劉 超，李 偉，吳智平，張曉慶，陳興鵬，李春銳中國(guó)石油大學(xué)（華東） 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，青島266580

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渤海海域渤南地區(qū)新生代斷裂體系與盆地演化

劉 超，李 偉，吳智平，張曉慶，陳興鵬，李春銳
中國(guó)石油大學(xué)（華東） 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，青島266580

摘要：利用現(xiàn)今豐富的三維地震資料，將地震剖面解釋與相干切片分析相結(jié)合，對(duì)渤海海域渤南地區(qū)斷裂發(fā)育與盆地結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，明確了斷裂體系及構(gòu)造演化特征。結(jié)果表明：新生代郯廬斷裂渤南段可分為東、中、西三支，并與受郯廬走滑斷裂影響的近EW向、NW向和NE向主干斷裂體系共同組成了渤南地區(qū)網(wǎng)格狀的構(gòu)造格局；而區(qū)域應(yīng)力背景的改變導(dǎo)致渤南地區(qū)走滑和伸展作用的強(qiáng)弱發(fā)生了變化，使得構(gòu)造演化可劃分為左旋走滑-強(qiáng)伸展、右旋走滑-強(qiáng)伸展和弱走滑-弱伸展三個(gè)階段，第一階段孔店組～沙四段郯廬斷裂東支強(qiáng)烈活動(dòng)，中支和西支活動(dòng)微弱，NW向和近EW向大斷裂活動(dòng)形成了黃河口凹陷和萊州灣凹陷的盆地格局；第二階段沙三段～東營(yíng)組走滑斷裂三支及其他方向主干斷裂均活動(dòng)，NE向和近EW向次級(jí)斷裂開始發(fā)育，各盆地持續(xù)性伸展斷陷；第三階段館陶組-明化鎮(zhèn)組右旋走滑減弱，郯廬斷裂中支和西支發(fā)育呈一系列NE向雁列斷層，東支及其他方向主干斷裂附近次級(jí)小斷層繼續(xù)增多，各盆地轉(zhuǎn)為了整體的坳陷。

關(guān)鍵詞：郯廬斷裂；斷裂體系；盆地結(jié)構(gòu)；構(gòu)造演化；新生代；渤南地區(qū)

First author：LIU Chao，Master Degree Candidate；E-mail：liuchao0426@126.com

渤南地區(qū)是渤海海域重要的油氣勘探區(qū)，受NNE向郯廬斷裂和NWW向張家口—蓬萊斷裂的影響形成“四凸夾三凹”的格局，即渤南低凸起、黃河口凹陷、萊北低凸起、萊州灣凹陷、濰北凸起、青東凹陷和墾東凸起，面積約6000 km2，結(jié)合最新的渤?？碧劫Y料及渤南地區(qū)古近系發(fā)育的斷裂體系，其構(gòu)造單元區(qū)劃如圖1所示。新生界發(fā)育的地層自下而上有古近系的孔店組、沙河街組和東營(yíng)組，新近系的館陶組和明化鎮(zhèn)組（姜麗娜和鄒華耀，2009；孫和風(fēng)等，2012）。

圖1 渤南地區(qū)構(gòu)造單元及主干斷裂分布Fig.1 Map showing major tectonic units and main faults of Bonan area

郯廬走滑斷裂帶一直是中國(guó)區(qū)域地質(zhì)研究的熱點(diǎn)之一，其在平面展布上表現(xiàn)為明顯的分段性，眾多學(xué)者以張家口—蓬萊斷裂為界向南稱為南段（王國(guó)純，1998；徐杰等，1999；湯良杰等，2011；張鵬等，2007），渤南段又可以分為東、西兩支（吳時(shí)國(guó)等，2006；龔再升等，2007；漆家福等，2008；姜麗娜和鄒華耀，2009），均為NNE走向且自渤南低凸起向南延伸到萊州灣凹陷南部，分布于萊北低凸起的東西兩側(cè)。而渤南地區(qū)除郯廬斷裂外，古近紀(jì)其他方向的斷裂呈近EW向和NW向展布，新近紀(jì)以來(lái)走滑斷裂和邊界大斷裂持續(xù)活動(dòng)組成了復(fù)雜的調(diào)節(jié)斷裂系統(tǒng)（孫和風(fēng)等，2012）。就渤南地區(qū)內(nèi)部次一級(jí)構(gòu)造單元而言，包括黃河口凹陷（鄧津輝等，2007；朱秀香等，2009；于海波等，2010；董足華等，2012）、萊州灣凹陷（吳時(shí)國(guó)等，2006；彭文緒等，2009、2010；王永利等，2010；牛成民，2012；黃雷等，2012；吳國(guó)強(qiáng)等，2013）和渤南低凸起（王根照和胡望水，2008；呂丁友等，2011），其斷裂體系及盆地演化眾多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究。

但是渤南地區(qū)新生代各時(shí)期構(gòu)造應(yīng)力背景的差異性，使得區(qū)域走滑與伸展作用的疊加具有復(fù)雜性（漆家福，2004；余一欣等，2011；陳凱等，2012；吳智平等，2013），加之?dāng)嗔哑拭娼忉尯推矫娼M合存在的多解性，使得該區(qū)斷裂體系及盆地演化認(rèn)識(shí)存在爭(zhēng)議，具體有以下三個(gè)方面的問(wèn)題：①研究區(qū)西側(cè)深部大斷裂直立，具有走滑特征，其是否與郯廬斷裂具有聯(lián)系缺乏認(rèn)識(shí)，這對(duì)渤南地區(qū)走滑斷裂東西方向上的差異性研究具有重要的意義；②各時(shí)期不同方向的主干斷裂和次級(jí)斷裂錯(cuò)綜復(fù)雜，使得對(duì)渤南地區(qū)斷裂體系特征缺乏清晰的認(rèn)識(shí)；③渤南地區(qū)作為新生代渤海灣盆地的一部分，在演化上具有與整體盆地相一致的幕式裂陷，但是在各演化階段又具有本身的獨(dú)特之處，前人缺乏從整個(gè)渤南地區(qū)的視角出發(fā)來(lái)探討其構(gòu)造演化的階段性特征。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文從郯廬斷裂東西方向上發(fā)育的差異性出發(fā)，從不同方向主干斷裂的精細(xì)刻畫和描述入手，分析了新生代斷裂體系的時(shí)空差異性；加之區(qū)域構(gòu)造演化的階段性特征，明確了渤南地區(qū)的斷裂發(fā)育和盆地演化，為渤南地區(qū)的油氣勘探提供了基礎(chǔ)和借鑒。

1 渤南地區(qū)斷裂體系

充分利用現(xiàn)今豐富的三維地震資料，將地震剖面解釋和水平切片分析相結(jié)合，對(duì)斷裂體系進(jìn)行精細(xì)、立體解析。

1.1 NNE向斷裂

渤南地區(qū)有九條NNE向主干斷裂，古近系其發(fā)育的平面位置見圖1，整體而言，地震剖面上表現(xiàn)為高角度板式、鏟式，與次級(jí)斷裂形成負(fù)花狀或似花狀組合；水平切片上深部主干斷裂連續(xù)，淺部主干斷裂不發(fā)育而是表現(xiàn)為一系列呈雁列狀組合的的次級(jí)斷裂。黃河口凹陷西側(cè)的黃西1號(hào)斷裂和黃西2號(hào)斷裂，近SN走向且具有絲帶效應(yīng)，平面延伸距離約為29 km和13 km，切片上深部主斷面清晰可見而淺部發(fā)育的次級(jí)斷裂為NE向雁列式的斷層組合，剖面上看下部層系主斷面近直立，淺部大多在東營(yíng)組之上撒開形成花狀組合，表現(xiàn)為走滑性質(zhì)，吻合于郯廬斷裂帶NNE向的走滑特征（平面深、淺切片見圖2A，地震剖面見圖3AA′）。渤南地區(qū)中部發(fā)育的萊州西支2號(hào)斷裂和萊州西支4號(hào)斷裂剖面上斷面亦近直立，淺部切穿至了新近系館陶組的地層，這兩條走滑斷裂組成了走滑轉(zhuǎn)換帶，使得次級(jí)斷裂大量發(fā)育且剖面上看形態(tài)多樣（平面深、淺切片見圖2B，地震剖面見圖3 BB′）。而萊州東支斷裂分三條，最東側(cè)一條斷面呈鏟式兼具有拉張和走滑性質(zhì)，另外兩條斷裂深部交于該條斷裂，淺部切穿至了第四系地層，次級(jí)斷裂與三條走滑斷裂相交呈“Y”字型（平面深、淺切片見圖2C，地震剖面見圖3 CC′）。

渤南地區(qū)西側(cè)走滑性質(zhì)斷裂的認(rèn)識(shí)，結(jié)合前人認(rèn)為的郯廬斷裂渤南段東、西分支的特征（龔再升等，2007；漆家福等，2008；姜麗娜和鄒華耀，2009，孫和風(fēng)等，2012），從水平相干切片和地震剖面上均能夠看出東、中、西具有差異性，據(jù)此將其劃分為東、中、西三支，剖面上西支走滑斷裂僅切穿至東營(yíng)組的地層，而東支與中支均切穿新近系以來(lái)的淺部地層。從空間結(jié)構(gòu)的整體來(lái)看，西支主要表現(xiàn)為弱走滑到中等強(qiáng)度走滑斷裂，規(guī)模小且越到淺層走滑特征越不明顯，表現(xiàn)為一系列NE向雁列式展布的次級(jí)斷層；中支弱走滑、中等走滑與強(qiáng)走滑性質(zhì)的斷裂均有發(fā)育，走滑強(qiáng)度由深部層系到淺部層系、由南向北逐漸減弱；東支均為強(qiáng)走滑斷裂，各層系平面上斷裂清晰可見且調(diào)節(jié)性質(zhì)的次級(jí)斷裂發(fā)育。東、中、西走滑強(qiáng)度的差異性，結(jié)合圖4A的T8深部層系底面立體圖，識(shí)別出東、中、西支走滑斷裂的形態(tài)，由此建立了如圖4B所示的空間結(jié)構(gòu)差異模式圖。

1.2 其他方向主干斷裂

（1）近EW向：包括三條一級(jí)斷裂和五條二級(jí)斷裂（圖1），主要發(fā)育于郯廬斷裂渤南段中支兩側(cè)，典型的以萊北斷裂為例，是萊州灣凹陷北部的邊界斷裂，淺層主斷面北側(cè)發(fā)育一系列雁列狀展布的次級(jí)斷層；整體走向?yàn)榻麰W向，但在其西側(cè)靠近郯廬斷裂帶中部分支的萊州西支4號(hào)斷裂處轉(zhuǎn)變?yōu)镹NE向（深、淺部切片見圖2D），這種在郯廬走滑斷裂附近被拖拽扭動(dòng)的現(xiàn)象反映了近EW向斷裂被走滑斷裂的改造，根據(jù)斷層走向的偏轉(zhuǎn)，更可能是左旋走滑拖移，推測(cè)萊北斷裂可能在郯廬斷裂左旋走滑階段就發(fā)生了這種改造。

圖2 渤南地區(qū)不同方向典型斷裂深、淺部相干切片F(xiàn)ig.2 The deep and shallow time slice along different directions in Bonan area

圖3 郯廬斷裂帶渤南段西、中、東三支地震剖面Fig.3 The western，middle and eastern seismic profiles of Tanlu Fault in Bonan Area

（2）NW向：有黃北斷裂和黃河口3號(hào)斷裂（圖1），以拉張性質(zhì)為主，黃北斷裂表現(xiàn)為走滑-拉張性質(zhì)，地震剖面上其與次級(jí)斷裂形成“Y”字型或多級(jí)“Y”字型組合，平面上黃北斷裂被郯廬斷裂帶中部分支切割成東、中、西三段（深、淺切片見圖2E），中段與東段的錯(cuò)動(dòng)明顯吻合于郯廬右旋走滑的方向。

（3）NE向：主要發(fā)育在郯廬斷裂帶東支與中支之間，有萊北1號(hào)斷裂和萊北2號(hào)斷裂（圖1），以萊北1號(hào)斷裂為例，平面上淺部主斷面較連續(xù)，次級(jí)斷裂發(fā)育少且排列不規(guī)則，少數(shù)呈羽狀排列，深部則為單一主干斷裂，次級(jí)斷裂不發(fā)育（深、淺切片見圖2F），剖面上斷面為中、高角度板式或鏟式，主干斷裂與次級(jí)斷裂形成“Y”字型組合。

綜合上述四組方向斷裂的分析可以看出，渤南地區(qū)除受郯廬走滑斷裂的影響外，還疊加有區(qū)域的伸展作用，加之走滑和伸展作用強(qiáng)弱的變化，使得斷裂切穿的層位具有差異性。下部層系（T8，孔店組～沙三段的底界面）各方向斷裂均有發(fā)育，基本出現(xiàn)了研究區(qū)的所有主干斷裂，次級(jí)斷裂少，主斷裂連續(xù)且斷距大；中部層系（T5、T3，沙一、二段的底界面和東營(yíng)組的底界面）主斷裂與下部層系相差不大，沿郯廬斷裂帶兩側(cè)次級(jí)斷裂數(shù)量明顯增多，T5構(gòu)造層NNE向斷裂和部分近EW向斷裂主斷面連續(xù)，NE向則由許多次級(jí)斷裂排列而成，T3構(gòu)造層斷裂數(shù)量繼續(xù)增多，不連續(xù)性增強(qiáng)，次級(jí)斷裂雁列式排列或與主斷裂羽狀相交；上部層系（T，明化鎮(zhèn)組下段的頂界面）主干斷裂不連續(xù)，由一系列小斷裂組成斷裂帶，次級(jí)斷裂發(fā)育且主要集中在NNE向走滑斷裂附近呈雁列狀，部分NW或近EW向斷裂附近次級(jí)斷裂也發(fā)育，與主斷裂組成帚狀構(gòu)造體系（各構(gòu)造層系斷裂系統(tǒng)圖見圖5）。

圖4 渤南地區(qū)T8立體圖及郯廬斷裂帶渤南段空間結(jié)構(gòu)差異模式圖Fig.4 The T83-D images and the structural mode in space of Tanlu Fault in Bonan area

總而言之，渤南地區(qū)新生代斷裂體系受控于NNE向郯廬斷裂走滑作用，且郯廬斷裂帶渤南段分為東、中、西三支，由西到東、由北到南走滑作用增強(qiáng)，而近EW向、NW向和NE向主干斷裂受走滑作用的影響為走滑-拉張性質(zhì)的斷裂，平面形態(tài)上被走滑斷裂拖拽、切割改造，這四組方向的主斷裂共同組成了渤南地區(qū)網(wǎng)格狀的構(gòu)造格局。

2 渤南地區(qū)構(gòu)造演化

前人研究成果及區(qū)域動(dòng)力學(xué)資料表明，新生代以來(lái)軟流圈上隆、巖石圈伸展減薄及太平洋板塊向歐亞板塊俯沖產(chǎn)生的SW向擠壓及NNE向走滑，使得渤海灣盆地新生代時(shí)期構(gòu)造演化具有多幕式裂陷、多旋回疊加和多成因機(jī)制復(fù)合的特征（蔡?hào)|升等，2001；李思田等，2004；徐長(zhǎng)貴，2007）。在此區(qū)域應(yīng)力背景之下，渤南地區(qū)大范圍的演化具有同步性但局部對(duì)比幅度不一且變化較大，尤其是受NNE向郯廬斷裂帶渤南段和NWW向張家口-蓬萊斷裂帶構(gòu)成的共軛剪切系統(tǒng)（漆家福等，2010）的影響，發(fā)育了四組方向的大型斷裂，按照斷裂的性質(zhì)可分為伸展斷裂、走滑斷裂和走滑—伸展斷裂。

本文選取斷層活動(dòng)速率參數(shù)對(duì)渤南地區(qū)主干斷裂的活動(dòng)性進(jìn)行了定量的表征，斷層活動(dòng)速率為某一地質(zhì)時(shí)期內(nèi)的斷層落差與時(shí)間跨度的比值，斷層落差則指垂直于斷層走向的剖面上兩盤相當(dāng)層之間的鉛直距離，其不受上升盤是否存在地層缺失的限制、不受盆地整體沉降的影響，能夠反映盆地內(nèi)不同部位斷層的活動(dòng)性，加之?dāng)鄬踊顒?dòng)速率彌補(bǔ)了斷層落差缺少時(shí)間標(biāo)尺的界定，使得斷層活動(dòng)速率能夠反映盆地內(nèi)不同時(shí)期斷層活動(dòng)的相對(duì)強(qiáng)弱變化，方便而且準(zhǔn)確率高（鄭德順等，2004）；通過(guò)在地震剖面上讀取主干斷裂的斷層落差，計(jì)算了21條主干斷層在新生代不同時(shí)期的平均斷層活動(dòng)速率，明確了不同方向主干斷裂活動(dòng)性的強(qiáng)弱差異（圖6）。同時(shí)運(yùn)用平衡剖面技術(shù)對(duì)NE向的大剖面（圖7，測(cè)線見圖1DD′）進(jìn)行了恢復(fù)分析，根據(jù)恢復(fù)的剖面得出了各個(gè)時(shí)期伸展率指數(shù)（圖8），然后結(jié)合區(qū)域構(gòu)造發(fā)展史，將渤南地區(qū)新生代的構(gòu)造演化分為了三個(gè)階段。

圖5 渤南地區(qū)各構(gòu)造層系斷裂系統(tǒng)圖Fig.5 The fault system map of each structural layer in Bonan area

2.1 孔店期-沙四期

孔店期-沙四早中期為燕山-喜山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的過(guò)渡早期，太平洋板塊對(duì)歐亞板塊的俯沖方向?yàn)镹NW向，郯廬斷裂帶為左旋走滑，加之地幔上涌產(chǎn)生的水平拉張應(yīng)力場(chǎng)（李偉，2010），渤南地區(qū)處于左旋走滑影響下的裂陷伸展活動(dòng)，主要表現(xiàn)為NW向斷裂和近EW向斷裂控盆，NW向黃北斷裂西段與中段的左旋走滑錯(cuò)動(dòng)和近EW向萊北斷裂西側(cè)左旋扭動(dòng)拖拽在后期斷裂平面形態(tài)上的表現(xiàn)，反映了該時(shí)期的左旋走滑斷裂活動(dòng)。黃河口地區(qū)普遍缺失了這套地層，僅在西北部靠近沙南凹陷的地區(qū)存在，NW向的黃北斷裂是先存斷裂繼承性微弱活動(dòng)控盆，近EW向的黃河口2號(hào)斷裂是裂陷伸展過(guò)程中的新生斷層較強(qiáng)活動(dòng)，使得黃河口凹陷西部“隆-洼”格局初步顯現(xiàn)。萊州灣地區(qū)近EW向萊北斷裂作為主控?cái)鄬觿×一顒?dòng)（圖6C），形成半地塹式箕狀斷陷盆地格局（黃雷等，2012），凹陷內(nèi)墾利1號(hào)和2號(hào)斷裂也在活動(dòng)，形成了北次洼和南次洼，而沉積中心在北次洼，與此同時(shí)萊北低凸起東南側(cè)萊州東支斷裂活動(dòng)?xùn)|北次洼也開始接受沉積。

圖6 渤南地區(qū)各方向主干斷裂在新生代不同時(shí)期的平均斷層活動(dòng)速率Fig.6 The average fault activity rate from the main faults of all directions，during different periods of the Cenozoic in Bonan area

圖7 渤南地區(qū)北東向地震剖面Fig.7 The NE-trending seismic profile of Bonan area

圖8 剖面各時(shí)期的伸展率Fig.8 The extension rates of the profile at different times

沙四末期太平洋板塊俯沖方向由NNW轉(zhuǎn)為NWW，同時(shí)印度板塊開始向北俯沖，與歐亞板塊強(qiáng)烈擠壓碰撞，二者的共同作用在華北地區(qū)產(chǎn)生了右旋走滑剪切應(yīng)力場(chǎng)（吳智平等，2004、2013），使得郯廬斷裂帶由左旋轉(zhuǎn)為右旋，中國(guó)大陸東部處于右旋剪切應(yīng)力場(chǎng)之中。就渤南地區(qū)而言，沙三期前后具有不同的構(gòu)造背景，前者可能為左旋走滑影響下的斷陷盆地，其后則為右旋走滑作用改造下的斷陷—坳陷盆地，主干斷裂的活動(dòng)性在沙三期前后發(fā)生了明顯的變化，大多數(shù)斷層活動(dòng)速率明顯增大，這一突變可能正與區(qū)內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換有關(guān)。特別是萊州灣地區(qū)沙三期前后凹陷軸向發(fā)生明顯的變化，由南北向伸展轉(zhuǎn)為近東西向伸展（任建業(yè)等，2009），使得沙三期之后NE向的次級(jí)斷裂數(shù)量明顯增多，反映出了這種明顯的構(gòu)造轉(zhuǎn)換；而凹陷東北部受萊州東支走滑斷裂的影響，使得東北次洼規(guī)模不斷擴(kuò)大，整個(gè)凹陷沉積中心由北次洼向東北次洼遷移（牛成民，2012），不僅可以判斷右旋走滑作用要強(qiáng)于之前左旋晚期的走滑作用，而且可以作為沙三期前后區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)變化的佐證。

2.2 沙三期-東營(yíng)期

郯廬斷裂帶已轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚呋瑫r(shí)地幔上涌產(chǎn)生的水平拉張作用表現(xiàn)強(qiáng)烈，渤南地區(qū)整體以北西向拉張為主，四組方向的斷裂活動(dòng)性均較強(qiáng)（圖6）。該時(shí)期斷陷作用最強(qiáng)烈，湖盆范圍總體比孔店期-沙四期更大些，表現(xiàn)為穩(wěn)定的伸展盆地特征，控盆邊界主干斷層黃北斷裂和萊北斷裂發(fā)生繼承性活動(dòng)，且由早期的板式演化為鏟式正斷層（圖7），但是NE方向的伸展率減?。▓D8），表明該方向較孔店-沙四期拉張作用有所減弱、走滑作用相對(duì)增強(qiáng)，致使萊州灣凹陷東側(cè)受東支走滑斷裂影響更明顯，沉積中心分布在了東北次洼，而黃河口凹陷受中支走滑斷裂影響形成了中部走滑隆起帶，“隆-洼”典型格局就此形成，東側(cè)NE向的萊北1號(hào)斷裂和萊北2號(hào)斷裂開始活動(dòng)，黃河口凹陷東部斷階帶開始形成。

到了沙一、二期整體應(yīng)力方向與沙三期相似，但走滑作用與伸展作用的強(qiáng)弱對(duì)比發(fā)生了變化，拉張應(yīng)力逐漸減弱，剪應(yīng)力依然較強(qiáng)，控盆邊界伸展斷層仍繼承性活動(dòng)，但垂向活動(dòng)性減弱伸展率減小（圖8），受右旋走滑作用的影響相對(duì)增強(qiáng)，各方向主干斷裂的活動(dòng)性均明顯的減弱（圖6），表明沙一、二期有一個(gè)重要的裂后短暫熱沉降坳陷階段（余宏忠，2009）。東營(yíng)期初，斷陷湖盆繼續(xù)發(fā)育，控盆邊界伸展斷層發(fā)生繼承性活動(dòng)的同時(shí)，受右旋走滑作用的影響，走滑斷裂附近發(fā)育了大量的次級(jí)斷層，與三支走滑斷裂在平面上呈羽狀、帚狀和梳狀組合。

到了東營(yíng)末期，印度板塊與歐亞板塊的再次碰撞造成華北板塊向東逃逸，西太平洋板塊側(cè)向俯沖造成日本海盆地弧后擴(kuò)張產(chǎn)生的向西推擠（蔡?hào)|升等，2001；朱光等，2004），使得華北東部產(chǎn)生近東西向的擠壓應(yīng)力場(chǎng)，致使渤海灣盆地在此時(shí)整體回返，抬升剝蝕，形成與上覆館陶組明顯的角度不整合，這一次升降運(yùn)動(dòng)是整個(gè)渤海灣盆地區(qū)由斷陷轉(zhuǎn)為坳陷的標(biāo)志，可稱為“渤海灣升降”。

2.3 館陶期-明化鎮(zhèn)期

古近紀(jì)裂陷過(guò)程中地幔柱強(qiáng)烈上拱、巖石圈減薄，伴隨進(jìn)行的伸展作用使得沉積物卸載、下地殼溫度持續(xù)上升，加之軟流圈對(duì)巖石圈的熱烘烤使得其彈性剛度降低并開始向塑性蠕動(dòng)變形機(jī)制轉(zhuǎn)變。進(jìn)入新近紀(jì)，由于巖石圈均衡作用及地殼冷卻收縮，使得整個(gè)渤海灣盆地?cái)嘞莅l(fā)育階段轉(zhuǎn)化為坳陷發(fā)育階段（鄧津輝等，2007）。而渤南地區(qū)該時(shí)期西支和中支主干斷裂不發(fā)育或不連續(xù)由一系列NE向的雁列斷層組成，表現(xiàn)為弱走滑，東支主干斷裂較連續(xù)，其附近發(fā)育有近EW向的次級(jí)斷層，與主干斷裂呈帚狀。各方向的主干斷裂斷層活動(dòng)速率均較弱（圖6），近EW向活動(dòng)性較強(qiáng)些，如渤南斷裂和萊北斷裂具有稍強(qiáng)的活動(dòng)性。

2.4 渤南地區(qū)構(gòu)造演化模式

從區(qū)域的整體結(jié)構(gòu)而言，將其分為四個(gè)結(jié)構(gòu)不同、疊置而上的構(gòu)造層，分別為前新生界盆地基底構(gòu)造層、孔店組-沙四段構(gòu)成的下構(gòu)造層、沙三段-東營(yíng)組構(gòu)成的盆地中部構(gòu)造層和新近系盆地上部構(gòu)造層。渤南地區(qū)盆地演化受控于地幔上涌產(chǎn)生的水平拉張與郯廬走滑作用產(chǎn)生的扭動(dòng)剪切疊加的區(qū)域應(yīng)力背景，結(jié)合上述三個(gè)階段的構(gòu)造特征，將其劃分為左旋走滑-強(qiáng)伸展、右旋走滑-強(qiáng)伸展和弱走滑-弱伸展三個(gè)不同的演化階段（圖9）：（a）孔店期-沙四期左旋走滑為主，郯廬斷裂東支強(qiáng)烈活動(dòng)，中支和西支不發(fā)育或發(fā)育不連續(xù)，NW向和近EW向控盆斷裂活動(dòng)，形成了黃河口凹陷和萊州灣凹陷北斷南超的盆地格局，沙四末期發(fā)生了從左旋到右旋的轉(zhuǎn)變；（b）沙三期-東營(yíng)期，郯廬斷裂帶三條分支均活動(dòng)，盆地持續(xù)性伸展斷陷，除各方向主干斷裂活動(dòng)外，NE向和近EW向次級(jí)斷裂亦開始活動(dòng)，數(shù)量逐漸增多；（c）新近系館陶期-明化鎮(zhèn)期右旋走滑有所減弱，主干斷裂帶在平面上不連續(xù)，中支和西支發(fā)育一系列NE向雁列斷層，東支走滑斷裂及其它近EW向、NW向、NE向主干斷裂附近次級(jí)斷裂的數(shù)量繼續(xù)增多，這些斷層僅發(fā)育在新近系地層中。

圖9 渤南地區(qū)構(gòu)造演化模式Fig.9 The structural evolution model of Bonan area

3 結(jié)論及啟示

（1）渤南地區(qū)新生代NNE向郯廬斷裂可分為東、中、西三支，由西到東、由北向南走滑作用依次增強(qiáng)；受其影響其他方向斷裂，即包括近EW向、NW向和NE向主干斷裂被走滑斷裂拖拽和切割改造共同組成了渤南地區(qū)網(wǎng)格狀的構(gòu)造格局。不同方向的斷裂表現(xiàn)有拉張性質(zhì)、走滑性質(zhì)和走滑—拉張性質(zhì)，體現(xiàn)了伸展和走滑作用的疊加復(fù)合性。

（2）由于區(qū)域應(yīng)力背景的改變，郯廬斷裂左旋到右旋的轉(zhuǎn)變、拉張作用與走滑作用強(qiáng)弱的轉(zhuǎn)變、地幔上涌水平拉張和熱沉降的轉(zhuǎn)變，可將渤南地區(qū)的構(gòu)造演化分為左旋走滑-強(qiáng)伸展、右旋走滑-強(qiáng)伸展和弱走滑-弱伸展三個(gè)不同的演化階段，每個(gè)演化階段斷裂發(fā)育及盆地結(jié)構(gòu)具有明顯的差異性。

（3）在明確斷裂體系發(fā)育和構(gòu)造演化特征的基礎(chǔ)之上，從不同方向、不同性質(zhì)的斷裂出發(fā)，可研究不同時(shí)期的沉積響應(yīng)、圈閉及儲(chǔ)層的發(fā)育特征，為渤南地區(qū)的油氣勘探提供參考和借鑒。

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中圖分類號(hào)：TE121.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7493（2016）02-317-10

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015077

收稿日期：2015-04-16；修回日期：2015-08-07

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（27R1101053A）；國(guó)家油氣重大專項(xiàng)課題（2011ZX05023-006-05）聯(lián)合資助

作者簡(jiǎn)介：劉超，男，1991年，生碩士研究生在讀，地質(zhì)學(xué)專業(yè)；E-mail：liuchao0426@126.com

Development Characteristics of the Cenozoic Fault System and Basin Evolution of Bonan Area in Bohai Sea

LIU Chao，LI Wei，WU Zhiping，ZHANG Xiaoqing，CHEN Xingpeng，LI Chunrui
The Academy of Earth Science and Technology，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China

Abstract:Abundant 3D seismic data were used，combined with the characteristics of seismic profile and time slices，the fault development and basin structure of Bonan area were researched.Furthermore，characteristics of the fault system and the structural evolution were delineated.The Cenozoic Tanlu fault in Bonan area was divided to eastern，middle and western branches.These branches interact with the EW-trending，NW-trending and NE-trending were associated with the strike-slip movement of the Tanlu fault，leading to the formation of the grid structural pattern in Bonan area due to changing stress field.There fore，changes in the relative importance between extension and strike-slip occurred in Bonan area.The Cenozoic structural evolution can be classified into three evolutionary stages，i.e.，left lateral slip with strong extension，right lateral slip with strong extension and weak slip and weak extension.During the first stage of Ek-Es4，the Eastern Branch moved greatly but the Middle and the Western Branch weakly.The EW-trending，NW-trending controlled the basin pattern of the Huanghekou Sag and Laizhouwan Sag.During the second stage of Es3-Ed，three branches of the strike-slip fault and the main faults of other directions became activated.The secondary faults of the NE-trending and the near EW-trending faults began to develop.The two basins underwent persistent extension and rift.During the third stage of Ng-Nm，right-lateral strike-slip changed to weak，en-echelon faults of the NE-trending faults that appeared near the Middle and Western Branch，and secondary faults were increasingly developed.Two basins were transformed into initial rift.

Key words:Tanlu fault zone；fault system；basin structure；evolutionary stage；Cenozoic；Bonan area