（构造地质学专业论文）黄骅坳陷孔店南区构造研究与勘探实践.pdf

黄骅坳陷孔店南区构造研究与勘探实践 王丰香( 构造地质学) 指导教师：陈清华( 教授) 中文摘要 黄骅坳陷孔店南区泛指羊三木扣村北西向隐伏构造带以南的地 区，是大港油田重要的复式油气聚集区，主体构造由若干个北北东向： 级凸起以及二级凹陷组成，其间，断续分布着几条北西向调节断层。将 凹陷与凸起分割成若干网状块体。 孔店南区裂陷盆地构造演化主要发生在第三纪始新世以后。它不仅 严格控制着成油气组合的空间展布以及圈闭形成，而且也对油气聚集活 动以及大型油藏的形成、分布有着重要的影响。本论文在大量的地震、 地质资料补充的基础上，重新对孔店南区构造分布、构造样式变化进行 了系统解析；结合构造物理模拟实验以及变形理论，探讨了盆地构造变 形演化特点，并进一步研究了盆内构造变形过程与油气聚集成藏活动之 间的内在联系。提出，孔店南区的构造演化主要受沧东断层几何学与运 动学特征变化控制，与下切活动过程中，平面状铲式坡坪式断面几何 形态变化密切相关。孔店中央隆起应是渐新世期间大型滚动挠曲构造， 而不是继承性隆起构造，其上复杂的断裂网络也是滚动背斜演化阶段的 派生产物，空间展布受沧东断裂产状及上盘伸展过程控制。 结合大港油田南区油气勘探实际情况，提出了针对复杂断块构造油 气藏开展精细勘探的技术思路和方法。 关键词：黄骅坳陷、孔店南区、构造、油气藏 s t r u c t u r er e s e a r c ha n dh y d r o c a r b o n e x p l o r a t i o np r a c t i c ei nk o n g d i a n s o u t h e r nr e g i o n ，h u a n g h u ad e p r e s s i o n w a n gs h u - x i a n g ( s t r u c t u r a lg e o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rc h e r tq i n g - h u a a b s t r a c t k o n g d i a ns o u t h e mr e g i o nw i t h i nh u a n g h u ad e p r e s s i o ni sl o c a t e da t s o u t h e ms i d eo fy a n g s a n m u - k o u c u nn wh i d d e ns t r u c t u r ez o n e i ti sa n i m p o r t a n tm u l t i h y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o na r e ai nd a g a n go i l f i e l d s s of a r , i ta d d su pa b o m4 x l 矿t o no fp r o v e nr e s e r v e s i t sm a i ns t r u c t u r ez o n ei s c o m p o s e do fm a n yn n es e c o n d a r yu p l i f t sa n ds u b b a s i n s ，t h e r ei ss e v e r a l o f n w w a d j u s t m e n tf a u l t sd i s t r i b u t e dw i t h i ni t tw h i c ha r ed i v i d e du pi n l o m a n yf a u l t e db l o c k s n em a i ns t r u c t u r eo f k o n g d i a n $ o u t h e mr e g i o n f t i n gb a s i nd e v e l o p s s i n c ee o c e n e i tn o to n l ys t r o n g l yc o n t r o l ss p a t i a ld i s t r i b u t i o no fp e t r o l e u m s y s 把m sa n dt r a pf o r m a t i o n ，b u ta l s oi r t f l u e n c e sh y d r o c a r b o na c c u m u a t i o n a n dl a r g er e s e r v o i rf o r m a t i o na n dd i s t r i b u t i o n b a s e do nt h en e ws e i s m i c a n dg e o l o g i cd a t a , t h ea u t h o rr e i n t e r p r e t si t ss t r u c t u r a ld i s t r i b u t i o na n ds t y l e v a r i a t i o n ；c o m b i n i n gw i t hs t r u c t u r ep h y s i c ss i m u l a t i o na n dd e f o r m a t i o n t h e o r y , d i s c u s s e st l l ec h a r a c t e r i s t i e so fb a s i ns t r u c t u r a ld e f o r m a t i o n ；f u r t h e r s 缸i d i e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t r u c t u r ed e f o r m a t i o a n dh y d r o c a r b o n a c c u m u l a t i o n n 地a u t h o rs u p p o s e dt h a tt e c t o m ce v o l u t i o no fs o u t h e m k o n g d i a nd i s 砸c tm a i n l yr e l a t e dt op r o g r e s s i o no fc a n g d o n gf a u l ts y s t e m w h i c hg e o m e t r yc h a n g e df r o mf l a tt ol i s t r i cf a n , t h e nt or a m p - f l a ts y s t e m d u r i n g e o c e n et o o l i g o c i n e k o n g d i a nu p l i f ts h o u l d b eal a r g e r o l l i n g - a n t i c l i n o r i u m ，r a t h e rt h a na l lc o n t i n u o u sb u r i e d - h i l lb e l t t h ef a u l t s y s t e m st h e r e i na l ed e v e l o p e dd u r i n gr o l l i n gs t a g e , p r o b a b l yc o n t r o l l e db y c a n 酣o n gf a u l ts y s t e me v o l u t i o nt o o c o m b i n i n gw i t he x p l o r a t i o np r a c t i c e i nt h i sr e g i o n , t h ea u t h o rs u m m a r i z e st h et r a i no f t h o u g h t sa n dm e t h o d st h a t f o c u so na c c u r a t ee x p l o r a t i o nf o rc o m p l e xf a u l t e dr e s e r v o i r s k e yw o r d s ：h u a n g h u ad e p r e s s i o n ，k o n g d i a ns o u t h e mr e g i o n , s t r u c t u r e ， h y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 签名：和。峰年玛玛日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅：学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：墨垒董加年，月1 6 e l 导师签名：如“年ff月，日 石油大学( 华东) 硕士论文 前言 前言 孔店南区位于河北省沧州地区，南起吴桥，北至孔店，是渤海湾 盆地第三纪最早的断陷区之一，孔店组的命名地。该区是大港油田重要 的油气勘探开发领域，其中孔店构造带( 又称孔店凸起) 也是黄骅坳陷 主要的复式油气聚集带。4 0 年来，孔店南区以孔店组为主要勘探对象， 已探明石油地质储量近4 l o s t ，占总资源量的7 0 。 1 、选题的目的和意义 从已发现油气藏的特点来看，孔店南区油气分布严格受盆地演化 及构造作用的控制。其中盆地构造演化以及沉降特点控制着生油凹陷的 形成与发育；盆缘断裂体系控制着储集体的充填与展布特点；多期次构 造变形控制着主要褶皱与断裂构造的发展，并进一步控制着圈闭和油气 藏的分布。其中，主要的油气聚集区带一孔店构造带轴部油气田多数沿 孔东、孔西等二级或三级断层分布，并受复杂构造变形形成的断块构造 影响口】，这一事实也说明了构造活动是研究区油气聚集的主要影响因 素。因此，深入开展工区构造特征与形成演化分析，进一步总结油气富 集规律，对精细勘探挖潜具有重要的理论意义与现实指导作用。 2 、国内外研究现状 孔店构造带是黄骅坳陷当中油气勘探程度最高的二级构造带之 一( 高精度的三维地震勘查几乎覆盖了整个工区) 。但单纯针对孔店 构造带的构造研究成果却不多见。大多数的文献主要从黄骅坳陷整体 角度出发，探索盆地的形成演化及二级构造的展布 1 , 4 , 5 , 8 , 9 , 1 1 】。只有在 年度勘探与开发报告当中有专门针对孔店构造带的构造描述。由于生 产性报告多注重于油气藏的研究，因此对构造特征与演化的论述也多 是只字片语，缺乏系统性。 最早的含油气构造分析主要表现为“静态”的圈闭几何学描述， 石油大学( 华东) 硕士论文前言 重点从现今宏观的构造展布特点出发，描述坳陷当中局部构造的隆凹 起伏变化。并通过隆起、凹陷在平面上的走向关系，探讨构造变形及 古应力场变化情况。 七十年代末期，以大港油田物探公司为首的地震解释专家曾先后 编制了大港油田构造圈闭图集。其中涉及到了孔店构造带。受早期地 震技术的限制，地质学家对孔店构造带的认识比较模糊，将其整体归 属于大型基底背斜构造一类。并提出了“北大港孔店中央背斜带”的 概念 6 , 2 4 1 。 李志文等( 1 9 8 6 ) 【2 4 】在前期地震构造解释的基础上，首次对黄骅 坳陷块断盆地的结构、形成演化进行了探讨。将黄骅坳陷区地震勘查 发现的断层划分成三个级别，一级断层控制第三系盆地的发育( 如沧 东断层) ，二级断层控制二级构造带的断块展布( 如北大港、孔东、 孔西) ，而三级断层则限定了局部构造圈闭的边界。报告还以n e 或 n w 向二级断层为边界，将黄骅坳陷分为l o 个断块体，指出不同断 块具有不同的断陷结构特点。其中，孔店断块为正向地堑型，而孔店 背斜带则为继承早期隆起地貌的坳中隆构造，断层边界下凹、中央地 壳上隆则是孔店构造带形成的主要动力条件。 于志海等( 1 9 8 6 ) 【3 j 认为孔店构造的形成是构造历史发展的综合 体现，提出孔店背斜构造带的形成是在中生代末期雁列式背向斜基础 上发育起来的大型隆起构造。通过对孔东、孔西等断裂带结构的解析 提出孔南二级断裂系统不仅控制圈闭的形成发育，而且是盆内油气运 聚的主要通道。陈发景等( 1 9 8 6 、1 9 9 1 ) 【l 2 】也提到孔店南部断裂系统 对油气运移的控制作用。并以美国湾岸盆地和尼日尔盆地为例阐述了 正断层特征与油气运移的关系。陈荷立等( 1 9 8 6 ) 则从泥岩压实、构 造沉降的角度出发探索了孔店南区流体运移规律，为油气评价奠定了 基础【3 1 1 。 王战等( 1 9 9 2 ) 【3 2 】从盆地演化和古生界潜山形成的角度出发探讨 了孔店南区主要构造的形成与演化特点，提出结晶基底“t ”字型缝 2 石油大学( 华东) 硕士论文前 言 合线的n n e 段始终控制着黄骅坳陷区中央背斜带( 包括北大港、孔 店构造带) 的形成发育。认为孔店构造带是在中生代雁列背斜基础上 进一步弯曲形成的大型基岩背斜构造。但同时，也强调上地壳拆离断 层对上覆构造的控制作用。赵学平、王光奇( 1 9 9 5 ) 【2 8 】对黄骅坳陷重 要的断裂体系进行了研究，提出沧东断裂分段性对沿线半地堑盆地和 盆内隆起的形成有重要影响。并认为黄骅坳陷南区、中区存在n w w 向的隐蔽断裂带，它们与黄骅坳陷沿岸带隐蔽断裂构造一样也是大港 今后找油气的重要方向。 付立新( 1 9 9 4 ) 【27 利用构造沉降与伸展量之间的固有关系，探讨 了黄骅盆地孔店北大港构造带的构造变形过程及特点。提出由伸展不 均匀导致的侧旋活动对断块体边界地区局部构造的变形有很大的关 系。北大港、孔店构造带在渐新世期间的演化具有一定的“关联性”， 彼此相互影响。同时提出南、北两个具有剪切性质的调节带将孔店构 造带分为三个块体，不同块体的断裂构造变形特点有一定的差异性。 认为调节带附近的隐蔽圈闭是今后油气勘探的一个方向。 张兴( 1 9 9 5 ) 【2 0 】利用块断构造的分析方法和光弹模拟实验的技术 手段，研究了黄骅坳陷区的构造应力场。提出n w 、n e 向基底断裂 系统的扭动对于盆内构造的形成影响很大。马宗晋、洪汉净等( 1 9 9 5 ) 口5 j 利用平衡剖面技术和应变花分析技术探讨了黄骅坳陷构造演化与 应力场变迁。提出了坳陷属于拉分盆地的见解，强调了基底剪切走滑 作用对盆内构造形成的影响。将孔店构造带归于扭张叠加构造一类。 从文献调研情况不难看出，专门针对孔店构造带的构造分析报告 相对较少( 多数文献着眼于黄骅坳陷整个盆地的分析) 。这一现状已 严重影响到孔店构造带的精细勘探。 总体上看，当前孔店构造带构造研究仍然偏重于对构造样式、小 构造( 断裂、褶皱) 的精细描述，而忽视了构造形成的过程分析和成因 机理研究。而由于后者工作程度上的欠缺，也导致地质学家和勘探家对 该构造带之上不同构造块体内在的差异性认识不足。位于不同构造部 石油大学( 华东) 硕士论文前言 位、形成于不同力学背景、不同地质时期的局部构造，尽管在形态上有 一定的相似之处，但由于经历了不同的演化历程，而在实质上有很大的 区别。对油气运聚的控制特点也有质的区别。如：部分断裂系统可能对 油气运聚圈闭的形成、运移通道起着积极的作用，而部分断裂系统则起 着相反的作用。但由于不了解内在的规律，我们往往难以对地震构造解 释出的圈闭的含油气性进行准确的预测。因此，在孔店构造带构造精细 落实的同时，有必要从机理、变形过程解析的角度出发，对区内高精度 勘探获得的局部构造进行深入剖析。而由于局部构造形成与整个孔店构 造带构造拆离隆起、断裂改造进程有直接关系，故而从成因学出发认识 孔店构造带构造变形序列，分析整体与局部的关系应是今后构造研究的 主要方向之一。 3 、研究思路及主要研究内容 3 1 研究思路 作者认为今后孔店构造带构造研究要注重三个结合，即：深浅构 造研究结合、整体与局部构造研究相结合、时空( 演化与构造样式) 研 究相结合。拟定的主要研究思路如下： 在结构性大剖面与三维地震资料结合的前提下，精细落实研究区 构造几何学特点，运用构造物理模拟手段结合剖面发育史分析，探讨研 究区二级构造单元变形历史，同时分析主控边界断层活动对盆内凸起与 凹陷形成、次级断裂网络发育以及局部构造圈闭形成的影响。分析孔店 南区构造变形演化与油气形成聚集的内在联系。并建立南区油气成藏的 构造模型。在上述研究基础上，明确孔店南区精细勘探思路，为油田探 井部署提供依据。 3 2 主要研究内容 本论文主要研究内容从两个层次展开。其一是从盆地构造研究出 发，分析孔店南区主要构造形迹的形成发展过程，探索构造变形特点与 边界约束条件的内在联系；其二是在开展构造几何学与变形分析的前提 4 石油大学( 华东) 硕士论文 前言 下，完成构造控油规律以及精细勘探实践探索。内容包括： 1 ) 、孔店南区构造背景与构造几何学特征解析 重点放在构造精细解析之上。利用孔店南区现有三维及二维地震 资料进行构造带分层系地质构造解释。对断裂展布、局部圈闭展布以及 构造样式进行系统研究。 2 ) 、构造变形分析与物理模拟实验 采用平衡剖面分析方法以及构造物理模拟实验手段开展孔店南区 构造变形过程分析。研究其形成机理以及各类构造之间的内在联系。预 测隐伏构造分布特点。 3 ) 、构造控油气机理以及孔店构造带油气成藏规律研究 通过己知油气藏特征剖析、形成主控因素研究，系统探讨孔店南 区油气富集的构造约束条件。 4 ) 、孔店构造带油气勘探成果总结以及勘探思路研究 通过构造控油气规律研究，提出孔店构造带油气聚集成藏的基本 条件。总结近几年来勘探成果，对成熟区带油气精细勘探提出科学、实 用的技术思路。 4 完成的工作量以及主要成果与认识 4 1 完成的工作量 1 ) 、完成6 条关键地震大剖面的拼接与解释 2 ) 、进行了孔南三维地震构造解释及圈闭落实 3 ) 、应用平衡剖面技术开展了孔店构造带构造演化研究 4 ) 、建立了构造地质模型，并完成了孔店构造带构造物理模拟试验 5 ) 、在总结大量前人成果的基础上，开展了老区精细勘探技术总结 与找油模式研究 4 2 取得的主要认识 通过本论文的研究工作，取得了如下几点认识： 石油大学( 华东) 硕士论文前言 1 ) 、孔店南区主要的控盆断裂一沧东断裂带深部结构具有坡坪式一 铲式一平面状过渡的特点，由北向南规律性变化。坡坪式段倾角变化对 应着基底变化带。 2 ) 、沧东断裂带在始新世一渐新世下切活动期间，经历了由平面状向 铲式转化过程。控制着孔店南区堑垒式构造变迁。孔店中央凸起是沙河 街期“滚动背斜”构造带，而不是继承性隆起带。 3 ) 、构造物理模拟实验证实，孔南地区主要二级构造带的形成发育 是沧东断裂上盘变形的必然产物。构造圈闭的形成也与沙河街期“滚 动”变形有关。次级断裂发育的部位、形成的序次严格受“滚动背斜” 变形控制。该认识是本论文的主要创新点。也是孔店构造带构造控油气 研究的主要出发点。 4 ) 、孔南地区隐约分布在北东向构造带之间的北西向断裂与断块构 造与沧东断裂带结构变化段一一对应。是孔南地区盖层伸展的调节构 造。控制着断裂构造线转折以及断块构造圈闭群分布。 5 ) 、由于孔店构造带直至沙河街期才开始大规模发育，因此孔店南 区孔店期与沙河街期盆地面貌有巨大的差别。孔店组油气系统基本受孔 二段生油层分布空间限制，而沙河街组油气系统则严格受半地堑次级凹 陷控制。 6 ) 、孔店南区孔一段巨厚石膏段的存在既是孔店南区区域性封盖层， 又是沙河街内幕断裂发育程度有别于孔店组内幕断裂构造的主要原因， 控制着油气垂向分布。 7 ) 、孔店南区油气聚集圈闭类型多样。但主力含油气层系孔店组仍 以断块构造圈闭为主。以构造落实为主线的精细勘探是寻找新的孔店组 油气的主要技术依托。 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章孔店南区地质构造背景 第1 章孔店南区地质构造背景 1 1 区域地质特点 1 1 1 基底构造特点 ( 1 ) 黄骅坳陷结晶基底展布 据航磁、钻井地质及深部构造研究表明，黄骅坳陷为第三纪裂陷盆 地，它发育在鲁西、太行山及燕山三大结晶基底交接部位( 图l 1 ) 。呈 “t ”字型展布的结晶基底缝合线基本限定了黄骅坳陷盖层的构造演化 风格 2 8 , 3 2 。 北京 j 锈 磐j 磅口 j、言鳊羲熬 。；毒毋田“ j ；一7 t s 一 ，j 7 ，j缓 翟，一= 、!麟差 ! 澎嚣 塑 鬓 张： 黪雪三 二， 、： _ ：溺 7 ，藏；i 图1 - 1黄骅坳陷结晶基底分布简图 大致以深部结晶基底缝合线位置为晃，黄骅坳陷可划分为三个大构 造区块，即陆地北东向构造区、滨浅海北东东向构造区及北塘构造区， 孔店南区即位于陆地北北东向构造区南段( 图1 2 ) 。 7 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 图1 - 2 黄骅坳陷构造单元划分图 ( 2 ) 孔店南区构造基本特点 据内部断块发育特点，又可将孔店南区所在的陆地北东向构造区进 一步划分为若干个次级断块区，各断块区具有不同的构造样式及演化特 点。 陆地北东向构造区以沿海岸线转折带为界与滨浅海北东东向构造 区分割，该构造区内断裂构造以北东向及北北东向为主，且构成左列雁 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 列特点。据构造演化及构造样式的不同，以扣村一羊三木北西西向构造 调节带为界，可进一步分为北大港一黄骅断块体及孔店一南皮断块体两 个次级断块区，后者即为本文的主要研究区( 图1 - 3 ) 。 图1 3 黄骅坳陷孔店南区地震地质结构剖面 ( 、注：1 、基底构造层；2 、断陷构造层3 、坳陷构造层) 孑l 店一南皮断块体位于黄骅盆地南部，被西侧沧东断裂带、东部埕 西构造带所限制，呈现出不对称“v ”字型框架。主要形成于始新世一 渐新世早期。现今构造是孔店期及沙河街期构造叠加的结果。孔店期断 陷结构简单，以复式地堑及地垒结构为主，沧东、徐西断层是控制复式 地堑的边界断层，并限制了孔店组的分布。该断块体的翘倾活动始于孔 一段沉积末，并在渐新世沙河街期达到顶峰，断块翘倾活动的结果使始 新世孔店期地堑结构复杂化，并形成了孔南地区主要正向构造带。 以舍女寺一王官屯一盐山一线为界，郎以南皮北一盐山北西西向隐伏断 裂带为界，孔店一南皮断块体又被分割为两个不同的单元：北侧的孔店 一王官屯段，呈现对置半地堑及中央复背斜结构，构成黄骅坳陷南区的 主要正向构造一孔店构造带( i l l1 4 ) 。孔店组在复背斜顶部被部分剥蚀， 其东侧形成盐山凹陷复式地堑系；调节带以南仍以堑垒式结构为主，中 央地堑系继承性发展，东侧以东倾黑东断层为主控制断层，形成西断东 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章孔店南区地质构造背景 超的盐山半地堑( 图1 - 5 ) 。 图1 - 4 孔店构造带地震地质结构剖面 图1 5k 8 5 7 6 地震剖面 孔店南区构造相对比较复杂，并以北东向凸凹相间为特征。根据现 今地质构造特点可大体上分为九个次级构造单元。即：三个次级凸起： 1 0 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 孔店凸起、徐黑凸起和灯明寺凸起；五个次级凹陷：沧东凹陷、南皮凹 陷、常庄凹陷、吴桥凹陷和盐山凹陷以及沧市鼻状构造带，这些凹陷和 凸起略呈雁列展布( 图1 6 ) 。其中孔店构造带( 又称孔店凸起) 是孔南 地区重要的盆内中央隆起，控制着主要的油气资源展布。 图1 - 6 黄骅坳陷南区构造单元划分示意图 1 1 2 湖盆演化历史 孔店南区构造演化是黄骅坳陷变形史的缩影，体现了边界控盆断 裂结构变化以及主伸展中心由南向北规律性迁移的特点。该区盆地演化 过程可以概括为以下三个大的阶段： ( 1 ) 孔店组沉积期( 始新世中期) 一初始断陷期 始新世时期，渤海湾盆地区在区域隆起背景上拉开了新生代裂陷 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 作用旋回的序幕。裂陷伸展过程中，沿着北北东一北东向断裂和北西一 北北西向断陷带形成一系列断陷湖盆，并有较强烈的基性火山岩喷发。 黄骅盆地位于渤海湾新生代盆地区中部，是始新世最早发生断陷的几个 地区之一。 黄骅盆地孔店期的裂陷伸展作用主要发生在盆地南段，并逐步演 化成由沧东断裂和徐西断层控制的地堑式断陷湖盆。所发育的孔店组地 层可以分为两个建造序列：孔三段和孔二段组成的粗碎屑岩一湖相泥岩 建造，厚约5 0 0 一9 0 0 米；孔一段的洪积碎屑岩基性火山岩一膏泥岩 建造，厚约1 0 0 0 - - 1 5 0 0 米。反映裂陷盆地发展初期的快速沉降、快速 补偿、湖盆闭塞及伴有较强烈火山作用的特点。这期间的湖盆是典型的 “活动”伸展盆地，控制湖盆的边界伸展断层及湖盆内部的断层都处于 较强烈的活动状态。其中部分断层可能是先存的断层再活动或继承性活 动，部分断层是在裂陷伸展过程中新生的。断陷湖盆经历了由相对分散、 独立的小断陷到彼此串通联合成较大的断陷湖瓮的演化过程。湖盆中充 填的孔店组沉积层序具有多沉积中心、岩性及厚度变化大并发育局部不 整合等特点。 黄骅盆地南皮的堑垒式结构，始新世伸展幕造就了孔店组( 完整的 沉积) 旋回。从裂陷初期孔三段河流相粗碎屑岩，到孔二段暗色湖相泥 岩形成，再到孔一段河流相粗碎屑及膏盐沉积，体现了孔店期湖盆从孕 育到兴盛再到湖盆萎缩闭合的全过程。孔三段沉积末期快速拉张断陷形 成的地堑系是孔店期湖盆形成的关键。孔一段沉积时期，断陷活动频率 开始加大，尽管累积沉降量巨大，但每一断陷事件期间形成的构造沉降 量并没有产生足够大的可容空间，而未形成欠补偿环境。每一次断陷事 件形成一个由粗到细的小旋回，但每一次小沉积旋回当中均不发育深湖 相沉积。 ( 2 ) 沙河街组沉积期( 渐新世早中期) 一断陷发育期 始新世伸展幕以后，黄骅盆地的构造活动频率增加，亚一级沉积旋 回增多，沙三段、沙二段及沙一段中岩性的粗细变化频率也相应加大。 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 与始新世相比，渐新世各伸展幕所形成的构造沉积旋回并不完整。湖盆 萎缩期的沉积直至东营期才开始出现。 渐新世i 幕，是掀斜断块强烈发育期，也是半地堑盆地在黄骅地区 占优势的时期，除南皮地区为继承性地堑系外，形成了许多以半地堑沉 积模式为主导的沉积体系。由于该期伸 展量分布相对均匀，故北东向半地堑群 几乎遍布黄骅盆地区，该期构造沉降量 大，不乏深水相沉积。 渐新世l i 幕初期，在歧口凹陷区发 生大规模强烈断陷，造成南区及北塘地 区构造沉降的相对减小；出现局部沉积 间断及剥蚀现象，部分地区缺失了沙二 段，并使沙三段及更老地层遭受剥蚀。 直到沙一段沉积早期，水体逐渐充填断 陷所造成的空间才出现大面积的湖相地 层，黄骅盆地南区断陷大幅度减弱，构 造引起的地貌高差变小。导致沉积供给 量减少，在盐山一孔店斜坡区出现大面 积生物碎屑灰岩。 ( 3 ) 盆地萎缩及热沉降阶段( 渐新 世晚期一晚第三纪) 在渐新世末期，黄骅坳陷主要 伸展中心、主要构造沉降中心逐渐 图1 7 沧东断裂带结构分析图 向北东方向迁移。而在孔店南区断 陷活动趋于停止，盆地演化进入热沉降阶段。具体表现为控制沉积的断 裂活动逐渐衰退。沉积过程中，早期构造起伏控制着层序的充填特点， 地层以滨浅湖相泥岩( e d ) 和河流相碎屑岩沉积( n ) 为主，深水沉积 不发育。 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 1 2 重要断裂构造特征 1 2 1 控盆断裂几何学特点 黄骅坳陷南区重要的控盆断裂有沧东断裂、徐黑断裂等。其中沧东 断裂的伸张活动控制了孔南构造的演化及沉积凹陷形成，而沧东断层和 徐黑断层则共同限制了孔店组的沉积空间。 ( 1 ) 沧东断裂 沧东断裂为黄骅坳陷西部边界断裂，南起吴桥，北至燕山褶皱带， 走向n n e 转n e ，全长2 3 0 k m ，是本区规模最大的断裂，亦是控制整个 图l ，8 孔店构造带大型滚动构造与沧东拆离断裂的关系图 ( 据漆家福等1 9 9 5 ) 黄骅盆地早第三纪断陷形成和演化的主干伸展断层。它在第三纪演化过 程中具有强烈的分段特点。由北向南可被分为北塘段、小站一沈青庄段、 孔南段等，其间被若干个侧接转换段所“截断”( 图1 7 ) 。由于演化历 史的差别，沧东断裂不同段落的地质结构有较大的差别。 伸展断层的断面形态直接影响其上盘沉积盆地( 或凹陷、洼陷) 的形 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 态结构。不同地段的沧东断层具有不同的断层面形态，总体上表现为铲 式和多阶断坪式正断层的几何特征。图l - 8 是采用断层上盘“斜向剪切 模式”( i n c l i n e d s h e a r m o d e l ) 的人字形桁架图解法确定的孔店中央隆 起对应区域的沧东断层( 孔西舍女寺段) 的断层面深部产状趋势，图 解中假设上盘是以与主断层面反向倾斜角为2 0 。的剪切变形方式来拟 合主断层的位移。可以看出该区域内的沧东断层的断面形态自浅而深呈 现“断坡一断坪一断坡一断坪”的两阶坡坪式正断层几何形态【2 6 】( 图 1 8 ) 。浅层的铲式断层面延续至6 - 7 k m 深度后变为低角度的断坪f 角度 为0 。1 0 。) ，再经过第二阶断坡( 3 0 。5 0 。) 延续到1 2 1 3 k i n 深度 过渡到低角度或近水平的拆离断层中。 沧东断裂孑l 南段( 齐家务以南部分) 长约1 2 5 k m ，走向n n e ，下降盘 沉积了下第三系孔店组、沙河街组和东营组地层，厚度巨大，最厚达 6 0 0 0 余米，作为沧东断裂上升盘的沧县隆起缺失下第三系沉积，古生 界地层剥蚀严重，上面直接由上第三系所覆盖。 鉴于沧东断裂的复杂性将沧东断裂孔南段分为五个小段。在东光、 舍女寺、北桃杏一段、沧东断裂向东凸出，在南皮、沧州一段，沧东断 裂向西凹进，下面从南至北逐段加以分析。 东光段 该段接近沧东断裂南端，由两条断层组成( 图1 9 ) 。f l 和f 2 共同 构成沧东断裂带，f 2 往北发育逐渐增强，往南逐渐消失于f l 断层的上 升盘，f l 则往北逐渐消失于f 2 的下降盘。 图1 - 9 沧东断裂带东关段地震剖面 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 f l 的上升盘，上古生界上部和中生界被剥蚀严重。没有孔店组沉积， 只有很薄的沙河街组和东营组沉积，孔店组沉积主要分布于f l 的下降 盘，整个第三系的 沉积厚度不到2 0 0 0 米，从该剖面的地 层产状可推测，f 1 在孔店组沉积末已 基本停止活动，e 3 s 和e 3 d 以挠瞌构造 为主，此时以f 2 为 沉积边界。f l 和f 2 是在一前第三系古 向斜西翼的背景上 发育而成的。 南皮段 图1 - 1 0 沧东断裂南皮段地震剖面 断面倾角达6 0 。，f l 为东 光段f i 断层向北延伸的部分，其断距明显减小，只有5 0 0 米，而f 2 断 距明显增大，达3 5 0 0 米至4 0 0 0 米，下第三系沉降中心( 厚度最大的地 方) 位于f l 断层附近，而不紧靠f 2 ，这与东光段类似。 f 】与f 2 之间形成的断块，其古生界地层由于接近古背斜核部，地 势增高，剥蚀严重，故古生界地层保留厚度减小，地层倾角也越来越陡， 如图1 1 0f l 和f 2 之间断块内部的地层反射来看，其同相轴特征有点类 似于寒武系地层反射同相轴。 舍女寺段 该段仍有f l 和f 2 两条断层组成，与前面两条有所不同的是，f ，主 要在燕山期发育，下降盘沉积中生界粗碎屑冲积扇，其岩性为灰色砂砾 岩、泥质砾岩与泥质砂岩、砂质泥岩互层。中生界之上未发现孔店组沉 积，只有1 4 0 米左右的沙河街组沉积，其岩性以灰色泥岩为主，夹薄层 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 生物灰岩，进入第三纪，f l 基本上停止活动( 图1 - 1 1 ) 。 与f l 不同的是，f 2 在第三纪仍然活动，在下降盘沉积了1 0 0 0 1 5 0 0 米厚的孔店组地层，如女3 4 、女2 8 井。而上升盘( f l 的下降盘) 由于f i 停止活动，没有发现e 2 k l 沉积，如女5 5 井，进入渐新世，f l 和f 2 都活 动强度较小，沙河街组和东营组沉降中心转移至徐西断裂附近， 图1 1 1 沧东断裂舍女寺段地震剖面 这说明，进入渐新世沧东断裂在该段已活动减弱，由此可见，沧东断裂 在不同地区的活动情况是不一样的。 沧州段 为沧东断裂在本区最发育的地段。下降盘为沧东凹陷，发育较厚的 孔店组、沙河街组和东营组沉积，厚度达6 0 0 0 余米，孔店组覆盖在石 炭系二叠系或奥陶系之上( 靠近断层因早期剥蚀而出露奥陶系) ，沉降中 心位于沧东断裂附近。在上升盘上第三系直接覆盖在下古生界或震旦系 地层之上。该段与前三段明显不同的是由单条断层组成且断面非常平 缓，上部倾角为3 0 。左右，往下逐渐变平，铲形特征很明显。产生这 种平缓断面的原因可能由于沧东断裂旋转或由于沧东断裂受到大规模 剥蚀，其结果是上部较陡部分缺失，而保留下部较缓部分。 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章孔店南区地质构造背景 图1 1 2 沧东断裂沧州段地震地质解释剖面 北桃杏段 沧东断裂在此段的最大特点是再次出现两条断裂和夹块( 滑块) ( 图 1 - 1 2 ) 。 f l 主要控制e k 沉积，f 2 则控制e s 和e d 的沉积，由于f l 和滑块的 影响，e s 和e d 的沉降中心，偏离f 2 断层，而大致位于该凹陷的中部， 具有坳陷的特征。 综上所述，沧东断裂是一条非常复杂的基底断裂带，沧东断裂带的 构造特征主要为： 第一，沧东断裂具有分段性，它并非一条规则的简单断裂，而是由 多条断裂以及断裂之间的夹块组成，各段之间通常以横断层分隔，如南 皮段与舍女寺段之间的南皮断裂。 第二，沧东断裂带的活动具有多期性。沧东断裂主要有三次活动时 期，i 期即晚中生代燕山期，该期断裂活动限于局部地区，可能以逆冲 为主，其特征目前多被改造；i i 期，即早第三纪始新世孔店期，沧东断 裂大规模活动，尤以沧州段断裂幅度最大；i 期，即早第三纪渐新世沙 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 河街组和东营组沉积时期，除舍女寺段活动微弱外，其它各段继续活动， 活动范围有向北扩大的趋势。 第三，沧东断裂带的分段性和多期性，产生了它的另一特征一复杂 性。沧东断裂带在本区分五段，其中沧州段由单条断裂组成，断面平缓， 具有继承性，三期活动都沿用一个断面，断距( 落差) 大。其它几段都由 两条断裂及中间夹块组成，断面较陡，继承性差，不同时期，两条断裂 的活动强度不一样。断裂发展顺序是向着下盘方向迁移。 ( 2 ) 徐西断裂 徐西断裂是黑龙村一徐杨桥凸起的西缘断裂。由南至北绵延7 0 多 公里，也是常庄凹陷的东部边界断裂，走向n n e ，在k 8 5 1 2 7 地震剖 面下降盘常庄凹陷，下第三系沉积厚度约5 0 0 0 米，其中孔店组3 5 0 0 米 左右，沙河街组和东营组约1 5 0 0 米，上升盘黑龙村凸起一般缺失下第 三系沉积，局部地区有较薄的e s l 和e d 沉积。徐西断裂和沧东断裂总 体上构成地堑结构，尤其是在e k 时期，地堑结构非常明显，此时孔店 凸起还没大规模的发育，沧东凹陷和常庄凹陷仍连为一体。进入渐新世 ( e s + e d ) ，孔店构造带逐渐形成，使原来统一的地堑分为两个独立的半 地堑。有些地段徐西断裂表现较特殊，剖面上部，徐西断裂为正断层， 其下部，逆冲断层的发育十分突出，古生代地层明显地被错断，而且也 使新生代沉积发生了类似变形。此逆冲断层是在新生代时期活动的有力 证据是：在前第三纪时期，徐西断裂带处曾经发育了向西倾的逆冲断裂， 徐西断裂在新生代的活动与中生代时不同，倾向滑动的方向相反，是一 条“负反转断层”。 1 2 2 横向调节带 影响孔店南区构造变形的横向调节带主要有扣村一羊三木横向构 造带、南皮北一盐山断裂带和皂坡一故县横向调节带【2 8 1 。前者为北西西 向隐伏的大型低隆起带，后两者则表现为断续相连的断裂构造带。 1 9 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 图i - 1 3 黄骅坳陷横向构造带构造简图 ( 1 ) 扣村羊三木横向构造带 由觉道庄、齐家务、羊三木、扣村黄骅等正向构造呈北西西向左 列展布丽形成，是盆地南区和中区的分界，为孔店南区的北部边界( 图 i 一1 3 ) 。 该隐蔽构造带存在的主要证据有： 低隆起带南北两侧的构造变形特征、构造演化、沉积建造和沉降史 均有明显不同：横向带北侧的北大港、南大港、羊二庄等二级断层及沈 青庄等部分三级北东向断层延至该带均急剧向西转折而逐渐消失：南侧 的孔西、孔东、徐阳桥一黑龙村等二、三级北东向断层延至该带则急剧 向东转而逐渐消失。横向隆起带南侧裂陷活动始于渐新世，沉积了巨厚 的孔店组，到渐新世扩张裂陷活动就已逐步减弱：北侧扩张裂陷活动始 于渐新世，有巨厚的沙河街组和东营组沉积。南侧为封闭湖盆，流体具 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 有水咸、油重、气轻的特征；而北侧为较开阔湖，具有水淡、油轻、气 重的特征。南侧的沧东断层具坡坪式断面形态，断层上盘发育有较大规 模的反向断层( 如徐阳挢一黑龙村断层) 和断坡凹陷( 常庄凹陷) ；北侧的 沧东断层则为铲式或平面式，断层上盘主要发育同向多米诺断块和半地 堑( 板桥、歧北、歧南凹陷) 。 ( 2 ) 南皮北一盐山隐伏断裂带 南皮北一盐山断裂带为孔店构造带的南部边界，分割灯明寺与孔 店、黑龙村与徐阳桥断块的断层，走向n w w ，西起南皮，横切n n e 走向的徐杨桥断层，一直伸向盐山以南。南皮一盐山北西西向隐伏低隆 起断裂带从西到东分割了沧东、南皮凹陷及孔店潜山与灯明寺断裂构造 带，徐杨桥与黑龙村凸起构造带以及盐山北和盐山南凹陷。对构造变形 和沉积的控制作用表现如下： 构造差异 1 ) 南侧和北侧的凹陷结构不同，南侧从e k e d 均为地堑式结构；北 侧e k 为统一的地堑结构，e s 。e d 变为两个半地堑结构。 2 ) 黑龙村凸起和徐阳桥凸起古生界地层倾向不一致，南侧黑龙村的 凸起的古生界地层向西倾；：i p , n 徐西凸起的古生界地层向东倾。使两侧 断块极性变化具变换断层性质。 3 ) 盐山凹陷南北特征不一样，南侧受黑东断层控制，为西断东超： 北侧受埕西断层控制为东断西超。 4 ) 南北两侧地壳伸展幅度不一样，北侧的伸展量是南侧两倍。南皮 断裂的右旋平移活动，不同程度地调节了南北两侧地壳差异伸展的量。 在其北侧沧东断层为坡坪式断层，南侧为平面式断层；上盘的构造也完 全不同，北侧为垒式背斜隆起( 孔店构造带) ，南侧为复式地堑塌陷构造。 徐阳桥和黑龙村古生界基岩在该带两侧有相反的活动方式，徐阳桥北西 翘倾，倾角1 5 。；而黑龙村南东翘倾，倾角2 0 。 沉积差异 对沉积建造的分割作用表现在以下几方面：该带以南保留较大厚度 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章孔店南区地质构造背景 的中生界，以北较薄，是变化的梯度带；孔二段生油岩系主要分布在该 带北侧，南侧孔二段急剧减薄且为边缘相带，不具生烃能力。 北侧：e k 。底为强振幅连续相，e k l 顶部发育膏泥岩沉积，e s 3 泥岩 发育，下第三系厚度大。 南侧：e k l 底为弱振幅不连续相，e k l 顶部缺膏泥岩沉积，e s 3 属冲 积平原的粗相带，下第三系厚度较小。 南皮北一盐山隐蔽断裂带同时也是孔店组沉积的变化界线，孔二、 三段在该断裂带以南比较薄，并向南迅速尖灭，至南皮北一盐山隐蔽断 裂带孔二段已完全尖灭，且以紫红色到浅灰色泥岩为主( 灯参1 井) ，生 油条件差，处在该断裂带以北孔二、三段地层则急剧增加，泥岩为主， 生油条件好，至孔一时期分异更加明显，断裂带南侧为一向南逐渐抬高 的冲积环境，而北侧则受沧东、徐黑断层控制，在靠近主断裂的深凹陷 区厚度可达2 0 0 0 米以上，晚期还发育膏泥岩建造。位于该隐蔽断裂带 南侧古生界相对抬高，孔店组沉积薄。从e k 2 的地震相来看，位于断裂 带北侧为强振幅连续相，而南侧为弱振幅不连续相，并被孔一底界的超 覆不整合所代替。平面上位于该断裂带内，断续出现延伸长度约3 6 k m ，倾向不一的n w w 向断层。第三纪玄武岩浆的喷溢也以该断层为 界，南皮凹陷中早第三纪玄武岩喷溢活动很弱，只在个别的地方有很薄 的孔一时期的玄武岩，而沧东一盐北凹陷区孔店组与沙三段地层的玄武 岩在钻井中普遍见到。 f 3 ) 故县断裂带 为盐北凹陷的南侧边界断裂，孑l 店组巨厚沉积的北边界，徐阳桥、 孔东、孔西断层在该断裂带的南侧终止，该带西起北桃杏南，东至故县， 走向n w w 。以古生界为主体的孔店构造带在该断层带的北侧相对抬 高，而位于该断层带的南侧，古生界相对下落，两侧古生界落差达1 0 0 0 米以上。由于这个原因造成了新生代孔店组时期在断层以北比较薄，孔 二、三段为2 3 0 米，孔一段为8 0 0 米，并向北迅速减薄，而位于该断层 以南孔二、三段为7 0 0 米，孔一段为1 0 0 0 米，且向南不断加厚，反映 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章孔店南区地质构造背景 出它是孔店组厚度变化的梯度带，位于该断层以南e k 2 、e s 3 时期为半深 湖相一深湖相沉积，而北侧则为湖盆边缘相砂泥岩区( 图1 - 1 4 ) 。位于 该断层北侧沉降幅度小( 下第三系为9 0 0 米) ，相对南区是一个比较稳定 且主要沉降的区块。平面上位于该断裂带断续出现长度约3 6 千米， 倾向不一的小型断裂。 图1 1 4 军马站三维c 7 7 8 5 ( 故县一皂坡断裂) 石油大学( 华东) 硕士论文第2 章孔店南区构造特征 第2 章孔店南区构造特征 2 1 构造单元划分及特征 孑l 店一王官屯断块区是孔店南区的主要湖