南堡凹陷第三纪构造作用对层序地层的控制.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . 9/ 9 文章编号 A B A “ C D E F B C B * 南堡凹陷第三纪构造作用对层序地层的控制 周海民AG汪泽成G郭英海 E A ’冀东 石油勘探开发公司G河北 唐山 C H ’石油勘探开发科学研究院 廊坊分院G河北 廊坊 C * I H ’中国矿业大学 资源与环境科学学院G江苏 徐州 A J F 摘要介绍了南堡凹陷的地质背景G研究了构造作用与层序地层的关系K结果表明南堡凹陷的 一级构造运动使得从早第三纪到晚第三纪由断陷作用向坳陷作用转化G并分别形成断陷盆地和 坳陷盆地G构成两个构造层序’在早第三纪发生的两幕裂陷作用形成了两个亚构造层序G而裂陷 幕内的盆缘正断事件形成了三级层序’盆缘正断事件过程中的不均衡沉降造成了沉积体系的变 化和迁移’层序地层的构成和沉积体系的变化规律控制了油气生储盖组合特征和分布规律’下第 三系作为南堡凹陷的主力含油层系G有利储层主要发育在湖泊扩张早期及湖泊萎缩期G且往往分 布在扇三角洲前缘G而湖泊发展鼎盛期是生油岩和盖层发育的有利时期’ 关键词构造作用H裂陷幕H构造层序H第三纪H南堡凹陷 中图分类号L* D文献标识码M 近十几年来G许多沉积学者和构造学者都特别 注意沉积物类型和地层堆积样式与大地构造背景 的密切关系G并将两者有机地结合起来N A OD P’研究 发现G大地构造对盆地充填的几何形状和沉积相的 三维分布有较强的控制作用G大地构造作用的沉积 响应在空间和时间上都包含在盆地充填格架和沉 积相内H反之G盆地充填的几何形状及大规模的沉 积层均含有大地构造作用的证据’这种大地构造对 沉积盆地沉积体的控制作用在小范围内G比如在断 陷盆地内也表现明显’作者在A “ “ *年和A “ “ J年分 别负责并参与了Q南堡凹陷下第三系层序地层R沉 积体系分析与储层预测S和Q高尚堡R老爷庙地区下 第三系储层工业制图S等项目的研究’本文以南堡 凹陷第三系为例G探讨不同级次构造作用对沉积的 控制作用’ T 地质背景 南堡凹陷作为黄骅坳陷的一部分G区域构造背 景和演化与黄骅坳陷相一致’黄骅坳陷的基底属于 华北地台的组成部分G为下元古界变质岩系H盖层 主要为中上元古界R古生界及中新生界’印支期之 后黄骅坳陷开始分异G从稳定地台进入陆相盆地发 展阶段’早R中侏罗世G黄骅坳陷在印支期褶皱隆起 的基础上G局部呈近东西或北东向挤压坳陷G主要 为三角洲R湖泊及小型冲积扇充填’晚侏罗世至早 白垩世G区域构造背景发生了明显变化G处于伸展 背景并发生初次裂陷G形成了一套火山碎屑岩及磨 拉石建造’晚白垩世盆地萎缩G大部分地区缺失沉 积’早第三纪G黄骅坳陷在右旋转伸展作用下发生 再次断裂G形成一系列北东向张扭性盆地并呈北北 东向斜列展布’盆地沉降快G沉积厚度大G主要为一 套扇三角洲R冲积扇和湖泊充填’晚第三纪G盆地进 入裂陷期后的坳陷阶段G形成河流R沼泽U冲积平 原沉积G使黄骅坳陷统一于华北冲积大平原中’ 南堡凹陷是第三纪形成的凹陷盆地G位于黄骅 坳陷北部G是该坳陷的一个二级构造单元’南堡凹 陷北部以柏各庄断裂和西南庄断裂与柏各庄凸起R 老王庄凸起相接G南临海中隆起E图A F ’下第三系 发育的地层有沙河街组R东营组G沙河街组从下到 上又细分成沙五段至沙一段五个层段G东营组分为 东三段至东一段三个层段G各个层段又分为若干个 砂组’其中沙三段至沙一段以及东营组是主要的产 油层段’ 南堡凹陷早第三纪的演化主要受控于西南庄 断裂R柏各庄断裂和高柳断层’前两者是在北北东 向右旋剪切背景下追踪两组扭性断层所形成的盆 收稿日期A “ “ “ J “ 作者简介周海民E A “ C B F G男G黑龙江省佳木斯市人G冀东石油勘探开发公司高级工程师G工学硕士G从事油气地质研究K 万方数据 缘同沉积断裂断层面南倾倾角“ 左右其中 柏各庄断裂显扭张性活动于渐新世早期控制了 沙河街组沉积 6 0 多期裂陷作用与构造层序 对于一个裂陷盆地在区域性伸展背景下往 往发生多次裂陷作用过程这些裂陷过程是可以分 层次的也就是说在一个裂陷盆地演化中可以划分 出几个裂陷期在一个裂陷期内又可划分出多个裂 陷幕在一个裂陷幕中又可划分出若干个幕式盆缘 正断事件多幕式的裂陷作用控制了盆地沉积充填 的幕式旋回性两者具有很好的对应关系 裂陷盆地的沉积充填是与多幕裂陷过程密切 相关因而它能用成因地层单元予以很好地解释 构造层序作为层序地层学的高级别地层单元通常 反映盆地演化的阶段性与断陷盆地中裂陷期形成 的盆地原型相对应裂陷幕反映了断陷盆地在一个 裂陷期中构造活动的较大规模的阶段性考虑到多 个裂陷幕均存在于一个统一的盆地原型中属于较 高级别的构造演化事件而且每个裂陷幕的充填沉 积体又比三级层序大可在构造层序与三级层序地 层之间划分出次一级构造层序亚构造层序由此 可见构造层序和亚构造层序两个成因单元与裂陷 期和裂陷幕的构造作用相对应表* A 而层序地层 学中的三级层序地层单元在裂陷盆地中受控于盆 缘断层的正断活动B湖平面的升降及沉积物的供应 速率而沉积体系和沉积相的变化则主要与盆缘断 层的正断活动造成的可容纳空间的变化有关 表C多幕裂陷作用与层序地层单元的成因对应关系 D E F G HC I H G E J K L M N O K PF H J Q H H M RS G J K T P O E N HU K V J K M WE M XN H Y S H M Z HS M K J 级别构造作用层序地层单元 一级裂陷期构造层序 二级裂陷幕亚构造层序 三级幕式盆缘正断事件层序 由图[所示作为黄骅坳陷一部分的南堡凹陷 在第三纪经历了早第三纪的裂陷期和晚第三纪的 坳陷期南堡凹陷的早第三纪裂陷期主要受盆缘的 柏各庄B西南庄断裂和高柳断层的同沉积正断活动 控制形成了北断南超的半地堑式盆地结构盆地 充填沉积物表现为在断层前缘厚度大B粒度粗而 远离断层厚度明显减小呈楔状充填序列构成一个 明显的沉积大旋回在早第三纪的早期沙河街组 沉积期A和晚期东营组沉积期A均形成冲积体系为 主的沉积充填而在早第三纪的中期则主要发育三 角洲体系和湖泊体系它反映了盆地从初始沉降到 图[南堡凹陷层序地层划分 , - [ \3 9 3 7; 6 0 , 7 9 ] 1 9 2 / 0 3 / , - 0 3 6 _ ‘[’ 第’期周海民等a南堡凹陷第三纪构造作用对层序地层的控制 万方数据 快速沉降最后进入缓慢沉降的演化过程“早第三 纪末期区域性构造抬升盆地整体遭受剥蚀从而 形成了上下第三系之间的区域性不整合“以此不 整合为界可将第三系划分出两个构造层序“ 南堡凹陷早第三纪经历了两幕裂陷作用“早期 裂陷幕控制了沙河街组沉积表现为北断南超的 沉积格局盆缘控制性断裂为柏各庄断裂和西南庄 断裂“从地震剖面上看高柳断层以北沙河街组地 层厚度大地层经受了严重的构造破坏其破坏程 度远远大于该断层以南裂陷幕发育的东营组地 层 5 98 A 5 6B 5 82 3 ’ 裂陷作用幕控制了东营组沉积“虽然盆地沉 积亦表现为北断南超的特征但控制性断裂相对南 移“因柏各庄断裂之南侧的高柳断层的首次正断活 动和西南庄断裂的再次活动在断层的下降盘形成 了东营组地层并导致盆地沉降和沉积中心发生了 向南迁移“此时的柏各庄断裂已不是控制性断裂“ 高柳断层下降盘以南地区为主要沉降区地层厚度 大高柳断层上升盘的高尚堡1柳赞地区地层厚度 小且发育不全“裂陷幕控制的东营组沉积体系 构成了一个独自的三段式沉积旋回“ 通过上述分析我们将南堡凹陷第三系沉积地 层划分出两个一级构造层序上下第三系各为一 个构造层序构造层序界面均为区域性不整合面“ 下第三系构造层序 ’ A 7 8 A B C DEF G F H C 7 H GI A ’ 7 3 冲积体系41 退积型扇三角洲4 进积型扇三角洲4 0 开阔湖泊4 最大湖泊扩涨界面及编号4 J 浅湖湖泊三角洲及灰岩4K 层序边界 L 不均衡沉降与沉积体系的迁移 盆缘断裂的正断事件从很短的时间范围内来 看并不是突发性的“而是一个渐变的过程“表现在 沿断裂下降盘不均衡下沉导致这种不均衡下沉的 因素可能与基底断裂的活动有关“也可能与断层走 滑作用有关从区域构造应力场看“南堡凹陷盆缘 断裂早第三纪的不均衡下沉可能与右旋转换伸展 作用的区域应力场有关盆缘断裂的不均衡下沉导 致了沉积体系展布有规律性变化高尚堡M柳赞地 区的层序-“ /即沙河街组 - N油层组沉积体系4 2油层组沉积体系4 /油层组沉积体系 层序/包括沙河街组 / Q油层组沉积体系4 油层组沉积体系4 -油层组沉积体系 T1 第期周海民等U南堡凹陷第三纪构造作用对层序地层的控制 万方数据 结论 断陷湖盆的层序地层主要受控于构造作用“多 期多级次的裂陷作用形成了不同级别的层序地 层“南堡凹陷的一级构造运动即在早第三纪和晚第 三纪的断陷坳陷转化分别形成的断陷盆地充填 和坳陷盆地充填构成了两个构造层序“早第三纪 发生的两幕裂陷作用形成的沉积充填构成了两个 亚构造层序“裂陷幕内的盆缘正断事件的沉积响应 形成了三级层序“盆缘断裂的正断事件在区域上与 右旋转换伸展作用的应力场有关表现为沿断裂下 降盘不均衡下沉并造成了沉积体系展布有规律性 的变化和迁移“层序地层的构成和沉积体系的变化 规律控制了油气生储盖组合特征和分布规律“勘探 实践业已证明下第三系作为南堡凹陷的主力含油 层系有利储层往往分布在扇三角洲前缘以及湖泊 扩张早期及湖泊萎缩期湖泊发展的鼎盛期是生油 岩和盖层发育的有利时期“ 上述认识是在对南堡凹陷第三纪详细的岩相 古地理和层序地层研究基础上提出的是否适合于 其它断陷湖盆还有待进一步证实“ 参考文献 , “ . ’ * 0 ’ * “ V 9 N E 8 5 D N 2 8 5 E 8 A K 8 5F 9 M L 9 5 N 9F E 4 E D 7 4 O J PD 5 V 9 E D 4 PX 9 D 8 HD 5_4 5 R 4 8‘ 9 O 9 K K D 8 5 a b c 4 D 0 GD 5 ’6B_Ya 9 0 N J 9 5 7Y cbdD 5 7 0 J 4 D / ; ; 1 2 J D 5 4 f “2 8 A A 9 7 98 I [D 5 9 4 A U 9 K 8 L N 94 5 H 5 W D 8 5 G9 5 E F N D 9 5 N 9 K 2 c[V i L j J 8 L D 4 5 7 K L ’ ; ; Z 2 J D 5 4- k l m n o p q n .F 9 M L 9 5 N 9 K E 4 E D 7 4 O J P8 I E 4 O J 8 7 9 5 D N A 4 T 9 R 4 K D 54 K G4 D 5 A PN 8 5 E 8 A A 9 HR PE 9 N E 8 5 D N G8 W 9 G9 5 E “[L A 0 E D 0 O J 4 K 94 5 HGL A E D 0 K N 4 A 9E 4 O J 8 7 9 5 9 K D KI 8 G9 HK 9 M L 9 5 N 9K E 4 E D 7 4 O J P “6D E JH D I I 9 9 5 EK N 4 A 9 KE 8E 9 N E 8 5 D NK 9 0 M L 9 5 N 9 K 9 A 4 E D 5 7E 8H 8 5 0 I 4 L A E 9 HR 4 K D 54 5 HH 9 O 9 K K D 8 5R 4 K D 59 97 9 5 9 4 E 9 HR PE J 9I D K E 0 K N 4 A 9E 9 N E 8 5 D NG8 W 9 0 G9 5 E KH L D 5 7X 4 A 9 8 7 9 5 N 9E 4 O J 8 7 9 5 9 K D KE 8_9 8 7 9 5 9H 9 O 9 K K D 8 5D 5_4 5 R 4 8H 9 O 9 K K D 8 5 “V 89 O D K 8 H 9 D I E D 5 7 K H L D 5 7X 4 A 9 8 7 9 5 N 9I 8 G9 HE 8K L R 0 E 9 N E 8 5 D NK 9 M L 9 5 N 9 K “V J 95 8 G4 A I 4 L A E 9 W 9 5 E K8 I D I E D 5 79 O D K 8 H 95 9 4 R 4 K D 5 R 8 L 5 H 4 PI 8 G9 HE J 9 E J D H 0 K N 4 A 9 K 9 M L 9 5 N 9 “V J 9 N J 4 5 7 D 5 74 5 HGD 7 4 E D 5 78 I H 9 O 8 K D E D 8 5 4 A K P K E 9 GK 9 9 8 D 5 7E 8 E J 9L 5 9 W 9 5K L R K D H 9 5 N 98 I R 8 L 5 H 4 P5 8 G4 A I 4 L A E “F 9 M L 9 5 N 9K E 4 E D 7 4 O J P4 5 HH 9 O 8 K D E D 8 5 4 A K P K E 9 GKN 8 5 E 8 A A 9 H E J 94 K K 9 GR A 4 7 9 K8 I K 8 L N 9 0 9 K 9 W 8 D 0 N 4 O 8 N T4 5 H8 D A r 7 4 KH D K E D R L E D 8 5 “h 9 D 5 7E J 9G4 D 58 D A r 7 4 K 0 R 9 4 D 5 7R 9 H K E J 9I 4 W 8 4 R A 9 9 K 9 W 8 D 8 N T K 8 I X 4 A 9 8 7 9 5 N 9 K P K E 9 GH D K E D R L E 9 HD 5I 4 5 0 H 9 A E 4I 8 5 E 9 9 I 8 G9 HH L D 5 7E J 9 9 4 A P K E 4 7 9 K 8 I 9 Q O 4 5 H D 5 74 5 HI 4 H D 5 7K E 4 7 98 I A 4 T 9 “6J D A 9E J 9I 4 W 8 4 R A 9K 8 L N 9 8 N T4 5 HN 4 O 8 N T K 9 9H 9 W 9 A 8 O 9 H H L D 5 7E J 9K E 8 5 7 A P9 Q O 4 5 H D 5 7K E 4 7 98 I A 4 T 9 “ st uv w o x m .E 9 N E 8 5 D K Gf D I E D 5 79 O D K 8 H 9 fE 9 N E 8 5 D NK 9 M L 9 5 N 9 fV 9 E D 4 P f_4 5 R 4 8H 9 O 9 K K D 8 5 ; 中国矿业大学学报第 *卷 万方数据