南堡凹陷構(gòu)造帶劃分及演化

南堡凹陷構(gòu)造帶劃分及演化

1結(jié)構(gòu)與發(fā)展南堡坍塌位于華北板塊的北部。這是渤海灣盆地以北的一次重疊中新世。中新世經(jīng)歷了兩個發(fā)育階段：破裂和傾斜。1.1診斷1.1.1南堡凹陷早期斷陷盆地的構(gòu)造和古環(huán)境侏羅紀—白堊紀末,庫拉板塊向NW方向俯沖。受其影響,區(qū)內(nèi)發(fā)生區(qū)域性右旋剪切走滑和源于軟流圈上隆的拱升裂陷作用,最終形成了南堡凹陷早期斷陷盆地的雛形。該期凹陷的伸展方向為NE-SW向,其范圍較小。須指出的是,區(qū)內(nèi)普遍缺失上侏羅統(tǒng)及古新統(tǒng),表明拱開裂陷作用具有明顯的脈動性,據(jù)此可將早期裂陷進一步細分為一幕(侏羅紀)和二幕(白堊紀)(圖1)。一幕期間發(fā)育小型河湖相的含煤或碳質(zhì)泥巖;二幕期間發(fā)育陸源碎屑巖與火山巖。1.1.2全盛時期南堡凹陷沉積特點始新世以后,古老的庫拉板塊逐漸傾沒于亞洲東部的邊緣島弧之下。受其影響,南堡地區(qū)區(qū)域應力場由原來的NW向擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)镹W向拉張;早期形成的NWW向斷層(如柏各莊斷層)開始左行走滑。在兩者共同作用下,區(qū)內(nèi)發(fā)生拉分伸展作用,斷陷拉張作用進入全盛時期,整個南堡凹陷沉積了數(shù)千米厚的老第三系,該沉積亦具幕式發(fā)育的特點。根據(jù)盆地的構(gòu)造格局、地震剖面上構(gòu)造的破壞程度、沉積中心的遷移、柳贊地區(qū)局部缺失沙河街組一段上部地層及火山活動特點,可將晚期裂陷作用進一步細分為兩幕:三幕和四幕(圖1)。1.2受壓迫的ne-sww方向早第三紀晚期,太平洋板塊的運動方向發(fā)生了顯著變化,華北地區(qū)再次遭受NEE-SWW方向的強烈擠壓。館陶期,全區(qū)發(fā)生區(qū)域性大規(guī)模的火山活動,之后,整個華北地區(qū)開始區(qū)域性的熱冷卻沉降,導致凹陷整體下降,進入坳陷沉積演化階段。2結(jié)構(gòu)特征2.1錯誤2.1.1類型南堡凹陷發(fā)育了百余條斷裂,根據(jù)其在斷陷盆地中的規(guī)模及作用的差異,可分為控凹、控帶和帶內(nèi)控油三類斷裂。2.1.1.南堡凹陷沙北控制凹陷的形成和演化,構(gòu)成盆緣的邊界。這類斷層斷錯了基底,又切割蓋層,是長期發(fā)育的同生斷層,往往具走滑性質(zhì),平面上延伸可達數(shù)十至百余公里,斷距較大。該凹陷的控凹斷裂有澗南東-西南莊斷裂、柏各莊斷裂和沙北斷裂(圖2)。澗南東-西南莊斷裂為凹陷西北側(cè)及北側(cè)邊界,為南堡凹陷與澗南潛山、老王莊凸起、落潮灣潛山及西南莊凸起構(gòu)造帶的分隔性斷裂,長約58km;柏各莊斷裂為南堡凹陷與其東部柏各莊凸起、馬頭營凸起及石臼坨凸起的分隔性斷裂,全長約60km;沙北斷裂為南堡凹陷與南側(cè)中東部沙壘田凸起的分隔性斷裂,區(qū)內(nèi)長約43km。2.1.1.地質(zhì)的遷移控制沉積的控制控帶斷裂控制主要構(gòu)造帶的形成、演化及展布,如晚期斷陷四幕形成的高柳斷層,不僅控制了東營組的沉積,使沉積中心向南遷移(圖3a),還使盆地形態(tài)發(fā)生了重大的改觀(圖3b)。凹陷中類似這樣的控帶斷裂還有老堡Ⅰ號斷裂、老堡Ⅱ號斷裂、石臼坨斷裂及南堡斷裂。這類斷裂往往是油氣由坳陷向構(gòu)造帶運移的主要通道,一般延伸較長。2.1.1.構(gòu)造帶風壓變化這類斷裂通常局限于二級構(gòu)造帶內(nèi),規(guī)模較小,對構(gòu)造帶的形成不起控制作用,但對局部沉積作用及構(gòu)造帶的油氣聚集有重要影響,如高北斷裂、溯河斷裂、廟北3號斷裂及廟北4號斷裂等。2.1.2展覽空間2.1.2.nnw、ni向南堡凹陷以高柳斷裂為界,具有明顯的南北分區(qū)的特點。北部分區(qū)斷裂走向以NNE和NNW向為主,NE向次之;南部分區(qū)則以NE向為主。另外,灘海區(qū)斷裂分布也存在一定的差異,從西部往南東方向,斷裂由NE向逐漸變?yōu)榻麰W向,如北堡西以NE50°～60°為主,南堡地區(qū)則以NE60°為主,老堡地區(qū)以NE70°為主。2.1.2.旋轉(zhuǎn)平面式、非旋轉(zhuǎn)平面式、坡坪式南堡地區(qū)單條斷層的剖面樣式可分為非旋轉(zhuǎn)平面式、旋轉(zhuǎn)平面式、座椅式(鏟式)和坡坪式4種(圖4),以座椅式為主,其次為非旋轉(zhuǎn)平面式和旋轉(zhuǎn)平面式,坡坪式少見。斷裂組合的剖面形態(tài)多以斷階式和“y”字型為主。2.2帶的結(jié)構(gòu)2.2.1空間域南堡凹陷主要構(gòu)造帶展布具有明顯的環(huán)狀特征,可分為三大系列:即凹陷周邊系列、凹陷近邊及裙邊系列、凹陷中央構(gòu)造系列。2.2.1.凹陷表面沉降相該構(gòu)造帶由凹陷邊界斷層上升盤的一些凸起區(qū)和潛山組成。凹陷東側(cè)為柏各莊、馬頭營及石臼坨凸起;南側(cè)為沙壘田凸起;西側(cè)是澗南潛山和南堡西南潛山;北部主要由西河凸起、老王莊凸起、落潮灣潛山及西南莊凸起組成。2.2.1.大支柱及北堡西構(gòu)造帶該帶發(fā)育于凹陷邊緣斷層(控凹斷層)下降盤附近,分為南北兩大分支:北支包括柳贊構(gòu)造帶、唐海-杜林裙邊構(gòu)造帶、老爺廟構(gòu)造帶、北堡-北堡西構(gòu)造帶;南支包括沙壘田凸起伸入凹陷內(nèi)部的斜坡帶、鼻狀構(gòu)造帶、斷階帶和南側(cè)柏各莊斷裂的裙邊構(gòu)造帶。2.2.1.3.3中央結(jié)構(gòu)帶系列中央構(gòu)造帶系列是指位于凹陷中央的一些構(gòu)造帶,主要包括高尚堡構(gòu)造帶、南堡構(gòu)造帶、老堡構(gòu)造帶、蛤坨構(gòu)造帶等。2.2.2典型結(jié)構(gòu)帶2.2.2.構(gòu)造偏轉(zhuǎn)期早晚期高尚堡構(gòu)造帶屬中央構(gòu)造帶系列,它是凹陷北側(cè)的中央隆起帶,構(gòu)造形成早(前燕山期盆地基底隆起),沙河街組三段至二段沉積期間,構(gòu)造的高點明顯向北偏移,具正反轉(zhuǎn)特征,即中生代凹陷北部的沉積中心,此時正反轉(zhuǎn)為構(gòu)造的高部位;沙河街組二段末至沙河街組一段沉積早期,構(gòu)造的高點進一步向北偏移,構(gòu)造反轉(zhuǎn)程度進一步加強,主體構(gòu)造形態(tài)基本定型;沙河街組一段沉積期間,表現(xiàn)出生長背斜的特點。至東營期,仍保持生長背斜的特點,但隨著斷裂作用的持續(xù)發(fā)育,高尚堡構(gòu)造的形態(tài)更趨復雜;在新生代(館陶至明化鎮(zhèn)期)坳陷沉積階段,構(gòu)造形態(tài)未發(fā)生質(zhì)的變化(圖5)。2.2.2.新生代斷塊構(gòu)造群老堡構(gòu)造帶屬中央構(gòu)造帶系列,位于凹陷南側(cè),是在低潛山基礎(chǔ)上發(fā)育起來的新生代斷塊構(gòu)造群,總體構(gòu)造形態(tài)較為簡單。南側(cè)為一系列的斷階構(gòu)造帶,北部為一塹壘構(gòu)造體系,構(gòu)造形成時間較晚,起始形成期為東營組三段沉積時期,構(gòu)造定型期為東營末期至館陶期。2.2.2.柳贊背斜構(gòu)造已經(jīng)形成山期柳贊構(gòu)造帶為柏各莊斷裂下降盤的背斜構(gòu)造,屬凹陷近邊構(gòu)造帶系列。中生代燕山期,該區(qū)處于斷陷斜坡沉積區(qū),背斜構(gòu)造尚未形成;沙河街組三段沉積的早中期,在柏各莊同沉積斷裂及其反向調(diào)節(jié)斷層控制下,背斜基本定型;沙河街組一段沉積時期,背斜繼承發(fā)育;東營期,柳贊背斜構(gòu)造處于隆升剝蝕,缺失東營組,柳贊構(gòu)造西側(cè)溯河斷裂下降盤為沉降、沉積區(qū);晚第三紀館陶和明化鎮(zhèn)期為坳陷發(fā)育階段,構(gòu)造形態(tài)未發(fā)生改變。2.2.2.北堡地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化北堡、南堡構(gòu)造帶為南堡凹陷西側(cè)的兩個構(gòu)造帶,前者屬凹陷近邊構(gòu)造帶系列,后者屬中央構(gòu)造帶系列。中生代燕山期,受西南莊斷裂控制,北堡、南堡地區(qū)整體呈箕狀斷陷形態(tài),北堡地區(qū)處于箕狀斷陷的沉積低部位,南堡地區(qū)處于斜坡高部位。燕山末期至沙河街組三段沉積時期以前,形成了一些擠壓褶皺和新的張性斷塊,并發(fā)生差異升降。沙河街組三段沉積時期,從整體看,北堡、南堡地區(qū)仍具有北斷南超的箕狀斷陷形態(tài),但北堡地區(qū)已具備一定的披覆構(gòu)造特征;沙河街組三段沉積末期至沙河街組二段沉積時期經(jīng)歷了一定的抬升剝蝕,沙河街組一段沉積時期,整體沉降,北堡-南堡地區(qū)沙河街組一段的厚度基本相當;東營組三段沉積早期,北堡-南堡地區(qū)具有北高南低的特點,北堡地區(qū)處于斜坡淺水區(qū),而南堡地區(qū)處于較深水沉積區(qū),受重力作用控制,于北堡南部產(chǎn)生新的反向和正向調(diào)節(jié)斷層;東營組三段沉積中后期,斷塊活動進一步加劇,受差異抬升作用控制,北堡地區(qū)在斷裂作用的上升盤產(chǎn)生了拱升背斜;東營組二段沉積時期,由于西南莊斷裂南側(cè)派生斷裂的作用,使北堡地區(qū)具有一定的滾動背斜特征;東營組一段沉積時期,北堡地區(qū)的構(gòu)造高點向南偏移,整個東營組一段的厚度具有北薄南厚的特點,但厚度最薄點位于北堡構(gòu)造高部位;館陶期,由于新的斷裂活動,不同時期形成的斷裂產(chǎn)生縱向貫通,受同沉積斷裂的控制,北堡地區(qū)產(chǎn)生新的滾動背斜,其構(gòu)造高點較前期背斜高點有明顯北移;明化鎮(zhèn)期,隨著張性斷塊活動加強,本區(qū)構(gòu)造格局發(fā)生重大變化,由原來的滾動背斜構(gòu)造轉(zhuǎn)化為一系列的斷塊構(gòu)造,并對本區(qū)的油氣聚集產(chǎn)生了較大的破壞作用。2.2.2.滾動式構(gòu)造區(qū)沉積階段老爺廟構(gòu)造帶位于南堡凹陷北部北緣,為西南莊斷裂下降盤的滾動背斜,屬凹陷近邊或裙邊構(gòu)造帶系列。燕山期,以裂陷充填和復雜的地層褶皺及伸展變形為特征;東營組三段沉積以前,老爺廟滾動背斜的形態(tài)并未確立,西南莊斷裂附近為中生界褶曲北翼的楔形沉積區(qū);東營組二段沉積時期,老爺廟滾動背斜開始形成,同向同沉積斷層增多,背斜頂部地層厚度有所減薄,北翼地層略有回傾,地層厚度有所加大,南翼地層厚度也加厚;東營組一段沉積時期至晚第三紀館陶期,開始出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)斷層,整個滾動動背斜可分為兩大部分:北側(cè)為同向沉積斷層控制的滾動背斜區(qū),南部為反向斷層控制的斷鼻構(gòu)造區(qū);晚第三紀明化鎮(zhèn)期的斷裂作用,使老爺廟滾動背斜的塊斷作用加劇,在整體滾動背斜的背景上形成了復雜的斷塊構(gòu)造群。3油氣關(guān)系3.1木結(jié)構(gòu)與泉巖泉巖體系的形成3.1.1各組分段及企業(yè)段南堡凹陷有3套主要烴源巖:中生界、沙河街組三段和沙河街組一段至東營組。以盆地中央高柳斷層為界,北部主要發(fā)育中生界和沙河街組三段兩套烴源巖,南部3套烴源巖皆有分布。3.1.2西部中下第三系在北部區(qū)內(nèi),中生界及下第三系沙河街組三段烴源巖的主要生油、排油、生氣及排氣期,為早第三紀東營組三段初期—東營組三段末期(距今36～30Ma)、晚第三紀明化鎮(zhèn)早期—現(xiàn)今(距今14～0Ma)。南部區(qū)內(nèi),中生界、下第三系沙河街組三段、沙河街組一段-東營組3套烴源巖體系在距今40Ma左右開始陸續(xù)進入生烴高峰期,最早的排烴高峰期大致發(fā)生在距今36Ma左右。另外,南部分區(qū)的烴源巖生烴強度和成熟度均高于北部分區(qū)。3.2關(guān)閉它3.2.1泥沙街組內(nèi)部構(gòu)造格局南堡凹陷新生代經(jīng)歷了兩次構(gòu)造反轉(zhuǎn),與圈閉的兩個主要形成期相對應。始新世末—漸新世早期,反轉(zhuǎn)作用以局部地區(qū)缺失沙河街組一段中、上部,沙河街組與東營組呈不整合接觸為特征,對應的構(gòu)造演化階段為斷陷晚期裂陷三幕,是凹陷內(nèi)圈閉的主要形成時期之一,主要形成各種背斜和潛山等圈閉。晚期反轉(zhuǎn)是早中新世末—中中新世初,這次反轉(zhuǎn)以館陶組發(fā)育大面積火山巖為特征,是凹陷內(nèi)圈閉的又一重要形成時期,主要形成了各種斷塊、斷背斜等圈閉。3.2.2斷鼻、斷塊、潛山圈閉目前勘探成果表明,南堡凹陷主要發(fā)育了各種背斜(滾動背斜、披覆背斜、逆牽引背斜、斷背斜)、斷鼻、斷塊和潛山圈閉。各種類型的圈閉在空間上的分布明顯受斷裂及構(gòu)造帶的控制。與潛山有關(guān)的圈閉,主要分布于周邊凸起構(gòu)造帶之上,這是因為周邊凸起,尤其是東北部地區(qū),自中生代以來,長期處于隆升剝蝕狀態(tài)之故;而各種背斜圈閉,則主要發(fā)育于凹陷近