（地质工程专业论文）济阳坳陷第三系地质构造特征.pdf

硕士学位论文摘要 摘要 在总结研究济阳坳陷构造几何学、运动学特征的基础上，重塑了济阳 坳陷的演化史。济阳坳陷第三系盆地是在基底北西向挤压构造层、北西向 负反转半地堑的基础上发育起来的北东向断陷盆地。基底构造层形成后， 首先受前侏罗挤压作用产生北西向逆冲构造，并且北西向正向构造带在早、 中侏罗世遭受风化剥蚀。燕山期，逆冲断层发生负反转，形成中生界北西 向半地堑。孔店组沉积时期为构造转型期，主要沉积沉降中心在惠民、东 营两凹陷，而北部为零星小盆。沙四期以后为北东向半地堑，形成大量北 东走向断裂体系，喜山末期，东营运动局部挤压作用产生正反转构造。晚 第三纪进入整体坳陷阶段。因此，第三系具有压性、张性、张压复合作用 形成的多种构造圈闭类型。正反转构造为第三系勘探提供了一种新的圈闭 类型。张性伸展作用形成大量的坡坪式断层，其上方伴生的滚动背斜仍然 是最重要的圈闭类型。北西向负反转地堑被第三系北东向断层切割后，使 得下构造层和基底构造层能与新生界烃源岩直接接触，形成新生古储的潜 山油藏，它们是增储上产的有利勘探目标。 关键词济阳坳陷，构造层，构造样式，负反转构造，正反转构造， 滚动背斜，伸展构造，挤压构造 a b s t r a c t b a s e do ns t u d yo fs t r u c t u r a lg e o m e t r ya n dk i n e t i c f e a t u r e so fj i y a n g d e p r e s s i o n ，t h ep a p e rr e c o n s t r u c t e di t se v o l u t i o n a lh i s t o r y j i y a n gt e r t i a r y s e d i m e n t a r yb a s i nw a san o r t h - - e a s te x t e n d i n gd o w n - f a u l t e db a s i nw h i c hw a s d e v e l o p e do nab a s e m e n tw i t hn o r t h w e s tc o m p r e s s i n gs t r u c t u r a ll a y e ra n d n o r t h - w e s ts t r i k i n gn e g a t i v er e v e r s eh a l f - g r a b e n t h eb a s e m e n ts t r u c t u r a ll a y e r f i r s t l ye x p e r i e n c e dc o m p r e s s i n gd u r i n gp r e j u r a s s i ca n dc a u s e dt h ef o r m i n go f t h r u s tf a u l t e db e l t t h en o r t h - w e s t e x t e n d i n gp o s i t i v e s t r u c t u r a lb e l t s e x p e r i e n c e dw e a t h e ra n dc o r r o s i o nd u r i n ge a r l ya n dm i d d l ej u r a s s i c n e g a t i v e 硕士学位论文摘要 摘要 在总结研究济阳坳陷构造几何学、运动学特征的基础上，重塑了济阳 坳陷的演化史。济阳坳陷第三系盆地是在基底北西向挤压构造层、北西向 负反转半地堑的基础上发育起来的北东向断陷盆地。基底构造层形成后， 首先受前侏罗挤压作用产生北西向逆冲构造，并且北西向正向构造带在早、 中侏罗世遭受风化剥蚀。燕山期，逆冲断层发生负反转，形成中生界北西 向半地堑。孔店组沉积时期为构造转型期，主要沉积沉降中心在惠民、东 营两凹陷，而北部为零星小盆。沙四期以后为北东向半地堑，形成大量北 东走向断裂体系，喜山末期，东营运动局部挤压作用产生正反转构造。晚 第三纪进入整体坳陷阶段。因此，第三系具有压性、张性、张压复合作用 形成的多种构造圈闭类型。正反转构造为第三系勘探提供了一种新的圈闭 类型。张性伸展作用形成大量的坡坪式断层，其上方伴生的滚动背斜仍然 是最重要的圈闭类型。北西向负反转地堑被第三系北东向断层切割后，使 得下构造层和基底构造层能与新生界烃源岩直接接触，形成新生古储的潜 山油藏，它们是增储上产的有利勘探目标。 关键词济阳坳陷，构造层，构造样式，负反转构造，正反转构造， 滚动背斜，伸展构造，挤压构造 a b s t r a c t b a s e do ns t u d yo fs t r u c t u r a lg e o m e t r ya n dk i n e t i c f e a t u r e so fj i y a n g d e p r e s s i o n ，t h ep a p e rr e c o n s t r u c t e di t se v o l u t i o n a lh i s t o r y j i y a n gt e r t i a r y s e d i m e n t a r yb a s i nw a san o r t h - - e a s te x t e n d i n gd o w n - f a u l t e db a s i nw h i c hw a s d e v e l o p e do nab a s e m e n tw i t hn o r t h w e s tc o m p r e s s i n gs t r u c t u r a ll a y e ra n d n o r t h - w e s ts t r i k i n gn e g a t i v er e v e r s eh a l f - g r a b e n t h eb a s e m e n ts t r u c t u r a ll a y e r f i r s t l ye x p e r i e n c e dc o m p r e s s i n gd u r i n gp r e j u r a s s i ca n dc a u s e dt h ef o r m i n go f t h r u s tf a u l t e db e l t t h en o r t h - w e s t e x t e n d i n gp o s i t i v e s t r u c t u r a lb e l t s e x p e r i e n c e dw e a t h e ra n dc o r r o s i o nd u r i n ge a r l ya n dm i d d l ej u r a s s i c n e g a t i v e 硕士学位论文摘要 r e v e r s ea c t i o nh a p p e n e dt ot h et h r u s t e df a u l t e db e l td u r i n gy a n s h a n i a n ，a n d m e s o z o i cn o r t h w e s ts t r i k i n gh a l f - g r a b a na p p e a r e d t h es e d i m e n t a r yp e r i o do f k o n g d i a nf o r m a t i o nw a sat r a n s f o r mp e r i o da n dt h em a i nd e p o s i t i o nc e n t e r a n ds u b s i d e n c ec e n t e rw a sl o c a t e di nh u i m i na n dd o n g y i n gs a g sw h i l es o m e s m a l ls a g sw e r es c a t t e r e di nt h en o r t hp a r to fj i y a n gd e p r e s s i o n a f t e r d e p o s i t i o no ft h ef o u r t hm e m b e ro fs h a h e j i ef o r m a t i o n ( e s 4 ) t h es t r u c t u r e p a t t e r nw e r ef e a t u r e db yn o r t h e a s ts p r e a d i n gh a l f o g r a b e na n dr e s u l t e di nm a n y n o r t h e a s t i n gs t r i k i n gf a u l ts y s t e m a tt h ee n do fh i m a l a y a np e r i o dl o c a l c o m p r e s s i n go fd o n g y i n gm o v e m e n tc a u s e dt h ef o r m i n go fp o s i t i v er e v e r s e s t r u c t u r e s j i y a n gd e p r e s s i o ne x p e r i e n c e de n t i r e l yd o w n w a r p i n gm o v e m e n t d u r i n gl a t et e r t i a r y t h e r e f o r e ，t h e r ew e r em a n yk i n d so fs t r u c t u r a lt r a p s c o n t r o l l e db yc o m p r e s s i n gm o v e m e n t ，t e n s i l em o v e m e n ta n dc o m p o s i t eo ft h e b o t h t h ep o s i t i v er e v e r s es t r u c t u r e p r o v i d e dan e wk i n d o ft r a pf o r e x p l o r a t i o n t e n s i l ee x t e n s i o nm o v e m e n tc a u s e dm a n ys l o p - p l a t e a uf a u l t sa n d a s s o c i a t e dr o l l o v e ra n t i c l i n e sw e r et h em o s ti m p o r t a n tt r a pt y p e c u t t e db y n o r t h - e a s ts t r i k i n gt e r t i a r yf a u l t st h el o w e rs t r u c t u r a ll a y e ra n db a s e m e n tl a y e r i nn o r t h - w e s ts p r e a d i n gn e g a t i v er e v e r s es t r u c t u r ec o u l dc o n n e c t e dw i t h c e n o z o i co i lr e s o u r c e ，a n df o r m i n gb u r i e dh i l lr e s e r v o i rw i t hc e n o z o i c r e s o u r c ea n dp a l e o z o i cr e s e r v o i rb e d t h i sk i n do fb u r i e dh i l lr e s e r v o i ri s p r o f i t a b l et a r g e t st oi n c r e a s er e s e r v e sa n dp r o d u c t i o n g o yw o r d s ：j i y a n gd e p r e s s i o n ，s t r u c t u r a ll a y e r , s t r u c t u r a lp a t t e r n ，n e g a t i v e r e v e r s es t r u c t u r e ，p o s i t i v er e v e r s es t r u c t u r e ，r o l l o v e ra n t i c l i n e ，e x t e n s i o n s t r u c t u r e ，c o m p r e s s i n gs t r u c t u r e 原创性声明 本人郑重声明：本论文的所做工作，是在导师的指导下，由作者本人 独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参 考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集 体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：至礁塾 e ta ：丝丑年月盟日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留和使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据 国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：至缒羌导师签作者签名：翌鲤丝 导师签 硕士学位论文第一章前言 第一章前言 8 0 0 0 5 0 0 08 0 05 0 03 0 0 陈南断层( 西段)e6 63 8 4 6 0 0 0 4 0 0 08 0 0 03 0 01 0 0 惠民凹陷无南断层( 东段) n w4 72 5 8 0 0 07 0 0 02 5 0 01 4 0 02 0 0 无南断层( 西段) n e 2 24 3 88 0 0 07 0 0 01 5 0 01 4 0 01 0 0 宁南断层( 东段) n w6 12 8 88 5 0 0 5 0 0 0 宁南断层( 西段) n b3 0 - 6 65 6 68 5 0 0 5 0 0 0 沾化凹陷埕东断层n n e n e4 7 5 92 5 83 0 0 072 4 0 01 6 0 01 0 0 桩南断层 肼3 5 - 7 92 8 54 0 0 4 0 04 0 03 5 01 0 0 车镇凹陷埕南断层( 东段) n i r 3 5 6 74 8 33 0 0 03 0 0 03 0 0 01 5 0 05 0 0 埕南断层( 中段) n e4 5 - 6 0“25 0 0 02 5 0 03 0 0 01 5 0 0 1 0 0 埋南断层( 西段) n e4 81 0 7 5 0 0 04 0 0 02 5 0 01 4 0 01 0 0 表2 ：主要断层的几何学要素。 凹陷断层断层断层倾角断层长度 断层最大视断距( i n ) 名称名称走向 ( 度) ( k i n ) t g l t r t 6t 2t l 东营凹陷平南断层 n e2 4 6 32 9 13 5 0 04 0 0 03 0 0 0 2 0 0 05 0 高青断层e w8 卅86 2 12 5 0 05 0 02 0 0 01 6 0 05 0 石村断层 n w5 4 7 34 3 23 0 0 05 0 07 0 0l o 八面河断层n e5 3 6 23 5 ，62 5 02 5 01 0 01 0 00 博兴断层 n e e4 3 - 4 42 4 4 7 0 03 0 02 0 01 0 0 胜北断层n e e1 7 - 5 25 7 71 0 01 6 0 04 5 0 中央断层n w w 3 9 - 4 82 3 672 0 0 01 4 0 0 2 0 0 滨南断层n e e4 4 - 6 04 1 65 0 0 02 0 01 0 0 陈官庄断层n e e4 6 - 5 21 3 6 惠民凹陷临邑断层n e e3 1 6 81 3 6 6 8 0 0 05 0 0 05 0 02 2 0 03 0 0 夏口断层 n e e2 1 5 l9 0 67 0 0 0 2 0 0 01 0 0 08 0 02 0 0 仁风断层 s n 5 04 38 9 硕士学位论文第二章构造层序格架及其特征 曲堤断层n e e4 4 - 5 53 l 齐广断层n e n e e 6 0 4 2 5 0 0 0 4 0 03 0 01 0 0 车镇凹陷曹家庄断层n e5 3 - 8 3 6 01 0 0 01 0 0 04 0 01 0 0 大1 断层 n w w“- 6 71 81 0 0 07 0 01 0 0 大9 0 断层 n e 5 0 - 5 78 25 0 07 0 05 0 沾化凹陷罗西断层( 南段) n w4 01 82 5 0 02 0 0oo0 罗西断层( 北段) n w3 5 - 4 01 22 0 0 0 70 00 孤西断层 n w 5 8 8 l 2 9 14 5 0 02 5 0 03 0 0oo 五号桩断层 n n w4 5 5 01 09 0 05 0 0oo 长堤断层 s n1 8 7 21 2 51 3 0 06 0 01 0 00 义南断层 n e e4 9 5 57 2 67 0 0 07o0o 义东断层n e2 5 6 23 4 。51 8 0 01 1 0 08 0 04 0 0l o o 邵家断层 n e2 6 7 52 3 45 0 05 0 05 0 02 0 01 0 0 垦东断层 n e6 2 - 6 33 92 0 0 05 0 0 4 0 0 2 5 05 0 垦利断层n e e3 2 6 92 7 81 8 0 01 0 0 09 0 03 0 01 5 0 孤南断层n e e1 9 5 04 2 21 6 0 01 6 0 01 5 0 03 0 01 5 0 孤北断层 n e e 2 7 3 5 2 4 75 0 05 0 04 0 02 5 02 0 0 孤东断层近s n3 31 2 81 0 0 01 0 0 06 0 01 0 00 表3 ：主要生长断层的生长指数 凹陷断层 生长指数 名称名称 j - k e k e s 4e s 3e s 2e s l e d 东营凹陷 平南断层 oo 7 30 1 40 3 80oo 4 2 高青断层 0 4 50 3 81l1ll 石村断层 000 6 4o 5 5000 八面河断层00oo 1 90 2 9 o o 2 博兴断层o _ 3 3o 1 lo 5 lo 3 50 0 4o0 5 3 胜北断层 000 4o 1 缺失 中央断层ll ll l l l 滨南断层000o 1 100o 5 7 陈官庄断层 0o00 4 3000 3 1 惠民凹陷临邑断层 0 0 o 4 10 0 8 0 2 2 o o 3 3 夏口断层0 4 7o 1 7 o o 3 5缺失缺失o 1 3 仁风断层o 5 50 0 60 8 1o 4 缺失 1 硕士学位论文第二章构造层序格架及其特征 曲堤断层00oo 3 8ll1 齐广断层 车镇凹陷曹家庄断层o缺失oo 1 50 1 70 0 5o 0 9 大1 断层o 7缺失o0 4 30 6 7o 4 0 4 7 大9 0 断层 o 2 6 缺失 o 2 30 3 80 2 5 0 3 3o 6 2 沾化凹陷罗西断层( 南段)o 罗西断层( 北段)o缺失缺失1ll1 孤西断层 0 8 3 缺失 l0 3 3 五号桩断层 o0 5 6 o 2 9lo 7 3 长堤断层 0 6 9 l缺失o 2 3o 1 7o 3 5o 3 2 义南断层1lll11l 义东断层 l 缺失 ll 邵家断层 0 7 8o 缺失 0 3 4 垦东断层1ll1 垦利断层0 4 6缺失 缺失 o 8 6o 2 5o0 4 5 孤南断层o 7缺失o0 4 30 6 70 40 4 7 孤北断层 o 0 8 缺失缺失 0 1 400o 1 4 孤东断层 0 0 4 缺失缺失 l 1o 21 从断层的平面形态上看，直线形、弧形、波状弯曲形断层均存在。前两者 规模较小，后者规模较大，与伸展活动的差异性有关。 断层平面组合方式可分为： 色交叉组合：锯齿状( 凹陷、凸起边界断裂的组合方式) 。 网格状( 陈南、平南、石村、八面河断层组合) 。 羽状( 八面河断层) 。 无规则分叉。 b 斜列组合：( 埕东断层、义东断层、邵家断层呈左阶步) 。 c 侧列组合：( 罗西、孤西、五号桩断层组合) 。 剖面组合方式主要为三种： ey 形：主断层与反向调整断层的组合 f 九形：后期断层改造老断层产生的组合方式。 x 形剪切力在重力作用下形成的，断层为同期。 1 1 硕士学位论文第二章构造层序格架及其特征 g 阶状：分为同向断阶和反向断阶。 主断裂与褶皱的关系为： h 张性走滑断裂伴生同生拖褶皱，例如：大芦家、大3 7 构造。 i 直角拉张断层伴生滚动背斜，例如：坨庄、胜利村构造。 j 斜列式和雁列式断裂带伴生调节背斜。 从而也说明济阳坳陷上构造层以伸展活动为主，走滑活动为辅，郯庐断裂 的右旋走滑是主要的动力来源f 5 1 。 2 2 4 e s 2 上 ，e d 构造层序 2 2 4 1 识别标志 该构造层序与下伏层成角度不整合，可细分为e s 22 、e s l 、e d 三个三级构 造层序，与上覆上第三系构造层序为区域性角度不整合。 2 2 4 2 层序地层特征 该构造层序完成拉分盆地新一轮湖泊形成、发展到消亡的生命过程。年龄 3 7 2 4 6 m a 。 沙二上东营期湖盆仍然以伸展构造运动为主，但相对上一个构造层序凹陷 其边界断层活动强度及基底掀斜翘倾作用程度降低，因而此时地形高差较 e s 3 - e s 2 下构造层序要小，使得供给盆地的物源丰度减少，以小型河流、扇三角 洲为主。 e s 2 上层序，普遍为浅湖相砂泥岩互层，在湖泊边部发育有各类小型三角洲， 沿岸滩坝沉积，最大厚度2 5 0 m 。车镇凹陷沉积较厚，主要为低能浅湖相，沾 化凹陷较薄，以高能浅湖相为主，惠民凹陷和东营凹陷发育程度较差，不但薄， 而且以河流相为主。e s l 层序主要由灰色、深灰、灰褐色泥岩、油泥岩、碳酸 盐岩和油页岩组成。最大厚度6 0 0 m ，e d 层序以灰绿色、灰色、少量紫红色泥 岩与砂岩、含砾砂岩、砾状砂岩不等厚互层，偶有薄层碳酸盐岩。最大厚度6 0 0 m 。 该构造层序火山岩不很发育，除了惠民凹陷临邑商河地区仍有较大规模的 喷发岩外，其它地区以浅层侵入为主，或停止活动。火山岩岩石类型多以碱性 玄武岩、可能以橄榄拉斑玄武岩为主。 2 2 4 3 构造特征 该构造层序继承了上一个构造层序的特点，以张性、张扭性伸展断裂为主， 主断层属同沉积伸展断层，断层以北东、北北东、北西西、东西向为主。 1 2 硕士学位论文第二章构造层序格架及其特征 e d 末期即喜山运动期，盆地从裂陷阶段向坳陷阶段过渡，局部正反转构造 是该阶段构造样式之一，在东营凹陷东部北东、北西向断层的转折部位，发现 了正反转构造剖面6 2 6 9 测线上正反转构造的特征，该现象在松辽盆地也有发 现 1 】。 纵观下第三系构造层序的沉积充填演化序列，孔店构造层序以惠民、东营 凹陷为主，与其后的构造层序不尽相同，但凹陷和凸起有控制作用，e s l 、 e s 3 e s 2 下、e s 2 上 e d 三个构造层序济阳坳陷表现为独立的复合原盆，分别都是 一期湖泊生命演变的完整过程，具有下述特征。 颜色变化遵循氧化物( 红) 还原色( 黑) 氧化物( 红) 递变旋回性。 相序上具浅深浅的阶段旋回性。 岩性上具粗细粗的阶段旋回性 每一旋回中期为生物繁盛期，生物地层发育，构成该构造层序沉积旋回 的主力生油层段。 2 2 5n g - n m 构造层序 2 2 5 1 识别标志 该层序底界是重要的二级层序边界，为区域性角度不整合，分为n g 、n m 两个亚层序。 2 2 5 2 层序地层特征 该构造层序是济阳盆地进入整体坳陷期，是统一的渤海湾盆地的一部分， 处于渤海湾盆地的边部，年龄2 0 2 4 6 m a 。 n g 层序以河流相为主，主要岩性二分，下部为灰色浅灰色、灰白色厚层块 状砾岩、含砾砂岩、砂岩夹灰色、灰绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩、上部为紫 红色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂质泥岩与砂质泥岩互层。南薄北厚，最 大厚度9 0 0 m 。反映随地质年代变新，坳陷沉降中心逐渐北移。 n m 层序，形成统一的渤海湾盆地，分布广泛，主要为棕红色泥岩夹浅灰 色、棕黄色粉砂岩夹部分海相薄层，最大厚度1 0 0 0 m ，坳陷边部的凹凸差异近 于消失。 2 2 5 3 构造特征 年轻的坳陷型松散沉积平铺于早第三纪的垒堑结构上，显示出大型沉积平 原地貌。此时，晚第三纪以来断裂活动失去了早第三纪的活力，其内部北东、 1 3 硕士学位论文 第二章构造层序格架及其特征 北北东、北西北北西走向的主要断裂仍然保持继承性活动特点，但与早第三 纪相比，其倾滑分量大为减少，而走滑分量则明显增大。断裂倾角明显由缓变 陡，断距由大变小，有5 0 3 0 0 米的断距，有些断层明显延续到了明化镇亚组。 而大型披覆背斜是该构造层的特色之一，一般情况下，凹陷内正向构造为馆陶 组披覆，凸起被馆陶组、明化镇组披覆，而隆起区为明化镇组和平原组披覆。 反映了各个级别的构造单元随时间的推移逐渐为后期沉积层掩埋，同时也说明 沉积补偿速度远远大于沉降速度，区域沉降代替了差异沉降。 2 3 构造层序的演化 济阳盆地形成可以分为三个大阶段，对应了三个基本的构造原形盆地，而 第三系构造层序涉及的两个原形盆地，是在前第三系负反转盆地的基础上形成 的。 ( 1 ) 前第三系负反转盆地形成。发展消亡阶段。 经过印支造山运动，古生界褶皱，形成一系列北西向逆冲构造带。燕山运 动时期，由于郯庐断裂带左旋平移运动，使得北西向压性构造的反转运动加剧， 形成一系列北西向的中生界半地堑型盆地，同时形成以成侧列式排列的南北向 断裂体系。 ( 2 ) 下第三系断陷盆地形成一发展消亡期。 1 ) 孔店构造层序转型期 此时郯庐断裂带由中生代的左旋平移运动向早第三纪的右旋平移运动的转 换，作用强度大，运动状态由南向北、由东向西迁移，东营凹陷孔店期盆地与 以后的盆地具有相同的沉降中心，而惠民凹陷孔店期沉降中心在盘河地区，受 北掉断层控制，而沙四期沉降中心在宁津南断层下降盘，沾车地区大部分还暴 露地表只有五号桩等零星小盆有孔店的沉积。以红色河流冲积扇为主的充填特 征也证实了该期构造转型期是构造剧烈运动时期。 2 ) 沙河街断陷发展期 经过e k 期构造转型调整，整个盆地受郯庐断裂活动右行平移运动影响， 形成一系列北东向构造走向的湖盆和断裂体系，盆地断陷作用又可以划分三个 “幕式”伸展期，分别对应于沙四段、沙三段沙二上、沙二下一东营组，每个 伸展期后，盆地普遍经历了短暂的区域抬升，使部分先期发育的地层遭受剥蚀。 1 4 硕士学位论文第二章构造层序格架及其特征 此期是最重要油气生、聚时期，沉降中心由南向北迁移。 3 ) 东营末期构造反转期 喜山运动末期，盆地从裂陷阶段向坳陷阶段过渡，由于区域应力场的转变， 局部出现正反转构造，例东营凹陷东部北东向断层与北西向断层的转折部位， 剖面6 2 6 9 表现出地层成镜象的双凸现象，是典型正反转构造特征。 ( 3 ) 晚第三系整体坳陷期 此时济阳盆地整体沉降，是渤海湾盆地的一部分，初以河流相为主，而后 形成统一的渤海湾湖盆，是最为广阔的一个大湖盆。 综上所述，济阳坳陷第三系是在先存的北西向负反转半地堑之上发展起来 的，由北东向半地堑为主组成的盆岭式结构，剖面上呈书斜状、铲状或坡坪状 组合。具有滑动和旋转，其间往往有横向传递断层调节位移量，平面上雁列展 布，显示张性兼具扭性的特点，并且具有东西分带南北分块的构造格局。伴随 裂陷、伸展作用，广泛发生火山活动事件。由于早第三纪断块强烈掀斜、旋转 造成潜山、断块、逆牵引及披覆等构造圈闭的形成，为油气藏的形成创造了极 为有利的条件。晚第三纪在早第三纪的垒堑结构上披覆沉积，为烃类转化、运 移提高了温度、压力条件，对油气向构造圈闭进一步运移、聚集和保存起了重 要的驱动和遮挡作用。 2 4 构造活动机制 济阳盆地形成机制如下：燕山期郯庐断裂的山东段发生了明显的左旋走滑， 这样的应力场使得鲁西隆起发生顺时针旋转，形成北西西向断裂构造。喜山期 郯庐断裂反向旋转( 右旋) ，使得原北西向构造形迹发生张裂，同时印度一欧亚 板块碰撞造成的逃逸效应进一步促使渤海湾地区大规模拉张、地壳减薄、地幔 上隆；其伸展机制属于分层拆离组合模式，形成整体结构不对称的半地堑组合。 晚第三纪，地壳冷却，渤海湾盆地均衡沉降，形成披盖式坳陷型沉积。 由于早第三纪构造运动是在强烈水平拉张作用下，以正断层分割的块体垂 直差异运动为特征。济阳盆地张、扭、重力等应力作用所产生的构造活动强度 的变化，决定了盆地可容空间和层序界面的形成以及地层层序体系域的分布格 局。不同的断陷盆地或同一断陷盆地不同的发育时期，其盆地基底沉降方式不 同，主要取决于盆地边界大断层的活动方式。张性正断层活动造成断块掀斜、 1 5 硕士学位论文 笙三兰塑堕星壁垒塑墨基堑堡 断陷湖盆中边界断层及盆地内部主要张性同旋转、滑移，使得可容空间增大， 生断层的活动对湖盆的发生、消亡和湖平面升降起着主要控制作用。 张性断裂活动的表现形式主要有：( 1 ) 一次性强烈断裂，( 2 ) 同生( 同沉 积) 断裂，( 3 ) 多期性断裂。 ( 1 ) 一次断裂是指在短期内形成深湖，产生巨大的可容空间。层序地层的 演化就是在断层停止活动的很长时间内对这个巨大可容空间的充填。这种情形 在济阳坳陷的表现不是十分明显，故不列入讨论范围。 ( 2 ) 同生断裂活动对层序发育的控制具有同时性，在沉积物充填湖盆可容 空间的同时，盆地边界的断裂活动不断使盆地产生新的可容空间。这种情况在 济阳坳陷缓坡较为常见，反映了缓坡断阶带的典型模式，也是控盆断裂在低位、 水侵期的活动方式。 ( 3 ) 多期性断裂活动开始时，断层活动剧烈，在很短的时间内形成较大的 可容空间，随后活动停止，沉积物不断进积充填，形成进积准层序组，水体变 浅，水域变小。然而不待湖盆消亡，第二次断裂活动开始，重复前一次的演化。 这种模式在济阳坳陷非常典型，是陡坡控盆断裂的典型活动方式。 1 6 硕士学位论文第三章主断裂一砂体成因关系式及其成藏规律 第三章主断裂一砂体成因关系模式及其成藏规律 济阳坳陷新生界构造样式受构造带控制，不同的构造带具有不同的构造样 式，对应形成不同的构造、构造岩性、岩性油气藏类型，见表4 。下面按照构 造带分述如下： 表4 ：济阳坳陷构造带、构造样式与油气藏类型表 构造带构造层主要构造样式主要油气藏类型 项构造层披覆背斜批覆构造潜山 高凸起带 基底构造层反向断块地层超覆 控盆断 控盆断层带 上构造层基底构遣 同生断裂及滚动滚动背斜地层 陡坡带裂背斜断面坡折 起覆断层岩性 控盆断阶带 层( 太古界) 断面 断阶带 带 断面坡折潜山 地堑半地堑向斜 地堑或复式地堑 透镜状岩性砂岩 顶构造层上倾尖灭 洼陷带洼陷带上构造层 拱断背斜滚动 中央背斜 下构造层 背斜及伴生断塬断块、滚动背斜 地堑 低凸起带披覆背斜断块 披覆背斜断层 地垒带 上构造层 同向断块地垒 断块地层超覆 缓坡带斜坡带下构造层反向断块砂岩上倾尖灭 基底构造层 残丘背斜逆冲地层不整合遮盖 斜坡带 背斜 逆冲背斜 3 1 凹( 洼) 陷边界断裂带 3 1 1 主断裂特征 该带主要的构造样式是铲式和坡坪式的边界断层及与边界断层有关的滚动 背斜，及相关的断阶。 济阳坳陷箕状断陷湖盆平面上呈带状分布，边界断层为两组，走向为北东 北北东向和北西向。倾向东南和西南，边界断层组合为锯齿状。济阳坳陷边界 断层埕南断层为北边界，宁津无棣断层为西边界，对济阳坳陷的车镇凹陷、 惠民凹陷有着最为直接的影响，义南义东埕东桩南断层为沾化凹陷的北界， 1 7 硕士学位论文第三章主断裂一砂体成因关系式及其成藏规律 陈家庄南断层为东营凹陷的北界。东营、车镇凹陷北界是单锯齿组合，惠民凹 陷北界为双锯齿组合，沾化凹陷北界为侧列式组合。 控盆断裂系剖面组合有以下特点：惠民、东营凹陷为一束同根断层成马尾 状或羽状组合。惠民凹陷的伴生断层断到中古生界，控盆断层为宽缓坡坪式， 主控断层系向盆推进为前进式，第三系最厚为临南洼陷，在边界断层控制滋镇 洼陷，临邑断层控制了临南洼陷，两个洼陷成半地堑并联组合。东营凹陷的主 要伴生断层主要断到e k ，主伴生断裂系组合成马尾状断层为向盆地中心迁移的 前进式的，凹陷东部边界断层为坡坪式，西部为铲式，东部主要伴生断层少约 为2 条，而西部主要伴生断层多2 5 条不等；利津洼陷和博兴洼陷由中间纯化 地垒带分割，地垒带沿石村断裂系成北西走向；牛庄洼陷与利津洼陷为一个统 一大盆，中间由北东走向成侧列式的中央背斜一东营背斜辛镇背斜分割。沾化 凹陷的主控边界断层西段义南义东段主要伴生断层1 条，主断裂成较陡坡坪 式；东段埕东桩南断层，主控边界断层为铲式，无主伴生断层。车镇凹陷主控 边界断裂由西段埕南断层北东走向段与东段埕南断层北西走向段呈单锯齿组 合，主断层西段以铲式为主，有1 条主要伴生断层，东段以坡坪式为主，多条 主要伴生断层成后退式马尾组合。 控盆断层系常见组合模式有侧列式、帚状、锯齿形和弧形。 在盆地演化过程中，盆地的沉降与隆起，沉积与剥蚀等都是盆地伸展构造 系统运动学特征的表现。而水平伸展在盆地内的分配是不均匀的，其中 6 5 7 2 伸展量在沉积断陷的主边界下降盘断块与上升盘之间的水平伸展运动 占主导地位，而凹陷内部次级断块间或盖层断块间的水平伸展运动是次要的。 边界断层的活动史，可以用边界断层下降盘的地层的沉积速率来表示，沉积速 率最大时，此时盆地的可容空间最大，断层活动最强，其活动曲线与地化、地 层分析济阳坳陷分阶段及水体变化规律完全一致。曲线呈双旋回e s 4 ( e k ) e s 2 ，e s 2 e d ，e s 3 和e s l 垂向活动强度最大。 总之，边界铲式或坡坪式同生正断层系，在下降盘易形成滚动背斜或逆牵 引背斜等鼻状构造圈闭，在上升盘多形成反向屋脊断块、断阶、断鼻，在锯齿 状弧形内侧常发育背斜或断鼻等多种类型的圈闭，是济阳坳陷最重要的油气聚 集带之一。 3 1 2 主断裂一砂体成因关系模式 1 8 硕士学位论文第三章主断裂一砂体成因关系式及其成藏规律 综合济阳坳陷陡坡构造带断裂及其组合特征，主断裂对砂体的控制模式可 分为以下几种类型： 1 单断式( 一条主控断层) 这种形式广泛发育于埕南断裂、义东断裂等处，具形态可细分为高角度、 低角度两种，形成持续下陷型边界，表现为一条持续多期活动的主断层控制了 地层层序的形成及沉积体系域构成。低水位期主要为斜坡扇、盆底扇沉积。低 位期和湖侵期的活动强度大。因为处于长期活动的断裂下方，沉积区的沉降速 率与沉积速度大约相等，其各个体系域的特征在这里表现不明显，仅在发育规 模上有所差别，水下冲积扇是其主要沉积体系，尤以高角度断裂更为明显，如 埕南断裂带两端，发育大规模角砾岩体。 纵向上扇体沿古断剥面不断加积、退积，平面上呈裙带状展布。扇体的展 布与边界断层的产状有关，断面缓，扇体向凹陷推进距离长，断面陡，扇体向 凹陷推进距离短。 单断层控砂模式义东沙二上构造层序为例，砂体受控于边界断层。断层的 下降盘，砂体成扇状分布，分布范围取决于断层的活动强度和物源的供给丰度， 扇根粗扇缘细。 2 多条主控断层 1 ) 侧列式组合控砂模式 该类型以东营凹陷北带最为典型，控制沉积的基岩断裂在发育过程中，沿 着2 3 条主断裂持续下陷，由n w 向负反转断层和n e e 向张性正断层组成，常 常多条断层向洼陷内部依次发育，形成后退式或前进式盆地边界。在剖面上的 标准特征是从边缘凸起向凹陷内斜坡倾没，发育了高低不一，宽窄不同的断阶。 沉积类型由洼陷至盆缘有规律的组合叠置。断阶外侧斜坡以冲积扇、扇三角洲 砂体为主，断阶上发育扇三角洲及水下扇，断阶下发育水下扇及浊积扇砂砾岩 体。 如陈南胜北断层中部沙三中构造层序，其生长指数3 6 ，古落差1 9 3 米， 砂岩指数6 8 ，碎屑岩以水下扇方式沉积，边界断层系成断阶状，下降盘伴生 滚动背斜，同时水下扇被断层复杂化。同一断层的不同部位其活动强度不同， 对应的砂岩指数也不同，表5 列出了胜北断层东、中、西部位的生长指数、砂 岩指数等。 1 9 硕士学位论文 第三章主断裂一砂体成因关系式及其成藏规律 表5 ； 胜北断层沙河街组断层活动强度与砂岩指数关系表 沙三上沙 三 中沙三下 西 d 】 东西 由 东西 d 东 下降盘地层厚度4 2 52 6 1 53 3 86 1 4 3 8 l4 8 52 6 71 6 54 8 5 上升盘地层厚度1 2 01 5 72 2 5 53 0 81 7 44 5 37 41 2 44 6 3 生长指数3 5 1 7 1 5 2 2 21 13 61 31 1 下降盘砂岩厚度8 57 81 8 4 2 64 1 5l9 3 0 5 4 4 52 33 5 上升盘砂岩厚度8 0 93 49 01 03 l - 51 6 26 574 砂岩指数o 12 32 0 4 4 2 1 0 3 0 66 83 30 9 东营北部陡坡带水下扇体成侧列式展布，陈南胜北断裂体系控制了扇体形 成和分布。 2 ) 帚状组合模式控砂模式 以惠民凹陷临邑断裂带为例，由一、二条主干的二、三级断层向一端发散 或分叉成多条规模变小、断距变小的次级断裂系，为左阶部排列。沙三上盘河 砂体展布受主断裂控制，主断层生长指数为1 1 - 4 8 ，砂岩指数为1 6 6 1 。其剖 面特征为断阶式，下降盘的砂层层数增多。 另如邵家断阶带、义东断裂带等。 3 ) 墙角式组合控砂模式 以沾化凹陷五号庄一长堤断裂带为例，在沙三下，由一条东西向和二条南北 向的二级断层，以及多条近东西向的三级、四级断层构成墙角，二、三级断层 控制了五号庄洼陷沉积体系的展布，层序初期低位域形成了四个低位扇扇体， 墙角式断裂坡折模式控制着特定的砂体分布样式，而四级断层使得扇体复杂化， 五号桩断层生长指数o 7 3 ，长堤断层o 2 3 。剖面呈断阶式或地堑式，表现为坡 折断层下降盘的单砂体厚度增大，如e s 3 构造层序中低位砂体下降盘最大厚度 为6 0 米。 总之，该构造带主要由于断层的活动一侧的地层下降，沿着断层面在上升 盘和下降盘之间形成了一个明显的坡折。但断层在整个层序发育过程中，并非 都有均匀持续性活动，有的呈断续活动，一般表现为早期活动强度大，晚期活 动强度小。低位期为斜坡扇盆底扇沉积，湖侵期为正常的深半深湖水下扇，高 位期为三角洲、辫状河三角洲。 3 1 3 成藏模式 由于陡坡带靠近物源区，冲积扇及水下扇发育，地层超覆明显，无论是基 2 0 硕士学位论文第三章主断裂一砂体成因关系式及其成藏规律 底还是盖层断层都基本上朝盆地中心方向倾斜，可以形成逆牵引背斜圈闭、古 潜山、地层超覆、断块圈闭等，砂岩上倾尖灭圈闭，坡积砂砾岩体圈闭亦常见。 铲形和坡坪式边界断层系形成的断鼻、断块，以及伴生的滚动背斜是济阳 坳陷北部陡坡带最基本最重要的构造样式，砂砾岩扇体是的主要储集岩体，并 以水下扇及各种重力流成因的砂砾岩扇体最为有利。包裹于生油岩中的浊积扇 砂体，易于成藏，但大部分砂砾岩扇体成藏时，还需要具备良好的侧向遮挡条 件。构造因素对砂砾岩扇体油气聚集的作用，主要表现在同生断层对扇体形成、 分布和储层圈闭的侧向遮挡条件的影响，后生断层对储层性能的改善及油藏的 再分布起着重要作用，如东营凹陷的东辛油田主体所在的东营辛镇背斜属于此 类。 发育在陡坡基岩古断剥面上的砂砾岩扇体在最初形成时，均呈由扇顶向扇 端倾没产状，因此，扇体的高部位一即根部除因物性变差可起一定的遮挡作用 外，对大多数有较好储集性能的扇体来说往往不具备遮挡条件。然而，随着扇 体的堆积加大和沿陡坡向上超覆叠置，在重力及后期构造运动( 断层的再次活 动) 等因素的作用下，沉积地层沿基岩陡坡下滑，造成扇体根部陷落回倾，尤 其是处于断阶及其内侧基岩斜坡上发育的扇体，根部陷落幅度大，部分扇体回 倾明显，从而使具有此特点的砂砾岩扇体在其项面形态上，形成滚动背斜形态， 并且具有了良好的遮挡条件。应该进一步指出，这种成藏机制往往与断层的组 合方式及倾角有较大关系。双断式及低角度边界断层易于形成此类油藏，如东 营凹陷胜坨油田属于该类油气藏。 在盆地边缘部位的水陆过渡带附近( 或断阶上) 形成的冲积扇、扇三角洲 等砂体，由于构造运动的影响，造成了不同时期形成的扇体问的不整合和超覆。 这类砂体一般不与生油岩直接接触，而是通过断层与不整合面把油源区与地层 圈闭沟通形成地层油藏，如在东营北部断裂带王庄地区稠油油藏。 高角度陡坡断面为坡度最陡的一类，以埕东、义东陡度为典型代表，在该 类断层下降盘近岸水下扇前方发育大量小型深水浊积扇，形成岩性油藏。其主 要砂砾体如果中间有泥岩隔层，与物性交差的上倾扇体根部配合，也可成藏。 3 2 缓坡断阶带 3 2 1 主断裂特征 缓坡断阶带剖面上以板式，铲式正断层为最基本的构造单元，多条正断层 2 1 硕士学位论文 第三章主断裂一砂体成因关系式及其成藏规律 组合形成地垒，地堑、断阶等多种构造样式。 缓坡带的断裂构造也可分为基底卷入和盖层滑脱两