高青-平南潜山带断裂特征与地质结构

王晓蕾

(中国石化胜利油田分公司 东辛采油厂,山东 东营 257000)

1 区域地质背景

高青-平南潜山带位于东营凹陷西部高青-平南断裂的上升盘,紧邻博兴洼陷,该潜山带前古近系主要发育太古界、古生界、中生界地层,依据现今构造和地层特征,自南向北划分为青城凸起及北斜坡带、平南潜山、平方王凸起(图1)。从区域构造应力场演化过程来看[1-3],高青-平南潜山带受印支运动(三叠纪沉积时期)-燕山运动早期(早中侏罗纪沉积时期)南北向挤压应力、燕山运动中晚期(早白垩纪沉积时期)北东-南西向拉张应力、喜山运动期(孔店组-馆陶组沉积时期)近南北向拉张应力三期不同性质与方向构造应力转换叠加作用的控制,形成了北西向、北东向、近东西向、近南北向等多组复杂断裂体系(图1)。

2 不同类型断裂基本特征及活动性分析

研究区断裂整体具有“多级别、多走向、多性质、多组合方式叠加并存”的特征(图1)。①平面组合特征:走向为近东西、近南北、北东(东)、北西(西)向四组,组合方式包括雁列、平行、棋盘等多种类型;②断裂级别:1条二级断裂(高青-平南断裂)、10余条三级断裂(大于5 km)以及大量的四级断裂;③断裂分布规律:近南北向、近东西向断裂主要分布于南部青城凸起及其北斜坡;北东向、北西向断裂主要分布在平方王和平南地区。在精细构造解释的基础上，结合断层两侧地层变化规律及断层活动时期等分析资料，认为研究发育不同时期形成的三种类型的断层系统，即负反转断层、走滑-拉张断层、拉张断层。

2.1 高青-平南断裂

高青—平南断裂位于东营凹陷西部,该断裂从地壳浅部发育,向下延伸,最后消失在中地壳的低速体中,为一条基底断裂[4-10]。高青-平南断裂总体走向呈NE-SW向,倾向南东,在平面上呈“S”型展布,长度大于60 km。该断裂不同构造部位的剖面特征存在明显差异(图2),L1测点附近近EW走向的高青-平南断裂呈上陡下缓的铲式形态,古近纪断面倾角约为45～55°,最大落差为1 250 m;高青-平南断裂中段L2测点附近断面近乎直立,古近纪断面为65～80°,最大落差为2 200 m,浅部层系发育“似花状”构造,说明高青-平南断裂中段具有走滑的性质;在断裂东段L3附近断面转为铲式形态,但古近纪断面倾角显著增大,为40～70°,最大断裂落差为2 100 m。根据其走向在平面上的变化可将其大致分为三段,即近EW走向的花沟段、NNE走向的高青段和NE走向的平南段,对断裂活动速率进行了计算,平南段形成时期早,高青段及花沟段相对较晚(图3)。

图2 不同构造部位高青—平南断裂剖面形态

2.2 北西向负反转断裂

北西向断裂主要为滨古8南和滨古斜15南断裂，该类断裂经历了先挤压后拉张的应力变化，断裂具有先逆后正的特点。利用阳怀忠等(2009)改进的表征反转构造活动特征方法，即断层活动速率法和负反转率法，对3条负反转断层的活动规律进行分析，其中北西向的滨古8南和滨古18南断层自T3-J1+2时期发生逆冲，T3时期活动速率分别为-20.15 m/Ma和-12.5 m/Ma，J1+2时期活动速率降低至-6.2 m/Ma和-4.5 m/Ma，至K1时期活动速率转变为正值8.96 m/Ma和6.23 m/Ma，Ek-Es4时期活动速率分别为2.36 m/Ma和2.1 m/Ma，Es3-Ed沉积时期喜山运动时期构造应力场方向与这两条断层的走向平行，断层不再发生明显伸展作用停止了活动，计算断层反转率分别为2.56和1.15。而平南断层是一条继承性活动的负反转断层，根据活动速率将其分为北段和南段，T3时期活动速率分别为-20.5 m/Ma和-15 m/Ma，J1+2时期活动速率降低至-12.2 m/Ma和-8.9 m/Ma，至K1时期活动速率转变为15 m/Ma和11.2 m/Ma，中生代反转率分别为2.565和1.452，北段明显高于南段，Ek-Es4时期活动速率分别为30 m/Ma和27.5 m/Ma，Es3-Es2时期活动速率达到峰值180 m/Ma和162 m/Ma，Es1-Ed时期活动速率为102 m/Ma和90 m/Ma，Ng-Nm时期活动速率为40 m/Ma和31 m/Ma，后期逐渐停止活动，断层总反转率分别4.562和3.256，整体具有北段反转率明显高于南段的特征，从而控制了其下盘地层剥蚀程度差异性(图3)。

图3 研究区断裂活动性分析

2.3 三四级拉张断裂

研究区拉张断裂以北东东向为主,断裂规模大小具有差异性,起始活动时期最晚,大多数形成于沙四段沉积时期(图3)。花沟断裂为研究区一条规模较大边界断裂,控制了新生代凸起与次级洼陷的形成,其上升盘为青城凸起,下降盘为花沟洼陷。

3 潜山地质结构特征

根据地层分布规律、构造发育特征、潜山类型等,建立了不同性质断裂控制下的地层差异的3种潜山地质结构模式(图4)。第一种为早期负反转断裂控制的潜山地质结构,主要为平方王和平南潜山,前者是孔店组地层直接覆盖下古生界碳酸盐岩,下古生界不同组段呈现逐层剥蚀的现象,从而缺失了上古生界和中生界的地层,因此下古生界以地层剥蚀类圈闭为主,内幕有断块圈闭,后者是孔店组地层覆盖在上古生界,中生界和上古生界遭受了一定程度的剥蚀,从而发育地层圈闭,下古生界以断块圈闭为主。第二种为高青断裂控制的潜山地质结构,主要分布在高青潜山带,该类潜山带前第三纪地层发育完整,孔店组覆盖中生界,以断块圈闭为主。第三种为花沟断裂控制下的潜山地质结构,该潜山带古近纪经历了比较大规模的抬升,从而使得馆陶组直接覆盖中生界,中生界以地层圈闭为主,古生界为断块圈闭(图5)。

图4 高青-平南潜山带地质结构图

图5 研究区不同类型断裂不同时期控制剥蚀模式

4 结 论

(1)研究区断裂整体具有“多级别、多走向、多性质、多组合方式叠加并存”的特征,主要发育1条高青-平南边界断裂、2条北西向负反转断裂、多条拉张断裂,其中高青-断裂的活动具有明显的分段性,平南段活动时期早,高青段和花沟段活动时期晚。

(2)北西向断裂印支期开始活动,孔店组-沙四段沉积时期停止活动,其他拉张断裂从孔店组-沙四段沉积时期开始活动,大多数断裂馆陶组沉积时期停止活动。

(3)受控于不同断裂活动时期、活动强度的差异,建立了不同性质断裂控制下的地层差异的3种潜山地质结构模式。