廊固武清凹陷杨村斜坡形成演化与成因分析

廊固武清凹陷杨村斜坡形成演化与成因分析

杨村山坡位于渤海湾盆地中后期，位于吴清塌陷东南部，整体向nn呈方形，面积约800km2。杨村斜坡东向大城凸起过渡,西与大孟庄洼槽相邻,南接文安斜坡。早期研究认为杨村斜坡和文安斜坡之间只是由近东西向延伸的里澜断裂所分隔,因而推断二者之间在地质结构、油气成藏模式等方面具有相似性。近年来华北油田分公司在文安斜坡上的油气勘探取得了突破,促进了对相邻杨村斜坡的油气勘探和地质结构研究。对廊固?武清凹陷和霸县凹陷构造演化历程分析对比表明,由于文安斜坡与杨村斜坡距各自的主控断层远近不同,两者在地质结构上存在较大差异。文安斜坡距霸县凹陷牛驼镇东主控断层较近,早第三纪断层活动规模较大,切入基底深,在深部形成了深沟高垒式的潜山构造;杨村斜坡距廊固?武清凹陷西侧的大兴主控断层较远,早第三纪断层活动规模较小,一般切入基底不深或未切入基底,在基底未形成高差较大的垒嵌构造,而是一个相对简单的斜坡带。1渐新世至晚第三纪初的断陷盆地廊固凹陷和武清凹陷的划分是根据现今的构造格局来确定的,河西务断层是廊固凹陷与武清凹陷的分界线(图1)。两者在新生代的构造沉降和沉积历史表明,它们在盆地发展早期阶段,即在始新世—渐新世早?中期(Ek,Es4?Es2)基本上是相互贯通的,属于一个统一的断陷盆地;到渐新世晚期(Es1?Ed),廊固凹陷与武清凹陷逐渐开始分离;在晚第三纪初两者才彻底分离,最终成为两个相互独立的凹陷。根据实际地震地质剖面分析结果(LG073—YL892.5测线,测线位置见图1AA’),建立了廊固?武清凹陷的演化历程模式(图2)。1.1武清凹陷内生断坡在始新世中晚期[图2(a)],大兴断层开始活动,导致其下降盘发生沉降,形成廊固凹陷并接受Ek、Es4沉积。大兴断裂在剖面上呈断坪断坡式升展拆离,并在断坡之上形成了武清凹陷的雏形和导致次一级断裂(河西务断层)的发生。受西侧大兴断裂活动的控制,廊固凹陷处于当时断陷盆地的沉降?沉积中心,而武清凹陷则位于当时断陷盆地的远端,主要表现为远端斜坡。1.2廊固凹陷和武清凹陷的沉积相比较在渐新世早期[图2(b)],大兴断裂活动进一步加强,廊固凹陷强烈沉降,沉积了3000~4000m厚的沙河街组三段和二段。与此同时,武清凹陷也进一步扩大,但其沉降程度和沉积厚度小于同期的廊固凹陷。河西务断层也开始逐渐形成,并对武清凹陷的发展起着一定的控制作用。尽管如此,在这一时期,廊固凹陷和武清凹陷仍为一个整体,共同受大兴断层活动的直接控制,其沉积相带相通。两者发育程度的差异主要是由于它们距主控断层的距离不同而造成的。1.3早期沉积期es1—Es1—Ed时期到渐新世晚期[图2(c)],盆地演化发生了根本性的变化。这种变化主要表现在以下几个方面:①廊固凹陷开始逐渐抬升,除在近源区沉积了少量Es1段外,大部分地区开始遭受剥蚀,且早期沉积地层发生明显变形和重力滑塌;②与廊固凹陷相比,由于河西务断层发生强烈活动,导致武清凹陷在这一时期发生强烈沉降,沉积了1000~2000m厚的沙河街组一段和东营组,沉积范围扩大,明显地向东侧的大城凸起超覆。区域分析显示,河西务断层在这一时期已演化为右旋走滑断裂,而大兴断层则在这一时期基本停止了拉伸和拆离。上述这些差异显示廊固凹陷与武清凹陷已经开始逐渐分离。1.4不同时代下第三系的沉降河西务断层仍继续发生强烈的张扭性活动,从而导致武清凹陷持续沉降,接受了厚达2000m的上第三系馆陶组和明化镇组沉积。由于武清凹陷从渐新世晚期一直到晚第三纪持续沉降,所以上第三系与下伏下第三系之间呈连续沉积或为平行不整合关系[图2(d)]。相比之下,廊固凹陷虽在晚第三纪时也发生了沉降,但沉降幅度远小于东侧的武清凹陷。另外,由于廊固凹陷在渐新世晚期发生抬升和沉积层变形,所以大部分地区缺失沙河街组一段和东营组,并造成上第三系与下第三系之间呈明显的角度不整合关系。武清凹陷与廊固凹陷在晚第三纪初期就已彻底分离,最终形成了2个相互独立的凹陷。2武清凹陷之后地质构造环境分析由多条主干地震地质剖面演化历程分析所建立起来的廊固?武清凹陷早第三纪、晚第三纪的构造格架(图3)看出,大兴断层、河西务断层和宝坻断层是影响和控制廊固?武清凹陷构造发展的主要断层,但它们在新生代的构造演化有很大差异,不同时期起着不同的作用。早第三纪时期,大兴断层是整个廊固?武清凹陷发展的主控断层,由于2个凹陷所处的构造位置不同,所以具有不同的沉降—沉积历史。固安地区是当时沉降—沉积中心,河西务潜山带的发育早期阶段是处于滚动背斜的抬升部位;武清凹陷的大孟庄洼槽是受河西务东储断层和大孟庄反向断层的控制而形成的;而位于廊固?武清凹陷北边基本呈东西向延伸的宝坻断层在这一时期主要是作为一种左旋调节走滑断层而存在的,对整个廊固?武清凹陷的构造沉降和沉积并未起到重要的作用,它主要发生左旋走滑并具有较陡的断层倾角。在上述构造作用下,杨村斜坡表现为主体向西缓倾的盆地斜坡构造。在晚第三纪时期,大兴断层已停止活动,廊固凹陷与武清凹陷已相互分离。由于早第三纪末期廊固凹陷的抬升,在上第三系与下第三系之间出现明显的角度不整合;河西务断层在晚第三纪表现为右旋张扭性走滑,形成河西务潜山带并造成其东侧武清凹陷不断沉降和接受沉积物。与此同时,宝坻断层由早期的走滑调节断层转变为向南倾的正断层,并控制了其南侧上第三系的沉积,使晚第三纪沉积明显向南超覆,在南北向的剖面上呈向南渐薄的楔状形态。另外,此时的杨村斜坡的倾向开始向北偏移,最终形成一个总体向西北倾的斜坡构造带。相关地震剖面显示,武清凹陷内上第三系与下第三系为平行不整合接触,因此,河西务断层并不控制当时的沉积中心。在晚第三纪,武清凹陷的真正主控断层应为北侧的宝坻断裂,沉积物也主要来自于北边的燕山构造带,仅有少量可能来自横向沉积物供给系统。3文安斜坡右旋走滑断裂带半地堑式构造单元—杨村斜坡与文安斜坡结构成因对比杨村斜坡和文安斜坡在发育历史、地质结构和所经历的后期走滑作用改造等许多方面都有很大的不同。图4是依据综合研究成果所建立起来的早第三纪早期廊固?武清凹陷与霸县凹陷的构造模型。该模型显示出杨村斜坡和文安斜坡在成因上具有显著差异。杨村斜坡在早第三纪作为廊固?武清断陷体系的一部分,位于当时断陷的远端。或者说,整个武清凹陷是当时断陷盆地的东部斜坡,其伸展量远小于当时的廊固凹陷。河西务断层在当时并不是一条主控断层,所以在杨村斜坡上没有形成明显的地垒地堑式构造,而仅仅表现为一个简单的盆地边缘斜坡。自渐新世晚期,武清凹陷才开始与西侧廊固凹陷逐渐分离,演化为一个独立的凹陷单元;河西务断层由早期的次级正断层发展成为一个重要的右旋张性走滑断层。随着河西务断层右旋走滑作用的进一步增强,特别是武清凹陷最北边宝坻断层的强烈伸展活动,上第三系的沉降?沉积中心已逐渐转移到武清凹陷的北部,即大孟庄洼陷的北部和大口屯洼陷一带,导致杨村斜坡不断向北倾斜,最终形成一个总体向西北倾的杨村斜坡体系。文安斜坡始终作为霸县凹陷的一个构造单元,从第三纪Ek开始就逐渐形成。与杨村斜坡相比,在早第三纪早期,文安斜坡就距霸县凹陷的主控断层较近,并紧邻当时受牛驼镇东断裂所控制的沉降沉积中心。因此,文安斜坡在早第三纪时断裂作用十分发育,形成了一系列(半)地堑地垒式构造。渐新世晚期开始的右旋走滑拉分作用进一步影响文安斜坡的构造和沉降,但却始终主要受西侧牛驼镇东断层活动和断陷作用的控制。杨村斜坡和文安斜坡的构造格架不仅是早第三纪构造演化的结果,同时晚第三纪以来的张性右旋走滑构造也起了很大的作用。从武清凹陷与霸县凹陷在空间上的关系来看,武清凹陷西侧的河西务走滑断层带继续往南延伸,可直接进入文安斜坡内部,这说明文安斜坡内部的走滑构造实际上是河西务走滑断裂带向南的延伸部分。因此,文安斜坡带的现今构造是老第三纪的构造受新第三纪走滑构造叠加的产物,从而促使其内部发育一定规模的潜山构造带。4地质成藏模式杨村斜坡与文安斜坡具有基本相似的油气成藏条件,油气成藏模式的主要差异在于圈闭规模及幅度,其形成仍受控于各自的地质结构。文安斜坡具有“深沟高垒”的“垒嵌结构”,因此油气主要分布在断块潜山及披覆构造中,即以勘探构造油藏为主。而杨村斜坡(特别是南段)的地质结构以单斜为主,因此其成藏模式以地层—岩性油藏为主(图5)。杨村斜坡由于不具有大幅度断块潜山圈闭,因此应重点开展地层—岩性圈闭研究,以寻找地层—岩性油藏。从杨村斜坡成藏模式图可以看出,奥陶系灰岩地层和石炭系—二叠系砂泥岩地层在单斜背景上受反倾断层遮挡,具有形成地层圈闭的有利条件,且紧邻石炭系—二叠系煤系生烃层系。因此,在古生界应主要开展奥陶系古风化壳岩性油气藏勘探。另外,沙二段砂岩具有形成地层岩性上倾超覆尖灭油气藏的有利条件,是武清凹陷中浅层值得重视的勘探领域。5杨村斜坡立地条件(1)廊固凹陷和武清凹陷在始新世—渐新世的早?中期属于一个统一的断陷盆地;到渐新世晚期开始逐渐分离;武清凹陷与廊固凹陷在晚第三纪才彻底分离,最终成为2个相互独