（构造地质学专业论文）济阳坳陷下第三系构造特征及其对层序的控制作用.pdf

摘要 摘要 本文研究了济阳坳陷下第三系的构造特征及其对层序的控制作用。济阳地区 自太古代以来经历了多期构造活动，由于构造活动的影响，济阳坳陷下第三系整 体上是- 。个“北断南超”的复式半地堑式盆地，盆地形态受到北西、北东、北东 东向的三组张性、张扭性大断裂的控制。由于北西、北东和北东东向三组继承性 活动大断层的控制和影响，使本区下第三系构造有以下特征：( 1 ) 构造具有强烈 的分割性；( 2 ) 构造类型具有多样性；( 3 ) 构造具有继承性；( 4 ) 构造类型的分 布具有分层分带性。 本文利用构造物理模拟手段，对沾化凹陷的构造演化特征进行了模拟，分析 表明沾化凹陷凹凸相间的构造格局是强烈不均匀拉张作用形成的产物，其伸展率 可以达到3 0 一1 0 0 。根据层序地层的发育和盆地伸展率计算结果，济阳坳陷早 第三纪经历了4 期较强的的伸展活动和1 1 期较弱的伸展活动，分别控制着二级 层序和三级层序的发育。利用声发射法对东营凹陷的新生代挤压构造期次进行了 分析，测量结果表明沙三期以来经受了4 次较强的古构造挤压和4 次较弱的古构 造挤压，分别代表着二级层序发育末期的古构造挤压活动和三级层序发育末期的 古构造挤压活动。每一个层序发育初期是伸展构造活动时期，层序发育末期是挤 压构造活动时期。 通过对济阳坳陷挤压与伸展构造活动期次的研究，可将济阳坳陷下第三系可 划分为1 个一级构造层序、4 个二级构造层序、6 个三级构造层序，包含的地层 和岩性与沉积层序相一致。 济阳坳陷下第三系三级和三级以上层序的主控因素是构造活动，断层活动是 构造活动的主要表现形式，因此断层活动是济阳坳陷早第三纪一级、二级和三级 层序发育的主要控制因素。断层活动对层序的控制作用主要表现在两个方面：一 是断层的活动为层序的发育提供可容纳空间：二是断层在各个时期的活动强度不 同，从而控制各个时期的层序发育厚度、展布形态及内部准层序的叠加方式。构 造活动对准层序叠加方式控制作用表现在：构造拉张期，准层序的叠加方式以退 积式为主：构造挤压期，准层序的叠加方式以进积式为主。 关键词：济阳坳陷；下第三系：构造层序；构造特征；断层 a b s t r a c t t h ec h a r a c t e r sa n d c o n t r o lo ft e c t o n i c so ns e q u e n c e s t r a l i g r a p h yo ft h el o w e rt e r t l a r yi nj l y a n gb a s l n b y m a h u i d i r e c t e db yj i a n gz a i x i n ga n dx i a b i n a b s 仃a c t t h i sp a p e rs t u d i e st h ec h a r a c t e r sa n dc o n t r o lo f t e c t o n i c so ns e q u e n c es t r a t i g r a p h y o ft h el o w e rt e r t i a r yi nj i y a n gb a s i n j i y a n gb a s i ne x p e r i e n c e ds e v e r a lt e c t o n i c a c t i v i t i e sf r o mt h ea r c h a e nt on o w t h el o w e rt e r t i a r yo ft h eb a s i ni sac o m p o s i t e h a l f - g r a b e nb a s i nw h i c hi sf a u l t e di nt h en o r t ha n do n l a p p e di nt h es o u t h i ti s c o n t r o l l e db yt h r e eg r o u p so fe x t e n s i o n a la n de x t e n s i o n t w i s t e df a u l t s u n d e rt h e c o n t r o lo ft h e s ef a u l t s ，t h el o w e rt e r t i a r yi nj i y a n gb a s i ni sc h a r a c t e r i z e db y1 a l l i n t e n s es e g m e n t a t i o no ft h es t r u c t u r a lf r a m e w o r k ；2 m u l t i p l et y p e so ft e c t o n i c s ；3 s u c c e s s i v e t yo f s t r u c t u r e s ；4 s t r a t i f i c a t i o na n dz o n a t i o no f t e c t o n i c s i nt h i s p a p e rw eu s e dt e c t o n i c s i m u l a t i o nm e t h o dt os i m u l a t et h et e c t o n i c e v o l v e n l e n to ft h ez h a n h u ad e p r e s s i o n i t sr e s u l t sr e v e a lt h a tt h es t r u c t u r ei nw h i c h t h es a g sa n du p l i f t sa r ea r r a n g e da l t e r n a t e l yw a sc a u s e db yi n t e n s ee x p a n d i n ga c t i v i t y i t se x t e n s i o n a lr a t er e a c h e d3 0 t o1 0 0 a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n to f s e q u e n c es t r a t i g r a p h ya n dt h er e s u l to ft h ee x t e n s i o n a lr a t ei nz h a n h u ad e p r e s s i o n ， j i y a n gb a s i ne x p e r i e n c e d4t i m e so fi n t e n s ee x t e n s i o n a la c t i v i t i e sa n dl lt i m e so f w e a ke x t e n s i o n a la c t i v i t i e si nt h ee a r l yt e r t i a r y , w h i c hc o n t r o l l e dt h ed e v e l o p m e n to f 2 n d _ o r d e ra n d3 r d - o r d e rs e q u e n c er e s p e c t i v e l y w eu s e dt h es o u n dr a d i a t i o nm e t h o dt o s t u d yt h ec o m p r e s s i n gt e c t o n i c so fd o n g y i n gd e p r e s s i o ni nt h ec e n o z o i c i t sr e s u l t s d i s p l a yt h a tt h ed o n g y i n gd e p r e s s i o ne x p e r i e n c e d4t i m e so fi n t e n s ec o m p r e s s i n g t e c t o n i ca c t i v i t i e sa n d4p o w e r l e s sc o m p r e s s i n gt e c t o n i ca c t i v i t i e sa f t e rt h ea g eo f e s 3 ，w h i c hr e p r e s e n tt h ec o m p r e s s i n gt e c t o n i ca c t i v i t i e s i nt h ee n do ft h e d e v e l o p m e n to f2 n d _ o r d e ra n d3 r d _ o r d e rs e q u e n c er e s p e c t i v e l y i nt h ei n i t i a ls t a g eo f e a c hs e q u e n c et h et e c t o n i ca c t i v i t i e sw e r ee x t e n d i n ga n di nt h ef i n a ls t a g et h e t e c t o n i ca c t i v i t i e sw e r ec o m p r e s s i n g b yt h er e s e a r c ho nt h ee x t e n d i n gm a dc o m p r e s s i n gt e c t o n i ca c t i v i t i e si nj i y a n g b a s i nw ec a nd i v i d et h el o w e rt e r t i a r yi n t oo n e1 s t o r d e rt e c t o n i cs e q u e n c e ，f o u r 2 h a _ o r d e rt e c t o n i c s e q u e n c e sa n ds i x 3 1 。d - o r d e rt e c t o n i cs e q u e n c e s ，w h i c ha r e c o n s i s t e n tw i t ht h es e q u e n c es t r a t i g r a p h y t e c t o n i ca c t i v i t i e sa r et h em a i nf a c t o r si nc o n t r o lo ft h es e q u e n c e sb e l o wt h e 3 r d _ o r d e rs e q u e n c eo ft h el o w e rt e r t i a r yi nj i y a n gb a s i n t h ea c t i v i t yo ff a u l t si st h e l e a d i n gf o r mo ft e c t o n i ca c t i v i t y s ot h ea c t i v i t yo ff a u l t si st h ep r i m a r yf a c t o ri n c o n t r o lo ft h ed e v e l o p m e n to f1s l o r d e r , 2 n o _ o r d e r , a n d3 r d _ o r d e r s e q u e n c e t h e c o n t r o l l i n ge f f e c to ff a u l ta c t i v i t ya l ea sb e l o w ：t h ea c t i v i t yo ff a u l t sc o u l dc r e a t et h e a c c u m u l a t i o nf o rt h es e q u e n c ed e v e l o p m e n t ；t h ei n t e n s i t yo ff a u l ta c t i v i t yv a r i e di n e a c h s t a g e ，s oi t c o u l dc o n t r o lt h et h i c k n e s s ，s h a p ea n dt h e s u p e r p o s i f i o no f p a r a - s e q u e n c e si ne a c hs t a g e k e yw o r d s ：j i y a n gb a s i n ，t h el o w e rt e r t i a r y , t e c t o n i cs e q u e n c e ，s t r u c t u r a lc h a r a c t e r , f a u l t s 济阳坳陷下第三系构造特征及其对层序的控制作用 引言 一、地质背景 济阳坳陷位于华北平原东部，渤海之滨。在区域地质构造单元上属于渤海湾 盆地的部分。北部以埕宁隆起为界，与黄骅坳陷相邻；南部是鲁西隆起区；东 邻渤海，西与临清坳陷相连，总面积2 6 5 0 0k m 2 。它是在华北地台基础上发育起 来的第三系断陷盆地，是由一系列的箕状凹陷组成的断陷坳陷。在印支运动以前， 本区发育了一套中上元古界和下古生界碳酸盐岩建造和上古生界的海陆交互含 煤建造。印支运动以后，全区升为大陆，海水全部退出。从中晚侏罗世起进入 了以断块活动为特征的发展阶段。三叠纪印支运动以后的构造活动直接控制了济 阳坳陷盆地的形成及生、储、盖岩系的发育和油气的聚集。 济阳坳陷构造活动频繁，断裂体系复杂。济阳坳陷下第三系断层主要有北东 向、北西向和近东西向三组。北东向断层最为发育。从地震剖面上可以看出，北 西向断层发育层位较深，主要在下第三系下部和以下地层；北东向断层发育的层 位相对较浅，下第三系上部最发育。 二、选题目的与意义 本论文着重于对济阳坳陷下第三系进行研究，选题的目的就在于通过对济阳 坳陷下第三系构造对层序和沉积的控制作用的研究，分析济阳坳陷下第三系构 造、层序及沉积特征，从而可以为济阳坳陷的油气勘探提供一定的理论和方法。 构造层序是指在一期构造活动的开始到结束过程中所控制下沉积的一套有 成因联系的地层，顶底为构造抬升形成的侵蚀面，或笳地基底停止沉降产生的沉 积问断面( 宗国洪，1 9 9 9 ) 。经典层序地层学认为，构造运动、海( 湖) 平面升降、 沉积物供给和气候是影响层序发育的四大主要因素。但国内外大量的研究表明， 在陆相环境中，构造因素不仅直接控制可容空间的变化，而且陆相盆地的产生、 发展与演化都受控于不同序次的构造运动；此外，构造因素还会通过改造地貌特 征等方式间接影响剥蚀速率、沉积物类型、沉积物供给速率，甚至局部的气候条 件。因此，构造因素对陆相层序发育的影响远比海相环境重要得多( v a i lpr ， a u d e m a r df ，1 9 9 1 ；解习农，1 9 9 6 ；池英柳，1 9 9 6 ；v a nd e rz k ，1 9 9 3 ；l , i h o uj c ， 1 9 9 6 ；a l a nr c a r r o l l k e v i nm b o h a c s ，1 9 9 9 ；林畅松，2 0 0 0 ) 。实际上， 沉积作用的旋回性是与幕式构造运动有着密切关系的，瓮地区域构造动力机制控 制低频层序的发育，盆地局部构造动力机制控制高频层序发育( 李思田，1 9 9 2 ； p o s a m e n t i e r a 1 i e n ，1 9 9 3 ：y o s h i d ae ta 1 ，1 9 9 6 ：g a w t h o r p ee ta 1 ，1 9 9 7 ： i t oe ta 1 ，1 9 9 9 ；王英民，1 9 9 2 ) 。可容空间和沉积物供给的速率比( a s ) 决 定沉积体系的叠置样式，而地貌对层序地层的影响也越来越引起人们的重视( 程 日辉等，2 0 0 0 ；d a y i dr l e m o n s 等，1 9 9 9 ；g n i c h o l s ，f w a t d h o r n ，1 9 9 8 ：d a v i d 引言 r l e m o n s 等，1 9 9 9 ；s t e n v e nm c o l m a n ，1 9 9 8 ) 。不同的盆地原型，其构造动 力学机制不同，将不同程度、彳i 同形式地影响沉积物供给、可容空问和自然地理 地貌。在陆相盆地，地貌的表征主要体现为不同构造应力背景下的构造样式的展 布，如林畅松，( 1 9 9 8 ，2 0 0 0 ) 和王英民( 2 0 0 0 ) 提出的陆相地层“构造坡折” 概念，构造坡折的展布样式将很大程度地决定沉积体系和沉积层序的演化和发 育。 冈此，研究济阳坳陷下第三系的构造特征及其对层序和沉积的控制作用， 有利于更好的了解济阳坳陷的油气分布状况，对于油气的勘探开发很有帮助。 三、研究方案 通过对前人的工作进行总结及本论文所依靠课题的要求，在现有的资料基础 和理论基础f ，在本论文中拟采用以下研究方案： 1 、研究内容 研究了济阳坳陷下第三系的构造特征、构造演化特征及时层序和沉积的控制 作用，研究内容主要有以下几个方面： 1 、断层活动对层序和沉积控制作用研究 2 、凹陷内部构造格局控制沉积作用研究 3 、主要三角洲物源区研究 4 、陈家庄凸起构造活动控制沉积作用研究 5 、济阳坳陷构造运动控制沉积作用研究 2 、研究思路与方法 基于已有的资料与理论基础，本论文拟采用以下的研究思路与方法： ( 1 ) 构造层序的划分：通过地震、测井、录井、岩心、古生物、分析化验 及前人研究的成果等资料进行综合分析，对济阳坳陷的构造层序进行划分。具 体的研究方法如下： 利用伸展量和伸展率，对济阳坳陷早第三纪伸展期构造期次进行研究； 利用声发射原理进行新生代挤压构造期次进行研究； 总结前人的资料，对研究区内的构造演化规律进行总结； 对研究区内的构造层序进行划分，建立区域划分方案； 通过对古生物、有机碳、c o 同位素、微量元素等分析化验资料进行分 析，为层序的划分提供佐证。 ( 2 ) 区内断裂系统研究： 济l j f 坳鸱下第三系构造特征及其对层序的控制作用 区内断层的分布，及其构造特征和样式； 断层活动的旋回性和幕式性； 利用断层生长指数和断层落差分析断层对层序的控制作用；利用平衡剖 面手段，对断层的演化进行回剥模拟。 ( 3 ) 物源分析：利用稀土元素特征、沉积物重量法，对济阳坳陷地层进行 物源对比，分析其物源状况。 ( 4 ) 构造物理模拟：构建地质物理模型，利用物理模拟手段重新认识区内 构造演化状况。 ( 5 ) 构造对层序及沉积作用的控制作用。 3 、研究流程 引高 4 、完成的工作量 ( 1 ) 资料解释：地震剖面4 9 条，测井曲线1 5 0 口井，井斜数据2 0 口井，压裂 数据1 2 口井，1 7 5 口井的微量元素数据； ( 2 ) 分析化验：岩芯声速1 0 7 件，古地磁2 4 件，中子活化1 1 8 件，声发射4 2 件，阴极发光5 片，构造物理模拟1 l 组； ( 3 ) 测量数据：地震时间1 5 0 0 个，地层厚度2 0 0 0 个，深度7 0 0 个； ( 4 ) 计算参数：断层生长指数1 3 0 0 个，断层落差1 5 0 0 个，伸展量3 5 0 个，伸 展率3 5 0 个，升降量8 0 个； ( 5 ) 完成报告：文字1 0 0 0 0 0 字，图2 7 7 张，表2 7 张。 4 济阳坳陷下第三系构造特妊及其对层序的控制作用 第一章区域地质概况 1 1 区域地质背景 济阳坳陷位于渤海湾盒地东南缘，郯庐断裂带西侧，是在晚自垩世末期开始的上地 幔上隆所导致的伸展裂陷作用的构造背景上发育起来的断陷盆地。坳陷南临鲁西隆起， 东接郯庐断裂带，北部和西部则为埕宁隆起带，总面积2 6 5 0 0 k m 2 。坳陷在总体形态上 明显地呈现出在郯庐大断裂带和兰考埕西大断裂带的挟持下，围绕鲁西隆起北缘形 成逆时针方向左旋走滑扭动的面貌，凸起及其凹陷间的边界断层是向西南方向收敛，向 东则是撒开的( 图1 1 ) 1 - 2 1 。 图卜1 济阳坳陷构造分区图 济阳坳陷内共包括9 个凸起和4 个凹陷，由北往南分别是：埕子口凸起、车镇凹陷、 义和庄凸起、沾化凹陷、无棣凸起、陈家庄凸起、宁津凸起、滨县凸起、垦东一青坨子 凸起、东营凹陷、惠民凹陷、青城凸起、广饶凸起( 图l 1 ) 。早第三纪是济阳坳陷的 主要发展时期，这一时期，坳陷内每一个凹陷既可以就是一个独立的湖盆，也可以是一 个相互连通的广盆，或者说济阳坳陷呈现出低水位分割、高水位连通的盆地格局。各凹 陷北部的大断裂通常处于强活动期，断层落差大，而南部断层则活动较弱，落差小，因 此在每个凹陷内均形成北陡南缓的箕状断陷盆地格局。由于每个凹陷内构造活动强弱不 同，造成其箕状形态也各有不同，其中尤以东营凹陷北陡南缓的构造特点最为明显。 第一章区域地质概况 车镇凹陷略呈“s ”型东西向延伸狭长，自西向东可划分为车西、大王北、郭局子 三个洼陷，其中车西与大王北洼陷被车3 北西向鼻状构造所分隔、大王北与郭局子洼陷 被大古6 1 北东向鼻状构造所分隔；自南向北又可细分为南部缓坡带、中央洼陷带和北 部陡坡带等j 个次级构造单元。 沾化凹陷构造格局比较复杂，进一步分为孤北一渤南洼陷带、孤南一富林沣陷带、 孤岛潜山披覆构造带和桩西一孤东潜山披覆构造带。其中孤北一渤南洼陷带受孤西断层 分割，又分成渤南洼陷，孤北洼陷和孤西断裂带。在洼陷的斜坡上，发育了两个大型向 北倾没的鼻状构造( 罗家鼻状构造和孤北鼻状构造) 。孤南一富林洼陷带包括孤南洼陷、 垦利断裂带、富林洼陷、孤西断裂带南段和三合村洼陷五个次级构造单元。 东营凹陷包括北部陡坡带、中央断裂背斜带( 中央隆起带) 、牛庄洼陷、利津洼陷、 博兴沣陷、民丰洼陷及南部缓坡带等二级构造单元。 惠民凹陷包括临南、滋镇、阳信、里则镇和肖庄等次一级沣陷以及中央隆起带和南 斜坡八个次级构造单元。 1 2 地层特征 济阳坳陷第三系分布普遍，厚度大，最深町达7 0 0 0 m 以上，向边缘地带厚度减薄， 至凸起处厚度仅为数米。根据岩石学和古生物特征，第三系可分为5 个组，自下而上依 次为孔店组、沙河街组、东营组、馆陶组和明化镇组 2 。 ( 一) 下第三系 1 孔店组( e k ) 孔店组最大厚度达2 0 0 0 m ，时间跨度约为1 0 ，5 1 4 6 m a ，为套盆地初始缓慢沉降 期的下旱条件下的河流、滨浅湖沉积。化石组合为e u c y p r i sw u t u e n s i s ( 血t 图真星介) 和 t a x o d i a c e a e p o u e n e t e s ( 杉粉) 。孔店组分为3 段，自下而上为： 孔三段：岩性为灰绿色、紫灰色厚层玄武岩夹少量紫红色、灰绿色及灰色泥岩、 砂质泥岩。 孔二段：主要是一套暗色湖相沉积。岩性为灰色、深灰色泥岩夹砂岩含砾砂岩、 油页岩、碳质泥岩及煤层等。 孔一段：岩性为棕红色砂岩与紫红色泥岩不等厚互层，夹少量绿色泥岩。下部见 较多的灰色砂岩，自下而上砂岩逐渐变细、厚度减薄。上部常有含膏泥岩及薄层石膏和 钙质砂岩成组出现。 2 沙河街组( e s ) 济阳坳陷内沙河街组分布广泛、厚度较大，与下伏孔店组为连续沉积。岩性上可分 为4 段，各段在岩性和厚度上从凹陷中部向边缘都有不同程度的变化。分述如下： 沙四段( e s 4 ) 济m 坳陷下第三系构造特征及其对层序的控制作用 沙四段厚度可达1 5 0 0 1 6 0 0 m ，总体呈现粗一细一粗的完整旋回，时间跨度为8 m a 。 据岩性和生物特征，本段可以二分： 沙四下亚段：为紫红色泥岩夹棕色、棕褐色粉砂岩和砂质泥岩和薄层碳酸盐岩，在 北部陡坡带砂岩与砂砾岩发育，砂砾岩百分含量可达6 0 7 0 ，地层厚度较小，为干旱 半干旱条件下的扇三抬洲、浅水湖泊沉积。坳陷东部常有数量不等的盐岩及石膏夹层。 化石组合为e u c y p r i sw u t u e n s i s ( 五图真星介) 和t a x o d i a c e a e p o u e n e t e s ( 杉粉) 。 沙四上亚段：为断陷初期半干旱气候条件下沉积的产物。下部以蓝灰色泥岩、灰白 色盐岩石膏层为主，夹深灰色泥质白云岩及少量灰色、紫红色泥岩。蓝灰色泥岩多集中 在上部，盐岩石膏层多集中在中下部。上部主要岩性为深灰色、灰褐色泥岩、油页岩、 泥质灰岩和灰岩互层，顶部夹生物灰岩和白云岩。在北部边缘开始出现厚度不等的砂砾 岩体，缓坡发育有灰岩、白云岩。沣陷带发育有泥岩、泥灰岩及油页岩等。化石组合为 l i m n o c y 抽静8w e i x i a n e n s i s ( 潍县湖花介) 。 沙三段( e s 3 ) 沙三段以湖相沉积的暗色砂、泥岩为特征。主要岩性为灰色及深灰色泥岩夹砂岩、 油页岩及碳质泥岩。厚度一般7 0 0 1 0 0 0 m ，凹陷中部最厚可达1 2 0 0 m 以上，化石组合 为h u o b e i n i ac h i n e n s i s ( 中国华北介) 、h o b s c u r a ( 隐瘤华北介) 、1 - i c o s t a t i s p i n a t a ( 脊刺华 北) 和l i r a t i n at u o z h u a n g e n s i s ( 坨庄旋脊螺) 。据岩性和古生物特征可分为3 个亚段： 沙三下亚段：深断陷期，潮湿气候，主要为深灰色深湖一半深湖相泥岩与灰褐色油 页岩的不等厚互层，夹少量灰岩及油页岩。厚度一般为1 0 0 - - - 3 0 0 m ，在陡坡洼陷带呈楔 状加厚趋势，而向凹陷边缘逐渐变薄或缺失。 沙三中亚段：岩性以深灰色泥岩、油页岩为主，或夹有多组浊积砂岩或薄层碳酸盐 岩。厚度一般为2 0 0 - - 4 0 0 米。 沙三上亚段：岩性为灰色、深灰色泥岩、油泥岩与粉砂岩互层，夹钙质砂岩、含砾 砂岩。油页岩及薄层碳酸盐岩，厚o - - 5 0 0 m 。砂砾岩以反旋回为主，砂泥岩顶部常为钙 质砂岩，含砾砂岩或鲕状灰岩。 沙二段( e s 2 ) 沙二段以砂岩及砂泥岩互层沉积为特征，化石组合为c a m a r o e y p u i se 泐t i c a ( 椭圆拱 星介) 和c h a u i t e sp r o d u c t a x i n l u n ( 1 d o 长似轮藻) 。据岩性与生物组合特征，分为2 个亚段： 沙二下亚段：岩性为灰绿色、灰色泥岩与砂岩、含砾砂岩互层，夹碳质泥岩。其上部见 少量紫红色泥岩。该段分布不稳定，多出现在各凹陷中部，面积较小，向边缘和凸起往 往缺失。厚度为o - - 2 0 0 m 。 沙二段上亚段：岩性为灰绿色、紫红色泥岩与灰色砂岩互层，夹钙质砂岩、含鲕砂 岩及含砾砂岩。与其下亚段呈不整合接触。沾化、车镇凹陷本段顶部夹薄层白云岩、白 云质灰岩或生物灰岩。分布范围较小，厚度o 一1 0 0 m ，沾化、车镇凹陷可大于2 0 0 m 。 沙一段( e s l ) 7 第一章区域地质概况 与沙二段为连续沉积。岩性主要为灰色、深灰色、狄褐色泥岩、油泥岩、碳酸盐岩 和油页岩组成。下部为泥岩、油泥岩或油页岩夹砂质灰岩、白云岩；上部为灰色、灰绿 色泥岩、油泥岩，夹钙质砂岩、粉砂岩。化石组合为p h a c o c y p r i s h u i m i n o n s i s ( 惠民小 豆介) 和z o n u a ( 蒲球藻) 等。出于该段岩性特殊，化石丰富，该段是区域对比的标准层段 之一。视电阻率曲线是高阻尖峰，下部俗称“剪刀电阻”，上部为“步步高”。自然电位 曲线比较平直。 3 东营组( e d ) 岩性为灰绿色、灰色、少量紫红色泥岩与砂岩、含砾砂岩呈不等厚互层，或夹薄层 碳酸盐岩。从凹陷中心向边缘岩性逐渐变粗，砂砾岩增加，泥质岩减少。视电阻率曲线 呈中一低阻尖峰，自然电位曲线近于平直。厚度一般o _ _ 4 2 0 m ，东营凹陷较薄，惠民、 沾化、车镇凹陷较厚。化石组合为o o n g y i n g i ai n f l e x i x o s t a t a ( 弯脊东营介) 和 d i c t y o t j 出u ( 网面球藻) 等。 ( 二) 上第三系( n ) 1 馆陶组( n g ) 馆陶组与下伏地层为区域不整合接触，岩性为灰色、灰白色厚层块状砾岩、含砾砂 岩。砂岩夹灰色、灰绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩。视电阻率曲线呈低值略平，见稀疏 的中低阻尖峰。自然电位曲线一般为高幅度箱状负异常。厚度一般3 0 0 8 0 0 m 。 2 明化镇组( n m ) 岩性为棕黄色、棕红色泥岩夹浅灰色、棕黄色粉砂岩及部分海相薄层。与下伏馆陶 组旱整合或假整合接触。一般上部略粗，f 部细。上部粉砂岩发育，下部夹钙质铁锰结 核、石膏晶体及灰绿色泥岩条带。视电阻率曲线基值在明化镇组顶底端为低值，向中部 逐渐抬高，俗称“弓形电阻”。a 然电位曲线见中等i 晤度的正异常。厚度般为6 5 0 一 】3 0 0 m 。 1 3 构造演化阶段 济阳地区自太古代以来经历了多期构造活动，归结起来可以划分如下几个阶段。 1 、太古代结晶基底形成阶段 济阳坳陷的变质基底属于泰山群，重力及磁力异常走向近东西，与其南部济阳一邹 平一寿光一带的片麻理和片理方向一致。泰山群的原岩是一套巨厚的砂质、钙泥质、泥 砂质碎屑岩一基性火山岩等活动型建造，经中深变质作用而形成黑云斜长片麻岩、斜长 角闪岩、变粒岩、黑云片岩等。同时有一系列的超基性、基性和酸性岩侵入。晚太古代 时期，沿北西、北北两向基底断裂有过两期混合岩化作用，第煳约为2 2 5 0 5 亿年， 第二期约为2 0 0 4 亿年。太古代末期的构造运动使泰山群遭受强烈挤压。在鲁西隆起 区，泰l l j 群变质岩系的片麻理、片理走向从北向南由北西转为北西西和东西，形变以一 济阳坳陷下第三系构造特征及其对层序的控制作用 系列同斜倒转的紧密线状褶皱及与构造一致的一系列区域性压性断裂为主要特征。“。 2 、元古代长期剥蚀阶段 济阳坳陷缺少元古界，其东侧和北侧周围地区发育该套地层。鲁东地区的下元古界 称胶东群是一套中深变质岩系，中元古界称粉子山群为中级变质岩系，震旦系称蓬莱群 是一套浅变质岩系。冀辽地区的下元古界称五台群和滹沱群是一套变质岩系，中上元古 界由长城系、蓟县系和青白口系组成是一套稳定型的沉积建造。郯庐断裂带西侧的局部 地区分布有震旦系称土门组，属于稳定型的碎屑岩。长达十几亿年的元古代济阳地区和 鲁西地区没有接受沉积，长期遭受剥蚀，为周围地区的沉积提供物源。 3 、古生代稳定克拉通发展阶段 古生代期间，整个华北地台为稳定克拉通内部沉降型盆地，沉积了一套岩性厚度横 向稳定的海相、陆相和海陆交互相地层。由于受南北两侧板块俯冲挤压作用的影响，华 北板块内部发育了轴向近东西，极为宽缓的同沉积褶皱构造。下古生界以滨浅海相碳酸 盐为主，上古生界为含煤碎屑岩。加里东运动发生在早古生代末期，地壳平稳上升遭受 剥蚀，溶蚀作用明显，造成中石炭统与中奥陶统之问的平行不整合。古生代末期的海西 运动也是一次平稳抬升运动。 据区域岩相及厚度资料，早古生代济阳地区北邻太原一德卅i 一呈子口水下隆起( 沉 积厚度约1 1 0 0 米) ，南接莱芜一沂源凹陷带( 沉积厚度约1 8 0 0 米) ，其沉积具有向南逐 渐变厚的趋势。 中奥陶世末，由于加里东运动的影响，华北地台整体抬升，遭受了长约1 3 亿年的 剥蚀、夷平和准平原化。根据其区域应力场的继承性和下古生界的沉积特征，现埕宁隆 起和陈家庄凸起附近为相对的构造高部位。中石炭世本区又开始下降接受沉积，晚古生 代地壳振荡频繁，早期以海陆交互相沉积为主，晚期以陆相沉积为主，同沉积构造走向 为近东西。现埕宁隆起和滨县一陈家庄凸起附近为相对的构造高部位。上古生界主要残 留在东营和临邑南斜坡，陈家庄、义和庄凸起北坡，埕宁隆起北坡，其分布近东西向。 4 、印支期褶皱发育阶段 华北板块东部下侏罗系与下伏地层角度不整合接触，由于缺失三叠系，故可能形成 该角度不整合的只有印支运动和海西运动。但是从区域上分析，在华北地区海西运动是 一次升降运动。没有形成明显的角度不整合，印支运动是一次褶皱运动，许多地区可见 到下侏罗统与三叠之间的角度不整合。三叠纪继承了古生代的构造格局，表现为近东西 向的构造线方向，构造形态宽缓。三叠纪末期的印支运动挤压作用强烈，形成了北西向 的逆断层和相关褶皱。 石炭一二叠系残余厚度的展布反映了三叠纪的古构造格局，此时的古地貌具有明显 的差异性，剥蚀多者为占地形高部位也是古构造高部位。现埕宁隆起和滨县陈家庄凸 起地区古生界已被剥蚀掉，属于构造高部位。沾化一车镇地区和东营一惠民地区残留了厚 度较大的石炭一二叠系，属于构造低部位，古构造线方向近东西。 第一章区域地质概况 济阳、黄骅等坳陷及鲁西、鲁东均缺失三叠迭系，仅太行山东麓、燕北地区有零星 的三叠纪陆相碎屑岩沉积。济阳坳陷中下侏罗统以角度不整合覆于古牛界、泰山群之上， 间断时间约5 0 m a 。济阳坳陷钻井资料表明，桩西地区、义和庄东部地区中、下侏罗统煤 系地层覆于寒武系或奥陶系碳酸盐岩之上，大王北地区中下侏罗统煤系地层覆于石炭一 二叠系不同层位之上( 如大古6 2 井中、下侏岁统煤系地层覆于二叠系石英钟盒子组之 上，石炭一二叠系残留厚度3 7 1 米，其西北2k m 处的大古6 5 井中、下侏罗统煤系地层 覆于石炭系太原组之上，石炭一二叠系残留厚度仅2 2 6 米) ，而大部分地区中下罗统煤 系地层覆于_ 叠系上石盒子组之上，石炭一二叠系统残留度5 0 0 米至近千米( 如义1 5 5 井区) ，反映印支运动造成本区地势起伏不平，相对隆起区占生界遭受较强烈的剥蚀， 而相对低洼区剥蚀较弱，上古生界保留较完整，这种相对隆起区与相对低洼区有相问排 列之势。印支运动在渤中坳陷也有强烈的反映，如埕北低凸起中部的海2 0 井卜侏罗统 煤系地层之下为石炭系本溪组。济阳坳陷证据比较确凿的印支期压性构造除了桩西古生 界褶皱外，尚有埕东背斜及义古4 7 、义古1 4 逆断层。另外，据古生界分布状况分析， 北西向断层上升盘见有古生界保存厚而下降盘保存较薄乃至缺失，结合凹陷斜坡古生界 楔形体的存在事实，推测北西向断层先期为逆冲断层，经受了一定的剥蚀之后又发生反 转：因而，推测印支期本地区存在一系列北西走向的压性构造线，而且主要类型是逆冲 断层，伴之以褶皱构造。 印支运动在渤海湾地区表现明显，钻井资料和外围露头区资料均揭示出下一中侏罗 统与下伏地层的角度不整合，也发现轴向n e n n e 、n w 和近e w 向的褶皱构造和走向与之 平行的逆断层，其中渤海湾地区北西部的褶皱和逆断层以n e n n e 向为主，南东部以n w 向为主。造成该地区印支期挤压构造发育的重要原因是大别一秦岭洋自东向西的剪刀式 闭合造山作用和亚洲东部的板块作用以及郯庐断裂的活动。目前对渤海湾地区印支运动 构造线方向多样化至少有三种解释。其一，可能是在南北向挤压下产生的横向正断层和 斜向走滑断层。其二，呵能是变换构造。其三，不仅只有南北板块间的相互作用，可能 还有来自东部板块作用的影响，即在印支期构造格局方面不仅有南北分异，也开始有了 东西分异，两者并存叠加，相互干涉影响。 5 、燕山期断陷早期发育阶段 燕山运动在渤海湾地区表现强烈，侏罗一白垩纪该地区经历了三个成盆期和三次构 造反转。i 个成盆期是早一中侏罗世、晚侏罗世一早白垩世和晚白垩世，三次构造反转是 中侏罗世末期的燕山运动幕、早白垩世末期燕山运动幕、晚白垩末期的燕山运动v 幕。另外，早侏罗世未期的燕山运动i 幕和晚侏罗世末期的燕山运动i 幕在部分地区也 有一定的表现。 济阳坳陷侏罗白垩系的分布受断裂的控制，存在于断层的下降盘，加之沉积建造特 征，均说明它们是裂陷作用的结果。与此同时侏罗白垩系中还存在着逆冲断层和褶皱构 造，它们是挤压作用的产物。上述现象说明燕山运动表现为伸展断陷和挤压褶皱交替发 1 0 济m 坳陷下第三系构造特征及其对层序的控制作用 生，早中侏罗世坊子期为伸展裂陷期，坊子期术发生挤压褶皱作用，中晚侏罗世和早白 垩世再次发生伸展裂陷作用，早白垩世末再次挤压褶皱。燕山运动对古生界和太古界的 改造主要表现为断块掀斜，属于潜山构造的早期发育阶段，高部位遭受剥蚀，结果造成 上古生界大面积缺失，下古生界局部缺失和大面积减薄，太古界局部剥蚀减薄。 华北地区早一中侏罗世盆地的发育受华北板块南、北造山带和郯庐断裂左行走滑活 动的控制。在板块南侧大别山前发育近东西向的前陆挠曲盆地，并形成近东话向的紧闭 褶皱和冲断层。在北侧燕山褶皱带中发育近东西、北东东、北东向靛地。在渤海湾地区 发育北东一北北东和北西向盒地，其方向性不及周缘。 济阳坳陷中、下侏罗统河湖相含煤碎屑岩在沾化凹陷东部、车镇凹陷东部和义和庄 凸起东部分布较普遍，厚度4 0 0 5 0 0 米。在东营凹陷钻井揭示为零星分布( 分析认为 大部分地区缺失该地层) ，惠民凹陷钻井揭示少，分布情况不清。地层对比表明该含煤 地层虽有一定的稳定性，但常含有砂砾岩、含砾砂岩、紫色泥岩，与上古生界煤系地层 相比，其厚度、岩性变化要快得多，因而推断中、下侏罗世盆地规模不大。济阳坳陷可 能存在二个或多个笳地，无棣凸起、陈家庄凸起及东营凹陷大部分地区可能没有接受沉 积。 晚侏罗世一早白垩世，华北板块东部受滨太平洋构造域和郯庐断裂大规模左行走滑 活动的控制，形成了众多的断陷盆地。郯庐断裂东侧，在左行走滑活动的控制下，分支 断层问块体逃逸产生北东向走滑拉分盆地群。郯庐断裂西侧，由于块体的旋转产生走滑 拉分盆地。在华i i ：j l 部及辽西地区发育以北东一北北东向为主的盆地，主要是大陆内部 裂陷作用的结果，部分也有基底走滑作用的影响。在华北南部仍基本上受造山带的约束， 发育东西向盆地，其性质可能与造山后塌陷有关“。 济阳坳陷及邻区晚侏罗一早白垩世充填了一套红色碎屑岩及安山岩建造，厚度可达 2 0 0 0 米，但岩性厚度变化很大，推断为近源的、半地堑盆地沉积。济阳坳陷发育了三十 多余条基底断裂，其中北西向断裂占半数，如五号桩断层、埕南断层东段、孤西断层、 罗西断层、陈南断层东段及石村断层等。另外，在鲁西露头区、紧邻郯庐断裂西侧存在 多条北西向断层，结合莺、磁力资料，推断在东营和惠民凹陷存在2 3 条北西向基底 断裂，它们在新生代少有活动且位于深层，因而常规的地震勘探方法可能不易发现。 晚白垩世，华北大部分地区隆起遭受剥蚀，仅在辽西、冀北、胶东、鲁北、北京、石家 庄丘县、定远等地区发现有上白垩统。盆地长轴方向，除南华北和鲁北为近东西向和北 西向外，其余多为北东向和北北东向。 晚白垩世时期郯庐断裂的大规模左行平移活动基本停止，构造活动相对减弱，岩浆 活动大为减弱，断层的活动强度、地形的高差可能有所减小，沉积了王氏组紫色及杂色 砾岩、砂岩、泥岩及灰色含膏岩，厚度约4 0 0 5 0 0 米。王氏组的分布比较局限，在林 樊家地区及孤岛凸起东坡已为钻井揭示，据地震资料推测在临南洼陷、博兴洼陷、利津 洼陷、民丰洼陷、五号桩洼陷、渤南洼陷也有分布。 第一章区域地质概况 燕l l i 运动末期在济阳坳陷表现出强烈的挤压特征。本区钻井揭示的压性构造有桩西 地区桩古2 9 井逆断层。根据地震资料和地质综合分析，埕岛地区中、古生界存在明显 的丌阔向斜，也可能存在多条北北西逆断层。在车西地区中、古生界存在明显的北北西 向圆褶皱并有多条逆冲断层伴生，在惠民凹陷曲堤镇地区三维地震资料清晰地反映出 中、古生界也存在逆冲断层。从以上资料，并结合邻区地质资料( 如黄骅凹陷西部钻井 资料证实存在中、古生界逆断层延伸长2 0 k m 以上，断距在l k m 以上；鲁西隆起中、古 牛界露头区存在人量的压性构造) 认为济阳坳陷( 特别是沾、车地区) 中、古生界的压 性构造是普遍存在的。从已经发现的压性构造看，褶皱卷入地层均为前第三系，褶皱变 形终止于t r 反射界面，桩占2 9 井揭示下古生界碳酸盐岩叠覆于中生代火山岩之中，这 些都说明上述压性构造形成于中生代末。就平面分布而言，它们基本上都呈北北西走向， 日自车西地区到埕岛地区由北北两向逐渐偏转为近南北向，同时变形强度也有由弱变强 的趋势，因而认为这些北北西一近南北向压性构造的产生与郯庐断裂的右行平移活动有 关。 6 、早第三纪断陷发育阶段 早第三纪是渤海湾盆地的主要伸展裂陷期，众多的伸展断层强烈活动。 孔店组自下而上由红色到灰色再到红色的三分性反映了沉积环境由洪积相到还原 浅湖相再到大型洪积相，气候由干燥到湿润再到干燥炎热的演化过程，反映了差异沉降 活动由快到慢再到快，地形由高到低再到高的演化过程。沉积范围不断扩大，由早期分 割性较强的小型半地堑盆地充填堆积，逐渐演化为持续快速沉降，快速充填堆积的较开 阔半地堑盆地。孔三段分布局限，在惠民凹陷和孤北洼陷桩深1 井钻遇，推测在东营凹 陷和渤南洼陷也有分布。孔二段在惠民凹陷、东营凹陷、孤北洼陷及邻近的潍北凹陷均 有分布，孔一段分布较广。孔店期断层的发育仍以北西向断层主控作用，这在沾化凹陷 表现尤为明显，但与中生代相比北西向断层括动减弱，北北西一近南北向断层基本停止 活动，如埕北低凸起内部，陈家庄凸起内部的北西向中生代断层，规模较小的如义古1 1 断层，大古6 1 断层，而北( 北) 东向断层加速了断陷活动，如埕南断层中段、埕东断 层、义东断层、宁津南断层、无棣南断层西断、陈南断层西段及高青断层等，对沉积也 起到不同程度的控制作用。 沙四期断裂活动活跃，不同规模、才i 同走向、不同性质的断层同时活动，发育了多 个独立的沉积中心。沙四上为灰色泥岩夹碳酸盐岩、砂岩及油页岩沉积，反映了水体平 静，缓慢下沉的滨浅湖环境。 沙三一沙二早期断裂活动十分活跃，沙三段中、下部为一套灰色泥岩夹砂岩、油页 岩及炭质泥岩沉积，反映了快速沉降的饥饿型深湖一半深湖环境。沙三段上部和沙二段 下部为灰色泥岩与砂岩互层，夹含砾砂岩、油页岩及炭质泥岩，分布范围较小，反映了 沉降较慢的滨浅湖、三角洲沼泽平原环境。该时