jī)質(zhì)富集層段可見腐泥型與腐殖型有機(jī)質(zhì)的復(fù)合沉積特征,這種高豐度有機(jī)質(zhì)的差異性堆積形成了多類型烴源巖共生組合,主要包括油頁(yè)巖、暗色泥巖及鈣質(zhì)泥巖等典型烴源巖層系。
在區(qū)域伸展構(gòu)造背景下,古城-濰河口斷裂帶的正斷層系統(tǒng)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的差異活動(dòng)性。該斷裂系統(tǒng)的持續(xù)活化導(dǎo)致盆地基底產(chǎn)生顯著的分異沉降,最終塑造了濰北凹陷特有的不對(duì)稱箕狀斷陷結(jié)構(gòu),其構(gòu)造特征表現(xiàn)為北部深凹帶與南部緩坡帶共存的古地貌格局(圖2)。這一構(gòu)造分異過程為凹陷內(nèi)沉積體系的發(fā)育和烴源巖的分布提供了重要的構(gòu)造控制因素。
1.3 右旋走滑期 (E2k1-E3d)
孔店組沉積初期,區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)趨于相對(duì)穩(wěn)定,伴隨盆地的持續(xù)充填作用,沉積地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變,具體表現(xiàn)為古氧化還原條件由早期的還原環(huán)境逐漸過渡為氧化環(huán)境。該環(huán)境演變過程在沉積巖原生色度特征上得到明確響應(yīng),巖相顏色序列呈現(xiàn)從深灰色系向紫紅一磚紅色系轉(zhuǎn)變的演化規(guī)律。至始新世沙河街組四段沉積期,沂沐斷裂帶發(fā)生右旋走滑運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致控盆邊界斷層重新活化并表現(xiàn)為張性正斷性質(zhì),由此引發(fā)凹陷區(qū)二次強(qiáng)烈沉降,形成孔店組上段與沙河街組的復(fù)合沉積體系,其最大累計(jì)厚度逾 2 000m ,構(gòu)成了濰北凹陷區(qū)具有重要勘探意義的儲(chǔ)蓋組合體系。沙四末期受濟(jì)陽(yáng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,導(dǎo)致研究區(qū)整體拾升并經(jīng)歷長(zhǎng)期剝蝕過程,致使研究區(qū)普遍缺失東營(yíng)組至沙三段地層,其中南部斜坡帶沙四段地層遭受完全剝蝕,最大剝蝕量可達(dá) 1300m (圖3)。
1.4 區(qū)域坳陷期(N-Q)
新近紀(jì)以來,沂沐斷裂帶進(jìn)入構(gòu)造活動(dòng)停滯期,與之相關(guān)聯(lián)的濰北凹陷與渤海灣盆地整體同步進(jìn)入熱沉降演化階段。伴隨持續(xù)的熱沉降作用,研究區(qū)發(fā)育了具有填積補(bǔ)償特征的大型河湖相沉積體系,該套地層在空間展布上表現(xiàn)為對(duì)古近系基底的全域性超覆覆蓋,形成典型的地層疊置樣式(圖2、圖3)。
2 當(dāng)前研究的熱點(diǎn)
關(guān)于沂述斷裂帶的構(gòu)造演化學(xué)說,目前主要運(yùn)用地球物理勘探、沉積學(xué)分析及同位素測(cè)年與熱年代學(xué)等方法建立了伸展構(gòu)造說、走滑構(gòu)造說及多期
1—更新統(tǒng) + 新近系;2—沙河街組四段;3—孔店組上段第三亞段;4—孔店組上段第二亞段;5—孔店組上段第一亞段;6—孔店組中段青色泥巖亞段;7—孔店組中段紫紅色泥巖亞段;8—孔店組中段區(qū)域性細(xì)分地層;9—孔店組下段;10—白堊紀(jì)紅土崖組。
復(fù)合構(gòu)造說,3種學(xué)說分別從單一動(dòng)力機(jī)制和多期疊加視角揭示了斷裂帶構(gòu)造演化的復(fù)雜性[13]。目前研究的熱點(diǎn)主要聚焦于沉積響應(yīng)與構(gòu)造活動(dòng)期次耦合作用、構(gòu)造轉(zhuǎn)換與盆地結(jié)構(gòu)分異、烴源巖發(fā)育與構(gòu)造體制、儲(chǔ)層與圈閉形成機(jī)制等方面,但物源區(qū)演化的構(gòu)造驅(qū)動(dòng)、沉積中心遷移的主控因素及構(gòu)造對(duì)油氣的富集差異和成藏模式方面存在一定的爭(zhēng)議,尚未達(dá)成共識(shí)。
1—更新統(tǒng) + 新近系;2—沙河街組四段;3—孔店組上段第三亞段;4—孔店組上段第二亞段;5—孔店組上段第一亞段;6—孔店組中段青色泥巖亞段;7—孔店組中段紫紅色泥巖亞段;8—孔店組中段區(qū)域性細(xì)分地層;9—孔店組下段;10—白堊紀(jì)紅土崖組。
2.1 構(gòu)造演化對(duì)沉積充填的控制作用
2.1.1左旋走滑控制濰北凹陷北斷南超的構(gòu)造格局白堊紀(jì)末期,沂沐斷裂帶初始左旋走滑活動(dòng)誘發(fā)構(gòu)造體系重組,在斷裂帶核部及周緣形成NW向雁列式褶皺群系,由此奠定古近紀(jì)“隆-凹相間”的基底構(gòu)造框架。特別在濰北凹陷北緣,發(fā)育近雁列狀展布的NE向斷裂系,標(biāo)志著古城-濰河口斷裂帶進(jìn)入初始構(gòu)型階段。至孔店組下段沉積期,伴隨左旋走滑應(yīng)力場(chǎng)持續(xù)增強(qiáng),鄜部-葛溝斷裂相較昌邑-大店斷裂呈現(xiàn)更顯著的活動(dòng)差異,由此形成NE向與NW向共軛斷裂系統(tǒng)。此階段古城-濰河口斷裂完成橫向貫通并發(fā)生走向偏轉(zhuǎn)(近EW向),為補(bǔ)償走滑拉分作用產(chǎn)生的構(gòu)造負(fù)空間,斷層下降盤發(fā)生幕式快速沉降。與此同時(shí),凹陷南緣柳疃斷裂處于相對(duì)弱活動(dòng)狀態(tài),最終塑造出濰北凹陷“東西雙向斷控、北斷南超\"的典型斷陷盆地結(jié)構(gòu)。
2.1.2 昌邑-大店斷裂右旋走滑加劇凹陷東部沉陷
孔店組上段沉積期,沂沐斷裂帶發(fā)生右旋走滑構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換,昌邑-大店斷裂相較鄜部-葛溝斷裂呈現(xiàn)顯著構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度差異。在此應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整背景下,濰北凹陷東部發(fā)生差異沉降并形成局部沉降中心,導(dǎo)致凹陷整體地形梯度趨于平緩。該時(shí)期沉積體系以中-遠(yuǎn)源三角洲相為主體,孔一段地層呈現(xiàn)東厚西薄的楔狀厚度展布特征,SN向等厚線則呈近平行展布態(tài)勢(shì)(圖2)。
伴隨區(qū)域隆升剝蝕事件,斷裂帶疊加走滑擠壓復(fù)合作用,在構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶形成NE向延伸的灶戶鼻狀構(gòu)造帶。值得注意的是,北部洼陷帶東北部發(fā)育次生沉降中心,致使原洼陷帶分解為東、西2個(gè)次級(jí)凹陷單元,展現(xiàn)“雙洼并存”的構(gòu)造-沉積配置樣式(圖3)。
2.1.3 走滑形成的凸起古地形控制扇體發(fā)育
在太平洋板塊NW向俯沖擠壓與郯廬斷裂帶早期左旋走滑的雙重動(dòng)力學(xué)機(jī)制控制下[14],魯東隆起區(qū)古構(gòu)造線呈NEE向展布,其對(duì)濰北凹陷的物源供給具有顯著空間局限性,僅在孔店組中段中亞段發(fā)育兩處SWW向展布的扇三角洲體系。凹陷北翼濰北凸起受區(qū)域構(gòu)造變形與旋轉(zhuǎn)擠壓耦合作用,形成N傾單斜構(gòu)造,主要承擔(dān)青東凹陷及青東東凹陷的物源供給功能。該凸起南緣呈現(xiàn)“六溝七梁\"式溝-梁相間地貌格局,僅在古地貌溝槽部位局部發(fā)育低豐度近岸水下扇體。研究表明,濰北凹陷周緣隆起的構(gòu)造-地貌耦合機(jī)制嚴(yán)格制約著沉積體系的時(shí)空配置,整體表現(xiàn)為近源多物源、多類型沉積體系疊置特征[15-16]
構(gòu)造轉(zhuǎn)換期(孔二段至孔一段)沉積體系發(fā)生顯著分異:孔二段沉積期以東西雙向近源扇三角洲為主導(dǎo),孔一段則轉(zhuǎn)型為南部中-遠(yuǎn)源三角洲優(yōu)勢(shì)發(fā)育階段,其他方向物源系統(tǒng)呈現(xiàn)漸進(jìn)式衰退。以孔二中亞段為例,物源規(guī)模差異導(dǎo)致沉積相分異顯著,東西兩側(cè)扇三角洲砂礫巖體廣泛分布,而北部陡坡帶近岸水下扇發(fā)育程度極低。此現(xiàn)象歸因于濰北凸起南隆N傾的構(gòu)造掀斜作用-大部分剝蝕碎屑經(jīng)N向搬運(yùn)系統(tǒng)輸入青東凹陷群,南翼剝蝕區(qū)受限于長(zhǎng)期風(fēng)化夷平作用,僅能通過間歇性洪流事件形成小規(guī)模近岸扇體。值得注意的是,橫向上連片分布的E-W向扇三角洲砂礫巖復(fù)合體構(gòu)成研究區(qū)主力儲(chǔ)集單元(圖4)。
2.1.4 沉積中心和沉降中心規(guī)律性遷移
濰北凹陷孔店組沉積期沉積體系展布具有顯著的時(shí)空演化規(guī)律[17-18]??锥卧鐏喍纬练e階段,沉降中心與沉積中心均定位于凹陷西北部;至孔二段晚亞段,在繼承性西北部沉降背景下,受W向物源供給增強(qiáng)驅(qū)動(dòng),沉積中心向東南遷移至瓦城斷階帶與灶戶鼻狀構(gòu)造帶間構(gòu)造轉(zhuǎn)換域??滓欢卧鐏喍纬练e期,沉降中心轉(zhuǎn)移至凹陷中北部,而孔一段晚亞段沉積中心則躍遷至凹陷東北部,此空間配置特征延續(xù)至沙河街組四段沉積期。綜合對(duì)比表明:孔二段早亞段與孔一段晚亞段沉積中心具空間繼承性,而孔二段晚亞段與孔一段早亞段沉積中心相對(duì)同期沉降中心呈現(xiàn)顯著東向偏移,該時(shí)期恰為扇三角洲體系優(yōu)勢(shì)發(fā)育階段。
構(gòu)造-沉積耦合分析揭示,東、西邊界斷裂下降盤扇三角洲砂體均顯示南源北向輸砂特征,前緣相帶延伸距離普遍超過常規(guī)沖積扇體系。尤其扇三角洲平原亞相大面積連片分布,指示南部隆升區(qū)在該階段經(jīng)歷強(qiáng)烈構(gòu)造拾升事件。上述沉積響應(yīng)特征與邊界斷裂幕式活動(dòng)及物源區(qū)差異隆升過程存在顯著成因聯(lián)系。
2.2 構(gòu)造演化對(duì)油氣的控制作用
2.2.1 構(gòu)造脊對(duì)油氣富集差異性的影響
灶戶斷鼻帶作為古構(gòu)造-地貌耦合控制的繼承性發(fā)育構(gòu)造單元,呈近SN向貫穿性展布于凹陷主體部位,構(gòu)成區(qū)域油氣運(yùn)聚優(yōu)勢(shì)指向帶。成藏動(dòng)力學(xué)分析表明,現(xiàn)今油氣藏空間分布與微構(gòu)造脊展布具顯著耦合性,揭示烴源巖排烴后油氣在斷裂-砂體復(fù)合疏導(dǎo)體系驅(qū)動(dòng)下,沿構(gòu)造勢(shì)能梯度向構(gòu)造脊部高部位發(fā)生差異聚集成藏。構(gòu)造解析進(jìn)一步揭示,瓦城斷階帶昌67—昌43井區(qū)發(fā)育低幅鼻狀構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶,形成中部油氣二次運(yùn)移的次優(yōu)勢(shì)通道9(圖
5)。與之形成鮮明對(duì)比的是,瓦城斷階帶西部表現(xiàn)為簡(jiǎn)單斷階結(jié)構(gòu),缺乏有效的構(gòu)造圈閉配置,導(dǎo)致油
氣聚集效率顯著降低。
2.2.2 構(gòu)造剝蝕對(duì)油氣富集差異性的影響
沙河街組四段末期構(gòu)造拾升事件誘發(fā)濰北凹陷發(fā)生強(qiáng)烈剝蝕作用,導(dǎo)致局部層序缺失并形成差異剝蝕格局,最大剝蝕量達(dá) 1 350m (凹陷東南緣)。伴隨巨厚沉積載荷的卸載,深部地層發(fā)生彈性回彈與超壓釋放動(dòng)力學(xué)效應(yīng)[20],促使凹陷流體勢(shì)場(chǎng)重組為區(qū)域性低勢(shì)能場(chǎng)。構(gòu)造動(dòng)力學(xué)模擬表明,東南緣超剝區(qū)因優(yōu)先完成壓力卸載,成為油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)指向區(qū);而西北洼陷帶僅發(fā)育 300m 級(jí)剝蝕量,其保存的殘余壓力系統(tǒng)持續(xù)構(gòu)成油氣運(yùn)移動(dòng)力源。
構(gòu)造剝蝕差異定量分析揭示[21-22],東南部剝蝕中心與構(gòu)造拾升幅度存在顯著正相關(guān)性,指示該區(qū)為晚構(gòu)造期活躍抬升域。伴隨剝蝕過程持續(xù)演化,烴源巖熱演化終止導(dǎo)致東、西部供烴能力衰退,但東部低幅構(gòu)造脊通過勢(shì)能捕獲機(jī)制有效聚集殘余烴類,最終形成“東富西貧”的油氣差異聚集模式。該成藏過程本質(zhì)上是構(gòu)造抬升-剝蝕響應(yīng)-流體勢(shì)場(chǎng)重構(gòu)多重動(dòng)力學(xué)耦合的結(jié)果。
2.2.3 油氣成藏模式
構(gòu)造回返期差異剝蝕作用導(dǎo)致濰北凹陷成藏要素空間分異顯著[23],據(jù)此建立分區(qū)差異成藏模式。
(1)東部“單期成藏-雙向輸導(dǎo)-側(cè)向運(yùn)移”成藏模式。地球化學(xué)分析揭示凹陷發(fā)育雙生烴灶,東南部生烴灶生烴閾值( Ro=0 : 5% )對(duì)應(yīng)埋深約1500m ,北部洼陷帶生烴閾值則達(dá) 2 200m 深度域。孔二段烴源巖生成烴類通過斷裂-砂體復(fù)合輸導(dǎo)體系,沿垂向輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)移至孔一段、孔二段儲(chǔ)集層成藏,同時(shí)經(jīng)不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移至孔三段聚集成藏(圖6)。
成藏動(dòng)力學(xué)分異表現(xiàn)為:東南生烴灶低成熟烴類受近源捕獲機(jī)制控制,呈原位聚集特征;北部洼陷帶高-過成熟烴類具備長(zhǎng)距離運(yùn)移動(dòng)力,可沿構(gòu)造脊部向南部緩坡帶運(yùn)移并與近源油藏形成混合聚集樣式(圖6)。數(shù)值模擬表明,雖存在局部二次生烴現(xiàn)象,但其生烴規(guī)模與東部構(gòu)造單元空間耦合性不足,故東部區(qū)域主要定型于東營(yíng)組構(gòu)造活躍期單期成藏事件。
(2)西部“兩期成藏-近源聚集\"成藏模式。構(gòu)造-沉積耦合分析表明,北部洼陷帶烴類運(yùn)移受反向斷裂構(gòu)造封堵與巖相側(cè)向尖滅復(fù)合效應(yīng)制約,致使瓦城斷階帶發(fā)育自源封閉式油氣聚集模式。沙河街組構(gòu)造反轉(zhuǎn)期后,研究區(qū)進(jìn)入熱沉降演化階段,當(dāng)烴源巖埋深超越前構(gòu)造期古地溫場(chǎng)閾值時(shí),有限生排烴效率導(dǎo)致烴類僅能在生烴灶周緣形成雙幕式近源階梯聚集,該成藏機(jī)制在三維地震反演中得到驗(yàn)證(圖7)。
1—更新統(tǒng) + 新近系;2—沙河街組四段;3—孔店組上段; 4—孔店組中段;5—孔店組下段;6—斷層;7—油藏;8—?dú)?藏;9—運(yùn)移方向。
圖6東部\"單期成藏-雙向輸導(dǎo)-側(cè)向運(yùn)移\"成藏模式圖
圖7西部“兩期成藏-近源聚集\"成藏模式圖
1—更新統(tǒng) + 新近系;2—沙河街組四段;3—孔店組上段;4—孔 店組中段;5—孔店組下段;6—斷層;7—油藏;8—?dú)獠兀?—運(yùn)移 方向。
構(gòu)造動(dòng)力學(xué)綜合分析揭示,濰北凹陷新生代演化受沂沐斷裂帶多期活動(dòng)控制,其構(gòu)造演化序列可劃分為4個(gè)構(gòu)造幕: ① 白堊紀(jì)一孔店組三段沉積期左旋走滑裂陷階段; ② 孔二段沉積期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換階段; ③ 孔一段—東營(yíng)組沉積期右旋走滑拉張-擠壓復(fù)合體制階段; ④ 新近紀(jì)區(qū)域熱拗陷階段。其中,鄜部-葛溝斷裂于孔三段沉積期左旋走滑-拉張耦合作用,奠定凹陷“北斷南超\"型斷陷盆地基底格架;構(gòu)造轉(zhuǎn)換期(孔二段)沉積充填對(duì)應(yīng)盆地有效烴源巖層系主要發(fā)育期;右旋走滑階段(孔一段)對(duì)應(yīng)盆地儲(chǔ)-蓋組合系統(tǒng)主要建設(shè)期,并呈現(xiàn)構(gòu)造遷移效應(yīng)驅(qū)動(dòng)沉降中心自西向東系統(tǒng)性遷移特征。
成藏系統(tǒng)解析表明,灶戶斷鼻構(gòu)造帶作為油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑,控制烴類區(qū)域富集趨勢(shì)。沙四末期構(gòu)造抬升事件通過差異剝蝕-流體勢(shì)場(chǎng)重構(gòu)動(dòng)力學(xué)耦合機(jī)制,最終定型“東富西貧”型油氣差異分布格局(圖7)。該成藏模式本質(zhì)上是斷裂活動(dòng)期次-沉積充填響應(yīng)-構(gòu)造反轉(zhuǎn)效應(yīng)多要素時(shí)空耦合的產(chǎn)物。
3 前沿展望
未來研究需圍繞沂沐斷裂帶北段構(gòu)造演化與油氣運(yùn)聚關(guān)系的核心科學(xué)問題,從動(dòng)力學(xué)機(jī)制重建、動(dòng)態(tài)耦合建模、技術(shù)方法創(chuàng)新及區(qū)域規(guī)律4個(gè)方面展開系統(tǒng)性攻關(guān):
3.1 多期構(gòu)造疊加的動(dòng)力學(xué)重建
針對(duì)沂述斷裂北段左旋-右旋轉(zhuǎn)換的時(shí)空邊界模糊問題,需綜合高精度年代學(xué)(如鋯石U-Pb、裂變徑跡熱年代學(xué))與三維古應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬,定量約束各期構(gòu)造事件的時(shí)間序列及應(yīng)力場(chǎng)演化路徑。結(jié)合深部地球物理探測(cè)(如深反射地震、大地電磁測(cè)深),揭示郯廬斷裂帶深部滑脫面形態(tài)、莫霍面起伏與北段構(gòu)造活動(dòng)的耦合關(guān)系,明確太平洋板塊俯沖后撤、印度-歐亞碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)等深部動(dòng)力源的貢獻(xiàn)權(quán)重。此外,需通過構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn),還原多期應(yīng)力疊加下斷裂帶的分段破裂機(jī)制,闡明基底先存斷裂對(duì)后期構(gòu)造分異的控制程度。
3.2 構(gòu)造-沉積-成藏動(dòng)態(tài)耦合建模
建立“構(gòu)造活動(dòng)期次-沉積響應(yīng)-成藏過程”三位一體的動(dòng)態(tài)模型,重點(diǎn)突破構(gòu)造事件與油氣生成-運(yùn)移-聚集的時(shí)空匹配難題。利用盆地模擬技術(shù),結(jié)合烴源巖生排烴史、流體包裹體定年及斷層活動(dòng)性分析,量化斷陷期、走滑期及調(diào)整期對(duì)油氣成藏的差異性控制。
3.3 勘探技術(shù)瓶頸突破與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)
針對(duì)北段復(fù)雜構(gòu)造區(qū)小斷層識(shí)別難、裂縫預(yù)測(cè)精度低等問題,需發(fā)展高密度三維地震各向異性處理技術(shù),結(jié)合井中微震監(jiān)測(cè)與巖石聲發(fā)射實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)裂縫網(wǎng)絡(luò)的三維表征。研發(fā)原位應(yīng)力-滲流耦合檢測(cè)裝置,定量評(píng)價(jià)走滑伴生裂縫對(duì)儲(chǔ)層滲透率非均質(zhì)性的改造效應(yīng)。同時(shí),需構(gòu)建蓋層完整性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系,通過巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)與斷層活化數(shù)值模擬,預(yù)測(cè)晚期構(gòu)造活動(dòng)對(duì)油氣藏的破壞風(fēng)險(xiǎn),為勘探目標(biāo)優(yōu)選提供依據(jù)。
3.4 區(qū)域?qū)Ρ扰c普適性規(guī)律提煉
通過對(duì)比沂沭斷裂帶北段與南段(如沉積響應(yīng)差異、走滑分量占比)郯廬斷裂帶中段(如構(gòu)造疊加樣式)及蘇北-南黃海盆地等鄰區(qū)的構(gòu)造-成藏特征,提煉克拉通破壞邊緣帶油氣富集的共性規(guī)律。重點(diǎn)解析“構(gòu)造期次-應(yīng)力轉(zhuǎn)換頻率-基底屬性”三元組合對(duì)油氣分布的控制作用,建立適用于中國(guó)東部新生代盆地的“多期走滑-伸展復(fù)合型”成藏模式。最終形成“構(gòu)造演化階段-成藏要素組合-勘探風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”三位一體的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,為類似復(fù)雜構(gòu)造區(qū)油氣勘探提供理論框架與技術(shù)范式。
4結(jié)論與討論
通過系統(tǒng)解析沂沐斷裂帶構(gòu)造動(dòng)力學(xué)及其對(duì)濰北凹陷沉積-成藏系統(tǒng)的控制效應(yīng),得出如下創(chuàng)新性認(rèn)識(shí):
(1)沂沐斷裂帶經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過程,形成了濰北凹陷北斷南超的構(gòu)造格局,控制了凹陷內(nèi)沉積體系的發(fā)育和油氣的運(yùn)聚。
(2)凹陷構(gòu)造演化序列可解構(gòu)為四大動(dòng)力學(xué)階段: ① 左旋走滑裂陷階段(白堊紀(jì)-孔三期); ② 構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換階段(孔二期); ③ 右旋走滑拉分-擠壓階段(孔一期一東營(yíng)期); ④ 區(qū)域熱坳陷階段(新近紀(jì))。各階段構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)差異驅(qū)動(dòng)沉積充填樣式與成藏要素組合呈現(xiàn)階梯式演化特征。
(3)灶戶斷鼻帶是油氣運(yùn)移和聚集的主要指向區(qū),沙河街組四段末期的構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了“東富西貧\"的油氣分布格局。
(4)東部地區(qū)以“單期成藏-雙向輸導(dǎo)-側(cè)向運(yùn)移\"為主,西部地區(qū)則以“兩期成藏-近源聚集”為特征。
未來研究應(yīng)進(jìn)一步探討沂述斷裂帶深部結(jié)構(gòu)及其對(duì)油氣成藏的深層次控制機(jī)制,結(jié)合地球物理勘探和數(shù)值模擬技術(shù),揭示斷裂帶活動(dòng)與油氣運(yùn)聚的動(dòng)態(tài)關(guān)系,為油氣勘探提供更為精確的理論依據(jù)。
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Structural Evolution Characteristics of the Northern Section of Yishu Fault Zone and Its Relationship with Oil and Gas Migration and Accumulation
LI Haibo1,YANG Jianchao1,LOU Shuwen1,SONG Wenjing1,WU Bin2 ,LIU Yonggang',LI Junzhi1 , WANG Guanchen1 ,LI Kai1 ,YANG Lei' ,ZHAN Pengcheng1 (1. No.4 Exploration Brigade of Shandong Coalfield Geology Bureau,Shandong Weifang 261206,China; 2. No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources,Shandong Weifang 261021,China)
Abstract: Yishu fault zone and Weibei depression controlled by Yishu fault zone are important research objects for revealing tectonic evolution and hydrocarbon accumulation mechanism. It is of crucial significance for deepening geological theories and guiding hydrocarbon exploration. Through integrating 3D seismic interpretation,reconstruction of structural equilibrium profiles,and geochemical analysis of source rocks, multi-stage activity characteristics of Yishu faault zone and the controlling role of Weibei depression on oil and gas have been revealled systematically. It is showed that the structural evolution process of Yishu fault zone is extremely complex. The evolution of Weibei depression has experienced four stages,they are sinistral strike slip,left-right rotation conversion,dextral strike slip,and regional depression. A unique structural pattern of northern fault depression and southern overlap(\"northern fault southern overlap\") have been formed. The tectonic activity dominates the sedimentary filing and oil and gas accumulation in the depresson.The late stage uplift event of thefourth section of Shahejie formation led to the differentiation of the maturity of source rocks from east to west. A unidirectional fault transport system developed in the eastern Zaohu Duanbi belt. Lateral migration of hydrocarbons and the formation of a \"single-stage accumulation enrichment\" model has formed. The western region is afected by the superposition of multiple faults,exhibiting the characteristics of \"two periods of accumulation near the source\",and ultimately forming a distribution pattern of oil and gas resources with \"rich in the east and poor in the west\". It is identified that Zaohu Duanbi belt is an eficient exploration target area. It willnot only provide theoretical support for oil and gas exploration, but also provide important scientific basis for improving the success rate of oil and gas exploration and regional resource development.
Key words:Yishu fault zone;Weibei depression; tectonic evolution; hydrocarbon accumulation; hydrocar bon distribution pattern