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渤海湾盆地新生代经历多幕式的构造演化,其中古近纪末期(23.3 Ma)和古近纪早期均存在显著的构造转型[1],前者已为众多学者所认同,而后者目前还存在一定分歧,具体表现在:①转型的时限,目前存在沙四下亚段沉积末期[2]、沙四段沉积末期[3]、沙三段沉积末期[4]等观点;②转型前的活动断裂,主要有NW向断裂活动为主[5]、NW向NE向断裂转型[3]、NE向断裂活动为主[6]等;③转型前的区域伸展方向,主要有近NS向[2]、NW-SE向[7-9]等,Zhu等[10]认为古新世—早始新世在兰聊断裂以西主要为NW-SE向,而在兰聊断裂以东则为近NS向。导致存在这些分歧的主要原因是钻遇古近系深层孔店组—沙四段的钻井资料有限、地震资料品质相对较差,并且相关的年代学、古生物学、地球化学、勘探成果等资料相对匮乏,也有学者认为主要在于地层归属的分歧以及不同构造单元对区域构造动力环境转变的响应具有差别[1]。受此影响,目前对渤海湾盆地古近纪早期盆地格局的认识还存在争议,尤其是在盆地性质、控盆断裂走向、地层原始沉积特征等方面。作为中国东部重要的含油气盆地,渤海湾盆地已经历60余年的油气勘探历程,目前新生界探明程度已相对较高,整体进入成熟勘探阶段。但是在垂向上探明程度存在着较强的不均衡性,绝大多数集中在古近系中浅层(沙三段及以上)和新近系,而深层的孔店组—沙四段探明程度较低。随着勘探层系不断向深层拓展,前古近系及埋深大于3 500 m的古近系深层已成为获得勘探突破和寻找较大规模储量的重点领域。济阳坳陷位于渤海湾盆东南部,是整个渤海湾盆地古近系深层油气发现率相对较高的坳陷之一,在过去的近20年中相继在东营、惠民和渤南地区的孔店组—沙四下亚段取得一系列的勘探突破,展示良好的勘探前景。近年来的研究认为,古近系孔店组—沙四下亚段以巨厚的陆相红层沉积为主,基本不具生烃能力,构造和储层是油气成藏最为重要的控制因素[11-13]。然而受控于古近纪早期的构造转型特别是转型前构造特征研究的不深入、不明确,以及后期盆地叠加改造导致的古近系孔店组—沙四下亚段显著的地层剥蚀和复杂的断裂体系,加之以往资料精度及前期勘探目的层系所限,目前对于济阳坳陷全区古近纪古新世—始新世早期原型盆地格局认识尚存在争议和不明确之处。前人从断裂控盆、沉积特征[12]等方面对盆地格局进行探讨,但研究多集中在勘探程度较高的东营凹陷,层位上也多是对孔店组—沙四下亚段内部的某一套地层,缺乏对整个济阳坳陷古新世—始新世的整体系统研究。笔者基于济阳坳陷最新的三维地震和钻井成果资料,以孔店组—沙四下亚段沉积期活动断裂的厘定为切入点,通过残留地层厚度和主要不整合剥蚀厚度的分析,结合控盆断裂发育特征,明确各演化阶段的原始地层厚度和盆地格局,进一步结合区域构造背景和前人研究成果探讨孔店组—沙四下亚段沉积期的成盆背景和盆地性质。
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1 地质背景
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渤海湾盆地是华北克拉通上发育的断陷—拗陷型盆地。晚古生代以来,渤海湾盆地所在的华北板块遭受到周边不同方向的板块俯冲、大陆碰撞作用,处于特提斯构造域、古亚洲洋构造域和太平洋构造域的联合作用控制之下,三大构造体系域在不同构造演化阶段的叠加复合、转换变革导致区域动力学背景与局部构造应力场的时空差异,盆地格局经历多幕式的构造演化。
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中生代是中国东部重要的构造转型期,构造演化非常复杂。印支期(三叠纪)华南板块与华北板块发生剪刀式碰撞拼接,渤海湾盆地区以显著的地层剥蚀、NWW或近EW向逆冲断层及褶皱发育为特征。燕山早期(侏罗纪)华北板块处于古太平洋板块向西俯冲、西伯利亚板块向南俯冲、华南板块向北陆—陆碰撞的共同控制之下[14],于侏罗纪早中期和晚侏罗世—白垩纪初期发生2次NW-SE或近WE向挤压[15]。燕山中期(早白垩世)随着西太平洋板块俯冲作用的增强和南北两端陆—陆碰撞作用的减弱,以及岩石圈的大规模减薄和强度转变[10,16-17],华北板块在130~100 Ma经历峰值伸展阶段[18],以广泛的断陷盆地发育为特征,先存的三叠纪近EW向逆断层在早白垩世期间转变为伸展断层,该时期中国东部巨型的北北东向郯庐断裂带强烈左旋走滑,与太平洋板块的高速斜向俯冲有关[19]。燕山晚期(晚白垩世),由于新的岩石圈地幔形成[20],以及库拉板块向亚洲大陆的正向俯冲[21],华北地区构造应力场转为NW-SE或近EW向挤压,以整体抬升剥蚀为特征。新生代古近纪,渤海湾盆地在太平洋板块俯冲后撤以及大规模的岩石圈减薄作用下[14-16],整体处于伸展环境,以NE、近EW向断陷发育为特征,可以划分为多个裂陷幕。晚始新世(约42 Ma)以来太平洋板块俯冲方向转为NWW向,印度板块与欧亚板块硬碰撞,郯庐断裂带转为右旋走滑,伴随以普遍的构造转型。新近纪以来,由于岩石圈均衡沉降,渤海湾盆地主要表现为叠加有共轭走滑效应的拗陷沉降[22]。
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济阳坳陷位于渤海湾盆地东南部,是在古生代地台基础上发育而成的中、新生代陆相断陷—拗陷型盆地(图1)[14]。断层是济阳坳陷中、新生代盆地最为重要的构造变形样式,走向上主要发育NW、NE、近EW向,以及少量近SN向[6]。其中,NW向断裂主要在中生代开始活动,多数经历明显的负反转过程,NE、近EW向断层主要在新生代开始活动,多期次活动的断裂叠加改造共同构成现今复杂多样的断裂体系,控制坳陷内部的构造格局与地层发育展布[6,14]。自下而上,济阳坳陷显生宙发育有古生界、中生界、新生界三套大的构造层,古生界构造层可以分为下古生界寒武—奥陶系和上古生界石炭—二叠系,前者主要为陆表海环境下的碳酸盐岩沉积,后者主要为一套海陆交互—陆相的碳酸盐岩—砂泥岩—煤系沉积。中生界主要发育侏罗系坊子组和三台组,白垩系蒙阴组、西洼组和王氏组,经历复杂的陆相含煤沉积—火山活动—断陷沉积—局限断后拗陷沉积[23-24]。新生界是济阳坳陷最为重要的含油气层系,可以划分为古近系孔店组、沙河街组和东营组,以及新近系—第四系的馆陶组、明化镇组和平原组,以断陷湖盆—拗陷河湖相沉积为主[24]。
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图1 济阳坳陷区域构造位置及主要断裂和构造单元划分
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Fig.1 Tectonic location of Jiyang Depression and division of major faults and tectonic units
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2 济阳坳陷孔店组—沙四下亚段地层发育特征
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地层的空间展布特征受控于同沉积期和沉积后盆地格局的共同控制,是进行原型盆地恢复的重要基础。基于钻遇和钻穿孔店组—沙四下亚段的钻井岩心、录井、测井及三维地震资料的详细分析解释,采用多种方法划分不整合,建立地层垂向格架(图2,孔三段资料据桩深1井,孔二—沙四上资料据新东风10井,井位见图1),进而根据“点→线→面”的原则,绘制各构造亚层的残留等厚图,明确横向展布特征及其差异性。
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图2 济阳坳陷孔店组—沙四下亚段地层垂向格架
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Fig.2 Stratigraphic vertical framework of Ek Formation and the lower member of Es4 of Jiyang Depression
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2.1 地层垂向发育特征
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济阳坳陷孔店组—沙四下亚段与下伏及上覆地层均为角度不整合或平行不整合接触关系,尤其是顶部遭受明显削截,是济阳坳陷古近系内部特征最为明显、范围最为广泛的一个区域性不整合面,可以划分为一个大的构造层。内部各层系之间整体表现为下剥上超的接触关系,在洼陷边缘削截程度大、洼陷深处不明显,可以划分为孔三段、孔二段、孔一段、沙四下4个构造亚层(图2、3,测线位置见图1)。
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孔三段在济阳坳陷较为局限,目前钻井上仅在孤北洼陷桩深1井揭示,主要表现为孔二段灰色砂泥岩之下的一套紫红、灰紫色与灰色互层的泥岩、粉砂质泥岩,可与邻区黄骅坳陷孔三段相对比;地震反射特征表现为孔二段底部2~3根强振幅、高连反射之下的局限沉积,整体被孔二段超覆,与下伏前古近系角度不整合接触。孔二段以灰色砂、泥岩为主,夹紫红色泥岩、灰黄色砂砾岩以及棕红色白云质泥岩;整体超覆于前古近系或孔三段之上,洼陷边缘遭受削截,内部地震反射特征为亚平行反射,低—中等振幅,连续性较差。孔一段以紫红、棕红、灰紫色砂泥岩为主,夹灰色砂岩、粉砂岩,局部发育火成岩,东营凹陷等地发育规模巨大的膏盐层;整体超覆于前古近系或孔二段之上,洼陷边缘遭受削截,内部地震反射特征为平行、亚平行反射,中等振幅,连续性中等—差,部分反射呈蠕虫状。沙四下亚段主要为紫红、棕红、灰紫色泥岩、粉砂质泥岩,夹灰色、灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩及膏盐岩;整体超覆于孔店组之上,除深洼带外其他地区顶部遭受明显削截,内部地震反射特征为平行、亚平行反射,中等—强振幅,连续性中等—好,局部有杂乱反射。
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2.2 残留地层展布
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在地层垂向格架建立的基础上,以钻井、三维地震资料为基础,遵循“点→线→面”的原则,编制跨全区的11条基干大剖面并进行精细解释,进一步对各个凹陷进行加密解释,进行地震统层,实现整个济阳坳陷区全区地震地层界面的追踪对比,最终绘制孔三—孔二段、孔一段、沙四下亚段残留地层等厚图(图4)。孔三—孔二段残留地层分布局限、东南厚西北薄,最大厚度可达1 400 m,整体呈NW和近EW向展布;主要分布在惠民凹陷北部宁南和无南断层下降盘、东营凹陷北部陈南断层下降盘、博兴洼陷石村断层和高青断层下降盘、沾化渤南洼陷孤西断层下降盘及孤北洼陷、车镇凹陷东北部埕南断层下降盘(图4(a))。相较于孔三—孔二段,孔一段分布范围有所增大,整体呈NW、NE和近EW向展布,南部惠民、东营凹陷最大厚度可达2 000 m,东北部如埕北凹陷、孤南洼陷、富林洼陷等无地层残留(图4(b))。沙四下亚段分布范围进一步扩大,仍为南厚北薄,但整体厚度有所减小,整体呈NE、近EW向展布(图4(c));较之孔店组,林樊家地区缺失沙四下亚段。
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图3 孔店组—沙四下亚段地层及断裂典型地震剖面特征
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Fig.3 Typical seismic profile characteristics of strata and faults of Ek Formation and the lower member of Es4
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整体上,自下而上由孔三—孔二段到沙四下亚段残留地层展布范围不断增大,分隔性减弱;残留地层展布方向由NW、近EW向转变为近EW向和NE。横向上,东部以NW向、近EW向为主,西部则以NE向为主。现今残留厚度反映的是原始沉积和后期剥蚀改造的叠加效应,而不能反映其原型盆地格局,因此在进一步的各演化阶段活动断裂厘定的基础上,对各构造亚层顶面地层剥蚀厚度进行恢复。
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3 济阳坳陷孔店组—沙四下亚段沉积期活动断裂
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断裂是济阳坳陷内最为重要的一类构造变形样式,也是地层沉积与剥蚀、凹陷结构以及油气成藏最为重要的控制因素[11,14]。济阳坳陷现今孔店组—沙四下亚段断裂体系体现同沉积期活动断裂和沉积后活动断裂的叠加改造效应,从现今复杂多样的断裂体系中离析出该时期的活动断裂是原型盆地恢复的关键。基于济阳坳陷丰富的三维地震资料,结合前人研究成果,在现今断裂体系分析解释的基础上,首先依据地震剖面上断层两盘地层厚度、两盘地震反射特征、断层最新的切割层位等分析判断断层活动时限[25],明确孔店组—沙四下亚段沉积期的活动断层(图5,N为活动断层数量),进一步利用断层活动速率参数定量表征不同走向断层以及同一断层不同分段的断层活动强度(图6)。
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图4 济阳坳陷孔店组—沙四下亚段各构造亚层残留地层等厚图
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Fig.4 Contour map of residual strata of each structural layers of Ek Formation and the lower member of Es4 in Jiyang Depression
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图5 济阳坳陷新生代各演化阶段的主要活动断裂分布及走向玫瑰花图
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Fig.5 Distribution and rose diagram of fault strike of major active faults at various stages during Cenozoic in Jiyang Depression
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孔三—孔二段沉积期,济阳坳陷中生代活动的NW向断裂继承性活动,如东营凹陷的陈南断层东段、石村断层,惠民凹陷的宁南断层东段和无南断层东段,沾化凹陷的孤西、五号桩断层,车镇凹陷的埕南断层东段等;近EW走向的陈南断层西段、林南、林北断层,NE走向的宁南断层西段和无南断层西段开始活动;东北部靠近郯庐断裂带发育NNE向断层,如垦东、埕东断层等(图5(a)、6(a))。孔一段沉积期,济阳坳陷活动断层与前期相类似,西部惠民凹陷部分NE、近EW向断层开始活动(图5(b)、6(a))。沙四下亚段沉积期,NE、近EW向断层数量增多,NW向断层规模变小、强度减弱(图5(c)、6(a))。沙四上亚段—东营组沉积期济阳坳陷活动断层发生重大变革,NW向断层活动减弱、数量减少,NE、近EW向断层数量显著增多、活动强度增大(图5(d)、6(a))。
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4 济阳坳陷孔店组—沙四下亚段地层剥蚀厚度的恢复
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长期以来,地层剥蚀厚度的恢复一直是地质学领域研究的热点和难点。目前存在多种地层剥蚀量的计算方法,如地层对比法、泥岩测井声波时差法、古温标法、沉积速率法、波动方程法、宇宙成因核素法等[25],每种方法都有其适用条件、局限性以及计算结果准确性的影响因素。
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图6 济阳坳陷不同方向断层新生代各演化阶段的活动速率直方图及陈南断层活动速率-距离曲线
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Fig.6 Histograms of activity rates of faults of different directions at various stages during Cenozoic in Jiyang Depression and activity rate-distance curve of Chennan fault
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同沉积期活动断裂下降盘往往形成厚度较大的沉降中心持续接受沉积,上升盘则形成构造高部位抬升剥蚀,而沉积后活动断层主要控制早期地层的剥蚀。从图3两条地震测线也可以发现,近东西向测线反映孔店组—沙四下亚段顶面及内部主要为平行或近平行反射,各构造亚层顶面削截作用不明显(图3(b));而近南北向剖面则揭示沙四下亚段顶面、孔一段顶面在缓坡位置削截特征明显(图3(a)),表明孔店组—沙四下亚段的地层剥蚀主要来自后期活动断层(近EW、NE向为主)的断块翘倾和缓坡抬升。由此可见断层是控制地层沉积与剥蚀的主要因素,通过对不同方向大量地震测线的分析解释,结合各演化阶段的活动断裂特征(图5、6),明确后期活动断层对孔店组—沙四下亚段地层剥蚀的控制作用:①孔店组—沙四下亚段沉积期活动断层后期持续活动,由于后期活动强度与早期存在差异,导致缓坡扬起端地层遭受剥蚀(图7(b));②孔店组—沙四下亚段沉积期活动断层后期停止活动或活动微弱,其他方向断层活动控制盆地格局,断层上升盘和缓坡扬起端地层遭受剥蚀(图7(c)、(d))。
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综上所述提出以地层对比法为关键和约束、以井点恢复进行加密补充、二者相互验证的地层剥蚀量恢复方法与流程。针对11条基干大剖面利用地层对比法重点进行剥蚀量的计算,通过加密地震测线解释确定剥蚀趋势和剥蚀范围,进一步选取典型井采用泥岩测井声波时差等方法进行计算(图8),二者相互验证,恢复孔二段顶界面、孔一段顶界面、沙四下顶界面的地层剥蚀厚度(图9),避免采用井点资料计算的多解性强、人为因素干扰等问题,提高恢复结果的可靠性。
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孔二段剥蚀范围较为局限,主要分布在惠民凹陷林樊家凸起、临商断层上升盘,东营凹陷青城凸起、八面河地区,车镇凹陷义和庄凸起,以及沾化凹陷孤西断层上升盘,剥蚀厚度最大约在400 m;孔一段剥蚀厚度范围明显增大,惠民凹陷临商断层和夏口断层上升盘、林樊家凸起均存在明显剥蚀,东营凹陷青城凸起、平南凸起、石村断层上升盘以及南部缓坡带,车镇凹陷义和庄凸起,以及沾化凹陷邵家、罗西断层和孤西断层上升盘;沙四下亚段地层剥蚀在济阳坳陷较为普遍,各凹陷除北部边界断层下降盘的深洼带外,基本都遭受剥蚀。
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图7 后期断层活动对地层剥蚀的控制作用模式
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Fig.7 Pattern of control of stratigraphic erosion by later active faults
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图8 地层剥蚀量计算方法示意图
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Fig.8 Schematic diagram showing calculation method for strata erosion
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图9 孔店组—沙四下亚段各构造亚层地层剥蚀等厚图
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Fig.9 Contour map of eroded strata of each structural layers of Ek Formation and the lower member of Es4
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5 济阳坳陷孔店组—沙四下亚段沉积期的原型盆地格局
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盆地的原型(prototype)这一术语首见于Klemme[26]的文献中,中文术语最早由朱夏先生[27]提出,此后众多学者针对盆地原型或原型盆地的概念及内涵、研究思路与方法等开展研究[28-29]。盆地原型或者原型盆地是相对于叠合盆地、叠加改造型盆地、残留盆地等概念,是指在盆地的某一构造演化阶段、单一地球动力学背景下形成的,后期未经改造或改造甚微,基本保持原来盆地性质和结构特征的盆地实体。然而在地史演化过程中,任何盆地或地质体无时不变化、无地不改造,只有改造程度的差异,没有不经改造的实例[29]。因此严格来说原型盆地是不存在的[28],但是可以通过现有地质资料重建每一构造演化阶段的原型盆地格局,包括原始沉积地层的分布范围、厚度变化、相带展布和盆地的类型、控盆构造以及成盆背景等。基于上述分析,明确以构造(亚)层划分为基础、以控盆断裂厘定为抓手、以地层剥蚀量恢复为关键、以成盆背景为约束的原型盆地恢复技术方法。这一方法具有较为广泛的适用性,尤其针对中国东部陆相断陷型叠加改造盆地。
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济阳坳陷所在的渤海湾盆地中、新生代演化的动力学机制主要受控于太平洋板块的俯冲效应、印度—欧亚板块碰撞的远程效应、菲律宾海板块的楔入以及由此诱发的深部动力过程变化。古近纪早期孔店组—沙四下亚段沉积期作为济阳坳陷中、新生代重要的构造转型期,其构造演化特征与盆地格局既有对晚中生代先存构造的继承性,又有其自身特殊性,在其形成以后又遭受到后期强烈的叠加改造,从而导致人们对该时期的原始盆地格局一直存在争议,在断裂活动性分析以及残留地层、剥蚀地层和原始地层等厚图(图10)恢复的基础上,结合前人研究成果,探讨孔三段沉积期、孔二段沉积期、孔一段沉积期、沙四下亚段沉积期4个演化阶段的盆地原型。
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5.1 孔三段沉积期(65~61 Ma)
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与西侧的黄骅坳陷相比,济阳坳陷孔三段现今分布非常局限,钻井资料仅孤北洼陷桩深1井揭示,通过井-震标定并与黄骅坳陷孔三段地震反射特征对比,推测在东营凹陷北部陈南断层东段下降盘永安镇地区也可能局限发育,其顶部削截并不显著,孔二段整体覆盖其上(图11,测线位置见图1)。从活动断层上看,孔三段主要发育在中生代开始活动的北西向断层下降盘;从外部形态上看,孔三段受断层控制作用并不十分明显,尤其是在孤北洼陷表现为一种局限洼陷沉积(图11)。邱楠生等[17]认为,渤海湾盆地热岩石圈在经历早白垩世的剧烈减薄后,晚白垩世厚度持续增大,至新生代早期又开始降低[17],约65 Ma热岩石圈厚度在90~100 km[30]。相较于中生代晚白垩世,约65 Ma太平洋板块向欧亚大陆俯冲方向仍为北西或北北西方向,但俯冲速率较低[31]。与此同时,印度板块开始向欧亚大陆俯冲,为初始碰撞期[32]。因此济阳坳陷孔三段沉积期应该是继承晚中生代以来的古地貌格局,在晚白垩世整体抬升之后、初始拉张背景下的局限洼陷沉积。
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5.2 孔二段沉积期(61~55 Ma)
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孔二段沉积期济阳坳陷沉积范围明显扩大,可以划分为北部沾化凹陷东北部、南部东营凹陷东北部(陈南断层下降盘)、东营凹陷西南部—惠民凹陷三大沉积区,与现今凹陷格局存在明显差异。原始地层在济阳坳陷东部主要为北西向展布,西部北西和北东东向展布,厚度最大在1 400 m以上,沉降中心主要在东部(图10(a))。该时期济阳坳陷热岩石圈厚度进一步减薄[17],太平洋板块俯冲方向转为北向,东亚地区开启广泛伸展和盆地群的初始裂解[31]。因此济阳坳陷孔二段(61~55 Ma)沉积期应该表现为拉张强度逐渐增大背景下的孤立较深断陷沉积,分隔性强,东部以北西向断裂控盆为主,对晚中生代构造格局仍有一定的继承性;西部则表现为北东东向断裂控盆。
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5.3 孔一段沉积期(55~48 Ma)
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孔一段沉积期济阳坳陷沉积范围进一步扩大、分隔性逐渐减弱。南部东营、惠民凹陷构成统一的沉积区,存在东营凹陷东北部、惠民凹陷东北部和西北部3个沉降中心,最大厚度可达2 000 m以上;北部相对厚度较小,但沉积范围有所扩大,车镇凹陷车西断层下降盘局限发育。就地层展布特征而言,南部北西向展布趋势减弱、近东西向展布特征增强,北部仍以北西向展布为主(图10(b))。55~50 Ma印度板块—欧亚板块进入主碰撞期,并且保持极高的俯冲速率[32]。与此同时,太平洋板块俯冲速率降低[33],当板片俯冲速率很低时,会伴随快速的海沟后撤,俯冲板片向后拉有助于岩石圈发行较强的拉张作用[33]。这种印度板块高速俯冲与太平洋板块低速俯冲的不对称运动导致中国大陆软流圈向东蠕散,拖拽岩石圈相应发生减薄[32]。济阳坳陷热岩石圈厚度从90~100 km减薄到约70 km [17,30],表现为较强拉张背景下深断陷沉积,南部受北东、近东西向活动断裂的影响,盆地格局发生明显转变,对晚中生代构造格局的继承性较弱;北部仍然以北西向盆地格局为主。
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图10 孔店组—沙四下亚段各构造亚层原始地层等厚图
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Fig.10 Contour map of original strata of each structural layers of Ek Formation and the lower member of Es4
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图11 典型地震测线反映孔三段沉积特征
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Fig.11 Typical seismicsections showing sedimentary features of the third member of Ek
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5.4 沙四下亚段沉积期(48~42 Ma)
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沙四下亚段沉积期济阳坳陷沉积范围以进一步扩大,尤其是北部的车镇凹陷受埕南断层北东段开始活动的影响成为沉积区。整体上南部东营—惠民凹陷沉积厚度较大,且展布方向转变为北东和近东西向为主,北西向断层的控制作用减弱;而北部沉积厚度相对较小,以北西和北东向展布为主(图10(c))。该时期济阳坳陷热岩石圈厚度持续减薄,并在末期(42 Ma)达到减薄峰值,整体北部仍然大于南部[17,30]。太平洋板块板块俯冲速率继续降低[33],印度板块与与欧亚大陆的主体碰撞已经结束,汇聚速率明显降低,进入后碰撞期[32]。济阳坳陷持续断陷,湖盆范围扩大,但断陷强度有所下降。整体对晚中生代构造格局的继承性进一步减弱,北东和近东西向盆地格局进一步显著。
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6 结论
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(1)济阳坳陷孔店组—沙四下亚段可以划分为孔三段、孔二段、孔一段、沙四下4个构造亚层,自下而上残留地层展布范围不断增大、分隔性减弱;残留地层展布方向由NW、近EW向转变为近EW向和NE向。横向上,东部以NW向、近EW向为主,西部则以NE向为主。
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(2)孔三—孔二段沉积期,济阳坳陷中生代活动的NW向断裂继承性活动,少数近EW走向、NE、NNE走向断层开始活动;孔一段沉积期,济阳坳陷活动断层与前期相类似,西部惠民凹陷部分NE、近EW向断层开始活动;沙四下亚段沉积期,NE、近EW向断层数量增多,NW向断层规模变小、强度减弱;沙四上亚段—东营组沉积期济阳坳陷活动断层发生重大变革,NW向断层活动减弱、数量减少,NE、近EW向断层数量显著增多、活动强度增大。
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(3)孔店组—沙四下地层的剥蚀主要受控于后期活动断层(近EW、NE向为主)的断块翘倾和缓坡抬升,孔二段剥蚀范围较为局限,孔一段剥蚀厚度范围明显增大,沙四下亚段地层剥蚀在济阳坳陷较为普遍,各凹陷除北部边界断层下降盘的深洼带外,基本都遭受剥蚀。
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(4)济阳坳陷孔三段沉积期表现为受晚中生代古地貌格局影响、初始拉张背景下的局限洼陷沉积;孔二段沉积期济阳坳陷沉积范围明显扩大,可以划分为北部沾化凹陷东北部、南部东营凹陷东北部和东营凹陷西南部—惠民凹陷三大沉积区,表现为拉张强度逐渐增大背景下的孤立较深断陷沉积,东部以北西向断裂控盆为主,西部则表现为北东东向断裂控盆;孔一段沉积期济阳坳陷为较强拉张背景下深断陷沉积,沉积范围扩大、分隔性逐渐减弱,南部东营、惠民凹陷构成统一的沉积区,北部相对厚度较小,对晚中生代构造格局的继承性较弱。沙四下亚段沉积期济阳坳陷持续断陷、湖盆范围扩大,但断陷强度有所下降。整体对晚中生代构造格局的继承性进一步减弱,北东和近东西向盆地格局进一步显著。
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参考文献
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摘要
基于最新的三维地震和钻井成果资料,以同沉积期活动断裂的厘定为切入点,通过地层剥蚀厚度和原始厚度的恢复,结合区域构造背景明确孔店组—沙四下亚段沉积期的原型盆地格局。结果表明:济阳坳陷孔店组—沙四下亚段可以划分为孔三段、孔二段、孔一段、沙四下4个构造亚层,自下而上残留地层展布范围不断增大、分隔性减弱,体现原始沉积和后期剥蚀改造的叠加效应;孔三段沉积期济阳坳陷表现为受晚中生代古地貌格局影响、初始拉张背景下的局限洼陷沉积;孔二段沉积期济阳坳陷为拉张强度逐渐增大背景下的孤立较深断陷沉积,可以划分为北部沾化凹陷东北部、南部东营凹陷东北部和东营凹陷西南部—惠民凹陷三大沉积区;孔一段沉积期济阳坳陷为较强拉张背景下深断陷沉积,沉积范围进一步扩大、分隔性逐渐减弱;沙四下亚段沉积期济阳坳陷持续断陷,湖盆范围扩大;济阳坳陷孔店组—沙四下亚段沉积期构造特征与盆地格局既有对晚中生代先存构造的继承性,又有其自身特殊性,在其形成以后又遭受到后期强烈的剥蚀改造;地层的剥蚀主要受控于后期活动断层(近EW、NE向为主)的断块翘倾和缓坡抬升,各构造亚层顶部基本都遭受明显剥蚀,沙四下亚段地层剥蚀较为普遍。
Abstract
Based on the latest 3D seismic and drilling data, this study reconstructs the syndepositional tectonic framework, strata erosion thickness, and original thickness, and combined with the regional tectonic background, clarifies the prototype basin during the depositional period from the Ek Formation to the lower member of the Es4 Formation. The results show that the remaining strata from the Ek Formation to the lower Es4 member can be subdivided into four tectonic sub-layers: the third, second, and first members of Kongdian Formation, and the lower member of the Es4 Formation. From bottom to top, the distribution range of residual strata increases, while their structural separation decreases, reflecting the combined effects of original deposition and subsequent erosion. During the deposition period of the third member of the Kongdian Formation, the Jiyang Depression exhibited two small, localized sub-sags, influenced by Late Mesozoic paleogeomorphology and an initial extensional tectonic setting. In the period of the second member, the Jiyang Depression evolved into an isolated, deeper fault basin under a gradually intensifying extensional regime, which can be divided into three major deposition areas: the northeastern Zhanhua sag, the northeastern Dongying sag, and the southwestern Dongying-Huimin sag. With the deposition of the first member, the Jiyang Depression further deepened, the depositional area expanded, and structural segmentation weakened under stronger extensional forces. During the deposition of the lower member of the Es4 Formation, faulting continued and the lake basin further expanded. The tectonic characteristics and prototype basin configuration of the Jiyang Depression during the deposition of the Kongdian Formation and lower Es4 member were both inherited from pre-existing Late Mesozoic structures, while also exhibiting unique features.These strata experienced significant post-depositional denudation, mainly controlled by the fault block tilting and gentle slope uplift associated with later active faults trending near EW and NE direction. All tectonic sub-layer tops show evidence of substantial erosion, with the denudation of the lower Es4 member being particularly widespread.