渤海灣盆地冀中坳陷霸縣凹陷橫向調(diào)節(jié)帶的形成與控制

渤海灣盆地冀中坳陷霸縣凹陷橫向調(diào)節(jié)帶的形成與控制

0霸縣凹陷和橫向調(diào)節(jié)帶中萬峰是中國渤海灣中部和新生代含油氣盆地西部的次負向構(gòu)造單元。它是中國北方古地臺的基礎(chǔ)。坳陷東鄰滄縣隆起,西靠太行山,北與燕山褶皺帶相接,南抵邢衡隆起,整體呈北北東向展布。坳陷內(nèi)以大興凸起—容城凸起—高陽低凸起—藁城低凸起一線為界分為西部凹陷帶和東部凹陷帶2大次級負向構(gòu)造單元。東部凹陷帶主要包括武清、大廠、廊固、霸縣、饒陽、深縣、束鹿、晉縣等8個凹陷。西部凹陷帶沿太行山和燕山東緣走向分布,自北向南依次是北京、徐水、保定、石家莊等4個凹陷。霸縣凹陷位于冀中坳陷東部凹陷帶中部,是受牛東斷層活動控制的西斷東超、西深東淺的繼承性斷陷盆地。該凹陷西鄰牛駝鎮(zhèn)凸起,以牛東斷層與凸起為界;向東過渡為文安斜坡;北以霸縣二臺階和里瀾斷層分別與廊固凹陷、武清凹陷相隔、南以徐水—安新橫向調(diào)節(jié)帶與饒陽凹陷相隔,凹陷走向為北東向,東西寬約70km,南北長約80km,勘探面積約5600km2(圖1,圖2)。傳遞帶(transferzone)的概念是由Dahlstrom(1970)在研究擠壓變形中褶皺—逆沖斷層的幾何形態(tài)時首次提出的;1990年,Morley等將這種傳遞帶概念應用于研究伸展構(gòu)造;Fauld和Varga等(1998)把調(diào)節(jié)帶定義為調(diào)節(jié)側(cè)列正斷層及其之間應變和位移的一類構(gòu)造,此定義相當于Morley等的傳遞帶的概念,其標志是側(cè)列狀正斷層的疊覆,應變是在疊覆正斷層之間直接傳遞的,而不是通過其間的走滑斷層。在冀中坳陷與北東和北北東向區(qū)域構(gòu)造線斜交或近于垂直的部位橫向調(diào)節(jié)帶十分發(fā)育,其延伸方向均為北西—近東西向。楊明慧等(2002)根據(jù)冀中坳陷橫向調(diào)節(jié)帶發(fā)育規(guī)模和地質(zhì)構(gòu)造特征,將其分為3個級次,即一級(Ⅰ)、二級(Ⅱ)和三級(Ⅲ)橫向調(diào)節(jié)帶。一級橫向調(diào)節(jié)帶有無極—深縣—衡水橫向變換構(gòu)造帶和徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶,其將冀中坳陷劃分為南、中、北3個一級構(gòu)造區(qū)。其中位于霸縣凹陷南緣、分割冀中坳陷中區(qū)和北區(qū)的徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶對霸縣凹陷的構(gòu)型與充填特征起著重要作用。1—徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶該帶西起滿城、徐水,經(jīng)安新到文安一帶,呈北西西—近東西向展布,是分隔饒陽凹陷和霸縣凹陷的一級橫向調(diào)節(jié)帶(圖2)。該帶向西在滿城之東左行錯斷太東斷裂,延入太行山;向東經(jīng)文安,從滄縣隆起大參1井附近通過,進入黃驊坳陷,大致從增福臺一帶穿過,成為黃驊坳陷中、北區(qū)的分區(qū)界線。作為霸縣南部邊界的徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶由黑龍口斷層、牛南斷層、蘇23井南斷層等雁行排列的斷層組成。該橫向調(diào)節(jié)帶結(jié)構(gòu)復雜,斷裂之間夾有大小不等、形態(tài)各異的構(gòu)造斷塊、洼槽及凸起等,如白洋淀洼槽和鄚州潛山斷塊(圖3)。發(fā)育時間為前古近紀,孔店組—沙四段沉積時期持續(xù)活動,沙三段沉積時—沙二段沉積時期強烈活動,直到東營期末趨于平靜。基巖斷距可達8000m左右。該橫向調(diào)節(jié)帶的形成與發(fā)育對其兩側(cè)凹陷的基底結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造—沉積演化史有十分重要的影響。構(gòu)造帶以北的霸縣凹陷為西斷東超的箕狀凹陷,拉張伸展量大;以南的饒陽凹陷為雙斷的地塹結(jié)構(gòu),東帶控凹斷裂(馬西斷裂)總體西傾,屬于基底生長斷裂,伸展強度明顯小于北區(qū)。兩區(qū)的發(fā)育演化史也存在差異,孔店組—沙二段沉積時期,裂谷沉積中心的遷移總體是由北向南遷移。沙一段晚期—東營組末沉積時期,裂谷的沉積中心由南部和北部向中部的霸縣凹陷遷移,主要集中在霸縣凹陷主體——白洋淀—任丘一帶。在后期的改造構(gòu)造運動中,霸縣凹陷屬于強烈改造型,基底不均衡抬升作用明顯;而饒陽凹陷則為繼承性凹陷。2沉積儲層的橫向調(diào)節(jié)帶控制盆地內(nèi)不同規(guī)模的橫向構(gòu)造帶或調(diào)節(jié)帶對水系發(fā)育均起重要控制作用。一般來說,在斷陷盆地邊緣的同生斷裂帶,由于主斷層中心地帶斷層位移量大而其末端調(diào)節(jié)帶處斷層位移量減小,主水系會在橫向調(diào)節(jié)帶地形相對較低的位置進入凹陷中,在斷陷盆地中,形成富砂沖積扇、扇三角洲和濁積體系。在斷陷盆地中,陡坡一側(cè)在2條側(cè)列斷層交會處發(fā)育的調(diào)節(jié)帶常常是水流攜帶碎屑物質(zhì)注入盆地的流經(jīng)之地。以遼河盆地東部凹陷為例說明。古近系時期該凹陷發(fā)育7個裂谷段(次級構(gòu)造單元),裂谷段之間發(fā)育橫向調(diào)節(jié)帶。這些橫向調(diào)節(jié)帶呈凸起特征,扇三角洲自凸起進入裂谷段,形成扇三角洲—濁積扇體系,為裂谷段內(nèi)提供了大量的陸源碎屑物質(zhì)。正因為如此,邊界正斷層下降盤分布有粗碎屑巖沉積體的地帶也可作為判斷調(diào)節(jié)帶的輔助標志。因此,橫向構(gòu)造帶(調(diào)節(jié)帶)對沉積體系的控制以及構(gòu)造對沉積儲層的控制作用已引起諸多研究者的注意。霸縣凹陷古近系沉積體系分布研究表明,沙三段沉積時期,作為凹陷南部邊界的徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶對該時期主體物源體系形成起了十分重要的作用。從沙河街組沉積時期沉積體系與橫向調(diào)節(jié)帶疊合圖(圖4和圖5)上可以看出,該橫向調(diào)節(jié)帶的形成與發(fā)育導致沙三段沉積時期在凹陷西南部位均有較大水系從調(diào)節(jié)帶發(fā)育的南西方向進入凹陷,并向北東方向推進,使凹陷西南部位物源豐富,使各種類型沉積體系繼承性發(fā)育,包括沙三亞段下早期分布在新家4井區(qū)的大型辮狀三角洲體系、沙三中亞段沉積時期雁翎—鄚州地區(qū)的扇三角洲—濁積扇體系以及沙三上亞段沉積時期的三角洲體系(圖6)。圖6中斜坡帶南側(cè)南東方向的辮狀河三角洲主體分布在文83井到文132井一帶,巖性為薄層紫紅色、淺灰色泥巖和淺灰色細砂巖不等厚互層,砂巖單層最大厚度12m。斜坡中段辮狀河三角洲體系受徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶的影響,斜坡地形和古水系匯集區(qū)域隨之改變,使三角洲由東向南西方向向凹陷中心推進,辮狀三角洲前緣亞相相應地向過渡帶推進至家25井東側(cè)一帶,而且厚度明顯增大,如文古1井鉆遇厚140m的辮狀三角洲前緣亞相的辮狀河道和河口壩微相,砂巖單層最大厚度達18m。與沙三中、下亞段不同,斜坡北段發(fā)育來自北東向的辮狀三角洲沉積體系,主體分布在蘇402井一帶。西側(cè)洼槽帶南段發(fā)育2個來自北西方向的辮狀三角洲沉積體同樣受到徐水—安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶的影響,使三角洲沉積體由南西至北東方向向凹陷推進,與斜坡帶南段不同的是辮狀三角洲平原亞相比較發(fā)育。除安新—文安橫向調(diào)節(jié)帶外,霸縣凹陷內(nèi)還發(fā)育二級、三級橫向調(diào)節(jié)帶,如龍虎莊—里瀾二級橫向構(gòu)造調(diào)節(jié)帶、米黃莊斷層三級橫向調(diào)節(jié)帶、岔71井北斷層三級橫向調(diào)節(jié)帶以及臺山斷層三級橫向調(diào)節(jié)帶等(圖2)。這些橫向調(diào)節(jié)帶多為水系進入凹陷的通道,形成不同類型沉積體系并控制砂體的分布。如圖6中的洼槽帶中段發(fā)育3個來自北西西方向的辮狀三角洲沉積體系,其分布位置主要受米黃莊斷層橫向調(diào)節(jié)帶和岔71井北斷層橫向調(diào)節(jié)帶的控制。文安斜坡北段主體處于龍虎莊—里瀾二級橫向調(diào)節(jié)帶和臺山斷層三級橫向調(diào)節(jié)帶上,這2個不同級別的橫向調(diào)節(jié)帶控制著信安鎮(zhèn)斷裂潛山構(gòu)造帶部位的物源方向和砂體分布范圍。沙三上亞段、沙二段、沙一段繼承性發(fā)育來自北東方向的沖積扇和辨狀三角洲沉積體系可能與龍虎莊—里瀾二級橫向構(gòu)造調(diào)節(jié)帶的存在有關(guān)。米黃莊斷層附近沙二段、沙一段繼承性發(fā)育來自北西西方向的扇三角洲體系和辮狀三角洲體系,顯然也與米黃莊三級調(diào)節(jié)帶的存在有關(guān)(圖4,圖5)。3沉積體系的平面展布(1)冀中