高青-平南潛山帶斷裂特征與地質(zhì)結(jié)構(gòu)

王曉蕾

(中國(guó)石化勝利油田分公司 東辛采油廠,山東 東營(yíng) 257000)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

高青-平南潛山帶位于東營(yíng)凹陷西部高青-平南斷裂的上升盤,緊鄰博興洼陷,該潛山帶前古近系主要發(fā)育太古界、古生界、中生界地層,依據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造和地層特征,自南向北劃分為青城凸起及北斜坡帶、平南潛山、平方王凸起(圖1)。從區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化過(guò)程來(lái)看[1-3],高青-平南潛山帶受印支運(yùn)動(dòng)(三疊紀(jì)沉積時(shí)期)-燕山運(yùn)動(dòng)早期(早中侏羅紀(jì)沉積時(shí)期)南北向擠壓應(yīng)力、燕山運(yùn)動(dòng)中晚期(早白堊紀(jì)沉積時(shí)期)北東-南西向拉張應(yīng)力、喜山運(yùn)動(dòng)期(孔店組-館陶組沉積時(shí)期)近南北向拉張應(yīng)力三期不同性質(zhì)與方向構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換疊加作用的控制,形成了北西向、北東向、近東西向、近南北向等多組復(fù)雜斷裂體系(圖1)。

2 不同類型斷裂基本特征及活動(dòng)性分析

研究區(qū)斷裂整體具有“多級(jí)別、多走向、多性質(zhì)、多組合方式疊加并存”的特征(圖1)。①平面組合特征:走向?yàn)榻鼥|西、近南北、北東(東)、北西(西)向四組,組合方式包括雁列、平行、棋盤等多種類型;②斷裂級(jí)別:1條二級(jí)斷裂(高青-平南斷裂)、10余條三級(jí)斷裂(大于5 km)以及大量的四級(jí)斷裂;③斷裂分布規(guī)律:近南北向、近東西向斷裂主要分布于南部青城凸起及其北斜坡;北東向、北西向斷裂主要分布在平方王和平南地區(qū)。在精細(xì)構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合斷層兩側(cè)地層變化規(guī)律及斷層活動(dòng)時(shí)期等分析資料，認(rèn)為研究發(fā)育不同時(shí)期形成的三種類型的斷層系統(tǒng)，即負(fù)反轉(zhuǎn)斷層、走滑-拉張斷層、拉張斷層。

2.1 高青-平南斷裂

高青—平南斷裂位于東營(yíng)凹陷西部,該斷裂從地殼淺部發(fā)育,向下延伸,最后消失在中地殼的低速體中,為一條基底斷裂[4-10]。高青-平南斷裂總體走向呈NE-SW向,傾向南東,在平面上呈“S”型展布,長(zhǎng)度大于60 km。該斷裂不同構(gòu)造部位的剖面特征存在明顯差異(圖2),L1測(cè)點(diǎn)附近近EW走向的高青-平南斷裂呈上陡下緩的鏟式形態(tài),古近紀(jì)斷面傾角約為45～55°,最大落差為1 250 m;高青-平南斷裂中段L2測(cè)點(diǎn)附近斷面近乎直立,古近紀(jì)斷面為65～80°,最大落差為2 200 m,淺部層系發(fā)育“似花狀”構(gòu)造,說(shuō)明高青-平南斷裂中段具有走滑的性質(zhì);在斷裂東段L3附近斷面轉(zhuǎn)為鏟式形態(tài),但古近紀(jì)斷面傾角顯著增大,為40～70°,最大斷裂落差為2 100 m。根據(jù)其走向在平面上的變化可將其大致分為三段,即近EW走向的花溝段、NNE走向的高青段和NE走向的平南段,對(duì)斷裂活動(dòng)速率進(jìn)行了計(jì)算,平南段形成時(shí)期早,高青段及花溝段相對(duì)較晚(圖3)。

圖2 不同構(gòu)造部位高青—平南斷裂剖面形態(tài)

2.2 北西向負(fù)反轉(zhuǎn)斷裂

北西向斷裂主要為濱古8南和濱古斜15南斷裂，該類斷裂經(jīng)歷了先擠壓后拉張的應(yīng)力變化，斷裂具有先逆后正的特點(diǎn)。利用陽(yáng)懷忠等(2009)改進(jìn)的表征反轉(zhuǎn)構(gòu)造活動(dòng)特征方法，即斷層活動(dòng)速率法和負(fù)反轉(zhuǎn)率法，對(duì)3條負(fù)反轉(zhuǎn)斷層的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，其中北西向的濱古8南和濱古18南斷層自T3-J1+2時(shí)期發(fā)生逆沖，T3時(shí)期活動(dòng)速率分別為-20.15 m/Ma和-12.5 m/Ma，J1+2時(shí)期活動(dòng)速率降低至-6.2 m/Ma和-4.5 m/Ma，至K1時(shí)期活動(dòng)速率轉(zhuǎn)變?yōu)檎?.96 m/Ma和6.23 m/Ma，Ek-Es4時(shí)期活動(dòng)速率分別為2.36 m/Ma和2.1 m/Ma，Es3-Ed沉積時(shí)期喜山運(yùn)動(dòng)時(shí)期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向與這兩條斷層的走向平行，斷層不再發(fā)生明顯伸展作用停止了活動(dòng)，計(jì)算斷層反轉(zhuǎn)率分別為2.56和1.15。而平南斷層是一條繼承性活動(dòng)的負(fù)反轉(zhuǎn)斷層，根據(jù)活動(dòng)速率將其分為北段和南段，T3時(shí)期活動(dòng)速率分別為-20.5 m/Ma和-15 m/Ma，J1+2時(shí)期活動(dòng)速率降低至-12.2 m/Ma和-8.9 m/Ma，至K1時(shí)期活動(dòng)速率轉(zhuǎn)變?yōu)?5 m/Ma和11.2 m/Ma，中生代反轉(zhuǎn)率分別為2.565和1.452，北段明顯高于南段，Ek-Es4時(shí)期活動(dòng)速率分別為30 m/Ma和27.5 m/Ma，Es3-Es2時(shí)期活動(dòng)速率達(dá)到峰值180 m/Ma和162 m/Ma，Es1-Ed時(shí)期活動(dòng)速率為102 m/Ma和90 m/Ma，Ng-Nm時(shí)期活動(dòng)速率為40 m/Ma和31 m/Ma，后期逐漸停止活動(dòng)，斷層總反轉(zhuǎn)率分別4.562和3.256，整體具有北段反轉(zhuǎn)率明顯高于南段的特征，從而控制了其下盤地層剝蝕程度差異性(圖3)。

圖3 研究區(qū)斷裂活動(dòng)性分析

2.3 三四級(jí)拉張斷裂

研究區(qū)拉張斷裂以北東東向?yàn)橹?斷裂規(guī)模大小具有差異性,起始活動(dòng)時(shí)期最晚,大多數(shù)形成于沙四段沉積時(shí)期(圖3)?；蠑嗔褳檠芯繀^(qū)一條規(guī)模較大邊界斷裂,控制了新生代凸起與次級(jí)洼陷的形成,其上升盤為青城凸起,下降盤為花溝洼陷。

3 潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)地層分布規(guī)律、構(gòu)造發(fā)育特征、潛山類型等,建立了不同性質(zhì)斷裂控制下的地層差異的3種潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式(圖4)。第一種為早期負(fù)反轉(zhuǎn)斷裂控制的潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu),主要為平方王和平南潛山,前者是孔店組地層直接覆蓋下古生界碳酸鹽巖,下古生界不同組段呈現(xiàn)逐層剝蝕的現(xiàn)象,從而缺失了上古生界和中生界的地層,因此下古生界以地層剝蝕類圈閉為主,內(nèi)幕有斷塊圈閉,后者是孔店組地層覆蓋在上古生界,中生界和上古生界遭受了一定程度的剝蝕,從而發(fā)育地層圈閉,下古生界以斷塊圈閉為主。第二種為高青斷裂控制的潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu),主要分布在高青潛山帶,該類潛山帶前第三紀(jì)地層發(fā)育完整,孔店組覆蓋中生界,以斷塊圈閉為主。第三種為花溝斷裂控制下的潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu),該潛山帶古近紀(jì)經(jīng)歷了比較大規(guī)模的抬升,從而使得館陶組直接覆蓋中生界,中生界以地層圈閉為主,古生界為斷塊圈閉(圖5)。

圖4 高青-平南潛山帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖

圖5 研究區(qū)不同類型斷裂不同時(shí)期控制剝蝕模式

4 結(jié) 論

(1)研究區(qū)斷裂整體具有“多級(jí)別、多走向、多性質(zhì)、多組合方式疊加并存”的特征,主要發(fā)育1條高青-平南邊界斷裂、2條北西向負(fù)反轉(zhuǎn)斷裂、多條拉張斷裂,其中高青-斷裂的活動(dòng)具有明顯的分段性,平南段活動(dòng)時(shí)期早,高青段和花溝段活動(dòng)時(shí)期晚。

(2)北西向斷裂印支期開始活動(dòng),孔店組-沙四段沉積時(shí)期停止活動(dòng),其他拉張斷裂從孔店組-沙四段沉積時(shí)期開始活動(dòng),大多數(shù)斷裂館陶組沉積時(shí)期停止活動(dòng)。

(3)受控于不同斷裂活動(dòng)時(shí)期、活動(dòng)強(qiáng)度的差異,建立了不同性質(zhì)斷裂控制下的地層差異的3種潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式。