（地质工程专业论文）潍北凹陷孔店组成藏地质条件及勘探目标评价.pdf

潍北凹陷孔店组成藏地质条件研究及勘探目标评价 尚刚( 地质工程) 指导教师：张世奇副教授 摘要 潍北凹陷是郯庐断裂带内的一个小型中新生代盆地，油气资源相 对比较丰富，是胜利外围油气勘探的重点地区，也是东胜油公司勘探 开发的主要地区之一本文论述了潍北凹陷地层发育特征、构造特征、 沉积相特征、油气成藏地质条件，全面分析了含油气系统成藏要素， 目的是弄清构造及沉积相特征和对油气的控制作用，为潍北凹陷勘探 及远景评价指导方向。文章首先分析了潍北油田主要油气藏类型、成 藏机理、成藏模式，通过对孔二段沉积环境得出主要的生油洼陷为东 部子洼而非西部子洼的新观点，再以近年来实际勘探实例为基础总结 了油气聚集规律及富集因素，指出了8 种有利勘探目标类型，然后综 合地质、地震、测井方法制作相应的地质模型，利用层序地层学、地 震约束反演等方法对圈闭进行预测，利用小层对比与划分制作小层平 面图、测井约束反溘、层拉平技术及分流河道砂体描述技术对储层进 行描述，并有针对性地对适合于潍北探区的构造油气藏及隐蔽油气藏 勘探方法作了描述，最后指出了有利勘探目标。 关键词：潍北凹陷，孔店组，沉积相，构造油气藏，隐蔽油气藏 t h e s t u d yo fg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s o ff o r m i n gr e s e r v o i r e s t i m a t i n go fe x p o r t a b l eo b j e c t sa te kf o r m a t i o ni nw e i b e i d e p r e s s i o n s h a n gg a n g ( g e o l o g i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rz h a n g s h i - q i w 萌b e i d e p r e s s i o n i sa8 l n a l im e s o z o i c c e n o z o i c d e p r e s s i o n i n t a n c h e n g t m j i a n gf a u l tz o n e i t s o i l & g a sr e s o u r c ei sc o m p a r a t i v eg r e a t a n di ti sb e c o m i n gi m p o r t a n ta r e af o rp e t r o l e u me x p l o r a t i o ni nt h ea r e ao f s h e n g l i0 i lf i e l d a n da l s ow e i b e ib a s i nb e c o m e so n eo ft h ei m p o r t a n t a r e a sf o rp e t r o l e u me x p l o r a t i o nt od o n g s h e n gp e t r o l e u mg r o u pc o 。l t d t h ea 撕c l ed i s c u s s e sc h a r a c t e r so fs t r a t a , s t m c t l f f e s e d i m e n t a r yf a c e s a n dt h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so fo i l & g a sr e s e r v i o rf o r m i n g a l s o i t g e n e r a l l ya n a l y s e sm a i n sf a c t o r so fo i l - b e a r i n gs y s t e mf o rr e s e r v i o rf o r m i n g t h ea i mi st 0m a k ei tc l e a rt h a tc h a r a c t e ro fs t r u c t u r e sa n ds e d i m e n t a r yf a c e s i so l lt h ea c t i o nf o rt h ec o n t r o lo fo i lr e s e r v o i r s 1 e a d i n gt oe x p l o i ta n d e v a l u a t ew e i b e ib a s i n a tf i r s t t h ea t t i c l ea n a l y s i st y p e so fm a i no i l g a sr e s e r v i o r , t h et h e o r y a n dt h em o d eo fr e s e r v i o r s f o r m i n g t h r o u g ht h es t u d yo f $ p a l i m e n t a r y e n v i r o n m e n t , an e wv i e w p o i n tc o m eo u tt h a tt h em a i nh y d r o c a r b o n8 0 u l v 圮 r o c ks a gi se a s ts u b - b a s i nn o tw e s to n e o nt h eb a s i so fe x p l o r a t i v ec a s e si n r e c e n ty e a r s s u m m a r i z et h er e g u l a t i o no fo i la n d & g a sc o l l e c t i o na n dt h e f a c t o ro fe n r i c h i n gt ot o g e t h e r 8t y p e so fb e n e f i c i a le x p l o r a t i v eo b j e c t s 辩 p o i n to u t t h e n , a p p l y i n gt h em e t h o do fg e o l o g y , s e i s m i ca n dw e l ll o g g i n gt o m a k et h ec o r r e s p o n d i n gg e o l o g ym o d e l t h r o u g hc o n t r a s t i n gl a y e r sw i t h l a y e r sa n dd i v i d i n g ，t h el a y e rm a pi sd r a f t e d a p p l y i n gt h et e c h n o l o g yo f c o n t r o lw e l ll o g g i n go i ls e i s m i cs e c t i o n ，h o r i z o nt h el a y e r a n dd e s c r i b i n gf o r r i v e rs a n d s ，t h es a n dr e s e r 、，i o ri sd e s c r i b e d t h ea r t i c l ed e s c r i b e st h e e x p l o r a t i v em e t h o d so fs t r u c t u r a lr e s e r v o i ra n dh i d i n gr e s e r v o i rt h a ta l ef i t f o rw j i b e ie x p l o r a t i v ea r e a a tl a s t a d v a n t a g ee x p l o r a t i v eo b j e c t s 黜 p o i n t e do u t k e yw o r d s ：w e i b e id e p r e s s i o n ，e kf o r m a t i o n ，s e d i m e n tf a c i e s ，c o n s t r u c t r e s e r v o i c e c o n c e a l m e n tr e s e r v o i e e 独创性声明 本人声明所晕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，也不包含为获得中国 石油大学或其它教育机构的学位或证枵而使用过的材料。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。 6 6 年r 月伊日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、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： 导师签名： “年 年 月，日 月日 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 第l 章前言 潍北盆地位予山东省昌邑县，属滨海平原，地表为第四系冲积平原 所覆盖，区内地势平坦、人口密集、村庄众多、交通便利。 潍北盆地是郯庐断裂带中段沂沭断裂带中的一个小型沉积盆地，目 前巳探明石油地质储量1 4 3 1 1 0 t ，石油资源探明率不足1 5 。探明天然 气储量s 7 9 x i 0 w ，仅占资源量的5 6 。推测油气勘探还有很大潜力， 但近年来潍北勘探停滞不前，勘探具体目标不明朗。 1 1 目的和意义 由于盆地构造复杂，油气富集规律认识不足，虽历经几十年的勘探 与开发，但其石油探明储量未有大的增长，油气探明率低，勘探进入了 个艰难时期，潍北的勘探还有没有潜力，若有，又在哪里? 1 9 9 5 年第二轮油气资源评价认为，潍北盆地具有1 2 2 i 0 t 石油 和1 8 7xi 0 w 天然气资源量。但由于勘探程度和资料有限，有关参数的 选择还有待深入分析，计算结果有待讨论、验证，根据现在的资料和认 识，认为目前的探明储量与资源量j 产量与探明储量之间甚不相称。本 文希望利用先进的理论对凹陷油气地质条件进行系统的总结，对油气资 源进行重新评价，对油气富集规律进行深入认识，进而提出近期油气勘 探有利区带和目标。为公司领导决策提供可靠的地质依据。 1 2 研究内容、方法和技术路线 首先是搜集了前人对潍北盆地油气地质主要有以下几点认识：基 本查明潍北盆地构造形态，并将其顶为是以下第三系孔店组为主、呈北 断南超的箕状沉积盆地，但构造复杂，较难落实；认为潍北盆地的主 要烃源岩以孔二段暗色泥岩和碳质页岩为主，成熟度较高，进入了生油 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位沦文第1 章前言 和生气阶段；认为孔店组沉积总体为断陷湖盆沉积，沿边界的断裂扇 体发育，并可能成为岩性油气藏勘探的主体。但对岩性油气藏的形成条 件缺乏研究；认为潍北盆地的油气主要聚集于以灶户断鼻带为代表的 高断块，油藏具有含油气条带窄、含油气井段长的特点，但认识程度不 够。 第二是总结了区域构造背景、地层发育特征、盆地发育和构造特征、 孔店组沉积类型及特征和油气聚集规律。 第三是根据近年的认识，提出潍北有利的几种勘探类型： ( 1 ) 大断距反向断块( 如昌3 ) ( 2 ) 大断距反向断块与小断距反向断层相匹配( 如昌7 1 块) ( 3 ) 大断距反向断块与小断距顺向断层相匹配( 如昌j 斜1 5 块) ( 4j 小断距反向断块( 如昌6 2 斜2 块) ( 5 ) 大断距顺向断块( 如昌斜6 9 块) ( 6 ) 小背斜或断背斜( 如昌3 1 块) ( 7 ) 断块一岩性油藏( 如昌2 5 块) ( 8 ) 岩性油藏( 如昌1 9 块) 第四是对适合于潍北油田勘探的构造油气藏和岩性油气藏勘探方 珐及技术路线作了叙述和总结。 第五是提出了有利勘探目标。 在研究过程中主要应用了以下新理论和新技术； 成盆构造史研究：采用盆地分析技术，查明盆地类型、构造样式和 成盆机制； 储层特征与评价：应用储层沉积一成岩作用原理、储层横向预测及 储层评价技术，查明储层特征、评价储层； 含油气系统研究：运用含油气系统理论和方法，分析油气成藏要素、 动态过程及含油气系统特征与油气富集规律； 油气勘探有利区带和目标评价：在盆地油气地质、地震、测井、测 试综合研究基础上，采用区带和圈闭描述技术，提出勘探有利区带和目 2 中国石油大学( 华东) 工稃硕十学位论文第1 章前言 标。 1 。3 主要工作量 解释地震剖面4 2 0 k i n 2 ，编制相应的图件1 5 0 多张，总成图面积 2 0 0 0 k 卉以上，提供探井及滚动探井1 4 口、开发井2 5 口。 1 4 主要成果及创新点 本文创新点主要有两点：一是根据含油气系统研究思路与方法，结 合0 2 年完钻的昌1 井钻探结果，提出凹陷生油中心在东都子洼，而非 西部子洼的观点，再结合烃源岩热演化，指出孔二段含油气系统形成关 键时刻为沙河街组末期和现今；二是指出油气运移通道主要有三类，即 断层、砂岩层及不整合面；三是确定了含油气系统在平、剖面上的分布； 四是总结了适合与潍北油田的勘探方法，并提出了有利成藏类型。 依据本文认识和相关勘探技术、勘探方法，0 4 一0 5 年共部署钻探探 井及滚动探井1 2 口，成功1 1 口，成功率9 1 7 ，新增含油面积2 4 k m 2 ， 地质储量3 4 0 i 0 t ，新建产能3 x i 0 t ，取得了较大的经济效益。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章概况 第2 章概况 潍北凹陷是昌潍坳陷内的一个二级凹陷，处于沂沐断裂带之内，为 一以第三系孔店组为主要地层沉积的陆相箕状断陷盆地，北断南超。面 积8 8 0 平方千米，是胜利油田的一个重要的外围勘探地区。潍北凹陷勘 探面积8 8 0 k m 2 ，为个以下第三系始新统沉积为主的小型裂谷型断陷盆 地，烃源岩主要赋存在孔店组孔二段地层中，白6 0 年代勘探以来，至 今共完钻探井7 9 口、开发井4 6 口，探明含油面积1 9 9 k 一，地质储量 1 4 3 1 x 1 0 t 。 现整体已进入高勘探成熟期，勘探目标逐步转向更复杂的小断块油 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章概况 藏和岩性油气藏。因此岩性油气藏的勘探开发已成为近几年增储上产的 重要阵地。 2 1 勘探概况 潍北地区的地质勘探工作开始较早，1 9 5 9 年地质部石油局综合研究 队于南坡钻了潍1 井，1 9 6 0 年山东省地质厅8 0 3 队作了十万分之一的重 力、磁力勘探。 胜利油田自1 9 7 0 年开始对潍北地区进行油气勘探，历经几上几下， 到1 9 9 1 年底，累计完成五一型地震测线7 9 1 7 千米，普通磁带地震 测线4 1 0 8 千米，复盖测线2 4 7 4 1 千米，数字地震测线2 6 5 4 6 5 千米， 三维地震2 0 5 6 平方千米，合计完成各类地震测线6 3 3 1 。2 5 千米；三维 区测网密度5 0x2 5 米：二维区测网密度6 0 0 x6 0 0 米。 截止0 5 年1 2 月，共完钻各类探井7 9 口，测井解释有油气层井5 3 口，油水同层井7 口；共完成试油6 4 口2 4 0 层，获工业油气流井3 5 口 6 s 层，其中最高单采1 0 1 吨日，为昌3 并于孔二段中部获得。 2 2 区域构造背景 潍北凹陷位于沂沭断裂带北部。被沂沭断裂带所夹持，形成于中生 代末至第三系早期。它的发生、发展乃至于消亡都与沂沭断裂带的活动 密切相关。 沂沭断裂带以中、新生代为其主要活动期，以旋转平移为其主要活 动特征。其四条主干断裂向北至潍坊凹陷附近合并为昌邑一大店断裂和 搪梧一葛沟断裂。 新生代早期沂沭断裂带以左旋为主的活动方式，派生了内部近南北 向张性应力场，导致古城一潍河口断层的发生及强烈活动，前中生代地 层基底发生快速的北掉南抬作用，同时伴有大量断层及火山岩活动，开 始了凹陷发育进程。大面积的火山活动后，古城潍河口断层作为控制盆 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章概况 地的边界大断层持续、强烈、快速的活动，造成盆地内巨厚的第三系孔 店组沉积。同时由于受沂沭断裂带活动及昌北大断层活动而派生的应 力场作用，尤其是由于基底南抬北掉而于中部的应力集中，造成了盆地 内断层极其发育，除少数控制沉积的二级断层外，发育了大量的三、四 级断层，形成了北北东向、北西向和近东西向三组断层环绕凹陷分布的 构造格局，凹陷中部的应力集中区形成了断层最发育的断裂构造带。凹 陷东部灶户地区从孔店组早期开始发生了局部抬起，受断层的复杂化， 形成了灶户鼻状构造( 图2 - 2 ) 。 2 3 地层发育特征 潍北凹陷是新生代发育的陆相断陷盆地，以前中生代地层为基底， 钻井揭露的最老地层为中生界白垩系王氏组地层，新生界下第三系始新 统孔店组和沙河街组下部地层构成了主要的盆地沉积。受始新世末期构 造运动的影响，盆地整体抬升，缺失了渐新统地层沉积，并遭受长期的 风化剥蚀，致使沙河街组地层残缺不全，仅保留部分沙四段地层。后区 域性沉降，结束了凹陷发育历史，被上第三系馆陶、明化镇组地层夷平。 最后被第四系平原组沉积覆盖。 受盆地沉降发育形式的控制，盆地地层沉积厚度变化梯度大，北部 洼陷区厚度可达8 0 0 0 米以上，中部地层一般为3 0 0 0 4 0 0 0 米，而南部 仅厚数百米并很快尖灭。 根据全区钻井资料。揭示的地层为： 王氏组：构成盆地基底：为红色泥岩、泥质粉砂岩与灰白色砂岩、 含砾砂岩，化石稀少，仅于昌8 井见三颗女星介化石。钻遇最大厚度2 0 1 5 米未穿。 孔店组：构成盆地主要沉积，也是本研究的目的层段。下部为玄武 岩段，中部为暗色泥岩为主的细粒沉积，上部为砂岩及红色泥岩沉积， 除下部火山岩外，呈下细中粗上细旋匾，颜色下黑上红，反映了凹陷的 个演化旋回。按岩性电性及沉积特征，本组地层可分为三个段： 6 ! 堕互垫盔兰! 兰查! 三墼堡主兰垡堡塞箜! 童塑堡 蔑蠢蘸 图2 2 潍北凹陷构造发育图 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章概况 孔三段；全区玄武岩分布，厚度比较稳定，梯度变化较小。岩性为 灰绿色、灰黑色及暗紫色玄武岩、安山质玄武岩，夹薄层状红色及灰色 泥岩，发育气孔、杏仁及裂缝构造，但分布规律复杂；主要由斜长石、 辉石组成，由于风化剥蚀，矿物次生变化严重，形成次生孔隙；该套玄 武岩为盆地初期由断裂活动造成的多期裂隙式多牛心喷寒形成，泥岩夹 层中化石稀少，曾于昌8 井有9 处夹层见昌邑金星介、潍坊真星介、五 图真星介化石组合。利用钾一氩法对昌8 1 井、昌3 9 井玄武岩测定的绝 对年龄值为4 7 8 5 3 8 百万年，属于始新统。钻穿最大厚度7 1 3 0 米。 孔二段：盆地扩张期沉积，主要为深湖一浅湖沉积，南薄北厚，横 向梯度变化大。岩性以暗色泥岩为主，是凹陷最主要的生油岩发育层段。 受物源区的控制，发育有各种成因的砂砾岩沉积，构成本段的主要储层。 所见主要化石组合是五图真星介、昌乐球星介、潍坊真星介、常州园星 介等。本段地层呈下细中粗上细旋回，岩性亦相应变化。据此分为三亚 段： 孔二下亚段为深湖半深湖沉积，地层厚度南北差异明显，一般不 超过南部的柳瞳断层，该段地层以暗色泥岩为主。夹少许簿层状砂岩及 泥质砂岩，西南部为砂岩夹泥岩沉积。泥岩沉积有机碳含景较高，平均 为0 9 5 。钻穿最大厚度8 0 3 4 3 米。 孔二中亚段地层为浅湖半深湖沉积，本段地层岩性变化大，不同 部位沉积了不同的地层。 洼陷区以灰色泥岩为主；中部地区以灰色泥岩夹薄层砂岩为主，发 育部分碳质泥岩及煤层，东部、西南部及北部边缘地区则发育了厚度不 同的砂砾岩沉积，形成以深一浅湖为背景，多种砂砾沉积环绕分布地层 沉积格局。 本亚段地层是孔二段沉积最租的亚段，钻穿最大厚度1 0 0 。4 5 5 米。 孔二上地层为浅湖昭泽化沉积，地层分布比较稳定，变化梯度较 小。岩性上、下部为全区分布的灰色泥岩、碳质泥岩、碳质页岩及部分 煤层，有少量薄层砂砾岩，这套碳质页岩分布比较稳定，连续性较好， 一般纯厚度2 0 米左右，地震上对应着两三个强反射相位，称之为t 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章概况 反射标志层。电性上低电位高电阻。上部为灰色泥岩夹少量薄层状砂岩。 本亚段钻穿厚度2 5 2 4 6 米。 孔一段：凹陷扩张后期一萎缩期沉积，为浅湖一湖湾相砂泥岩地层， 南北厚度变化较大。本段地层下部以粉砂岩与泥岩不等厚互层为主，向 上砂岩减少，变为以泥岩为主。近顶部有一组分布相对比较稳定的灰质 砂岩，对应的地震反射为了t 7 反射标志层。 本段地层主要发现了近球形金星介、潍县湖花介、牛山金星介、荚 星介化石组合以及潜江扁球轮藻、匏状轮藻。孢粉化石中，蕨类占o 一 1 6 ，裸子类7 9 一3 5 ，最高达7 0 ，被子类占3 0 一9 0 。本段地层亦分 为下、中、上三个亚段。 孔一下是全区分布的砂泥岩互层沉积，地层厚度比较稳定。砂岩分 布亦比较稳定，成组连续对比好。砂泥比一般为3 5 一4 5 ，最大可达 5 6 。砂岩为长石粉砂岩，单层一般2 3 米，最大不超过l o 米，稳定 性较差。自然电位呈密集指状负异常，电阻为低幅齿状。已钻穿厚度 1 7 0 4 9 2 米。 孔一中地层为红色砂泥岩沉积，地层厚度变化大，岩性为紫红色泥 岩夹单屋薄层粉砂岩及泥质粉砂岩，砂泥一般为1 0 一2 0 。砂岩从下至 上、从南向北逐渐减少，根据目前钻并资料，主要分布于盆地东南部地 区。电性上电阻、自然电位较平直。钻穿厚度3 9 5 7 3 米。 孔一上地层保存不全，厚度变化大。本亚段地层主要为紫红色泥岩， 夹少量薄层粉砂岩及泥质粉砂岩。除洼陷区外，部分地区的顶面为剥蚀 面。钻穿厚度7 0 5 5 0 米。 沙河街组：据目前的钻井资料，本区沙河街组地层在洼陷区以外仅 残存沙四段部分地层，在东南缺失沙河街组地层。岩性为灰色、灰绿色 泥岩与中厚层砂岩呈不等厚互层，所见化石组合为光滑南星介、金星介、 五甲拟星介；孢子类5 0 一8 0 。 上第三系：属于盆地后期一期后沉积，由馆陶组、明化镇组地层组 成。自沙河街组沉积后，本区经历了长时期的风化剥蚀，因而上第三系 地层不整合超覆于老地层之上。该不整合面的地震反射为t 1 反射标志 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章概况 层。钻穿厚度1 1 1 9 0 5 米。 第四系：由未成岩的平原组砂泥沉积组成，钻穿厚度5 0 3 4 5 米。 l o 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 第3 章盆地发育及构造特征 潍北凹陷的发育及其构造演化特征与沂沭断裂带密切相关。控制盆 地发育的昌匕大断层直接受控于沂沭断裂带的活动，凹陷内二级构造 带、局部构造以及断层活动则是沂沭断裂带和昌北大断层共同作用的结 果。 潍北凹陷的整个沉积中共町分为三个构造层，它们反映了凹陷从发 生、发展到消亡的全过程，自下面上依次是基底构造层、下第三系构造 层和上第三系构造层。 基底构造层主要由前中生代地层组成，属于盆地前沉积，在潍北凹 陷发育过程中构成了盆地的基底。 下第三系构造层主要由下第三系孔店组及部分沙河街组地层组成， 主要发育了盆地演化过程的充填沉积，是盆地分析的主要研究对象。由 于本构造层内部形成过程、地层特征等渚方面的不同，又可以分为三个 构造亚层：孔店组下部玄武岩构造亚层、孔店组中上部碎屑岩构造亚层 和沙河街组碎屑岩构造亚层。它们分别对应着不同的盆地演化阶段。孔 三段玄武岩构造亚层顶面对应着地震t ，反射标志层，孔二段顶面是孔二 + 孔一构造层内部的个层面，对应着t 8 反射标志层；孔店组顶面对 应着t 7 地震反射标志层，利用这些地震反射层资料，可以从地震方面 对盆地进行发育特征等方面的分析“1 。 上第三系构造层由馆陶纽、明化镇组地层组成，是盆地萎缩结束后 的盖层沉积( 图3 1 ) 。 3 1 盆地形成及孔店期发育特征 3 i 1 盆地的形成 中生代至新生代早期是沂沭断裂带以左旋平移为主的活动期，这种 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构i ! ! 堂堡 左旋平移运动在其内部部派生了北北东方向的张性应力场。由于这种派 生应力场的持续强烈作用，导致了前中生代地层的应力集中，并于新生 代早期发生了脆性变形，形成了一系列近东西向断层，其两端分别与沂 沐断裂带的两支深大断裂相交。长期的应力积累，使得这些东西向大断 层一发生就迅速发展，以北抬南掉为特征，南侧下降盘沉降迅速。昌北 大断层就是其中之一。它发生南抬北掉的结果就导致了潍北凹陷的形 成，它的持续活动期就是潍北凹陷的发育发展期，它活动的停止就标志 着潍北凹陷的消亡。因此，潍北凹陷的形成是伴随着沂沭断裂带作用下 昌北大断层的生成而开始的。 年代地层岩性搠瑟 掏造瓮地 龆庐断裂 层序演化活动性质 n q n - q t s 3坳陷 阶段 送巾苎霹毋f 蛰扣也。 龟湃挤压 步河 掰组 一一一一一 新陷 走滑伸展 e 一一阶段 死一段 t s 2 彳1 ：段 碹书蚤k 融；， 走滑挤压一 孔三段裂陷 珥价盔。 基 底 王氏缀 粪 t s l形 k j f 自墨统 t - 太亩再 成 r 阶 段 图3 1 潍北盆地构造层序划分 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 3 1 2 盆地孔店期发育特征 整个孔店组沉积期间，沂沭断裂带一直在持续活动，昌北大断层下 降盘就在一直持续快速沉降，这一过程造成了潍北凹陷孔店期发育的基 本特征。 ( 1 ) 北断南超是盆地发育主要特征 自潍北凹陷形成后，完全受控于昌北大断层的活动。昌北大断层长 时期的活动，造成盆地北部数千米的构造沉降幅度，沉积了巨厚的孔店 组地层，而盆地南部受潍县凸起抬升的影响，沉降幅度小，地层沉积薄， 形成了典型北断南超的箕状三陷。这种盆地发育特征贯穿于盆地发育的 各个阶段，是盆地演化的主旋律。 ( 2 ) 发育中期的整体沉降对盆地沉积具有重要影响 地层厚度变化特征表明，在孔二上至孔一下沉积期间，盆地发育特 点具有某种变化，表现在地层沉积上，是地层厚度变化梯度明显减小； 这一时间正好对应沂沭断裂带活动方式的转换时期。孔二下至孔三段时 期。沂沐断裂带以强烈的左旋平移为主，而孔店组后期。变为以右旋平 移为主。处于从左旋到右旋转换期的地层沉积厚度的变化，说明这一时 期应力发生的变化引起了昌北大断层活动减弱，整个盆地整体沉降趋势 有所加强。但这种状态持续不长，孔一下沉积末期，昌北大断层活动又 加强，盆地又以强烈的北断南超为特征。 虽然这一时期相对整个盆地发育而言只是一个插曲，但也产生重要 影响；不但沉积厚度发生变化，而且盆地由还原环境转变为氧化环境也 发生于这一时期。某种意义上说，它是盆地由扩张到萎缩的转折时期。 ( 3j 二级构造带继承牲发育 控制盆地边界断层和控制盆地沉积的二级断层形成也控制了盆地 基本构造格局。北部地区始终为盆地的沉积中心，构造沉降幅度最大， 沉积地层厚度最大，断层也一直发育较差；中部地区自盆地形成后就是 断层集中分布区并将这种特征保持至盆地消亡；南部一直做为盆地的单 斜带。基本不发育断层。盆地内二级构造带的继承性发育特征说明盆地 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 形成工程中的连续稳定。 ( 4 ) 盆地发育具有明显的阶段性 盆地形成初期，为断裂一火山活动阶段，形成了全区的玄武岩地层。 并基本造就了盆地的构造格局；中期为快速断陷扩张期，湖水迅速扩大、 变深，形成了还原环境为主的沉积，也足区域生油岩发育期；后期为缓 慢断陷萎缩期，虽然湖盆面积在缓慢扩张，但已明显变浅并在继续变浅， 盆地趋于消亡。经沙河街期短暂的沉积、抬升后，最终完全消亡。 3 1 3 构造演化特征 潍j e 凹陷位于沂沭断裂带内部，受郯庐断裂左旋挤压与右旋拉 张作用控制形成的独特的拉分断陷盆地。在这方面前人已做过大量 的研究工作。在这里本文想利用现有的地震地质资料，对其做进一 步的补充。以期深化对该区的地质认识。 针对凹陷东北部的潍河口地垒构造，2 0 0 1 年钻探了昌海1 井， 该井于8 9 4 5 米开始钻遇大套火山角砾岩组成、火山碎屑岩组成、凝 灰岩，钻至2 8 4 5 米未穿，录井解释为孔三段地层。从岩性和岩相上分 析，它与孔三段水下间歇喷发、溢流相的玄武岩、安山玄武岩有显著不 同，应为中生界下白垩统地层。从地震特征分析，该套地层在潍河口洼 陷内极为发育，厚度在2 0 0 0 米上，向西潍北凸起部位可见断陷发育的 特征和走滑断裂所特有的杂乱错动的反射特征。可见，至少在中生代下 白垩纪以前，潍河口地垒并未形成，而是与潍河口洼陷为统一的地堑， 夹持在潍北凸起与鲁东隆起之间。同时，在沂沭断裂带南段，汞丹山地垒 与马站地堑和安丘一吕县地堑构成明显“垒一堑”结构，地堑内为白垩 系的碎屑岩火山岩所充填，下白垩统青山组沉积主要由砂砾岩、中性 安山岩及火山碎屑岩组成。在近主干断裂边部发育巨大的火山弹与火山 集块岩。由此我们有理由推断，在中生代下自垩纪，沂沭断裂带整体成 垒堑结构，北部的潍河口地堑与南部的安丘一吕县地踅相通，并发育了 相同的地层沉积。 1 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盒地发育及构造特征 潍河口地垒形成之前，潍河口凹陷与潍北凸起成走滑断陷的接触关 系，那么这个走滑断裂处于什么位置? 根据地震浏面特征，在潍河l 1 洼 陷的j 匕部，断裂位置比较明硅f 如8 3 0 测线) ，尽管存断裂南部，由于 潍河口凹陷与潍北凸起的挤压拾升，原始的断陷沉积地层已不复存在， 但仍可以从占地层因走滑而产乍的杂乱错动来判断原始走滑断裂带的 位置：其大致起始于央6 井西部的东掉断层的位置，走向与东部的昌邑 大店断裂大致平行，成弧形向东北方向延伸。 从昌海1 的钻探结果和地震反射特征分析，与潍北凹陷类似，潍河 口洼陷同样发育了孔三火成岩、孔二、孔一、沙四段及馆陶明化镇地层， 那么潍河口洼陷和潍北凹陷在成因上有什么联系? 潍河口地垒形成于 何时? 从该区的地震剖面分析，孔二段地层表现出平行、稳定的地震反 射特征，向西潍北凸起方向，地层厚度稳定，与下伏地层也成近平行接 触，说明这一时期该部位沉积环境稳定，且未受潍河口地垒的影响。由 此推测，在孔二期并非潍河口地垒构造发育期，潍北凹陷和潍河口洼陷 为统一的湖泊沉积。而孔二期之后，每次的构造挤压运动都使潍河口洼 陷地层向西抬升，孔二、孔一、沙四、馆陶、明化镇星明显的地层不整 合接触。从地层的抬升幅度分析，孔二末至孔一期与馆陶后期是该区最 主要的抬升剥蚀期。从该区的南北向地震剖面来看，潍河口地垒的形成 与洼陷内地层向西抬升剥蚀具有地质运动的统一性： ( 1 ) 孔二段地层表现出乎行的弱反射地震特征，表明当时沉积环境 稳定。地层岩性单一。潍北凹陷和潍河口洼陷应为一个整体湖泊沉积。 f 2 ) 孔二期末孔一前期，潍河口地垒开始形成并抬升遭受剥蚀， 由于其抬升表现为向北的单向倾斜，剥蚀物质并未在潍北凹陷内沉积， 而是大量倾泻到潍河口洼陷内，形成了大规模的扇体，与下伏地层成下 超接触。由于地垒部位抬升强烈，先期沉积的扇体遭受了二次剥蚀与运 移，这一时期，是潍河口地垒形成的最主要时期。 ( 3 ) 孔一后期，潍河口地垒停止发育，但其南北已经分割成了两个 独立的湖泊，潍河口洼陷地层沉积表现为北厚南薄，向南与潍河口地垒 成超覆接触，并最终覆盖在地垒zh ，与潍北凹陷连成统一的湖泊沉积。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 ( 4 ) 沙河街时期，潍河口断层停止发育，潍北凹陷与潍河口洼陷连 为一体，形成统一的下沉沉积与抬升剥蚀。 ( 5 ) 喜山期后，在区域沉积环境的背景下，该区发育了馆陶、明化镇 地层，且同时明显受到郯庐大断裂走滑活动的影响，表现在潍河口洼陷 东部地层的整体沉陷、以及馆陶、明化镇地层的不整合接触。这一时期， 央6 北古断裂基本上停止活动，潍北凸起和潍河口洼陷整体与鲁东隆起 作相对走滑活动，导致潍河e l 断层上下盘剧烈的差异沉降。 由此我们可以看出，潍河口地垒的发育，表现为右旋拉分期与潍北 凹陷、潍河口洼陷的整体沉降，和左旋挤压期的差异抬升。 本节之所以如此详细的论述潍河口凹陷的构造演化，是因为它对我 们认识和理解潍北凹陷的地层沉积和构造演化起着重要作用。从上述分 析我们可以推断，西部的部郡葛沟断裂、央6 以西的古城断层及以东 的潍河口断层性质上是相对独立的断裂体系。郎邵一葛沟断裂与古城断 层并非衔接关系，而是沿着古城断层的西缘切割潍北凸起继续向北延 伸，其东部的潍北凸起部位与潍北凹陷相同，都是位于沂沭断裂内部， 受断裂活动的控制而发育形成的。 由于郯庐断裂的走滑运动，西部的都鄱葛沟断裂在自身走滑的同 时，由于推力、剪切力和牵引力的作用，在其东部的潍北凸起部位产生 了一系列伴生的走滑断层。其中最重要的一条是央6 北古断裂，它不仅 直接控制了潍河口洼陷的地层沉积，而且对潍北凹陷的地层沉积和构造 演化也产生了重要影响，主要表现在： ( 1 ) 始新世孔二期，在郯庐断裂大规模右旋走滑活动的背景下，沿 着央6 北古断裂产生了伴生的走滑活动，使古城断层两侧产生了强烈拉 分，潍北凹陷西部子洼剧烈下沉，从而造成凹陷带东西部沉积厚度的巨 大差异。钻井及地震资料显示，孔二中下的地层沉积厚度，西部子洼最 深为1 3 0 0 米以上，而东部一般在2 0 0 3 0 0 米之间。由于剧烈的差异沉 降，在东西部子洼之间发育了一条南北向西掉断层，该断层在孔二中下 期强烈发育，在孔二上时期基本停止发育。 ( 2 ) 潍北凹陷东西部这种构造格局的不同，造成在沂沭断裂活动期， 中国石油丈学( 华东) 工程硬士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 东西部地层所形成的应力的类型、方向、强度的不同，从而形成了东部 顺向断层发育带和西部的反向断层发育带，其中西部比东部显示出更为 强烈的挤压和拉张。 ( 3 ) 郯庐断裂带的左旋挤压期，断裂体系内部的雄北凸起部分顺势 向南走滑推移，与凹陷内沉积地层产生强烈挤压，造成潍北凸起向上逆 冲搀覆，形成推覆构造。可见，断裂体系内潍北凸起的生长发育方式主 要是逆冲推覆而不是基底隆升。 c 4 ) 围绕西部予洼，沿昌5 7 一昌2 0 一昌4 5 一昌6 4 南一线，发育了 一条较大规模的拉分断裂。它是由多种地层应力综合作用形成，包括边 界断层走滑形成的牵引力、北部地层下陷形成的翘断力、及古城断裂拉 分条件下，洼陷地层重力牵引北滑形成的拉分力。从断裂的纵切面来看。 它表现为花式断裂体系，但它与济阳坳陷单纯的断陷盆地花式断裂有显 著的不同：单一断陷盆地的花式断裂表现为断层继承性发育，呈树枝 状分布，发育成因关联密切，断层多为铲状，上陡下缓，下部断层断距 大于上部。而拉分断裂更多的体现了拉分的特征：断层相互切割，交错 发育；断层面较缓，呈铲状、座椅状，滑脱、调节断层发育，为弥补拉 分引起的地层间空，中部地层往往整体下陷，形成断层上下断距小，中 部断距大的形态。由于拉分断裂带表现为翘断的形态，横向上是地层倾 角变化的转折点，所以在地层挤压时往往成为地层上隆的中心，表现为 与上覆地层更明显的角度不整合及不整合面下的地层减薄。平面上， 单一的断陷凹陷花式断裂表现为横向上延伸较为稳定，曲折性较小，各 级断层问关系有序；而拉分断裂表现为横向上延伸不稳定，断层突然消 失或反转，走向不稳定，断层较为曲折，断层问关系较为无序。另外， 由于柳瞳断层的拉分断陷，沿柳疃断层的下降盘发育了另一条较大规模 的拉分断裂体系：昌5 2 一昌2 5 一疃9 拉分断裂带。 ( 5 ) 断裂走滑活动期间，由于边界应力的影响，断裂体系内潍北凸 起也伴生了自身的旋转，沿古城一潍河口断层产生了横向的挤压和拉 分，在上盘形成了潍河口洼陷西部地层抬升和潍河口地垒发育的原因之 一，在断层下盘表现为央5 井部位小洼的形成、弧形反射地层的发育、 i ， 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 以及地层东西向成凹凸相问的构造格局。 3 2 基底构造层的活动特征 新生代之前，组成基底构造层的前中生代地层至少在沂沐断裂之内 是个统一体，新生代早期沂沭断裂带活动派生的张力才使得基底构造 层发生破裂，形成若干个块体，目前的基底和潍县凸起就是一个统一块 体，它的南北分别为潍坊凹陷北界断层和潍北凹陷北界的昌北大断层切 割。 受这两条大断层活动的影响，这基底块体发生南部抬起、北部沉 降的翅翅板式活动，并且这种抬升、沉降的幅度很大，其平衡点就在潍 北凹陷南部边界附近，盆地充填过程中地层南界超覆尖灭线位置向南推 移不明显，可能就与这一平衡点位置有关。 基底块体的这种活动的结果，南部抬升区形成了潍县凸起，北部沉 降区形成了潍北凹陷。除了孔= e 孔一下时期这一活动方式减弱，代 之的是整体块体缓慢沉降外，其余大部分时期者p 保持了这种活动方式。 对盆地发育而言，昌北大断层是控制因素，基底的这种方式则是实现的条件。 3 3 孔二一孔一构造层发育特征 孔= 孑1 一构造层发育特征的分析研究是盆地分析的重要内容之 一，这里从断裂系统和二级构造带及局部构造的发育特征两个方面进行 分析。 3 3 1 断层发育和断裂系统 断层是潍北凹陷构造发育的主要特征之一，它不但受控于盆地的发 育过程，而且对油气运移聚集具有重要作用。 ( 1 ) 断层划分 虽然潍北凹陷断层数量众多，但按其规模、走向、对盆地及其沉积 控制作用因素，可以进行不同类型的划分。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 按断层对盆地控制作用町分为四级： 一级断层是控制盆地发育的大断层，共有三条。 昌邑大店断裂足沂沭断裂带山东境内的东支大断裂，构成盆地东 界，为一条长期活动断层，埘盆地的形成、发育起控制作用； 唐吾一葛沟大断层足沂沭断裂带西支深大断裂，也是控制盆地发育的 长期活动断层： 昌北大断层是分割潍北凹陷与昌北凸起的边界大断层，近东西走 向，是潍北凹陷发生、发展的直接控制断层，东西分别是吕邑大店大断 层和唐吾一葛沟大断层相交。 二级断层是对盆地内沉积起重要控制作用的断层，本区共发育有三 条。 柳疃断层位于盆地南部，近东西走向，两端分别相交于昌邑大店断 层和唐吾葛沟断层，自盆地初期形成后一直持续活动，落差1 0 0 - 6 0 0 米。 它控制了南部地区的地层沉积，断面两侧地层厚度相差极大。 柳瞳南断层位于盆地东南部，呈北东走向，但延伸较短，对东南部 孔店组沉积起重要控制作用，落差l o 弓o o 米。 昌9 井北断层位于昌9 井北，北西走向，北西方向交于昌北大断层， 南东方向消失于灶户断鼻，形成于孔二时期，主要活动于孔- - b e 期并主 要控制了孔一段地层沉积。 三级断层以及四级断层一般对盆地沉积不起控制作用或作用较小， 活动时间短，落差小。计有三级断层2 2 条。 按断层走向可分为三组： 近东西走向断层一般延伸相对远，断层之同基本平行，与地层走向 基本一致； 北东向断层发育程度较差，除在东部延伸相对较长外，其余均属四 1 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 级断层； 北西向断层发育程度办较差，主要发育于盆地西部及东北多为三 级断层。 按断层活动特点可分为两类： 继承性发育断层：多属于一级、二级及部分三级断层，一般发生时 间早，持续时间长，切穿地层厚； 非继承性断层：多为三级四级断层，一般在一次构造活动中形成后 便停止活动，是潍北凹陷最发育的断层类型之一。 按剖面断层组合形态主要分为“y 字形和断阶两大类，与断层 的发生发展过程有关。 ( 2 ) 断裂系统组合 潍北凹陷断层的发育明显受控于三条盆地边界大断层的控制，由于 不同部位各大断层影响的程度不同，形成了两大断裂系统。 近东西向断裂系统：主要受控于昌北大断层，是昌北大断层活动造 成中部应力集中而形成的一组东西向断层，主要分布于中西部。这一断 裂系统在剖面上形成以长期继承性断层为主体，多期断层与之相交的多 期“r 字形组合以及多条断层的断阶状组合。 北东向北西向断裂系统：受控于昌邑大店大断层和昌北大断 层，分布于东部灶户断鼻带。 平面上这两大断裂系统各自有其分布主要分布区，前者主要分布于 中西部，后者主要分布于东部，但前者比后者分布更广些，甚至在东部 也有其断层的存在。 1 3 ) 断层发育特征 对盆地发育、基底活动等特征的分析，结合构造发育分析表明：潍 北凹陷断层的发育具有明显的阶段性。 第一期形成于孔店组早期，是由盆地形成初期构造运动造成的，主 要形成了近东西向、近南北向和北东向三组断层。三条二级断层也形成 于这一期。除二级断层及部分近东向、北东向断层外，这一期断裂活动 主要造成了玄武岩构造亚层内部的非继承性断层，剖面上多呈断阶状组 中国石逋奎学( 华东! 程硕士学t 奇论文第3 章盆地发育及构造特征 图3 2 潍北盆地基本构造样式图 第三期断裂活动发生于孔店组末期。这一期断裂活动除了使一些继 承性的断层活动加强外，最大特点是形成了众多的三、四级小断层。与 部分继承性以及自身相交，形成了第二期y 字型组合，奠定了今天 的断层构造格局。 在这两期断裂活动之间，断层的主要格局是继承性断层的活动，主 要断层与早期相似。但由于盆地发育及基底活动的继续，形成了一些三、 四级小断层，剐面上部分与继承性断层相交成第一期“y ”字形组合。 由于断层活动的分期性，造成不同时期主要断层继承发育，次级断 层非继承性发育，发生不同时期断层面貌的很大变化。这也是潍北凹陷 断层发育的重要特征之一。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章盆地发育及构造特征 中国石油大学( 华东) 工程硕士学t 0 论文第3 章盆地发育及构造特征 构造样式解析是盆地分析中很重要的研究内容，是盆地构造研究的 基础研究内容，同时也是油气