渤海湾盆地演化特征与构造样式.pdf

年月断块油气田第卷第期渤海湾盆地演化特征与构造样式杨克绳’钱承康石 油地球 物理 勘 探局中原石油勘 探局摘要应用勘探地震 信 息,分析研究了渤海湾盆地从 中、上元古代、古生代、中生代到新生代,地质发展历史 演化特征,并根据临清地 震剖面显示,探索该区在演变历史进程中地壳表层厚度的变化与 应 力环境转化的规律 论述了盆域在次断陷一坳陷期形成的 力学机制在综合论述的基础上,归 纳总结出盆地内有种类 型盖 层构造特征的展布样式文章最后概述了盆地成油成 藏条件与规律并强调进一步加强古 生界油气藏勘探与研究的重要 意义主题词地震剖面盆地演化海侵期坳陷断陷板块运动盖层渤海湾盆地一、目舀渤 海 湾 盆 地已成 为我国东部大 庆油田之后另 一个 重 要 产油区,盆 地的地质构 造特征 不但具有 中 国东部拉张型盆 地 的一般 特征,而且又具有西部 挤压型的特征,由于受多期 构造运动 的影响与力学 机制的演变,产生 了众 多类型的断 裂 构 造 样 式和被 断 层切割的数以万计的大 小断块,这些断块体 或不同类型的构造圈闭样 式,即形成了盆 地 内主要 油气田或主要油气聚集带据 此,对渤海 湾盆地 构造特征分析与研究就 显得十分必 要。

岩和碳酸 盐岩的沉积,冀辽断 陷 残余厚度 为一,豫淮断 陷厚度 为一,沉积面积 也呈北大南小的偏对称式 箕状展示晚元古代末 期 的蓟县运 动,使华北 地 台整体上升,结束了中、晚元古代的箕状断陷发育亚期二、盆地 演 化历史渤海 湾 盆地是在太古界、下 元古界褶 皱变质基底之上发育起来 的多层 结 构 含油气 盆地从早 元古代末起 到 晚第三 纪时,大 致经历 了个地质历史演化 期一地 台发 育期根据沉积 发 育和构 造运动 资料,可将 地 台 发 育期 划分为个亚期,中、晚元古代箕状 断陷期在古地槽褶 皱 变质 基 底被剥 蚀 夷 平的基 础上,由于古 内黄 隆起的抬升 致使 该 隆起南北两侧形成了冀辽、豫淮 两 个箕状 断 陷见 图,呈对 翘和断超型指 向内黄古 隆起南北断 陷区内均接受了碎屑内象隆起皿内贾隆 起 口华北地 台月稼淮断 陷城辽断 陷口淮阳隆 起 五台隆 包图华北地区中一晚元 古 代构造区划图,早 古生代海侵期在寒武一奥陶纪时,盆地全区进 人了一个 广泛的海侵期,为一套碳 酸盐 岩 夹碎屑岩,沉积区域大体杨 克绳,男,年生,年 毕业于北 京石油学 院石 油地质专业,现在石 油地 球 物 理勘探局 地质研 究 院从事 中国 含 油气 盆 地结构与盆 内构 造 样式研究,教 授 级 高工,地 址河北 省琢州市断块油气田年月呈东西方向展布见图,到 中 奥 陶 世末才结束了海侵期,其残余 厚度介于一间在沁水济南坳陷中,由于其两侧沧州、洛新 低隆 起的影响,发育有 深湖相的沉 积,并有一定 厚度 的石膏层分布,如 堂邑背 斜上 的华井 中,石膏层厚 度 为,单层厚度 最 大可达,这为 本区奥 陶 系 地 层形成原生油气藏创造了良好的盖层条 件。

晚古生代海 陆相 交互发育期晚古生代石 炭一二叠 纪 时期,由于加里东运动,全区从晚奥陶世以后,直至早石炭世,处于再度上升时期,石 炭 系上统 与 奥 陶 系 中统间 的地 层 接触 关系为明显的假整合,说明全区仍 是处于大面积 振 荡 为标志的地 台型地 壳运动 时期,其 构造格局依然 是 继承了早 古生代东 西方向格局,但正向、负向位置向南有所迁 移见图,但 在早 石 炭 世 末以后,全区又复下沉,至二 叠 纪时沉积了一 套海陆相交 互 发育的碎屑岩 灰黑 色碳 质泥岩、灰岩和夹有煤层的沉积,厚度 在一间,为本区的煤层气和煤成气藏的形成奠定了物 质基础的分布,厚 度最大的区域是位于盆地的南部,最厚可达,由此说明本区在 中生代三 叠纪时,全区是处于持续沉积期呼和浩特焦沁水 瀚构造单元划分内象起 ‘州低隆走 华 北地 台卜沁水内黄场 沈育助陷助啥肠任隆 湃祠怪 ,州助侣 旧皿肺翔口坳昌叼」海关低吸 ,关,沛助偏五台低拐 侣谁阳母尽圈华北地台晚古生代构造区划图三侏罗一白至纪 褶皱冲填期一地震 大 剖面 显示,侏罗一白噩 系地层超覆 沉 积 在三叠 系地层之上见图,说明丘县断陷为一向斜冲填构造,由于早第三 纪的拉张翘倾运 动,使其 向斜中心部位 被翘起,后经剥蚀而形成了目前所展示的倒钝三角形地质体,这一地质体的 出现,说明燕山期运动是 处于褶皱、断裂 为主的挤 压运动,从而为本区形成古生界 油气 藏提供了 圈闭条件图华北地 台早古生代构造区划图二三纪持 续沉积期根据 临清坳陷邯郸 断 陷地震主剖面 显 示资料证实,三 叠 系下统、中统地层 与石炭一二叠 系地层 间为假整合 接 触关系,地层厚度 变化 趋势 也 是呈全区性图一丘县 断 陷地及剖面图四早第三纪拉张翘倾期从新生代开始,盆地进人了一个新 的地壳运动时期,翘倾断块活动十分强烈,半地堑箕状断 陷发 育第卷第期杨克绳渤 海 湾盆 地 演化 特征 与构造样 式在前第三 系地层之上,其结 构 十分 清楚,全 部 地层 均受 同生断层 控 制,该期运 动不仅影响着 中生界格局,也破坏了古生 界背 斜的完整性,这对古生界油气藏的形成和保存 造成极为不利的地质条件见图。

左代阳伙,咬莽箭乏念称图二 三皿主要断层二 三二 次硬 断 层二己深 断一区 〔二三姗,带【三二翻 蚀尖 灭带哎西」凸召和隆 拐区背斜构造带的形 成所平衡见 图说明该区在燕山期应以挤压 应力场 为主,从而使侏罗一白奎系地 层中广泛 形成逆冲 断裂与背斜构 造在下第三系顶时,地壳 长度 为,这比侏罗一白奎系顶时伸长了伸长,其拉张量 约为临清坳陷中巨鹿、丘 县、冠县、萃县等 第三系 断陷的形成所平衡,这标明临清地区从新生代早第三纪 一开始,进入了一 个 新 的地 壳运动 时 期,由于地 慢物质不断上拱,造成地壳减薄拉 张,处于区域性 拉 张应力场 中的断陷、坳陷盆地内,断裂 活 动 十分强烈,不仅影响着盖层构造,且对 其基 底 也 有 着程度不等的改造 与破坏作用到上第三系顶时,地壳长度 为,比下第三系 顶 时 缩短了,其缩短量约为侏罗一白奎纪燕山期的四分之一,上第三系地层中只能局部产生逆冲断 层,整体上已转人 坳陷式 沉积盆地月三陷︸气﹄侧耻渤海湾盆地下第三系断 陷结构图分晚 第三纪挤压坳陷期凹陷长度一“五晚 第三纪挤 压坳陷期从早 第三纪开始,经整个 晚第三 纪直至现代,盆地 由箕 状 断陷 发展 阶段 转 人以区域性 坳 陷沉 降为主的性质,使早第三纪 时期形成的凸起 也 逐 渐 被 晚第三 系地层超覆,构成了一 个 厚约一的沉积坳 陷区,区域性 盖层 面积 大、封闭性能好,生烃源岩 亦因沉 降埋深 加 深,地 温异常 升高,有利于有机质 向油气 转化,为 全区油气藏形成和保 存提供了较好的地质 条件。

以上个地质历 史 演 化 期,说明渤 海 湾 盆 地 从中、晚元古代的地 台发育期,到第三纪的拉张翘倾和挤压坳陷期,经 历了拉张与挤压交互出现的演变历史,从临 清 地区地震平衡 剖面一制 作结果,也 显 示 出该区在各个 历史演化 期地壳表层伸长减 薄与缩短 增 厚 的 变 化 趋 势见图,并相应 地 产生断陷沉 降与背 斜隆起 褶 皱 带图中揭示处 在地 台发育期的寒武一奥 陶、石 炭一二 叠以及 三叠纪持续 沉积期,在各层系 顶地壳长 度 依 次分 别为、、,各层系顶 的长 度数 值差异 甚小,标明该区在印 支 期以前 仍以振 荡活 动 为主的地台型地壳运 动,三叠 纪 时仍处于持 续 沉积 阶段到侏罗一白奎 系 顶 时,地壳 长度 缩短为,这比三叠系顶 时缩短了缩短,其缩 短量约为 临清地区新河一广 宗、武城一馆陶、堂邑个早第三 纪拉张翘倾期凹陷长 度 闪磷泌尸义选尹哪镌势移酬‘速罗白坚纪褶皱冲填期凹陷长度一,三三三三丁仁翌三又乒二之夕义二登纪持续 沉积期凹陷长度一”古生代地 台发育期凹陷 长度图临清坳陷一地屁平衡剖面图三、断一坳结构形成 动力学渤海湾盆 地 是 经过 多期 构 造运动和侵蚀 形成的,无论在地质结构 或形成的力学机制等方面都比较复 杂,历 次运动造成的地质痕迹,在 现代地 震技术信息显示上 还是比较 清晰的,本文就以这 些 地 震 剖面资料为依据,探索盆地形成的动力学 问题。

一新生代断一坳结构形成动力学渤海湾盆 地早第三 纪断 陷与晚第三系坳 陷是 中断块油气田年月渤 海湾坳陷 泰山隆起苏北坳陷分霆泛珍重墓洋壳盆地 坳陷形成 期洋壳箕状 断陷形成期泛十一,石十十十二复姿⋯异吸双盛洋壳 七‘ 二夕圈一一 歌几钾伽一一止成盆前地台准平原化期十图渤海湾一苏北 坳陷演化模式图图临清地区构 造区划图国沉 积 盆 地 中最 为典型的实 例但长 期以来,对 形成这 两 种截然 不同地质 结 构 的力 学 机理观 点却以同一种 的营力 作用—“一拉到顶”来 解释,这并不符合客观 实际,作者认为 早第三纪箕状断陷的形成是拉 张应 力 的结果,晚第三 纪坳陷式沉积 盆地的形成是 挤 压应 力作用 反 映前 者 论 点 在 众多地质 家的观点 中是一致的,但后者大多数学 者认为 是 由于重力充填作用形成的据现代地 震 大 剖面分 析反映有两种情况,一 是 箕 状 断 陷,二是 坳 陷,坳陷结构的 形成必然 与挤 压应 力作用有关,因为 地 壳 表层若没有 挤压营力 是不会 弯曲的渤海 湾坳陷一苏北 坳陷演 化模式见图表明,渤海 湾 盆地从 箕 状断陷 发育到向坳 陷转化,反 映盆地力学 机制 演 变应 是 由拉张 应力作用转 变 为挤压 应力作用。

早第三纪时,由于太 平 洋 板 块俯 冲,使中国大陆的岩石圈处于拉 张 应 力环境下,软流 圈为保持地壳表层的 均衡 作用,低比重的硅 铝 层向上漂浮 即形成泰山隆起,由于抬 升剥 蚀和充填,在其两侧伴 随着拉张翘倾活动和沉积作用,即形 成了箕状断 陷见图,到晚第三 纪 时,板 块俯 冲强度 加大,俯 冲角度变陡,致使地壳表层上部地 层产生挤 压应力 场 见图,从而使 盆 地在箕 状断陷结 构 基础 上,形成了晚第三纪坳 陷式沉积盆地二侏罗一白至纪断一坳 结构形成动力学关于侏罗一白噩纪 期断一坳结 构 形成的观点上也有 多种不 同的认识李德生院士认为早侏罗世时为断陷期,中、晚侏罗世为坳陷期早白奎世 为 断陷期,晚 白坐 世 为坳陷期,王德 发 教 授 认 为侏罗 纪应 属断陷期构造层,白平纪时应 为坳陷期 构造层,此与松辽盆地形 成 的构造格 局 相类 似,这是 由于 西伯利亚 与中国大 陆板块 在二叠纪期 间缝合,成为欧亚大陆 同受太 平洋 板块俯 冲的结果根 据 临清地震剖面一揭示,丘 县断陷 为盆 地 中生界 沉积 最 发育的地区,侏罗一白坚 系地 层 是属于以挤压 运动 为主 的褶皱冲填期构 造 格局,并以北 东 走 向为主 迭 置在以东西 走向为主 的古生 界构 造层之上,断一坳 结构展 示 不够 完整。

三》 中、晚元古 代断 陷一古生代坳陷形 成 动力学根据勘探地震信息,重建前 中生代古大地构造层动力学环境是一项较为艰 难 的地质任 务目前只能运 用将今论古的逻辑推理,探讨 前 中生代盆地基底 结 构 形 成 动力 学问题中、上元古代箕状断 陷形 成 动力学早元古代末吕梁运动形成了华北地 台褶皱基底构造 层、中元古代时,在太行一五台一雁北地区广 泛发育着基性 岩墙群,标志 着 中亚一蒙古板 块 向俯 冲,致使冀辽断陷为方 向展布,处于地台南缘 分 布 有火成岩、变质 岩,说明 在 元古 代时曾 向俯 冲,从而形成了一走 向的豫淮断陷见图,同样,由于板 块俯 冲也使古 内黄隆起抬升,同 时也控 制其两侧箕状 断 陷的形 成与发 展第卷第期杨 克绳渤 海湾 盆 地演化 特 征 与构造样 式,古生代 隆一坳结构形成动力 学华北 地台北 缘,由于中亚一蒙 古 洋底 板 块俯 冲角度加大,使 华北地台从 中、晚元古代的拉张力学环境转 为古生。