济阳坳陷正反转构造发育特征与油气成藏_李伟

济阳坳陷正反转构造发育特征与油气成藏＊李 伟（中国石油大学（华东）地球资源与信息学院，山东省青岛市　２６６５５５）高日胜（中国石油勘探开发研究院，北京　１０００８３）摘 要：济阳坳陷正反转构造研究程度较低，整体缺乏系统、规律性的认识。

以高精度的三维地震资料为基础，结合区域应力场及不整合面的发育特征，对济阳坳陷正反转构造进行了综合判识和解释，并论述了正反转构造发育与油气成藏的关系。

结果表明:济阳坳陷典型的正反转构造主要发育在埕岛地区的埕北20断层及东营凹陷陈南断层东段，在断层上盘形成明显的反转挤压背斜，形成于晚白垩世和古近纪东营末区域挤压应力场背景之下;正反转构造的判识必须充分考虑区域构造应力场的转型、不整合发育特征、构造样式的差异性以及地层、沉积相特征;正反转构造的发育会改造先期形成油气藏、形成有利的背斜和不整合型圈闭、改善储集性能，可以形成有利的背斜型油气藏、地层超覆油气藏和不整合遮挡型油气藏。

关键词：正反转构造；发育特征；油气成藏；济阳坳陷中图分类号：TE111.2 文献标识码：A反转构造是指同一地质体在不同的地质历史时期由于应力性质的改变所造成伸展或压缩构造的垂向叠加，如果反转构造是在控盆伸展断层受到挤压作用发生反向运动时产生的就称为正反转（ｐｏｓｉｔｉｖｅ），这种从正断到逆冲的过程也可逆向进行，即从逆冲断层转化为正断层，可称之为称负反转（ｎｅｇａｔｉｖｅ）［１～３］。

作为一个在古生界基底之上发育而成的中、新生代陆相断陷型叠合盆地盆地，济阳坳陷多期次、多性质原型盆地的叠加与改造使其具备了反转构造形成的动力学背景，前人也进行了一定程度的研究［４～９］，但是目前的研究多集中在负反转构造方面［４，５，１０，１１］，对正反转构造研究相对较少，且缺乏系统和规律性的认识［６，７］。

本文通过对济阳坳陷最新的三维地震资料的详细分析解释，结合区域构造应力场的特征分析，对济阳坳陷的正反转构造进行了综合判识和解释，明确了正反转构造的发育特征，进一步探讨了正反转构造发育与油气成藏的关系。

１正反转构造的发育特征济阳坳陷新生代古近纪以伸展构造发育为主，断块差异升降活动强烈，加之断层上盘附近冲积扇、近岸水下扇、扇三角洲的发育形成了大套的砂砾岩体沉积，受后期差异压实作用与反转构造形态难以区别，以及各种滚动背斜、重力滑动堑背形、压实堑背形的发育等都给正反转构造的判识带来了极大的困难。

因此，本文在通过三维地震资料详细分析、解释和判识正反转构造的基础上，进一步结合区域构造应力场特征的转变加以佐证，并与各种易混淆的构造进行了对比分析。

*基金项目：教育部高等学校博士学科点新教师基金（20090133120003）；全国油气资源战略选区调查与评价项目“华北上古生界油气资源战略选区”（2009—GYXQ17）；中国石油大学（华东）引进人才科研基金（Y070124）。

第一作者简介：李伟，男，讲师，博士，主要从事地层学与含油气盆地分析等方面的教学与科研工作。

收稿日期：2010-03-16；修改日期：2010-05-10ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７７０３．２０１０．０５．００４Ｃｈｉｎａ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＮｏ．５　２０１０17石油地质P E T R O L E U M G E O L O G Y１．１埕岛地区埕北２０断层晚白垩世正反转埕岛地区位于济阳坳陷东北部，埕北２０断层是控制该地区潜山构造带发育的北北西向或近南北向断层，该断层主要活动时期为中生代，断层形态为铲式，倾角在４５°左右。

从图１可以看出，位于埕北２０断层上盘的中、古生代地层褶皱作用强烈，整体呈现出一明显的褶皱形态，轴面近于直立。

中生代早白垩世地层厚度由洼陷向深处分别向近断层处和远端减薄，其底部同相轴由近断层处向远端逐渐超覆，表明埕北２０断层对早白垩世地层沉积具有一定的控制作用；而顶部同相轴在洼陷两端都具有明显的削蚀现象，结合早白垩世地层的整体形态，说明早白垩世地层沉积后遭受过一定程度的构造挤压剥蚀，卷入地层除下白垩统外，还包括下部的侏罗系［１１］，古近系Ｅｓ１—Ｅｄ整体披覆于下白垩统之上，埕北２０断层向上未切穿Ｔｒ反射层，表现为发育于中生界内部的隐伏断层。

因此可以推测构造挤压的时间应在晚白垩世至古近纪Ｅｋ—Ｅｓ２期。

进一步结合区域构造应力场的演化特征：晚白垩世（８５Ｍａ左右）伊泽奈崎板块消失，库拉板块正向（北西西向）俯冲于亚洲大陆之下［１２］，形成了一系列的边缘海盆地［１３］，弧后扩张派生出向西的侧向挤压力；与此同时，在经历了早白垩世大规模的岩石圈减薄亏损之后，晚白垩世形成了新的岩石圈地幔［１４］，其自身重力诱导了浅部地壳的收缩挤压。

前人也在华北东部的燕山地区、鲁西隆起、沧县隆起西缘、黄骅坳陷的孔西潜山和千米桥潜山识别出了晚白垩世的逆冲构造［１５］，从而表明晚白垩世的构造挤压是一次广泛发育的区域性事件。

而就古近纪Ｅｋ—Ｅｓ２期而言，构造应力场主要表现为张扭性质。

综合上述分析，就埕北２０断层而言，其早白垩世表现为张性伸展断层，晚白垩世受区域构造挤压应力场影响，正反转为挤压逆冲断层。

图1 过埕北20断层近东西向地震测线Fig.1 EW-trending seismic profile through Chengbei 20 Fault１．２陈南断层东段东营末正反转陈南断层为东营凹陷控盆边界大断层，整体走向近东西—北西向，断面形态多样，切割深度大。

该断层活动时间长，其东段自中生代开始活动，西段自古近纪初开始活动，消亡于古近纪末期或新近纪—第四纪，分别控制了民丰洼陷、利津洼陷的形成与发展。

图２表明，陈南断层东段断面形态为轻微的铲式，倾角相对较缓，在３０°～４５°之间。

就上盘地层发育特征而言，民丰洼陷古近纪孔店组—沙二段均呈现出由近断层处向远端逐渐减薄且超覆的特征，反映了陈南断层东段对古近纪地层沉积充填的控制作用。

但就东营组—沙一段而言，其地层厚度横向变化由远离断层处向近断层处减薄，近断层处同相轴削蚀现象十分明石油地质P E T R O L E U M G E O L O G Y 中国石油勘探２０１０年第５期18显，甚至被剥蚀殆尽；而且古近纪地层整体呈现出下凹上凸的外部形态，上部背斜轴面近于直立，面积较大。

据此推断，陈南断层东段于古近纪东营组沉积末期发生正反转。

此外，部分测线还反映陈南断层东段发生了取直型正反转。

如图３所示，陈南断层东段上盘古近纪地层发育特征与图２相类似，同样呈现出上凸下凹的喇叭口状，顶部地层向近断层处剥蚀强烈。

但是在该剖面上陈南断层东段表现为由上部的３条分支断层至深部合为一条主干断层，深部主干断层倾角约为５５°，上面３条分支断层的倾角依据距离洼陷由远至近分别约为６０°、５０°和４０°，而且在上部３条分支断层所夹的断块内部剥蚀作用更为强烈，现今仅残留有沙三段地层，而洼陷部位尚残留有沙二段地层。

由此可以推测，该测线处陈南断层的正反转可能沿上述３条断层同时发生，而且产状较缓的断层逆冲作用更为强烈，就构造样式而言属于取直型正反转。

区域上看，陈南断层东段正反转构造发育的时限与中国大陆东部由拉张断陷向区域坳陷的转型期相吻合。

就深部动力学背景而言，由于古近纪经历了强烈的拉张断陷，加之热的地幔柱上升，上地幔温度升高、密度变小，依据地壳均衡原理，会导致壳幔边界之上的地壳厚度增大，引起盆地的整体抬升［１６］。

此外，古近纪末期印度板块与欧亚板块的再次强烈碰撞挤压造成了华北板块向东逃逸［１７］，同时古近纪末期西太平洋板块的侧向俯冲造成日本海盆地的弧后扩张［１８，１９］，产生向西的侧向推挤力，使得济阳坳陷所处的华北东部地区处于挤压应力场控制之下；与之相匹配，郯庐断裂带的活动方式也逐渐转为逆冲兼右旋走滑模式，派生出北东东向的挤压应力场［１９］，采用井壁崩落法等现代应力场分析方法也表明了济阳坳陷现今处于北东东向挤压应力场作用之下［７］。

根据以上分析，陈南断层东段在古近纪主要表现为张性伸展，古近纪末期在深部地壳厚度增大、北东东向区域挤压的控制之下，正反转为挤压逆冲断层。

１．３正反转构造与相似构造的对比分析需要指出的是，就伸展断陷盆地而言，受资料精度及构造解释方案影响，正反转构造与盆地内部发育的滚动背斜、底辟背形、陡坡带砂砾岩体的差异压实等构图2 民丰洼陷王63井—盐16井近南北向地震测线Fig.2 NS-trending Wang 63-Yan 16 seismic profile in Minfeng sag图3 民丰洼陷北东向营46井—永86井地震测线Fig.3 NE-trending Ying 46-Yong 86 seismic profilein Minfeng sag李伟等：济阳坳陷正反转构造发育特征与油气成藏Ｃｈｉｎａ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＮｏ．５　２０１０19造有时较难区分。

因此在判识时，必须注意与上述构造相区别，以保证结果的准确性。

滚动背斜是同生断层边断裂、边沉积、边滚动所形成的逆牵引背斜，依附于断层上盘附近，背斜面积和高度完全受断裂活动程度所控制，其背斜轴面与断裂面基本平行，顶部地层削蚀减薄现象不明显，地层横向厚度变化小，如果减薄也是由于沉积作用造成的向远离断层处减薄。

与滚动背斜相比，正反转构造所形成的挤压背斜属于典型的沉积后挤压构造，其背斜面积和高度要大，其背斜轴面多表现为直立或无严格的倾向，在断陷层序和上覆层序之间有一明显的剥蚀不整合面。

就地层厚度横向变化而言，正反转构造形成的挤压背斜向近断层处存在着地层减薄现象。

底辟背形也称为挤入构造，包括泥底辟、盐底辟和火成岩底辟构造，有刺穿型也有隐刺穿型，其中隐刺穿型多会造成围岩中形成背斜形态。

底辟构造形成的背斜主要是横弯褶皱作用所致，在形成过程中并没有受到侧向挤压应力的影响；底辟背形顶部可能存在着一定程度的地层剥蚀，但是与反转挤压背斜相比，这种剥蚀多围绕背斜轴面对称分布，而正反转构造形成的挤压背斜其顶部地层剥蚀具有向近断层处逐渐增大的特征。

此外，正反转构造卷入反转的地层整体形态多表现为下凹上凸的外部形态，而底辟背形由于其形成时间较早，因此在塑性层之上只能发育上下皆凸的背斜形态。

以东营凹陷陈南断层为例，其东段的正反转与辛１２５井—辛３６井（图２）、营４６井（图３）附近发育的底辟背形在形态上有明显的区别，且东营凹陷底辟背形构造主要发育于辛镇、东营、郝家—现河地区［７，２０］，故陈南断层东段上盘所形成的挤压背斜是因为构造反转作用所致。

陆相断陷盆地陡坡带因为具有坡度陡、距物源近、古地形起伏大和构造活动强烈等原因，常常发育有多种成因的砂砾岩扇体［２１，２２］，这些砂砾岩体在外部形态、发育位置等方面与反转构造所形成的挤压背斜相似，但其内部地震反射同相轴连续性较差，以杂乱反射为主；而反转构造所形成的挤压背斜通常幅度较大，卷入反转的地层不仅包括陡坡带砂砾岩体，还包括以泥岩为主的半深湖、深湖相沉积，地震反射同相轴连续性较好。