渤海湾盆地歧口凹陷盆地结构构造及演化_周立宏

天然气地质学

收稿日期:2011-02-09;修回日期:2011-05-17.基金项目:中国石油天然气股份公司重大专项(编号:2008E -0601)资助.作者简介:周立宏(1968-),男,河北故城人,博士,教授级高级工程师,主要从事油气勘探开发科研与管理工作.E -mail :zh ou lh1088@ya -hoo .com .cn .

渤海湾盆地歧口凹陷盆地结构构造及演化

周立宏,卢　异,肖敦清,张志攀,陈宪保,王　辉,胡世英

(中国石油大港油田分公司,天津300280)

摘要:依托歧口凹陷最新超大面积三维地震对歧口凹陷结构构造、断裂活动及盆地演化特征开展系统研究,明确歧口凹陷古近纪早期(沙三早期)几个次凹间连通较好,到沙一末期、东营期逐渐受

潜山构造的不断隆升而以水下低隆起相隔,控制了物源及水体。歧口凹陷具多期断裂活动叠加、断裂复杂的特点,其内部主要断裂在沙三期活动弱或不活动,沙一期、东营期是断裂主要活动期;歧口凹陷断裂活动有4幕:沙三中期、沙一中期、东营末期及明化镇末期,与研究区内规模较大的3期角

度不整合:沙三1

亚段底、沙一上亚段底和馆陶组底的形成关系密切。歧口凹陷具有显著的幕式构造演化的特征,可分为同裂陷和热沉降2个阶段,进一步可细化为裂陷Ⅰ幕(沙三段—沙二段沉积时期)、裂陷Ⅱ幕(沙一段—东营组沉积时期)、稳定热沉降幕(馆陶组—明化镇组沉积早期)和加速沉降幕(明化镇组沉积中后期)。关键词:歧口凹陷;盆地结构;断裂活动;盆地演化;裂陷;热沉降;伸展;走滑

中图分类号:TE121.2 文献标识码:A 文章编号:1672-1926(2011)03-0373-10引用格式:周立宏,卢异,肖敦清,等.渤海湾盆地歧口凹陷盆地结构构造及演化[J ].天然气地球科学,2011,22(3):373-382.

0　引言

歧口凹陷位于中国东部渤海湾盆地黄骅坳陷中东部,属于古近纪以来形成的新生代陆内伸展盆地,呈NE 走向,以伸展构造为主

[1-2]

。根据前人

[3]

研

究,渤海湾盆地构造形成机制的解释主要有2种:伸展+走滑观点和伸展+拉分观点。伸展+走滑观点是一种比较普遍的认识,认为渤海湾盆地是在伸展作用的同时叠加了后期走滑构造作用而形成的,但对伸展机制和动力来源仍存在分歧,主要有2种观点:主动裂陷机制和被动裂陷机制。李鹏举等[4]通过对渤海湾盆地构造特征及拉分盆地的研究与比较,认为渤海湾盆地是在早期伸展的背景上叠加了后期的走滑拉分作用而形成的伸展—拉分型复合盆地。

前人的研究主要是在区域重、磁及二维地震等资料基础上的综合性认识,揭示了歧口凹陷复杂的

构造成因及多期叠加演化导致的复杂演化过程、断裂活动及盆地结构。本文依托歧口凹陷最新采集的

5280km 2二次三维地震数据,对歧口凹陷构造开展了系统分析,重点解剖了歧口凹陷新生代盆地初断期的凹陷结构特征,在对新生代断裂活动研究基础上,对湖盆演化进行解析。

1　新生代盆地结构特征

1.1　宏观盆地结构

本文所指歧口凹陷是“大歧口”的概念,与传统意义的歧口凹陷概念不同,基本涵盖了整个黄骅坳陷中北区,以原歧口凹陷为中心主凹,包括北塘次凹、板桥次凹、歧北次凹、歧南次凹等[5],其西南缘以沈青庄潜山和孔店凸起与黄骅坳陷南区相隔,西北边界以沧东断裂与沧县隆起相接,南部上超到埕宁隆起之上,东部进入海域以沙垒田凸起与渤中坳陷相隔,北部以汉沽断层相邻于燕山褶皱带。歧口凹

第22卷第3期2011年6月

天然气地球科学

NAT URAL GAS GEOS CIENCE Vo l .22No .3

Jun .　2011

陷内部发育5个负向构造单元,同时发育分隔这些负向构造单元的5个正向构造单元,自北向南分别为塘沽—新港潜山构造带、滨海一号断裂构造带、北大港潜山构造带、南大港潜山构造带和埕北断阶带

(图1)。新生代歧口凹陷是以伸展构造发育为主要特色的伸展型盆地,形成和演化过程中受到了基底走滑作用的显著影响,复杂的形成演化背景导致了该凹陷具有复杂的、但又规律变化的盆地结构型式

。

图1　歧口凹陷构造单元

歧口凹陷西部陆上区域为旋转掀斜的半地堑系结构型式,在盆地北侧的沧县隆起和南侧的埕宁隆

起之间发育了3个以半地堑为特征的小型箕状断陷盆地(图2),自北向南,分别为板桥次凹、歧北次凹和歧南次凹,这3个次凹的边界断层分别是沧东断层、滨海断层和南大港断层,断层在平面上呈NE 向延伸,剖面上呈上陡下缓向SE 方向倾斜的铲式形态。歧口凹陷的东部海域为复式地堑系结构型式,类似陆上区域分隔各个小型断陷盆地的断块式潜山

消失,整个歧口凹陷形成一个大型开阔的盆地,盆地的南、北分别为埕北断阶区和新港断阶区。1.2　盆地初始期(始新世)结构特征始新世沙三期是歧口凹陷新生代盆地初断期,沙三段作为歧口凹陷的主力生烃层,也是目前的重点勘探层系。在精细解析沙三段内部地震层位、开展地层剥蚀恢复后,明确在沙三段沉积早期,歧口凹陷实际是一个分割不明显的统一大湖盆,盆地内凸起和低隆起不发育(图3),这也是提出“大歧口”概

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念的主要依据。

歧口凹陷西部陆地部分由板桥次凹、歧北次凹、歧南次凹三大次凹组成,其间间隔北大港、南大港潜山构造带。分析两大潜山构造带,北大港潜山构造带在沙三段沉积早期仅有不到20km 2的港西凸起出露水面,不足以分割湖盆,而南大港潜山则在早期完全位于水面之下,且控制两大潜山构造的港西断层和南大港断层在沙三段沉积早期活动很弱,对3个次凹的分割极为有限,整个陆地部分实际上是依托沧东断层向埕宁隆起上超的统一箕状断陷斜坡背景。

歧口凹陷东部由北向南分别发育北塘次凹、塘沽新港构造带、歧口主凹和埕北断阶带,其中分隔北塘次凹和歧口主凹的塘沽新港构造带确认是沙一期—东营期形成,控制其形成的海河—新港断裂在沙二期以后才活动,在沙三期北塘次凹与板桥次凹、歧口主凹间没有起明显分隔作用的隆起,主要为缓坡沉积背景。歧口主凹向南则通过张东断裂、赵北断裂、羊二庄断裂与埕宁隆起成断坡过渡。

EW 向结构,歧北次凹、歧南次凹通过NNW 向沿岸水下低隆起与歧口主凹相连,水下低隆起在沙

三期形成并持续发育,两侧水体相连,低隆起对物源输送有一定控制。板桥次凹与歧口主凹通过北大港构造带倾没端相接,在沙三期不发育,歧口凹陷向北及西北为斜坡沉积背景,向凹陷中心沙三段增厚。

1.3　新生代盆地双层结构特征

歧口凹陷新生代为一西高东低,北断南超,以大型铲式同沉积正断层控制的复式地堑、半地堑系统[6-7],其新生代盆地表现出明显的双层结构[8](图2),即古近纪楔形的断陷盆地和新近纪以来的碟形坳陷盆地。古近纪,沧东断层、茶店断层、汉沽断层作为歧口凹陷北部的边界断层,限制了歧口凹陷古近纪盆地的发育范围,整个盆地表现为北断南超的箕状断陷特点,古近纪受基底构造活动影响,断块翘倾活动强烈,差异沉降明显,形成凹凸相间的构造格局,以大型断鼻、背斜、斜坡构造为主。新近纪则是渤海湾盆地拗陷活动期,歧口地区整体沉降,接受沉积充填,沉积范围较古近纪变大,表现出碟形凹陷特征,该时期差异沉降较弱,未形成大型构造带,以披覆背斜、逆牵引背斜、断裂背斜为主,平面上围绕古近系生油中心(歧口主凹)呈环带状分布,外环以披覆背斜为主,中环以逆牵引背斜为主,内环以断裂背斜为主

。

图2　沧县隆起—埕宁隆起地震地质结构剖面

2　主要断裂及断裂活动特征

2.1　歧口凹陷发育伸展及走滑两大类断裂

新生代受郯庐、兰聊断裂影响,歧口凹陷处于走滑拉张应力背景下,发育走滑及伸展两大类断裂。伸展断裂受控于沿岸走滑断裂系,海陆差异大,陆地

以N E 向、NNE 向为主,海域近EW 向[9](图4)。同时新生代内幕受不同时期应力场方向的改变影响,断层走向具有由NE 向EW 向变化的趋势,或者说,歧口凹陷新生代早期断层以NE 向为主,后期以EW 向为主。

单断裂剖面上表现为平面式、铲式或坡坪式特

375　No .3 周立宏等:渤海湾盆地歧口凹陷盆地结构构造及演化