王 宇 , 徐春強(qiáng), 郭玲莉 *, 劉永江 , 王光增 ,劉 博 , 李三忠 , 關(guān)慶彬 , 蔣立偉 , 陳昭旭 ,李法坤 , 周琦杰 , 袁菁蓮

(1.深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心, 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國海洋大學(xué) 海洋高等研究院/海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 2 66100; 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100; 3.中海石油(中國)有限公司 天津分公司, 天津 300452)

0 引 言

渤海灣盆地是一個(gè)發(fā)育于華北克拉通東部地塊之上的由走滑-拉分作用形成的中、新生代疊合盆地(侯貴廷等, 2001; 李三忠等, 2010)。盆地經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)等多期構(gòu)造變形的疊加改造, 具有非常豐富的油氣資源。渤海灣油氣已有較長(zhǎng)時(shí)間的研究歷史, 迄今對(duì)于新生界內(nèi)的油氣資源分布及儲(chǔ)量評(píng)估有較清晰的認(rèn)識(shí), 其中, 渤海海域已發(fā)現(xiàn)油氣藏主要集中在遼中凹陷、渤中凹陷、黃河口凹陷和歧口凹陷等富生烴凹陷內(nèi), 呈環(huán)帶狀分布(劉小平等, 2 009), 主要賦存于明化鎮(zhèn)組、東營組、沙河街組等, 且以構(gòu)造油氣藏為主, 復(fù)合油氣藏次之(王應(yīng)斌等, 2 010)。近年來, 人們對(duì)于更深層次的基底潛山油氣藏有了更高的關(guān)注度, 并取得一定的突破(楊池銀和張一偉, 2003; 李軍等, 2006; 夏慶龍, 2016, Wang et al., 2019a)。

渤海灣盆地西部石臼坨東端的428 構(gòu)造南、北兩側(cè)分別被秦南凹陷和渤中凹陷所夾持(圖1), 西側(cè)為石臼坨凸起, 東側(cè)被郯廬斷裂分支控制, 面積約100 k m2, 印支期以來經(jīng)歷了多期構(gòu)造事件的改造(于福生等, 2002; 周立宏等, 2003; 周靜等, 2013; 劉子林等, 2017), 有著非常獨(dú)特的構(gòu)造、沉積演化歷史和較大的勘探潛力。20 世紀(jì)七十年代在該構(gòu)造區(qū)兩個(gè)潛山頂部分別發(fā)現(xiàn)了428 構(gòu)造東、西側(cè)兩個(gè)油田, 并在新生界中鉆遇了較好的油氣顯示, 因此對(duì)該區(qū)新生界儲(chǔ)油層的區(qū)域構(gòu)造-沉積演化特征和成藏特征、規(guī)律及勘探潛力都有較為清晰的認(rèn)識(shí)(石文龍等,2012; 張文凱等, 2015), 但是對(duì)研究區(qū)斷裂構(gòu)造的特征及其對(duì)潛山構(gòu)造成因的控制作用研究比較薄弱, 對(duì)428 構(gòu)造西部沒有古生界而東部殘留有古生界這一區(qū)別(圖2)沒有給出合理的解釋。本文從428 構(gòu)造的區(qū)域構(gòu)造背景出發(fā), 通過大量地震剖面的精細(xì)解析, 結(jié)合相干切片和其他相關(guān)資料的分析, 對(duì)該區(qū)域現(xiàn)有斷裂特征進(jìn)行了平面和剖面方向上的研究, 明確了428 構(gòu)造東、西側(cè)差異的原因, 并構(gòu)建了其演化模式。

1 斷裂展布樣式及特點(diǎn)

428 構(gòu)造介于秦南凹陷和渤中凹陷之間, 西部和石臼坨凸起相接, 兩邊寬, 中間窄, 兩邊高, 中間略低(圖1)。428 構(gòu)造區(qū)域斷裂展布相對(duì)較復(fù)雜(傅強(qiáng)等, 2003; 周立宏等, 2003; 余一欣等, 2011; 石文龍等, 2012; 周靜等, 2013), 其深部構(gòu)造和淺層構(gòu)造的展布及樣式存在一定差異, 為查明研究區(qū)斷裂期次及展布樣式及特點(diǎn), 本文從斷裂的平面展布樣式和剖面結(jié)構(gòu)形態(tài)入手, 對(duì)潛山三維構(gòu)造樣式開展研究。

圖1 渤海海域428 構(gòu)造特征及其在渤海灣盆地中的構(gòu)造位置(修改自張震等, 2019)Fig.1 Structural units around the 428 Buried Hill in the Bohai Bay and its tectonic location

1.1 斷裂剖面形態(tài)

通過對(duì)秦皇島29～35 工區(qū)內(nèi)地震剖面進(jìn)行精確地震解析可以發(fā)現(xiàn), 研究區(qū)內(nèi)新近系到古生界下的潛山內(nèi)部均有斷裂展布。剖面上, 斷裂組合樣式主要有斜交式、負(fù)花狀構(gòu)造、Y 字形構(gòu)造、階梯狀、地塹和地壘等, 但在不同層位內(nèi)斷裂數(shù)量和展布形態(tài)各有差異(圖2、3)。

研究區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育新生界, 斷裂分布密集, 長(zhǎng)短不一, 少數(shù)向下延伸至中生界、古生界甚至潛山內(nèi)部, 斷裂多成簇出現(xiàn), 傾角較大, 多大于60°, 形成Y 字形構(gòu)造和典型的花狀構(gòu)造(圖2、4)。該類新生代斷裂多為走滑性質(zhì)的正斷裂, 反映新生代期間強(qiáng)烈的走滑拉分作用。

在428 構(gòu)造中, 中生代火山巖發(fā)育較廣, 在428構(gòu)造東、西兩側(cè)均有發(fā)育, 巖性多為安山巖或玄武巖等中基性火山巖。斷裂都向潛山外側(cè)傾斜, 多數(shù)為正斷層, 控制中生代斷陷的發(fā)育。斷裂延伸長(zhǎng)短不一, 傾角多小于60°, 多數(shù)向下可延伸至古生界,僅少量向下切入基底但延伸不遠(yuǎn), 少數(shù)斷裂控制了儲(chǔ)層分布。

428 構(gòu)造西側(cè)頂部不存在古生界, 僅在428 構(gòu)造東側(cè)及其南北兩側(cè)殘留有少量古生界(圖2)。古生界內(nèi)斷裂很少, 且斷裂多為從中生界或新生界延伸下來的, 傾向不一, 傾角多小于60°, 向南傾斜, 該類斷裂可向下延伸至基底內(nèi)部。

1.2 斷裂平面組合型式

通過相干切片(圖3a)可以看出, 在秦皇島29～35研究區(qū)(圖1)內(nèi), 斷裂主要分布于秦南凹陷邊界斷裂附近和428 構(gòu)造周緣, 總體呈E-W 向、NE 向和NEE向。這些斷裂走向和新生代以來渤海的走滑-拉分構(gòu)造格局一致(侯貴廷等, 1999; 宋鷹等, 2007; 吳慶勛等, 2018)。但是, 斷裂走向、組合型式和規(guī)模由淺層到深層逐漸變化。

在淺層(圖3a), 秦南凹陷邊界十分清晰, 斷裂主要呈E-W 向、NEE 及NE 向, 無NW 向斷裂。斷裂主要分布于秦南凹陷邊緣及428 構(gòu)造東南緣, 斷裂組合型式為平行式、斜交式、辮狀、掃帚裝和馬尾狀(圖3a)。根據(jù)其特征, 可分為兩組: 一組受NE向基底走滑斷裂控制, 次級(jí)斷裂有向NE 向斷裂收斂趨勢(shì), 指示右行走滑; 另一組次級(jí)斷裂組合收斂為E-W 走向, 意味著受深部E-W 走向斷裂控制。兩組次級(jí)斷裂收斂趨向的主斷裂有共軛剪切斷裂特點(diǎn),總體指示NNW 或NW 向區(qū)域拉張背景, 相對(duì)于E-W 向主斷裂, NE 向主斷裂有非常明顯的右旋左階特征, 且具主導(dǎo)作用, 這和新生代期間渤海灣盆地整體處于右旋張扭的構(gòu)造背景相一致。斷裂大小200 m到3 km 不等; 逐漸向深層(圖3b)拓展至秦南凹陷的邊界斷裂模糊, 但仍有E-W 向、NEE 及NE 向的斷裂, 其組合樣式和淺層斷裂組合類似, 也呈馬尾狀及掃帚狀展布。

圖2 428 構(gòu)造地震剖面結(jié)構(gòu)特征(剖面位置見圖1)Fig.2 Seismic profile showing structural characteristics of the 428 Buried Hill

圖3 428 構(gòu)造及周緣斷裂組合(黃色框區(qū)為研究區(qū))Fig.3 Fault pattern of the 428 Buried Hill and its surrounding areas

在428 構(gòu)造內(nèi)部, 尤其是其東部及東北部, 密集分布著規(guī)模不一的NE 向和NEE 向斷裂, 部分?jǐn)嗔芽蛇_(dá)2 km, 其中延續(xù)性的NE 向斷裂可能對(duì)428 構(gòu)造東、西兩側(cè)地層展布差異形成有重要的控制作用。

1.3 斷裂類型劃分

結(jié)合前人研究成果(丁培民, 19 88; 孫永河等,2008; 朱偉林等, 2 009; 王冠民等, 2016), 綜合428構(gòu)造附近斷裂性質(zhì)、產(chǎn)狀、活動(dòng)時(shí)間及展布等, 將研究區(qū)內(nèi)的斷裂分為以下四種類型:

(1) 次生正斷型: 大多數(shù)位于古近紀(jì)張扭主走滑斷裂附近, 主斷裂在新近紀(jì)仍有活動(dòng), 次生正斷層主要形成于喜山晚期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 規(guī)模較小, 部分與基底斷裂相連, 是張扭型斷裂或壓扭型斷裂的持續(xù)發(fā)展。斷裂傾角較大, 延伸短, 數(shù)量多, 成群出現(xiàn)。剖面上可形成典型的花狀構(gòu)造, 在研究區(qū)內(nèi)多數(shù)為負(fù)花狀構(gòu)造, 平面上可成雁列狀、馬尾狀組合樣式, 隨機(jī)分布。這類斷裂對(duì)油氣的運(yùn)移可起到一定的分流作用, 同時(shí), 也有可能形成可儲(chǔ)集油氣的鼻狀構(gòu)造。

(2) 張扭型: 主要因古近紀(jì)伸展作用而產(chǎn)生,只經(jīng)歷喜山早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 產(chǎn)狀不規(guī)則, 形成后僅在較短的一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng), 之后便不再活動(dòng)甚至消亡。該類斷裂部分可下切至中生界, 極少向上切割到新近系; 剖面上分布不均、成帶分布, 在局部區(qū)域?qū)τ蜌膺\(yùn)移可起到疏導(dǎo)作用。

(3) 壓扭型: 受中生代擠壓應(yīng)力到新生代走滑拉分應(yīng)力影響, 該類斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大, 活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。中生代產(chǎn)生的斷裂在新生代重新活化, 并且與新生代斷裂相結(jié)合, 延伸較深, 可從新近系向下延伸至古生界甚至潛山底部。該類斷裂在新生界較陡, 向下延伸控制了潛山邊界, 并逐漸變緩, 多為控制凸起的邊緣斷裂, 對(duì)區(qū)域構(gòu)造的演化起到控制作用,且對(duì)深部油氣的運(yùn)移非常有利, 因此在斷裂周緣可見儲(chǔ)層條件較好的油氣田(圖1)。

(4) 逆沖-改造型: 受印支期擠壓應(yīng)力作用及中-新生代壓扭、張扭作用, 該類斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大, 活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng), 逆沖型斷裂在后期受到新應(yīng)力場(chǎng)的疊加改造, 即經(jīng)歷了印支期、燕山期和喜山期等多期變形,變形歷史相對(duì)較復(fù)雜, 且受區(qū)域構(gòu)造演化的控制。這類斷裂對(duì)油氣的垂向輸導(dǎo)非常有利, 斷裂兩側(cè)同樣可見儲(chǔ)層條件較好的油氣田。

1.4 斷裂期次劃分

按照斷裂產(chǎn)生的先后順序及對(duì)應(yīng)的構(gòu)造應(yīng)力期次, 研究區(qū)斷裂分為印支期、燕山期和喜山期三期斷裂構(gòu)造。

印支期斷裂: 由華北板塊、華南板塊碰撞時(shí)的擠壓應(yīng)力產(chǎn)生, 多呈E-W 向展布。印支期斷裂為逆沖斷層, 多單獨(dú)出現(xiàn), 后期最多經(jīng)三次反轉(zhuǎn)。古生界中斷裂后期可向下或向上延展, 有部分?jǐn)嗔芽缮涎又列律纭嗔焉媳P的古生界明顯減少甚至剝蝕殆盡, 典型斷裂為石南1 斷裂(圖4、5)。印支期斷裂對(duì)研究區(qū)的形態(tài)起到了控制定型作用, 并控制了研究區(qū)古生界的分布。印支期E-W 向逆沖斷裂的產(chǎn)生,使得研究區(qū)也整體為E-W 向構(gòu)造, 后期的改造都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行。

燕山期斷裂: 由太平洋板塊以不同方向和速度向歐亞板塊俯沖產(chǎn)生的壓扭應(yīng)力及地幔上涌產(chǎn)生的拉張應(yīng)力產(chǎn)生, 斷裂展布方向不定, 產(chǎn)狀不一, 部分可向下切入基底或向上延伸, 少量只存在于中生界。斷裂可三五成組出現(xiàn), 成組出現(xiàn)的斷裂產(chǎn)狀、大小相近(圖2、5), 后期最多經(jīng)歷兩次反轉(zhuǎn)。斷裂上盤中生界部分剝蝕, 多數(shù)地區(qū)仍殘留厚度不等的中生界, 在印支期斷裂的基礎(chǔ)上, 燕山期斷裂對(duì)研究區(qū)構(gòu)造體系起到重要的改造作用, 部分可成為油氣運(yùn)移的通道。

喜山期斷裂: 為太平洋板塊俯沖后撤的拉張應(yīng)力的結(jié)果, 斷裂展布方向不定, 傾角多數(shù)較大, 傾向不一, 多成組出現(xiàn), 剖面上組成典型的Y 字形構(gòu)造和花狀構(gòu)造, 平面上可形成雁列狀或馬尾狀(圖3),多數(shù)只存在于新生界且延伸較淺, 部分與先存斷裂相連接形成較大斷裂。由于多數(shù)喜山期斷裂沒有下延至新生界以下, 故而喜山期斷裂對(duì)研究區(qū)只有輕微的改造作用。

2 428 構(gòu)造成因及演化史

2.1 區(qū)域構(gòu)造演化背景

中生代之前, 渤海和華北地區(qū)的演化過程基本一致, 但由于渤海特殊構(gòu)造位置, 使其成為了整個(gè)華北克拉通破壞最強(qiáng)烈的場(chǎng)所(Hou and Hari, 2014)。古元古代以來, 呂梁運(yùn)動(dòng)使渤海進(jìn)入了穩(wěn)定地臺(tái)發(fā)展階段; 早寒武世-中奧陶世期間渤海北部仍處于隆升剝蝕階段, 其余地區(qū)則開始接受下寒武統(tǒng)-中奧陶統(tǒng)碳酸鹽相沉積, 奧陶紀(jì)末期加里東運(yùn)動(dòng)第二幕使整個(gè)華北地臺(tái)處于隆升剝蝕階段, 致使渤海海域內(nèi)缺失晚奧陶世-早石炭世的沉積建造(丁培民,1988; 侯貴廷等, 199 9; 朱偉林等, 2 009; 張震等,2019); 中石炭世開始, 渤海區(qū)域整體下降, 接受海陸交互相沉積; 二疊紀(jì)時(shí)部分地區(qū)接受陸相含煤建造沉積; 二疊紀(jì)之后, 受印支運(yùn)動(dòng)影響, 渤海海域內(nèi)大面積缺失三疊系。總的來說, 渤海海域中元古代-古生代以E-W 向構(gòu)造為主, 也奠定了本區(qū)域從南向北隆坳起伏的格局。三疊紀(jì)晚期, 華南板塊和華北板塊碰撞使渤海灣地區(qū)S-N 向擠壓作用強(qiáng)烈,形成了一系列E-W 向、向南傾的逆沖斷裂, 這些大斷裂與渤西地區(qū)E-W 向的隆坳格局關(guān)系密切, 并在后期對(duì)凸起(潛山)的演化起到約束作用; 侏羅紀(jì)-白堊紀(jì), 受燕山運(yùn)動(dòng)影響, 華北板塊東部地區(qū)經(jīng)歷擠壓-拉張-擠壓旋回, 并伴有強(qiáng)烈的火山巖漿作用(李三忠等, 2 010), 太平洋板塊向亞歐板塊高角度俯沖使渤海處于左旋剪切應(yīng)力場(chǎng)下(侯貴廷等, 1998; Cao et al., 2015; 張健, 201 5; 胡賀偉等, 20 16), 此時(shí)渤海區(qū)域經(jīng)歷剝蝕-沉積-剝蝕的旋回, 燕山期形成的斷裂對(duì)原有潛山的演化起到重要的改造作用, 部分?jǐn)嗔褳橛蜌膺\(yùn)移的重要通道。燕山早期為NE 向壓扭階段, 這一階段產(chǎn)生的斷裂多使原有E-W 向凸起(潛山)發(fā)生剪切變形; 燕山中期為伸展斷陷階段,該階段產(chǎn)生的斷裂對(duì)現(xiàn)存中生界沉積起到了重要的控制作用; 燕山晚期為壓扭階段, 該階段產(chǎn)生的斷裂對(duì)潛山頂?shù)貙觿兾g起到了重要的控制作用。新生代以來, 受太平洋板塊向歐亞板塊低角度俯沖的影響, 渤海海域處于右旋剪切應(yīng)力場(chǎng)中(侯貴廷等,1998; 張健, 2015; 胡賀偉等, 201 6), 在這個(gè)階段渤海內(nèi)潛山構(gòu)造已經(jīng)沒有大的變形, 此時(shí)產(chǎn)生的斷裂一般較小較淺, 多存在與新生界內(nèi), 深部的斷裂對(duì)儲(chǔ)油構(gòu)造起到優(yōu)化改良的作用。

2.2 428 構(gòu)造演化模式

前人對(duì)428 構(gòu)造烴源巖的地球化學(xué)特征、油氣藏成藏規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)(石文龍等, 20 12; 張文凱等, 201 3), 結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景對(duì)研究區(qū)的演化史也進(jìn)行了一定的推測(cè), 但是并沒有給出具體的證據(jù)(張震等, 201 9)。為此, 本次通過對(duì)研究區(qū)剖面構(gòu)造特征進(jìn)行分析, 試圖推出各期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征。

綜合428 構(gòu)造潛山頂?shù)臄嗔颜共继卣骺梢园l(fā)現(xiàn),在東、西潛山之間鞍部地帶有一條延伸較長(zhǎng)的NEE向斷裂, 傾向NW, 并向下切穿到基底很深的部位,在深處可能與石北2 號(hào)斷裂相交, 這條斷裂在剖面上也有非常好的顯示(圖4), 指示其在中生代時(shí)就已經(jīng)存在, 后期雖經(jīng)改造, 但仍有跡可循, 為一條典型的繼承-改造型斷裂, 因此推測(cè)該NEE 向大斷裂是造成428 構(gòu)造東西沉差異的主要原因。

印支期前各個(gè)階段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以整體垂直升降為主, 產(chǎn)生斷裂本身較少、構(gòu)造相對(duì)較簡(jiǎn)單, 且由于構(gòu)造現(xiàn)象多已經(jīng)改變或消失, 難以尋找相關(guān)證據(jù)。由于研究區(qū)處于渤海灣盆地內(nèi), 其加里東期、華力西期的構(gòu)造演化應(yīng)遵循區(qū)域大地構(gòu)造背景, 與整個(gè)華北克拉通演化相近, 故在此不再贅述。

圖4 428 構(gòu)造鞍部NEE 向斷裂剖面花狀構(gòu)造組合形態(tài)Fig.4 NEE-tr ending flower-like fault across the saddle of the 428 Buried Hill

(1) 印支期

印支期, 由于華南板塊與華北板塊剪刀式的閉合, 導(dǎo)致整個(gè)渤海處于強(qiáng)烈的近S-N 向擠壓環(huán)境中,此時(shí)428 構(gòu)造上隆形成了近E-W 向的褶皺, 428 構(gòu)造、石臼坨凸起、沙壘田凸起等共同構(gòu)成了渤海灣盆地核部一個(gè)大型近E-W 向隆起。該隆起核部出露太古界, 直接被古近系覆蓋, 基底兩側(cè)的古生界對(duì)稱分布, 說明為印支期E-W 走向的背斜構(gòu)造。后期燕山運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)對(duì)研究區(qū)的改造是建立在E-W軸向的基本格局之上。隨著印支晚期華北板塊與華南板塊進(jìn)一步擠壓, 研究區(qū)南側(cè)出現(xiàn)大型E-W 向逆沖斷裂, 即現(xiàn)已反轉(zhuǎn)為正斷層的石南1 斷裂(圖1、4)。伴隨著擠壓的進(jìn)行, 斷裂上盤部分古生代地層被剝蝕(圖6a), 此時(shí)428 構(gòu)造東、西潛山差異不大。

(2) 燕山早期

燕山早期(J1～J2), 由于古太平洋板塊對(duì)歐亞板塊前進(jìn)式高角度俯沖作用(Li et al., 2019), 郯廬斷裂系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈的左旋剪切, 整個(gè)渤海處于左旋壓扭的應(yīng)力場(chǎng)中。受壓扭應(yīng)力的影響, 研究區(qū)在隆升的同時(shí), 428 構(gòu)造東、西側(cè)之間形成了一條NE 向的左旋走滑壓扭斷層。斷層上盤的428 構(gòu)造西側(cè)遭受嚴(yán)重的剝蝕, 古生界完全被剝蝕; 而428 構(gòu)造東側(cè)雖處于擠壓環(huán)境, 但由于處于斷裂的下盤, 剝蝕量相對(duì)較少, 最終保存了少量的古生界。此時(shí)428 構(gòu)造的東、西差異已經(jīng)顯現(xiàn)出來(圖 6b), 研究區(qū)處于NW-SE 向擠壓應(yīng)力場(chǎng), 這一觀點(diǎn)與周立宏等(2003)、金寵(2007)、Cao et al. (2015)等相一致。在南北向的地震剖面(圖5a)上, 斷層上盤古生界從北向南加厚,與斷層接觸地帶的古生界減薄明顯, 且古生界與中生界呈明顯角度不整合接觸, 指示此處發(fā)生過地層隆升削截; 削截后斷層發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)導(dǎo)致殘余古生界順斷層下滑, 反映了古生界沿基底面逆斷層抬升后剝蝕再下降的過程, 而最終的抬升過程為印支期和燕山早期共同作用的結(jié)果。

(3) 燕山中期

燕山中期(J3～K12), 古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖可能引發(fā)了地幔底辟上涌, 導(dǎo)致渤海灣盆地處于區(qū)域持續(xù)擠壓環(huán)境下, 走滑斷層圍限的三角形塊體逃逸擠出, 進(jìn)而導(dǎo)致三角楔塊體后緣處于局部伸展環(huán)境(宋鷹等, 2007; 李三忠等, 2010; Li et al., 2013 ;張震等, 2019), 因此研究區(qū)整體處于近S-N 向的水平拉張環(huán)境中。先存的印支期及燕山早期近E-W 走向逆沖斷裂在局部伸展環(huán)境中發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn), 并產(chǎn)生一系列新的伸展斷陷, 此時(shí)428 構(gòu)造東、西兩側(cè)同時(shí)接受中生代火山沉積建造(圖6c), 且428 構(gòu)造西側(cè)附近還發(fā)生巖漿侵入事件(張震等, 2019)。該時(shí)期研究區(qū)處于局部伸展應(yīng)力場(chǎng)中, 其他學(xué)者從A 型花崗巖的展布狀態(tài)、郯廬斷裂大規(guī)模左行平移及其他區(qū)域負(fù)反轉(zhuǎn)等特征也證實(shí)了此時(shí)渤海灣盆地局部拉伸斷陷格局(丁培民, 1988; 金寵, 2007; 樊瑞等, 2011; 周靜等, 2013)。

圖5 燕山中期負(fù)反轉(zhuǎn)(a)及燕山末期擠壓剝蝕(b)Fig.5 Middle Yanshanian negative inversion (a) and Late Yanshanian extrusion and denudation (b)

圖6 428 構(gòu)造演化模式Fig.6 Structural evolutionary model of the Shijiutuo East 428 Buried Hill

(4) 燕山晚期

燕山晚期(K2), 由于古太平洋板塊近E-W 向低角度俯沖到歐亞板塊之下, 導(dǎo)致郯廬斷裂由左旋剪切過渡為右旋剪切, 從此渤海灣盆地也處于右旋壓扭的大地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中(漆家福, 2003), 研究區(qū)則處于NE-SW 向局部伸展應(yīng)力場(chǎng)下。此時(shí)428 構(gòu)造兩側(cè)同時(shí)發(fā)生中生界剝蝕, 由于燕山中期428 構(gòu)造鞍部斷裂的負(fù)反轉(zhuǎn), 西側(cè)較東側(cè)沉積了更多的中生界,故經(jīng)歷剝蝕后, 石臼坨東428 西潛山頂?shù)闹猩缫裼?28 構(gòu)造東側(cè)頂部(圖6c), 此時(shí), 4 28 構(gòu)造東、西兩側(cè)的差異已完全顯現(xiàn)出來。從地震剖面(圖5b)上看, 中生界巖體之上的殘余中生界與上部新生界在不同部位都呈明顯角度不整合接觸, 即反映在燕山晚期塊體掀斜隆升剝蝕的歷史。

(5) 喜山期

進(jìn)入新生代, 渤海灣盆地整體處于右旋拉張的大地構(gòu)造背景中, 428 構(gòu)造已經(jīng)無顯著的構(gòu)造變動(dòng),斷裂組合為右行右階組合, 走滑拉分控制了新生界沉積分布(圖6d), 潛山內(nèi)幕逆沖斷裂和反轉(zhuǎn)的正斷層大都發(fā)生深埋藏, 部分與新生斷裂相連接形成較大的斷裂活化, 控制了新生界沉積。特別是新近紀(jì)后受太平洋板塊俯沖地幔楔冷卻的影響, 渤海灣盆地整體進(jìn)入拗陷熱沉降階段。

此外, 通過研究區(qū)構(gòu)造演化分析和周邊地區(qū)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn), 研究區(qū)演化階段與渤海灣盆地內(nèi)大多古潛山的演化過程具很強(qiáng)的一致性(譚明友等, 2002;周心懷等, 2015; Cheng et al., 2018; 吳慶勛等, 2018;張津?qū)幍? 2 019), 同時(shí), 也是整個(gè)渤海灣盆地形成演化的局部反映(侯貴廷等, 2001; 李三忠等, 2010)。印支期-喜山期, 從華北克拉通破壞對(duì)研究區(qū)深部構(gòu)造的影響, 到古太平洋板塊以不同角度、不同速度向歐亞板塊俯沖, 到新生代俯沖減慢、地幔楔冷卻導(dǎo)致渤海海域大面積拗陷, 在研究區(qū)都有一定程度的體現(xiàn)(Wang et al., 2019b)。特別是, 燕山期古太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖過程, 對(duì)研究區(qū)構(gòu)造格架的形成起到了決定性作用, 使得研究區(qū)一直處于張扭或者壓扭的構(gòu)造環(huán)境中, 這是428 構(gòu)造東、西兩側(cè)出現(xiàn)沉積差異的根本原因。

3 結(jié) 論

通過對(duì)428 構(gòu)造研究, 得出以下幾點(diǎn)新認(rèn)識(shí):

(1) 研究區(qū)斷裂平面組合形式有平行式、斜交式、辮狀、掃帚狀和馬尾狀等, 剖面組合樣式有斜交式、負(fù)花狀構(gòu)造、Y 字形構(gòu)造、階梯狀、地塹和地壘等。

(2) 綜合428 構(gòu)造附近斷裂性質(zhì)、產(chǎn)狀、活動(dòng)時(shí)間及展布, 可將研究區(qū)斷裂分為次生正斷型、張扭型、壓扭型和逆沖-改造型。

(3) 4 28 構(gòu)造主要經(jīng)歷五期構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 即: 印支期S-N 向強(qiáng)烈逆沖擠壓, 形成428 構(gòu)造 E-W 走向褶皺-逆沖構(gòu)造格架; 燕山早期NW-SE 向擠壓作用,形成428 構(gòu)造鞍部NE 向斷裂, 同時(shí), 428 構(gòu)造西側(cè)古生界被剝蝕, 東側(cè)則保留部分古生界, 428 構(gòu)造東、西兩側(cè)差異顯現(xiàn); 燕山中期近E-W 向區(qū)域擠壓誘發(fā)了局部伸展斷陷作用, 研究區(qū)發(fā)育中生界火山建造; 燕山中晚期NW-SE 向張扭作用, 428 構(gòu)造西側(cè)沉積更厚的中生界, 使東、西兩側(cè)的差異進(jìn)一步增強(qiáng);喜山期的走滑-拉分?jǐn)嘞? 導(dǎo)致428 構(gòu)造頂部接受巨厚的新生界沉積, 深埋形成了現(xiàn)今構(gòu)造面貌。