渤海灣盆地南堡凹陷構(gòu)造—沉積分析

1、渤海灣盆地南堡凹陷構(gòu)造一沉積分析斷陷盆地同沉積構(gòu)造的發(fā)育活動(dòng)和配置樣式控制著構(gòu)造古地貌、沉積過程和 沉積相展布等，隨著三維地震資料的廣泛應(yīng)用，精細(xì)的構(gòu)造-沉積分析成為了近年 來沉積盆地分析研究的熱點(diǎn)問題。木文在對(duì)大量實(shí)際資料進(jìn)行綜合研究分析的基 礎(chǔ)上，以南堡凹陷的構(gòu)造發(fā)育史、沉積充填史和層序地層格架等研究為基礎(chǔ)，選取 老爺廟、高柳和蛤坨三個(gè)地區(qū)解剖同沉積構(gòu)造樣式、形成機(jī)制和發(fā)育演化，并重 點(diǎn)探討了同沉積構(gòu)造對(duì)沉積物入口、沉積物輸送路徑、沉積相展布控制以及這些 沉積作用在不同構(gòu)造演化階段的響應(yīng)，即分析構(gòu)造活動(dòng)對(duì)同時(shí)期沉積過程的控制 和構(gòu)造演化控制的沉積演化。結(jié)合桂源巖和儲(chǔ)層展布，預(yù)測(cè)有利圈閉類型

2、，建立構(gòu)造一沉積一成藏模式。該 研究豐富了中國東部陸相斷陷盆地構(gòu)造一沉積分析理論，同時(shí)對(duì)南堡凹陷三個(gè)典 型地區(qū)的油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義。論文研究取得的主要認(rèn)識(shí)如下：1.厘定了老爺廟地區(qū)構(gòu)造性質(zhì)，并分析其成 因機(jī)制根據(jù)背斜樞紐與西南莊邊界斷層的垂直關(guān)系，將老爺廟背斜劃分為橫向背 斜，其頂部疊加了走滑斷裂，構(gòu)造主體為斷背斜。通過繪制西南莊斷層斷面等值線 圖發(fā)現(xiàn)，老爺廟段斷面上凸，斷層傾角最小，剖而上斷層在該段底部發(fā)生彎曲導(dǎo)致 頂部地層撓曲褶皺，匣定了老爺廟橫向背斜是由西南莊斷層線偏移而形成的橫向 褶皺，橫向背斜的兩翼厚，中間薄，為同沉積褶皺，從沙二段沉積時(shí)開始發(fā)育，到館 陶組活動(dòng)停止：南堡凹陷

3、受鄰廬斷裂和張家口一蓬萊走滑斷裂的影響，中新世以 來NE和NW走滑斷裂特別發(fā)育，老爺廟地區(qū)走滑斷裂從區(qū)域上屬于北堡西一老爺 廟NE走滑斷裂體系的組成部分,Nm-Q沉積時(shí)期形成。2.分析了老爺廟橫向背斜對(duì)沉積物入口、輸送路徑和沉積相展布的控制含礫 率高值區(qū)通常被用來指示古河道的位置。老爺廟地區(qū)含礫率統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，含礫率最 大值位于橫向背斜和邊界斷層交匯處的M40和M36井附近，且順橫向背斜軸向上 含礫率值逐漸降低，向兩側(cè)向斜含礫率陡降，說明了橫向背斜和邊界斷層交匯控 制了水系入口，古河道沿橫向背斜軸部展布，橫向背斜軸部提供了輸砂路徑，水系 入盆后沿此路徑“長(zhǎng)距離”輸送進(jìn)入深凹：識(shí)別出了同沉積橫向背斜

4、的上坡折和 下坡折，上坡折位于橫向背斜轉(zhuǎn)折端附近，下坡折位于兩翼拐點(diǎn)之下。通過丿I：震對(duì)比進(jìn)行沉積相劃分，發(fā)現(xiàn)扇三角洲平原發(fā)育J：上坡折間的背斜轉(zhuǎn) 折端，扇三角洲前緣發(fā)育在翼部上坡折和下坡折之間，濁積扇發(fā)育于翼部下坡折 和背斜前部?jī)A伏端下坡折之下，說明了橫向背斜坡拆控制了沉積相帶的展布。古 地貌恢復(fù)和沉積相半面圖顯示老爺廟扇三角洲呈舌狀展布，長(zhǎng)軸平行于背斜樞紐, 翼部的沉積相相帶分布窄，相變快，背斜軸向上相變緩，向盆內(nèi)延伸范圍廣。3.建立了老爺廟構(gòu)造一沉積一成藏模式結(jié)合橫向背斜的沉積相展布和前人 對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層物性的刻畫,提出老爺廟地區(qū)有利儲(chǔ)層扇三角洲前緣的水下分流河道 和河口壩主體分布于廂南的橫

5、向背斜轉(zhuǎn)折端。走滑斷裂切割橫向背斜形成的背斜 圈閉、斷塊、斷層圈閉，構(gòu)成了該區(qū)最有利的圈閉一構(gòu)造圈閉。綜合構(gòu)造性質(zhì)解剖、構(gòu)造一沉積控制和成藏條件分析,提出老爺廟構(gòu)造一沉 積一成藏模式：背斜控制沉積儲(chǔ)層分布,走滑斷裂提供油氣運(yùn)移通道，背斜疊加走 滑斷裂控制了有利含油氣圈閉的發(fā)育。4刻畫了高柳地區(qū)的構(gòu)造樣式：并解剖邊 界斷層的“蹺蹺板”式活動(dòng)、演化特征高柳地區(qū)受西南莊、柏各莊邊界斷層和高 柳斷層限制，保存和記錄了 Es時(shí)期的構(gòu)造變形,是研究南堡凹陷邊界斷層特征和 成盆機(jī)制的“構(gòu)造金三角形”。重力等值線和水半切片上,西南莊和柏各莊斷層沒有切割關(guān)系，認(rèn)為西南莊 和柏各莊實(shí)際為一條斷層，即西-柏?cái)鄬訋А?/p>

6、該區(qū)二級(jí)斷裂不發(fā)育，南部發(fā)育“卷 心菜”構(gòu)造、柳贊逆牽引背斜。斷層鏟狀、斷層活動(dòng)性統(tǒng)計(jì)、剖面解釋和地層厚度統(tǒng)計(jì)特征均顯示了西-柏 斷層的西段和柏段構(gòu)造的差異性。柏各莊斷層走向NW,總體傾角大，產(chǎn)狀陡,Esl 和Ed3時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，控制沉積中心位于拾場(chǎng)東次凹的；西南莊斷層走向NE,形 態(tài)呈鏟狀至板狀變化較大,Es3和Es2時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，控制沉積中心位于拾場(chǎng)西次 凹。據(jù)此提出了西-柏?cái)鄬印败E蹺板”式活動(dòng)模式：Es3和Es2時(shí)期西南莊斷層 活動(dòng)強(qiáng)烈，柏各莊斷層活動(dòng)微弱，尤其在Es31亞段一Es2沉積時(shí)期，西南莊斷層強(qiáng) 烈活動(dòng)導(dǎo)致柏各莊下降盤掀斜抬升，遭受剝蝕：Esl界面之上，柏各莊斷層活動(dòng)強(qiáng) 烈,，

7、并導(dǎo)致西南莊下降盤的掀斜抬升?？傮w上，高柳地區(qū)的南部表現(xiàn)為斜坡帶， 北部的沉降中心和掀斜抬升剝蝕交替變化。5.進(jìn)一步完善了高柳地區(qū)的物源體系，劃分出陡坡型和緩坡型沉積物堆積樣 式,并建立了西-柏?cái)鄬印败E蹺板”式活動(dòng)的沉積響應(yīng)模式根據(jù)錄井、測(cè)井和地震 反射結(jié)構(gòu)，識(shí)別出位于G11井附近新的物源區(qū)一高西南物源，該物源主耍控制和 影響了 Esl界面之下的西南緩坡帶的沉積。將沉積物堆積劃分出緩坡型和陡坡型 兩種堆積樣式。前者主要分布在斷層掀斜控制的緩坡帶，水系長(zhǎng)距離推進(jìn),流域范闈廣，沉積 相展布而積大；后者主要分布在邊界斷層陡坡帶,沉積物快速堆積卸載，沉積相分 布窄。結(jié)合沉積物堆積樣式，進(jìn)一步將“蹺蹺板

8、”活動(dòng)劃分出4個(gè)階段，建立了各 活動(dòng)階段的沉積響應(yīng)模式：早期雙斷階段，西-柏?cái)鄬酉陆当P均表現(xiàn)為陡坡帶近 跆離卸載堆枳：中期西段陡坡和柏段緩坡階段，沉積物由柏段緩坡帶長(zhǎng)距離搬 運(yùn)、大面積分布，西段陡坡快速近距離堆積；晚期西段緩坡和柏段陡坡階段， 西段沉積物長(zhǎng)距離輸送進(jìn)入湖盆深凹，柏段陡坡垂向加積顯苦：末期雙緩階段， 雙向沉積物供給充足，湖盆被大而積充填。6.建立了西-柏?cái)鄬印败E蹺板”活動(dòng)的控藏模式蹺蹺板活動(dòng)晚期引起了早期 地層產(chǎn)狀的變化，對(duì)先期形成的圈閉加以改造并形成新的圈閉。Esl開始沉積前， 在柏段緩坡區(qū)，發(fā)育地層不整合遮擋圈閉、河道砂巖巖性圈閉和扇三角洲前緣砂 體前積反方向上形成的砂后上傾

9、尖滅圈閉，在西段洼陷帶,發(fā)育斷層一巖性圈閉 和河道砂巖巖性圈閉。Ed沉積后或Ng沉積前，高柳地區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成柏段陡坡，西段緩坡，使 得早期地層或儲(chǔ)層產(chǎn)狀發(fā)生變化，先存圈閉類型被部分改造，如Esl不整合面遮 擋形成的不整合圈閉，晚期隨西段翹傾，部分轉(zhuǎn)變?yōu)樯皫r上傾尖滅圈閉；甲期柏段 緩坡帶的扇三角洲前緣砂后上傾尖滅圈閉，晚期沉降旋轉(zhuǎn),形成砂前上傾尖滅圈 閉等。此外，在新沉積的地層內(nèi)部也發(fā)育了大量與緩坡和陡坡背景相關(guān)的圈閉。高柳地區(qū)南部受緩坡背景控制,早晚期發(fā)育了河道砂巖巖性圈閉、砂巖上傾 尖滅圈閉、地層超覆圈閉和地層不整合遮擋圈閉。7.識(shí)別了蛤坨地區(qū)主要同沉積 斷裂樣式和組合,確定了蛤坨地區(qū)

10、的古構(gòu)造格架識(shí)別出蛤坨地區(qū)主要同沉積斷裂 一蛤北斷裂、蛤坨帚狀斷裂系統(tǒng)和柏各莊斷裂，它們共同限定了蛤坨潛山披覆背 斜構(gòu)造。蛤北斷裂新生界開始活動(dòng)，明顯控制了 Es3和Es2地層沉積，之后繼承性活動(dòng), 但活動(dòng)微弱：蛤坨帚狀斷裂系統(tǒng)主斷層在始新世時(shí)期開始活動(dòng)，控制了曹妃甸次 凹的形成,漸新世中期開始出現(xiàn)帚狀斷裂系統(tǒng)的雛形，呈SE收斂、NW撒開的弧形， 是左旋張扭應(yīng)力的產(chǎn)物。蛤坨地區(qū)早晚期均表現(xiàn)為“兩凹夾一隆”構(gòu)造格局，但 控制性斷層不同：Esl界面Z下,蛤北斷層和柏各莊斷層控制柳南次凹沉積，蛤坨 斷層控制曲妃甸次凹沉積；界面之下，蛤北斷層活動(dòng)微弱，高柳斷層開始活動(dòng)，和 柏各莊一起控制柳南次凹的沉積

11、，蛤坨帚狀斷裂系統(tǒng)控制了曹妃甸次凹的沉積。8.在物源體系判斷基礎(chǔ)上,分析了蛤坨地區(qū)柏齊莊斷層活動(dòng)性與沉積物貳加 樣式Z間的關(guān)系，提出了蛤坨帚狀斷裂帶的“切帚狀斷裂走向的輸砂模式”根據(jù) 斷層活動(dòng)性控制的構(gòu)造沉降速率和沉積物供給速率之間的關(guān)系，進(jìn)一步劃分出6 種陡坡型沉積物堆積樣式：仰進(jìn)積型、俯進(jìn)積型、近進(jìn)積型、遠(yuǎn)進(jìn)積型、加積型 和上超型,其中前4種是有上升盤物源供給的情況，后2種是無上升盤物源供給: 并定性判斷出柏各莊斷層某點(diǎn)處的活動(dòng)性強(qiáng)弱。來口 丁蛤坨東部和北部物源的沉 積物在帚狀斷裂帶表現(xiàn)出2種分散特征：切割斷裂向低一級(jí)斷階輸送和順發(fā)散的 斷階向下輸送，最終形成帚狀的扇三角洲前緣砂體分散樣式,提出了“切帚狀斷裂 走向”的輸砂模式。在此基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)該區(qū)有利圈閉主耍是與帚狀斷裂系統(tǒng)相關(guān)的圈閉，如斷層 圈閉、斷塊圈閉、斷層一巖性圈閉等類型，主要分布在帚狀斷裂系統(tǒng)的斷階內(nèi)。 9.探討了構(gòu)造對(duì)沉積作用控制的機(jī)理和南堡凹陷的形成機(jī)制，并總結(jié)了盆地演化 不同階段在各個(gè)地區(qū)表現(xiàn)出的構(gòu)造-沉積響應(yīng)。系統(tǒng)分析了構(gòu)造活動(dòng)對(duì)沉積過程的作用機(jī)制一可容空間的變化，指出Esl界 面的構(gòu)造變革運(yùn)動(dòng)南堡凹陷構(gòu)造一沉積產(chǎn)生的重要影響。界面之下盆地呈NW-