（地质学专业论文）冀中坳陷潜山类型及其演化特征研究.pdf

中图分类号：t e l 2 1 2 单位代码：1 0 4 2 5 学号：s 0 7 0 1 0 1 0 1 寸阂石油六学 硕士学位论文 c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u mm a s t e rd e g r e et h e s i s 冀中坳陷潜山类型及其演化特征研究 r e s e a r c ho nt h et y p ea n de v o l u t i o nf e a t u r eo fb u r i e dh i l l j i z h o n gd inj l z h o n gd e p r e s s i o n 学科专业：地质学 研究方向：油区构造解析 作者姓名：劳海港 指导教师：吴孔友副教授 二。一。年五月 r e s e a r c ho nt h et y p ea n de v o l u t i o nf e a t u r eo fb u r i e dh i l l 1 一 i nj i z h o n gd e p r e s s i o n at h e s i ss u b m i t t e df o r t h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e - l a oh a i g a n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f w uk o n g y o u c o l l e g eo f g e o r e s o u r c e sa n di n f o r m a t i o n c h i n au n i v e r s i t yo f p e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) m肿l6帅9 删7，7肌7il_哪y 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所 取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以 标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人 或他人为获得中国石油大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的 说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 pl 、影 学位论文作者签名：绍坦l 垒 日期：厶。年矿月爹e l 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其 印刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关 部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位 论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：杰! 查 盏 指导教师签名：二垂扫名墨。指导教师签名：1 婆害。q 圣_ 日期：) o 口年 日期：砂年 字疑ffe l j 只| 【b 摘要 冀中坳陷古潜山的物质基础主要是前第三纪地层，通过编制前第三系地质图 认为中上元古界整体上以“t 型呈北西向和北东向展布，集中分布于坳陷中西 部地区；古生界除饶阳凹陷中北部、蠡县斜坡北部、高阳低凸起北部以及牛驼镇 西部地区外，均有分布。受燕山期及喜马拉雅期构造运动影响，中生界主要分布 于冀中坳陷东北部、西南部等地区。 新生代拉张伸展以及地幔拱升作用形成的伸展构造是潜山发育、成长的控制 因素，而在伸展过程中注入的走滑分量则是对潜山的再改造。基于断层性质及其 力学性质的不同划定了伸展构造、斜滑构造和反转构造等三个构造体系。通过分 析断层的空间展布和组合规律，为研究潜山的三维空间分布提供基础。 结合冀中坳陷潜山及其潜山带的发育构造位置将潜山划分为凸起潜山带、陡 坡潜山带、洼陷潜山带、中央隆起潜山带和斜坡潜山带，再根据其发育的潜山类 型进行具体分析。对比分析饶阳、廊固、霸县和武清等凹陷潜山类型的异同，总 结出各个凹陷潜山的分布规律。 潜山及其潜山带的形成、展布、改造以及潜山油气运移等方面都受到传递带 不同程度的控制与影响。通过构造图、断层发育史和地层等厚图等地质分析手段， 在冀中坳陷划分出同向趋近型、同向叠覆型、同向平行型、对向趋近型和对向平 行型等五种传递带类型，从构造几何学和运动学两方面分析传递带的特征及其规 律性变化，搞清冀中坳陷潜山带之间的转换关系。总结传递带对潜山油气运聚的 影响与控制方面的作用。 利用平衡剖面技术，分析不同类型潜山的构造演化特征，确定不同类型潜山 的形成过程和经历的溶蚀改造作用。根据潜山的形成期、埋藏期、定型期的早晚 关系，将冀中坳陷潜山分为早形成、晚埋藏、晚定型；早形成、晚埋藏、早定型； 早形成、早埋藏、晚定型；早形成、早埋藏、早定型；晚形成、早埋藏、晚定型 等五种类型。其中最有利于油气聚集的潜山类型为早形成、晚埋藏、晚定型，其 次为早形成、晚埋藏、早定型。 关键词：冀中坳陷，断层系统，潜山，传递带，构造演化 r e s e a r c ho nt h et y p ea n de v o l u t i o no fb u r i e dh i l li nt h e j i z h o n g d e p r e s s i o n l a oh a i g 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 ya s s o c i a t ep r o f e s s o r w u k o n g y o u a b s t r a c t t h em a t e r i a lo fb u r i e dh i l li sb a s e dp r i m a r i l yo np r e t e r t i a r ys t r a t ai nj i z h o n gd e p r e s s i o n w et h j i l l ( t h a tt h ew h o l es t r a t ao fm i d d l et ou p p e rp r o t e r o z o i ct r e n di nt h en wa n dn e b yt h e p r e p a r a t i o no fp r e - t e r t i a r yg e o l o g i c a lm a p ，c o n c e n t r a t e i n gi nt h em i d - w e s ta r e ao ft h e d e p r e s s i o n ；a l lo ft h ep a l e o z o i cg r o u ps t r a t u mh a st h ed i s t r i b u t i o ne x c e p tt h em i d d l e n o r t ho f r a o y a n gd e p r e s s i o n ，t h en o r t ho ft h es l o p eo fl i x i a n ，t h en o r t ho ft h el o wu p l i f to fg o y a n g a n dt h ew e s t e r na r e a so fn i u t u o ；t h em e s o z o i cm a i n l yd i s t r i b u t e si nt h en o r t h e a s ta n d n o r t h w e s t o fj i z h o n gd e p r e s s i o nb yt h ei n f l u e n c eo ft h et e c t o n i cm o v e m e n to fy a n s h a na n d h i m a l a y a n t h ec o n t r o l l i n gf a c t o ro f t h eg r o w t ho ft h eb u f f e dh i l l sa r et h ee x t e n s i o n a ls t r u c t u r e s w h i c ha r ef o r m e db yt h ee x t e n s i o ns t r e n g t ha n dt h em a n t l ea r c h e si nt h et e r t i a r yp e r i o dt h e s t r i k e s l i pc o m p o n e n ti nt h ep r o c e s so fs t r e t c h i n gi ss e c o n dm o d i f i c a t i o nt ot h eh i l l + b a s e do n t h ed i f f e r e n c eo ff a u l tn a t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，w eh a v ed e l i m i t e dt h r e es t r u c t u r a l s y s t e m s - t h ee x t e n s i o n a lf a u l t ，t h et a p e rs l i d es t r u c t u r ea n dt h er e v e r s es t r u c t u r e t h r o u g ht h e a n a l y s i so ft h es p a t i a lm o pa n dc o m b i n a t i o nr u l eo ft h ef a u l t ，w ec a ns t u d ye a s i l yt h e t h r e e d i m e n s i o n a ls p a c ed i s t r i b u t i o n a c c o r d i n gt ot h eh i l l sa n di t sg r o w t hp o s i t i o no fh i l lb e l t si nj i z h o n gd e p r e s s i o n ，b u f f e d h i l lc a nb ed i v i d ei n t ot h eb u l g eh i l lb e l t ，t h es t e e ps l o p eh i l lb e l t ，t h eh o l l o wh i l lb e l t ，t h e c e n t r a lu p l i f th i l lb e l ta n dt h ep i t c hh i l lb e l t ，t h e nw em a k et h ec o n c r e t ea n a l y s i si nt h el i g h to f t h et y p e so fh i l lw h i c ht h e yg r o w t h r o u g hc o m p a r a t i v ea n a l y s e i n gt h es i m i l a r i t i e sa n d d i f f e r e n c e so ft h eh i l l so fr a o y a n gs u g ，b a x i a ns u g ，l a n g g us u ga n dw u q i n g s u g ，is u n l l n eu p t h ed i s t r i b u t i o nr u l e so ft h ev a r i o u sd e p r e s s i o nh i l l h i l la n dt h e f o r m a t i o no fh i l lb e l t ，t h em o p ，t h et r a n s f o r m a t i o na sw e l la st h eo i l - g a s m i g r a t i o no fh i l la n ds oo na r ec o n t r o l l e da n da f f a c t e db yt h et r a n s f e rz o n ei nd i f f e r e n t d e g r e e t r a n s f e rz o n ec a nb ed e v i d e di n t of i v et y p e si nj i z h o n gd e p r e s s i o n ，s u c ha st h e i i a c c o m m o d a t i o nz o n eo fs y n t h e t i ca p p r o a c ht y p e 、t h ea c c o m m o d a t i o nz o n eo fs y n t h e t i c o v e r l a pt y p e 、t h ea c c o m m o d a t i o n z o n eo fs y n t h e t i cc o l l a t e r a lt y p e 、t h ea c c o m m o d a t i o nz o n e o fc o n v e r g e n tc o l l a t e r a lt y p ea n dt h ea c c o m m o d a t i o nz o n eo fc o n v e r g e n ta p p r o a c ht y p e ， u s i n g s t r u c t u r a l m a p ，t h e f a u l t d e v e l o p m e n th i s t o r ya n d t h ef o r m a t i o n i s o p a c h m a p a n a l y z e i n gt r a n s f e rz o n e sc h a r a c t e r i s t i ca n dt h er e g u l a rc h a n g ei nt w oa s p e c t so ft h e s t r u c t u r a lg e o m e t r ya n dk i n e m a t i c s ，s ot h a tw ec a nf i g u r eo u tt h ec o n v e r s i o nr e l a t i o n s h i pi n t h eh i l lb e l t sa n ds u m m eu pt h ee f f e c t st h a tt h em i g r a t i o no ft h eo i la n dg a si sa f f e c t e db y t r a n s f e rz o n e w eu s et h et e c h n o l o g yo fb a l a n c e dc r o s s s e c t i o na n da n a l y s i z et h ef e a t u r eo ft e c t o n i c e v o l u t i o no ft h ed i f f e r e n tb u r i e dh i l li nr a o y a n gs a gt od e t e r m i n et h ef o r m a t i o np r o c e s so f t h ed i f f e r e n th i l l sa n dt h ed i s s o l u t i o na n dt r a n s f o r m a t i o ne f f e c t a c c o r d i n gt ot h et i m eo r d eo f t h ef o r m a t i o n ，b u f f e da n ds t e r e o t y p e o ft h eh i l l s ，t h eb u r i e dh i l lc a nb ed i v i d e di n t of i v e k i n d so fe v o l u t i o nt y p e s ：( 1 ) e a r l yf o r m a t i o n ，l a t e rb u f f e d ，l a t e rs t e r e o t y p e s ( e a r l y l a t e r - l a t e r t y p e ) ；( 2 ) e a r l yf o r m a t i o n ，l a t e rb u r i e d ，e a r l ys t e r e o t y p e s ( e a r l y - l a t e r - e a r l yt y p e ) ；( 3 ) e a r l y f o r m a t i o n ，e a r l yb u r i e d ，l a t e rs t e r e o t y p e s ( e a r l y - e a r l y - l a t e r - t y p e ) ；( 4 ) e a r l yf o r m a t i o n ，e a r l y b u r i e d ，e a r l ys t e r e o t y p e s ( e a r l y e a r l y - e a r l yt y p e ) ；( 5 ) l a t e rf o r m a t i o n ，e a r l yb u r i e d ，l a t e r s t e r e o t y p e s ( e a r l y - e a r l y l a t e rt y p e ) b ya n a l y z i n gt h ep e r i o do ft h ef o r m a t i o nb u r i e dh i l l ，w e c a l lf i n dt h a tt h ef i r s tt y p eb u r i e dh i l lb e l ta r et h eb e s tf o rf o rh y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o n t h e s e c o n di st h es e c o n dt y p e k e yw o r d s ：j i z h o n gd e p r e s s i o n ，f a u l ts y s t e m ，b u f f e dh i l l ，a c c o m m o d a t i o nz o n e ，t e c t o n i c e v o l u t i o n 1 1 1 目录 第一章前言。l 1 1 论文来源及选题意义1 1 2 国内外研究现状1 1 3 主要研究内容及技术路线3 第二章冀中坳陷区域地质背景5 2 1 区域构造应力场5 2 2 构造层特征6 2 3 前第三系分布规律9 第三章基底断层体系划分及断层组合特征1 2 3 1 基底断层基本特征1 2 3 2 断层级别1 4 3 3 构造样式l7 第四章潜山类型及其分布规律31 4 1 潜山类型3 1 4 2 潜山构造带剖面分布规律3 6 4 3 潜山构造带平面分布规律3 8 第五章冀中坳陷传递带特征4 2 5 1 冀中坳陷区域性传递带特征4 2 5 2 传递带几何学特征4 3 5 3 传递带运动学特征4 9 5 4 传递带对潜山的影响与控制作用5 4 第六章冀中坳陷构造演化5 8 6 1 冀中坳陷演化特征5 8 6 2 潜山构造带演化特征6 8 6 3 不同演化类型潜山成藏条件差异性分析7 5 i v 结论7 7 参考文献7 8 攻读硕士学位期间取得的学术成果8 1 致谢8 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 1 论文来源及选题意义 第一章前言 新生代陆相碎屑岩沉积盆地对我国石油行业作出巨大贡献，但石油缺口近几年连续 攀升，这需要在继续寻找新生代陆相碎屑岩沉积盆地油气资源的同时，应及早探索前新 生代的油气资源。华北油田多年古潜山勘探所积累的基础地质资料、地球物理勘探处理 数据以及大量科研成果为本文提供了丰富的基础资料。 冀中坳陷是发育在华北地台背景之上的一个中、新生代断陷蚴陷双层结构的叠合 盆地。受断层影响其基岩隆升幅度大，碳酸盐岩暴露时间长，侵蚀范围广，造就了该区 古潜山的形成背景。冀中坳陷是我国潜山油气田勘探的发祥地，区内潜山型油气藏为主 要油气类型，占已发现油气藏储量的5 5 以上。自1 9 7 5 年7 月发现著名的任丘潜山油 田以来，经过3 0 多年的勘探，相继发现了一批潜山油气田。任丘潜山油田发现后，沿 带追踪，在其北部发现了鄣东潜山油田；几经勘探又在其南延部分发现了梁村古潜山油 田。苏桥古潜山油气藏发现后，沿主带向北扩展，相继发现苏南以及信安镇古潜山油气 田。随着油气勘探的深入，先后发现一些小而肥的潜山和潜山内幕油气藏。 近年来，针对主要凹陷进行了二次三维地震采集以及大连片三维地震资料处理，新 的地震资料为深化潜山勘探提供了基本条件。因此，在新资料的基础上重新认识前第三 系基底结构，搞清潜山、潜山带之间转换关系，深化研究潜山带纵向延伸与横向展布规 律，必将带来潜山勘探领域的新突破。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 构造几何学研究现状 构造几何学主要是研究盆地各类构造要素特征及其空间展布，建立一个完整的三维 几何模式。对于断层要素而言，构造几何学以断层特征、断层平面与剖面的组合样式及 其在盆地内的分布为主要研究对象。 构造样式是构造几何学研究的基础工作。构造样式是指同一期构造变形或同一应力 作用下所产生的构造的总和。对于构造样式的分类由h a r d i n g t e 和l o w e l l j d ( 1 9 7 9 ) 首 先强调基底是否卷入，将构造分为基底卷入型和盖层滑脱型两大类【1 】，根据力学性质及 其应力方式又细分为八种基本类型。刘和甫以地球动力学为基础，划分出伸展构造样式、 1 第一章前言 压缩构造样式和走滑构造样式三大系统，然后按其卷入深度进一步划分出基底变形和盖 层变形1 2 1 。戴俊生从构造样式的应力场分布及运动方式方面，分为伸展构造样式、收缩 构造样式、走滑构造样式、反转构造样式和重力与热力构造样式等几个大的类型【3 1 。 杨克绳总结了中国含油气盆地的构造样式，将箕状断陷盆地分为对翘型、反翘型和 单翘型三大类 4 1 。对于伸展构造样式在盆地中的分布规律，戴俊生根据伸展连锁断层系 统中主干断层与调节断层的发育关系分析了铲式扇、共轭正断层系统、伸展双重构造等 构造样式的特征及其分布位置【5 1 。李丕龙等则是将陆相断陷盆地分为陡坡带、缓坡带、 洼陷带和中央背斜带，然后分析盆地中不同构造位置可能发育的构造样式1 6 1 。 1 2 2 传递带研究现状 盆地内构造变形以及潜山带之间的空间展布规律均受到传递带的控制或影响。根据 传递带在盆地中的分布，分析、总结潜山带之间的转换关系，对潜山油气藏的勘探有重 要的意义。 传递带( t r a n s f e rs t r u c t u r e ) 又称为变换构造、转换构造、调整构造、传递构造等， 它的概念最初是由d a h l s t r o md d a ( 1 9 7 0 年) 在研究挤压型褶皱逆冲断层时提出的，一 条主逆冲断层通过分支断层或褶皱等构造型式沿走向将变形量传递到侧列的另一条主 冲断层上，其问传递应变的三维地质体即为传递带【7 】o g i b b s ( 1 9 8 4 ) 认为传递带的标志是具有大量走滑运动分量的横向断层，正断层和 伸展构造体系在这些走滑断层带内终止，走滑断层作用传递正断层或伸展构造体系之间 的应变；另一类是调节带，其定义是调节侧列正断层和它们之间应变和位移的一类构造 i s 。m o r l e y c k ( 19 9 0 ) 等沿用d a h l s t r o m 的概念称之为传递带，认为在裂谷发育期间， 控凹的一条主正断层沿走向可以通过其他型式的构造( 如分支正断层、凸起、走向斜坡 或撕裂断层) 传递到或者转换为另一条控凹的主正断层，首尾主正断层和其间的其他型 式的构造应变和位移量是守恒的【9 】。m o r l e y c k 根据正断层剖面上倾向的共轭关系( 倾 向相反和相对) 和同向关系，结合断层平面上叠覆侧列程度又分为1 0 种类型。f a u l d s 等( 1 9 9 8 ) 参照g i b b sad 提出的概念，而将传递构造分为两类，一类为传递带，另一类 为调节带【l o 】。传递带为调节大量走滑运动分量的横向延伸即平行伸展方向或稍微斜向延 伸的断层带。它们多由陡倾断层作为传递断层或断层带组成，在空间上连结两个明显不 同的伸展区域。调节带实际上是调节叠覆的正断层组或正断层之间应变传递的一组构 造，应变通常从一个正断层系越过叠覆断层末端形成的扩散带向另一个正断层系传播。 2 j馕1l，llj：南， 稿 、 雾 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 f a u l d s 等( 1 9 9 8 ) 提出了伸展构造的“分段作用”概念，认为伸展区带的“分段作用 是由断层或断层系上位移的不均匀分布、断层系的排列和断层倾向变化等造成的【1 0 】。从 传递带或者调节带的规模上看，m o r l e y 分类方案以强调单一构造类型为主，而f a u l d s 等分类方案更多地强调了相同构造类型的空间组合。陈发景教授( 2 0 0 4 ) 则认为，建议 统一采用m o r l e y 等提出的“传递带”概念表示这类构造，根据其构造样式如分支断层、 凸起、走向斜坡或走滑断层等进一步区分不同的传递带【7 1 。 1 2 3 潜山类型及分布规律研究现状 对于冀中坳陷的潜山的分类前人做了大量研究，大多数学者以成因分类为标准，还 有学者则是以圈闭成因、构造形态、岩石类型、流体性质和发育时间等为标准对潜山进 行分类。需要指出的是即使是以成因为标准进行分类，其分类方案也各有不同( 表1 1 ) 。 表1 - 1 统计潜山分类表 作 唐 杨 梁 刘 者 智 m 潜山油气藏正王风国 唐飞 建 杜金虎 党震荣 年起19 8 2 生 19 8 7 19 8 7 中 2 0 0 2 2 0 0 5 代 19 7 8 19 9 9 19 8 0 19 8 6 分圈 构 岩 圈流 盖层 发 类 闭成 造石 闭体 成 成形 成育 标 成因 成因 形类 成因 成性 目的 时 层 因 因 态 因 准 因 态型因质 间 侵 构外动 变 侵 侵 地 潜 地 山 造 侵 力地 单质 侵 堕 蚀 圈 蚀 质作 斜 石 蚀 斜 含 蚀 蚀 貌 闭 山 山 油 山 山 山 貌 用 山 古 地 碎 断 断 貌 屑 单块 构 翘 内外 山 石 断 翘 构 构 造 断 动力 背 块 含断 造 潜 造 类 侵 地质 斜 山 山 山 口 山 型 古 蚀 作用 、 地 山 火 断 褶 貌 山 妻 皱 后 石 成 构 断 古 翘 内动 后 含 翘断 造 块 地断 力地 成 向碳 断块 潜 混 山 质作 潜 斜酸一侵 断 油 侵蚀 隆 地丘 成 貌山i 、 蚀山 背 气山 起 貌 山 用 山 2 石 山 1 3 主要研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 1 ) 断层构造样式 在解释三维地震资料的基础上对断层进行等级划分，分析断层性质，总结研究区内 断层的不同构造样式及其空间分布。 3 第一章前言 2 ) 潜山类型及其分布 划分冀中坳陷潜山及潜山带类型，绘制冀中坳陷各凹陷潜山分布图，总结富油凹陷 不同类型潜山的分布规律。 3 ) 传递带特征分析 从构造几何学方面分析研究区内传递带的构造类型，而利用断层落差方法定量分析 传递带的运动规律及其演化特征，总结传递带对潜山带分布及其对潜山油气成藏的影响 与控制作用。 4 ) 研究潜山构造发育史 利用平衡剖面技术，对不同类型的潜山进行构造演化分析，确定不同类型潜山的形 成过程和经历的溶蚀改造作用。对比分析不同演化过程中潜山规模、分布规律、成藏部 位，为预测同期形成潜山的成藏规律提供参考。 1 3 2 技术路线 本论文的技术路线见下图( 图卜1 ) 。 陵祟翥器羁薹h 妻梨墼黎l防布规律构造ll 气聚集帝l 图i - i 技术路线图 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第二章冀中坳陷区域地质背景 冀中坳陷位于华北板块的东部，是发育在华北地台之上的一个中、新生代的断陷 坳陷区，属于渤海湾盆地内的一个二级负向构造单元( 图2 1 ) ，面积大约3 2 x 1 0 4 k m 2 。 其区域构造位置东起沧县隆起，西以太行山东缘断层为界，北临燕山褶皱带，南至邢衡 隆起，坳陷整体构造形态为深凹高隆的狭长裂谷型断陷。 图2 - 1 冀中坳陷区域构造位置图 冀中坳陷早第三纪拉张伸展形成了一系列典型的箕状断陷，以徐水文安变换带与 衡水变换断层为界【l l 】，将冀中坳陷划分为北区、中区和南区( 图2 2 ) 。其中北区大厂凹 陷、廊固凹陷和霸县凹陷具有西断东超的构造特征，而中区是以饶阳凹陷东断西超为代 表，南区的束鹿凹陷和晋县凹陷与饶阳凹陷构造特征类似，只是伸展率明显小于后者。 2 1 区域构造应力场 古生界在整个华北地区缺失上奥陶统和志留系，二叠系也发育不全，说明在古生代 该区主要以区域升降运动为主，处于相对稳定的大地构造背景。 中生代以后，受区域构造应力场的重大转变，华北地台以拉张叠加走滑为主的构造 演化模式进入地台活化阶段。印支运动第一幕使西伯利亚板块和华南板块分别向华北板 块俯冲碰撞f 1 2 】，最终三个板块焊接在一起，构成一个统一的欧亚大陆板块；第二幕伊佐 奈崎板块向西俯冲到欧亚板块之下，产生了n w w - s e e 的压应力，同时法拉隆板块向北 运动，在渤海湾盆地形成了一系列复背斜和复向斜【1 3 】。燕山运动是进入滨太平洋构造域 s 第二章冀中坳陷区域地质背景 的构造演化阶段，伊佐奈崎板块的斜向俯冲，在板块内部受此影响华北板块与东北地体 群出现了差异性的移动速率，产生了以郯庐断层为典型代表的左旋剪切作用。 图2 - 2 冀中坳陷构造位置图( 据杨明惹，2 0 0 2 ，修改) 自喜马拉雅运动以来，华北盆地区域构造应力场发生了质的变化。由印度一澳大利 亚板块向欧亚板块俯冲作用产生的远程应力效应，中国东部地区派生了右旋走滑剪切应 力。西太平洋板块向西俯冲发生偏移，其弧后效应拉开了渤海湾盆地以伸展为主的构造 序幕。在运程应力效应和弧后效应的双重作用下，渤海湾盆地内产生了3 条北北东向右 旋走滑断层带，即霸县束鹿邯郸走滑构造带、黄黔德州东明走滑构造带和沈阳- 维坊 走滑构造带【1 4 1 ，形成了在伸展作用之上叠加右旋走滑作用的复合动力盆地。 2 2 构造层特征 冀中坳陷是一个典型的多期构造叠合盆地，依据区域不整合面将冀中坳陷构造演化 划分为4 个构造旋回【1 5 】( 表2 1 ) ，7 个次级的构造演化阶段，其中构造旋回对应一级构 造层序，而次级构造演化阶段则对应亚构造层序。与本文研究密切相关的是前第三系构 6 中国石油人学( 华东) 硕士学位论文 造层，故重点分析前第三系构造层。 表2 - 1 冀中凹陷构造运动简表 时代接触时间 构造 代纪 世 期 关系( 亿年) 构造运动构造变形特征 发育 第四纪 与邻区连为一体， o 0 2 喜山运动l i 期 成为统一的平原 坳陷 晦笛= 幻 上新世 明化镇o 12 阶段 中新世碴陶0 2 2 整体下沉，断陷活动减弱 、，v 新 东营 o 3 生 代 渐新世 沙河街 东部凹陷带基底块体 断陷 早第三纪 喜山运动i 期断裂翘倾运动明显 阶段 0 3 8 始新世孔店 o 5 5 古新世0 6 5 自垩纪晚白垩世 0 9 7 燕山运动v 期 早白垩世 1 4 4 本区发生褶皱运动。形成赞皇 中 侏罗纪晚侏罗世1 6 3 一冀中大背斜，大部分地区遭褶皱 生 受剥蚀，仅局部地区有沉积为主 代 中侏罗世1 8 8 燕山运动i 期阶段 早侏罗世 2 13 印支运动 本区开始褶皱， i 罄纪2 4 8 海西运动 大部分地区无沉积 二叠纪 2 8 6 石炭纪晚石炭世2 9 5 中石炭世 3 15 早石炭世3 6 古 泥盆纪4 0 8 整体抬升， 生 志留纪4 3 8 间断时间长达1 4 4 7 _ , 年 代 晚奥陶世 4 5 8 加里东运动 奥陶纪 中奥陶世4 7 8 地台 早奥陶世5 0 5 接受广泛海沉积 发育 寒武纪5 9 阶段 蓟县运动 由 清白口纪 区域抬升 南部地区缺失青口系 晚 1 0 5 元蓟县纪1 4 广泛海侵，开始接受 古 晚长城世t7 地台型沉积 代 长城纪早长城世 早期摺皱，晚期剥蚀夷平， 形成统一的台地基底 一、，、 1 9 5 中条运动 早 使五合群发生强烈褶皱， 元 滹沱群 形成紧密线状构造 结晶 古 2 0 5 基底 代五台群2 3 5 经历多次褶皱作用及混合 形成 太 阜平运动 岩化作用和混合花岗岩化 阶段 古 作用，形成华北古陆核 代 4 0 2 2 1 太古界下元古界构造层 冀中坳陷太古界下元古界构造层为坳陷的结晶基底。依据录井资料，该构造层在 河间及宁晋凸起为变质基岩，岩性主要为：黑云母片岩及角岩、角闪片岩、花岗片麻岩， 还夹有花岗闪长岩、闪长岩、角闪岩等。 2 2 2 中上元古界古生界构造层 中上元古界古生界构造层为坳陷的构造台地，其又可分为三个亚构造层，即中上 元古界亚构造层、下古生界亚构造层和上古生界亚构造层。 7 第二章冀中坳陷区域地质背景 1 ) 中上元古界亚构造层 冀中坳陷是我国覆盖区钻遇中、上元古界层序最全的地区之一，是一套以海相碳酸 盐岩为主体的沉积，旋回清晰，层序完整，岩石基本未变质；地层厚度巨大，累计钻厚 约4 0 0 0 m 以上，地质年代距今约18 0 0 - - 8 0 0 m a 。 ( 1 ) 长城系 岩性主要为灰、灰褐色硅质白云岩、藻云岩，夹碳质泥岩、石英砂岩，另有凝灰岩、 玄武岩、安山岩及辉绿岩。 ( 2 ) 蓟县系 蓟县系岩性为灰、灰褐色硅质白云岩、藻云岩夹泥质白云岩及薄层页岩，含层纹石、 叠层石。其中，雾迷山组为一套藻云岩、硅质白云岩，富含层纹石、叠层石。 ( 3 ) 青白口系 上部岩性为紫红色灰岩、泥灰岩夹灰质白云岩、白云质灰岩；中部为海绿石砂岩、 石英砂岩与泥岩、页岩问互；下部为泥岩、页岩夹少量砂岩、泥质白云岩。 冀中坳陷中、上元古界总体岩性特征是厚度巨大的碳酸盐岩为主，含少量碎屑岩沉 积，局部夹火山岩。 2 ) 下古生界亚构造层 ( 1 ) 寒武系 寒武系分布广泛，研究区中北部地区，地层岩性上部以灰、褐灰色灰岩为主，另有 大量竹叶状灰岩，至南部深县凹陷、束鹿凹陷，上部以白云岩为主，另有灰岩、白云质 灰岩、泥质灰岩等；中部主要为厚层鲕状灰岩，夹泥岩、灰岩，另有少量白云岩、页岩； 中北部地区下部主要含泥岩、页岩、泥质白云岩等，南部束鹿、深县凹陷则为白云岩与 泥岩间互，另有泥质白云岩。 ( 2 ) 奥陶系 上部为一套灰色、褐灰色灰岩，夹泥灰岩、泥岩；中部以灰岩为主，夹白云岩、灰 质白云岩、白云质灰岩等；下部以白云岩、灰岩为主，夹少量泥岩、泥质白云岩、灰质 白云岩、泥灰岩等。 3 ) 上古生界亚构造层 石炭二叠系横向分布稳定，总体呈北厚南薄的变化趋势，分布较广泛，主要分布 于北部的河西务断层构造带、文安斜坡以及南部的深县凹陷中西部，晋县凹陷中南部局 部地区也有钻遇。其中，文安斜坡保存厚度最大，最厚处位于苏桥文安一线的东侧， 8 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 达7 0 0 - - - - 1 0 0 0 m ，该套地层向霸县洼槽内逐渐减薄，尖灭在霸3 3 、马7 井一带。 ( 1 ) 石炭系 石炭系主要为砂泥质含煤岩系夹薄层灰岩，文安斜坡、深县一带底部普遍发育铝土 质泥岩，河西务断层带局部见火山角砾岩。 ( 2 ) 二叠系 二叠系为一套红色泥质岩夹砂砾岩。 2 2 3 中生界构造层 钻遇中生界的探井已证实的层位有侏罗系和白垩系，岩性以砂岩、泥岩、砾岩等碎 屑岩为主，顶、底部见安山岩，另有凝灰岩、角砾岩薄层，局部见火山岩，从冀中坳陷 各凹陷潜山地层综合柱状图可以看出，杨村文安斜坡、皇甫村附近顶部均见安山岩， 上部以碎屑岩为主夹灰岩，杨村文安斜坡中部为页岩及含砾火山岩，下部为砾岩、砂 岩与煤层。 2 3 前第三系分布规律 冀中坳陷前第三系分布具有如下规律性：总体上，前第三系保存较全，从太古界到 中、上元古界再到中生界均有分布，且具有自冀中坳陷中部( 饶阳凹陷中北部) 向南部 和北部地层时代逐渐变新的趋势；区域上，以无极一衡水断层为界，中北部地区凹陷地 层老、凸起地层新：南部凸起地层老、凹陷地层新。下面就冀中坳陷出露的主要前第三 系分布规律进行逐一叙述( 图2 3 ) 。 2 3 1 中生界分布规律 冀中坳陷中生代地层不发育，区内钻遇的中生界有侏罗系、白垩系( 印支构造运动 致使地层遭受强烈剥蚀，全区基本缺失三叠系) 。根据钻井资料统计分析，中生界主要 分布于武清凹陷、杨村斜坡、文安斜坡中北部、晋县凹陷及大厂凹陷北部等地区，整体 上呈北东向展布。从区域上看，中生界主要分布于冀中坳陷北东部、西南部等地区；从 构造部位上看，中生界主要分布于斜坡、凹陷等部位，如杨村斜坡、文安斜坡，武清凹 陷、晋县凹陷等。 2 3 2 中上元古界古生界分布规律 1 ) 古生界分布规律 冀中坳陷钻遇的古生界主要有寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系，除饶阳凹陷中北 o 第二章冀中坳陷区域地质背景 部、蠡县斜坡北部、高阳低凸起北部以及牛驼镇西部地区外，均分布有古生界。其中， 寒武一奥陶系主要分布于廊固凹陷、牛北斜坡、霸县凹陷、高阳低凸起及蠡县斜坡南部、 深泽低凸起、饶阳凹陷东北部、深县凹陷东部、束鹿凹陷、无极低凸起等地区，且以出 露奥陶系为主，整体上呈北东向展布；石炭二叠系则主要分布于大厂凹陷北部、廊固 凹陷凤河营地区、武清凹陷、杨村斜坡、文安斜坡、深县凹陷西部和晋县凹陷等地区， 整体上呈北东向展布。古生界整体分布规律不明显，凹陷区、斜坡区以及凸起区均有分 布，但上、下古生界的分布仍具一定的规律性。总体上，石炭二叠系主要分布于斜坡 区，如杨村斜坡、文安斜坡等；寒武奥陶系主要分布于凹陷区，如廊固凹陷、霸县凹 陷、饶阳凹陷南部、束鹿凹陷等。 图2 - 3 冀中坳陷前第三系地质图 2 ) 中、上元古界分布规律 冀中坳陷钻遇的中、上元古界主要有长城系的高于庄组、蓟县系的雾迷山组和青白 l o 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 口系，与古生界相比，其分布范围明显缩小，且主要集中分布于冀中坳陷中西部地区， 如饶阳凹陷中北部、蠡县斜坡北部、高阳低凸起中北部、牛驼镇西部、孙虎等地区。蓟 县系的雾迷山组是中、上元古界钻遇最多的一套地层，该套地层连片分布，整体上呈北 西向和北东向组合而成的“t 型展布，集中分布于饶阳凹陷中北部、牛驼镇西部、蠡 县斜坡北部、高阳低凸起中北部等地区。青白口系集中分布于肃宁至高阳之间的区域， 呈北西向展布，另外在任2 1 2 井区、任9 1 井区、马1 8 井区等附近见有零星分布；高于 庄组是基本上都是零星分布于研究区，如雁深1 井区附近、大王庄、河间、孙虎、新河 凸起等局部地区。 总体上看，中、上元古界主要分布于构造相对较高部位，如蠡县斜坡北部、高阳低 凸起、牛驼镇低凸起等；即使在凹陷区，如饶阳凹陷中北部，该套地层也主要分布于潜 山发育的地区，如留路、肃宁、河间、任丘等潜山高部位或斜坡部位，而在构造部位相 对较低的饶阳凹陷西南部，出露的则是年代相对较新的寒武奥陶系地层。 第三章基底断层体系划分及断层组合特征 第三章基底断层体系划分及断层组合特征 冀中坳陷是由在中一古生界沉积盖层基础上发育一系列箕状断陷组合而成的，伸展 正断层是其主要的构造作用。整个冀中坳陷与渤海湾盆地构造活动相似，其演化具有多 期构造幕，但本身相当独立的构造演化使得基底断层呈现鲜明而独特的特征。 3 1