東營凹陷八面河北部斜坡帶構造特征及形成機制

張蕾

(中國石化江漢油田分公司物探研究院，湖北 武漢　430035)

?

東營凹陷八面河北部斜坡帶構造特征及形成機制

張蕾

(中國石化江漢油田分公司物探研究院，湖北 武漢430035)

研究了東營凹陷八面河北部斜坡帶的斷裂特征、構造演化特征及其形成機制，明確了該區的斷裂展布特點和斷層活動性，弄清了北部斜坡帶的演化規律，同時分析該區的構造變形特征。結果表明：中生代以后，八面河地區存在2種獨立的構造變形系統：一是板塊邊緣相互作用力；二是到后期由于板塊的持續俯沖，地幔底辟作用在巖石圈底面產生的牽引力。八面河北部地區在這2種構造力的綜合作用下，不同時期表現出不同的構造變形特征。

構造特征；演化規律；形成機制；生長指數；郯廬斷裂帶；八面河地區；東營凹陷

引文格式：張蕾.東營凹陷八面河北部斜坡帶構造特征及形成機制[J].山東國土資源，2015,31(6)：12-15.ZHANG Lei. Structure Characteristics and Formation Mechanism of Northern Slope of Bamianhe Area in Dongying Depression[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(6):12-15.

1　區域構造背景

東營地區在大地構造上位于華北板塊濟陽坳陷東南部，東營凹陷東西長90km，南北寬約65km，面積約5700km2，凹陷四周凸起環繞，是受陳家莊南基底大斷裂控制的箕狀斷陷盆地[1]。八面河區域構造上隸屬于渤海灣盆地濟陽坳陷東營凹陷南斜坡東段，北鄰王家崗油田，南為廣饒凸起，西鄰樂安油田，勘探面積約1138km2(圖1)。區內劃分為4個構造單元，即北部斜坡帶、鼻狀構造帶、南部斜坡帶、廣饒凸起。主要目的層為沙河街組和孔店組，區內油源充足，儲層發育，具備優越的成藏條件，是油田增儲上產的重要地區。

圖1　八面河地區構造位置圖

研究區八面河北部斜坡帶位于王家崗構造帶與八面河鼻狀斷裂構造帶之間，西北延伸至牛莊凹陷，東北連接青南洼陷，面積約100km2，臨近油源，是八面河地區油氣運移的主要通道，因此分析北部斜坡帶的構造特征及其形成機制對該區的油氣勘探至關重要。

2　斷裂特征

2.1展布特征

整個北斜坡以廣南同生斷層為界分為2塊：西邊的廣北地區和東邊的廣南地區。平面上，研究區主要發育NW向、近EW向和NE向3組斷裂。其中NW向斷層是研究區最發育的斷層，主要分布在廣南地區。斷開層位為Ng-Ek。具有發育時間早、活動時間長、延伸距離遠等特點，屬于長期活動的同生斷層。近EW向和NEE向斷層主要分布在廣北地區和鼻狀構造帶，斷開層位為Ng-Mz。鼻狀構造帶上的八面河斷層是中生代時期形成的一條基底斷層。廣北地區的斷層則多為館陶組時期形成，為晚期斷層，平面上組合成左行斜列式反向正斷層組。

剖面上，斷層之間的組合形式多樣，包括“Y字型”組合、“X型”組合、“多米諾狀”組合等。“Y字型”組合斷層上陡下緩，剖面上構成“Y字形”；“X型”組合由2條走向相同、傾向相反的正斷層互相交叉組成，在剖面上具有X型或沙漏狀樣式，斷層交叉處的斷距較小，地層發生較明顯的減薄；“多米諾狀”組合由幾條相似斷層按一定的間隔重復出現，在剖面上構成“多米諾狀”。

2.2活動特征

鼻狀構造帶上的八面河斷層主要活動于晚侏羅世—古近紀。早期為一條NE向的走滑斷層，到古近紀早期，解體為一系列近EW向和NWW向的斷層組。廣北地區斷層主要形成于東營運動時期，不控制地層沉積。廣南地區的斷層幾乎是同一時期形成，主要活動于沙河街組沉積時期。

斷層活動性的定量研究方法有很多，其中生長指數法的應用最為普遍。斷層的生長指數為下降盤地層與上升盤地層的厚度比值，生長指數反映了斷裂的活動強度，生長指數越大表示斷層活動越強烈[2]，當生長指數為1時，表示該斷層不活動。八面河北部廣南地區為一系列同生斷層組成的坡折帶，該文即采用生長指數法分析八面河廣南地區斷層的活動性。通過計算廣南地區3條斷層的生長指數，這些斷層都是從沙四段晚期開始活動，沙四一至沙三中時期活動最為強烈(圖2)。

圖2　廣南地區斷層生長指數圖

3　構造演化特征

八面河地區構造演化特征：自寒武紀至今，八面河地區經歷了加里東、海西、印支、燕山、喜山各期運動的影響，但加里東和海西期的構造運動表現為臺地整體抬升剝蝕，構造活動不明顯，僅海西運動之后的印支、燕山、喜山(濟陽、東營)運動對八面河地區的構造影響較大。印支期，盆地為壓陷-撓曲型。白堊紀晚期發生燕山運動，褶皺隆起，廣大區域遭受剝蝕。由于燕山末期的拉張作用，盆地開始裂陷，南面廣饒凸起初具雛形。到東營運動期，整個盆地熱沉降，進入到坳陷階段，接受了館陶組、明化鎮組及第四系的沉積，形成現今的構造格局。

北部斜坡構造演化特征：燕山末期，東營凹陷整體抬升，遭受剝蝕，奠定了八面河地區北低南高的斜坡背景，但是北部斜坡幅度并不大，孔店組、沙四段沉積比較穩定，從發育剖面可以看出(圖3)，沙四下沉積末期，受濟陽運動I幕的影響，在該區產生了一些斷層，這些斷層沒有控制沉積，這期構造運動形成了沙四下與沙四上之間的不整合；至沙四上早期，該區構造運動相對靜止，沙四六—沙四三組地層穩定；至沙四段末期，受濟陽運動Ⅱ幕影響，該區構造活動開始變強，廣南地區產生了一系列斷層，如廣南斷層，18號、30號、31號斷層，這些斷層控制了沙四段末期的沉積，圖中可見下降盤地層明顯加厚，伴隨著斷層的活動，該區與東營凹陷一起，整體上升，遭受剝蝕，沉積間斷，缺失沙三下，導致沙三中段與沙四段呈假整合接觸；沙三中段沉積時，前期的斷裂仍在繼續活動，使廣南斷層下降盤地層不斷變厚；館陶組沉積前，受東營運動的影響，該區廣6、廣8、20號斷層此時產生，這些斷層雖然斷距不大，但切割層位多，受此影響上覆地層產生局部撓曲，形成了廣6、廣8等局部構造，此時，八面河地區發生不均衡抬升，由北向南抬升的斜坡幅度明顯增大，沙一、沙二段遭受不同程度剝蝕，館陶組與沙河街組呈角度不整合接觸。

圖3　北斜坡構造演化剖面圖

4　形成機制

前人研究認為渤海灣地區斷裂的形成演化與郯廬斷烈帶活動有關[3-5]。八面河北部斷層自中生界時期開始發育，而自中生代以來，太平洋板塊與歐亞板塊的碰撞是郯廬斷裂活動的主要因素[6]，太平洋板塊俯沖方向的變化導致郯廬斷裂帶在不同時期的性質變化，八面河乃至整個渤海灣盆地都受到郯廬斷裂帶的活動影響[3]，郯廬斷裂帶從左旋到右旋的轉變也使八面河地區處于不同的應力場中(圖4、圖5)。中生代時期，太平洋板塊以NNW向往歐亞板塊俯沖，NNE向的郯廬斷裂帶左旋走滑。到新生代時期轉為以NWW向往歐亞板塊俯沖，郯廬斷裂帶表現為右旋走滑特征[7-9]。

圖4　三大板塊與郯廬斷裂帶位置圖

圖5　郯廬斷裂帶與八面河相對位置圖

八面河地區構造位于東營凹陷南斜坡東段，其大的沉積背景、構造演化與東營凹陷基本相同。但由于地處盆地邊緣，所以又具有其自身的特點。

(1)中生代時期。太平洋板塊以NNW向往歐亞板塊俯沖，NNE向的郯廬斷裂帶左旋走滑，八面河地區處于左旋應力場中，除了與應力方向一致的斷層表現為正斷層性質，其他方向的斷層帶有走滑性質[10]。從郯廬斷裂左旋走滑形成的應變橢圓中可以看出(圖6)，此時形成的NE向的八面河斷層為左旋走滑斷層。由于板塊的持續俯沖，地殼強烈減薄，上地幔溫度升高，地殼抬升。到白堊紀中晚期，渤海灣盆地既受到板塊邊緣相互作用，形成區域擠壓力作用，也受到由于地幔底辟作用在巖石圈底面產生的牽引力作用，斷陷盆地開始形成。該斷陷作用發生的動力學來源有2種[11]：一是板塊相互運動傳遞到板塊內部的引張力；二是巖石圈底部的熱物質對流施加給上覆巖石圈中的引張力。

圖6　郯廬斷裂帶左旋走滑形成的應變橢圓

(2)孔店組-沙河街組時期。古近紀時期，盆地進入強烈斷陷期，太平洋板塊由NNW轉為NWW向往歐亞板塊俯沖，由于太平洋板塊俯沖方向的變化，整個八面河地區應力場發生變化，八面河斷層解體，形成一系列近EW向和NWW向斜列的走滑斷層組。同時，郯廬斷裂帶左旋走滑作用逐漸減弱，加上地幔軟流圈的上隆，在渤海灣地區引起拉分作用，加劇了巖石圈的伸展，八面河地區受到NE—SW向的引張作用，這種引張作用沿早期構造薄弱帶進行，到沙四段末期，八面河北部廣南地區形成由一系列NW向同生斷層組成的斷階帶(圖7)。

圖7　廣南地區在地殼拉張作用下的變形

(3)沙三段-東營時期。太平洋板塊以NWW向往歐亞板塊俯沖，郯廬斷裂帶右旋走滑作用誘導出的近SE向引張作用逐漸占主導地位，產生了大量新生的近EW向、NEE向伸展斷層，這些斷層雖然斷距小，延伸短，但切割層位多，甚至切割至基底。由于受基底凸起的影響，上覆地層產生局部撓曲與斷層組合，在研究區形成一批斷鼻、斷塊，但區域構造仍然為受基底控制的斜坡。而先存的NE向、NW向斷層表現為帶走滑性質的正斷層(圖8)。

圖8　郯廬斷裂帶右旋走滑形成的應變橢圓

(4)新近紀時期。玄武巖噴溢后，能量得以釋放，構造運動趨于緩和，斷層的活動性減弱，盆地進入坳陷階段。該區整體下沉，接受了新近系和第四系的沉積，形成現今的構造格局，復雜的構造背景為油氣集聚提供了有利的條件。

5　結論

八面河北部斜坡帶由廣南斷層分為2塊，西邊的廣北區和東邊的廣南區。整個北斜坡主要發育NW向、近EW向和NE向3組斷裂。廣北地區和鼻狀構造帶主要發育NE向和近EW向斷裂，廣南地區為一系列NW向正斷層組成的坡折帶。廣北地區斷層為東營運動時期產生的斷層，未控制地層沉積，廣南地區斷層為濟陽運動時期產生的斷層，主要控制沙三中—沙四一地層沉積。

八面河地區受到2個獨立應力場的影響，郯廬斷裂帶走滑活動引起的走滑變形及地幔底辟作用引起的伸展變形，構造變形與2種變形機制在不同時期所占的比重有關。侏羅紀時期郯廬斷裂帶左旋走滑活動，八面河地區處于左旋應力場中，此時形成的八面河斷層為左旋走滑斷層，白堊紀中晚期由于板塊持續俯沖，在地幔對流引發的拉張作用下，盆地開始斷陷。古近紀早期由于應力場的變化八面河斷層解體，同時盆地強烈斷陷，八面河北部形成一系列NW向同生斷層，古近紀晚期八面河地區處于右旋應力場中，發育NEE向和近EW向伸展斷層，早期的NW向和NE向斷層則帶有走滑性質。

[1]張英凱，譚紅霞，李慶紅.東營凹陷的主要斷裂活動性分析[J].山東國土資源，2009,25(7):29-31.

[2]陳剛，戴俊生，葉興樹，等.生長指數與斷層落差的對比研究[J].西南石油大學學報，2007,29(3):20-23.

[3]鄭德順，吳智平，李偉，等.濟陽坳陷中、新生代盆地轉型期斷裂特征及其對盆地的控制作用[J].地質學報，2005,79(3):386-393.

[4]韓立國.濟陽坳陷構造體制轉換與郯廬斷裂帶的關系探討[J].巖性油氣藏，2009,21(1):72-74.

[5]張鵬，王良書.濟陽坳陷中-新生代斷裂發育特征及形成機制[J].石油與天然氣地質，2006,27(4):467-474.

[6]宋明春,李洪奎.山東省區域地質構造演化探討[J].山東國土資源，2001,17(6):12-22.

[7]胡望水，呂炳全，官大勇，等.郯廬斷裂帶及其周緣中新生代盆地發育特征[J].海洋地質與第四紀地質，2003,23(4):51-58.

[8]萬天豐.論構造地質學和大地構造學的幾個重要問題[J].地學前緣，2014，21(1):132-149.

[9]徐佑德，柳忠泉.郯廬斷裂帶營濰段走滑斷裂特征[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2006,28(6):12-15.

[10]漆家福，肖煥欽，張衛剛.東營凹陷主干邊界斷層(帶)構造幾何學、運動學特征及成因解釋[J].石油勘探與開發，2003,30(3):8-12.

[11]漆家福，楊橋.陸內裂陷盆地構造動力學分析[J].地學前緣，2012,19(5):19-26.

Structure Characteristics and Formation Mechanism of Northern Slope of Bamianhe Area in Dongying Depression

ZHANG Lei

(Geophysical Prospecting Research Institute of Jianghan Oil Field of Sinopec, Hubei Wuhan 430035, China)

Fractural characteristics, structural evolution characteristics and the formation mechanism of northern slope of Bamianhe area in Dongying depression have been studied. Fault distribution characteristics, activity and the evolution of northern slope in this area have been clearly illustrated. Furthermore, the structural deformation characteristic has been analyzed as well. It is showed that there were two independent systems of tectonic deformation existed in Bamianhe area after the Mesozoic era. One is interaction force in the edge of the plate, the other is the traction force which was generated in the mantle diapir applying on the bottom of the lithosphere because of continuous plate subduction. Therefore, the north of the Bamianhe area showed different characteristics of structural deformation in different periods with the combination of the two tectonic forces.

Structure characteristics; evolution rule; formation mechanism; growth index; Tanlu fault zone; Bamianhe area; Dongying depression

2015-01-29；

2015-04-02；編輯：陶衛衛

張蕾(1987—)，女，湖北荊州人，助理工程師，主要從事油氣勘探綜合研究工作；E-mail:zhangleiwhd@163.com

P584

A