断陷盆地推覆构造的发现及其石油地质意义

2018-08-27王亚琳

求知导刊 2018年12期

王亚琳

摘要：推覆构造是挤压应力场的必然产物。济阳坳陷在形成演化过程中，整体处于拉张作用背景之下，青西地区永123井的钻探和研究，首次在东营凹陷青西-民丰地区发现和证实了大型推覆构造的存在。文章在区域资料调研的基础上，证实了整个济阳坳陷及渤海湾地区东营运动期存在NEE-SWW向区域挤压应力场。在区域挤压应力状态下，研究区NW向车西-罗西断层发生左旋压扭走滑，近SN向青西断层发生右旋压扭活动，2条走滑断层夹持的公共块体整体向北移动，受到陈家庄凸起太古界刚性块体的顶托作用，形成了研究区大型推覆构造，这一认识合理解释了该地区古近纪末期正反转构造形成的地质成因;根据此研究成果，文章指出该类成因的地层不整合圈闭是近期重要的勘探领域，同时也提出沟扇对应的地质认识在外来系统储层预测过程中存在不适应性。

关键词：推覆构造;成因机制;地质意义;青西-民丰地区;东营凹陷

中图分类号：P542.3 文献标识码：A

济阳坳陷作为一个以拉张作用为主的盆地，首次在东营凹陷青西-民丰地区发现和证实了大型推覆构造的存在。钻井证实，该推覆构造下伏原地系统为太古界泰山群的变质岩系;主滑动面是两大套地层之间的Tg面;上覆外来系统是古近系碎屑岩系，发生了强烈的挤压变形和剥蚀。上覆外来系统涉及的地层包括古近系孔店组、沙河街组和东营组，其中渐新统东营组是该构造波及的最年轻的地层（图1）。

青西-民丰地区推覆构造的存在，说明济阳坳陷在形成演化过程中，虽然整体处于拉张作用背景之下，但在某一时期的局部地区存在挤压应力场。推覆构造的发现，对进一步认识济阳坳陷的区域构造演化和油气成藏具有重要的地质意义。

一、构造地质背景

研究区东以青西断层与青坨子凸起相邻，北以陈南断层与陈家庄凸起相隔，整体位于东营凹陷东北部（图2）。青坨子凸起和陈家庄凸起发育太古界泰山群基底变质岩系，研究区整体以古近纪碎屑岩为主。研究区古近系发育了一系列NWW向断层，其中2条断层延伸5～8km，断距在100～200m;另2条断层延伸3～5km，断距在20～40m;其他次級断层断距在10m左右（图3）。

二、推覆构造的成因机制

1.东营运动产生的动力学机制

研究发现，济阳坳陷古近系翘倾剥蚀与N（N）E、NW向断层伴生出现，说明其与N（N）E、NW、近SN向断层活动有关。根据古近纪末期郯庐断裂带活动以及西侧济阳坳陷内部伴生构造的研究，发现2种构造现象存在：一是发育众多的N（N）E向右旋走滑断层，二是发育与压扭走滑有关的复合花状构造（负花状背形）以及压扭性背斜与膝折带，涉及的最新地层为东营组。综合以上2种地质现象可以看出，郯庐断裂带在古近纪末期发生了右旋压扭运动，这一认识与前人的研究成果一致。

从区域资料来看，古近纪末（23.3Ma），在西太平洋弧后扩张和印度板块向北运动造成的向东构造挤出作用下，中国东部出现了近东西向区域性挤压，整个济阳坳陷及渤海湾地区表现为NEE-SWW向的区域挤压应力状态，郯庐断裂带作为岩石圈薄弱带发生了多次的逆冲活动;渤海湾地区古近系发育的断陷盆地在此次挤压过程中普遍发生了大规模的抬升与剥蚀作用，济阳坳陷同样也发生了抬升与剥蚀，并导致古近纪上部地层的缺失，形成N/E间断面;研究区东部及其东界-郯庐断裂带上目前保存的压扭型构造多是这期区域性挤压作用的结果。

2.推覆构造形成的运动学机制

在NEE-SWW向的区域挤压应力作用下，济阳坳陷N（N）E向、NW向和SN向断层继承了古近纪的走滑方向，即N（N）E向断层继续发生右旋走滑、NW向断层继续发生左行走滑，只是所承受的应力由斜向拉张转化为斜向挤压，断层性质由张扭转变为压扭。

青西-民丰地区西界断层为NW走向的罗西-车西断层，东界为近SN向的青西断层（图2）。古近纪，在近SN向区域拉张应力作用下，罗西-车西断层发生左旋张扭走滑，青西断层发生右旋扭张走滑。东营运动期间，在SWW-NEE向区域挤压应力作用下，罗西-车西断层以左旋压扭为主，青西断层以右旋压扭为主;以陈家庄凸起北坡T2反射层（东营组底界）为标准，近SN向的青西断层右行平移，NW向罗西-车西断层左行走滑。不同时期区域应力方向不同，对断层的作用力性质不同，但同一条断层的走滑方向具有继承性。在两期走滑应力作用下，罗西-车西断层左旋走滑了5km，青西断层右旋走滑了3.5km。

东营运动期，在SWW-NEE向区域压扭应力作用下，位于陈南断层下降盘并夹持于2条走滑断层之间的古近系块体-青西-民丰地区整体向北移动，在向北走滑移动的过程中，受到陈家庄凸起太古界刚性地层（原地系统）的顶托作用，古近系（上覆系统）沿陈南断层发生逆冲、翘倾、剥蚀，形成现今的正反转构造，这就合理解释了该地区正反状构造形成的动力学机制。

根据走滑压扭断层伴生构造发育模式（图3），在NE、NW以及近SN向断层走滑作用过程中，形成一系列与走滑压扭作用相关的伴生构造，如负花状背形、伴生的NE向褶皱等（图3）。在青西断层右旋压扭作用下，断层西盘古近系在NE方向上的大规模压缩（图1），并伴生形成褶皱、翘倾等伴生构造。

三、油气勘探意义

1.地层不整合圈闭的形成拓宽了勘探领域

济阳坳陷推覆构造最强烈的地区是东营凹陷青西-民丰地区，特别是青西地区沙河街组三段-一段以及东营组发生翘倾，遭受强烈剥蚀，后被馆陶组泥岩覆盖，形成永123井沙河街组三段地层剥蚀不整合油藏（图4）。

笔者曾对东营运动形成的正反转构造进行了研究，发现这种地质现象主要发生在研究区的东部郯庐断裂带附近，其他地区的N（N）E、NW、近SN向走滑断层附近也有所表现。而这些正反转构造的发育，造成地层的局部翘倾、剥蚀，形成地层不整合圈闭。该类圈闭与运移通道和盖层匹配，可以形成地层不整合油气藏，这是济阳坳陷重要的成藏圈闭类型之一。

2.沟扇对应储层预测技术的应用受到限制

沟扇对应是陡坡带砂砾岩体储层预测的重要指导理论。但由于大型推覆构造的形成，推覆体现今的地层展布是构造形变后的产物，属于“外来系统”，凸起对下降盘的沉积物不具有控制作用。研究区青西断层右旋走滑了3.5km，虽然上升盘青坨子凸起发育一系列古冲沟，但下降盘外来系统向北的走滑距离远远大于3.5km，也就不存在沟扇对应的问题。因此，沟扇对应储层预测技术的适应性在外来系统发育区的应用受到限制，需要恢复外来系统的原始沉积状态才能利用沟扇对应的地质认识预测砂砾岩体的发育。