渤海盆地構(gòu)造特征及演化

渤海盆地構(gòu)造特征及演化

渤海是現(xiàn)代的陸地和海洋。海底地質(zhì)構(gòu)造單元?jiǎng)澐直砻鞑澈Ｊ侵?、新生代渤海灣盆地的海域部分。渤海是在前中生界基底之上發(fā)育的中、新生代疊合盆地。渤海盆地主要構(gòu)造特征是盆地內(nèi)廣泛發(fā)育同沉積生長(zhǎng)斷裂。這些斷裂絕大多數(shù)是張性或剪張性,主要構(gòu)造類型有伸展構(gòu)造、走滑構(gòu)造和反轉(zhuǎn)構(gòu)造等。渤海海域主要發(fā)育三組斷裂構(gòu)造,即東部以NNE向的郯廬斷裂帶為主,西部以NW向的渤張斷裂帶為主,另外,還發(fā)育了一些近EW向的斷裂。渤海中、新生代盆地發(fā)育巨厚的陸相沉積,上侏羅-下白堊統(tǒng)為陸相含煤碎屑巖及火山巖系;第三系為陸相含油巖系;第四系為海陸過(guò)渡相淤泥、粉砂和砂礫。第三紀(jì)是渤海中、新生代盆地的主要斷陷成盆時(shí)期,下第三系沙河街組四段-孔店組零星分布,殘缺不全,盆地狹小;沙河街組三段-東營(yíng)組沉積廣泛,盆地變寬;上第三系十分發(fā)育,老第三紀(jì)形成的被凸起和隆起分隔的各個(gè)斷陷在新第三紀(jì)合并成一個(gè)統(tǒng)一的內(nèi)陸盆地,并在渤中地區(qū)形成盆地的沉降中心。1地震層序界面從地震層序分析入手,劃分層序地層,根據(jù)各期沉積環(huán)境分布特征與控制沉積環(huán)境的同沉積斷層的關(guān)系,來(lái)分析渤海的中、新生代構(gòu)造與沉積的時(shí)空關(guān)系。為了劃分區(qū)域性地震層序,在渤海選擇了36條區(qū)域性地震剖面,重點(diǎn)分析較大凹陷內(nèi)的生長(zhǎng)斷層和隆起超覆區(qū)附近的地震層序接觸關(guān)系,并且注意從沉積中心向邊緣擴(kuò)展來(lái)分析地震層序的接觸關(guān)系。從地震層序分析結(jié)果看,渤海大的區(qū)域性關(guān)系主要有3個(gè)界面:T2,T6和T8。即:館陶組與東營(yíng)組之間(T2)、沙河街組三段與沙河街組四段-孔店組之間(T6)和沙河街組四段-孔店組與前第三系之間(T8)。大量地震剖面顯示,T2、T6和T8界面的上覆地層一般表現(xiàn)為逐層上超或前積下超,而下伏地層表現(xiàn)為削截或頂超。根據(jù)渤海海域中、新生代區(qū)域地質(zhì)資料分析結(jié)合渤海36條區(qū)域性的地震剖面分析,對(duì)渤海的中、新生界地層和地震層序進(jìn)行了劃分(表1)。2-結(jié)構(gòu)沉積物的特點(diǎn)渤海中、新生代地質(zhì)的顯著特征是同沉積生長(zhǎng)斷層嚴(yán)格地控制了中、新生代的沉積,沉積作用與構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)。2.1盆地疊合類型分析根據(jù)渤海中生界和新生界的分布范圍和控盆斷裂的分布分析,渤海經(jīng)歷了中生代晚侏羅世-早白堊世廣泛的斷陷成盆后,晚白堊世-古新世渤海隆升,始新世渤海又在中生代盆地的基礎(chǔ)之上疊合新生代斷陷盆地,始新世盆地基本上繼承了中生代盆地格局,但比中生代盆地要窄小和零散,僅分布在沙南凹陷、遼中凹陷、渤中凹陷和黃河口凹陷西部。漸新世沙河街組三段沉積期盆地?cái)嘞萆煺狗秶鷱V闊且規(guī)模擴(kuò)大。從地震剖面和地層分布分析,中生界比沙河街組四段-孔店組的的沉積范圍要大一些。中生界在渤海西部主要受NW向斷層控制,例如:NW向柏各莊斷裂(渤張斷裂帶的一段)控制了中生界3個(gè)大型沖積扇的分布,而在東部受NNE向斷層控制(圖1),這表明中生代控盆斷裂嚴(yán)格控制了中生界沉積。據(jù)渤海中生代的控盆斷裂和地層分布,對(duì)比渤海中、新生代盆地的控盆斷裂和地層分布,中生代盆地與新生代盆地的疊合類型主要有繼承型和相干型。繼承型為新生代盆地長(zhǎng)軸與中生代盆地長(zhǎng)軸平行并且新生代盆地直接覆蓋在中生代盆地之上,一般分布在遼東灣、沙壘田凸起與埕北凸起之間,而相干型為新生代盆地的長(zhǎng)軸與中生代盆地長(zhǎng)軸相交,如:秦南凹陷,中生界為NW向分布,而新生界為EW向分布。在渤海新生代盆地開(kāi)始發(fā)育近EW向的斷裂,疊加在NW向中生代盆地之上,是新生代盆地區(qū)別于中生代盆地的主要特征之一。2.2沉積相與沉積特征自晚白堊世,渤海中生代盆地整體構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升,一直到老第三紀(jì)古新世,沒(méi)有接受沉積。老第三紀(jì)始新世(孔店組上部)開(kāi)始,盆地又開(kāi)始接受沉積,開(kāi)始發(fā)育狹小的斷陷。沙河街組四段-孔店組沉積,分布零星,殘缺不全,僅在渤西、遼中、渤中東部和渤南的局部分布。渤中東部受NNE向斷裂的控制,在渤南受NW和NNE向斷裂的控制。沙河街組四段-孔店時(shí)期主要沿?cái)嗔逊植剂艘恍_積扇和水下扇,為狹小的湖盆(圖2)。從沙三期開(kāi)始即從中始新世(42Ma)開(kāi)始,渤海發(fā)生了巨大變化,盆地進(jìn)一步拉張伸展,沉積區(qū)域擴(kuò)大,同沉積斷層活動(dòng)強(qiáng)烈。沿控盆斷裂走向定向分布著許多沖積扇、水下扇和扇三角洲(圖3)。這些沖積扇、水下扇和扇三角洲呈串珠狀排列,發(fā)育濱淺湖相、中深湖相和火山巖相,這些都是盆地強(qiáng)烈伸展斷陷和快速沉積的產(chǎn)物,表明沙河街組三段沉積時(shí)期是強(qiáng)伸展斷陷強(qiáng)沉降和快速沉積的階段。渤西和渤南的沉積環(huán)境主要受NW向斷裂控制,而遼東灣、渤中東部和萊州灣的沉積環(huán)境受NNE向斷裂控制。從沙河街組三段至沙河街組一段沉積特征來(lái)看斷陷強(qiáng)度逐漸減弱,進(jìn)入沙河街組一段沉積時(shí)期盆地變淺,大部分為濱淺湖相,進(jìn)入短暫坳陷階段(圖4)。經(jīng)過(guò)沙河街組一段短暫坳陷期之后,盆地更加平坦開(kāi)闊,在此基礎(chǔ)上沉積了東營(yíng)組。東營(yíng)早期除了沿控盆斷裂串珠狀排列發(fā)育一系列扇三角洲和水下扇,還在較平坦的盆地內(nèi)發(fā)育了兩個(gè)大三角洲:古遼河三角洲和古黃河三角洲。古遼河三角洲沿著NNE向斷裂控制的遼東灣展布,而古黃河三角洲沿著NW向斷裂控制的埕北凹陷和沙南凹陷展布,流向渤中坳陷,這表明東營(yíng)早期盆地有較強(qiáng)的斷陷活動(dòng)(圖5)。東營(yíng)晚期斷裂活動(dòng)和沉積作用均明顯減弱,三角洲沉積轉(zhuǎn)向渤中地區(qū)?？傊?東營(yíng)組的沉積特征是沉積水域進(jìn)一步擴(kuò)大,但水深變淺,由水下扇和扇三角洲轉(zhuǎn)為發(fā)育大型的三角洲。東營(yíng)期是在短暫的坳陷基礎(chǔ)上形成的又一次斷陷,但強(qiáng)度不如沙河街組三段沉積時(shí)期。上第三系館陶組和明化鎮(zhèn)組與下第三系在地震層序上有一個(gè)明顯界面。館陶組幾乎覆蓋了整個(gè)盆地,為平原相沉積,表明盆地發(fā)生了整體沉降,同沉積斷層不很發(fā)育,主要是熱沉降,盆地轉(zhuǎn)入坳陷階段,沉積物從盆地邊緣匯入渤中地區(qū)。該地區(qū)是新第三紀(jì)的沉積中心,為濱淺湖相沉積,上第三系相對(duì)較厚。河流的走向在渤海西部仍受NW向斷裂控制,而在渤東和渤南受NNE向斷裂控制(圖6)。3渤海中、新生代盆地構(gòu)造背景綜上所述,除沙河街組四段-孔店組為零星局部沉積外,新生界沙河街組、東營(yíng)組和館陶組都具有繼承性。水深逐步變淺,從深湖相轉(zhuǎn)為泛濫平原相。從水下扇、扇三角洲轉(zhuǎn)為三角洲,最后轉(zhuǎn)變成河流相。從構(gòu)造-沉積環(huán)境圖分析,渤海西部的沉積相受NW向斷裂控制,而東部的沉積相受NNE向斷裂控制。根據(jù)渤海各坳陷內(nèi)的主要控盆斷層上下盤的地層厚度,統(tǒng)計(jì)了生長(zhǎng)指數(shù)。結(jié)合控盆斷裂的生長(zhǎng)指數(shù)分布圖(圖7)分析,渤海主要分為3個(gè)斷陷活躍期:中生代、沙河街組二、三段沉積時(shí)期和東營(yíng)期。這3個(gè)時(shí)期相應(yīng)沉積了大量的沉積物,也是斷層活動(dòng)強(qiáng)度較大的3個(gè)時(shí)期。對(duì)應(yīng)3個(gè)斷陷活躍期有3個(gè)相對(duì)平靜期:沙河街組四段-孔店期、沙河街組一段沉積期和館陶期。這與整個(gè)渤海灣盆地的主要控盆斷裂的生長(zhǎng)指數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和分析結(jié)果是基本一致的。通過(guò)對(duì)渤海遼東灣、渤西、渤中和萊州灣四大區(qū)36條地震剖面的主要控盆斷層的生長(zhǎng)指數(shù)統(tǒng)計(jì),渤海中、新生代主要有三期斷層活動(dòng)高峰期:中生代、沙河街組二、三段沉積期和東營(yíng)期,其中沙河街組三段沉積期是活動(dòng)最強(qiáng)烈時(shí)期,而沙河街組四段-孔店和沙河街組一段這兩個(gè)時(shí)期以及館陶期以來(lái)為活動(dòng)較弱時(shí)期。在遼西地區(qū)、遼東地區(qū)、渤西地區(qū)和渤東地區(qū)主要斷陷期為沙河街組二、三段沉積期,在秦南地區(qū)、遼中地區(qū)和渤中地區(qū)主要斷陷期則為東營(yíng)期,渤中凹陷館陶時(shí)期的生長(zhǎng)指數(shù)也明顯比其他周邊地區(qū)的生長(zhǎng)指數(shù)要高。渤海中部的生長(zhǎng)指數(shù)表明渤中坳陷在東營(yíng)期是一個(gè)比較強(qiáng)的斷陷期,而渤海邊緣的東營(yíng)期伸展斷陷相對(duì)較弱,說(shuō)明東營(yíng)期盆地的沉積中心向渤海中部遷移。橫跨渤海的6條大剖面的平衡剖面分析,清楚地表明渤海各區(qū)都有沉積中心從盆地邊緣向渤中遷移的規(guī)律。一般從渤海西部向東部遷移,渤