Advances in Geosciences
Vol.07 No.01(2017), Article ID:19769,9 pages
10.12677/AG.2017.71002

The Study of Important Fault Structure and Its Structural Character in Qikou Sag of Dagang Oilfield

Xianbao Chen

Exploration and Development Research Institute of Dagang Oilfield, Tianjin

Received: Jan. 23rd, 2017; accepted: Feb. 19th, 2017; published: Feb. 22nd, 2017

ABSTRACT

Using the latest datum, the studying conclusion of Qikou sag of Dagang oilfield’s important faulting belts such as the Cangdong faulting belt, the Haihe-Xingang faulting belt, the Binhai faulted nose and the Cengbei fault terrace belt and their structural character are as follows: the Cangdong faulting belt has obvious segmentation; different zones’ occurrence and displacement character have obvious differences; the Haihe-Xingang faulting belt is a indo-china period in the mesozoic beginning thrust faulting, formed by structural inversion in Cenozoic; the Binhai faulted nose is attached to the the Binhai fault, constituted by Binhai small step and the Gangdong fault downthrown side big structural nose, has large-scale integrated structure; the Cengbei fault terrace belt is north-trend positive faulting. Fault structure falls toward north one by one. Faulting structure cuts up the layer and shapes south high-north low steps fault terrace belt.

Keywords:Qikou Sag, Thrust Faulting, Structural Inversion, Fault Terrace Belt

歧口凹陷重要断裂构造和构造带特征研究

陈宪保

大港油田勘探开发研究院,天津

收稿日期:2017年1月23日;录用日期:2017年2月19日;发布日期:2017年2月22日

摘 要

本文应用最近资料对岐口凹陷重要断裂带沧东断裂带、海河新港断裂带、滨海断鼻和埕北断阶带及其构造特征研究,认为:沧东断裂带具有明显的分段性,不同区段的产状和位移特征有明显差异;海河新港断裂是一个中生代印支期发育的逆冲断裂,经新生代的负构造反转作用而成;滨海断鼻依附于滨海断层,由滨海二台阶和港东断层下降盘大型鼻状构造组成,构造完整、规模大;埕北断阶带为北倾正向断裂,断层依次北调,剖面上断裂切割地层而形成南高北低台阶状断阶带。

关键词 :歧口凹陷,逆冲断裂,构造反转,断阶带

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1. 引言

岐口凹陷是黄骅坳陷含油气最丰富的凹陷之一,与冀东油田发现十亿吨的南堡凹陷紧邻,断层和断层分割断块体构成了不同构造单元,断层的平面和剖面组合构成了盆地的各个构造带单元 [1] [2] [3] ,对岐口凹陷的重要断裂构造和构造带特征进行研究或再研究很有意义。断裂活动是盆地形成和演化的控制因素,对盆地断裂构造带结构的研究,有助于对比盆地不同层次、不同地带所发育的断层结构构造差异。不同的断裂构造带有不同的几何学特征和各自的主导动力机制,有些断层在不同时期、甚至同一时期受可以属于不同的断裂系统,受叠加的动力学机制影响发生叠加构造变形 [4] [5] [6] [7] 。众多油气潜力区发育于歧口凹陷的多个断裂构造带中。综合考虑断裂构造带与油气的关系程度,本文重点介绍边界断裂沧东断裂和海河新港断裂带,及重要的含油气潜力区带滨海断裂及滨海断鼻和埕北断阶带。

2. 沧东断裂构造带特征

沧东断层南起山东临清,向北经德州、南皮、沧州、沈青庄、增福台、塘沽等,直到宁河地区被近东西走向的燕山褶皱带截切,全长320千米。在构造位置上,位于沧县隆起带东部,黄骅坳陷西部。它是渤海湾盆地中沧县隆起和黄骅坳陷的分界,也是黄骅坳陷中的板桥凹陷、沧东凹陷、南皮凹陷及吴桥凹陷的西界。该断层的活动直接控制着相邻构造单元的形成和演化,因而,沧东断层是正确认识和深入研究黄骅坳陷和板桥凹陷形成、演化的关键构造,尤其是沧东断裂的中部—从南皮至塘沽这一长约145 Km的区段控制了黄骅坳陷内具有丰富油气资源的板桥凹陷、沧东凹陷和南皮凹陷。

沧东断层是一条走向NNE向的区域性断层,具有明显的分段性,不同区段的产状和位移特征有明显差异。根据地震剖面解释的沧东断层面构造等高线图(图1),可以看出沧东断层面存在一系列侧断坡,或被一系列横向断层(变换断层)分割为多段,侧断坡实际上是横向断层与沧东断层相交部位。不同段的断层面的走向、倾角及剖面形态均有一定的差异。

吴桥段的范围为东光以南,沧东断层面以平面式几何形态为主,倾角较陡,浅层走向不稳定,呈向东突出的弧形,至东光附近断层面倾角明显变缓。南皮段是向东凹进的铲式断层面,靠近NS20测线的部分,断层面相对陡倾,向NS18的方向,断层向西后退,断层面倾角较缓而且变化不大,剖面上则表现为中–低角铲式形态。沧州段与南皮段之间有一个明显的近NW向侧断坡,大致位置在NS18测线,沧东段靠近测线NS18一侧,断层面等深线的位置相对与南皮段明显向东错移,总体产状表现为上陡下缓的椅式形态;靠近测线NS15,断层发生微弱的向西的后退,类似于南皮段的变化,而越过测线NS15,

Figure 1. The Cangdong fault section figure

图1. 沧东断层断面形态图

断层又发生了向东的凸进,断层面的产状变化不均匀,时陡时缓。沈青庄段与沧州段之间也有一个近NW向的侧断坡,位置大致在测线NS11北侧附近。沈青庄段内部进一步可以分为2小段,范围大致为测线NS10所在区域,以及测线NS9至测线NS7之间的区域,两小节之间也是由近NW向的侧断坡相连,沈青庄段的断层面为相对缓倾斜的平面式几何形态。板桥段与沈青庄段之间的侧断坡最为明显,断层面形态也明显不同。板桥段的范围大致在NS1测线至EW7测线之间,断层面总体上为铲式几何形态,但是比沧东段的断层倾角更陡一些。从上述的断面形态图可知:沧东断层的分段性特征极为明显,根据沧东断层的几何学特征及其组合样式将其划分为显著的六个区段:吴桥段、南皮段、沧州段、沈青庄段、板桥段(图1),各个区段构造样式不一,形成鲜明对比。沧东断层的分段式特征使其在不同区段发育的构造样式也不尽相同,断面形态变化较大,由南向北基本呈台阶状–坎状–座椅状–铲形的变化趋势(图2)。

(a) 板桥段NS1; (b) 沈青庄段NS8 (c) 沧州段NS11(d) 南皮段NS18

Figure 2. Cangdong fault segments section structure pattern (see Figure 1)

图2. 沧东断裂各段剖面构造样式(位置见图1)

值得注意的是,沧东断裂过板桥次凹向北在北塘次凹的西部如何延伸的问题。以往的研究中,沧东断层在塘沽潜山的南部向NEE偏转,之后在其北侧又突然向NWW偏转一段后到军粮城的东部转为NE向弧形延伸,并认为沧东断层构成了北塘次凹的西部边界断层控制了凹陷内的沉积作用。但是本次地震剖面解释和平面制图表明,在塘沽潜山的南侧,尽管沧东断层上Es3地层显示小的断距,但是古近系地层总体显示向沧县隆起上超的趋势,在沧县断层上盘的长芦断层显示出显著的断距,二这条断层在平面上向东偏转延伸,未穿过塘沽潜山。在塘沽潜山北部,古近系向沧县隆起上超,沧东断层实际上已经没有断距,或断距极小,断层的位移实际已经向东迁移到茶淀断层之上,茶淀断层平面上呈NE向延伸。由此可见,北塘次凹的西部边界实际上是一个沉积边界或侵蚀边界,而不是象板桥次凹那样的断层边界。在平面上沧东断层从板桥次凹延伸到塘沽潜山其断距已经消失,断层位移被迁移到了NEE延伸的长芦断层之上。在北塘次凹,与沧东断层属于同一套断裂系统的断层应该是呈帚状排列的茶淀断层、大神堂断层和涧南断层,这些断层代表了沧东断层向北延伸消失端的尾端效应,在这样一个构造组合中,塘沽潜山的构造地位应该是沧东断层和上述北塘次凹内帚状断裂系之间的构造转换带,其构造比较复杂,且常常成为盆地重要的物源的入口,例如小站物源。

3. 海河–新港断裂带和滨海1号构造带构造带特征

海河–新港断裂带由北东向新港断层和近东西向海河断层侧列组成(图3),该断裂带从西部板桥次凹向东到海域的沙垒田隆起,延伸100 km以上。断裂近东西走向,断面南倾,其形态上陡下缓,呈铲式形态。海河断裂在新生带表现为张性正断裂,断裂南倾,具犁形剖面状态,向深部消失在基底岩系中。新港断层位于海河断层上盘东段,向东逐渐取代海河断层,向西延伸到长芦断层逐渐消失。新港断层产状明显较海河断层平缓,并在古近纪有显著的掀斜运动,导致下盘形成新港掀斜构造、上盘发育滚动背斜构造带,新近纪正形负花状构造叠加于该滚动背斜构造,形成一个多期叠加的大型复合滚动背斜。

如前所述,海河断裂是一个中生代印支期发育的逆冲断裂,经历了新生代的负构造反转作用而发育。印支期的强烈的挤压作用形成逆冲断层,使得中生代前地层发生抬升、剥蚀,在新生代引张应力作用下,断层全部或部分利用原来逆断层发生了负反转,并沉积了较厚的新生代地层。在现今的剖面地层结构上,

Figure 3. Major faults and tectonic units in the sag Sag (according to the 2009 Revision)

图3. 歧口凹陷主要断裂和构造单元(据大港油田,2009修改)

负反转构造主要表现为中古生代地层因抬升、剥蚀而出现的“秃底”现象。根据平衡复原的结果,沙三段沉积期该区是北高南低的洼槽,沙二段开始,主要是沙一至东营组沉积期负构造反转作用发生,东营组沉积期末定型。该构造反转与沿岸带北北东向基底断裂的右旋走滑活动时间一致,走滑活动有可能诱发了近南北向大规模伸展,进而引发近东西向断裂强烈活动。该断裂带是歧口凹陷的北边界,其两侧构造形态完全相反,南侧的板桥凹陷为受沧东断裂控制的同断翘倾式地块,地层西断东超,而北侧沙河街组则向沧县隆起上超。

新港–海河断裂带作为歧口凹陷的北边界,它直接控制着歧口主凹的和滨海1号构造带的构造样式和发育演化(图3)。滨海1号构造的断裂带呈东西向延伸,限定在南倾的滨海断层东段和北倾的滨海Ⅰ号断裂之间,是一套复杂的包心菜式断裂背斜构造带(图4)。沿构造带走向大致可以分三段,西段位于海岸线和滩海附近,主要断裂走向为NE-NEE向,属北大港构造带主体向北东方向的海域延伸部分;滨海1号构造带的中段位于极浅海地区,构造走向明显偏转为NEE或近E-W向;东段位于海2井及以东地区,走向又变为NEE-NE向。滨海1号构造带的主体(中段)部分主要由在东营组和新近系中发育的大量NEE-近EW向盖层正断层组成。这些断层南北对倾,构成共轭断层组,向下延伸到沙一段地层后断层数目明显减少,可能合并收敛在海河–新港断裂带主断层面上。

滨海1号断裂带中部背斜为新近纪走滑断层控制 [8] ,表现为正形负花结构,断裂主要发育于Es1之上盖层中,以南倾断裂占主导地位,并在Es1底界面上滑脱消失(图4A);滨海1号断裂带东部转为以北倾断裂占主导,并汇聚与新港-海河断层面之上(图4B)。整个滨海1号断裂构造带的正形负花状构造形成新近纪时期的滚动背斜形态,是重要的油气潜力区 [9] [10] 。

4. 滨海断裂带及滨海断鼻构造带特征

滨海断层带位于歧口凹陷的北部,平面上呈北东向展布,西段为陆上延伸区段,沿北大港潜山东侧发育,东段发育在海域,呈近东西向延伸,构成上述滨海1号构造带的北侧边界。该断裂带的西段构成复杂,由滨海断层、港东断层和唐家河断层等次一级断层构成。

Figure 4. Seismic profile of coastal zone 1

图4. 滨海1号构造带地震剖面图

滨海和港东两条断层走向为北东向,倾向南东向,断面倾角60˚~30˚之间,局部断层呈坐椅状,控制了下第三纪沉积,由于断层强烈活动造成下盘下第三系缺失或很薄(图5A、图5B)。

滨海地区古近系受滨海、大张坨主控断裂分割,形成滨海断鼻、港北地垒和板桥背斜三大构造单元。其中,滨海断鼻由滨海二台阶和港东断层下降盘大型鼻状构造组成,滨海断鼻依附于滨海断层,主体位于北大港南翼,以一浅鞍部与向海域延伸的部分隔开,构造完整、规模大,面积420 km2,是滨海地区最大的有利含油构造(图6)。

港北地垒构造出现在中部港48井附近,断块无明显掀斜旋转作用(图5B);向西到港59井附近地层发生强烈掀斜作用,形成旋转地块,构成港北半地垒(图5A);在港82井附近沿地垒两侧出现双向滚动背斜,大张坨断层和滨海断层的逆牵引作用控制了双向滚动背斜的发育;向东延伸line3120线(图5C)附近滨海1号构造带西段,双向滚动背斜叠合为一个大背斜,地垒消失,该大背斜的南东翼构成了滨海断鼻的主体,西北翼为板桥背斜的一部分。

5. 埕北断阶带构造带特征

埕北断阶带位于埕宁隆起向北侧歧口凹陷过渡的部位,发育羊二庄、赵北、张东、海4、歧中断层和歧东断层等几条规模较大的断裂,这些断裂均为北倾正向断裂,断裂节节北掉,剖面上断裂切割地层而形成南高北低台阶状,因而称为埕北断阶带。其中羊二庄断层和赵北断层之间区域为高台阶;张东断层上升盘至赵北断层之间为中台阶;张东断层下降盘至歧东断层之间为低台阶。埕北断阶是歧口凹陷重要的构造样式,也是主要油气富集单元。

在埕北断阶带内,张东断层呈近NEE向展布,总长度约10 km,向西终止于NE向的张北断裂。赵北断层位于赵家堡以北、歧南次凹以南,平面上由西向东走向由北东向转为东西向,延长长度约20 km,倾向NNW,长期发育,与羊二庄断层侧接。扣村断层位于歧南次凹西斜坡,与羊二庄西段相连,走向近东西向,为断面北倾铲式正断层。羊二庄断层作为歧口凹陷与埕宁隆起的边界断层,分段发育,总体走

Figure 5. Peking University Qianshan fracture structure style (Figure A, B, C for the interpretation of the survey line map; Figure D as the location map)

图5. 北大港潜山断裂结构样式(图A、B、C为测线解释图;图D为位置图)

Figure 6. The coastal fault nose along the direction of structural styles

图6. 滨海断鼻沿走向剖面构造样式

向NE向,倾向NW向,为新近系断面陡直,古近系断面变缓的铲式正断层。歧中、歧东断层位于歧口凹陷东部海域、张东断层以北。二者总体上北东东走向,但走向不稳定,向北倾斜。歧中断层位于歧口主凹的中部,西部与港东断层相接;歧东断层构成埕北斜坡带与歧口主凹的构造边界,西段近于NEE向,中段主构造线为东西向,而东段则呈明显的北东向。

6. 总结

根据以上对歧口凹陷重要断裂构造及其特征研究,总结出以下四点认识:

1) 沧东断层具有明显的分段性,不同区段的产状和位移特征有明显差异;

2) 海河断裂是一个中生代印支期发育的逆冲断裂,经历了新生代的负构造反转作用而发育形成的典型负反转构造;

3) 滨海断鼻依附于滨海断层,由滨海二台阶和港东断层下降盘大型鼻状构造组成,以一浅鞍部与向海域延伸的部分隔开,构造完整、规模大;

4) 埕北断阶带为北倾正向断裂,断裂节节北掉,剖面上断裂切割地层而形成南高北低台阶状断阶带。

基金项目

中国石油天然气股份公司重大专项(编号:2008E-0601)资助。

文章引用

陈宪保. 歧口凹陷重要断裂构造和构造带特征研究
The Study of Important Fault Structure and Its Structural Character in Qikou Sag of Dagang Oilfield[J]. 地球科学前沿, 2017, 07(01): 8-16. http://dx.doi.org/10.12677/AG.2017.71002

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