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济阳坳陷的构造运动特征

2011-08-15陈玉灵

山西建筑 2011年32期
关键词:印支济阳东营

陈玉灵

0 引言

济阳坳陷位于渤海湾盆地东南部,是渤海湾含油气盆地的一个次级构造单元。该坳陷东以郯庐断裂与鲁东隆起相隔,西、北以埕宁隆起、渤南凸起与黄骅坳陷、渤中坳陷相邻,南以齐广断裂与鲁西隆起分界,西南与临清坳陷相连。坳陷东部处于渤海海域,陆上部分面积约2.65×104km2,是胜利油田的主要勘探区域。

济阳坳陷自1961年华8井在东营组获得工业油流以来的半个多世纪期间,以下第三系河湖相地层为主体的油气勘探业已取得了巨大的成绩,并已成为我国第二大油气产区。但随着油气勘探的进一步发展,陡坡带车古20潜山、渤深6潜山和缓坡带广饶潜山的相继投产,特别是缓坡深层王古1潜山的成功勘探,显示了前新生代地层,特别是古潜山油气勘探具有非常诱人的油气勘探前景。

济阳坳陷在古生代期间为大型华北克拉通盆地的一部分,并经历了海相—海陆过渡相—陆相的沉积演化过程,随后受印支期(燕山早期)的强烈挤压作用[1],以及燕山晚期以来的构造负反转作用[2]而逐渐发育起来的箕状断陷盆地,具有典型的叠合盆地性质[3]。

济阳坳陷在中生代以前是稳定的华北克拉通盆地的重要组成部分,进入中生代以来,受印支、燕山、喜马拉雅(济阳运动、东营运动)等多期构造运动的改造和叠加,导致了异常复杂的前新生代海相地层分布格局和潜山内部结构特征,极大地限制了前新生代海相地层和古潜山的油气勘探,为此本文利用已有资料和已经取得的研究成果,对影响和控制济阳坳陷的构造运动进行了初步总结。

1 印支运动

虽然东西向的断层控制着济阳坳陷内新生代以来的主要凸起和凹陷形态,如陈南断层构成了陈家庄凸起和东营凹陷的分界断裂,而滨南断层构成了滨县凸起的南界,印支期向NE或NNE向弧形展布逆冲断层系统成为新生代早期盆地发育的重要的控制性先存基底构造[4],显示了前新生代断层对坳陷早期的沉积、构造的影响作用。

济阳坳陷内印支运动总体以北西逆冲断层和褶皱为特征[5-7],其中北部的沾化凹陷表现更为强烈[8],该逆冲推覆构造的发育时间、走向与华北板块南缘的秦岭—大别—苏鲁造山带的形成时代和延伸方向[9]相对应,而与华北板块与西伯利亚板块沿中亚造山带[10]的延伸方向和形成时代(晚古生代至二叠—三叠纪)存在较大差异,说明了该构造的发育在区域上可能与华北、扬子板块沿秦岭—大别—苏鲁造山带的对接所诱发的挤压应力场的远程效应的关系更为密切。

当然,济阳坳陷内印支期逆冲断层和褶皱的形成并不是孤立存在的,整个华北东部印支期以近东西向褶皱、冲断和北北东向转换构造为特征,并强烈改造了晚古生代—中三叠世大型克拉通盆地[11],形成了以黄骅坳陷孔西逆冲构造带为代表的渤海湾乃至我国东部中、新生代时期的复合构造格架[12-14]。这种构造格架在渤海湾地区东、西部之间具有明显的差异性,其中西部变形弱、以近EW向宽缓褶皱变形为主,而东部变形强、叠加了NE向褶皱和逆冲断层[15,16]。

2 燕山运动

新生代的济阳坳陷大致以北东走向的凸起带(义和庄凸起、滨县凸起和青城凸起所)分为北西和南东两部分,其中北西部分包括车镇凹陷和惠民凹陷,而南东部分包括沾化凹陷和东营凹陷。在这四个凹陷中,惠民凹陷和车镇凹陷呈北东向长条状展布,长轴与北东向断裂构造的延伸方向相一致;东营凹陷和沾化凹陷的总体构造线方向为近东西向,其中前者呈不规则菱形,后者形状极不规则。虽然济阳坳陷内东营、惠民、沾化和车镇四个凹陷形态及其长轴延伸方向各异,但均具有北断南超半地堑性质。

济阳坳陷内的断层以正断层为主,按延伸方向分为NE,NW和近EW向三组。NE向断层一般构成坳陷的边界或凸起和凹陷的分界,并控制了北断南超的半地堑结构,如埕南断裂走向45°~75°,倾向南东,倾角从浅层向深部逐渐变小,为铲式正断层,不仅控制了车镇凹陷而且也控制了整个济阳坳陷的发育。

济阳坳陷内虽然各个凹陷的形态各异、断层的延伸方向也变化较大,但构造演化主要受铲式正断层控制并具有北断南超的半地堑特征,显示了其构造发育可能受控于统一的区域构造应力场。燕山运动期间,华北地区东部以发育火山盆地群为特征,其构造对于华北来说,具有重要而深远的意义[16]。正是在这种区域伸展构造背景下,岩浆不断侵入、差异隆升强烈、断块被掀斜,济阳坳陷内原印支期形成的逆冲断裂发生负反转[5,6,8,17],沉积了侏罗—白垩纪的含煤岩系和河湖相沉积。

燕山期也是华北东部大量变质核杂岩的形成时代,如板块北缘的亚干[18]、板块内部渤海湾盆地北缘的医巫闾山[19]、西缘的阜平和赞皇[20]以及板块南缘的小秦岭[21]等变质核杂岩构造。而岩浆侵位作用在变质核杂岩形成过程中所起的决定作用[22]和变质核杂岩构造的广泛发育,说明了华北地区中生代晚期以来岩浆侵入作用的广泛性和区域伸展构造作用的强烈性。

3 济阳运动和东营运动

济阳运动和东营运动均是喜马拉雅期间发生的区域性构造运动,其中前者发生于沙四段沉积末期,后者发生于东营组沉积末期。

济阳运动在济阳坳陷内主要表现为沙四段与其上覆沙三段地层之间的区域性角度不整合和块断的发育[23]、大量近北东向断层的产生[24]、北东向和北北东向断层在始新世中期(Es4-Es2上)的活动达到高峰[25]和褶皱—冲断构造的形成[26]说明了该期构造运动可能更多地与太平洋板块向欧亚大陆俯冲方向由北北西向转变为北西西向所诱发的郯庐断裂的走滑作用有关。

东营运动是范围广泛、强度较大的区域性构造运动,在济阳坳陷内形成众多的小规模断层、全区整体抬升并遭受剥蚀、形成古近系与新近系之间是不整合面,体现了由断陷阶段断块掀斜运动到整体抬升、剥蚀夷平再到坳陷阶段整体沉降的演化过程[27]。这一次升降运动在整个渤海湾盆地区均有表现,也称“渤海湾升降”[28]。

新近纪开始,深部岩浆活动显著减弱,岩石圈的热松弛及重力均衡调整使裂陷盆地整体下沉,盆地进入坳陷发育阶段。

4 结语

济阳坳陷印支期北西向挤压逆冲构造的发育主要受华北板块与华南板块碰撞挤压所控制,燕山期的裂陷作用是整个华北地区大规模区域性伸展作用的体现,济阳运动期间北东向和北北东向断层的发育和褶皱—冲断带的形成可能更多地与太平洋板块俯冲方向的改变有关,东营运动则是由断陷阶段断块掀斜运动到整体抬升、剥蚀夷平和整体沉降过程的体现,其中印支运动、济阳运动是周缘构造应力场作用的结果,而燕山运动、东营运动则是深部地质过程的浅部体现,因此,济阳坳陷浅层次由印支期北西向逆冲构造—晚燕山期区域裂陷作用—济阳运动区域不整合—东营运动期坳陷作用的盆地构造演化过程,是区域性构造应力场和深部岩石圈深部地质过程两种作用联合的结果。

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