东营凹陷古近纪古近纪断层活动特征

东营凹陷古近纪古近纪断层活动特征

这些构造缺陷影响了该层的沉积和剥离，并控制了凹陷的形成和发展。可以说，断裂活动代表了古代儒家伦理的构造活动，是构造活动的主要形式。因此，研究和扰动的活动规律可以阐明东城塌陷古近系构造活动的特点。自20世纪以来,前人就对东营凹陷古近纪的断裂活动作过大量研究工作,但只限于对东营凹陷局部构造特征的研究.笔者利用断层落差法,在东营凹陷古近纪断裂构造几何学研究的基础上,分析东营凹陷一、二、三级断层在沙河街期和东营期的断裂活动特征及其对沉积的控制作用,以期对东营凹陷的断裂活动特征取得整体的认识.1南、北断裂控制下的基底结构东营凹陷位于济阳坳陷东南部,为渤海湾盆地济阳坳陷中的一个次级构造单元,是受陈家庄南基底大断裂控制的箕状断陷盆地.北以陈南断层为界,与陈家庄凸起相邻,南以齐河—广饶断裂为界,与鲁西隆起及广饶凸起相邻,向西以平南断层和高青断层为界,向东与青坨子凸起相邻(图1(a)).受陈南大断裂控制,主要发育有北东向、北西向和近东西向3组基底正断层,北缘的陈南断层西段走向为北东东向或近东西向、东段为北西西—东西向,西缘的平南断层和高青断层的总体走向为北东—北北东向.东营凹陷的断层在中部和南部以北倾为主,与陈南断层的倾向相反;北部断层倾向主要向南倾,与陈南断层的倾向相同;在西部受高青、平南、滨南等断层的控制,断层倾向以南东向为主.2山东奥尔德斯塔特的活动特征2.1断层古差错的估算和解释由于东营凹陷是受断层控制的伸展半地堑,除凹陷内部存在正常发育的生长断层外,北部边界存在规模大、活动时期长、上升盘缺失的控凹断层,断层生长指数为无穷大,用断层生长指数法无法准确地研究这些边界断层在各个地质时期的活动强度.因此,本文采用了断层落差法来研究东营凹陷断裂活动特征.在采用断层古落差研究生长断层演化史及活动强度时应具备以下前提和假定条件:(1)准确可靠的上下盘地层单位的对比;(2)假定剥蚀区生长断层上下盘剥蚀厚度一致;(3)断层落差没有考虑沉积压实因素;(4)假设研究区断层的断面倾角相近.当然,计算断层古落差还应考虑塑性流动和古水深等因素的影响.断层古落差指某地质历史时期的铅直断层滑距.可定义为Di=Hi-hi,式中,Di为第i时期断层古落差,m;Hi为第i时期下降盘厚度,m;hi为第i时期上升盘厚度,m.在沉积补偿的情况下,沉积盆地的沉降幅度等于沉积物的厚度,可以利用两盘地层厚度代表生长断层两盘的下降幅度.虽然,计算断层古落差应考虑压实作用、剥蚀作用、塑性流动、古水深等因素的影响.但只要断层线附近沉积表面没有明显的高度差,都可以用两盘的地层厚度差代表两盘的下降幅度差,而不必考虑整个盆地是否沉积补偿.根据断层切割深度及断层的规模,将东营凹陷生长断层分为三级,其中一级断层基本为古近系的边界断层,落差达千米,如陈南断层、高青断层和滨南断层,二级断层是控制构造带的主断层,落差在数十至数百米之间,如平南断层、石村断层、胜永断裂、中央断裂、陈官庄断裂、八面河断裂和博兴断裂,而由一、二级断层派生的三级断层则落差不大.2.2双向拉伸构造模式东营凹陷在古近纪经历强烈的伸展活动,按照构造与沉积旋回,对应着6个三级构造层序的发育时期,将研究时期(沙三—东营期)划分6次伸展活动,即沙三早期、沙三中期、沙三晚期—沙二早期、沙二晚期—沙一期、东营早期、东营晚期.根据伸展断层的延伸方向,可以看出伸展方向为双向伸展构造模式:北西—南东向和近南北向.其中,在近南北方向,东营凹陷东部的636测线,伸展量和伸展率最大的时期是沙三下时期.从沙三期—东营期,伸展活动强弱交替,沙三下时期、沙三上—沙二下时期、东营晚期是强烈伸展期,沙三中时期、沙二上—沙一期、东营早期属于弱伸展期(表1).2.3沙三、沙二、沙三期构造格局东营凹陷沙三上—沙二下沉积时期构造应力场近北西向拉伸,北东向断裂活动强烈.湖盆为北西断南东超的半地堑转化,开始了盆地断陷作用和扩张作用的主要阶段,盆地的沉降幅度加大,扩张速度加快,区内主要断层处于发育高峰时期.沙三早期,东营凹陷明显活动的断层有45条,陈南断层东西两段特征明显,胜永断层分为东西两段,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,陈官庄断层、八面河断层和石村断层均为雁列式断层.落差最大的断层是胜坨断层,达450m,其次是中央断裂带主断层的东段,达300m(图2).沙三中期,除盆地边缘陈南断裂强烈活动之外,发育于东营凹陷南斜坡上的反向调节式断裂带——陈官庄—王家岗断裂带的活动性明显加强.沙三晚期,缓坡带反向断裂活动向盆地内部迁移,梁家楼—现河弧形滑脱断裂带活动加强,与北侧强烈活动的胜北断层对接,形成大型弧形滑脱断裂构造体系.沙二上亚段至东营组沉积期伸展裂陷活动减弱,凹陷基本保持前期形成的构造格局.该时期,除主干断层继续活动外,其次生或分支断层活动活跃,北西向断层消亡或仅有微弱活动,如石村断层大部分消亡,仅东南端有微弱活动;北北东向及北东东向断层稳定发育,地层均呈北东向展布,尤其北东东向断层活动增强;近东西向的伸展断层如滨北断层稳定发育.该时期,在北部边界的陈南断层南断裂的影响之下,凹陷中部的中央断裂在沙二—沙一期断裂活动达到顶峰,之后活动强度衰减,到了东营组末期中央断裂构造带已经定型;靠近中央凹陷南部边缘的石村断层在沙三期以前就已经开始发育,到了沙二晚期其活动基本停止,大型继承性鼻状构造基本定形;凹陷南部边缘的陈官庄断层活动到沙二晚期后往南超覆在鲁西隆起区,从而在构造横剖面上形成了东营凹陷北断南超的构造格局.东营凹陷东营早期明显活动的断层有45条,断裂系统与沙二晚期—沙一期基本一致,断层条数增加,累加断层落差明显小于沙三晚期—沙二早期.陈南断层的弧形特征明显,其东段断层落差最大达到280m,其次是胜坨断层和中央断层中段主断层,落差达150m;中央断层中段的一条分支断层为100m(图3).东营凹陷各个断裂的主干断层活动时间较长,贯穿整个第三纪,往往是一侧主干断层活动,在不同走向段上又为多期、多组不同产状的次级或派生正断层切割.2.4错误组合特征2.4.1西缘断裂带从平面上看,东营凹陷的断层在走向上主要有北东向、北西向和近东西向3组.北东向断层最为发育,北西向较少.北缘的陈南断层西段走向为北东东向或近东西向、东段为北西西—东西向,西缘的平南断层和高青断层的总体走向为北东—北北东向(图2、3).在断层的平面组合上,东营凹陷中央断裂、八面河断裂及其次级断裂、石村断裂组成雁列形组合形式;滨南断层内部的组合形态呈平行状.东营凹陷中部和南部的断层倾向以向北倾为主,与陈南断层的倾向相反;北部断层倾向主要向南倾,与陈南断层的倾向相同;在西部受高青、平南、滨南等断层的控制,断层倾向以南东为主.沙三—东营期形成的断层多与陈南断层倾向相反(图2、3).断层的剖面组合主要为Y字形、“包心菜”式、阶梯状和羽状(图1(b)).2.4.2利津—断块体组合特征东营凹陷断层发育,盆地边缘一级断层和内部二级断层的活动形成半地堑、半地垒和地堑—地垒形式的断块体.在东营凹陷的东部,利津、牛庄洼陷在沙三—沙二期、沙一—东营期为反向半地堑组合型式.从北向南构造单元依次为:利津半地堑(洼陷)、中央隆起带半地垒(凸起)、牛庄半地堑(洼陷)(图1(b)).根据上述沙三—沙二期、沙一—东营期半地堑(地堑)和半地垒(地垒)断块体组合的分布特点,可以看出整个东营凹陷具有南北分区块断的构造特征.3东缘期沉积期e对于断陷盆地,断裂活动不仅控制着盆地的形成、发展和演化,而且控制着盆地内充填过程和充填样式及其各种沉积体系的发育和空间展布.沙三沉积时期,东营凹陷的断陷活动较强,是盆地断陷作用和扩张作用的主要阶段,区内断层处于发育高峰期,断陷中出现的对倾“Y”形盆倾断裂系统(图1(b)),控制了断陷中深断槽的形成,从而形成了大面积的深水湖盆,广泛发育暗色泥岩,是凹陷的主要生油岩发育期.如图2所示,在断层落差大的地方,由于地形高差大,沉积物搬运距离短,并且由于水动力条件的急剧减小,会造成沉积物的快速堆积,因此,地层厚度等值线相应地要比断层落差小的地方大(图2);对于同一时刻,同一条断层,由于断层落差不是处处一致,而是中央部位向两端变小,因而其沉积中心处于断层的中央,同时,地层厚度等值线延伸趋势与活动断裂(主要为一级断层)的延伸方向一致.东营组沉积时期,断裂活动减弱,断陷作用稳定,东营凹陷湖盆范围较为广泛,主要为半深湖和滨浅湖环境(图3).此时期以河流相沉积为特征,沉积体系以三角洲和扇三角洲为主.扇三角洲沉积主要呈环带状分布,发育于盆地北缘靠近活动的断层处,如永921地区,该区位于断层活动较活跃的胜永断层处,同时由于靠近陡倾的盆地边界,物源区距湖盆距离短,坡度越陡,大量碎屑物质迅速堆积而形成扇三角洲沉积;断裂活动较弱(如石村、八面风断层)、靠近凸起或隆起边缘较平缓的牛庄洼陷则主要发育三角洲相沉积,砂坝沉积主要受控雁列形分布的断裂下降盘的滨浅湖地区;湖底扇沉积主要发育于邻近凸起区,受断层活动较强,湖面相对较高,邻近盆地边缘陡坡的半深湖、深湖区,如博兴、利津洼陷.对于同一时刻,同一条断层,在断层落差较大的中央部位,主要发育扇三角洲(或近岸水下扇),而在向两端断层面缓坡处或断层落差较小处则发育湖相泥岩沉积.而对于一、二级断层派生的三级断层,其控制砂体分布的范围(图4).4断裂活动特征(1)断层落差可定义为某地质历史时期的铅直断层滑距,应用断层落差法可以解决传统的断层生长指数无法有效反映断层上升盘缺失的问题.(2)东营凹陷在古近纪经历强烈的伸展活动,可以划分为6次伸展活动,在近南北向的伸展方向上,从沙三—东营期,伸展活动强弱交替.(3)东营凹陷的断层在平面上、剖面上有多种不同的几何形态.盆地边缘断层和内部断层的活动形成东营凹陷内部的半地堑、半地垒和地堑—地垒形式的断块体,其断块体组合使整个东营凹陷具有南北分区块断的构造特征.(4)断裂活动时空分布具有不均一性.沙三—沙二早期,东营凹陷的断裂活动强度普遍较大,主要是主干断层活动强度大,沙二晚期—东营期,东营凹陷断裂活动强度大为减弱,除主干断层外,其派生断层也较为活跃.在北西—南东向和南北向的双向伸展作用下,东营凹陷的断裂活动在空间上具有分段性特点,在不同的活动时期,不同走向的断层及同一个断层在同一走向段其活动性也不一样.断层产生的地质时代及活动延续时间各