黄骅坳陷潜山成因分类及其意义

李岳桐, 王文庆, 卢刚臣, 陈洪涛, 卢宗盛

( 1. 中国地质大学(武汉) 地球科学学院，湖北 武汉 430074； 2. 中国石油东方地球物理公司研究院 大港分院，天津 300280 )

0 引言

潜山泛指埋藏在盆地构造层之下的古基岩凸起构造，是盆地沉积之前区域性抬升与风化剥蚀共同作用的结果[1-2]。潜山的形成多与大规模造山运动相伴，受控于基岩断裂与古构造变形，具有圈闭识别难度大、埋藏深、风险大和油气资源规模大等特点。黄骅坳陷作为典型而独特的中—新生代叠合富油盆地，是前古近纪印支、燕山和喜山造山运动在渤海湾盆地潜山内幕构造变形的主要地区。多期断裂和褶皱强烈改造使基岩潜山内幕构造破碎，构造形态存在明显差异，为该区潜山类型识别、油气成藏主控因素研究带来困难。人们对基岩潜山类型和成藏规律进行研究[3-5]，但受地震资料和勘探程度的制约，黄骅坳陷潜山研究以独立潜山的成因分析和油藏解剖为主，缺乏宏观性、系统性和规律性，圈闭落实程度及钻探程度偏低。因此，以新的7 654 km2超大面积地震3D数据和钻井资料为基础，笔者对黄骅坳陷潜山进行整体的构造描述和成因分析，提出潜山的分类方案，揭示潜山类型的多样性、分带性及时空展布规律，为深化渤海湾盆地潜山构造及演化的认识提供借鉴，对指导黄骅坳陷潜山领域油气资源勘探具有指导意义。

1 地质概况

大地构造位置上，渤海湾盆地处于周边强烈板块汇聚作用下的华北克拉通陆内中心，经历复杂的构造格局转型、机制转换和方位转变[6]。黄骅坳陷地处渤海湾盆地的中北部，是渤海湾地区岩石圈强烈内幕构造变形的主要地区[7]。北界为燕山褶皱带，西界为沧县隆起区，东界为埕宁隆起，东北部延伸入渤海海域，西南端收敛变窄后与临清坳陷相通(见图1)。古生代以来，黄骅坳陷经历多期伸展和收缩、坳陷与隆起交替发育过程，潜山呈现分散孤立、类型多、各个潜山构造形态丰富多样的独特地质特点。近年来，黄骅坳陷在中—古生界不断获得油气发现，展现良好的勘探前景。

图1 黄骅坳陷前第三纪构造单元划分Fig.1 The structral unit divisionof the frist third period in Huanghua depression

2 潜山类型与分布

2.1 类型划分

赵贤正等[8]将潜山按照勘探难易程度划分为显性潜山和隐蔽性潜山，按照成因差异划分为地貌山、构造山和构造—地貌山，按照潜山形成时期和成因特点划分为先成潜山、同生潜山和后成潜山。根据潜山构造变形和构造样式特点，杨明慧等[9]将黄骅坳陷奥陶系潜山划分为3类，即翘倾断块、层滑冲断和背斜潜山。根据研究区潜山成因和时空展布，将黄骅坳陷潜山整体分为歧口和孔南两大潜山区。结合地震解释资料，根据潜山构造变形和演化特征，将黄骅坳陷潜山划分为4种类型，即残丘型、断层反转型、原型挤压型和地形反转型潜山(见表1)。由表1可知，研究区地质构造复杂，构造运动伸展与收缩交替，不同类型潜山的构造特征存在差异，局部构造的发育程度也不同。

表1黄骅坳陷潜山类型及主要特征

Table1Typesandmaincharacteristicsofburied-hillsinHuanghuadepression

2.1.1 残丘型

残丘型潜山发育在古隆起背景上，与印支期古隆升区遭受的差异风化剥蚀作用有关，与歧口周缘叠瓦逆冲推覆构造对应，呈现“古高今低”的构造负反转特征。一是古背斜残丘山，主要发育于歧口主体区，受南—北向强挤压应力控制，表现为古背斜顶部老地层遭受强烈的剥蚀后，后期被年轻的地层深埋成山。二是古逆冲残丘山，由古逆冲构造前锋端与后缘端差异剥蚀形成，与歧口周缘叠瓦逆冲推覆构造对应。以千米桥潜山为例，受印支—早燕山期大规模挤压推覆及褶皱变形影响，潜山内幕发育3～4条顺层或低角度逆冲断层(见图2)。逆冲断层向北西逆冲，底部向南东收敛，形成以寒武—奥陶系卷入为主的典型的逆冲叠瓦扇状构造样式；逆冲构造变形的逆冲强度和方向的变化，控制潜山内幕石炭—二叠系的差异剥蚀和奥陶系的残余厚度，构成现今古逆冲构造前峰端侵蚀型残丘山。

图2 千米桥潜山构造剖面Fig.2 Structural section of Qianmiqiao buried hill

2.1.2 断层反转型

断层反转型潜山是古逆冲断层在第三纪断陷阶段掀斜反转而形成的，基岩断裂控制大型的断鼻构造，主要分布于古近纪基底断裂活跃区，多表现为基岩断裂上盘地层早期出露地表，顶面遭受一定风化剥蚀。下盘前第三纪地层保留较厚，勘探层系较全。如港北潜山地震剖面中表现为依附于基岩断层的鼻状构造，潜山高部位残留较厚的上古生界，翼部地层逐渐减薄尖灭，呈现“古低今高”正反转的构造迹象(见图3)。

2.1.3 原型挤压型

原型挤压型潜山位于印支—燕山期构造高部位，主要发育于孔南地区中部，表现为受燕山期压扭作用而形成正向构造，至喜山期伸展环境下，继承性深埋，保存前第三纪挤压痕迹，形成现今“古高今低”的构造形态。乌马营潜山为典型代表，整体处于四面环山的构造背景下，表现为被断层复杂化的深埋背斜构造(见图4)。潜山内幕冲断构造北北东向展布，古生代—三叠纪高角度冲断层与寒武纪冲断层构成“蛇头”状构造，断层面呈上陡下缓的产状，向深部逐渐变为近水平的滑脱逆冲断层，其上盘岩层发生褶皱变形，为典型的铲式逆冲断层相关褶皱。乌马营潜山发育的冲断层与沧东、徐黑及埕西边界断层走向保持一致，推测为在燕山早期左行扭压作用下的响应。

图3 港北潜山构造剖面Fig.3 Structural section of Gangbei buried hill

图4 乌马营潜山构造剖面Fig.4 Structural section of Wumaying buried hill

2.1.4 地形反转型

地形反转型潜山是在喜山期控盆断层上盘发育的滚动构造，与沧东断层喜山期伸展作用有关，具有“古低今高”的构造正反转特点，如孔店、王官屯潜山等。孔店潜山位于孔南地区印支—早燕山期的古向斜区，背斜隆起部位保存的中生界厚度大于东西两翼，普遍见古凹陷与今凸起呈镜像对应关系，背斜轴部保存巨厚的中生界，说明孔店背斜主体基底为中生界沉降中心，第三纪受沧东断裂掀斜反转作用，发育为滚动背斜构造(见图5)。

图5 孔店潜山构造剖面Fig.5 Structural section of Kongdian buried hill

2.2 分布特点

渤海湾盆地受印支—燕山两大造山运动影响，晚古生代发育一个整体南倾的大型复式背斜隆起，中生代发育近东西向羊二庄—徐水横向转换带[10-12]。黄骅坳陷潜山分布受此格局影响，中生代发育的近北西西—南东东向扣村—羊三木横向转换带将该区分割为歧口古隆起区和孔南古凹陷区；其中，北区港北—南大港—埕海潜山(断层反转型潜山—“外带”)环歧口主凹(残丘型潜山—“内带”)分布，南区孔店—徐黑—东光—舍女寺潜山(地形反转型潜山—“外带”)环乌马营潜山(原型挤压型潜山—“内带”)分布，共同组成“两区四带”的构造格局(见图6)。

3 潜山形成控制因素

根据黄骅坳陷构造运动及演化发育特征分布，黄骅坳陷中—新生代潜山演化可分为挤压期和拉张断陷期2个阶段，分别对应印支—早燕山和晚燕山—喜山期的两期构造运动。受两期盆地叠加控制，中—新生代构造表现为多阶段跷跷板演化，构造反转普遍(见图7)。

3.1 印支—早燕山期挤压构造变形

黄骅坳陷前第三纪强烈的构造变形是渤海湾盆地印支—燕山造山运动的缩影，潜山内幕的区域性大型不整合及褶皱—逆冲断裂系统与之呼应，奠定宏观构造格局。

前第三纪黄骅坳陷潜山构造演化主要受2种动力控制，即印支期华北和华南地块的碰撞及燕山期来自太平洋板块的俯冲作用[13-14]。黄骅坳陷歧口主凹对应古背斜元古界出露，从主凹向周缘古生界残留变厚，与上伏第三系呈角度不整合接触，且削截关系明显，揭示该区近东西向的印支期复式古背斜地貌形态及典型“构造负反转”的两大构造特点。黄骅坳陷发现的北北东—南南西向展布的大型褶皱和逆冲构造，如千米桥逆冲构造带、孔西走滑构造带和乌马营深层逆冲构造等，并未切穿中生代地层，是北西—南东向挤压应力作用的结果，揭示早—中燕山期强烈的造山运动。燕山期北北东向构造形迹交织于印支期近东西向构造线，形成黄骅坳陷前第三纪基底宏观框架，控制潜山类型及分布。

3.2 晚燕山—喜山期拉张构造反转活动

第三纪与前第三纪黄骅坳陷表现为差异显著的盆地结构特征，主要与区域构造应力场改变有关[15]。受地幔热底辟和板块碰撞双重动力机制控制，黄骅坳陷古近纪应力场由印支—早燕山期近南北向挤压应力向晚燕山—喜山期北西—南东向拉张转变，裂陷作用影响盆地区的沉积与沉降作用的发生，亦控制反转构造的差异分布[16-17]。

黄骅坳陷歧口地区与邻近的孔南地区相比，反转构造具有独特性。主要表现两点：一是，歧口地区古隆起地层剥蚀程度较大，印支期古背斜反转为向斜，呈现“古高今低”构造负反转特征。不同于孔南地区古沉降中心，古向斜反转为背斜，发生“古低今高”构造正反转。二是，经历翘翘板反转活动，歧口地区前第三纪逆冲断层发生正断化，反映“早逆晚正”的负反转特点，基岩断裂掀斜作用控制反向断鼻构造的形成。孔南地区表现为印支—早燕山期收缩构造，喜山期继承性深埋，形成现今“古高今低”负反转构造，两者镜像对应关系较明显。

图6 黄骅坳陷潜山分布Fig.6 Distribution of buried-hills in Huanghua depression

4 潜山油气勘探方向

4.1 “新生、古生”两类油气藏“南、北”两区差异分布

古潜山油气聚集受源、储条件控制，油气藏差异分布。黄骅坳陷印支—早燕山期运动形成歧口和孔南古背斜及其周缘古向斜的构造雏形。作为潜山重要烃源岩之一的石炭系残留南厚北薄。歧口地区遭受严重剥蚀，孔南地区剥蚀较弱，石炭系保留完整，厚度在1 200 m左右，煤层厚度大，烃源岩有机质丰度高，热演化程度适中，是孔南地区原型挤压型和地形反转型潜山重要的烃源岩，利于形成“古生古储、古生中储”型两类油气藏。喜山运动控制第三系烃源岩的展布及潜山供—储关系，构造反转形成南—北两个沉积中心，反转幅度南弱北强，歧口主凹沙河街组烃源岩控制大港探区80%的油气资源量。歧口地区残丘型与断层反转型潜山与新生界油源对接、侧接关系好，呈“新生古储、新生中储”型油气藏发育。因此，烃源岩分布与潜山油气藏类型直接相关。

图7 黄骅坳陷潜山构造演化示意Fig.7 Sketch map of tectonic evolution of buried-hills in Huanghua depression

4.2 “内带、外带”两区带勘探意义

歧口地区残丘型潜山和孔南地区原形挤压型潜山属于南—北两区内带，埋藏相对较深，埋深一般大于3 500 m，属于低位潜山。歧口内带潜山前第三纪处于构造高部位，中生界、古生界遭受剥蚀严重，下古生界直接出露，以奥陶系储层为主，风化、淋滤作用在奥陶系灰岩内形成大量孔、洞，有效改善储层空间。第三纪负反转，内带正断层发育，有效沟通第三系油源，源—储匹配优，形成“新生古储”型油气藏，已发现千米桥油气藏，单井产量高，储量规模大。孔南内带的乌马营潜山经历多期构造变形叠加，前第三纪挤压隆升幅度，虽然较歧口内带小，剥蚀程度较弱，但基底古逆冲断层发育，裂缝带纵横交错，储层发育，且以保存完整的石炭系煤系源岩供给潜山成藏为主，已获突破，单井日产气在1.0×105m3以上，有较大勘探前景。

断层反转型和地形反转型潜山环歧口主凹及乌马营古背斜而分布，埋藏相对浅，中高位潜山发育。潜山前第三系残留较全、储层类型多，同时主控边界断层控制其上盘第三纪烃源岩的沉积、演化与分布，新生界烃源岩可与潜山形成良好供—储关系，利于“新生古储、新生中储”型多层系潜山内幕油藏的形成。歧口外带的港北潜山，主控断层有效沟通新生界油源和中、古生界内多层系、多类型储层。近年来，分别在中生界、上古生界、下古生界内勘探获油气发现，成为黄骅坳陷多层系内幕油气勘探的典型(见图8)。同时，歧

图8 港北潜山油气藏模式Fig.8 Oil and gas accumulation pattern of Gangbei buried hill

口外带的南大港潜山、埕海潜山等为近期攻关的重点。对孔南外带的王官屯潜山、舍女寺潜山，内幕残留较全的中生界、古生界储层也通过古近纪发育的大型断层与古近系有效源岩孔二段对接或侧接(古生油源供给也占一定比例)，潜山内幕发现高产油流(见图9)。孔南外带的东光潜山、徐—黑潜山也有可能获得突破。

图9 王官屯潜山油气成藏模式Fig.9 Oil and gas accumulation pattern of Wangguantun buried hill

5 结论

(1)渤海湾盆地黄骅坳陷经历印支—早燕山期挤压为主和晚燕山—喜山期拉张构造运动改造，古潜山非常发育、类型多样。根据区带划分为歧口和孔南两个潜山区，又根据成因及构造特征进一步划分为残丘型、断层反转型、原型挤压型和地形反转型4种潜山类型。

(2)黄骅坳陷受潜山的形成演化影响，平面分布规律性明显，4种类型潜山整体围绕歧口和孔南两个中心呈“两区四带”展布，控制潜山油气藏的形成与分布。其中，歧口地区第三系油气源充沛，“新生古储、新生中储”型油气藏发育，孔南地区古生界油气源丰富，利于形成“古生古储、古生中储”型油气藏，是油气勘探的有利区带。此外，内带潜山埋藏深，潜力规模大；外带潜山勘探埋藏浅，成本低。

(3)黄骅坳陷前期勘探重点在新生界，勘探程度高；古生界、中生界潜山多，潜力规模较大，且勘探程度低，是黄骅坳陷实现油气突破的重要领域。

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