（构造地质学专业论文）东营凹陷北带构造层序成藏动力学研究.pdf

摘要 东营凹陷北部陡坡带构造一层序一成藏动力学研究 摘要 东营凹陷北部陡坡带具有很大的资源潜力，随着近十年二二维地震资料 的大量使用、地质认识程度的不断深化以及新技术的不断应用，油气勘探 进入以砂砾岩扇体岩性油气藏为主要目标的阶段。本文以东营凹陷北部陡 坡带为研究区以沙三一沙四段为主要目的层位，通过开展东营凹陷北部陡 坡带构造、沉积、储层等为基本内容的基本地质特征研究，重点对东营凹 陷北部陡坡带构造、沉积层序以及成藏动力学背景进行了深层次探讨。本 论文主要取得了以下成果： 在构造研究方面，运用构造动几何学、动力学分析方法，对东营凹陷 北部陡坡带构造活动期次和演化规律进行了详细研究，并对其构造层序进 行了划分，同时，总结了研究区的构造样式和构造特征，对其形成的深层 次动力学机制进行了探讨研究。在上述研究基础上，对构造对沉积的控制 作用进行了研究，其中重点分析了多级坡折带对可容空间、沉积相带展布 尤其是低位域发育的控制机理。 在沉积层序研究方面，运用高分辨率层序地层学理论，综合地震、测 井、岩心等资料，建立了东营凹陷北带高分辨率层序地层格架和砂砾岩扇 体层序地层学模式。在此基础上，重点对扇三角洲和近岸水下扇沉积体系 中的高分辨率层序地层单元的类型、对比模式及其与油气间的关系进行了 详细研究。 在成藏动力学研究方面，运用含油气系统理论，对东营凹陷北带的生 烃史、排烃史以及油气的运移、成藏进行了详细研究。通过生烃史模拟， 运用包裹体均一温度等方法确定油气运移时间和油气成藏时间和过程。同 时在油气运移特征分析及成藏事件研究的基础上，总结出了东营凹陷北带 4 类成藏模式。 关键词：东营叫陷北带；构造层序；高分辨率层序地层学；含油气系 统 a b s t r a e t t h et e c t o n i c ，s e d i m e n t r ya n do i lf o r m a t i o n k i n e t i c sr e s e a r c ho f t h en o r t hs l o p ei nd o n g y i n gd e p r e s s i o n b y z h a o y o n g d i r e c t e db y j i a n gz a i x i n ga n dx i ab i n a b s t r a c t t h en o r t hs t e e ps l o p ez o n eo fd o n g y i n gd e p r e s s i o nh a sg r e a tp o t e n t i a li no i l r e s o u r c ea n da st h et h eu s a g eo f3 - ds e i s m i cd a t ai nt h el a s td e c a d e ，t h e e x p l o r a t i o no fo i la n dg a si n t ot h es t a g eo fs a n d yg l a v e lb o d yl i t h o l o g i c a lo i l g a s p o o le x p l o r a t i o n i nt h i st h e s i s ，w r i t e rt a k et h en o r t hs t e e ps l o p ez o n eo fd o n g y i n g d p r e s s i o na st a r g e ta r e aa n dt a k es h a1 1 1 - a n ds h a m e m b e r a sp u r p o s e s t r a t u m ，s t u d yo nt e c t o n i c ，d e p o s i t i o na n dr e s e r v o i r , e m p h a s e s i n go na n a l y i n go f f o r m i n g o f d y n a m i cb a c k g r o u n d o ft e c t o n i c ，s e d i m e n t a r y s e q u e n c e a n d p o o l f o r m i n g t h e r ea r em a i nc o n c l u s i o n sa n dv i e w sa sf o i l o w i nt h et e c t o n i ca s p e c t m ，a p p l y i n gw i t hs t r u c t u r a lg e o m e t r ya n dd y n a m i c s , t e c t o n i ca c t i v es t a g ea n de v o l u t i o nr e g u l a r i t yh a v eb e e ns t u d i e di n d e t a i l a n dt e c t o n i cs e q u e n c ed i v i s e d a tt h es a m et i m e ，t h es t r u c t u r a lf e a t u r ea n d s t y l eh a v eb - e e na n a l y z e da n dt h ee m p h a s i sh a sb e e np u to nt h es t r u c t u r a id y n a m i c sf e a t u r eo ft h en o r t hb e l to fd o n g y i n gd e p r e s s i o n o nt h eb a s i s o fa b o v e ，t h ec o n t r o l l i n gm i e h a n i s i mh a sb e e na n a l y z eo fd e v e l o p i n go na c e o m m o d a t i o n ，s e d i e m e n t a r yf a c i e s ，s p e c i a ll o ws y s t e mt r a c kb ym u l t i s t a g es t r u c t u r a ls l o p e - b r e a ks l o p e i nt h es e d i m e n t a r y s e q u e n c ea s p e c t m ，a p p l y i n gw i t hh i g h r e s o l u t i o n s e q u e n c ea n dc o m b i n gw i t hs e i s m i c , w e l ll o g g i n ga n dw e l lc o r e ，t h et h eh i g h r e s o l u t i o ns e q u e n c ef r a m e w o r ka n dt h es e q u e n c em o d e lo fs a n d yg l a v e lb o d yf a n h a sb e e nb u i l tu p ，e m p h a s e s i n go na n a l y i n go fh i g hr es o l u t i o ns e q u e n c eu n i t s m o d e l ，c o r r e l a t i o nm o d e la n dr e l a t i o n s h i pw i t ho l g a si nd e l t af a na n dt h e o f f s h o r ef a ns e d i m e n t s r ys y s t e m i nt h es e d i m e n t a r y s e q u e n c ea s p e c t m ，a p p l y i n gw i t h t h et h e o r i e so f p e t r o l e u ms y s t e m ，t h eh y d r o c a r b o ng e n e r a t i o n ，e x p l u l s i o n ，m i g r a t i o n a n d a c c u m u l a t i o nh a v eb e e nd e t a i l e d l ys t u d i e d t h r o u g ht h eh y d r o c a r b o ng e n e r a t i o n s i m u l a t i o na n dc o m b e dw i t hh o m o g e n i z a t i o nt e m p e r a t u r e so ff l u i di n c l u s i o n ，t h e t i m ea n dp r o c e s so f h y d r o c a r b o nm i g r a t i o na n da c c u m u l a t i o n ，a n do na b o v e b a s i s ，4k i n d so fo i lf o r m a t i o nm o d eh a sb e e ns u m m a r i z e d k e yw o r d ：n o r t hb e l to fd o n g y i n gd e p r e s s i o n ，s t r u c t u r a ls e q u e n c e ，h i g h r e s o l u t i o ns e q u e n c es t r a t i g r a p h y , p e t r o l e u ms y s t e m 引言 1 研究区概况 引言 本研究所指东营北部是东营中央背斜以北的广大地区，包括利津一民丰 洼陷，坨一胜一永断裂带，尚店一平方王一广利坡覆构造带。南北宽4 2 k m ， 东西长9 0 k m ，面积约3 6 0 0 k m 2 。该区油气资源丰富，是东营凹陷最主要油 气聚集区。油气成因较复杂，有稠油、正常原油，还发现有少量轻质油； 含油层位多，包括奥陶系灰岩，e s 。2 ，e s 。1 ，e s e s ，3 ，n g 砂岩储层，聚 油模式多种多样，如陡坡型成藏模式，中央背斜型成藏模式，潜山披露型 成藏模式。 2 研究的目的和意义 东营凹陷经过三十多年的勘探与研究，探明了一大批油气田，并取得 了很多重大成果与认识。然而，随着勘探工作的推进，勘探难度增大，勘 探领域由中浅层转向中深层，油气藏由构造油气藏转向隐蔽性油气藏。在 这种前提下，传统的油气地质研究已满足不了生产的需要，要求在构造、 沉积及成藏方面的研究不断创新与开拓，才可能促进勘探工作并取得新进 展。 东营凹陷北带目前主要存在以下问题： ( 1 ) 主要断层的活动特点及其对层序的控制作用不清楚； ( 2 ) 各家对构造层序的划分持不同的方案； ( 3 ) 坡折带对层序发育、沉积及低位域的控制机制还存在问题； ( 4 ) 研究区缺乏高分辨率层序地层格架研究，对扇三角洲及近岸水下 扇的高分辨率层序地层学研究及其与油气的关系尚无系统的研究： ( 5 ) 在油气疏导体系及油气圈闭模式研究方面有所欠缺； ( 6 ) 研究区油气成藏机理及成藏模式没有运用含油气系统的方法进行 系统性的研究。 东营凹陷北带构造层序成藏动力学研究 3 主要研究内容 在构造、沉积及成藏动力学方面主要进行以下几个方面的研究： ( 1 ) 在研究区构造特征分析的基础上，对区内主要断层的活动及特点进 行研究，总结断层活动对层序的控制作用；划分三级构造层序，研究东营 凹陷北部陡坡带构造样式及构造活动期次和演化规律；重点研究东营凹陷 北部陡坡带构造动力学特征，分析坡折带对层序发育、沉积和低位域的控 制作用。 ( 2 ) 在高分辨率层序地层学研究方法的基础上，以东营凹陷北带胜北断 层下降盘为例，建立研究区高分辨率层序地层格架及砂砾岩扇体层序地层 学模式；在此基础之上，以扇三角洲及近岸水下扇沉积体系为重点进行商 分辨率层序地层学研究，并分析其与油气的关系。 ( 3 ) 在生烃史模拟及运聚史计算的基础上，分析油气成藏过程。运用含 油气系统方法对研究区进行成藏机理及成藏模式的研究，归纳总结各类油 气成藏模式。 4 研究方法及技术路线 对东营凹陷北带构造- 沉积- 成藏动力学研究主要遵循以下研究路线： 在构造研究方面，对研究区构造特征进行系统的分析，再清区内各主 要断层的活动特点及其对层序的控制作用。划分三级构造层序，系统研究 区内各类构造样式，重点分析坡折带对层序发育、沉积和低位域的重要控 制作用。 在沉积研究方面，首先重点对研究区运用高分辨率层序地层学方法进 行研究，建立东营凹陷北带高分辨率层序地层格架及砂砾岩扇体层序地层 学模式，在此基础上，以扇三角洲及近岸水下扇沉积体系为主要研究对象， 进行高分辨率层序地层学研究。 在成藏动力学研究方面，运用油气疏导体系的研究方法对东营凹陷北 带进行研究，分析区内备类圈闭模式。对生烃史进行模拟，运用包裹体均 一温度等方法确定油气运移时间，进行油气成藏过程研究。在油气运移特 征分析及成藏事件研究的基础上，运用含油气系统的方法对东营凹陷北带 引言 进行研究，总结各类成藏模式。 5 特色与创新点 ( 1 ) 在构造格架分析的基础上，提出了统一的三级构造层序的划分方 案； ( 2 ) 在构造动力学研究的基础上，对坡折带对层序发育、沉积和低位域 的重要控制作用进行了系统研究； ( 3 ) 在高分辨率层序地层学研究的基础上，建立了研究区高分辨率层序 地层格架，并运用该方法对扇三角洲及近岸水下扇沉积体系进行了系统研 究： ( 4 ) 运用疏导体系的研究方法对研究区进行了系统地分析研究； ( 5 ) 运用含油气系统的方法对研究区成藏机理及成藏模式进行了研究。 东营凹鹅北带构造层序成藏动力学研究 第一章东营凹陷北带区域地质概况 第一节、东蕾北部构造位置 东营凹陷位于华北平原东部渤海之滨的山东省东营市和滨州市境内， 北至垦利县城，南抵广饶县城，东达莱州湾，西过高青县城，东西长9 0 k m ， 南北宽6 5 k m ，面积5 7 0 0 k m 2 。其构造单元属于中国东部中新生代裂谷渤海 湾裂谷盆地中的一个次级构造盆地( 中国石油地质志( 卷2 ) ，1 9 9 3 ) 。其 北有陈家庄凸起、滨县凸起；北东有青坨子凸起、南为鲁西隆起和广饶凸 起，西为青城凸起，是一个四周有凸( 隆) 起环绕的晚白垩世一第三纪时期 的断一坳复合盆地( 图卜1 ) 。该盆地具有北断南超、盆地基底北陡南缓的特 点。从伸展构造角度看，它是陈南断裂上盘的掀斜半地堑盆地。晚第三纪 以后属于华北近海冲积平原的一部分而不再构成独立盆地。本研究东营北 部属于东营凹陷中央背斜的北部地区，主要包括利津与民丰两个洼陷，及 其以北的斜坡部位及断裂带，它是东营凹陷的主体及主要油气聚集区。 图卜1东蕾凹陷构造及地理位置图 4 第l 章东营凹陷北带区域地质概况 第二节、区域地层格架 作为济阳坳陷的一部分，东营北部发育的地层与其他地区基本相同， 第三系分布普遍，厚度大，最深可达7 0 0 0 米以上。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。东营北部地层发育见图卜2 。可见，第三系地 层限于两个区域性不整合面之间，其内部的上、下第三系间还发育一个角 度不整合面。 一、下第三系 1 、孔店组( e k ) 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：中间层位夹深灰色泥岩夹砂岩含砾砂岩、油页岩、碳质泥岩及煤 层。 2 、沙河街组( e s ) 区内沙河街组分布广泛、厚度较大。与其下伏孔店组为不整合接触。 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。现分述如下： ( 1 ) 沙四段( e s 4 ) 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。坳陷东部常有数量不等的盐岩及石膏夹层。 沙四上亚段：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半部，盐岩石 膏层多集中在中下半部。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，项部夹生物灰岩和臼石岩。该层段楚1 荻匹土黄土7 瑚 岩分布层位之一。 羿最 ii 新；新 近 1 ： 占 近 圈卜2 东营凹陷地层综合柱状图( 据胜利油田，1 9 9 9 ) ( 2 ) 沙三段( e s 3 ) 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 6 第1 章东营凹陷北带区域地质概况 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。据岩性和古生物特征可分为3 个亚段： 沙三下亚段：岩性为深灰色泥岩、油泥岩与灰褐色油页岩不等厚互层， 夹少量灰岩及白云岩。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 m 。 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，砂泥岩项部常为钙质砂岩，含砾砂岩或幼状灰岩。 沙三段暗色泥岩，暗色页岩t o c 高，厚度大，是本区最主要生油岩。 ( 3 ) 沙= 段( e s 2 ) 据岩性与生物组合特征，本段可分为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。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 段项部夹薄层白云岩、白云质灰岩或生物灰岩。视电阻率曲线基值较下部 略高，呈锯齿状，夹中低阻尖峰。自然电位曲线见指状负异常。分布范围 较小，厚度o o 一1 0 0 m ，沾化、车镇凹陷可大于2 0 0 m 。 ( 4 ) 沙一段( e s l ) 与沙二段为连续沉积。岩性主要为灰色、深灰色、灰褐色泥岩、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。 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 查萱些堕! ! 堕塑望：星堡：堕苎垫塑兰堕壅 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。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。 二、上第三系 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。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。 与下伏馆陶组呈整合或假整合接触。一般上部略粗，下部细。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。厚度一般为 6 5 0 1 3 0 0 m 。 由此可见，新生代地层可分为下第三系、上第三系一第四系两个区域 构造层，下第三系分布受控于盆地的基底断裂，属同裂谷期充填系列；上 第三系和第四系总厚1 0 0 0 1 5 0 0 m ，为下粗上细、河流相沉积为主的正旋 回组合，为后裂谷期充填系列东营凹陷沉积古地理环境经历了一个完整 的演化旋回。古气候从始新统的干早，到渐新统的潮湿，再到上新统的干 早。相应沉积相由河湖相过渡到湖泊相，而发展到河流相及泛滥平原相( 图 1 2 ) 。 东营北部第三纪地层在地质分布上构成儿套生、储、盖组合。生油岩 主要是e s 3 ，e s 4 上部灰黑色泥岩及油页岩。储层主要是沙河街组砂岩及 奥陶系灰岩，区域性盖层主要为沙一段和明化镇组砂泥岩。 第三节、构造特征 经大量地震勘探、钻探和区域地层研究证实，东营凹陷与渤海湾盆地 第l 章东营凹陷北带区域地质概况 乃至中国东部广大区域一样，其构造演化可分为三个大的阶段( 任安身， 1 9 9 9 ；徐嘉炜，1 9 9 2 ) 。太古代至早、中元古代时期的地台基底形成、 形变和固结阶段；晚元古代及古生代时期稳定地台覆层发育阶段：中、 新生代时期地台活化、裂陷盆地发育阶段。前两个阶段的演化己有许多文 献和著作专门讨论，其特点与本区油气生成与聚集无直接关系，本研究不 必更多论述。本章将在综合前人研究的基础上，就与油气藏形成有关、发 生在新生代的构造运动所形成的构造特征作一筒述。 一、基本构造格局 图卜3 是穿过东营凹陷的南北向剖面，可见东营的主体构造格架为一 近东西向延伸的大型背斜，东营北部基本构造格局具有北断南超的特征。 东营北部为一系列南掉正断层和陈南断层一起构成了凹陷的北部陡坡断 裂带，向南为中央断裂背斜带，并与牛庄洼陷过渡。 东营凹陷其内又可分为一系列的二级正向和负向构造带，负向二级构 造带决定了油气资源量的大小，而正向二级构造带决定着局部构造的发 育，并控制了油气运聚。 图卜3 东营凹陷南北向地质剖面( 据胜利油田，1 9 9 9 ) 二、二级构造划分 孔凡仙等( 1 9 9 3 ) 将东营凹陷一级构造划分成两大类：正向二级构造带 与负向二级构造带( 图卜4 ) ，东营北部的正向二级构造带主要包括： 坨一胜一永断裂构造带与滨南一利津断裂构造带。它们属陆坡断裂构造 系统，主断层控制了生油凹陷的形成与发展，次断层在上盘形成一系列背 9 东营凹陷北带构造- 层序减藏动力学研究 斜，是油气最为富集的二级构造带。 中央断裂背斜带位于凹陷中央深陷区，是受多种因素作用而形成的 下第三系褶曲构造，其特点是边隆边断，次级断裂发育，是凹陷中油气最 富集的地带。东营北部以其与东营南部相分隔。 东营北部负向构造带是利津洼陷与民丰洼陷。这两个洼陷被基底断裂 或正向构造带所分割。在新生代属于基本上连续沉降的洼陷，利津洼陷第 三纪地层厚度一般可达3 0 0 0 5 0 0 0 米，民丰洼陷第三纪沉积厚度一般可达 3 5 0 0 4 5 0 0 米。这两个洼陷是东营北部含油气系统的油源区。 图卜4 东营凹陷二级构造带划分图( 据胜利油田，1 9 9 3 年) 三、陡坡带构造特征 陡坡带是东营北部典型构造特征，发育有各类油气藏。认识其特征， 有助于油气藏成因认识。 总的来看，东营凹陷北部陡坡带构造上具有三个特征( 郑和容，1 9 9 2 ) 。 第一个特征是地层产状很陡，一般坡段地层倾角在4 5 。以上，且剖面形态 大多呈上陡( 倾角约5 0 一6 0 。) 下缓( 倾角约3 0 - 4 0 。) 的铲形。第二个特征 是深而窄，由于长期继承性的断陷活动，第三系断层上下盘顶底界面深差 一般为3 0 0 0 4 0 0 0 m ，最大可达7 0 0 0 8 0 0 0 m 。如此既陡又深的斜坡在平面 上非常狭窄，宽度一般仅十几k m ，最大也只有几十k m 。第三个特征是长 1 0 苎! 皇查堕些堕苎堂堕堡些堕塑翌 而曲折，陡坡带由控凹边界断层组成，绵延距离长，均在1 0 0 k m 以上，但 平面形态曲折多变，总体上均呈由北西、北东两组断层藕合而成的锯齿状。 北部陡坡带主要由近东西向的滨南段，北东向的利津段及北西向的陈 南段、青南段组成，总体上呈一弧形，长约1 4 4 k m ，断面东陡西缓，东部 的永北一青西一青南地区断面倾角较大，可达6 0 一7 0 。，主断面大都呈铲形。 断层上下盘第三系顶底面落差具有中间大、两头小的特点，中部的胜北地 区为北东向断层与北西向断层的交汇处，落差最大可达6 0 0 0 多米，向西 到滨南地区落差5 0 0 0 多米，向东到永北、青西地区落差3 0 0 0 4 0 0 0 m 。 东营凹陷北部陡坡带的构造类型大致有铲式、潜山台地式和阶梯式三 种。 铲式构造类型以滨县一陈家庄凸起东段的盐家一永北地区最为典型。该 段陡坡断面呈铲状，上部较陡，倾角范围为4 5 6 0 。，下部较缓，倾角范 围为3 0 一4 5 。 潜山台地式构造类型以滨县一陈家庄凸起中段偏西的郑家王庄地区最 为典型。该段陡坡的特点是在呈铲状的主断面上残留一个古生界或太古界 潜山，比铲式构造类型的陡坡多一个“台地”，潜山面积一般仅3 - 7 k m 2 ， 高差仅几百米，以王庄地区最为典型。由于油气成藏条件有利，尽管此类 陡坡范围较小，油气却非常富集。这是王庄地区形成富集高产的王庄太古 界潜山油藏及沙三段扇三角洲岩性油藏的重要原因。 阶梯式构造类型以滨县一陈家庄凸起中段的胜北地区和西段的滨南地 区为典型。这两个地区的陡坡是由铲状的主断面与多条次级顺向断裂构 成，这些次级顺向断裂相互平行成阶梯状，节节下掉。 陡坡带是东营北部最重要的油气聚集构造。 四、构造演化 东营凹陷是中生代一早第三纪断陷复合盆地( 宗国洪，1 9 9 2 ) 。在剖面 上，东营凹陷由三个不同结构特征的构造层叠置而成。底部为前中生代形 成的盆地基底岩系构造层。中部为盆地断陷期构造层( 陈发景，1 9 9 6 ) ，由 j ：, - k 一和下第三系组成，二者之间为一区域性的角度不整合面，它将盆地划 分为两个不同的裂陷作用阶段。盆地断陷期构造层受断层活动控制，并呈 楔状或梯形块状充填于半地堑式断陷盆地或对称的地堑之中。上部为盆地 查矍磐堕! ! 堕塑堕：星壁：堕苎垫查兰里塞 裂后期构造层，由上第三系组成，变形微弱，分布范围广，地层从断陷中 心向边缘凸起逐层超覆。 在东营凹陷形成过程中，发生在第三纪的裂陷扩张阶段与油气藏形成 具有最直接关系，它又可分为三个发育期： a 裂陷一扩张初期( e k ：一e s 。5 ) 该时期陈南和石村断层都继承性活动，并且产生了高青、博兴、金家、 陈官庄等新断裂，该时期断裂活动强烈。 b 裂陷一扩张鼎盛期( e s 1 一e s ：) 该时期断陷强烈，盆地沉降幅度大，扩张速度快，盆地主断层均处于 发育的高峰期，新生断层大都发育在北部陡坡和凹陷的中央而不是南斜 坡。此时中央隆起带开始拱起，造成东营凹陷的东半部进一步分化，形成 牛庄、民丰、利津三个次级洼陷。这样，东营凹陷由于早期和后期的构造 作用，出现博兴、牛庄、利津和民丰四个次级洼陷。 c 裂陷一扩张衰退期( e s 。- e d ) 裂陷活动进入后期，形成许多次级断裂，对初始构造带进行断裂改造。 第四节、油气藏分布 在东营北带目前己发现数十个油气田，数百个油气藏( 李丕龙等， 2 0 0 0 ) 。油气藏在纵向与横向上分布有一定规律。严格受生油洼陷、构造 所控制( 戴俊生等，1 9 9 9 ：陈洁，1 9 9 9 ) 。在纵向上发育有三个含油气带( 侯 贵廷，2 0 0 0 ) ：基岩含油气带，下第三系含油气带及上第三系含油气带( 田 克勤等，2 0 0 0 ) 。其中以下第三系控制的储量占8 6 以上。目前发现的储层 有：0 ，灰岩储层，e s 3 ，e s 4 ，e s 2 ，e s l 砂岩储层，n d 砂岩储层及n k 砂岩 储层。其中以e s 2 ，e s 3 砂岩储层油气分布最广、规模最大。其分布的主 要特征是： 1 前第三系储层以潜山油气藏为主，含油区范围局限在滨县凸起的南 部； 2 下第三系储层主要是构造、构造岩性型油气藏，分布最广，在洼陷 周围呈环状分布，占全部储量的8 5 以上： 3 上第三系以岩性油气藏为主。而构造型油气藏处于次要地位，仪在 洼陷东部有零星分布。 1 2 第1 章东营凹陷北带区域地质概况 在平面上，油气藏的分布严格受洼陷及构造的控制。对于陆相含油气 盆地，洼陷中心的油气首先在最近的圈闭中聚集。因此，油气藏围绕生油 洼陷形成环状分布。在本研究区，围绕利滓、民丰洼陷的油气藏有：胜坨、 宁海、东辛、现河、郝家、史南、梁家楼、乔庄、纯化、小营、平方王、 尚店、林樊家、滨南、单家寺、利津等油田。它们在平面上构成环状( 图 1 5 ) 。 图1 _ 5 东营凹陷第三系含油气田分布( 据胜利油田，1 9 9 9 ) 东营凹陷北带构造层序成藏动力学研究 第二章东营凹陷北带构造动力学研究 第一节、东营凹陷北部陡坡带构造概述 一、构造格架与构造特征 1 、构造格架 东营凹陷是一个典型的箕状断陷湖盆，凹陷的发育受到北西向和近东 西向的张性、张扭性大断裂的控制，形成由“北断南超”的多个半地堑和 低凸起组成的洼凸相间的构造格局，具有复式半地堑的构造格架特点( 朱 夏，1 9 8 6 ：项希勇，2 0 0 1 ) ；在早第三纪，受陈南断层等主控断层的控制， 形成为一个南北向伸展的半地堑，盆地的北部和西部发育一系列下第三系 断层。它们活动时间早，在时间上和空间上均有差异，持续时间长，活动 性强。其中中生代北西向断层在东营凹陷占据优势地位，早第三纪晚期北 西向断层的活动均较弱。它们的期次性的、集中性的活动控制了瓮地的形 成和发展。 东营凹陷北部陡坡带下第三系由陈南断层和坨一胜一永断层及其所控 制的构造圈闭、一系列次级断层和次级构造共同组成。该带活动边缘新生 界下第三系孔店组、沙河街组和东营组属于一个一级构造层序，进一步划 分出孔店组、沙四段、沙三下一沙二下、沙二上一东营组四个二级构造层序 ( 图2 1 ) 。 凹陷的结构及演化、断层的活动等对层序和沉积有重要的控制作用。 东营凹陷北部斜坡带的陈南断层倾向南，为控制东营凹陷形成的主控断层 之一，孔店一沙四期形成的断层多与陈南断层的倾向相同，沙三一东营期形 成的断层多与陈南断层倾向相反( 图2 2 ) 。沙三早期的胜坨断层也为东 营凹陷的控盆断层，落差最大可达4 5 0 m ；在沙三中期，胜坨断层的落差 可以达到5 0 0 m ，此时的永安镇断层的落差也达到了4 4 0 m 。这些断层的活 动虽然持续的时间长，但是断层的活动是一个应力释放的过程，应力的积 累是长期的而释放则是瞬时的。因此，在断层发育过程中，断层的瞬时活 动，形成了盆地内水体的重新分配，在一定条件下导致了水深变化的非统 1 4 第2 章东营凹陷北带构造动力学研究 一性。 图2 - 1东营凹陷北带活动边缘下第三系构造层序综合柱状图 图2 - 2 东营凹陷北部陡坡带断层面产状 呈近东西向展布的陈南断层和坨一胜一永断层为控制东营凹陷的一、二 1 5 东臀凹陷北带构造- 层序成鼠动力学研究 级主控断层，平面上由一段或多段弧形断裂组成；三、四级断裂为伴生构 造或反向调整构造。此外，盆地基底岩系中还发育有近南北向、北西西一 北西向多组横向或斜向断裂，并不同程度地影响了裂陷期沉积。 东营凹陷北部陡坡带下第三系在垂向上为一个裂陷期构造层序组成； 下第三系为裂陷期充填岩相，厚度变化大，充填于半地堑中，受到断裂构 造的明显控制；上第三系呈层状披覆于整个盆地。 总体上，该陡坡带下第三系披覆构造带包括盆缘主断裂、伴生构造带 和陡坡断阶带；它们是陡坡带主要的油气聚集单元( 孙向阳，2 0 0 4 ) 。 陡坡构造带是指盆缘同沉积断裂及其伴生构造。在剖面上，主断层两 盘地层差异很大，上升盘缺失大段地层，成为隆起区；下降盘沉积了巨厚 沉积物，成为盆地的洼陷区。此带内常伴生有断阶带、滚动背斜等次级构 造。 2 、构造特征 东营凹陷北部陡坡带下第三系经历了多期构造作用的影响，在不同深 度的等t 0 构造图上断裂体系类型、断裂发育程度和分布有明显不同( 史 h 庆，1 9 9 9 ) 。凹陷第三系以北断南超的箕状断陷和断层为界的| 兀i 起相r j 排 列为特征。由于北西、北东和近东西向三组继承性活动大断层的控制和影 响，使本区第三系构造有以下特征： ( 1 ) 构造具有强烈的分割性 东营凹陷三组方向的大断层在早第三纪大规模继承性活动，使本区陈 家庄地区及本区西部的滨县地区大幅度抬升而成为凸起：使本区坡折带抬 升而发育了较薄的下第三系；而坡折带南部的洼陷内沉积了数干米的下第 三系。断层把它们分割成了不同的构造单元，各正向构造单元之间和各负 向构造单元之间的构造特征差异性较大。形成了本区以断层为界正向构造 单元与负向构造单元相间分布、呈棋盘格式展布的构造格局。 1 6 第2 章东营凹陷北带构造动力学研究 ( 2 ) 构造类型具有多样性 在不同的构造区带、广泛发育了披覆背斜、逆牵引背斜、断鼻、断块、 向斜、刺穿构造等类型。其中披覆背斜、逆牵引背斜、断鼻、断块为本区 的主要构造类型。 ( 3 ) 构造具有继承性 本区是断陷区，构造的形成和演化主要取决于继承性大断层的活动方 式和强度，构造的继承性表现为两个方面。其一是第三系的构造是在中古 生界的构造背景上继承性发育起来的。其二是第三系内部构造具有继承性 ( 潘元林等，2 0 0 0 ；d a ij u n s h e n g ，1 9 9 9 ) ，如在下第三系披覆背斜的基础 上继承性发育上第三系披覆背斜，第三系的断块和逆牵引背斜是继承发育 的。 ( 4 ) 构造类型的分布具有分层分带性 在本区各种类型的构造在平面上和纵向上的分布是有规律的。大型披 覆构造均分布在中、古生界的断块山上( 凸起和潜山构造带上) 。逆牵引 构造主要分布在主断层下降盘的下第三系东营组和上第三系。断块构造丰 要发育断裂带和洼陷的斜坡部位。 二、主要断裂、断层活动及特点 早第三纪东营凹陷乃至济阳坳陷属于裂陷盆地，发育了众多的断层， 它们多数属于生长断层。正是这些生长断层的活动，导致了地壳的下陷， 造成了沉积物的可容空间，控制着沉积作用和沉积相带的分布，从而控制 着盆地的形成和演化。因此说断层活动是构造活动的主要表现形式，代表 了济阳坳陷早第三纪的构造活动。同时生长断层对盆地内矿产的形成和分 布有着重要的影响，也对油气的生成、运移、聚集和保存有直接的控制作 用。 北部陡坡带的结构非常复杂，总体上看可以分为两套断裂系统( 图 变堕竺堕j ! 堂塑鎏：星壁：盛苎垫垄兰堕塞 2 3 ) 。一套为沿陈家庄凸起南侧古剥蚀面发育的陈南断裂带，该断裂带是 本区规模最大的一条断裂带控制了整个盆地的发育演化。该断裂东段较陡， 倾角约3 0 一4 0 。，呈n w w 向延伸，断裂的西段较缓倾角为1 0 一2 0 。断层 的主活动期为e k e s 。，东段一直到t 。界面仍有明显活动，之后断裂活动 则向西迁移到胜北断裂带和滨南一利津断裂带上。 另一套断裂系统为陈南断层南侧盆地盖层内发育的一套断裂体系胜永 断裂带。 1 、断裂及活动特点 凹陷北缘陡坡边界与东营凹陷东侧陡坡边界等陡坡断裂及其伴生构造 带( 滚动背斜断阶及潜山等) 构成了凹陷内的主要断裂系。这些断裂在剖 面上呈复合“y ”字形、断阶形、羽状或马尾状等组合，从而控制着沉积 作用和沉积相带的分布( 林畅松等，2 0 0 3 ) ，也控制着盆地的形成和演化。 东营凹陷北部斜坡带的主要断裂有2 条，具有明显的组合特征。 ( 1 ) 陈南断裂表现为主断层陈南断层和在下降盘与其大角度相交的数 量不多的次级断层组合，主断层中西段走向近东西，东段走向近南北。该 断裂上升盘是剥蚀区，沙三期至东营期断层落差由大变小( 图2 - 3 ) 。 ( 2 ) 胜永断裂由胜坨断层、胜利村断层和永安镇断层组成，位于陈南断 裂的下降盘，属于“二台阶”断裂，呈弧形，主断层坨一胜一永断层( 胜坨 断层、胜利村断层、永安镇断层) 南倾，西段主要呈近东西向延伸，断层 的走向在东部向东南方向发生偏转。构造活动期主要在沙三到东营组。断 层上盘发育伴生的滚动背斜，延伸长度2 0 k m 以上。派生的次级断层主要 位于主断层的下降盘并于主断层相交。断裂活动早期强烈晚期变弱( 图 2 3 ) 。 陈南断层、坨一胜一永断层均倾向南，孔店一沙四期形成的断层多与主 控断层陈南断层的倾向相同，沙三一东营期形成的断层多与陈南断层倾向 相反。 陈南断层属于凹陷一级断层( 图2 3 ) ，它是分割凸起与凹陷的边界 断层，基本为下第三系的边界断层，具有延伸长、断距大、活动时间长等 特点。其延伸长度可达5 0 1 0 0 公里以上，最大断距可达数千近万米。在 孔店至沙四时期断距达1 1 5 0 m ，在东营凹陷的北部产生了湖平面与岸崖超 1 8 第2 苹东臂凹陷北带构造动力学研究 过千米的高差，加上中生代所遗留下来的高差，使陈家庄凸起远高于凹陷 基准面，在孔店至沙四早期的干旱一半干旱气候下，强烈的剥蚀作用使剥 蚀的碎屑物质分布于陈南断层南面形成了广泛的冲积扇群。陈南断层形成 于凹陷形成的同时，甚至更早，最迟在中生代晚期也已形成，一直活动到 早第三纪末，它控制着凸起与凹陷的对立发展和下第三系的沉积发育，控 制了早期断裂伴生构造带及断裂阶状构造带的形成。 图2 - 3东营凹陷北部陡坡带构造剖面图 胜北断层、永北断层等属于二级断层。它们是控制构造带的主断层， 具有产生早、延伸长、断距大、继承性强等特点。延伸长度一般达2 0 一3 0 公里，沙河街组断距达1 0 0 0 m 以上，基底断距达数千米。大多数形成于渐 新世以前，明显地控制了两盘下第三系厚度的变化，胜北断层上升盘二台 阶处发育了如坨1 2 1 、1 2 2 、1 2 3 等井区冲积扇相砂砾岩体，南面下降盘则 发育了如坨7 卜坨深1 等井及一系列湖底扇相砂岩体。胜北断层同时也控 制了古生界断块山及其卜覆披覆背斜的形成。 一、二级断层的派生断层及次级派生断层主要分布在构造带上与各局 部构造上，具有多方向性。延伸不长，对下第三系沉积有一定的控制作用， 并产生一些断裂伴生构造。 东营凹陷早第三纪是一个北断南超的伸展半地堑，北部斜坡带的陈南 断层是控制东营凹陷形成的控凹断层之一，它对凹陷内部众多生长正断层 的发育具有重要影响。凹陷的结构及演化、断层的活动等对层序和沉积有 1 9 东营凹陷北带构造层序- 成鬣动力学研究 重要的控制作用。 沙三早期：该时期陈南断层东西两段特征明显，胜永断层分为东西段， 中央断层由主断层和与其斜交的派生断层组成，派生断层主要发育在主断 层的下降盘。胜坨断层落差最大，达4 5 0 m ，对沉积都有明显的控制作用； 在沙三早期的初期强烈活动，形成了许多断槽，使该时期东营凹陷的基底 起伏较大，形成了较大的沉积可容空间，由于当时气候湿润供水充足，没 有发育低水位体系域，在断层活动之后直接发育了水侵体系域和高水位体 系域。 沙三中期：该时期明显活动的断层与沙三早期的断裂系统基本一致， 胜坨断层落差最大，落差达5 0 0 m ( 图2 4 ) ；其次是永安镇断层，为4 4 0 m 。 与沙三早期相似这些断层对沉积都有明显的控制作用，在沙三中期的初期 强烈活动，形成了许多断槽，使该时期东营凹陷的基底起伏较大，形成了 较大的沉积可容空间，因当时气候湿润供水充足，没有发育低水位体系域， 在断层活动之后直接发育了水侵体系域和高水位体系域。 图2 4 东营凹陷胜坨构造南北向地震剖面 沙三晚期至沙二早期：该时期东营凹陷明显活动的断层与沙三早中期 的断裂系统基本一致，累加断层落差与沙三中期相当。落差最大的断层还 是胜坨断层，落差达5 0 0 m ；其次是永安镇断层，为3 1 0 m 。这些断层对东 营凹陷的沉积有明显的控制作用，在沙三晚期的早期强烈活动，形成了较 大的沉积可容空间，发育低水位体系域，在断层活动之后由于水体的注入 湖平面上升发育了水侵体系域，尔后湖盆面积缩小形成高水位体系域。 沙二晚期至沙一期：该时期陈南断层呈弧形活动的特征明显，同时形 兰! 皇查萱些堕! ! 堂塑垄垫查堂塑塞 成部分派生断层，断层对沉积有明显的控制作用，在沙二晚期的早期强烈 活动，形成了较大的沉积可容空间，发育低水位体系域，在断层活动之后 由于水体的注入湖平面上升发育了水侵体系域，尔后湖盆面积缩小形成高 水位体系域。 东营早期：该时期断裂系统的活动与沙二晚期至沙一期基本一致，胜 坨断层落差达1 5 0 m ；对沉积都有明显的控制作用，在东营早期的初期强 烈活动，形成了许多断槽，使该时期东营凹陷的基底起伏较大，形成了较 大的沉积可容空间，由于当时气候湿润供水充足，没有发育低水位体系域， 在断层活动之后直接发育了水侵体系域和高水位体系域。 东营晚期：该时期断裂系统的活动与东营早期基本一致，断层条数减 少，胜坨断层落差最大达2 3 0 m ，对沉积有明显的控制作用，在东营晚期 的初期强烈活动，使整个东营凹陷形成了较大的沉积可容空间，发育低水 位体系域，在断层活动之后由于水体的注入湖平面上升发育了水侵体系 域，尔后湖盆面积缩小形成高水位体系域。由于顶部是剥蚀面，所以该层 序保存不全。 2 、主要断层的活动特点 ( 1 ) 断层活动的旋回性 从东营凹陷早第三纪的湖平面变化、层序地层的发育等方面可以看 出，早第三纪的构造活动具有旋回性，断层活动也同样具有旋回性。早第 三纪是一个大的完整的构造旋回，该旋回早期主控断层强烈活动中晚期小 规模断层大量产生，早期湖平面上升中晚期下降，该构造旋回对应于一级 层序，具有早期活动强烈中晚期减弱的特点。进一步划分为四个次级构造 旋回，即孔店期旋回、沙四期旋回、沙三期一沙二早期旋回和沙二晚期一 东营期旋回，对应于二级层序，同样每个次级构造旋回也具有早期活动强 烈中晚期减弱的特点。其中沙三期一沙二早期旋回又可划分为沙三早期、 沙三中期、沙三晚期一沙二早期三个更次一级的构造旋回，沙二晚期一东营 期旋回也可划分为沙二晚期一沙一期、东三期一东二早期、东二晚期一东一 期三个更次一级的构造旋回，它们对应于三级层序，也具有早期活动强烈 中晚期减弱的特点。 东营凹陷北带构造- 层序成藏动力学研究 ( 2 ) 断层活动的幕式特点 按照活动时期的长短，通常把断层分为瞬时断层和生长断层两类。瞬 时断层只活动过一次，而且活动时期非常短，断层活动往往受构造运动幕 的控制，通常与地层不整合联系在一起。生长断层活动时期长，伴随着沉 积作用而发生，对沉积有控制作用，造成两盘沉积厚度明显不同。造山带 中的断层多数为瞬时断层，沉积盆地中的断层多数属于生长断层。 瞬时断层活动时期短而且受构造运动幂的控制具有明显的幕式特征 ( k e nm c c