陽信洼陷新生代構(gòu)造演化特征研究

王永斌　張健　劉啟亮　楊靖

【摘 要】通過對陽信洼陷基本構(gòu)造格架和斷裂特征研究的基礎(chǔ)上，利用平衡剖面技術(shù)對陽信洼陷的構(gòu)造演化過程進(jìn)行了恢復(fù)，明確了林樊家構(gòu)造、惠城鼻狀構(gòu)造及陽101背斜的形成過程及機(jī)理。本文明確了林樊家構(gòu)造地層剝蝕對陽信南部沉積物源的影響，以及構(gòu)造演化對本區(qū)油氣成藏的控制作用，總結(jié)出沙四上亞段成熟油是下步勘探的重點(diǎn)反向。

【關(guān)鍵詞】陽信洼陷；林樊家構(gòu)造；構(gòu)造演化；油氣成藏

0 引言

陽信洼陷位于惠民凹陷北東部，是渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷惠民凹陷的一個(gè)次一級負(fù)向構(gòu)造單元，介于無棣凸起和林樊家構(gòu)造之間，洼陷走向呈北東東向，東西長25～50km，南北寬23～29km，面積約1368km2，是中、新生代形成的箕狀斷陷洼陷，具北斷南超結(jié)構(gòu)。其演化過程一直缺乏細(xì)致的研究，從而影響了對該區(qū)成藏條件的深入認(rèn)識，因此，加強(qiáng)該區(qū)構(gòu)造演化特征研究具有重要的意義。

1 斷裂特征

陽信洼陷由孔店組、沙四段、沙三段和沙一段四個(gè)生烴盆地由南向北疊置而成，整體走向近東西向。根據(jù)陽信洼陷構(gòu)造、沉積等地質(zhì)特點(diǎn)，將陽信洼陷由北向南劃分為“三帶”—陡坡帶、洼陷帶和斜坡帶；中部發(fā)育的大型惠城鼻狀構(gòu)造由南向北延伸，將洼陷帶分割成東西“兩洼”——溫家次洼區(qū)和陽信次洼區(qū)，形成了兩個(gè)不同的構(gòu)造單元[1]。

陽信地區(qū)斷裂較為發(fā)育，從平面分布上看，斷裂系統(tǒng)主要以東西向?yàn)橹鳎浯螢橐员睎|向、北西向。其中，東部和中部比西部斷層發(fā)育，南部比北部斷層發(fā)育。洼陷的北界斷層是一條一級斷層——陽信斷層；南部的林樊家東斷層是一條二級斷層，近南北走向，隱伏在沙四、孔店地層內(nèi)部，對溫店次洼和斜廟次洼的形成與發(fā)育具有一定的控制作用。三、四級斷層主要分布在陽信洼陷的南斜坡、商店構(gòu)造以及沙河街構(gòu)造。洼陷南部以東西向斷層為主，為盆傾的重力成因斷層，東部和中部斷層?xùn)|西向、北東向和北西向各個(gè)方向都有，既有重力成因，也有因火成巖上拱產(chǎn)生的張裂斷層。北部沿邊界斷裂發(fā)育滑動(dòng)斷階，與邊界斷層相同走向。

區(qū)內(nèi)的一級大斷層陵縣～陽信斷層為惠民凹陷的北部邊界斷層，斷層主體走向?yàn)楸睎|東向，長度120km，分屬于滋鎮(zhèn)洼陷和陽信洼陷的陵縣斷層和陽信斷層表現(xiàn)為凹向洼陷的弧形。該斷層為大型鏟形基底滑脫斷層，上部傾角可達(dá)60°～70°，向下迅速變緩，滑脫面向南延伸30～40km，凹陷內(nèi)斷至基底的二級斷層向深部與之相交。該斷層的斷面表現(xiàn)為東西方向溝梁相間的構(gòu)造形態(tài)，控制了惠民凹陷和陽信洼陷的構(gòu)造演化及沉積。該斷層長期活動(dòng)，但活動(dòng)強(qiáng)度不一，在孔店組開始發(fā)育，孔店組～沙四段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，在沙三段～東營組沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)相對較弱，大部分地區(qū)表現(xiàn)為斷開滑脫層的小型平直斷層，它們控制了沙三段～東營組的發(fā)育。

2 構(gòu)造演化特征

陽信洼陷是惠民凹陷的一個(gè)次級構(gòu)造單元，其構(gòu)造演化特征具有惠民凹陷的共性，同時(shí)又具有其自身的特點(diǎn)。通過平衡剖面技術(shù)對陽信洼陷新生代的構(gòu)造演化過程進(jìn)行了恢復(fù)，明確了林樊家構(gòu)造、惠城鼻狀構(gòu)造及陽101背斜的形成過程。

2.1 陽信洼陷的演化過程

陽信洼陷新生代以來的構(gòu)造演化主要受北部陽信大斷層的控制[2]，可以分為4個(gè)主要階段，從陽信洼陷南北向528.5測線構(gòu)造演化剖面看（圖1），斷陷早期（孔店組——沙四下亞段沉積期），陽信斷層劇烈活動(dòng)，陽信洼陷與南部的林樊家構(gòu)造、里則鎮(zhèn)洼陷為北斷南超的統(tǒng)一沉積盆地，發(fā)育了厚層的孔店、沙四下亞段地層，沉降中心和沉積中心位于北部的陽信洼陷。由于陽信斷層是一個(gè)角度平緩的大斷裂，隨著沉積地層的加厚，在陽信斷層活動(dòng)的同時(shí)，沿低角度的拆離面產(chǎn)生了較大的反向剪切阻力，造成了同生滑脫斷層的發(fā)育，包括林南斷層。隨著剪切阻力的進(jìn)一步加大，陵縣斷層逐步停止發(fā)育，林南斷層以北的滑脫斷層和調(diào)節(jié)斷層也隨之減弱至停止發(fā)育，主要伸展量體現(xiàn)在林南斷層，造成沉積湖泊南北解體和林樊家構(gòu)造的抬升。斷陷中期（沙四上亞段——沙三段沉積期）沙四上亞段沉積時(shí)期，林樊家構(gòu)造開始抬升，局部剝蝕了沙四下地層和部分孔店組地層，為洼陷南部提供了部分物源，洼陷中心形成了以淺湖-半深湖油頁巖、暗色泥巖為主的生油層系。沙三段時(shí)期里則鎮(zhèn)洼陷持續(xù)發(fā)育，陽信洼陷逐漸萎縮，沉積了較厚的沙三段地層，林樊家隆起形成低凸起，抬高部位的沙四下和孔店組地層遭受強(qiáng)烈剝蝕。斷陷晚期（沙二——東營組沉積期），陽信洼陷的斷裂活動(dòng)逐漸減弱，林樊家構(gòu)造抬升剝蝕，洼陷內(nèi)沉降速率變低，沙二段至東營地層沉積較薄，其中沙一段沉積時(shí)期洼陷帶再次形成暗色泥巖，目前鉆井揭示僅獲生物氣，未見油流。坳陷期（新近紀(jì)——第四紀(jì)沉積期），濟(jì)陽坳陷構(gòu)造活動(dòng)基本停止，從館陶組沉積時(shí)期出現(xiàn)區(qū)域沉降，地層穩(wěn)定沉積。

圖1 陽信洼陷南北向528.5測線構(gòu)造演化剖面

由于洼陷主控?cái)鄬雨栃糯髷鄬颖倍魏臀鞫位顒?dòng)的分段性，導(dǎo)致斷裂面隆起以及沉積充填共同作用下，惠城鼻狀構(gòu)造在沙四下亞段時(shí)期開始發(fā)育，沙四上亞段時(shí)期成型，從而分割了東西兩個(gè)次洼，對陽信沙三段和沙四段的沉積成一定的控制作用。陽101背斜屬于陽信洼陷構(gòu)造演化過程中形成的一個(gè)局部小構(gòu)造，陽101構(gòu)造位于惠城鼻狀構(gòu)造傾沒端的東翼，現(xiàn)有的陽101斷背斜形態(tài)是沙三段時(shí)期火山巖侵入上拱形成的，形成時(shí)間早，具備良好的油氣聚集構(gòu)造背景。

由于陽信大斷層是一個(gè)沿古剝蝕面發(fā)育的傾角平緩的大斷裂，洼陷的發(fā)育過程，體現(xiàn)出沉積中心不斷向北推移變遷的特點(diǎn)。從陽信洼陷的南北向的層拉平剖面上看，孔店、沙四時(shí)期的洼陷中心由于后期沉降中心的不斷北移而演化為向北傾的單斜坡，因此，孔店、沙四、沙三、沙二至東營等沉積地層的縱向和橫向累加構(gòu)成了陽信洼陷現(xiàn)今的構(gòu)造特征。

2.2 陽信洼陷南部具有一定的物源

在明確陽信洼陷演化過程的基礎(chǔ)上，利用地層趨勢法對林樊家構(gòu)造的地層剝蝕量進(jìn)行了計(jì)算，以陽信二維528.5測線為例，沙四下亞段最大剝蝕厚度為220m；孔店組最大剝蝕厚度270m。整個(gè)林樊家沙四下亞段剝蝕范圍約300km2，厚度為100-400m，能提供陽信洼陷南部沙四上亞段同樣范圍區(qū)約1/3的物源。此外，根據(jù)鉆井統(tǒng)計(jì)看出，陽信洼陷砂巖百分含量呈現(xiàn)南北高，中間低的特征，說明了沙四上亞段沉積時(shí)期，陽信洼陷南部具備一定的物源。另外，通過對多口井的碎屑顆粒含量統(tǒng)計(jì)看出，盆緣邊部到洼陷中部的碎屑顆粒成熟度逐漸變高，而巖漿巖和變質(zhì)巖顆粒的含量逐漸變小，證實(shí)了物源主要來自母巖為變質(zhì)巖和火成巖的無棣凸起。由于南部供給物不足，又遠(yuǎn)離北部物源，所以陽信南部沙四上亞段主要發(fā)育濱淺湖灘壩砂沉積。

2.3 構(gòu)造演化對油氣成藏的控制作用

盆地構(gòu)造演化控制著盆地的沉積演化，從而控制著盆地內(nèi)烴源巖、儲集層和蓋層的發(fā)育。陽信洼陷多旋回構(gòu)造沉積演化形成沙四上亞段、沙三段和沙一段等3套烴源巖為中心的生儲蓋組合。由于沙一段地層的埋深較淺，最深僅1700m左右，烴源巖Ro值為0.26%-0.33%，目前鉆井揭示僅獲生物氣，未見油流。沙三段埋深為1300m～3200m，烴源巖Ro值為0.29-0.48%，主要形成低成熟油。沙四上亞段埋深可達(dá)3500米以上，烴源巖Ro值>0.5%，地化指標(biāo)綜合評價(jià)為一套較好——好的成熟烴源巖，預(yù)測資源量2.1×108t，陽101井在沙四上亞段已獲得成熟油工業(yè)油流。根據(jù)陽信洼陷斷裂活動(dòng)期與油氣運(yùn)聚配置關(guān)系分析認(rèn)為，由于沙三——沙一段構(gòu)造活動(dòng)減弱、斷層發(fā)育較少，圈閉數(shù)量從沙四段到沙一段逐漸減少，圈閉形成的時(shí)間較早（沙三段末期-沙二段早期），有利于油氣的聚集和保存，同時(shí)使斷層在油氣運(yùn)聚成藏過程中主要起封閉作用，在斷層附近更容易聚集油氣，后期形成的油氣主要以側(cè)向運(yùn)移為主，形成“自生自儲型”的油氣藏。綜上分析認(rèn)為，目前陽信洼陷沙四上亞段成熟油最具有勘探潛力。惠城鼻狀構(gòu)造帶位于陽信兩個(gè)生油次洼的中間，該帶發(fā)育多個(gè)構(gòu)造圈閉群，處于油氣運(yùn)移的有利指向上，該帶周圍油氣顯示最為豐富，成為油氣富集的主要場所，應(yīng)為下步勘探的有利區(qū)帶。

3 總結(jié)

陽信洼陷新生代以來的構(gòu)造演化主要受北部陽信大斷層的控制，可以分為4個(gè)階段，從而形成陽信洼陷北斷南超，東西兩次洼分割的的構(gòu)造格局。導(dǎo)致林樊家構(gòu)造抬升剝蝕，從而控制著盆地內(nèi)烴源巖、儲集層和蓋層的發(fā)育，形成沙四上亞段、沙三段和沙一段等3套烴源巖為中心的生儲蓋組合。影響油氣聚集成藏，使本區(qū)主要形成“自生自儲型”的油氣藏。綜合分析認(rèn)為沙四上亞段惠城鼻狀構(gòu)造帶為陽信洼陷下步勘探的有利區(qū)帶。

【參考文獻(xiàn)】

[1]左麗偉.陽信洼陷新生代構(gòu)造演化與油氣成藏[J].內(nèi)江科技，2013（03）.

[2]劉利.陽信洼陷沙四段上亞段油氣成藏主要控制因素[J].河南石油，2005，19（6）：13-15.

[責(zé)任編輯：王楠]