濟陽坳陷構(gòu)造演化研究

濟陽坳陷構(gòu)造演化研究

對期次及構(gòu)造層劃分的認(rèn)識濟陽凹陷是中國東部重要的石油和天然氣產(chǎn)區(qū)。對其構(gòu)造成因類型、構(gòu)造期次及構(gòu)造層劃分的深刻認(rèn)識對于指導(dǎo)該盆地油氣勘探有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)于該坳陷構(gòu)造運動特點、構(gòu)造期次和構(gòu)造層的劃分,前人做了大量研究工作,但是不同學(xué)者觀點不同,筆者在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上提出了自己的觀點。1“北南斷南超”柳狀斷陷盆地濟陽坳陷位于渤海灣的西南部,是渤海灣盆地內(nèi)為埕寧隆起和魯西隆起所挾持的向西收斂向東撒開的、近東西走向的一個一級負(fù)向構(gòu)造單元,為一典型的“北斷南超”箕狀斷陷盆地(圖1)。坳陷內(nèi)的義和莊凸起、陳家莊凸起、無棣凸起、濱縣凸起、青陀子凸起、廣饒凸起等又將其分為車鎮(zhèn)、惠民、沾化和東營四個凹陷帶。2濟陽坳陷成因的因素分析濟陽坳陷由于地處渤海灣盆地、華北板塊,在形成過程中受到中國東部多期變化、極不穩(wěn)定的深大斷裂——郯廬斷裂的影響,所以,濟陽坳陷的形成是復(fù)雜而受多種因素影響的。2.1以構(gòu)造山為因,加速了區(qū)域構(gòu)造格局的改變古生代,華北板塊以總體升降運動為主,其北緣則長期處于不斷裂解、不斷閉合、陸殼不斷增生的過程。而華北板塊的東南邊緣從前震旦紀(jì)至志留紀(jì),則經(jīng)歷了大陸裂谷、被動大陸邊緣以及閉合造山等多階段的板塊構(gòu)造演化。大陸邊緣的構(gòu)造運動勢必對整個華北板塊有一定的影響。海西中晚期,古亞洲洋和古秦嶺洋的俯沖產(chǎn)生對華北板塊的擠壓力,導(dǎo)致板塊內(nèi)部構(gòu)造格局的改變。王穎認(rèn)為在早古生代,由于全區(qū)地殼抬升,使該區(qū)缺失下奧陶統(tǒng)和志留系,而石炭系、二疊系則幾乎全區(qū)可見。其開合作用造成了華北內(nèi)部地殼的擠壓變形。2.2斷裂北西向滑動的古生界凹陷晚三疊世,華北板塊受到擠壓整體抬升遭受剝蝕,使?jié)柕貐^(qū)三疊系剝蝕殆盡。而且濟陽坳陷位于郯廬斷裂的西盤,在左行走滑的影響下,必然對具有古老結(jié)晶變質(zhì)巖的魯西隆起造成強大的拖曳力,使基底近東西向的斷裂復(fù)活,沿其斷裂面向南西滑移,導(dǎo)致濟陽坳陷產(chǎn)生強烈褶皺及逆斷層的生成;尤其是坳陷東部的濱海地區(qū),受到北東方向的水平擠壓,古生界褶皺變形,形成“兩隆三凹”北西走向的壓性構(gòu)造帶。燕山運動一幕的張裂運動使?jié)柕貐^(qū)原北西向逆斷層反轉(zhuǎn)為正斷層,并沉積了下、中侏羅統(tǒng)。在中生界太平洋板塊向西俯沖的作用下,引起了中朝地塊東、西兩部分的不均勻縮短,遂造成走向NNE的郯廬斷裂帶及其大規(guī)模走向滑動。大陸板塊俯沖,導(dǎo)致濟陽坳陷發(fā)生了劇烈的燕山運動二幕,斷裂負(fù)反轉(zhuǎn)特征更加明顯,形成了一系列北西向負(fù)反轉(zhuǎn)斷層和負(fù)反轉(zhuǎn)褶皺,造成現(xiàn)今剖面,即古生界向洼中減薄以及斷層下降盤地層厚度小于上升盤殘留厚度,呈“薄底型”或“禿底型”的褶皺形態(tài)。這一階段斷裂帶呈現(xiàn)正斷層兼右行走滑,濟陽坳陷進(jìn)入斷陷期。2.3拉張加強作用的穩(wěn)定性新生代,由于西太平洋板塊與亞歐板塊的碰撞使渤海灣盆地趨于拉張,此時郯廬斷裂強烈的拉張,共同作用導(dǎo)致了濟陽坳陷盆地的形成。新生代坳陷繼承性發(fā)育,原有的斷層進(jìn)一步發(fā)育;與此同時,由于斷裂拉張作用的影響而形成大量新的拉張正斷層,斷層縱橫交錯,似網(wǎng)狀,相互連通。這些新斷層的出現(xiàn),使得坳陷內(nèi)三級構(gòu)造單元形成;但是,僅僅拉張運動不足以形成當(dāng)今坳(凹)陷與隆(凸)起相間的局面。在整個大的區(qū)域構(gòu)造背景作用下,沉降帶表現(xiàn)為從周邊向中心遷移,由西向東、由南向北最后集中到渤海海域。而且各個坳陷的構(gòu)造遷移性也相當(dāng)明顯,濟陽坳陷的構(gòu)造遷移性,從早到晚表現(xiàn)為由南向北的波動遷移。這種現(xiàn)象也可以用張一偉的“波動說”來解釋。3濟陽坳陷壓性構(gòu)造期次濟陽坳陷經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動,前人對其構(gòu)造運動期次作了詳細(xì)的研究,大的構(gòu)造運動期次分法基本相同,但在燕山運動幕的劃分和特征上還有一定的分歧:王毅、戴俊生、陳潔等認(rèn)為,在燕山運動Ⅱ幕時,濟陽坳陷處于擠壓應(yīng)力態(tài)發(fā)育壓性構(gòu)造,而以中國石油地質(zhì)志(卷六)、常國貞、楊品榮等認(rèn)為燕山運動Ⅱ幕為繼承燕山運動I幕的張裂運動,產(chǎn)生負(fù)反轉(zhuǎn)斷裂。楊品榮還認(rèn)為喜山運動期存在多期正反轉(zhuǎn)構(gòu)造,與大多數(shù)認(rèn)為喜山運動期為長期負(fù)反轉(zhuǎn)的觀點不一致。中國石油地質(zhì)志(卷六)把濟陽坳陷構(gòu)造期次劃分為前寒武紀(jì)運動期、加里東—海西運動期一印支運動期、燕山運動期和喜瑪拉雅運動期。以此為基礎(chǔ),筆者綜合其他資料,將加里東—海西—印支運動期分成加里東—海西和印支運動兩期。3.1主客觀構(gòu)造動構(gòu)造動濟陽坳陷及其周圍的最老地層為太古界泰山群,經(jīng)泰山運動,以強烈的褶皺和斷裂變動為特征,形成華北地臺的基底,構(gòu)造呈北西西或近東西向。泰山運動是該區(qū)最早的構(gòu)造運動期,形成前震旦紀(jì)地層和寒武系之間的角度不整合。3.2寒武—加里東—海西運動期吳富強等對加里東運動進(jìn)行了進(jìn)一步劃分,他認(rèn)為早加里東運動使全區(qū)整體沉降,形成了寒武—奧陶系碳酸鹽巖建造,晚加里東運動使全區(qū)整體抬升遭受剝蝕;加里東—海西運動期地層只有大段大套的缺失,而無明顯的角度不整合,顯示出濟陽坳陷整體震蕩升降運動特點。3.3逆沖斷裂帶北西緣大巖格局楊品榮等認(rèn)為,印支運動主要發(fā)生于中、晚三疊世,表現(xiàn)為大型寬緩的隆起,但仍以振蕩運動為主,局部發(fā)育逆斷層,區(qū)內(nèi)形成五條北西向逆沖斷裂帶。晚三疊世,華北板塊內(nèi)部整體抬升遭受剝蝕濟陽地區(qū)三疊系剝蝕殆盡。3.4中侏羅統(tǒng)對比下的構(gòu)造轉(zhuǎn)型由于燕山運動期該區(qū)地層保留不一致,并受到喜瑪拉雅運動的影響,學(xué)者對燕山運動Ⅱ、Ⅲ幕有相反的應(yīng)力狀態(tài)的解釋。中國石油地質(zhì)志(卷六)、常國貞等認(rèn)為:燕山運動Ⅱ幕和Ⅲ幕中國的構(gòu)造運動強烈,以劇烈的巖漿活動伴以強烈的斷裂作用為特征,是濟陽裂陷初始形成期,該期顯示了較明顯的負(fù)反轉(zhuǎn)和正反轉(zhuǎn)交替的構(gòu)造轉(zhuǎn)型過程。筆者從地層的角度不整合方面出發(fā),認(rèn)同王毅等的解釋。燕山運動I幕常國貞認(rèn)為燕山運動I幕發(fā)生于中侏羅世早期,由于西太平洋板塊俯沖帶向歐亞大陸板塊俯沖,引起的弧后拉張效應(yīng)使?jié)柕貐^(qū)原北西向逆斷層反轉(zhuǎn)為正斷層,下、中侏羅統(tǒng)之間是連續(xù)沉積的。燕山運動Ⅱ幕王毅等人認(rèn)為燕山運動Ⅱ幕發(fā)生于中侏羅世晚期,根據(jù)濟陽坳陷東北部中侏羅統(tǒng)坊子組與上侏羅統(tǒng)蒙陰組之間的明顯角度不整合,認(rèn)為Ⅱ幕以褶皺運動為主,發(fā)育大型背斜,局部有逆斷層。燕山運動Ⅲ幕燕山運動Ⅲ幕發(fā)生在晚侏羅世晚期,形成了晚侏羅和早白堊之間的假整合。地殼抬升,斷裂活動強烈,巖漿噴發(fā)。燕山運動Ⅳ幕晚白堊世前發(fā)生了強烈的擠壓運動,地殼抬升,斷裂發(fā)育,造成下白堊統(tǒng)與上白堊之間的沉積間斷和不整合。在樁西地區(qū)形成了較大的逆掩斷層。燕山運動尾幕晚白堊世后,繼續(xù)燕山運動Ⅳ幕的擠壓運動,形成正反轉(zhuǎn)斷層和褶皺。中生代地層遭受剝蝕,在濱海地區(qū)表現(xiàn)尤為明顯,整個地區(qū)的Tr地震反射層都很明顯,反射層與下伏地層的角度不整合非常明顯。3.5構(gòu)造轉(zhuǎn)換期早-晚三紀(jì)該期是濟陽坳陷的重要構(gòu)造轉(zhuǎn)型期,從燕山期的拉張—擠壓交替到該期盆地處于長期擴張狀態(tài),斷裂系統(tǒng)從北西向為主轉(zhuǎn)換成北東向為主。喜瑪拉雅運動I幕從孔店組到沙二段結(jié)束,是濟陽坳陷最主要的斷陷階段,該期整體呈現(xiàn)出負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造特點。構(gòu)造變動在區(qū)域扭張應(yīng)力的作用下,對燕山末期的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造進(jìn)行了改造,產(chǎn)生了大量的近北東向斷層,奠定了單斷式箕狀斷陷構(gòu)造的局面?？椎杲M沉積時期是前第三紀(jì)構(gòu)造特征向第三紀(jì)轉(zhuǎn)換的主要轉(zhuǎn)型期,其后各期構(gòu)造運動只不過是對該期原型盆地的深化和改造。喜瑪拉雅運動Ⅱ幕發(fā)生于早第三系漸新世末,該期是一次明顯的構(gòu)造轉(zhuǎn)型期,即從早第三紀(jì)末的負(fù)反轉(zhuǎn)期又進(jìn)入一個整體抬升和剝蝕的正反轉(zhuǎn)期。東營運動的痕跡在濟陽坳陷乃至整個華北地區(qū)都十分明顯,早、晚第三紀(jì)之間的不整合面在地震剖面上可全區(qū)連續(xù)追蹤,表現(xiàn)為連續(xù)的T1地震標(biāo)準(zhǔn)反射層。喜瑪拉雅運動Ⅲ幕發(fā)生于中新世與上新世之間,上下明化鎮(zhèn)組之間有部分的沉積間斷。喜馬拉雅運動Ⅲ幕以后,整個渤海灣盆地進(jìn)入拗陷階段,此后構(gòu)造運動強度明顯減弱,濟陽盆地進(jìn)入消亡期。第四紀(jì)主要為河流相、洪積相夾海相沉積,局部也有火山噴發(fā),屬于新構(gòu)造運動范疇。4地層知識產(chǎn)權(quán)的歷史和構(gòu)造構(gòu)造層是指在一定的地區(qū),經(jīng)歷了同一構(gòu)造運動階段,具有相同的構(gòu)造發(fā)育歷史和構(gòu)造特征的一套地層總和。筆者根據(jù)沉積建造類型、構(gòu)造特征、特別是地震反射特征和地層接觸關(guān)系,并結(jié)合戴俊生、王毅、宗國洪、李理及中國石油地質(zhì)志等多種劃分方案,把濟陽坳陷劃分為以下五個構(gòu)造層(表1)。4.1基本結(jié)構(gòu)層底構(gòu)造層是一套泰山群的深變質(zhì)花崗片麻巖。流動褶皺和韌性剪切構(gòu)造發(fā)育。地震剖面表現(xiàn)為雜亂反射,能量較弱。4.2下亞層地震剖面地質(zhì)背景下構(gòu)造層可以劃分為上、下兩個亞層。上亞層主要以上古代地層為主,巖石類型主要以砂巖為主,夾有泥巖、頁巖及煤層。下亞層主要以下古代地層為主,巖石類型主要以灰?guī)r為主,地震剖面上有三個較強的反射面,其中Tg2為寒武系下部饅頭組頁巖層的反射。Tg1為上、下古生界之間的反射面,在斜坡部位這一反射層比較清楚,可以連續(xù)追蹤,在隆起或凸起部位由于遭受剝蝕這一反射面常不存在,代之為Tg反射界面。4.3地震剖面效果中構(gòu)造層包括侏羅系和白堊系。其中中下侏羅發(fā)育煤系地層,在地震剖面上為多相位反射,頂部反射為Tj上侏羅統(tǒng)和白堊系發(fā)育碎屑巖和火山巖地層,地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射,頂部剝蝕面反射較強為Tr,也是中構(gòu)造層的頂界面。4.4區(qū)域地震反射特點上構(gòu)造層是下第三系,也可以分為上、下兩個亞層。上亞層主要包括沙一段及東營組地層。該構(gòu)造層分布廣泛,僅局部凸起區(qū)域缺失。在地震剖面上反射相位清楚。特別是沙一段底部油頁巖夾白云巖,生物灰?guī)r段一組強反射分布廣,連續(xù)性好,為區(qū)域性地震反射標(biāo)準(zhǔn)層,即T2下亞層主要包括沙二、沙三、沙四段和孔店組,區(qū)域上分布為多地形,多中心,厚度大,地震剖面上為多界面,強反射平行的特點。沙三段底部油頁巖集中段,地震反射強而密集且連續(xù)性好,為T6反射層。4.5地震剖面的地震剖面的地震地質(zhì)特征該構(gòu)造層亦可分為上、下兩個亞層。下亞層全區(qū)分布廣,地震剖面上多數(shù)地區(qū)為連續(xù)的水平中等強度反射,少數(shù)地區(qū)能可見微弱的拱張想象,其中館陶組底部區(qū)域性塊狀砂巖及底礫巖,形成強反射界面,即為T1,明化鎮(zhèn)組巖性相對較細(xì),而館陶組巖性相對較粗,其過