隋风贵,曹高社, 毕磊, 林会喜, 邢娜娜, 陈俊侠 胜利油田西部新区研究中心,山东东营,257015; 河南理工大学资源环境学院,河南焦作,454000;
3)同济大学海洋地质国家重点实验室,上海,200092
内容提要:北西向断层是济阳坳陷成生较早的重要的控盆断裂,并对后期构造的产生具有重要的影响。本文在济阳坳陷桩西潜山地区三维地震资料精细解译的基础上,识别出了一条北西向断层,将其命名为古桩西断层,并分析了该断层的叠加改造过程和改造方式,以及对桩西潜山形成的影响。研究结果表明:古桩西断层经历了印支期挤压逆冲、燕山期中期负反转,燕山末期正反转和喜马拉雅期再次负反转,最终被分割成5条独立活动的断层;古桩西断层的叠加改造方式有直接反转、通过应变硬化带反转和被断层错段3种方式;古桩西断层的长期活动控制着北西向桩西潜山的形成以及次一级近南北向雁列状潜山的产生。
济阳坳陷为渤海湾盆地的次一级构造单元,是我国重要的成油坳陷,主要发育NE、EW和NW向3组断裂体系。其中NW向断裂系统成生时间较早,为盆地重要的控盆断裂(胜利油田石油地质志编写组,1993)。鉴于其对于恢复济阳坳陷盆地原型、构造演化历史以及对油气藏勘探的重要意义,NW向断层一直为石油地质学家所重视(宗国洪等,1999;潘元林等,2003;李伟等,2006;张善文等,2009;侯旭波等,2010)。目前普遍认为,济阳坳陷NW向断裂为成生于晚三叠世的压性构造,受控于亚欧构造域的西伯利亚板块、扬子板块与华北板块的挤压拼接,之后多次反转,于古近纪活动性逐渐减弱。所以NW向断层具有长期的叠加改造历史,亦为济阳坳陷构造研究的难点之一。
桩西潜山地处济阳坳陷、渤中坳陷和埕宁隆起3大构造单元的交汇处,NW走向的垦东—孤东—长堤—桩西—埕岛隆起带的中段(图1),其特殊的构造位置使得该地区断裂系统的叠加改造较为强烈,且特点鲜明。本项研究通过精细解译桩西潜山地区高精度三维连片地震资料,重点解剖断裂构造的叠加改造过程、改造方式,以及对后期构造的控制作用,并进行几何学和运动学的复原,识别出了贯穿整个桩西地区的NW向断裂构造,命名为古桩西断层。该断层的识别不仅对于桩西潜山的形成和油气成藏具有重要的控制作用或影响,亦可作为济阳坳陷NW向断层改造过程、改造方式,以及对后期构造控制作用的一个缩影。
图 1 济阳坳陷桩西潜山区域构造位置图Fig. 1 Regional tectonic location of Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression底图为济阳坳陷剥去沙河街组三段及以上地层的古地貌图,黑虚线为图2和图9的范围Base map is Ancient geomorphological map shucking the 3rd Member of the Shahejie Formation and the above, black dotted line is the range of fig. 2 and fig. 9
根据断裂力学的基本原理,先期形成的断裂作为一个构造薄弱面,必然对后期形成的断裂起重要的控制作用(赵建生,2003)。所以,早期形成的断裂就可能产生各种样式的叠加和/或改造作用。恢复这一叠加改造过程,是进行古断裂复原的基础。
根据断裂对沉积地层的控制作用分析,桩西潜山地区断裂构造主要活动时期是古近纪,亦即古近纪既是新断裂的主要形成时期,也是古断裂的主要改造时期。研究表明,桩西潜山地区多数断裂为古近纪新形成的断裂,这些断裂主要为NE向断裂,以及大部分近EW向断裂和近NS向断裂(图2)。但NW向埕北断层(F1)、NW向F2和F3断层,以及NWW向桩南断裂的一部分(F4、F5)具有较为复杂的叠加改造历史。
F1断层走向NW向,倾向SW,现今表现为正断层。断层上盘保存有厚层的新生界、中生界及古生界,并且在古生界与中生界之间、中生界与新生界之间存在两个明显的角度不整合(图3a,3b)。
经钻井资料揭示(程晓敢等,2006),断层上盘中生界主要为上侏罗统和下白垩统,地层厚度沿F1断层由北西往南东逐渐增大(图3b,3c,3d),靠近埕东断层处地层厚度最大,指示着晚侏罗世和早白垩世F1断层的最大断距位于该断层的南东方向。由于埕东断层倾向南东,并主要表现为正断层,表明在埕东断层活动之前F1断层即已经开始活动。
图 2 济阳坳陷桩西地区印支期古桩西断裂(底图为古生界顶部反射层构造图,坐标为地震测线号)Fig. 2 Ancient Zhuangxi Fault in Zhuangxi area during the Indosinian (base map is tectonic map of the Paleozoic top, coordinate system is seismic survey line)
F1断层在中生代末期发生正反转,上盘地层挤压弯曲并且遭受剥蚀,造成中生界与新生界之间的不整合接触,之后断层再次负反转,沉积孔店组—沙四段。孔店组—沙四段沉积时期,埕东断层开始活动,位于埕东断层上升盘的F1断层活动受到限制,沉积中心沿该断层向NW方向迁移,最大厚度仍靠近F1断层(图3b,3c,3d)。
沙三段沉积时期,F1断层的活动性明显减弱,在部分区段可以见到F1断层对沙三段沉积不起控制作用(图3b);在部分区段见到沙三段由洼陷中心向F1断层方向超覆于孔店组—沙四段之上,并且地层沉降中心偏离F1断层(图3c、3d)。经过仔细解译三维地震发现,这些区段沙三段的沉积主要受到近SN向F9、F10、F11断层的影响,这些近SN向断层向南归并于F1断层,上述沙三段向F1断层方向超覆于孔店组—沙四段之上的区域,其实是SN向断层与F1断层相交汇的区域(图2,3)。至于在这一时期沉积中心偏离断层,并向断层方向具有超覆现象,主要是由于这些近南北向断层具有明显的走滑作用,而沿断层倾向的断距较小,沉积作用主要受与这些走滑断层组成断层关联体系的近EW向正断层所控制(Gibbs, 1990)(图4)。
沙二段—东营组与沙三段特征相似,但地震反射同相轴更加平滑,仍表现出在部分区段F1断层对沉积地层不起控制作用,在部分区段向F1断层所形成的构造高点超覆的样式(图3b,3c,3d)。馆陶组—明化镇组沉积时期,F1断层停止活动。
图 3 济阳坳陷桩西潜山区域F1断层剖面特征(剖面位置见图2)Fig. 3 Profile feature of F1 Fault of Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression (See fig.2 for locations )(a)L1325剖面,古生界与中生界之间存在角度不整合;(b)CL787剖面,F1断层上盘中生界与新生界之间角度不整合接触,并且F1断层对沙河街组三段沉积没有控制;(c)CL852剖面,沙三段向南北走向的F9走滑断层控制的构造高点超覆;(d)CL940剖面,沙三段向南北走向的F9、F10走滑断层控制的构造高点超覆;T2—沙河街组二段底面反射层;T6—沙河街组三段底面反射层;Tr—中生界顶面反射层;Tg—上古生界顶面反射层;Tg1—下古生界顶面反射层;Tg2—古生界底面反射层(a) L1325 profile, the angular unconformity between Paleozoic and Mesozoic; (b) CL787 profile, there is a angular unconformity between Mesozoic and Cenozoic, F1 fault did not control the deposition of the the 3rd Member of the Shahejie Formation; (c) CL852 profile, the 3rd Member of Shahejie Formation overlapped to the highland controlled by F9 fault; (d) CL940 profile, the 3rd Member of Shahejie Formation overlapped to the highland controlled by F9 and F10 fault; T2— the reflector of the bottom of the 2nd Member of Shahejie Formation;T6— the reflector of the bottom of the 3rd Member of Shahejie Formation;Tr— the reflector of the top of Mesozoic;Tg— the reflector of the top of Upper Paleozoic;Tg1— the reflector of the top of Lower Paleozoic;Tg2— the reflector of the bottom of Paleozoic
F2断层和F3断层产状一致,呈NW走向,倾向SW,两者被沙三段沉积时期活动的近EW走向的F12断层切断(图2)。两个断层的上盘均由两部分组成,一部分为F2(或F3)断层与桩南断层之间的断阶带,一部分为桩南断层控制的断陷带(图5)。断阶带表现为一系列同产状的正断层组成的一个个小断阶,断阶上发育厚度不大的中生界和孔店组—沙四段,且表现为南部的断阶较北部的断阶孔店组—沙四段厚,中生界底面和孔店组—沙四段底面向南倾斜;断陷带具有巨厚的中生界和新生界。恢复F2和F3断层的活动历史,首先需要认识上述断阶带和断陷带形成的原因和动力学过程。
图 5 济阳坳陷桩西潜山区域F3断层的应变硬化带及其产生的断陷带和断阶带[L1555剖面,剖面位置见图2,左上角为应变硬化带模式图(Crider and Peacock,2004)]Fig. 5 The strain hardening zone of F3 fault and the resulting rift zone and fault step zone of Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression [ See Fig.2 for the location of L1555 profile; left corner diagram for the strain hardening (after Crider and Peacock,2004)]T1—馆陶组底面反射层;T2—沙河街组二段底面反射层;T6—沙河街组三段底面反射层;Tr—中生界顶面反射层;Tg1—下古生界顶面反射层;Tg2—古生界底面反射层T1—the reflector of the bottom of Guantao Formation;T2— the reflector of the bottom of the 2nd Member of Shahejie Formation;T6— the reflector of the bottom of the 3rd Member of Shahejie Formation;Tr— the reflector of the top of Mesozoic;Tg1— the reflector of the top of Lower Paleozoic;Tg2— the reflector of the bottom of Paleozoic
图 4 济阳坳陷桩西潜山区域关联断层体系控制沙三段沉积和沿近南北向断层的隆起模式图
Fig. 4 Idealized block diagram showing both the deposition of the 3rd Member of Shahejie Formation and topographic uplift along NS-trending fault,all controlled by linked fault families of Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression
东西向正断层产生主要伸展量,向深部演化为滑脱断层(滑脱断层存在的证据将另文表述),侧部由近南北向走滑断层调节,构成关联断层体系(Gibbs,1990)。伸展断层控制沙三段的沉积中心,走滑断层的位移以水平方向为主,倾向运动减小,形成构造高点,导致沙三段向走滑断层方向超覆
EW-trending normal faults have a major extension amount,normal faults evolved into the detachment fault in the deep (The evidence of detachment fault will be discussed in another paper) and accommodated by NS-trending strike-slip faults laterally, further formed linked fault families(Gibbs,1990). Extension faults controlled the depocenter of the 3rd Member of Shahejie Formation, meanwhile strike-slip fault becoming highland on account of horizontal displacement, lack of dipping movement, which induced the overlap of the 3rd Member of Shahejie Formation to the orientation of strike-slip fault
应变硬化带的形成是区域构造体制转变的直接体现。孔店组—沙四段沉积时期,济阳坳陷幔源岩浆活动强烈,地幔上拱,盆地性质为主动裂谷盆地(宗国洪等,1999),最大主应力垂直于地表,从而在前期薄弱带基础上,产生NW和NE向伸展断层。沙三段沉积时期,太平洋与库拉板块之间存在近EW向的扩张洋脊,根据板片窗原理,在研究区内造成了近SN向的伸展应力(Thorkelson,1996),NW走向的F2和F3断层在NS向伸展应力的控制下,部分区段可能通过应变硬化带的调整,由NW向断层转变为近EW向的正断层。
F2和F3断层上盘保留有中生界,并主要为上侏罗统和下白垩统,断陷带中生界厚度达2400m,断阶带中生界厚度较小,但普遍存在,可能是由于孔店组—沙四段沉积时期断阶带相对于断陷带抬升剥蚀的结果。所以,F2和F3断层,在晚侏罗世和早白垩世应该有明显的伸展活动,控制上侏罗统和下白垩统的沉积。
F4和F5断层位于研究区东南部,两者产状相似,走向为NWW向,倾向为SSW,现今均表现为上陡下缓切割至太古界基底的铲状正断层(图6)。上盘为孤北洼陷,沉积了巨厚层的中生界和新生界,中生界与新生界之间存在角度不整合面。F4和F5断层被一条SN向走滑断层F13错开,鉴于走滑断层仅控制沙三段的沉积(见前述),以及F4和F5断层在断层产状和地层特征等方面的相似之处,本次研究认为两断层在新生代之前应为同一条断层。
对其活动历史反演表明:燕山运动早、中期,F4—F5断层表现出同沉积断层性质,上盘沉积了巨厚的中生界;燕山运动末期,断层发生正反转,造成中生界与新生界之间的不整合接触;喜马拉雅运动早期,断层再一次发生负反转,沉积巨厚的新生界,其间沙三段沉积时期,SN向走滑断层形成,将其分割为F4和F5两条独立活动的断层,直至馆陶组—明化镇组沉积时期,断层逐渐停止活动。
对上述断层几何学特征分析以及叠加改造历史恢复表明:各断层在新生代之前即已开始活动,并且断层产状一致,进入新生代被NE、EW和NS向断层所分隔,开始独立活动并被改造。据此,本文认为新生代之前上述各断层应属于一条完整的NW向断层,本次研究将其命名为古桩西断层。
由于上述各断层上、下盘古生界受到后期改造强烈,并且在不同部位残余厚度差异较大,造成对古桩西断层在印支期的活动历史恢复困难。本次研究结合在F1断层古生界与中生界之间发现的角度不整合,以及研究区古生界总体呈NW走向展布的特征推测:古桩西断层形成于印支运动,系济阳坳陷内与孤西断裂、罗西断裂、阳信—石村断裂、磁镇断裂等同级别的NW向断裂,具有相似的产状和演化历史(图7)。
古桩西断层在印支期可能表现为南西倾的压性构造,并产生舒缓波状的褶皱(宗国洪等,1998),褶皱轴面呈NW走向,致使研究区内古生界沉积地层均呈现出NW走向的特征,奠定了本区古生界基本的展布形态(图7a);燕山运动中期(J3+K1)沿该断裂产生负反转,强烈的裂陷作用造成沿断裂产生巨厚的中生界沉积(图7b);燕山运动晚期(K2)的挤压作用,又造成该断裂的正反转(图7c),已沉积的中生界受到一定的变形和剥蚀,使中生界与上部地层呈角度不整合接触。
孔店组—沙四段沉积时期,最大主应力垂直于地表,一方面沿古老的NW向断层产生负反转,另一方面,又产生了共轭的NE向埕东断层,并对NW向断层切割改造,使得古桩西断层西北段(F1断层)与其余部分分隔开来(图7d),F1断层与埕东断层相交处活动性受到限制,其上盘沉积中心向NW方向迁移。沙三段沉积时期,构造应力场发生转变,最大主应力为SN向,一方面新产生了大量的近EW向伸展断层,如F12断层切割古桩西断层中段,将其分隔为F2和F3断层。另一方面古老的NW向F2和F3断层在部分区段以应变硬化带的方式改造为近EW向的断层。同时,为了调节近EW向正断层伸展量和伸展位置的不同,产生了大量的近SN向传递断层,具有走滑性质,这些近SN向断层,在部分区段受古老的NW向断裂的控制,向南归并于NW向断裂(图7e中F6、F7、F8、F9、F10、F11断裂),而在有些区段切割古老的NW向断裂(图7e中F13断裂);此时古桩西断层西北段(F1断层)活动减弱,沉积作用逐渐转向由归并于其上的F9、F10、F11断裂控制。古桩西断层东南段(F4和F5断裂)延续了孔店—沙四期的拉张运动。该构造格局一致延续至沙二段沉积时期,东营组及以后沉积时期古桩西断层基本停止活动或活动性减弱。
图 6 济阳坳陷桩西潜山区域F4断层剖面特征(L1700,剖面位置见图2)Fig. 6 Profile feature of F4 fault of Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression (L1700 profile,see fig.2 for location ) T1—馆陶组底面反射层;T2—沙河街组二段底面反射层;T6—沙河街组三段底面反射层;Tr—中生界顶面反射层;Tg1—下古生界顶面反射层;Tg2—古生界底面反射层T1—the reflector of the bottom of Guantao Formation;T2— the reflector of the bottom of the 2nd Member of Shahejie Formation;T6— the reflector of the bottom of the 3rd Member of Shahejie Formation;Tr— the reflector of the top of Mesozoic;Tg1— the reflector of the top of Lower Paleozoic;Tg2— the reflector of the bottom of Paleozoic
古桩西断层不仅对古生界残留地层的分布起重要的控制作用,也控制中生界和新生界的沉积分布,还对古近纪以来新断层的产生有一定的限制,进而对桩西潜山的形成具有重要影响。多数学者认为(宗国洪等,1998,1999;李丕龙,2003;任建业等,2009),桩西潜山形成于印支期的逆冲推覆构造和挤压褶皱作用,其主要依据是潜山山头部分钻井资料揭示了古生界地层的重复,并推测这些地层的重复系紧闭同斜褶皱作用所致(图8a)。通过三维地震资料解译发现,钻井资料(桩古32、桩古13、桩古39、桩古11)揭示的古生界重复地区,古生界的反射同相轴不能组成褶曲形态,而是以断层接触方式组成了地层的堆叠(图8b)。所以,桩西潜山的形成机制应当重新审视,古桩西断层的发现为解释桩西潜山的形成提供了重要的思路。
图 7 济阳坳陷桩西潜山区域古桩西断层构造演化模式图Fig. 7 The tectonic evolution mode of Ancient Zhuangxi Fault of Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression(a)印支期;(b)燕山运动中期(J3+K1);(c)燕山运动晚期(K2);(d)孔店组—沙河街组四段沉积时期;(e)沙河街组三段沉积时期(a)Indosinian period;(b) middle stage of Yanshanian Movement(J3+K1);(c)the late stage of Yanshanian Movement(K2);(d)the sedimentary period of Kongdian Formation and the 4th Member of Shahejie Formation;(d)the sedimentary period of the 3rd Member of Shahejie Formation
图 8 济阳坳陷桩西潜山内幕地层重复的解释方案Fig. 8 Interpretation program of formation repeat within the Zhuangxi Buried Hill in the Jiyang Depression(a)紧闭褶皱造成地层重复;(b)断层造成的地层堆叠(L1526剖面);T1—馆陶组底面反射层;T2—沙河街组二段底面反射层;T6—沙河街组三段底面反射层;Tr—中生界顶面反射层;Tg1—下古生界顶面反射层;Tg2—古生界底面反射层(a) formation repeat caused by closed fold; (b) formation stacking caused by detachment fault (L1526 profile); T1—the reflector of the bottom of Guantao Formation; T2— the reflector of the bottom of the 2nd Member of Shahejie Formation;T6— the reflector of the bottom of the 3rd Member of Shahejie Formation;Tr— the reflector of the top of Mesozoic;Tg1— the reflector of the top of Lower Paleozoic;Tg2— the reflector of the bottom of Paleozoic
根据T6反射层(沙三段底面)所做的桩西潜山地区立体图(图9)反映出,桩西潜山整体呈NW走向,并由多个次一级的潜山组成,每个次一级的潜山呈近NS走向,总体为左阶羽状分布,羽裂轴为NW走向。上述桩西潜山的形态和组成特征应给出合理的解释,本文认为,桩西潜山的形成是一个分阶段渐进演化的过程,其中古桩西断裂扮演了重要的角色。
图 9 济阳坳陷桩西地区T6反射层(沙河街组三段底面)立体图(解释见正文)Fig. 9 3D map of T6 reflector (the bottom of the 3rd Member of Shahejie Formation) in Zhuangxi area, the Jiyang Depression (see context for explanation)
桩西潜山地区印支期的构造活动,不仅形成了NW向的古桩西断层,同时形成轴面NW向的宽缓褶皱,造成了桩西地区前古近系呈NW走向,为NW向桩西潜山的形成奠定了基础;燕山期古桩西断层经历了两次反转运动,NW向断裂带得到进一步的强化,桩西潜山的雏形开始显现;新生代,EW向和NE向构造系统开始影响桩西地区的构造格局,古桩西断层被多条断层切割和改造,在古桩西断层基础上发育起来的桩南断层开始强烈活动,桩西潜山迅速抬升。此外,为了调节近EW向断裂伸展位移量和伸展位置的差异,桩西潜山地区发育了一系列近SN向的走滑断层,包括F6、F7和F8断层,这些断裂具有向南部逐渐归并到古桩西断层之上的趋势,沿古桩西断层呈左阶羽状分布,羽裂轴呈NW向,由于这些近NS向走滑断层沿倾向的位移较小,而主要的断陷作用由近EW向断裂所控制,所以就造成了沿走滑断裂的近SN向隆起形态(见图4),进而将桩西潜山切割成一组左阶雁列状分布的小山头,塑造了现今的潜山形态(图9)。
古桩西断层对古生界残留地层的分布起重要的控制作用,也控制着中生界和新生界的沉积分布,还对古近纪以来断层的产生具有一定的限制,进而对桩西潜山的形成和油气地质特征具有重要影响。
桩西潜山油气资源丰富,具有多口日产千吨或百吨的油井,研究表明(刘传虎和王军,2002;潘元林等,2003),这些油藏的油源为古近系烃源岩,储层主要为古生界碳酸盐岩裂缝性储层。由于桩西潜山临近埕北凹陷、孤北洼陷及桩东凹陷,具有非常有利的油源条件,所以裂缝型储层和圈闭应该是桩西潜山油藏的关键因素,而这些因素均与构造作用有关,或者说与桩西潜山形成的构造过程有关。桩西潜山的形成过程一直是困扰油气勘探者的一个难题,前人多根据二维地震资料和部分钻井资料,得出桩西潜山古生界存在“紧闭同斜褶皱”,并奠定了现今桩西潜山的形态,形成时代为印支期。这样,就间接否定了新生代构造在桩西潜山形成过程中的意义,也忽视了构造作用对于形成裂缝型储层和圈闭的研究。但三维地震资料反映不出古生界反射同相轴的褶曲形态,并且喜马拉雅期是济阳坳陷的主要成盆时期,其构造运动强度远较印支期和燕山期的强度大,不仅是油气地层产生的主要时期,而且也应该是前古近系改造的最重要时期。
古桩西断层的确定说明了古老断裂对于桩西潜山的形成具有重要的影响,其在中、新生代的改造过程,也是桩西潜山的形成过程,也同时是桩西潜山内幕古生界裂缝的形成、叠加和改造过程。潜山内幕裂缝型储层的形成、构造圈闭的形成、疏导体系的形成应当主要是新生代构造的产物。古桩西断层西南盘新生代强烈的下掉使上盘洼陷中的烃源岩直接与古生界裂缝储集层对接,非常有利于形成新生古储型潜山内幕油气藏。例如,桩南断层的活动使孤北凹陷沙河街组烃源岩与桩西潜山下古生界构造裂缝型储集层直接对接,现已在断层下盘桩古10、桩古25、桩古15、桩古9、桩古36井获得高产工业油流,其中桩古10井日产油量达3600t。古桩西断层长期的活动奠定了现今桩西潜山的构造格局,使桩西潜山山头被3个生油洼陷包围,洼陷内沉积厚层的沙三段烃源岩,潜山山头的扇三角洲砂体可以直接推进到洼陷内覆于烃源岩之上,在潜山山头周缘形成非常有利的岩性油藏成藏条件。目前,桩古12井在潜山山头扇三角洲砂体中钻遇油层5层,获得高产工业油流,日产油量53t,揭示了潜山山头砂体巨大的勘探潜力。
古桩西断裂向南西延伸被近南北走向沙河街组三段沉积时期以来活动的具有走滑性质的长堤断裂(宗国洪等,1998;刘刚等,2005;胡贤根等,2007;任建业等,2009)所切截,那么,古桩西断裂再向南西方向应怎样延伸?目前一般认为,济阳坳陷东部近南北走向的长堤断裂、孤东断裂和垦东断裂具有相似的产状和构造性质(冯玉琴,1990;付兆辉等,2008),控制了长堤潜山、孤东潜山和垦东潜山的形成,潜山南部均被近东西走向的断裂所控制,这些近东西走向断裂在中生代均具有重要活动(张克鑫等,2006),并且它们的总体组合方向的为北西向,符合古桩西断裂的延伸趋势。假如这一推论成立,那么古桩西断裂就可能在整个济阳坳陷东部,甚至整个济阳坳陷的构造演化中起到重要的作用,控制着规模宏伟的NW走向的垦东—孤东—长堤—桩西—埕岛隆起带的形成和演化(见图1)。
桩西潜山地区印支期发育NW向断层,该断层系济阳坳陷内与孤西断裂、罗西断裂、阳信—石村断裂、磁镇断裂等同级别的NW向断裂,本次研究将其定名为古桩西断层。古桩西断层经历了印支期挤压逆冲、燕山期中期负反转、燕山晚期正反转和喜山期再次负反转多次反转运动。燕山中期的负反转构造与构造应力场从NE—SW向挤压转变成NE—SW向拉张有关,古桩西断层直接利用先存断面发生反转。新生代,济阳坳陷演变为裂谷盆地,区域应力场为垂直拱张叠加NS向拉张,古桩西断层被NE向埕东断层和次级NS向走滑断层切割成5条独立活动的断层(F1—F5),并利用先存断面和应变硬化带发生强烈的负反转,造成断层产状和位置的改变,最终形成现今的构造格局。
古桩西断层的活动对桩西潜山的形成起到了重要的作用。古桩西断层前新生代的多次反转运动奠定了NW向桩西潜山的基本构造格局。新生代古桩西断层被EW向及NE向断层切割、改造,并伴随着强烈的负反转使得断层下盘桩西潜山强烈隆升。同时,新产生的起构造调节作用的NS向走滑断层造成桩西潜山山头的左阶雁列状展布。