（构造地质学专业论文）车镇凹陷新生代成盆成藏构造过程及华北克拉通破坏.pdf

车镇凹陷新生代成盆一成藏构造过程 及华北克拉通破坏 学位论文完成日期：皇旦q = 圭垒s 指导教师签字： 答辩委员会成 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，也彳i 包含未获得l 逵；堑邀直甚丝盂噩挂剔直明的：奎拦豆 室上或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。 虢到两厍脾6 月夕日 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 k i 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) 学位论文作者签名剥 签字日期：2 o 年6 月7 日 导师签 签字日期：2 0 ( o 年石月少日 一呼 一嘲 车镇凹陷新生代成盆一成藏构造过程及华北克拉通的破坏 摘要 车镇凹陷是济阳坳陷北端的一个构造单元，处在渤海湾盆地中部，构造位置独特， 以显著的东西向构造为特征。其构造演化在渤海湾盆地的成因研究中占有重要地位。 本文在地震数据解释和录井资料分析的基础上，侧重研究车镇凹陷陡坡带与缓坡带的 断裂体系，结合沉积体分布特征和有限元模拟方法，分析了断裂活动对油气生成到聚 集成藏各环节的作用，讨论了车镇凹陷形成机制。在此基础上，结合渤海湾盆地各坳 陷的研究成果，探讨了渤海湾盆地新生代的形成演化及其与周边板缘活动的关系，对 华北克拉通破坏终止的表现形式和原因作了初步探讨，得出以下认识： 车镇凹陷边界断层按走向可分为三个方向，东西向、北西向和北东向，其中，北 东向埕南断层断面最陡。陡坡带断裂按形态划分为板式、铲式、座椅式和断阶式四种。 缓坡带断层依据发育程度和组合样式的不同，分为坡折式缓坡带、断阶式缓坡带和半 地堑式缓坡带等三种类型缓坡带。坡折式缓坡主要分布在郭局子洼陷南部和车西洼陷， 半地堑式缓坡主要位于大王北洼陷和大王北次洼陷南部缓坡带，断阶式缓坡分布在车 西洼陷和车3 鼻状构造以南的缓坡带。 t 6 界面是车镇凹陷新生代演化过程中断裂发育状况的分界面。界面之下断裂数量 较少，缓坡带多为反倾断层为主；界面之上断裂数量增多，且多为盆倾断层，即凹陷 内孔店沙四期形成的断层多与主控断层埕南断层的倾向相同，沙三东营期形成的断层 多与埕南断层倾向相反。车西洼陷缓坡带的北东向断层数量多且活动时间长，而郭局 子洼陷缓坡带的北西向断层数量少且规模小。因此，t 6 界面对应的济阳运动可能是一 幕使全区构造应力机制改变的构造运动。车镇凹陷北东向正断层带有右行走滑特征， 大1 断层则具有左行走滑的性质，结合有限元模拟，认为右行走滑拉分是沙四期以后 车镇凹陷较合理的成因机制。 车镇凹陷陡坡带沙三段砂砾岩体的分布主要受呈子口凸起上断层( 或古地形) 控 制。洼陷带半深湖深湖沉积相由沙四晚期的仅分布在大王北和郭局子洼陷分布特征转 变成沙三早期在车西洼陷大面积分布且较其他两个洼陷宽阔的沉积格局。这从沉积学 的角度说明了沙四末期的济阳运动是一次使车西洼陷大幅度沉降并造成东高西低的古 地理格局，是构造应力机制在沙四末期改变的一种表现。沙二中期是凹陷构造和沉积 演化的转折时期。沙二上亚段沉积之前，断陷活动较为强烈，地层呈楔状展布，沉积 中心靠近埕南断层。沙二上亚段至东营组沉积时期是断拗过渡时期，沉积体以板状向 两侧减薄，沉积中心虽靠近埕南断层但相对下覆地层有向南迁移的趋势。 陡坡带的新生界油气藏以岩性油气为主，缓坡带的新生界油气藏除了包括岩性油 气藏，鼻状构造油气藏和断块构造油气藏发育，受断裂控制明显。大多数盆倾断层输 导油气运移，不利于形成构造油气藏。古近纪持续活动的反向断层遮挡油气运移，有 利于在古近系中寻找构造油气藏。根据这个规律，郭局子洼陷的断阶式缓坡带不利于 油气藏形成，套尔河和东风港油田之间的缓坡带具有较大的勘探潜力。 渤海湾盆地新生代裂陷期构造演化分为两个阶段。孔店组沙四段沉积时期，渤海 湾盆地的基本构造格局为n n e 向的兰聊断裂带和郯庐断裂带之间夹持一系列n w 向的 狭窄垒堑系，沿着n n e 和n w 向的控盆断裂发育了一系列窄小的垒堑。沙三期东营 期，由于郯庐断裂和兰聊断裂的右行走滑，渤海湾盆地在北西南东拉张背景下叠加了 走滑拉分作用。从力源的角度讲，太平洋板块的俯冲和印度欧亚板块之间的碰撞共同 约束了渤海湾盆地浅表构造过程。 华北克拉通浅表破坏的终止以东营运动为标志，而停止破坏可能的深部原因是日 本海盆强烈的火山活动使其下地幔物质亏损，从而渤海湾盆地的软流圈向东流动而岩 石圈开始热沉降。 关键词：车镇凹陷：断裂演化：沉积特征；有限元模拟；右行走滑拉分，华北克拉通 的破坏 t h es t r u c t u r a l p r o c e s s o fc e n o z o i cb a s i n f o r m i n g a n do i l a c c u m u l a t i o ni nt h ec h e z h e ns u b d e p r e s s i o no ft h eb o h a ib a y b a s i na n dd e s t r u c t i o no ft h en o r t hc h i n ac r a t o n a b s t r a c t t h ec h e z h e ns u b d e p r e s s i o n ，o n eo fs e v e ns u b - d e p r e s s i o n so ft h ej i y a n gd e p r e s s i o n ，i s l o c a t e di nau n i q u ee ws t r i k i n gs t r u c t u r a lz o n eo ft h eb o h a ib a yb a s i n r e s e a r c h e so n c h e z h e ns u b d e p r e s s i o np l a yap i v o t a lr o l ei nu n d e r s t a n d i n ge v o l u t i o no ft h eb o h a ib a y b a s i n o nt h eb a s i so fs e i s m i cd a t ai n t e r p r e t a t i o na n dl o gd a t aa n a l y s i s ，r e s e a r c h e so nt h e f a u l ts y s t e mh a v eb e e nc a r d e do u t r o l e sw h i c hf a u l t sp l a yi nt h ep r o c e s so fo i lf o r m a t i o n a n da c c u m u l a t i o na r ea n a l y z e da n do r i g i no ft h ec h e z h e ns a gi sd i s c u s s e di n t e g r a t e dw i t h s e d i m e n t a r yu n i td i s t r i b u t i o na n df i n i t ee l e m e n tm o d e l i n g w i t hf u r t h e rr e f e r e n c et oo t h e r g e o l o g i c a ls t u d yo nt h ew h o l eb o h a ib a yb a s i n ，r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eb o h a ib a yb a s i n s c e n o z o i ce v o l u t i o na n ds u r r o u n d i n gt e c t o n i cm o v e m e n t si so nd i s c u s s i o na l o n g s i d eh o wa n d w h yt h en o r t hc h i n ac r a t o nc e a s e dd e s t r u c t i o n t h em a j o rc o n c l u s i o n sa r ep r e s e n t e da s f o l l o w s ： t h eb o u n d a r yf a u l to ft h ec h e z h e ns u b d e p r e s s i o nf a l l sa p a ni n t ot h r e es e g m e n t so fe w ， n ea n dn w - s t r i k i n gr e s p e c t i v e l y ，w i t ht h en es e g m e n tt h es h a r p e s t b a s e do nf a u l t g e o m e t r y ，t h e f a u l ts u r f a c ec a l lb e s u b d i v i d e di n t ot h r e ek i n d so fg e o m e t r y ：p l a t y ， s h o v e l s h a p e ，c h a i ra n dd o m i n o l i k e a c c o r d i n gt on u m b e ro ff a u l t sa n dc o m b i n a t i o no nt h e g e n t l es l o p e ，i ti sd i v i d e di n t ot h r e et y p e s ：s c a r ps l o p eo n e ，d o m i n o l i k ef a u l t e do n ea n dh a l f g a r b e no n e m o s tp a r t so fg u o j u z is a ga n dc h e x is a gh a v et h es c a r ps l o p eo n ew h i l et h e g e n t l eh a l fg r a b e ns l o p ei sm a i n l yl o c a t e di nt h es o u t ho fd a w a n g b e is a ga n dd a w a n g b e i w e s t e r ns u b s a g t h ed o m i n o - l i k ef a u l t e ds l o p ei sc h a r a c t e r i s t i co fs o u t hs l o p eo ft h ec h e x i s a ga n dt h ec h e - 3n o s e 1 i k es t r u c t u r e t 6i sas u b s t a n t i a lt i m es u r f a c ei nt h es t r u c t u r a ie v o l u t i o no fc e n o z o i cc h e z h e n s u b d e p r e s s i o n t h e r ea r ef e w e rf a u l t su n d e rt h es u r f a c ea n dm o s td i po p p o s i t et h ec e n t r a l s a gi nt h ec o m p a r i s o nw i t ht h ef a c tt h a tm o r en o r m a lf a u l t sa r ea b o v et h es u r f a c ea n dd i pt o t h ec e n t r a ls a g i no t h e rw o r d s ，f a u l t sf o r m i n gd u r i n gk o n g d i a nt oe s 4p e r i o dd i ps a l t l ew i t h t h ec h e n g n a nf a u l tw h i l et h eo t h e r sf o r m i n gd u r i n ge s 3t od o n g y i n gp e r i o dd i pt oo p p o s i t e d e r e c t i o n i ti ss h o w e dt h a tm o r ea n dl o n gt e r ma c t i v ef a u l t si nc h e x is a gt h a ni ng u o j i z i s a g t h e r e f o r e ，t h e s ed i f f e r e n c e si l l u s t r a t et h ej i y a n gm o v e m e n ti sp r o b a b l ya ne v e n tw h i c h c h a n g e ss t r u c t u r a ls t r e s sf i e l do ft h ec h e z h e ns u b - d e p r e s s i o n n es t r i k i n gn o r m a lf a u l t sa r e d e x t r a la n de ws t r i k i n gd a1f a u l ti ss i n i s t r a l c o m b i n e dw i t hf i n i t ee l e m e n tm o d e l i n g ，i ti s p r o p o s e dt h a td e x t r a ls t r i k es l i pa n dp u l la p a r ti sar e a s o n a b l em o d e lf o rc h e z h e ns u b d e p r e s s i o na f t e re s 4 t h ed i s t r i b u t i o no fe s 3g l u t e n i t ei nt h es h a r ps l o p ei sc o n t r o l l e db yf a u l t so nt h ec h e n g z i k o u u p l i f t i nt h es a g s ，t h em a j o ra r e ao fs c r n i d e e pl a k ea n dd e e pl a k ef a c i e st r a n s f o r m sf r o mt h e s a gg u o j u z ia n dt h ed a w a n g b e is a gd u r i n gl a t ee s 4p e r i o dt ot h ec h e x is a gd u r i n ge a r l y e s 3 ，w h i c hs h o wt h a tt h ej i y a n gm o v e m e n tc a u s e sl a r g es u b s i d e n c ea n dc h a n g e sl i t h o f a c i e s a n dp a l e o g e o g r a p h yi nt h es u b d e p r e s s i o n b e f o r ee a r l ye s 2 ，f a u l ta c t i v i t yw a ss t r o n ga n d s t r a t ad i s t r i b u t el i k ew e d g e d e p o s i t i o nc e n t e rw a sn e a rc h c n g n a nf a u l t t h ep e r i o df r o ml a t e e s 2t od o n g y i n gp e r i o di sat r a n s i t i o n a lp e r i o df r o mt r a p h r o g e n yt od e p r e s s i o n l a y e r sa r e p l a t ya n db e c o m et h i n n e rt ot h es l o p e sa n dd e p o s i t i o nc e n t e rm o v e ss o u t h w a r d s m o s to fc e n o z o i co i lr e s e r v o i r s i nt h es c a r ps l o p ea led o m i n a t e db ys e d i m e n t a r yf a c i e s h o w e v e r ，b e s i d e sl i t h o l o g i c a lr e s e r v o i r s ，t h e r ea r en o s e - l i k es t r u c t u r eo i lr e s e r v o i r sa n d f a u l t - r e l a t e dr e s e r v o i r s ，w h i c hi l l u s t r a t eac o n t r o lo ff a u l t i n g m o s tf a u l t sd i p p i n gt ot h e c e n t r a ls a g sh e l po i lm i g r a t i o nt o w a r dt h eg e n t l es l o p ea n dt h e r e f o r et h e ya r en o ti nf a v o ro f o i lr e s e r v o i r s o nt h eo t h e rh a n d ，p a l e o g e n ef a u l t sd i p p i n go p p o s i t et ot h ec e n t r a ls a g sa r e b e n e f i c i a lt of o r m a t i o no fo i lr e s e r v o i r s a c c o r d i n gt ot h er u l e ，i ti sd e d u c e dt h a tt h e d o m i n o l i k ef a u l t e ds l o p ei sn o tg o o df o ro i l t r a pf o r m a t i o n ，w h i l et h eg e n t l es l o p eb e t w e e n t h et a o e r h ea n dt h ed o n g f e n g a n go i l f i e l d sh a sal a r g ee x p l o r a t i o np o t e n t i a l c e n n o z o i ct a p h r o g e n yo ft h eb o h a ib a yb a s i nc a nb ed i v i d e di n t ot w os t a g e s d u r i n gt h e f i r s ts t a g ef r o mk o n g d i a np e r i o dt oe s 4 ，t h et e c t o n i cf r a m e w o r ki sn w s t r i k i n gn a r r o wh o r s t a n dg r a b e ns y s t e m si nb e t w e e nn e ns t r i k i n gt a n l ua n dl a n l i a os t r i k es i l pf a u l ts y s t e m s h o w e v e r , f r o me s 3t od o n g y i n gp e r i o dt h eb a s i nc h a n g e st ob eu n d e rr e g i o n a ln w - s e e x t e n s i o ni n t e r a c t e dw i t hd e x t r a ls t r i k es l i p p u l la p a r tf o r c e ，w h i c hr e s u l t sf r o md e x t r a l m o v e m e n t so ft a n l uf a u l ts y s t e ma n dl a n l i a of a u l ts y s t e m i nt e r m so ff o r c es o u r c e s ，b o t l l t h ep a c i f i cp l a t es u b d u c t i o na n di n d i a e u r a s i ac o l l i s i o nc o n t r o l l e dt h eb o h a ib a yb a s i n s t r u c t u r a le v o l u t i o n t h ed o n g y i nm o v e m e n tm a r k st h et e r m i n a t i o no fd e s t r u c t i o no ft h en o r t hc h i n ac r a t o n o n er e a s o ni sp r o b a b l ym a n t l el o s sc a u s e db ym a s s i v ev o l c a n i ca c t i v i t yi nt h ej a p a ns e a a c c o r d i n g l y ，t h ea s t h e n o s p h e r eu n d e rt h eb o h a ib a yb a s i ns t a r t e dt of l o we a s t w a r d sa n d t h u st h el i t h o s p h e r eb e g a nt h e r m a ls u b s i d e n c e k e y w o r d s ：c h e z h e ns u b - d e p r e s s i o n ，f a u l t i n g , s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r ，f i n i t ee l e m e n t m o d e l i n g ，d e x t r a ls t r i k es l i pa n dp u l la p a r t ，d e s t r u c t i o no ft h en o r t h c h i n ac r a t o n 目录 。前言1 0 1 选题依据和研究现状1 0 2 研究目标和研究内容1 0 3 技术路线2 0 4 研究意义2 0 5 完成的工作量2 1 区域地质背景4 1 1 大地构造背景4 1 2 区域中、新生代构造演化4 1 3 车镇凹陷新生界7 2 车镇凹陷新生代断裂的几何学与运动学特征1 0 2 1 断裂级别的划分1 0 2 2 陡坡带断裂的几何学和运动学特征1 1 2 3 缓坡带断裂的几何学和运动学特征1 6 2 4 车镇凹陷新生代动力学机制：有限元应力场模拟2 2 3 车镇凹陷断裂体系对沉积体系的控制3 7 3 1 车镇凹陷的层序地层划分3 7 3 2 断裂样式与生储盖沉积体的配置关系。3 9 4 车镇凹陷成藏构造过程及控制因素研究4 6 4 1 车镇凹陷断裂与油气运聚一成藏过程分析4 6 4 1 1 断裂对油气生成的影响4 7 4 1 2 断裂对油气圈闭形成的影响4 8 4 1 3 断裂对油气运移和聚集的影响4 8 4 2 车镇凹陷的油气成藏特征与要素4 9 4 2 1 车西洼陷的油气成藏特征5 1 4 。2 2 大王北洼陷的油气成藏特征5 3 4 2 3 郭局子洼陷的油气成藏特征5 5 5 渤海湾盆地形成与新生代华北克拉通破坏的终结机制5 7 5 1 华北克拉通破坏的终结表现形式。5 7 5 2 渤海湾盆地形成过程和华北克拉通破坏的终结机制5 9 6 结论6 2 参考文献6 4 致谢6 7 个人简历6 8 硕士在读期间发表的学术论文6 8 车镇f u l 陷新，e 代成盆成藏构造过程及华北克托通破坏 0 前言 o 1 选题依据和研究现状 渤海湾盆地是华北克拉通东部地块上的一个中、新生代盆地，位于中国东部渤海 海域及其周围的华北平原地区，包括华北平原、下辽河平原和渤海海域，总面积约 2 0 x 1 0 4k m 2 。盆地的主体构造线呈n n e 方向展布，中部的济阳坳陷和黄骅坳陷发育北 东和北西向构造，该盆地的形成机制长期以来备受争议。其中，关于其浅部构造应力 机制的模型有：伸展模式【l 】，伸展+ 走滑模式【2 】，伸展+ 拉分模式【3 】走滑拉分模式【4 1 。 按照其力源小同又可概括为：地幔柱说【5 1 ，太平洋板块俯冲1 ，6 1 和青藏高原的隆起7 引。 这些模式都从某个角度反映了该区的一些事实。 同时，渤海湾盆地是华北克拉通减薄的中心区域。最新的研究结果揭示，渤海湾 盆地之下岩石圈厚6 0 1 0 0k m ，而其周缘的太行山、燕山辽西和辽东地区，岩石圈仍 厚达1 0 0 1 5 0k m ；太行山以西的西部地块岩石圈厚2 3 0k m 左右【钔。华北克拉通的破 坏问题是当今地质科学研究的热点。渤海湾盆地形成的过程与华北克拉通破坏的时限 相当，可以说，它们是一个地质过程产生的两个不同角度的科学问题。华北克拉通破 坏不仅仅是岩相和热状态的转变，还包括岩石圈厚度的变化【1 0 1 。岩石圈减薄的一个浅 层表现的是伸展构造，包括拆离断层，变质核杂岩和断陷盆地1 1 1 】。渤海湾盆地在古近 纪末由裂陷期转入拗陷期很可能标志着华北克拉通破坏浅部表现的终止，而这一过程 的表现形式和动力学机制目前还是个研究较为薄弱的问题。 为了深化对这两个问题的认识程度，本文选取渤海湾盆地中部呈东西向展布的车 镇凹陷开展成盆成藏构造过程的研究。 目前，关于车镇凹陷的研究集中凹陷内各个构造带的石油地质特征分析，对整个 凹陷构造活动及这些构造地层信息对渤海湾盆地新生代演化的启示方面的工作还需 要丰富。 0 2 研究目标和研究内容 车镇凹陷的新生代构造演化能为渤海湾盆地的成因和华北克拉通的破坏有所揭 示，对明确凹陷的油气成藏过程并指导油气勘探也具有重要作用，因此，本文两个研 究目标：一是侧重高精度断裂几何学、运动学和动力学分析，论述车镇凹陷的成因和 华北克拉通破坏的终结过程和机制；二是结合层序地层学研究，开展多层系、多阶段 1 车镇凹陷新乍代成盆成藏构造过程及华北克拉通破坏 沉积组合体的三维配置、形成、演化和相关油气运聚一成藏过程的研究，揭示断裂活 动与油气成藏过程中各要素的关系。拟开展以下研究内容： 1 ) 侧重断裂精细几何学研究：内容包括对断裂进行分级、对重要断裂的断裂面进 行精细断面形态制图、讨论断面变化因素，总结不同级别断裂的三维空间分布规律及 其控制因素。 2 ) 侧重断裂精细运动学研究：对重要断裂的不同段落生长指数进行统计、研究生 长指数的空间变化规律；利用a n s y s 有限元分析软件开展构造应力场数值模拟。 3 ) 研究开展断裂运动学与精细的沉积体三维配置关系的研究：选择重要的垂直断 裂的地震测线和连井剖面开展沉积体三维配置与断裂运动过程对沉降中心的控制作用 的研究。在此基础之上，开展断裂对油气运聚与成藏的分析与模拟研究。 4 ) 研究t 1 界面的接触关系，探讨华北克拉通破坏终结时间，表现和机制。 o 3 技术路线 1 ) 在地震数据体解释的基础上，从断层生长指数的角度对断裂运动学特征分析； 编制不同界面构造纲要图，与沉积相结合，揭示主控断层对烃源岩，储层和盖层分布 的控制作用。 2 ) 应用a n s y s 有限元模拟技术分析车镇凹陷的成因和对油气分布规律；检验盆地 成因动力学模型。 0 4 研究意义 本文的研究有两方面的意义，第一，探讨车镇凹陷或渤海湾盆地形成机制，为探 讨华北克拉通破坏这个重大科学问题提供盆地内部的信息；第二，通过分析车镇凹陷 断裂活动与油气生、储、盖、运、圈的关系，为预测有利的生油层段、储层和有效的 地层及圈闭提供理论依据，有利于该区高成熟阶段的岩性油气藏和构造油气藏的寻找、 资源挖潜和开发，具有重要的经济意义。 0 5 完成的工作量 本论文依托中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司河口采油厂横向课题“车 镇凹陷南坡断裂构造体系与油气成藏规律 的资助而完成。在2 0 0 8 年7 月至2 0 1 0 年 2 车镇f u l 陷新乍代成盆一成藏构造过程及华北克托通破坏 1 2 月，随项目组展开工作，主要工作量如下( 表0 1 ) 。涵盖车镇凹陷结构研究的主 要剖面如图0 1 所示。 表0 - 1 主要工作量统计表 工作内容工作量 三维地震剖面解释 4 6 条 单井录井图 2 6 张 等t 0 构造图5 张 地层厚度图1 张 有限元模拟图3 套 断面等值线图 1 张 图o - 1 主要测线分布图 3 车镇f “i 陷新生代成盆成藏构造过程及华北克拉通破坏 1 区域地质背景 1 1 大地构造背景 车镇凹陷是渤海湾盆地济阳坳陷北部的一个凹陷。在大地构造位置上，渤海湾盆 地东部和西部分别为胶辽隆起区和太行山隆起区，北部与燕山期燕山褶皱逆冲推覆构 造带相邻，南部与鲁西隆起毗邻，平面上呈“z ”字型展布，包括五个隆起和九个坳陷 ( 图1 1 ) 。渤海湾盆地的大地构造位置处于古亚洲洋构造域、特提斯构造域和环太平 洋构造域等多个构造域的复合交接地区，盆地构造变形样式受到中生代以来的印支运 动、燕山运动等多期与长期演化的影响，并受制于后期构造( 包括四川运动、华北运 动和喜马拉雅运动【1 2 1 ) 改造期间盖层和基底构造耦合程度上的差异。渤海湾盆地的新 生代变形受中生代基底构造格局、周边造山带的形成演化和深部动力过程影响明显， 如何从渤海湾盆地的新生代沉积、结构、构造等信息中分离出对周边板块活动的响应 特征则非常具有挑战性。 1 2 区域中、新生代构造演化 渤海湾盆地是在华北古生代地台基础上发育而成的一个中、新生代叠合盆地，渤 海湾盆地中、新生代演化主要受控于两种动力学背景，一为华北板块与西伯利亚板块、 扬子板块分别在海西晚期、印支期的拼接挤压；二为滨太平洋构造域的演化及郯庐断 裂的活动。两大构造体系域在中生代盆地演化的各个时期所起的作用既有差异，又有 继承。目前，普遍认为渤海湾盆地的新生代演化也与印度欧亚板块的碰撞有关，但是， 盆地内是对此是如何响应的尚不清楚。渤海湾盆地的构造演化分为两个阶段。 第一，中生代抬升和初始断陷阶段。印支运动，主要受控于扬子板块与华北板块 挤压碰撞所产生的挤压应力场，济阳坳陷的基底受断裂控制，发育多条北西、北东向 的压扭断层。早、中侏罗纪，是本区准平原化的过程。燕山早期，华北与华南板块拼 合成统一板块后，渤海湾盆地处于西太平洋安第斯型大陆边缘【1 3 1 ，安第斯型大陆边缘 主要以平行造山带走向的逆冲一褶皱变形为特征，局部可以出现平行造山带的走滑构 造。盆地总体处于挤压背景下，受到n w w - - s e e 不对称挤压产生了一系列1 l ：- - i i ：东北 东向断裂。俯冲的应力传递导致郯庐断裂及一系列与其近平行的- t l ：i i ：东向断裂具有左 行平移性质。在接受俯冲作用的同时，中国东部陆壳也普遍经受伸展构造作用，沿上 4 车镇l u l 陷新乍代成盆- 成藏构造过程及华北克拉通破坏 陷前期形成的北西向及北东向的逆冲断层发生构造负反转，形成了一系列半地堑【16 1 。 1 1 4 “0 0 “1 1 e 。0 0 ” 1 1 8 。0 0 “1 2 0 6 0 0 “1 2 2 。0 0 ” 彳 区 形 起彳 兼 簟 囊彩 起 k 翔山 。 行 一懒驴 p 产移 哆 拿 缸广。 。篇t 冬彰 懈 蘑 尹弋削 r 胶蕊 乡 缈 鞴 乏缪 i 1 1 6 “o f f 1 1 8 v 0 0 ”1 2 0 6 0 f f 1 2 2 o f f 4 2 。 0 0 。 4 0 9 0 0 。 3 8 。 0 0 。 3 6 0 0 。 图1 - 1 渤海湾盆地新生代构造简图 ( 据漆家福掣”】修改，黑色方框代表车镇凹陷在渤海湾盆地中的位置) 第二阶段是新生代强烈断陷阶段。新生代，盆地和先存断裂继承性发育。晚白垩 纪，郯庐断裂在渤海湾海域的坳陷中表现为伸展活动，而这伸展活动一直持续到早始 新世【1 8 五0 1 ，表现为孔店组、沙四段中广泛发育的正断层。中晚始新世之后，受太平洋 板块俯冲转向的影响，郯庐断裂转变为右行走滑1 8 , 2 1 , 2 2 】。可能受印度板块对欧业板块 的碰撞影响，华北克拉通西侧西部地块受到南西向的挤压应力【2 3 】，使西部地块相对东 侧向北东运动，并沿着华北中央地块与渤鲁地块两种不同结晶基底的分界断裂一兰考 车镇凹陷新生代成盆成藏构造过程及华北克拉通破坏 聊城断裂带右行走滑运动【2 4 1 。两条走滑断裂系之间和之外的区域就处在不同的应力场 下。 新生代是渤海湾盆地的主要成盆期，研究表明渤海湾盆地的沉降带是迁移变化的， 而且有一定的规律性。在整个大的区域构造背景下，沉降带表现从早到晚为从周边向 中心迁移，由西向东，由南向北最后集中到渤海海域。而且，各个坳陷的构造迁移性 也相当明显。济阳坳陷的构造迁移性，从早到晚表现为由南向北的迁移 2 5 , 2 6 。这种沉 降和沉积中心的迁移规律与总体南部老断裂的活化起始和结束时期早于北部的规律是 一致的。这种现象表明，渤海湾盆地在拉伸应力场中成盆后，还可能有来自深层的动 力过程导致了其地壳浅表内部构造的变化。 至此，在板块运动形成了盆地大体框架后，周缘板块应力的传递和全球板块尺度 下区域深部地幔过程决定了浅部地壳的内部改造，形成了当今济阳坳陷“四凹六凸”的局 面，即车镇凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷、东营凹陷、义和庄凸起、陈家庄凸起、无棣 凸起、滨县凸起、青陀子凸起和广饶凸起，真正形成了“北断南超”的箕状断陷盆地。 车镇凹陷和济阳坳陷其它凹陷一样，是一个在对基底构造层长期改造基础上发展 起来的中、新生代陆相断陷盆地，经历了裂陷期( 晚侏罗世早始新世) 、断陷期( 中始 新世渐新世) 和拗陷期( 中新世上新世) 三大演化阶段。 车镇凹陷北、西、南三面被埕宁隆起和义和庄凸起环绕，东端与沾化凹陷的渤南 洼陷、四扣洼陷相邻；东西长约8 1 k m ，南北宽约2 3 k m 。车镇凹陷北部边界为总体近 东西向、宽3 8 k m 的埕南断层，与埕宁隆起相邻；南部为宽1 5 k m 左右的斜坡带，第 三系超覆于南侧的义和庄凸起上。剖面上，整体表现为早期北断南超的基础上，形成 地堑式结构，是典型的古近纪复合扭张断陷；平面上，表现为西部n e 向地堑与东侧 n w w 向地堑的相互对接。凹陷内断层发育、构造单元分割性较强，凹陷被大王庄和 车3 两个鼻状构造分割为三个狭长而深陷的洼陷，呈现出南北分带、东西分块的结构 特征( 图1 2 ) 。 6 车镇【u 1 陷新乍代成盆成藏构造过程及华北克拉通破坏 1 3 车镇凹陷新生界 图1 2 车镇凹陷位置及盆地结构示意i 羽t 2 7 1 车镇凹陷新生界和济阳坳陷的新生代地层基本相同( 表1 1 ) ，古近系分布广泛， 沉积厚度巨大，自下而上主要由孔店组，沙河街组、东营组组成，其中，孔店组分布 范围较小，由于整体沉降晚于济阳坳陷其它三个凹陷，因此，车镇凹陷普遍缺失孔店 组地层。新近系大面积覆盖在古近系之上，自下而上由馆陶组，明化镇组两套地层组 成，上被第四纪平原组覆盖。在新生代的构造演化过程中，车镇凹陷经历了三次裂陷 运动和新近纪的拗陷阶段，形成了古近系与前古近系之间、古近系与新近系之间区域 不整合面。现分述如下： 1 沙河街组( e s ) 区内沙河阶组为下第三系的下部地层，自下而上分为沙四段、沙三段、沙二段及 沙一段，各段岩性及地层厚度在盆地不同部位变化较大。 1 ) 沙四段：分为沙四段下亚段和上亚段。岩性为红色碎屑岩，灰色、深灰色泥岩 与石膏、盐岩互层，顶部有油页岩及碳酸盐岩。沉积厚度一般2 0 0 10 0 0 m 以上。沙 四段下亚段：研究区只有少数几口钻井遇该层位，而且揭示不全。岩性在：i l n 陡坡带 为杂色、灰紫色、浅灰色厚层一巨厚层砾岩，夹有少量薄层或透镜状灰紫色泥岩，砾 石成分为各种类型的片麻岩、石英岩、火山碎屑岩、白去岩、灰岩、沉积岩，大小混 7 车镇凹陷新乍代成盆成藏构造过程及华北克拉通破坏 杂，大者可达4 5 c m ，棱角状一次棱角状，分选性极差：往南至义和庄凸起上渐变过 渡为灰紫色薄层含膏泥岩、泥岩，夹少量中薄层浅灰色白云岩：中央洼陷相变为深灰 色、灰黑色油泥岩、油页岩，夹有灰色砂砾岩透镜体和粉砂岩漳层。沙四段上亚段： 主要岩性为灰色厚层砾岩、砂砾岩、紫红色泥岩、含膏泥岩、泥灰岩、油泥岩、油页 岩、含膏白云岩、白云岩和灰岩。岩性、岩相具有平面分带、东西分区的特点：北部 陡坡带为砂砾岩沉积，中央洼陷带为油泥岩、油页岩沉积，南部缓坡岩性差异较大， 车西以碎屑岩沉积为主，车东地区以碳酸盐岩沉积为主。与沙四下亚段为超覆不整合 接触。 2 ) 沙三段：岩性为深灰色、灰黑色油泥岩、油页岩、粉砂岩。厚度一般为3 0 0 一 1 2 0 0 m 。据岩性组合可分为三个亚段：沙三下亚段：下部为灰色、深灰色砂砾岩、砂 岩、粉砂岩，夹有油泥岩，上部为灰黑色油泥岩、油页岩。沙三中亚段：主要岩性为 灰质砂岩、粉砂岩、油泥岩、油页岩，具下粗上细的正旋回。沙三上业段：为深灰色 粉砂岩、油泥岩、油页岩、灰质泥岩、白云质灰岩和白云岩组成。与沙四段不整合接 触。 3 ) 沙二段：岩性为紫色、灰绿色、杂色泥岩与粉砂岩互层。厚度一般为1 0 0 - - 6 0 0 m 。 可分为上、下二段。沙二下亚段：灰色细砂岩、粉砂岩与紫红色泥岩互层。沙二上亚 段：下部为灰绿色含砾砂岩、粉砂岩，上部为灰绿色粉砂岩与紫红色泥岩互层。与沙 二下为不整合接触关系。 4 ) 沙一段：岩性为灰绿色、灰色泥岩夹生物碎屑灰岩、白云岩、油页岩及砂岩。 上部为泥岩夹砂岩，中部为油页岩及生物碎屑灰岩，下部为泥岩夹白云岩。沉积厚度 5 0 - - 4 0 0 m 。 2 东营组( e d ) ：自下而上分为东三段、东二段及东一段，岩性主要为灰绿色、 灰色油泥岩、泥岩、粉砂岩。上部为泥岩与粉砂岩互层，中部为泥岩夹粉砂岩，下部 为油泥岩、泥岩。 3 馆陶组( n g ) ：主要为一套粗碎屑岩，主要为砾岩类与砂岩类2 大岩石类型。 4 明化镇组( n m ) ：分为为上、下两段，明下段为浅棕色、黄棕色、灰绿色、灰 色泥岩和泥质粉砂岩互层，夹中、细砂岩，底部具深灰色细砂岩；明上段的下部为浅 棕色、浅灰黄色泥岩、砂质泥岩，夹薄层灰色、浅灰色、浅棕色粉砂岩和泥质粉砂岩； 8 车镇i 川陷新牛代成盆- 成藏构造过程及华北克扎通破坏 明上段的上部为棕红色、棕黄色、浅灰色泥岩和粉砂岩互