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文档简介

东海玉泉构造带及 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知,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,也不包含未获得其他教育机构的学位或证书 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 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名和啊 签字日期驯c 7 年易月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,并同意以下 事项: 1 、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许 论文被查阅和借阅。 2 、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中 国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社”用于出版和编入c n 中国知识资源总库, 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位:蝴印产 导师肄秽 签字日期:m 【7 年莎月7 日签字日期:州。年6 月7 日 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 捅要 本项研究以大量地震、钻井资料为基础,对玉泉构造及周边区域3 0 几条二 维测线、进行了1 0 个地震反射层位( t g 、t 3 4 、t 3 2 、t 3 0 、t 2 1 、t 2 0 、t 1 6 、t 1 2 、t l o 、 t o ) 的标定和构造解释,采用定性与定量、区域构造与局部构造研究相结合的思 路,运用剖面伸缩量分析、断层活动速率计算、断层的反转率分析、平衡剖面研 究等各种地质分析方法,从几何学、运动学、动力学三个方面对研究区主要目的 层系的反转构造样式、反转期次、反转强度、构造演化过程等进行了系统、定量 的分析和研究,为盆地的油气资源勘探提供了参考。 研究发现,玉泉构造主要经历了玉泉、花港、龙井三次构造反转运动,分别 对应于可明显识别的t 3 0 ( 始新世末) 、t 2 0 ( 渐新世末) 、t 1 2 ( 中新世末) 三个区 域不整合面界面。其中,中新世晚期的龙井运动( t 1 2 ) 是最强的一次扭压反转 构造运动,使得早期发育的中央坳陷不断隆升、遭受剥蚀。并最终造就了现今的 中央反转构造带构造格局。通过对玉泉构造几何学的研究,我们发现西湖凹陷反 转类型丰富,在研究区可识别出五种基本的反转构造样式:上下均正型、下正上 逆型、上下均逆型、下凹上凸型、下正上隆型。反转构造平面组合几何形态众多, 发育有y 形、反y 形、人字形、入字形、复合y 字形、火字形、似花状和帚状 八种反转构造组合样式。从反转强度来看,通过对研究区反转构造活动速率和反 转率的定量统计计算结果表明,中央隆起带反转构造的总体上表现为由北部( 反 转断层活动速率和反转率分别为5 3 - 5 9 m m a 、0 5 - - 0 9 6 ) 向南部( 反转构造 的活动速率和反转率分别为2 3 - 2 8 m m a 、0 2 4 - - 0 5 ) 反转强度逐渐减弱的趋 势,北部反转断层的穿透性明显强于南部地区的反转断层。 通过平衡剖面的制作及对玉泉构造区域动力学的了解,得知玉泉构造是由 古、始新世开始形成发育的,经历了多阶段的构造演化。在渐新世之前,盆地以 裂陷断陷构造样式为特征;在渐新世中新世,盆地以坳陷挤压反转 构造样式为主;在上新世以来,以区域稳定沉降为主。新生代大体上演化经历了 裂陷阶段、断陷阶段、坳陷阶段、挤压反转阶段和区域性沉降五个阶段,不同的 构造演化阶段具有不同的构造作用,控制着盆地内的各种构造样式及圈闭的形成 与演化。 玉泉构造断层发育众多,从其规模大小及影响范围来可分为一、二、三级断 裂。此外,通过对研究区内构造图的绘制、研究,可发现反转断层的生成时间是 从北向南、从西向东逐渐发展的。 关键词:玉泉构造反转构造样式反转强度平衡恢复 t h et e c t o nice v oiu tio no fy u q u a ns tr u c t u r ea n dit s s urr o u n din gar e a sint h ee a s to hin as e a a b s t r a c t t h i sr e s e a r c hb a s e do nal a r g ea m o u n to fs e i s m i ca n dd r i l l i n gd a t ac a r r i e so u t c a l i b r a t i o na n ds t r u c t u r ei n t e r p r e t a t i o nt o10s e i s m i cr e f l e c t i o nh o r i z o n ( t g ,t 3 4 ,t 3 2 , t 3 0 ,t 2 1 ,t 2 0 ,t 1 6 ,t 1 2 ,t 1 0 ,t o ) a n de x c e e d3 0t w o d i m e n s i o n a ll i n e ss u r r o u n d i n g y u q u a n s t r u c t u r e i tt a k e su s eo ft h e t h o u g h t o fc o m b i n i n g q u a l i t y a n d q u a n t i t y , r e 西o n a la n dl o c a ls t r u c t u r er e s e a r c h a d d i t i o n a l l yt h es t u d ya p p l yv a r i o u s g e o l o g i c a la n a l y s i sm e t h o d ss u c ha ss e c t i o ne x t e n s i o na n a l y s i s ,f a u l ta c t i v i t yr a t e c a l c u l a t i o n ,t h er e v e r s a lr a t ea n a l y s i so ff a u l ta n db a l a n c e ds e c t i o ns t u d y i nt e r m so f g e o m e t r y ,k i n e m a t i c sa n dd y n a m i c s ,t h es t u d ys i m u l a t i o n - a n a l y z ea n dr e s e a r c hr e v e r s e t e c t o n i cs t y l e ,r e v e r s ep e r i o d ,r e v e r s es t r e n g t ha n dt e c t o n i ce v o l u t i o np r o c e s so ft h e m a i nt a r g e ti n t e r v a l ss y s t e m a t i c a l l ya n dq u a n t i t a t i v e l ya n di to f f e r sar e f e r e n c et ot h e o i la n dg a se x p l o r a t i o no ft h eb a s i n 。 t h es t u d yf o u n dt h a tt h ey u q u a ns t r u c t u r eh a dm a i n l yu n d e r g o n et h r e et e c t o n i c r e v e r s em o v e m e n ts u c ha sy u q u a n ,h u a g a n ga n dl o n g j i n g t h et h r e em o v e m e n t s p a r t l yc o r r e s p o n dt ot h r e ea p p a r e n tr e g i o n a lu n c o n f o r m a b l es u r f a c es u c ha st 3 0 ( 1 a t e e o c e n e ) ,t 2 0 ( 1 a t eo l i g o c e n e ) ,t 1 2 ( 1 a t em i o c e n e ) a m o n gt h e m ,t h e l a t em i o c e n e l o n g j i n gm o v e m e n t ( t 1 2 ) i s t h e s t r o n g e s tt w i s t i n g p r e s s u r e r e v e r s i o nt e c t o n i c m o v e m e n t ,e n a b l i n ge a r l yd e v e l o p e dc e n t r a ld e p r e s s i v eb a s i nu p l i f tc o n t i n u o u s l ya n d s u f f e re r o s i o n f i n a l l yi tc r e a t eam o d e r nc e n t r a lr e v e r s i o ns t r u c t u r ef r a m e w o r k b e c a u s eo ft h er e s e a r c ho fy u q u a ns t r u c t u r eg e o m e t r y ,w ef o u n dt h a tx i h ud e p r e s s i v e b a s i nw a sr i c hi nr e v e r s i o nt y p e sa n di tc o u l di d e n t i f yf i v eb a s i cr e v e r s i o ns t r u c t u r e t y p e si nt h er e s e a r c ha r e a :b o t ht h eu p p e ra n dl o w e rn o r m a lm o d e l ,l o w e rn o r m a la n d u p p e ri n v e r s em o d e l ,b o t ht h eu p p e ra n dl o w e ri n v e r s em o d e l ,l o w e rc o n c a v ea n d u p p e rc o n v e xm o d e l ,l o w e rn o r m a la n du p p e ru p l i f tm o d e l t h e r ea r el o t so fi n v e r s e s t r u c t u r e p l a n a rg e o m e t r yc o m b i n a t i o n s , s u c ha s y - s h 印c d ,a n t i - y - s h 印e d , i n t o s h 印e d ,p e o p l e - s h 印c d ,c o m p o u n dy - s h 印e d f i r e s h 印e d ,f l o w e r - l i k e s h a p e da n db r u s h s h 印e de t cs e v e ni n v e r s et e c t o n i cc o m b i n a t i o ns t y l e s a st ot h e i n v e r s es t r e n g t h e n ,t h ec a l c u l a t er e s u l to ft h ei n v e r s et e c t o n i ca c t i v i t yr a t ea n dt h e i n v e r s eq u a n t i t a t i v es t a t i s t i c st ot h er e s e a r c ha r e as h o w e dt h a tt h ec e n t r a lu p l i f tr e v e r s e s t r u c t u r eg e n e r a l l yd i s p l a y e daw e a k e nt r e n df r o mt h en o r t hp a r t ( r e v e r s ef a u l ta c t i v i t y r a t ea n dr e v e r s et h er a t eo f r e s p e c t i v e l y5 3 5 9 m m a ,0 5 - 0 9 6 ) t ot h es o u t h ( i n v e r s i o n t e c t o n i ca c t i v i t yr a t ea n dr e v e r s a lr a t ew e r e2 3 2 8 m m a ,0 2 4 0 5 ) t h ep e n e t r a t i o n o fn o r t h e r nr e v e r s ef a u l to b v i o u s l ys t r o n g e rt h a nt h a to ft h es o u t h e r nr e v e r s ef a u l t t h r o u g ht h ep r o d u c t i o no ft h eb a l a n c e ds e c t i o na n dt h er e g i o n a ld y n a m i c so ft h e y u q u a ns t r u c t u r e ,w et a i lk n o wt h a tt h ey u q u a ns t r u c t u r eb e g a nt od e v e l o pi nt h e a n c i e n t - e o c e n ea n di t e x p e r i e n c e dm u l t i s t a g et e c t o n i c e v o l u t i o n p r i o rt ot h e o l i g o c e n e ,t h eb a s i ni sc h a r a c t e r i z e db ye x t e n s i o n a lt e c t o n i cs t y l e i nt h eo l i g o c e n e - m i o c e n ei td o m i n a t e di ne x t r u s i v et e c t o n i cs t y l e f r o mt h em i o c e n et on o wi th a s g e n e r a l l yd e v e l o p e dr e g i o n a le x t e n s i v es t r i k e - s l i ps t r u c t u r e d u r i n gt h ec e n o z o i ce r a , t h eb a s i ng e n e r a l l ye v o l v ef i v es t a g e ss u c ha s t h er i f t i n g - c o n c a v e s t a g e ,t h e r u p t u r e c o n c a v es t a g e ,t h ed e p r e s s i o n - c o n c a v es t a g e ,t h er e v e r s a ld e p r e s s i o n c o n c a v e s t a g ea n dt h er e g i o n a ls u b s i d e n c es t a g e d i f f e r e n tt e c t o n i ce v o l u t i o ns t a g eh a s d i f f e r e n tt e c t o n i ce f f e c t e v e r ye f f e c tc o n t r o l sd i f f e r e n tt e c t o n i cs t y l e sa n dt r a p d e v e l o p m e n ta n de v o l u t i o no f t h eb a s i n y u q u a ns t r u c t u r ed e v e l o p e dan u m b e ro ff a u l t s i tc a nb ed i v i d e di n t oo n e ,t w o , t h r e el e v e lf r a c t u r eb yt h es c o p ea n di m p a c t i na d d i t i o n ,t h r o u g ht h ed r a w i n go ft h e r e g i o ns t r u c t u r e i tc a n b ef o u n dt h a tt h ef o r m a t i o no fr e v e r s ef a u l tt i m ei sf r o mn o r t h t os o u t h ,f r o mw e s tt oe a s t k e yw o r d s :y u q u a ns t r u c t u r e ,in v e r s et e c t o n ics t yie ,in v e r sio nin t e n sit y 。 b aia n c er e c o v e r y 目录 1 前言1 1 1 选题意义和研究现状。1 1 1 1 选题意义1 1 1 2 研究现状。2 1 2 研究思路、技术路线与实施步骤。5 1 2 1 学术构想与思路5 1 2 2 技术路线5 1 2 3 具体的研究步骤、实施方案6 1 3 主要创新点8 2 区域地质结构及构造格架9 2 1 区域概况9 2 2 地质背景1 2 2 2 二1 区域构造特征1 2 2 2 2 研究区基底特征1 2 2 2 3 地层发育特征。1 3 2 3 构造单元及层序划分1 6 2 3 1 构造单元划分。:1 6 2 3 2 构造层序划分1 7 2 4 玉泉构造断裂系统研究2 0 3 反转构造研究2 4 3 1 反转构造的几何学研究2 5 3 1 1 反转构造的基本构造样式2 5 3 1 2 反转构造的组合类型及其分布2 9 3 2 反转构造的运动学研究3 6 3 2 1 挤压反转的伸缩量分析3 6 3 2 2 反转断层的活动速率分析3 9 3 2 - 3 反转断层的反转率分析4 2 3 3 反转构造的动力学研究4 8 3 3 1 区域板块动力学因素一4 8 3 3 2 区域地质演化模式4 9 3 3 3 研究区反转构造形成演化的区域应力场环境4 9 3 3 4 平衡剖面研究5 1 4 玉泉构造构造演化史分析5 9 5 结论。6 2 参考文献6 3 致谢。6 6 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果6 7 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 1 前言 1 1 选题意义和研究现状 1 i i 选题意义 东海是环太平洋构造活动带的重要组成部分,是西太平洋边缘海构造活动、 形成演化的重要窗口。东海的构造受印度板块、欧亚板块、太平洋板块三大板块 活动的控制,形成了东西分带和南北分块的构造结构,自西向东发育有浙闽隆起 区、东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带、冲绳海槽盆地、琉球岛弧和琉球海沟等一系 列重要构造【l 2 1 。 近年来,国家经济发展明显加速,能源需求日益剧增,于是,在海上进行油 气勘探成为了当务之急。东海陆架盆地是中国近海的主要含油气盆地之一,但是, 东海陆架盆地的油气勘探起步较晚。2 0 世纪8 0 年代初开始油气钻探,1 9 8 3 年平 湖1 井首获工业性油气流,开创了东海油气勘探的新纪元。相对松辽盆地、渤海 湾盆地,东海陆架盆地勘探和研究程度明显不足。 东海陆架盆地是以新生代为主的中新生代含油气盆地,是中国东部油气勘探 新区和重要的领域,具有“面积大,资源潜力大,油气发现率低 的特点。虽然 经过了3 0 多年勘探,总共钻探井约7 0 余口( 连同台湾部门的) ,但各凹陷勘探研 究程度参差不齐,近年来的勘探活动主要集中于西湖凹陷和丽水凹陷,且总体来 说,认识不够深入。特别是对西湖凹陷乃至东海盆地的盆地类型、演化过程还存 在着相当大争议。近几年随着地震勘探工作量的投入以及从各个相关单位取得了 一批新的资料,对西湖凹陷进行重新评价、重新认识是必要的。加强对西湖凹陷 的研究和认识,坚持勘探必定会有所收获。 东海西湖凹陷是我国东海陆架盆地中规模较大、沉降深、含有丰富油气资源 的白垩纪至新近纪的断陷,后期经受了挤压反转。盆地发育演化背景复杂,凹陷 内的油气聚集过程复杂口- 7 】。尽管经过多年的勘探和研究,对盆地的地质结构、 形成演化及其对油气聚集的控制作用一直缺乏清晰的深入的认识。阐明盆地的地 质结构和原盆地的形成演化和构造作用,是盆内油气勘探取得重要突破的亟待解 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 决地质问题。 尽管各家从不同的资料状况出发,对西湖凹陷的研究成果在某些方面存在一 些分歧,但总的认为西湖凹陷是一个具有较大资源的凹陷。目前在西湖凹陷的勘 探发现主要集中在中央反转构造带的南段和平湖构造带上,这几个构造带相对勘 探程度比较高,主要构造已经覆盖了三维地震。相对而言,对玉泉构造的研究相 对薄弱,为了对西湖凹陷有更加详尽的了解,必须对它之中的各个小构造进行系 统的研究,加强薄弱环节的认知,比如玉泉构造。玉泉构造是被玉泉一断层、玉 泉二断层以及其分支断层所复杂化的断背斜,整体呈不规则的穹隆状,南北长近 5 0 k m ,东西宽3 0 k m ,构造面积约7 0 0 1 a n 2 ,反转特征明显。东海陆架盆地内反转 构造具有广泛的发育,因为这些反转构造具有圈闭规模大、构造类型好、勘探成 功率高等的特点,是油气勘探突破的重点目标。而玉泉构造则是西湖乃至东海陆 架盆地内反转最为明显的构造区域。此外,反转构造的发生与东部太平洋板块运 动体制的变化有很大关联,因此玉泉构造的反转构造进行更加精细的研究,对全 面了解西湖凹陷乃至东海陆架盆地有着不可忽略的作用。 以上各方面反映,不管是从研究的角度,社会的需要,乃至国家的需要,进 行该课题的研究都具有十分重要的意义和必要。 1 1 2 研究现状 我国针对东海的地质研究开始于2 0 世纪初,但大规模的科学调查则集中在 2 0 世纪5 0 - - - 7 0 年代,1 9 8 7 年秦蕴珊院士出版了东海地质侧重浅表沉积物特 征、沉积动力作用及其演化研究;1 9 9 2 年刘光鼎院士和金翔龙院士分别出版了 中国海区及邻域地质地球物理特征和东海海洋地质,对东海进行了重、 磁资料解释、宏观构造格架的研究和海洋地质方面的研究;2 0 0 8 年李家彪研究 员出版了东海区域地质,该书主要侧重对边缘海盆地冲绳海槽的动力学、 表层沉积特征和沉积动力和古环境记录的进行了研究,并系统总结了东海的地形 地貌特征与成因、海洋动力过程和物质输运等。以上三本书均没有对东海盆地详 细的结构、构造演化进行精细描述。 西湖凹陷的勘探始于上世纪七十年代末,目前已经完成二维地震约8 3 万 l 【i n ,测网密度2 2 - - 4 x 8k m 。共己实施三维地震4 0 0 0 余l a n 2 ,三维覆盖面积 约占凹陷面积的十分之一;1 9 8 2 钻探第一口探井( 龙井一井) ,到2 0 0 6 年底已 2 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 钻探井4 5 口,平均每1 0 0 0 k m 2 钻探井一口。发现局部构造1 4 0 多个,发现8 个 油气田( 平湖、宝云亭、武云亭、春晓、天外天、残雪、断桥、残雪北) ,4 个 含油气构造( 玉泉、孤山、龙井和灵峰) ,探明石油储量3 0 7 7 3x1 0 4m3 、天然 气4 1 8 1 6 x1 0 81 1 1 3 ( 截至2 0 0 7 年底) ,探明程度小于5 e 8 9 】。总的来看,西湖 凹陷的勘探程度相当低,对于玉泉构造还没有较为系统的研究。 论文的主要研究区域玉泉构造反转构造丰富,反转是产生大中型油气田非常 重要的一个因素。在世界上,许多著名的富含油气的盆地都发现了利于油气聚集 的反转构造,比如北海南部的盆地、美国中部蒙大拿、马来西亚的马来盆地、西 班牙的比利牛斯中南部盆地、澳大利亚的巴斯盆地、英国的布里斯托尔河床盆地、 阿根廷西部的中新生代盆地等等。反转构造的研究历程可大致可分为三个主要阶 段。第一阶段是2 0 世纪的2 0 - 3 0 年代,这时段为反转构造研究的萌芽阶段。在 这个阶段,已经注意到了反转构造这种现象,但还没有明确提出“反转 的具体涵 义 1 0 , 1 1 。第二阶段是2 0 世纪8 0 - - 9 0 年代,为反转构造研究进入了真正意义的学 术研究阶段,主要从概念、识别方法、形态特征、运动学机制及动力学成因等不 同角度对反转构造进行分析和研究,使反转构造理论得到了极大的推进:并且随 着构造地质学研究技术的改进和认识的提高,反转构造与油气聚集的密切关系得 到了重视 1 2 - 1 8 】。第三阶段是9 0 年代末2 1 世纪初,主要是运用新技术、新方法如 高分辨率地震技术、计算机模拟技术、平衡剖面技术、有机地球化学等对反转构 造进行深入的定性定量研究,对反转构造理论进行了有益的补充0 9 - 2 4 。我国处于 亚洲板块的东部,其构造演化主要受周围板块活动演化制约,尤其是新生代以来 受到太平洋板块和印度板块发育演化的影响,中国板块上的中新生代含油气盆地 普遍经历了一至两期的构造反转,在塔里木盆地、酒泉盆地、柴达木盆地、松辽 盆地、辽河盆地均识别出了反转构造【2 5 1 。 自1 9 9 3 年起,特别自东海海域的第一个油气田西湖凹陷平湖油气田投 入开发以来,国内外就出现了关于东海西湖凹陷反转构造许多报道,并且,进一 步的研究和勘探、开发证实西湖凹陷已发现的油气储量9 0 与反转构造有关。为 此,众多的学者和油气勘探工作者对西湖凹陷区域反转构造格局、沉积特点以及 油气聚集规律都作了一些有意义的探索和研究工作。如王国纯提出东海陆架盆地 “东西分带,南北分块 【3 1 。并对东海陆架盆地的反转构造的成因机制提出理论, 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 并且指导了进一步油气探勘 2 6 , 2 7 。林畅松等研究了西湖凹陷的演化形成,并且 提出了盆地的演化模式,进而对西湖凹陷的成藏体系进行了较为详细的研究 2 8 1 。 周祖翼分别从磷灰石裂变径迹和流体包裹体等古温标的方法研究了东海盆地反 转构造的剥蚀厚度 2 9 3 0 。陈志勇、葛和平等对西湖凹陷的构造反转期次及分布做 了深入的研究,并分析了西湖凹陷反转构造油气成藏的有利条件【3 1 1 。顾惠荣、 叶加仁等研究了东海西湖凹陷平湖构造带的油气分布规律,认为花港组油气藏以 背斜型油藏为主,并多被断层所切割;平湖组油气藏依附于断裂,多为受同生断 层控制的断块和半背斜凝析气藏【3 2 1 。张敏强等解析了东海西湖凹陷中南部晚中 新世反转构造的结构特征,分析了该区域反转构造下的油气运聚规律等【3 3 】。 4 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 1 2 研究思路、技术路线与实施步骤 1 2 1 学术构想与思路 从区域构造背景分析出发,以区域二维地震精细解释为基础,对玉泉构造断 裂组合和主要断裂的展布特征及时空演化规律进行系统、综合研究。特别是对研 究区的反转构造进行系统、深入的探究,研究反转构造的样式、组合及运动学、 动力学特征,明确了玉泉构造的不同演化阶段的大地构造背景。 1 2 2 技术路线 地震资料 j 工区建立 层位确定 基干剖面解释 + 构造样式建立 至圈 图1 - 1 研究技术路线框图 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 我们拟侧重高精度断裂几何学、运动学和动力学分析( 图卜1 ) ,从构造地 质学的角度,为预测有利的生油层段、储层和有效的地层及岩性和构造圈闭提供 理论依据,有利于该区构造和岩性油气藏的寻找、资源挖潜和开发,具有重要的 意义。 1 2 3 具体的研究步骤、实施方案 1 ) 资料收集与整理: 充分收集从点( 井资料) 、线( 二维地震) 到面( 重磁资料、各种构造平面 图和地质图、等深图、等厚图) 的已有资料,并利用研究区内的探井、地质、重 磁资料、地震资料及已有的区域构造解释研究成果,形成研究资料库。 2 ) 建立地层格架和和断裂格架: 查明区域地层的基本特征,明确各层段的区域岩性组合特征、测井相特征、 厚度、地震相特征等,确定横向稳定的测( 钻) 井对比标志和地震标志,在区域 地层对比基础上,进行断裂划分。追踪研究区不整合界面,研究其发育分布特征, 分析断裂的新生代构造活动期次。结合区域地层接触关系和地层变形特征,研究 盆地主要不整合面的成因、划分构造层。 3 ) 地震解释和断裂几何学分析: 建立研究区地震资料的g e o f r a m e 地震工区,精细构造解释及断裂特征分析, 以西湖凹陷钻井地质分层数据表和地震、地层对应比较表,识别了研究区t g 、t 3 4 、 t 3 2 、t 3 0 、t 2 1 、t 2 0 、t 1 6 、t 1 2 、t l o 、t o ,共1 0 层地震反射层。 4 ) 盆地反转构造样式和机制: 在地震剖面上识别同张裂、张裂后、反转后沉积序列及反转构造,确定反转 时代、仔细研究反转构造在地震剖面上的几何形态、组合特征,查明重点反转构 造带的反转时代、反转强度、平面和空间展布及反转构造类型,描述反转构造相 关的断层几何形态及其组合特征,及与反转断层有关的生长背斜形态特征、造期 次分析。据断裂的分布特征、切割关系、断裂与地层的关系等分析反转构造发生 的时代及其期次。了解反转构造在区域上的展布规律,研究构造样式的区域构造 动力背景及其形成机制。 5 ) 盆地构造样式的运动学和动力学分析: 选择部分剖面进行平衡剖面制作,对主要构造阶段盆地的伸展和压缩系数等 6 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 动力学参数进行计算,对反转断层的活动速率分析、反转率分析,为探讨盆地动 力学演化提供约束。分析其新生代岩石圈变化与盆地演化的关系,研究玉泉构造 受中国东部大地构造旋回和西太平洋大陆边缘构造带的影响,提出其深部动力模 式。 7 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 1 3 主要创新点 本项研究以大量地震、钻井资料为基础,对玉泉构造及周边区域3 0 几条二 维测线、进行了构造解释,采用定性与定量、区域构造与局部构造研究相结合的 思路,对研究区主要目的层系的反转构造样式、反转期次、反转强度、构造演化 过程等进行了系统、定量的分析和研究。 1 ) 在研究区识别出五种基本的反转构造样式和八种反转构造组合样式。 2 ) 通过运用剖面伸缩量分析、断层活动速率计算、断层的反转率分析,对 玉泉构造的运动学参数进行了细致的研究,得出西湖凹陷反转断层的反转强度由 北部向南部逐渐减弱的规律。 3 ) 通过对研究区内构造图的绘制、研究,得出反转断层的生成时间是从北 向南、从西向东逐渐发展这一规律。 j;, 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 2 区域地质结构及构造格架 2 1 区域概况 中国东海是由中国台湾岛、朝鲜半岛、日本九州和琉球群岛所围绕的一个边 缘海,东北至西南向长约1 3 0 0 k m ,东西宽约7 4 0 k m ,总面积为7 5 2 万k m 2 。东 海在大地构造上位于欧亚板块东缘,处于西太平洋边缘海构造活动带的中部,是 环太平洋构造活动带的重要组成部分1 。构造区划自西往东依次是:浙闽隆起 区、东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带、冲绳海槽盆地和琉球隆褶区( 图2 1 ) 。所 以,总体上看,东海盆地由“两盆三隆”的基本构造单元组成d 5 , 3 6 。 图2 - 1 区域构造位置图 9 东海飞泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 西湖凹陷位于上海市东南方向的东海海域,其地理位置为东经1 2 4 0 1 2 7 0 , 北纬2 7 0 3 0 - 3 0 0 5 9 之间。该区海底平缓,水深7 0 l o o m 。西湖凹陷总体呈北东 走向,南北长约4 5 0 k m ,东西宽约1 2 0 一- 1 5 0 k m ,面积5 9 x1 0 4 k m 2 。是东海陆架 盆地中面积最大的沉积凹陷。西湖凹陷西侧为虎皮礁凸起、海礁凸起,东侧与钓 鱼岛隆褶带毗邻,南端与基隆坳陷接壤,北部与福江凹陷相邻m l 。 图2 - 2 研究区域测线位置图 西湖凹陷由西往东依次可分为西部斜坡构造带、中央反转构造带和东缘陡坡 构造带。中央反转构造带按照反转的强弱,又可以分为南段、中段和北段。 其中西部斜坡构造带由北往南分别为杭州构造带、宝云亭构造带、平湖构造 带、天台构造带。中央反转构造带包括:嘉兴构造带、宁波构造带、玉泉构造带、 1 0 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 黄岩构造带、春晓一天外天构造带。东缘陡坡构造带包括:黄岩东构造带、天台 东构造带。本次研究的重点区域就是玉泉构造( 图2 2 ) 。 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 2 2 地质背景 2 2 1 区域构造特征 西湖凹陷位于欧亚大陆边缘,于晚白垩古新世时通过裂陷作用形成的。 从其所处的板块构造环境以及周边构造演化史、火山岩组合等来看,西湖凹陷是 形成于太平洋板块俯冲产生的弧后环境,是由弧后深部物质上涌和软流圈上升造 成拉伸形成的裂谷盆地。在8 5 m a 时大洋板块发生俯冲作用,俯冲作用引起的岛 弧火山岩系可能沿钓鱼岛隆褶带发育。俯冲作用导致了弧后地区深部物质上涌、 地壳拉伸减薄和软流圈上升,这一过程可能是东海陆架盆地形成的主导性因素。 西湖凹陷形成于岩石圈减薄的亚洲大陆边缘上,西与闽浙隆起相联,东与冲 绳海槽相望。地处太平洋、欧亚板块相互作用的特殊部位。其发育演化与板块间 的相互作用密切相关。盆地早期具有裂陷、断陷结构特征,后期经多次反转产生 一系列反转构造,受到不同程度的挤压,使盆地构造格架复杂化。现今西湖凹陷 总体的构造局部是经早期的裂陷、断陷及晚期的挤压反转所奠定的。 2 2 2 研究区基底特征 西湖凹陷的基底由元古界老基底和中生界新基底构成。在凹陷西部虎皮礁凸 起的钻井( k v - 1 井和j d z v 一2 井) 钻遇了元古界的变质片麻岩系p 引。该套变质 岩系与浙闽地区的陈蔡群相当。据重力资料,海礁凸起及长江凹陷一带的重力异 常走向为东西向,与闽浙隆起的晚元古代变质岩所反映的重磁走向和格局相似, 因此推测闽浙隆起的古老变质岩基底可能向东延至东部大断裂以西的大部分东 海大陆架地区p 引,故推测西湖凹陷是在古老的结晶基底的基础上,经裂陷发育 而形成的盆地。结晶基底主要为元古界的变质岩系,古生界基本缺失。到了中生 代末期,晚侏罗世至早白垩世,太平洋板块快速扩张向北移动,与欧亚板块之间 发生左旋扭动,使中国东海大陆架广泛隆升和断裂,造成东海区内大范围的中酸 性岩浆活动。结晶基底再次活化,发育了火山岩构成的“年轻基底 。地壳拉张 形成裂谷盆地,一些切入基底的深大断裂成了裂谷盆地的边界,同时也控制了盆 地的后期演化。进入新生代,才进入了真正的盆地发育时期。从结构上看,西湖 1 2 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 凹陷是在古老的基底岩系上裂陷形成的。总之,盆地的基底主要为古老的变质岩 系和时代较新的火成岩3 4 1 。 2 2 3 地层发育特征 东海盆地新生代地层发育齐全,但各凹陷中不同时代地层的发育差异明显。 西湖凹陷内钻井已揭穿的第三系地层厚达5 0 0 0 m ,据地震资料推算,第三系最厚 可达一万多米。前人对西湖凹陷的生物地层作过较系统的研究工作,虽然在研究 某些具体的层位归属的问题上存在差异,但总的地层框架是清晰的。西湖凹陷主 要以新生代碎屑沉积为主,其厚度约9 0 0 0 m 一- - 1 5 0 0 0 m ,盆内新生代地层发育齐全, 西湖凹陷目前钻井揭示的沉积地层由老到新为古新统( 明月峰组) 、始新统( 瓯 江组、温州组、平湖组) 、渐新统( 花港组) 、中新统( 龙井组、玉泉组、柳浪组) 、 上新统( 三潭组) 和第四系( 东海群) ( 表2 - 1 ) 。 地层累娩 对血地层界面的地震反射界面对血地层界面的地震反射界面 暴绕鲴窟地震代号 绝对拒龄( m a ) 沉积环唬 构造演化 第四系q 更新绕q -东海群q 。d h z 6 滨浅晦一竣晦 上新统n : 三蔼明n - , s t 一“ 区域话定沉略辋 柳浪蝈n 1 1 柳滇喇i 柳浪蝈n i : 新近系n 五上羧n i y l 中新绕n 玉泉蝈n 。y j 中羧n 。y :阿棚均 玉下羧n y 3 龙上羧n 。i 坳陷- 挤压反韩期 龙井明n 1 i 龙下段n i - 花上臻e 女 晰新绕e ,花港蝈e 士阿琬三角珊一f 自 奄 花下羧e 小: , 平一羧e 护 平二筑e 审: t 3 2 平三豌e 一3 平湖组e 一 晦湾朔坪 平四羧e :p 始奢i 统e : 平五葭e 书5 古近系e 平六羧e 妒6 温上役e :w i i 哪 爰陪嘶陷期 丑州蝈e :w 温下毁e ! 舻 ten 演岸翻冶晦饽 瓯江明e 扣 i v 明月晦蝈 明月峰组e m 古新绕e 明月峰e _ 1 9 e m :阿跨懈棺 e m 明月孥蝈e m 3 表2 1 研究区地层划分简表( 引自林畅松修改,1 9 9 9 ) 东海玉泉构造带及其邻区的构造特征及演化研究 1 、古新统 明月峰组 天外天一井在4 8 9 5 m - - 一5 0 0 0 3 m 钻遇了一套碎屑岩与火山岩交互的地层。火 山岩组成包括灰绿色的凝灰岩、浅灰色玄武安山岩及灰黑色闭长岩与灰白色白云 质安山岩等。沉积岩主要由深灰色白云质泥岩、粉砂岩及细砂岩等组成,在该层 位之下的4 9 4 6 m - - 一4 9 4 9 5 m 的玄武安山岩k a r 法同位素放射年龄测定结果是9 8 8 2 m a ,时代为早白垩纪末期。在地震剖面上,该套地层角度不整合于前第三系 基底之上,位于t g , 、, t 4 0 反射界面之间,厚达2 0 0 0 m 6 0 0 0 m 。考虑到盆地构造发 展史,这套地层可能代表古新世盆地初始裂陷期的沉积3 引。 2 、始新统 1 ) 瓯江组 瓯江组不整合于明月峰组之上,厚度达9 9 2 5 m 。按岩性自下而上分为三段: 一段为灰色泥岩与浅灰或灰色粉砂岩、细砂岩、中砂岩互层,厚3 2 5 m 一- - 2 1 4 m : 二段下部为灰白色砂质灰岩与浅灰色泥岩互层,夹浅灰色粉砂岩,中部以浅灰色 泥岩为主,夹浅灰色泥质粉砂质,上部为浅灰或灰色泥岩与浅灰色泥质粉砂岩、 粉砂岩互层,该段厚2 0 5 m 3 9 3 m ;三段下部以灰白色砂砾岩、粗砂岩、含砾砂 岩为主,夹薄层浅灰色泥岩,中部为浅绿灰或浅棕黄或浅灰色泥岩与浅灰色粉砂 岩、细砂岩互层,上部以浅棕或浅黄棕色泥岩为主,夹薄层浅灰绿色质粉砂岩, 该段厚1 3 0 m , - 一4 9 1 m 。在平湖地区平湖二、三井及平西一井平湖组之下钻遇的

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