渤海海域前古近系深层潜山类型及其成因
徐长贵1, 侯明才2,3, 王粤川1, 陈安清2,3, 黄志发2,3, 罗小平4, 韩建辉4, 徐云龙4
1. 中海石油(中国)有限公司天津分公司;
2.成都理工大学沉积地质研究院;
3. “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学;
4.成都理工大学能源学院
通讯作者:侯明才,1968年生,教授,博士生导师,博士;主要从事大地构造沉积学、含油气盆地分析、层序岩相古地理学等领域的科研和教学工作。地址:(610059)四川省成都市成华区二仙桥东三路1号。ORCID: 0000-0001-7583-9159。E-mail: houmc@cdut.edu.cn

作者简介:徐长贵,1971年生,教授级高级工程师,博士;主要从事石油地质理论与油气勘探方面的研究与管理工作。地址:(300450)天津市滨海新区海川路2121号。ORCID:0000-0001-8127-2849。E-mail: xuchg@cnooc.com.cn

摘要

锦州南潜山油田和渤中19-6潜山大气田的发现揭示出渤海海域深层潜山具有巨大的油气勘探潜力。但是,该区复杂多样的潜山结构导致潜山分类方案繁多,制约了对渤海海域潜山类型及油气成藏规律的认识。为此,基于该区已钻井和三维地震资料,在区域地质背景分析的基础上,研究渤海海域潜山地层结构和断裂分布特征,明确潜山构造特征和潜山演化动力力学机制,讨论潜山分类方案,进而评价潜山带的油气勘探潜力。研究结果表明:①中生代以来的历次构造运动奠定了渤海海域潜山构造的发育基础,侏罗纪—白垩纪的燕山运动主导了潜山内幕构造样式和外部形态的形成,新生代以来的晚期断陷走滑活动对潜山具有加强及定型作用;②渤海海域前古近系构造层自下而上可划分为太古界—元古界构造层、古生界构造层和中生界构造层;③潜山构造样式可划分为挤压褶皱、伸展断裂、走滑、反转、底辟等5种类型;④渤海海域潜山具有多成因、多结构、多岩性、多形态的复杂特征,依据潜山的“成因—结构”分类原则将其划分为2大类7小类,其中侵蚀残丘型潜山和拉张断垒型潜山具有较好的油气勘探前景。结论认为,渤中低凸起PL7-1中生界潜山与辽西凸起SZ36-1潜山具有较好的油气勘探前景,辽西凸起南端、渤海海域西部的沙垒田凸起西侧—歧口凹陷和渤中凹陷西南缓坡带是有利的潜山油气成藏区。

关键词: 渤海湾盆地; 渤海海域; 深层潜山; 构造解析; 构造层; 断裂分布; 成因分类; 油气勘探
Type and genesis of Pre-Tertiary deep buried hills in the Bohai Sea area
Xu Changgui1, Hou Mingcai2,3, Wang Yuechuan1, Chen Anqing2,3, Huang Zhifa2,3, Luo Xiaoping4, Han Jianhui4, Xu Yunlong4
1. Tianjin Branch Company of CNOOC, Tianjin 300452, China;
2. Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China;
3. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation//Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China;
4. College of Energy, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China
Abstract

The discovery of Jinzhou South Buried-Hill Oilfield and BZ19-6 Buried-Hill Gasfield reveals the immense oil and gas exploration potential of deep buried hills in the Bohai Sea area. In this area, however, complex and diverse buried hill structures lead to multiple classification schemes of buried hills, restricting the understanding on buried hill types and hydrocarbon accumulation rules in the Bohai Sea area. In this paper, the regional geological setting was analyzed. Then, based on the drilling and 3D seismic data in the Bohai Sea area, the stratigraphic structure and fault distribution characteristics of the buried hills in this area were studied, and the structural characteristics and evolutionary mechanical mechanisms of the buried hills were clarified. Finally, the buried-hill classification scheme was discussed, and the oil and gas exploration potential of buried hill belts was evaluated. And the following research results were obtained. First, the tectonic movements since Mesozoic lay a foundation for the development of the buried hill structures, the Yanshan Movement During Jurassic-Cretaceous dominates the formation of the internal structural style and external morphology of the buried hills, and the late fault-depression strike-slip activity since Cenozoic has a strengthening and shaping effect on the buried hills. Second, the Pre-Tertiary structural layer in the Bohai Sea area can be divided into Archeozoic-Proterozoic, Paleozoic and Mesozoic structural layers. Third, the buried hill structures can be divided into five patterns, i.e., compressional fold, extensional fault, strike-slip, inversion and diapir. Fourth, the buried hills in the Bohai Sea area present the complex characteristics of multi-genesis, multi-structure, multi-lithology and multi-morphology. And according to the classification principle of genesis and structure, the buried hills in the Bohai Sea area are divided into 2 types and 7 sub-types, among which the eroded residual mound type buried hill and the tensile barrier type buried hill are better in the prospects of oil and gas exploration. It is concluded that PL7-1 Mesozoic buried hill in Bozhong low uplift and SZ36-1 buried hill in Liaoxi uplift have better prospects of oil and gas exploration, and the southern end of Liaoxi uplift, the western edge of Shaleitian uplift-Qikou sag in the west of Bohai Sea area and the gentle slope belt in the southwest of Bozhong sag are favorable areas for hydrocarbon accumulation of buried hill.

Keyword: Bohai Bay Basin; Bohai Sea area; Deep buried hill; Structural analysis; Structural layer; Fault distribution; Genetic classification; Oil and gas exploration
0 引言

潜山(Buried-hills)一词最早见于Power[1]发表的《潜山及其在石油地质学中的重要性》一文, 该术语后来逐渐被其他一些地质学家引用, 例如莱复生[2]在《石油地质学》一书中将盆地接受沉积前就已形成的基岩古地貌称之为潜山。如今, 潜山被认为是被不整合埋藏在年轻地层之下, 属于盆地基底的古地形高点。国内外发现大量潜山油气藏, 如1928年发现的美国俄克拉荷马城潜山油田, 1972年发现的济阳坳陷义和庄潜山油田和2002年发现的辽东湾锦州南潜山油田[3, 4, 5]。对古潜山油气藏的认识经历了从最初的基于潜山风化壳圈闭形态的分类、到后来基于潜山内幕油气藏的发现及其圈闭形态的解剖、再到现今对隐蔽型深潜山油气藏的勘探等3个阶段[5]。对于潜山油气藏的分类, 前人已从潜山形态、构造特征和形成时间等方面, 提出了各类方案[6, 7, 8, 9]。不同的分类方法对潜山油气藏的勘探均起到了指导作用, 但这些各种各样的潜山分类命名方案, 都是根据油田的地区特色提出的, 至今尚没有统一的、普适性强的潜山油气藏分类方案。

渤海湾盆地是我国主要的潜山油气藏发育区, 亦是我国扩大油气资源的重点地区之一[10]。2017年在渤中凹陷西南部渤中19-6构造带深层太古界变质潜山获得的天然气突破性发现[11], 进一步证实海域深层复杂潜山带的巨大天然气勘探潜力。渤海海域作为渤海湾盆地的海上延伸部分, 在盆地基底断裂与古构造变形的控制下, 受后期构造运动的改造, 具有多结构、多岩性、多成因、多形态等特点。对已发现的13个潜山带油气田, 前人也从地层、构造、储层、成藏等方面进行了全方位分析。但由于潜山的差异性和复杂性, 这些研究多以单个独立潜山的成因分析和油藏解剖为主, 未形成宏观性、系统性的认识, 对整个渤海海域潜山油气藏的分布规律仍在探究中。这直接制约了对渤海海域潜山油气成藏规律的认识。为此, 笔者基于渤海海域数百口钻遇潜山地层的钻井和覆盖全区三维地震资料, 系统梳理渤海海域潜山地层结构和断裂分布特征, 解析潜山构造特征和潜山形成的动力成因机制, 提出渤海海域的“ 结构— 成因” 潜山分类方案, 以期为深化认识深层潜山、潜山内幕的演化过程和成藏规律奠定基础。

1 地质背景

渤海湾盆地是新生代裂谷盆地叠加在前新生代海相克拉通盆地之上的大型叠合(或残留)盆地[12], 东临胶辽隆起, 西接太行山隆起, 南北分别被鲁西隆起和燕山褶皱带所限, 面积约20× 104 km2, 总体上呈不规则的菱形[13]。渤海海域位于渤海湾盆地东部, 总面积超过5× 104 km2, 约占渤海湾盆地的四分之一。根据最新古近系的分布将渤海海域划分为5个一级构造单元(包括黄骅坳陷、济阳坳陷、渤中坳陷、辽东湾坳陷和埕宁隆起)[14]和25个二级构造单元(包括11个凹陷和14个凸起)(图1)。除渤中坳陷、辽东湾坳陷是渤海海域独有的构造单元, 黄骅坳陷、济阳坳陷、埕宁隆起小部分地区延伸至海域。

图1 渤海海域构造位置及其构造格局图

渤海海域地处渤海湾盆地核心地带, 其形成主要经历了4个阶段:第一阶段是中元古代— 古生代潜山物质基础发育阶段, 属于沉积建造期, 构造运动以整体垂直隆升为主, 构造不发育; 第二阶段为早— 中侏罗世挤压造山与潜山构造发育阶段, 该阶段主要受到来自远程印度板块、西伯利亚板块、扬子板块及西太平洋区板块(主要包括太平洋板块、伊泽奈崎— 库拉板块、海域法拉隆板块)的俯冲、汇聚和碰撞作用, 在渤海湾广泛发育近E— W向褶皱、逆冲等挤压构造样式; 第三阶段为晚侏罗世— 早白垩世陆内裂陷及潜山初始格局的形成阶段, 渤海海域由大规模南北向挤压背景转换成NNE向(或NE向)走滑扭动和伸展背景, 同时伴有强烈的岩浆活动; 第四阶段为晚白垩世— 古新世早期, 包括古近纪继承性裂陷和新近纪热沉降。多阶段构造运动的强烈叠加改造和多板块联合作用造就了研究区现今复杂多样构造格局[15, 16, 17, 18, 19]

2 潜山地层结构

渤海海域潜山地层发育较完整, 从太古界到中生界皆有发育, 共10个系, 主要为从元古界— 下古生界陆表海台地、潮坪相到上古生界— 中生界湖泊河流相沉积。太古界以深变质岩为主, 构成了全区结晶基底; 元古界— 下古生界为海相碳酸盐岩为主体的沉积物; 下古生界潜山地层以寒武系、奥陶系为主, 缺失震旦系, 主要分布于渤中凹陷和辽西凹陷。上古生界主要为砂岩、泥岩及石灰岩[20], 渤海海域内大部分地区由于构造抬升遭受剥蚀而缺失。中生界三叠系全区缺失[21]。中— 下侏罗统以河流相碎屑岩为主, 主要分布于渤中凹陷。上侏罗统— 下白垩统为一套安山岩、凝灰岩夹碎屑岩。

在潜山的形成演化过程中, 太古代是渤海海域潜山结晶基底形成的主要时期, 元古代、早古生代全区接受广泛海相沉积, 进入稳定克拉通建造阶段, 中生代后的构造活动和岩浆事件破坏了中生代前的海相克拉通盆地, 使研究区成为地层残缺不全的残留盆地, 呈现堑垒相间的构造格局、凹隆相间的地形地貌。新生代地层将该地貌埋于其下形成潜山。以此为基础, 渤海海域前古近系构造层自下而上可划分为太古界— 元古界构造层、古生界构造层和中生界构造层(图2)。

图2 渤海海域前古近系潜山地层结构图

3 潜山构造特征及结构— 成因类型
3.1 潜山断裂系统

渤海湾盆地作为裂谷盆地, 在强烈、多期的断陷作用下, 发育不同尺度、不同产状、不同性质的断层, 断层与被切割的地质体一起组成复杂的断裂体系, 形成复杂的盆— 岭结构[22]。通过对覆盖全区三维地震资料解释, 对渤海海域断裂进行系统梳理。研究区主要发育NE— SW向、近E— W向、NW— SE向等3组断裂, 并控制渤海海域内构造格局(图1)。NE— SW向断裂为郯庐断裂带渤海段, 主要发育于渤海海域东部地区, 如辽东湾坳陷、渤东低凸起和渤南低凸起等, 同时表现出伸展、走滑性质。根据断裂在平面、剖面上的延伸特点及组合关系可进一步分为3段。渤海北段即辽东湾段, 断裂为NE向并以平行排列为主, 辽中一号断裂(F5)与辽西1号断裂(F6)为典型的NE向平行断裂。渤海中段为断裂交汇段, 以NE向断裂为主, 如渤东3号断裂(F14)与渤东1号断裂(F15), 见少量北西向断裂; 渤海南段为相交叠合段, NNE向断裂与近EW向断裂在此叠合、相交, 如莱州西支1号断裂(F21)与黄北断裂(F22)。近E— W向、NW— SE向断裂为伸展型的正断层, 主要分布在渤海海域西部地区和渤中凹陷, 典型断裂如沙南断裂(F33)和埕北断裂(F34)。此外, 渤海海域各个次级构造单元中发育纵多倾向各异的次级断裂, 这些派生断裂与主断裂平行或相交出现。

3.2 潜山构造样式

通过对渤海海域高精度的三维地震资料及数百口探井数据系统解释, 深入研究潜山的地层系统、断裂构造与构造演化特征之间的关系, 分析其各个演化阶段断裂活动的差异性和断裂在剖面上组合的几何形态, 将渤海海域构造样式划分为伸展、走滑、挤压、反转及底辟等5大类, 进一步细分为12小类(表1)。渤海海域现今构造格局和特征是多期次构造运动叠加的结果[23], 后期构造运动对前一期构造进行改造, 如印支运动晚期挤压作用形成的逆冲推覆构造, 由于燕山期构造体制由挤压为主向伸展为主转变而被改造[24], 使其难以识别。

表1 渤海海域主要构造样式表

3.2.1 伸展构造

渤海海域作为渤海湾盆地的一部分, 其演化经历多期的构造运动, 如在晚侏罗世— 早白垩世及新生代经历拉张作用, 发育伸展构造。通过对地震剖面构造解释、区内断层剖面组合形态的刻画, 进一步将其划分为半地堑、地堑地垒、斜列式断块及“ Y” 形断层等4种组合样式。

3.2.1.1 半地堑

研究区半地堑分布较广, 辽西凹陷、岐口凹陷、莱州湾凹陷等均有分布。半地堑的陡坡带为渤海湾现今的各个二级构造单元的控制性边界断层一侧, 与上覆新生代地层构成复式半地堑的特征。

3.2.1.2 地堑地垒

地堑地垒在辽东湾最为发育, 辽东湾地区以NNE向断裂控制的堑垒组合为特征, 整体上表现为“ 三凹夹两凸” , 呈长条形。地堑地垒发育在地壳受拉伸地区, 边界断层由多条高角度正断层联合而成, 边界断层为辽东湾的3条断裂, 平面上边界表现为线状, 构造延长可达数百公里。其形成是在水平拉张作用下, 地壳垂向减薄, 上部形成两组剖面上共轭的高角度正断层, 其间的地块下降形成地堑, 如渤中凹陷; 其间的地块上升则形成地垒, 如辽东凸起。

3.2.1.3 斜列式断块

斜列式断块是一组产状大致相近的正断层, 各自的上盘依次下降, 剖面上呈阶梯状的断块组合。斜列式断块又可根据断盘中岩层的倾向与断阶梯式断层层面倾向的关系分为顺向翘倾断块和反向翘倾断块, 后者断盘中的岩层呈现上翘效应, 也有人称为抬斜断块。研究区斜列式断块主要分在渤南地区黄河口凹陷缓坡带和洼陷带、渤中凹陷。

3.2.1.4 “ Y” 形断层

“ Y” 形断层主要为主断裂和次级断裂组成, 根据主、次断裂的倾向又可划分为同向“ Y” 形和反向“ Y” 形。在渤海海域中, 常见于凹陷陡坡带, 控凹断裂常与邻近次级断裂在浅层呈现这种组合方式。

3.2.2 挤压构造

3.2.2.1 逆冲推覆构造

渤海海域位于华北板块东缘, 在古生代接受稳定克拉通沉积。印支期遭受南北向挤压应力作用, 形成的大量逆冲断层, 后经燕山运动的继承性作用, 逆断层逆冲最晚可持续到中侏罗世。后经伸展作用遭受破坏, 主要发育在凹陷的控凹边界附近, 如秦南凹陷。

3.2.2.2 三角带构造

三角带构造以沙垒田凸起南缘沙垒田三角带最为典型。在该构造带中, 向陆的逆冲断层(改造前)和背陆的古生界构成三角的两腰, 深部未遭受改造的古生界作为底板。该构造说明在古生代后, 研究区遭受过至少一期以挤压应力作用为主的构造运动。

3.2.2.3 褶皱

印支期, 渤海海域遭受近南北向的挤压, 形成一系列轴向近E— W向的褶皱带; 燕山期, 西太平洋板块向华北板块俯冲, 在渤海海域内形成近NE— NNE向的褶皱带。但后期的构造运动使褶皱保存较少, 在辽东凹陷及渤西地区仍可以窥见。

3.2.3 走滑构造

由于应力场的差别, 走滑构造在剖面上主要表现为两种:一种是正花状构造, 是以扭应力为主形成的构造样式; 二是负花状构造, 是张扭应力机制下的形成的构造样式。莱州湾凹陷是渤海海域内拉张走滑构造最显著的表现。

3.2.4 反转构造

反转构造为同一地质体在不同演化时期应力改变而形成的一种复合构造[25], 其几何学、运动学特征和时空分布规律不仅能够反映不同时期盆地的构造格局、演化过程, 还能体现区域应力场、地球动力学背景的转变, 对油气成藏也有重要意义[26]。根据构造前后应力机制的改变可分为正反转构造和负反转构造。

负反转构造为先挤压后伸展的叠加复合构造。据前人研究, 该构造样式在中国东部普遍存在, 渤海海域辽东湾、渤中— 渤西、渤南等地区广泛分布, 该构造样式主要发育于凸起的中部, 晚古生界— 早中生界受挤压应力产生逆断层, 断层上盘沿断层逆冲, 古生代地层遭受剥蚀而变薄, 中侏罗世区域应力改变, 地层顺逆断层次序下滑, 早白垩世表现出正断层性质, 同时表现出半地堑的构造特征, 接受新的沉积[23]

正反转构造为先伸展后挤压的叠加复合构造。研究区正反转构造主要发育在侏罗世之后, 剖面上, 该类反转构造的反转程度低、反转量小, 半地堑沉积地层向外挤压凸出, 边界断层主要为正断层, 这是由于所受挤压应力不足, 逆断距不足以抵消原来正断层的断距。

3.2.5 底辟构造

岩浆活动是研究深部地质过程的重要窗口。克拉通的破坏促使渤海海域潜山的形成和发育, 而克拉通破坏的本质是岩石圈产生巨量减薄。随着克拉通破坏、岩石圈减薄, 浅部宏观地质体会出现强烈的伸展构造运动、大面积的岩浆活动和地势由高到低的转变[27]。研究区中生代中晚期以后随着华北克拉通的裂解, 裂谷作用和陆内伸展作用为主导, 岩浆随深大断裂上涌侵入上覆岩层或者喷出地表, 火山岩与造山带构造同期侵位, 对潜山构造样式的塑造作用多表现为花岗岩侵位机制中的底辟上涌。

3.3 潜山成因— 结构分类

根据全区断裂系统和地层发育、展布特征, 按照“ 成因— 结构” 的分类原则, 对渤海海域潜山进行类型划分(表2)。首先从内、外动力地质作用对潜山的塑造上划分为地貌潜山和构造潜山; 其次从动力学成因上, 根据渤海潜山的构造演化主要动力机制, 将渤海海域潜山进一步细分为侵蚀残丘型、拉张断垒型、拉张断块— 断阶型、挤压褶皱型、褶皱断块型、斜滑断块型和反转斜坡型7类; 最后将地层结构分类与成因分类相结合, 细分出30种不同的潜山类型, 不同类型的潜山岩性组合具有多样性和差异性。

表2 渤海海域潜山“ 成因— 结构” 类型表

3.3.1 地貌型(侵蚀残丘型)

地貌型潜山主要发育在古隆起背景之下, 与印支期古隆升区遭受的差异风化剥蚀作用有关, 通常与上覆地层为角度不整合接触[28]。庙西北凸起PL9-1(图3)、石臼坨凸起潜山为此类型潜山。庙西北凸起为庙西1号断裂(F16)的下盘, 呈NE— SW向展布, 平面上为椭圆状。钻井揭示, 该潜山是由燕山期侵位于元古界变质岩中的花岗岩组成, 白垩纪末期的构造抬升将花岗岩顶部的变质岩剥蚀殆尽, 新生代后即出露地表, 后被新近系直接披覆其上[29, 30, 31, 32]

图3 庙西北凸起PL9-1侵蚀残丘型潜山地震剖面图

3.3.2 构造型

3.3.2.1 拉张断垒型

潜山的形成受两条以上相背而倾的断层控制, 位于二者共同的上升盘。渤海海域该类潜山分布较多, 如辽东凸起(图4)、沙垒田凸起、莱北凸起等。辽东凸起潜山地层主要为元古界和太古界。该潜山受EW倾向的旅大1号断裂(F8)和SE倾向的渤东2号断裂(F12)控制, 整体呈NE— SW走向夹持于辽中凹陷和辽东凹陷, 主体为两条断裂的共同下盘。燕山期伸展作用是塑造了该潜山的雏形, 后期郯庐断裂的继承性活动促使该潜山的进一步形成。

图4 辽东凸起南段拉张断垒型潜山地震剖面图

3.3.2.2 拉张断块— 断阶型

该类型潜山的形成受2条以上同倾向正断层控制。根据潜山地层倾向与断层倾向的关系, 可进一步划分为顺向翘倾断阶型(如黄河口缓坡带潜山)和反向掀斜滑脱断阶型(如南堡凹陷潜山带)。

1)顺向滑脱断阶型。黄河口缓坡潜山带位于黄河口凹陷南侧缓坡带, 呈NE— SW向展布, 是典型的顺向滑脱断阶(图5)。潜山地层自下而上包括中新元古界和中生界, 古生界地层受印支运动作用遭受抬升剥蚀而缺失。该潜山受控于一系列NW倾向、NE走向的后生断层控制, 后期活动断层切割潜山地层, 使其上盘地层依次下掉且与断层倾向相同。在伸展应力背景下, 主拆离断层上盘的断块在水平拉张力的作用下产生次级断裂, 次级断裂因自身沉积物重力影响, 产生顺层剪切力, 使断块沿剪切破裂面下滑形成。

图5 黄河口缓坡潜山带顺向滑脱断阶型潜山地震剖面图

2)反向掀斜断阶型。黄河口凹陷北侧陡坡带的地层结构为双层结构, 由太古界— 元古界构造层和中生界构造层构成, 为典型的反向掀斜断阶型(图6)。潜山的形成受控于黄北断裂及部分次级断裂, 断裂主要在燕山期末开始活化。燕山期渤海海域进入以伸展作用为主导的演化阶段, 在水平拉张力作用下同黄北断裂的形成产生一系列次级断裂。随着活动强度增大, 其断层两侧地层发生不同程度的掀斜、旋转, 断层倾向与地层倾向相反。此外, 渤中凹陷西部缓坡在拉张作用和上覆巨厚的新生代沉积物重力作用下亦形成此类潜山。

图6 渤中凹陷— 黄河口凹陷反向掀斜断阶型潜山地震剖面

3.3.2.3 褶皱断块型

褶皱断块型潜山分布于辽东湾、渤海海域西部和南部地区。印支期和燕山期的挤压作用, 在渤海湾盆地形成了轴向为近EW向和NE— NNE向的褶皱带, 且近EW向褶皱受到NE— NNE向褶皱横跨叠加改造, 尽管中生代、新生代时期遭受了伸展断陷作用改造, 但早期构造行迹仍得到了保留。

辽西凸起潜山(图4)受辽西1号断裂(F6)控制整体呈NE— SW展布, 潜山地层包括太古界、元古界、古生界和中生界, 新生代覆盖其上。燕山期挤压使古生界和中生界产生逆冲褶皱, 又被后期的正断层切割形成的潜山, 但内幕仍保留褶皱形态。

3.3.2.4 挤压褶皱型

渤海海域受到自南向北向的挤压形成E— W向展布的向斜背斜相间的凸凹格局, 凸起区在晚侏罗世和白垩世时期遭受了长时间的风化剥蚀作用, 上覆古生界遭到了强烈剥蚀缺失作用, 背斜向斜过渡带的斜坡区古生界得到了不同程度的保留, 如石臼坨凸起、埕北低凸起、沙垒田凸起(图7)等。石臼坨凸起428东构造BZ8井地层数据、年代学数据和实例地震剖面清楚地反映寒武系— 奥陶系遭受了剥蚀缺失, 石炭系— 二叠系直接覆盖在前寒武系之上。

图7 秦南凹陷— 渤中凹陷挤压褶皱型潜山地震剖面图

3.3.2.5 斜滑断块型

斜滑断块型潜山是渤海海域在处于滨西太平洋构造域内同时受到伸展作用和郯庐断裂带活化而引起的走滑作用时形成[33]。该类潜山主要分布于渤海海域东部地区, 如辽东凸起、渤东低凸起和渤南低凸起, 其分别对应郯庐断裂在渤海海域的北段、中段和南段。渤南低凸起东侧受控于莱州东支1号断裂(F19)的PL25潜山(图8-a)为此类型潜山, 潜山地层包括太古界、元古界和中生界。渤海海域在伸展力作用背景下, 莱州东支1号断裂受到水平旋转应力的控制, 诱发形成次级断层, 次级断层与莱州东支1号主断裂相交, 但不相切, 并在渤南低凸起斜坡上向北西方向散开。从断层切割地层关系分析, 走滑活动时间应该是在古近纪。渤东低凸起潜山(图8-b)亦属于此类潜山, 其地层结构和构造特征与此类似。

图8 斜滑— 断块型潜山地震剖面图

3.3.2.6 反转斜坡型

渤海海域在印支期挤压作用下形成了大量逆冲推覆构造、逆冲断裂, 使前中生界地层遭受剥蚀。此后燕山期强烈的伸展作用使印支期形成褶皱一翼或逆断层上盘发生下掉、旋转, 形成大量半地堑, 掩盖或改造早期的挤压行迹, 使之前挤压斜坡反转成为伸展断陷斜坡, 形成反转斜坡型潜山。秦南凹陷缓坡带发育此类潜山。

秦南凹陷(图2、7)为近NE— SW向展布、北断南超的半地堑凹陷, 北侧秦南2号断裂(F26)为其控凹断裂。反转斜坡型潜山位南侧缓坡带, 潜山地层结构为太古界— 中生界, 顶部被古近系沉积物掩埋。印支期在挤压应力的作用下形成逆冲断层即早期的秦南2号断裂, 断层上盘前中生界部分地层遭受剥蚀, 燕山期的伸展作用使逆冲断层发生反转, 形成控凹断裂。断层下盘地层遭受剥蚀, 只保留了元古界。断层上盘接受巨厚中生界沉积。从凹陷中心向斜坡带古生界厚度逐渐加厚, 白垩系— 侏罗系厚度变薄。

4 讨论
4.1 潜山类型的合理性

潜山分类方案前人已经提出很多, 主要侧重单因素分析, 从某一个方面反映潜山特征。形态上可以分为单面山、断块山、褶皱山等[6]; 形成时间上可分为先成潜山、同生潜山和后成潜山[7, 8]; 发育的构造位置上把潜山划分为凸起潜山带、陡坡潜山带、洼槽潜山带、缓坡潜山带和中央走滑潜山带等6类[9]。笔者通过对潜山结构、地层结构、演化动力机制分析, 认为渤海海域潜山具有多结构、多岩性、多成因、多形态的复杂特征, 单因素分类方案不能体现出这“ 四多” 特征。综合考虑渤海海域潜山的“ 四多” 特征, 厘定了“ 成因— 结构” 的渤海海域潜山分类方案。结构上分为单层结构、双层结构和三层结构, 不同的结构组合包含了不同的岩性组合, 其中双层结构具有两种岩性组合; 成因上按内、外动力地质作用分为地貌型、构造型2大类, 并结合潜山构造样式细分为侵蚀残丘型、拉张断垒型、拉张断块— 断阶型、挤压褶皱型、褶皱断块型、斜滑断块型和反转斜坡型7类。将结构和成因进行组合, 可划分多种“ 结构— 成因” 类型(表2)。如黄河口凹陷渤中34-1潜山是双层结构, 成因属于拉张断阶型, 可命名为双层结构拉张断阶型潜山。随着潜山勘探的深入, 可将潜山典型性特征加入命名。如要强调潜山埋藏深度大, 可以命名为双层拉张断阶型深层潜山。该分类方案和模型有助于认识潜在的油气成藏部位, 有利于以此为基础进行潜山油气藏分类。因此, 潜山油气藏分类命名可以在该潜山分类的基础上, 采用潜山分类名称叠加主要成藏要素和成藏部位。如潜山顶面风化壳的某油气藏以双源供烃成藏为主要特征, 则分类命名为双层结构侵蚀断块型双源供烃潜山油气藏; 如潜山内幕的某气藏以超压成藏为主要特征, 则分类命名为双层结构侵蚀断块型超压潜山内幕气藏。以新发现的渤中19-6潜山凝析气藏为例, 根据该分类方案命名为单层结构侵蚀断块型超压潜山凝析气藏。如果需进一步强调潜山的岩性和埋藏深度大, 可以命名为单层结构侵蚀断块型超压深层变质岩潜山凝析气藏。

4.2 潜山带勘探潜力

渤海海域前古近系具有良好的区域成藏环境和优越的石油地质条件, 已发现13个潜山油气田。潜山油气藏地层结构复杂, 圈闭类型多样, 储集层类型丰富, 生储盖组合多, 为“ 新生古储” 式油气藏[34, 35]。渤海海域烃源岩主要发育于古近系的沙河街组与东营组[36]。辽东湾地区以辽中凹陷为主要供烃凹陷; 渤海海域中南部地区烃源岩主要来自渤中凹陷、莱北凹陷; 以歧口、南堡、沙南等凹陷为渤海海域西部潜山供烃。潜山储集层类型多, 主要有碳酸岩盐储层、变质岩储层、火成岩储层、碎屑岩储层。

在构造演化过程中, 前古近系与古近系之间不整合间断时间的长短(即潜山埋藏时间的早晚)、潜山形成时间的早晚及后期构造运动的改造作用直接影响着潜山储层次生孔隙和裂缝的发育程度。潜山隆起与最终埋藏的间隔阶段, 中上元古界、古生界碳酸盐岩遭受风化剥蚀, 淋滤作用加强, 是古岩溶发育的重要时期[37]。潜山多处于构造活动带上, 后期构造活动特别是新生代构造运动对潜山结构改造强烈, 裂缝发育, 同时有利于风化作用向潜山更深层作用, 改善潜山油气运移通道和储集空间[38]

综上所述, 从潜山类型角度分析, 侵蚀残丘型和拉张断垒型具有较好的油气勘探前景; 在构造位置上, 大中型低凸起(辽西凸起南端SZ36-1)、凸起倾没带(渤中低凸起PL7-1中生界潜山、西部的沙垒田凸起西侧— 歧口凹陷)和凹陷斜坡区(渤中凹陷西南缓坡带)是有利的潜山成藏区。

5 结论

1)结合渤海湾盆地演化过程, 将渤海海域前古近系潜山地层结构划分为太古界— 元古界构造层、古生界构造层和中生界构造层。

2)渤海海域主要发育NE— SW、近E— W及NW— SE向等3组断裂。通过对断层系统梳理, 渤海海域的潜山构造可划分为挤压褶皱构造、伸展断裂构造、走滑构造、反转构造、底辟构造等5大类。挤压褶皱构造主要见于渤西地区, 形成于印支期; 伸展断裂构造形成于燕山期, 喜马拉雅期进一步加强; 走滑构造受控于郯庐断裂; 岩浆刺穿构造既有燕山期形成的, 亦有少量新生代形成的。

3)渤海海域潜山具有多成因、多结构、多岩性、多形态的复杂特征, 以“ 成因— 结构” 为原则将渤海海域前古近系潜山划分为2大类7小类。成因上, 按内、外动力地质作用分为地貌型、构造型2大类, 并结合潜山构造样式进可细分为侵蚀残丘型、拉张断垒型、拉张断块— 断阶型、挤压褶皱型、褶皱断块型、斜滑断块型和反转斜坡型等7类。其中侵蚀残丘型潜山和拉张断垒型潜山具有较好的油气勘探前景。

The authors have declared that no competing interests exist.

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