渤海湾盆地廊固凹陷杨税务潜山带地质结构与构造演化*

刘冠伸 何登发 鲁人齐 张煜颖 单帅强

（1.中国地震局地质研究所 北京 100029；2.中国地质大学（北京）能源学院 北京 100083；3.中国石化勘探分公司 成都 610041；4.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所 江苏无锡 214126）

潜山油气藏是渤海湾盆地中主要的油气藏类型（李德生，1995）。渤海湾盆地冀中坳陷北部是奥陶系潜山发育的主要区域，分布有杨税务、泗村店和杨村斜坡等潜山带（金振奎等，2002；崔永谦等，2018；张锐锋等，2023）。受不同地质历史时期构造运动的改造以及断层的控制作用，冀中坳陷内发育多种不同类型的潜山，目前的油气勘探活动多集中于山头型块状潜山，对隐蔽型潜山油气藏勘探程度较低，因此进一步从构造成因认识潜山及潜山内幕的形成与演化，对扩大勘探成效，寻找新的油气藏具有重要意义（何登发等，2016）。

杨税务潜山带位于冀中坳陷北部廊固凹陷内，埋藏深度大于4 500 m，区域上受到大兴断层和河西务断层的控制，属于埋藏较深的隐蔽型潜山（赵贤正等，2012a；杜金虎等，2017）。开展杨税务潜山带的地质结构、构造演化以及油气成藏的细致研究，对此类潜山油气藏的勘探具有一定意义。前人以大兴断层及河西务断层的活动性为切入点，恢复了廊固凹陷自古近纪以来的构造演化过程（曾庆鲁，2010；田建章等，2012）；通过对不同时期断层展布特征的刻画，分析了不同地质历史时期不同方向的应力对杨税务潜山带的改造作用（陈树光等，2019）。然而，杨税务潜山带的形成时期还存在争议，构造演化方面的研究也有待深入。

本文利用高精度的三维地震数据和钻井资料，借鉴前人对该区域的岩性研究成果（赵贤正等，2014），建立杨税务潜山带综合岩性柱状图，根据区域性不整合面的发育，对研究区的构造层进行厘定和划分，在地震剖面精细解释的基础上对杨税务潜山带的主要断层进行了刻画；运用平衡剖面技术恢复了杨税务潜山带古生代以来的构造演化过程，划分了潜山带形成的主要阶段，并探讨了不同阶段的构造运动对潜山的改造作用。

1 地质背景

1.1 构造位置及区域构造演化

杨税务潜山带位于冀中坳陷北部廊固凹陷内，区域上受到大兴断层控制，东侧以河西务断层为界，北部与桐柏镇断层和宝坻断层相邻，南部与牛驼镇凸起相接（图1b）。冀中坳陷作为渤海湾盆地的一部分，伴随渤海湾盆地的构造演化经历了多幕构造运动（Allen et al.，1997）（图1a），印支期，华北板块与扬子板块SN 向汇聚，在盆地内形成近EW 向的宽缓的褶皱；燕山期应力发生旋转，盆地内部形成一系列NE 向的构造（刘少峰等，2004；张长厚等，2006）；喜马拉雅期，渤海湾盆地在NW 向壳内伸展机制的作用下裂陷形成盆地（李三忠等，2010）；现今进入热沉降阶段。

图1 研究区构造位置Fig.1 Structure location of study area

1.2 地层发育特征

根据钻井资料和区域地震剖面解释结果，杨税务潜山带基底为太古界结晶基底，盖层自下而上依次为长城系、蓟县系、寒武系、奥陶系、石炭—二叠系、古近系、新近系和第四系。缺失志留系、泥盆系及中生界（图2）。长城系主要发育白云岩，其中含有燧石条带，底部为砂岩、砂质页岩等，蓟县系发育大量的白云岩。奥陶系和寒武系以灰色及灰白色灰岩，褐色、白色白云岩为主，是该区域主要的油气储层；石炭—二叠系由于地层厚度较薄，后期遭受剥蚀作用，无法区分石炭系和二叠系地层，该套地层为海陆交互相沉积（桂宝玲等，2011；何登发等，2017），发育灰色细砂岩及黑色炭质泥岩，是重要的盖层及烃源岩。

图2 杨税务潜山带地层综合柱状图Fig.2 Stratigraphic column of Yangshuiwu buried-hill belt

新生界是冀中坳陷的主力含油层，由老至新依次为孔店组、沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组和平原组。孔店组主要为浅湖相，岩性为浅灰色砂砾岩，含有少量暗色泥岩夹层；沙河街组是廊固凹陷内主要的烃源岩，岩性以灰色泥岩夹砂岩为主，沉积环境为湖泊相。东营组沉积时期，盆地整体抬升受到强烈的剥蚀作用，地层分布范围小，岩性为砂泥岩互层。明化镇组为河流相和湖沼相，岩性为砂岩夹泥岩；最上层的第四系覆盖整个廊固凹陷，主要为粉砂岩。

2 地质结构特征

2.1 区域性不整合面

通过研究区的钻井资料及地震反射剖面分析（图2），划分出了4 个区域不整合面：寒武系与下伏蓟县系之间的平行不整合面，奥陶系与下伏石炭—二叠系之间的平行不整合面，新生界与下伏前新生界之间的角度不整合面以及新近系与下伏古近系之间的角度不整合面（桂宝玲等，2011；何登发等，2017；单帅强等，2018；张煜颖等，2019）。平行不整合的形成主要是由于地层的缺失，指示了不同地质时期研究区抬升遭受剥蚀，但平行不整合面在地震反射剖面上特征不明显。

新生界与下伏前新生界之间的角度不整合面代表了廊固凹陷由抬升剥蚀转换为裂陷沉降的关键时期，前新生代地层被孔店组底界所削截，形成区域性的不整合面，由于早期处于构造高部位，还能在地震剖面上观察到孔店组超覆于不整合面之上。

新近系与古近系之间的角度不整合面（Ng/Ed）形成于廊固凹陷由断陷期向坳陷期转变时期，地震剖面上清晰地展示了不整合面上、下地层产状的明显变化（图3），东营组遭受强烈剥蚀，古近纪地层与馆陶组底界呈角度不整合接触。

2.2 构造层的划分

构造层通能能够代表某一地质单元内，某个地质时期形成的具有共同构造变形的构造—地层组合（万天丰，2011），而区域性的不整合面通常是划分构造地层的主要依据（林玉祥等，2016）。根据区域地震反射剖面（图3）和前人的研究成果（刘振等，1989；张丹丹等，2015），将研究区划分为6 个构造层，分别为基底构造层、中—新元古界构造层、下古生界构造层、石炭—二叠系构造层、古近系构造层和新近系—第四系构造层（图2）。由于研究区的探井并未钻遇太古界和中—新元古界，因此根据该区域前人的研究资料（李三忠等，2010；何登发等，2017）和地震资料的解释数据，划分出基底构造层和中—新元古界构造层。

基底构造层在冀中北部广泛分布，该套地层遭受了复杂而漫长的改造作用，岩性以片麻岩为主（单帅强等，2018），分布范围和地层形态受到大兴断层和河西务断层的控制，在廊固凹陷和武清凹陷内发生大幅度的翘倾（图3a）。

中—新元古界构造层与下伏的太古界以两者间平行不整合面为界，中—新元古界岩性为一套未变质或变质程度较轻的碳酸岩夹碎屑岩组成（赵贤正等，2012b），发育在基底构造层之上，蓟县运动使华北地区整体抬升，缺失青白口系、南华系和震旦系，新生代的断陷活动对该构造层的分布有明显的控制作用。

下古生界构造层与下伏的蓟县系呈平行不整合接触，下古生界包括寒武系和奥陶系。早寒武世，华北地区遭受海侵，沉积环境稳定，形成了较厚的碳酸盐岩，中奥陶世末，受到加里东运动的影响，该构造层抬升遭受剥蚀，缺失志留系、泥盆系（陆诗阔等，2011；闫伟等，2019）。

石炭—二叠系构造层受到古亚洲洋和古特提斯洋闭合的影响，冀中坳陷受到近南北向的挤压，由陆表海沉积转变为陆相碎屑岩沉积的海陆过渡相沉积，沉积厚度较薄，在研究区内分布范围小，仅在杨税务潜山带、泗村店潜山带和杨村斜坡有分布（图3b）。

古近系构造层包括孔店组、沙河街组和东营组，这一时期太行山东断裂进入反转期，形成了冀中坳陷的西部边界，各凹陷进入拉张阶段，由于各断层活动性的差异导致各地层的分布范围和厚度有明显的区别。在廊固凹陷内，大兴断层对凹陷内的构造格局起着控制作用，靠近断层一侧地层最厚并向远离断层的一侧逐渐减薄，表现出西断东超的构造格局（杜金虎等，2017）。

新近系—第四系构造层全区分布，该时期廊固凹陷进入热沉降阶段，地层整体较为平整，与古近系产状明显不同。此时，构造活动逐渐停歇，该构造层内断层不发育（图3b）。

2.3 主要断裂特征

大兴断层作为重要的控凹断层（Ⅰ级）（桂宝玲等，2011），是控制廊固凹陷至杨村斜坡一带主要的边界断层。在沙河街组四段—三段沉积时期，断层活动达到顶峰，东营组沉积之后，断层活动趋于停滞。平面上根据断层的走向和倾向能够将大兴断层划分为3 段（赵红格等，2002；宋荣彩等，2006；张煜颖等，2019），剖面上呈现出上陡下缓的犁式正断层的特征（图3），控制了古近纪地层的沉积和分布。

河西务断层是廊固凹陷与武清凹陷的边界断层（Ⅱ级），同时也是杨税务潜山带的东边界，断层整体走向呈NE 向，由上至下基本切穿了所有地层，断层底部交于大兴断层上（图3，图4）。根据河西务断层两侧不同地层的断距来看，沙一段沉积时期断层活动最为强烈（曾庆鲁等，2010）。在河西务断层的控制下，潜山内幕地层发生掀斜，形成“山头状”的潜山形态（图4）。

泗村店断层发育在杨村斜坡上，属于控带断层（Ⅲ级），分隔了武清凹陷与杨村斜坡并与大孟庄断层一起构成了泗村店潜山带的东、西边界（图3）。泗村店断层顶部切穿了馆陶组的底界，断层两侧新生代地层与前新生代地层的断距不一致，表明断层活动具有不同期次，活动持续时间较长。

图3 廊固凹陷—杨村斜坡区域大剖面（剖面位置见图1b 中A-A'）Fig.3 Langgu Sag-Yangcun slope seismic profile（see Fig.1b A-A'for the profile location）

杨税务断层属于控藏断层（Ⅲ级），该断层在平面上走向NE，倾向NW，与河西务断层一起构成了地垒型的潜山样式。杨税务断层对杨税务潜山油气成藏和油气运移具有重要作用（图4）。

图4 过杨税务潜山带中部NW-SE 向地震剖面解译结果（剖面位置见图1b 中B-B'）Fig.4 NW-SE trending seismic profile in the central Yangshuiwu buried-hill belt and its interpretation（see Fig.1b B-B'for the profile location）

大孟庄断层与杨税务断层同属控藏断层（Ⅲ级），控制了大孟庄洼槽的形成和发育（图4，图5）。该断层在平面上走向与河西务断层一致，倾向相反，底部交于河西务断层上，在大孟庄洼槽内沉积了较厚的古近系，为杨税务潜山带和泗村店潜山带提供了良好的油气条件。

F1 断层是发育在潜山内幕地层中的次级断层（Ⅳ级）（图5a），属于中生代构造活动中保留下来的逆断层（陈树光等，2019），断层的规模和断距较小，仅切穿了寒武系底界。其存在对致密碳酸岩储层的改造具有重要意义。

图5 过杨税务潜山带SW-NE 向地震剖面（剖面位置见图1b 中C-C'）Fig.5 SW-NE trending seismic profile in the Yangshuiwu buried-hill belt（see Fig.1b C-C'for the profile location）

3 构造形成演化

根据潜山内幕的分布范围，潜山内幕的地质结构，构造活动的影响以及各构造层之间的接触关系等因素，将杨税务潜山的构造演化分为4 个阶段：潜山内幕地层建造阶段、潜山内幕构造发育阶段、潜山结构定型阶段和埋藏阶段，详细分析潜山从形成到定型的构造演化过程（图6）。

3.1 潜山内幕地层建造阶段（中、新元古代—古生代末）

杨税务潜山内幕地层的主要建造期是古生代，加里东期，华北地台逐渐上升，水深变浅，沉积环境相对稳定，为碳酸盐岩台地相，形成了一套寒武系灰褐色白云岩及奥陶系灰白色碳酸岩沉积。晚奥陶世末期华北地台整体抬升遭受长时间的风化剥蚀，志留系、泥盆系剥蚀殆尽（图6a），奥陶系残留地层西薄东厚，碳酸盐岩经历了风化和淋滤的双重作用，孔隙发育（陆诗阔等，2011；闫伟等，2019；李玉帮等，2020）。中石炭世，华北地台整体下降接受沉积，这一时期构造活动不稳定，晚二叠世的海西运动使华北地区再次抬升，保留下来的二叠系地层与石炭系地层形成一套石炭系—二叠系黑色炭质泥岩及薄煤层的海陆交互相沉积（张松航等，2014），该区域厚度变化不大，分布范围小，顶部被孔店组底界削截，在剖面上呈细长的三角形（图3b）。

3.2 潜山内幕构造发育阶段（中生代）

早三叠世古亚洲洋和鄂霍次克洋渐次关闭，渤海湾盆地受到由北向南的推挤作用，在盆地内部形成近EW 向的褶皱（Yang et al.，2008；李三忠等，2010；张煜颖等，2019）；早侏罗世，西太平洋板块开始活动，NW-SE 向的挤压应力又在盆地内部形成一系列NE 向的构造（陈树光等，2019）；晚白垩世，该区域整体隆升遭受剥蚀导致研究区缺失中生界，只在泗村店潜山带附近有少量分布。至此，经历两期挤压应力的改造作用，基本形成古潜山的雏形（图6b）。

3.3 潜山定型阶段（古近纪）

古近纪，廊固凹陷进入构造反转期，大兴断层开始活动，盆地进入多幕断陷阶段（Ren et al.，2002；董大伟等，2013），孔店组—沙四段时期是断陷第一幕，在孔店组沉积末期发生区域性的隆升，地层遭受剥蚀，与沙四段呈平行不整合接触（图6c）；沙三段—沙二段是断陷的第二幕；这一时期断裂最为发育，盆地快速伸展，大兴断层在沙三段时期活动最为强烈，在靠近断层一侧沉积了较厚的地层并使地层发生明显的翘倾。沙二段时期，大兴断层的活动速率逐渐减慢，河西务断层开始活动，逐渐将廊固凹陷与武清凹陷分割开来；沙一段—东营组是断陷的第三幕，大兴断层活动停滞，河西务断层达到活动速率达到顶峰，位于河西务断层下盘的杨税务潜山内幕地层进一步逆时针旋转，形成“山头”状的形态（图6d），东营组沉积末期全区隆升遭受剥蚀（图6e）。经过3 幕断陷伸展，潜山的结构特征基本定型。

3.4 潜山埋藏阶段（新近纪至今）新近纪时期

廊固凹陷主要以坳陷为主，潜山的结构没有发生改变，逐渐下沉埋深，新近系馆陶组覆盖在潜山之上，与下伏地层呈角度不整合关系（图6f）。

图6 杨税务潜山带构造演化剖面（剖面位置见图1b 中A-A'）Fig.6 Tectonic evolution section in the Yangshuiwu buried-hill belt（see Fig.1b A-A'for the profile location）

4 构造形成演化的控藏作用

构造运动和断层的发育控制了杨税务潜山带油气藏的发育，根据地震剖面的解译结果显示，在潜山内幕地层中保存有EW 向和NW 向两组逆断层（陈树光等，2019），这些逆断层表明了杨税务潜山带经历了印支运动和燕山运动时期挤压应力的改造作用，逆断层的存在有利于寒武系和奥陶系储层裂缝的发育，使储层的碳酸岩更加破碎，在后期抬升剥蚀和淋滤作用下，有助于岩溶作用的形成，使潜山内幕地层发育溶蚀孔、洞、缝等岩溶体系（图7）。杨税务潜山带在该时期处于岩溶斜坡上，充分遭受了淋滤作用；其次，流体沿斜坡向岩溶低地运移的过程中在岩溶斜坡上形成了多种岩溶系统，使杨税务潜山具有良好的岩溶发育环境。新生代的构造反转使杨税务潜山快速沉降深埋，廊固凹陷和武清凹陷内较厚的古近纪地层为潜山提供了丰富的油气条件，大兴断层和河西务断层的发育使潜山内幕地层翘倾形成构造高部位，更有利于油气的聚集，使杨税务潜山带具有了较好的油气勘探潜力。新生代之前与杨税务潜山连为一体的泗村店潜山经历了相同的构造演化过程，同时，储层经历了一样的岩溶改造，东、西两侧又与大孟庄洼槽和杨村斜坡相邻，因此同样具有较好的油气成藏条件，有良好的勘探前景（张锐锋等，2023）。

图7 杨税务潜山带岩溶发育模式Fig.7 Karst development model in Yangshuiwu buried-hill belt

5 结 论

（1）依据杨税务潜山带不整合面的发育情况划分出基底构造层、中—新元古界构造层、下古生界构造层、石炭—二叠系构造层、古近系构造层和新近系—第四系构造层6 个构造—地层层序。

（2）通过对杨税务潜山带构造演化的分析，将潜山的发育分为4 个阶段，即潜山内幕地层建造阶段（中、新元古代）、潜山构造发育阶段（中生代）、潜山定型阶段（古近纪）和潜山埋藏阶段（新近纪至今）。

（3）由于受到河西务断层的切割作用，中生代形成的古隆起被分割为杨税务潜山带和泗村店潜山带两个部分，两个潜山带经历了相似的构造演化过程，都具有相似的生、储、盖配置。因此，泗村店潜山带具有同样的油气勘探潜力。