北黄海盆地东部坳陷中新生代构造样式

简晓玲， 万晓明， 杜　民

(1.国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东广州510075； 2.广州海洋地质调查局，广东广州510075)



北黄海盆地东部坳陷中新生代构造样式

简晓玲1,2， 万晓明1,2， 杜民1,2

(1.国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东广州510075； 2.广州海洋地质调查局，广东广州510075)

摘要：北黄海盆地东部坳陷中新生代自下而上发育中侏罗统、上侏罗统、下白垩统、渐新统和新近系，划分为3个构造层，即下构造层、中构造层和上构造层，分别对应盆地的中生代断陷-反转阶段、古近纪断陷-反转阶段和区域沉降阶段3期构造演化阶段。不同的构造演化阶段造就了不同的构造样式，基于地震反射资料，结合盆地地质结构特征，总结了坳陷构造样式特征，即伸展构造、挤压构造、反转构造及扭动构造4种样式，以伸展构造样式为主，翘倾断块、滑动断阶及逆牵引背斜是研究区内有利于油气运聚成藏的主要构造样式。

关键词：构造样式；东部坳陷；北黄海盆地

0引言

陆相断陷盆地一般会经历多个演化阶段，由于各演化阶段的地球动力学机制不同，盆地不同构造层及同一构造层会形成不同的构造格架和构造样式(倪金龙等，2009；李明刚等，2011；付兆辉等，2012；陈伟等，2013)。区域性或盆地基底的构造样式不仅控制着盆地的沉积模式和成因机制，而且控制了沉积盆地中油气圈闭的类型及分布(崔营滨，2013)，不同的构造样式对油气聚集的影响不同，形成的油气藏类型也不同(梁积伟等，2006；郇玉龙等，2011)。因此，通过对构造样式的研究分析，可以更好地预测和寻找与油气聚集有关的有利圈闭。

近年来，许多学者就北黄海盆地地质构造特征、构造演化过程及其动力学机制等进行了深入研究并取得了突出成果(何将启等，2007；李文勇，2007；陈亮等，2008；龚承林等，2009；李文勇等，2009)，但对具体的构造样式没有进行详细说明。

以三维地震资料为基础，结合区域构造特征及其演化过程，对北黄海盆地东部坳陷构造样式进行分析总结。

1地质概况

北黄海盆地位于中国大陆与朝鲜半岛之间的海域，是发育于中朝板块东部区域隆起背景上的中、新生代陆内断陷盆地，东接朝鲜北部地块，西为郯庐断裂和渤海湾盆地，南邻胶东隆起和苏胶—临津江碰撞造山带，北与辽东—海洋岛隆起区相接，由东部坳陷、中央隆起、中部坳陷、中西部隆起、西部坳陷和南部坳陷群6个彼此分割的二级构造单元组成(王立飞等，2010)(图1)。

北黄海盆地内，东部坳陷的中生代地层最为发育，沉积最厚，油气地质条件最为优越。该坳陷自中侏罗世开始沉降接受沉积，自下而上发育中侏罗统、上侏罗统、下白垩统、渐新统和新近系。研究区主要发育上侏罗统上部倾油型烃源岩和中侏罗统上部倾气型烃源岩2套烃源岩，有机类型以Ⅲ型为主，部分为Ⅱ型。储层为中生界双孔介质砂岩储层，具有特低孔特低渗特征；上侏罗统上部和下白垩统中部为研究区2套有效区域盖层。研究区油气运聚以近源成藏为特点，断层是最主要的油气运移通道；坳陷内发育了数量众多、规模不等、形态各异、性质不同的断裂，以张性正断层为主，少数逆断层和走滑断层。断裂的平面展布方向主要为NE、NW和近EW向，这3组断层空间上共同控制了盆地的构造与沉积格局。

图1　北黄海盆地构造单元分布图Fig.1　Map showing division of tectonic units in the North Yellow Sea Basin

2构造层划分及构造演化阶段

北黄海盆地与中国东部其他盆地具有统一的动力学背景，主要受控于特提斯构造域板块(地块)对欧亚板块俯冲碰撞及(古)太平洋板块俯冲(王后金等，2014)。盆地在地质演化过程中经历了多期构造运动，形成多旋回的构造-沉积组合及多个不整合界面，综合盆地的地震反射界面特征、地层接触关系以及构造变形特征等因素，以区域性不整合面为界，将坳陷中、新生代地层划分为3个构造层，即下构造层、中构造层和上构造层。下构造层由中侏罗统、上侏罗统和下白垩统组成，中构造层由渐新统组成，上构造层相当于新近系。3个构造层对应坳陷的3期构造演化阶段：中生代断陷-反转阶段、古近纪断陷-反转阶段和区域沉降阶段(图2)。

图2　北黄海盆地东部坳陷中新生代构造层划分Fig.2　Division of the Meso-Cenozoic tectonic layers in the eastern depression, North Yellow Sea Basin

下构造层超覆在基底构造层之上，代表了研究区中生代初始裂陷、强烈裂陷和裂陷萎缩3个阶段，分别对应中侏罗统、上侏罗统和下白垩统。晚侏罗世—早白垩世，盆地处于伸展裂陷环境，以NW-SE向拉张为特征，研究区断裂活动强烈，NE-NEE向张性生长断层控制其构造格局，使研究区在中生代表现为“东南断、西北超”的半地堑断陷，NW向断层与NE-NEE向断层相互交切，使得构造面貌复杂化。晚白垩世盆地反转隆升，地层遭受剥蚀缺失，该时期正好是中国东部盆地的构造反转期，产生区域性的左行剪切作用，使中国东部在NW方向上由拉张变为挤压(王后金等，2014)。下构造层受到多期构造运动的叠加改造，构造变形比较复杂，伸展构造与挤压构造并存。

中构造层与下构造层呈角度不整合接触关系，在坳陷边缘往往超覆在基底构造层之上，代表了盆地新生代初始裂陷和强烈裂陷阶段，这一时期欧亚板块东部发生广泛而强烈的裂陷活动，盆地再次受到NW-SE向拉张作用而张裂成盆(王后金等，2014)。与下构造层相比，中构造层控盆或控坳断层的继承性活动明显增强，先存的NW向断层也更为活跃。新生断裂一般为盖层断层，规模较小。渐新世末的构造反转使中构造层褶皱变形，以挤压褶皱与反转断层为重要特征，局部发育伴生的逆断层。

上构造层与中构造层为角度不整合接触关系，隆起部位通常直接覆盖在基底构造层上。该构造层为盆地区域沉降期形成的沉积，分布于全区，呈水平层状，厚度稳定，构造变形轻微，断裂作用和岩浆活动微弱。

3构造样式特征

多期的构造演化在研究区内形成了大量多方向、不同规模的张性正断层、走滑断层和压性逆断层，这些断层在盆地内形成了多种构造样式。根据构造形态及其成因分类，在北黄海盆地东部坳陷中新生代地层中识别出伸展构造样式、挤压构造样式、反转构造样式及扭动构造样式4种类型。

3.1伸展构造样式

3.1.1翘倾断块翘倾断块构造样式是指在断层的伸展作用下，断块沿断面旋转而形成的断块翘倾形态。反向翘倾断块由断块的转动方向与断层的倾向相反而形成，主要发育于坳陷中部洼陷区陡坡带，反向翘倾断块为北倾的上侏罗统及渐新统与南倾的断层共同构成，尽管反向正断层下降盘在下降，但整体上似乎没有发生沉降(图3)。

顺向翘倾断块构造主要发育于缓坡带，根据断裂构造又可分为基底卷入和盖层滑脱2类，研究区白垩系—渐新统主要发育盖层滑脱的顺向翘倾断块，而侏罗系部分地区发育断达基底的这种断层，属于基底卷入型顺向翘倾断块。顺向断层体系常与盆地同期发育，对沉积具有一定的控制作用，在油气运移上起着较大的作用。

3.1.2滑动断阶滑动断阶是铲式主断层活动时在断层下降盘形成的多级台阶。以1条或若干条基底主断层为骨干，与众多的基底次级断层及盖层断层组合就可形成滑动断裂构造。北黄海盆地东部坳陷类构造样式发育于陡坡带，受控于洼断裂控制，伸展量大，易形成滑动断阶。图3显示的滑动断阶构造样式主干断层为区域控洼断层，其上盘的次级断层则为基底主断层形成以后受派生应力场影响而形成，是真正意义的次级断层或调节性次级断层，主断层与次级断层组合形成滑动断阶构造。

3.1.3逆牵引背斜逆牵引背斜亦称滚动背斜，是一种与生长断层有关的褶皱，是地层向断面的“回倾”，与紧靠断层出现的小型背斜形态和正断层下降盘牵引作用形成的向外形态恰恰相反，故称之为“逆牵引”。研究区逆牵引背斜构造样式比较少见，逆牵引背斜发育于坳陷中部，位于2个洼陷之间的隆起区，形成逆牵引的断层一般为生长断层，构造和沉积同步发生，临近生油区，生长断层又可作为油气运移通道，是一种极为有利的储油圈闭(图3)。

3.1.4重力滑动堑背形重力滑动堑背形构造的形成需要存在2条对倾滑动断层，随着深度增大，2条断层距离逐渐变小，在持续拉张应力作用下，地层沿两侧斜坡或同生正断层面向沉降中心滑动，导致中部地层边拱张边陷落，形成下挤、上张、顶陷落的“卷心菜式”断裂背斜构造。重力滑动堑背形构造多发育于凹陷内部，主要形成于中构造层(图3)。

3.1.5潜山披覆研究区潜山披覆发育于坳陷西北部潜山带上(图3)，是在基底边隆起、边沉积、边压实情况下形成的顶薄翼厚的披覆构造样式。

3.2挤压构造样式

3.2.1水平挤压水平挤压应力致使岩层发生缩短或逆冲所形成的挤压构造样式，研究区此类构造样式不多见，在研究区南部可见2条对倾的逆断层及其挟持的上隆断块构成的冲起构造；研究区中部可见一规模较大的NE向逆断层，其断距大，断层上盘发育断层相关褶皱，形成断背斜构造(图4)。

图3　北黄海盆地东部坳陷中新生代伸展构造样式Fig.3　Extension structural styles of the Meso-Cenozoic strata in the study area

3.2.2底辟(垂向挤压)地壳深部塑性岩层在外力作用下发生底辟作用，由此而产生的构造叫底辟构造。研究区火成岩比较发育，因此多见岩浆底辟构造样式，地震剖面上底辟内部呈杂乱反射，而围岩反射界面在此突然中断，能清晰勾绘出底辟形态，岩浆底辟从基底刺穿至渐新统，应该是在下白垩统沉积之后发生岩浆侵入所致，侵入岩体的占位导致上覆岩层及围岩上拱形成背形(图4)。

3.3反转构造样式

反转构造是断层面上2种力学性质逆转形成的构造。断层的逆转运动有2种类型，即由正断层转为逆断层(正反转构造)和由逆断层转为正断层(负反转构造)。研究区经历了2期构造反转：燕山晚期和渐新世末，都由拉张应力场反转为挤压应力场，反转构造显示中生代地层已经表现为逆冲，而上部仍表现为拉张，属于部分反转的正反转构造，反转时期为渐新世末。从区域构造分析，反转构造常与逆断层相伴，许多逆断层利用原有的正断层向上滑动(图5)。

3.4扭动构造样式

扭动构造与走滑断裂是地壳水平运动的重要表现。扭动构造可以按应力性质划分为压扭构造和张扭构造2类。在地震剖面上呈花状结构，根据扭动的力学性质可以划分为正花状和负花状构造。图5为负花状构造，切割了渐新统。

图4　北黄海盆地东部坳陷中新生代挤压构造样式Fig.4　Compressional structural styles of the Meso-Cenozoic strata in the study area

图5　北黄海盆地东部坳陷中新生代反转及扭动构造样式Fig.5　Inversion and wrench structural styles of the Meso-Cenozoic strata in the study area

4构造样式与油气分布

构造样式对油气运聚的影响不同，从而形成不同的油气藏类型。北黄海盆地东部坳陷的勘探实践已证实油气主要围绕生烃中心分布，研究区油气运聚以近源成藏为特点。钻探揭示油气主要集中分布在临近生烃区的有利构造带中，翘倾断块、逆牵引背斜及滑动断阶等都是该区内有利于油气运聚成藏的主要构造样式。

发育于坳陷中部的翘倾断块构造样式为油气储集提供了良好的构造地质条件，下部厚层中、上侏罗统暗色泥岩提供油源，油气顺着断层、沿着砂体逐级往高部位运聚，主要在下白垩统断块中成藏，形成断块油气藏。逆牵引背斜是研究区内较为有利油气成藏的构造样式，它为油气的保存提供了良好的构造圈闭。能否形成油气藏主要取决于该构造样式的发育部位，只有发育于有限生烃范围内的逆牵引背斜才具备成藏的先决条件，断层将油气输导至背斜中形成断背斜或断鼻油气藏。在发育于坳陷东部由控洼断裂及次级断层组成的滑动断阶构造样式中也见到了较好的油气显示，该构造样式紧邻生烃区发育，仍处于油气运移的有利趋势方向，其断裂系统发育且主控断裂伸展量大，有利于油气的输导，主要形成断块油气藏。而在研究区西北部钻揭的潜山披覆构造样式中未发现油气显示，主要是因为距坳陷中部的烃源岩发育范围太远。分析构造样式与油气分布的关系有利于进一步寻找优势构造圈闭及预测该区油气分布。

5结论

(1) 北黄海盆地在中新生代经历了3期构造演化阶段：中生代断陷-反转阶段断裂活动强烈，构造变形比较复杂，伸展构造与挤压构造并存；古近纪断陷-反转阶段以挤压褶皱与反转断层为重要特征；区域沉降阶段构造变形轻微。

(2) 研究区存在伸展构造、挤压构造、反转构造及扭动构造样式4种类型，以伸展构造样式为主。

(3) 研究区内有利于油气运聚成藏的构造样式主要是坳陷中部围绕生烃区发育的翘倾断块、逆牵引背斜及滑动断阶等构造样式。钻探结果揭示油气集中分布于翘倾断块构造样式中，主要形成断块油气藏；逆牵引背斜及断阶构造样式中也见到了较好的油气显示，形成一些断背斜或断鼻与断块油气藏。

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The Meso-Cenozoic structural styles of the eastern depression in the North Yellow Sea Basin

JIAN Xiaoling1,2, WAN Xiaoming1,2, DU Min1,2

(1.KeyLaboratoryofMarineMineralResources,MinistryofLandandResources,Guangzhou510075,Guangdong,China; 2.GuangzhouMarineGeologicalSurvey,Guangzhou510075,Guangdong,China)

Abstract：The Meso-Cenozoic strata in the eastern depression of the North Yellow Sea Basin include the Middle Jurassic, Upper Jurassic, Lower Cretaceous, Oligocene and Neogene from bottom to top, and can be divided into three tectonic layers, i.e., the lower tectonic layer, middle tectonic layer and upper tectonic layer, corresponding to the three tectonic evolution stages of the Mesozoic rift-reverse phase, Paleogene rift-reverse phase and regional subsidence phase. Different tectonic evolution stages formed different structural styles. Based on seismic reflection data and geological structural characteristics of the basin, this work analyzed the characteristics of structural styles of the depression. It is suggested that there are four structure styles, namely extensional, compressional, inversion and wrench structure styles, with the dominant extension structural style. The tilting fault blocks, sliding fault terraces and reverse dragging anticlines are the main structural styles favorable for hydrocarbon migration and accumulation in the study area.

Keywords：structural styles; eastern depression; North Yellow Sea Basin

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.02.314

收稿日期：2015-03-10；修回日期：2015-05-05；编辑：蒋艳

基金项目：国家海洋地质研究专项(GZH200700405)

作者简介：简晓玲(1986—)，女，工程师，硕士，能源地质工程专业，主要从事油气地质研究工作，E-mail: jianxl2008@163.com

中图分类号：P736.1； P722.5

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2016)02-0314-06