冀中坳陷潜山构造演化特征及其石油地质意义.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 i 年 I 1 月第 3 3 卷第 1 1 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I N o v ． 2 0 1 1 V o 1 ． 3 3 N o ． 1 l 3 5 冀中坳陷潜山构造演化特征及其石油地质意义 陆诗 阔 ，李继岩 ，吴孔友 中国石油大学 华东地球资源与信息学院， 山东青岛2 6 6 5 5 5 崔永谦 ，杜维良 中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院， 河北任丘0 6 2 5 5 2 [ 摘要]利用地质 、地球 物理 资料 ，借助 平衡 剖面技 术 ，通 过对冀 中坳 陷几条 地震 大剖 面的构 造演 化恢 复，对 冀中坳 陷潜 山构 造演化特 征进行 了探讨 。研 究表 明，冀 中坳陷潜 山构造 的总体 演化表现 出阶段性 P t z P z ，潜 山形成 的物质基础 发育期；Mz ，潜 山的初始 形成期；E 。 k E 。 S 2 ，潜 山的主要发 育期；E S 一 E 。 d 为潜 山构造 的调整定 型期；N Q，潜 山的深埋 期。根据 前中生代 基底 成 山的时代 与基底 被 中新生界地 层覆 盖 时代之 间的相互关系，可进 一步将冀 中坳 陷潜 山构造分为 A 类 基底先 成 山，再被覆 盖形成潜 山 、B 类 基底成 山的同时被 上覆地 层覆盖形成潜 山和 C类 基底先被覆盖 ，后期再成 山形成潜 山构造3种 类型 。其 中 A 类潜 山主要分布在靠近盆地 中部牛驮镇 凸起 、雁翎 、高阳低 凸起 等早 期有古 隆起存在 的部 位 ，受 E z k E 。 S 期冀 中坳 陷强烈块 断裂陷作用的控制 ；B类为冀 中坳 陷潜 山构 造 的主体 ；c类潜 山在该 区发育相对较少 。单纯从演 化特 征看 ，成 藏条 件 A类好于 B类 ，B类好 于 C类。 [ 关键词] 冀中坳陷；潜 山；构造演化 ；平衡剖面 [ 中图分类号]T El 2 2 ． 3 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 1 1 1 0 0 3 5 0 6 随着油气勘探领域的不断扩大，在继续寻找新生代陆相碎屑岩沉积盆地油气资源的同时，对前新生 代 中生代、古生代、甚至元古代 油气资源的勘探愈来愈受到重视。古潜 山作为其中的一个重要勘探 领域 ，目前国内前新生代海相残留盆地中古潜山探明的储量已占相 当比例。冀中坳陷前新生代基岩隆升 幅度 大 ，侵 蚀 范 围广 ，断层 活动 强烈 ，再加 上碳 酸盐 岩基 底易 于淋 滤溶 蚀 的特点 ，造就 了该 区独厚 的古 潜 山油气藏发育条件 。区内潜 山型油气藏储量 占已发现储量 的 5 5 以上_ 1 ] 。已有研究表 明，构造运动 对古潜山油气藏的形成具有重要控制作用。研究冀中坳陷潜山带的构造演化特征 ，有利于深化对不 同原 型盆地叠合过程 中潜山构造演化的规律性认识 ，同时对冀 中坳陷的油气勘探具有重要实际意义。 1 冀中坳陷潜山构造带类型 针对潜山构造 ，前人分别从不同的角度提出了多种分类方案 ] ，参考藏明峰等E 的分类方案 ，从 控制潜山形成的构造因素出发 ，将冀 中坳陷潜山分为断块 、褶皱、断褶和侵蚀潜 山共 4大类 ，其中断 块潜山可进一步分为单断式 、断阶式和断垒式 。根据冀 中坳陷潜山构造分布特点 ，将潜山构造带划分为 陡坡潜山带、中央洼槽潜山带、缓坡潜山带和凸起潜山带 ，各潜山带中发育的潜 山类型见表 1 。 表 1 冀中坳陷不 同潜 山构造带 中发育 的潜 山类型 [ 收稿 日期]2 0 1 1一 o 5 1 2 [ 基金项目]国家自然科学基金项目 4 0 5 0 4 0 1 5 ；石油大 学人 才引进校基金项 目 Y0 8 0 1 2 5 。 [ 作者简介]陆诗阔 1 9 7 3 一 ，男 ，1 9 9 5年大学毕业 ，博士 ，副教授 ，现主 要从 事大陆 构造 及盆 地构造 解析 等方面 的教 学与科 研 工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然 气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 1 1 月 2 冀中坳陷潜山构造演化的阶段性特征 冀 中坳 陷潜 山构 造 带 发 育历史受控 于冀 中坳陷整体 构造 演 化 过 程 。根 据 现 有 资 料口 ] ，可将冀 中坳陷演化 过 程 划 分 为 中 晚 元 古 代 P t 缺 失 震旦 系 裂 陷槽 阶段 、古 生 代 ∈一 O ，C ～ P 克拉通盆地阶段、中生代 J K 构 造 转 变 调 整 阶 段 和 新 生 代 E Q 断 坳 陷 型 盆 地 等 4个 阶 段 ，盆 地 发 育 的 每一个阶段对潜 山构造 的形 成 都有 其 特 定 的 影 响 。 为 了 将潜山构造演化 的研 究与盆 地构造 演化结 合起来 ，在冀 中坳 陷 已有 二 维 、三 维 地 震 资料基础上 ，针对冀 中坳 陷 主要 潜 山构 造 带 选 择 解 释 了 5条 近 东 西 向 地 震 大 剖 面 图 1 ，运 用 平 衡 剖 面 技 术 通过 对 各 剖 面 的 构 造 演 化 恢 复 图 2 、3 ，同 时结 合前 人成果 ，认 为冀 中坳 陷潜 山 构 造带 演化 的主要 特征 如下 。 A A’ 廊固一武清剖面 B B ’ 霸县剖面 C C’ 饶阳北部剖面 D D’ 饶阳南部剖面 E E ’ 晋县一 束鹿剖面 起 一 一 ／固 虫 。’ 固 山 1 J／ I I 山 隆 ／ ／凹 一 ， i- I J i 陷安国 ＼_⋯ r 武清 A，沧 天 津 县 口 静 海 凹 陷 边界线 嗣 1 ．．．．．．．．．_ _ J 地名 匣 低凸起带 图例 园园 隆起边界地 层 匝 习 隆起与 盆地 凹陷编号 边 界 固圈 转换隆起坳陷 断层 分界线 匡 囫 区域断裂凸起 带 斜坡带 图 1 冀 中坳 陷区域构造格架及主要构造演化剖面位置图 2 ． 1 潜 山形成 的物 质基础 发 育期 P t - P z 几十年的勘探实践证明，冀中坳陷潜山油气 田主力储层为碳酸盐岩储层 。从盆地演化的角度看，碳 酸盐岩储层主要发育于中新元古代裂陷槽阶段和古生代克拉通盆地阶段。 2 ． 1 ． 1 中新 元古 代裂 陷槽 阶段 P t 2 ． 3 ，缺 失震旦 系 露头和钻井资料揭示 ，该区中新元古代沉积地层包括长城系、蓟县系和青白口系 ，空间分布整体为 NE走 向槽状 ，沉 积厚 度 由 S W 向 NE方 向增 大 ；垂 向上 沉积 层 序 由下部 以碎 屑岩 为 主 、上 部 以碳 酸盐 岩为主的海相沉积组成 ，表现出典型的元古宙拗拉槽层序特点。推测该阶段研究 区大地构造位置处于华 北板块 元古 宙燕 辽一 太行 拗拉 槽 的 中南部 ，该 拗拉 槽 由南 向北 开 口L 】 。 ] 。近 元古 代末 期 ，伴 随 中 国泛大 陆 的形成，研究区裂陷槽演化阶段结束 ，蓟县运动 8 ～6亿年前使华北地区整体抬升剥蚀夷平 ，研究 区缺 失震 旦系地 层 。 2 ． 1 ． 2 古生代 ∈一 o ，C 一 P 克拉 通盆 地 阶段 蓟县运动在研究区未造成强烈差异构造抬升，奠定了早古生代陆表海碳酸盐岩发育基础 。∈ 中期 开始海侵 ，早古生代 ∈。 中期一 0 地形整体相对平坦 ，海域范 围广阔，海水动荡频繁，沉积厚度较 薄 。 O f 中奥陶统峰峰组晚期一 C ，受加里东运动影响 ，华北地区再次整体抬升 ，遭受近亿年的风化 剥蚀 。晚古生代 C 一 P 由于受北部古亚洲洋和南部古特提斯洋消减闭合的影 响不断增强 ，研究区整体 表现为由早古生代碳酸盐岩为主的陆表海沉积变为以碎屑岩为主的海陆过渡相沉积 ，在近南北向挤压作 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 3 卷第 1 1期 陆诗 阔等 冀 中坳 陷潜 山构 造演化特征及其石油地质意义 用下研究区中部保定、任丘 、河间一带整体呈 NW S E向水下隆起 ] ，沉积厚度较薄 ；被水下 隆起分 隔，在坳陷西南部石家庄 、晋县、赵县一带和东北部廊坊、武清一带有两个 明显的沉降、沉积 中心， C 一 P地 层沉 积厚 度相 对较 大_ 1 ] 。 2 ． 2 潜 山初 始形成 期 Mz 整体来看 ，中生代 Mz 冀中坳陷大部分地区处 于长期隆升状态 ，从而使古生界地层遭受不同程 度的剥蚀 ，但受华北板块边界条件改变的影响，从海西一 印支期到燕山期 ，构造格局发生了重大调整。 2 ． 2 ． 1海西 末期一 印支期 受古亚洲洋和古特体斯洋相继闭合的影响，在近南北 向挤压应力场作用下 ，冀 中坳陷在近 E W 向 构造格架 发育有近 E w 向逆断层和褶皱控制 下整体处 于隆升状态 ，同时继 承晚古生代构造格局， 冀中中部为一 Nw S E向古隆起带 ，剥蚀作用相对强烈 ，导致前中生界地层分布表现出 自中间向南北两 侧 依 次变 新 的近似 对称 分布 特征 ] 。 2 ． 2 ． 2 燕 山期 自燕山期开始 ，冀 中坳 陷随亚 州东部地区一起进入 了叠加 于近东西 向老构造格架之上 的以 NE、 NNE向构造 为 主线 、东西 分异 为特 征 的构造 发展 新 阶段 l_ 】 ] 。 该阶段华北地区东侧主要是伊佐奈崎板块 I z a n a q i ，伴随伊佐奈崎板块朝北北西方向的挤压、俯 冲，冀中大部分地 区以持续抬升剥蚀为 主，同时伴有 NNE向挤 压褶 皱 如冀西 复背斜 、逆 冲断裂 如太行山东断裂中段发育口 。可能受与伊佐奈崎板块强烈俯冲诱发的地幔对流等深部动力学过程的 影响l ，在大区域挤压构造背景下 ，燕 山中期 J 。 - K 局部地 区发生了陆 内块断裂陷作用 ，形成武 清、石家庄等伸展断陷；伴随断块的差异升降及掀斜运动，在杨村 、文安斜坡 、藁城低凸起等地区发育 了断 块型 或 断褶 型 潜 山 图 2 a 。 2 ． 3潜 山的 主要发 育 、定型 期 E k - E 。 d 古近纪早期 E ，基本继承了燕山期的构造格局 ，冀中地 区仍 以挤压抬升剥蚀为主 ，但此时伊佐 奈崎板块已经消亡 ，亚州东部遭受太 平洋板块 的 NNW 方 向挤 压；始新 世太平洋板块 的运 动方 向 由 NNW 转为 Nww ，可能受太平洋板块俯冲诱发深部地幔物质对流的影响[ 8 ，使华北地 区整体处于弧 后伸展状态 ，E k E 。 d 始新统孔店组一 渐新统东营组冀 中地区处于强烈伸展断陷期 ，受断块掀斜 的控 制 ，导致了大量潜山构造的发育 。 2 ． 3 ． 1 潜 山构 造 的主 要发 育期 E k - E s E k E 。 S 始新统孑 L 店组一 沙四段沉积期 太行 山东断裂反转遭受强烈拉张、拆离滑脱 ，形成冀 中坳陷的西部边界。受控盆主断裂强烈活动的影响 ，该阶段 以坳 陷的西部凹陷带 廊 固、徐水、保定 、 石家庄沉降幅度大，东部凹陷带 武清 、霸县 、饶 阳沉降幅度相对较小 ，同时中央凸起带表现出雏 型 ，此 时雁 翎一 任 丘 、深泽 等 表现为 NE S W 向古 山梁u ] 。 伴随断块差异升降和掀斜 ，该 阶段潜山构造 主要发育在东部沉积凹陷的边缘控制断裂下盘 如饶阳 凹陷南部五尺断裂、留路断裂下盘 ，凹陷斜坡带同向或反 向断裂下盘 ，如廊固凹陷东斜坡泗村店断层 下盘 图 2 b ，饶 阳凹陷北部出岸断裂下盘 图 3 b ；另外 ，在东西沉积凹陷中间的凸起带边缘 也发育 了断块型或断褶型潜山，如高阳低凸起两侧 图 3 d 。 E 。 S z - E 。 S 。 渐新统沙二段一 始新统沙三段沉积期 太行 山东断裂活动逐渐减弱 ，从而 由早期西部 沉降幅度大 、东部沉降幅度小转为东西 凹陷带沉降幅度相近 ，中央凸起带继承性发育 ；该阶段凸起带两 侧及东部凹陷内 E 。 k E 。 S 发育的潜 山构造幅度加剧 ，另外发育了一批新的潜 山构造，如任丘潜山、马 西潜山 图 3 c 、河西务潜山等 图 2 c 。 2 ． 3 ． 2 潜 山构 造的 调整定 型 期 E 。 S 。 - E d 盆地沉降中心转为武清、霸县 、饶 阳等东部 凹陷。该阶段主要为潜山构造的调整定型期 ，早期潜山 构造幅度普遍有所加剧，幅度加剧尤为明显的潜山有河西务 图 2 d 、文安斜坡 、任丘 图 3 d 、 马西 图 3 d 、留路等潜 山。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 i 1 年 i 1月 陷等 中生代有强烈断陷作用发生的部位 ；B类潜 山构成冀 中坳陷内潜 山构造的主体 ；C类潜山在冀中坳 陷发育相对较少。 表 2冀 中坳 陷典型潜 山构造带发育特征 注 表中 “ 成 山时期”是指基底形成山的时期 ，它不等同于基底被埋藏形成潜 山的时期 。 4 从演化历史看潜山构造油气成藏 从石油地质角度来看 ，潜山油气藏的成藏条件主要取决于距离油源的远近、潜山构造形成与油源排 烃的时间搭配、潜山构造的储集条件 、潜山构造的闭合幅度及其变化历史等 4个方面 ，显然，距离油源 远近主要与潜山带在盆地中发育的构造部位有关 ，而其他 3个方面均与潜山构造的演化历史有关 。已有 资料表明，冀中坳陷内主要生烃凹陷的烃源岩排烃时间主要集 中在东营组沉积期r 1 ] ，此时各潜山带基 本上均进入定型阶段 ，从而潜山的构造演化过程主要通过影响潜山构造幅度及其储集条件而对潜 山构造 油气成藏产生影响 ，潜山构造的幅度主要与潜 山形成的时间及后期的改造有关 ，而储集条件则与基底岩 层遭受抬升 、风化 、淋滤的时间长短有关 。综合两方面因素 ，显然从演化特征看 ，以先成山一 再埋藏一 加 剧 、改造定型一 深埋型 A类潜山成藏条件为最好 ，成 山同时埋藏一 加剧、改造定型一 深埋型潜 山 B 类次之，而先埋藏一 再成 山一 加剧 、改造、定型一 深埋型潜 山 C类的成藏条件相对较差 。当然 ，具 体到一个特定的潜 山构造 ，分析其成藏条件 ，还必须同时考虑距离油源远近及输导体系的发育情况。位 于冀中坳陷中央凸起带，如高阳低凸起、无极一 藁城低凸起及其 附近的潜 山带尽管按演化特征分类属于 A类 ，但 由于距离生烃凹陷 东部饶 阳凹陷、晋县凹陷较远 ，其成藏条件也并不理想。 5 结 论 1 冀 中坳陷潜 山构造的总体演化规律表现为 ，P t z - P z为潜 山形成的物质基础发育期 ，Mz为潜 山 的初始形成期 ；E k E 。 S 为潜山的主要发育期 ，E 。 s 一 E 。 d为潜 山构造 的调整定型期 ；N Q为潜山的深 埋 期 。 2 冀中坳陷潜山构造的形成可以是基底古隆起被年轻的上覆地层覆盖所致，但更 主要是 由于盆地 在 中新生代进入强烈块断裂陷作用伴随断块的掀斜、翘倾所致。 3 根据前中生代基底成山的时代与基底被新地层覆盖的时代之问的相互关系，冀 中坳陷潜 山构造 可 以分 为 A 类 基底先 成 山 ，再 被覆 盖 形 成潜 山 、B类 基 底 成 山 的同 时被 上 覆地 层 覆 盖 形成 潜 山 和 C类 基底先被覆盖 ，后期再成山形成潜 山构造3种类型。其 中 A类潜 山主要分布在靠近盆地 中 部牛驮镇凸起 、雁翎 、高 阳低凸起等早期有古隆起存在的部位及杨村斜坡 、文安斜坡、藁城凸起及晋县 凹陷等中生代有强烈断陷作用发生的部位 ，B类潜山为冀中坳陷潜山构造 的主体 ，c类潜 山在冀 中坳 陷 发育相对较少。单纯从演化特征看 ，成藏条件 A类最好 ，其次为 B类，C类相对最差。 下转 第 5 0页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 O 石 油天然气学报 江 汉石 油学院学报 2 O 1 1年 1 1 月 2 埋藏白云岩为后期形成 ，区内的碳酸盐岩由于经过了长达约 1 ． 4亿年 的暴露、风化剥蚀 ，奥陶 系地层溶蚀孔洞极其发育 。在这样的背景下，晚古生代及其 以后的海 湖水和暴露区直接下渗的大气 淡水就沿着这些孔洞下渗并交代形成的碳酸盐岩 图 3 b 。成岩后 白云岩具有有序度高 、自形程度 好、晶粒相对较粗的特点 ，为鄂尔多斯盆地东部地区奥陶系马家沟组最有利储层 。 [ 参考文献] [ 1 ]史基安，邵毅，张顺存 ，等 ．鄂尔多斯 盆地东部地区奥陶系马家沟组沉积环境与岩相古地理研究厂 J ]．天然气地球科学 ，2 0 0 9 ，2 0 ’ 6 3 1 6 ～ 3 2 4 ． [ 2 ]苗忠英 ，陈践发，张晨 ，等 ，鄂尔多斯盆地东部奥陶系盐下天然气成藏条件 [ 3 3．天然气 ，2 0 1 1 ，3 1 2 3 9 ～4 2 ． [ 3 ]陈风陵 ．鄂尔多斯盆地塔 巴庙地区奥陶系风化壳天然气成藏地质条件分析 [ J ]．石油天然气学报 ，2 0 0 9 ，3 1 3 1 8 9 ～1 9 2 ． [ 4 ]李振宏 ，杨 永恒 ．白云岩成因研 究现状及进展 I J ]．油气地质与采收率 ，2 0 0 5 ，1 2 2 5 ～8 ． [ 5 3李振宏 ，杨永 恒 ，郑聪斌 ．鄂尔多斯 盆地天环北段 自云岩体成因及 储集性 能 E J ]．海相油气地质 ，2 0 0 5 ，1 0 3 l 9 ～2 4 ． [ 6 ]刘德良，孙 先如 ，李振生 ，等 ．鄂尔多斯盆地奥陶系 白云岩碳氧同位 素分析 [ J ]．石油实验地质，2 0 0 6 ，2 8 2 1 5 5 ～1 6 1 _ E 7 ]王丹 ，袁苗，段 文浩 ，等 ．川西北中二叠统栖霞组 自云岩成因探讨 [ J ]．石油天然气学报 ，2 0 1 1 ，3 3 6 4 6 ～4 9 ． [ 8 ]张秀莲 ． 碳 酸盐岩 中氧 、碳稳定同位素与古盐度 、古水温的关系 [ J ]．沉积学报 ，1 9 8 5 ，7 4 1 7 ～3 O ． [ 编辑] 宋换新 上接 第 4 0页 [ 参考文献] [ 1 ]杜金虎 ，邹伟宏 ，费宝生 ，等 ．冀 中拗 陷古潜山复式油气 聚集 区 [ M]．北京 科学出版社 ，2 0 0 2 ． 4 8 1 ～4 8 3 ． [ 2 ] 张青林 ，任建业 ．济阳坳 陷巾生界潜 山类型及其分布规律与形成过 程研 究 [ J ]．重庆 石油高等专科学校学报 ，2 0 0 4 ，6 4 1 1 ～ 1 5 ． [ 3 ]郭 良川 ，刘传虎 ，尹朝洪 ，等 ． 潜 山油气藏勘探技术 - 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