文安斜坡古近系斷裂特征及對構(gòu)造的影響

文安山坡位于中街坳陷縱縣凹陷東部，東高大挺拔，西與雄縣w溝和馬西w溝相鄰，南與饒陽坍塌的南馬莊構(gòu)造帶接壤，北與麗蘭斷裂隔離著吳清坍塌（圖1）。文安斜坡是一個(gè)油氣資源富集、由不同層系、不同類型油氣藏組成的復(fù)合型油氣聚集區(qū),文安斜坡位于箕狀斷陷的緩坡,形成于基底斷塊的繼承性翹起作用。文安斜坡基底古生界和中生界呈明顯的楔狀,逐漸向西尖滅,古近系則變?yōu)楸北睎|向延伸、東抬西傾的緩坡,古近系由下至上逐漸由西北向東南超覆。漸新世中后期,研究區(qū)受區(qū)域性拉張作用,形成了一系列北東-南西向的壘塹式斷裂組合,構(gòu)成了研究區(qū)的壘塹式斷裂構(gòu)造帶;及臺(tái)山局部張扭應(yīng)力下,形成的臺(tái)山走滑斷裂構(gòu)造帶。近幾年來,文安斜坡一直是油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)研究區(qū)帶,但是由于斷裂系統(tǒng)復(fù)雜,嚴(yán)重制約了勘探開發(fā)的效果,因此,急需對該區(qū)斷裂特征及其演化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的認(rèn)識,為下一步勘探指明方向。1中斷類型霸縣凹陷文安斜坡斷裂發(fā)育,根據(jù)其發(fā)育特征,可將其劃分為同生正斷裂,后生正斷裂和走滑斷裂,其中,同生正斷裂是主要的斷裂類型。1.1主斷裂體系及形態(tài)研究區(qū)同生正斷裂表現(xiàn)為區(qū)域拉張應(yīng)力和同沉積作用下的正斷裂系,斷裂走向?yàn)楸睎|-南西向,其延伸長度大,大都在4~15km,傾向?yàn)楸蔽飨蚝湍蠔|向交互出現(xiàn),斷面近直立、略顯弧形,上陡下緩,斷裂上部傾角大,在60°~80°之間;底部傾角稍小,在50°~60°之間(圖2);受燕山晚期伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,中生代晚期開始發(fā)育同生正斷裂,但斷裂活動(dòng)較弱,主要發(fā)育期在新生代,活動(dòng)最強(qiáng)為孔店-沙二段沉積期;斷裂斷開層位從第四系可延伸到新元古界,對于中生界之前的地層為后生斷裂,但是對上中生界及之后地層為同生斷裂,且為工區(qū)主干斷裂,控制斜坡帶的結(jié)構(gòu)、沉積以及后生次級斷裂的發(fā)育。也有在孔店組-沙二段沉積期開始發(fā)育的同生正斷裂,這些斷裂活動(dòng)較弱,對斜坡的沉積和形態(tài)的控制作用相對晚中生代發(fā)育的斷裂較弱,但也起到了重要的控制作用。主斷裂平面展布規(guī)律明顯,沿走向呈弧形展布,反映了一種典型的拉張型盆地應(yīng)力環(huán)境;多條主斷裂之間呈平行排列式組合的正斷裂系;主斷裂與其相關(guān)的次級斷裂呈辮式組合。主斷裂沿構(gòu)造走向,斷距大小存在變化,在不同層位延伸長度也不同,表現(xiàn)形態(tài)各異,如深部表現(xiàn)為一條斷裂,淺部表現(xiàn)為多條斷裂沿走向連續(xù)展布;在剖面上多表現(xiàn)為地壘或地塹式傾向相反的斷裂組合方式,將沉積斜坡分割成地壘和地塹交替出現(xiàn)的分布規(guī)律。文安斜坡自晚中生代開始受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,其斷裂盡管經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程,但同生正斷裂發(fā)育具有明顯的繼承性,所以晚中生代至今各期構(gòu)造特征基本一致。1.2東南角緣斷帶后生正斷裂多發(fā)育在同生主斷裂的交匯處,大多為調(diào)節(jié)斷裂,調(diào)節(jié)主斷裂活動(dòng),起到變換應(yīng)力釋放作用。還有第四紀(jì)后生正斷裂,斷裂均為平板式斷裂,且傾角較大都在65°~80°,斷裂走向大多為東西向(圖2),此類斷裂為受喜馬拉雅Ⅱ、Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響所致。平面上,后生斷裂延伸長度較短,呈斜列式展布。剖面上,斷裂斷開層位較少,為多個(gè)傾向相反的次級斷裂組成,或?yàn)榕c主干斷裂平行的次級斷裂組成,使斷裂帶復(fù)雜化。1.3斷裂體系和層位文安斜坡走滑斷裂發(fā)育在臺(tái)山走滑斷裂帶,受右行走滑力偶作用,走滑斷裂帶走向?yàn)楸蔽魑飨?傾向?yàn)楸北睎|向,斷裂陡傾,傾角近70°,且切穿基底和沉積蓋層,斷開層位從第四系可延伸到新元古界。走滑斷裂在平面上,主要集中在一個(gè)狹帶內(nèi),帶長且直,呈雁列式展布;剖面上,走滑斷裂總體傾角在深部近于直立,斷裂兩邊地層厚度,反射特征明顯不同。由于走滑斷裂由深部向上發(fā)散、分支,所以在剖面上形成“Y”字型斷裂帶(圖3)。2構(gòu)造帶類型根據(jù)斷裂系統(tǒng)的平面及剖面特征,可將文安斜坡劃分為五個(gè)斷裂構(gòu)造帶,分別為:長豐鎮(zhèn)-文安壘塹式斷裂帶、趙各莊-左各莊壘塹式斷裂帶、史各莊-蘇橋壘塹式斷裂帶、臺(tái)山走滑斷裂帶、信安鎮(zhèn)壘塹式斷裂帶(圖4)。2.1斷裂帶主要活動(dòng)時(shí)期長豐鎮(zhèn)-文安壘塹式斷裂帶位于長豐鎮(zhèn)至文安一帶,構(gòu)造走向?yàn)槟衔?北東向,主要由F25、F36和F261等斷裂系組成。其中由F25和F36斷裂系組成了長豐鎮(zhèn)地區(qū)地塹式斷裂帶,由F261等斷裂系組成了文安地壘式斷裂帶。該斷裂帶較寬,帶內(nèi)斷裂十分發(fā)育,活動(dòng)強(qiáng)烈,主要由晚中生代以來的同向或反向同生正斷裂組成,發(fā)育地壘和地塹構(gòu)造樣式。受主干斷裂的影響,斷裂帶的主要活動(dòng)時(shí)期為沙一段沉積期。長豐鎮(zhèn)地塹式斷裂帶與文安地壘式斷裂帶的交匯處,正處于應(yīng)力場變換處,且應(yīng)力作用范圍較小,所以在斷裂帶變換處主要發(fā)育東西向次級小斷裂,這些次級小斷裂對不同性質(zhì)主干斷裂起到了調(diào)節(jié)作用。除臺(tái)山走滑斷裂構(gòu)造帶外,其余各斷裂帶同屬壘塹式斷裂帶,在特征上具有一定的相似性,但由于各帶所處地理位置以及受控主干斷裂各不相同,因此,其演化特征也存在一定的差異。趙各莊-左各莊壘塹式斷裂帶位于趙各莊至左各莊一帶,構(gòu)造走向?yàn)槟衔?北東向,斷裂帶主要活動(dòng)時(shí)期為沙一段;史各莊-蘇橋壘塹式斷裂帶位于史各莊至蘇橋一帶,構(gòu)造走向?yàn)槟衔?北東向,斷裂活動(dòng)在孔店組-沙二段沉積期和沙一段沉積期最強(qiáng);信安鎮(zhèn)壘塹式斷裂帶位于信安鎮(zhèn)一帶,構(gòu)造走向?yàn)槟衔?北東向,這些斷裂帶活動(dòng)最強(qiáng)時(shí)期為孔店組-沙二段沉積期和沙一段沉積期。2.2右行駛滑斷裂系的力學(xué)模型臺(tái)山走滑斷裂帶位于臺(tái)山及其東部,為北西西走向,由多組走向北西西向,傾向北北東向的右行走滑斷裂系組合而成,斷裂帶呈雁列式展布,相鄰兩條斷裂間的間距較為明顯。研究區(qū)斷裂帶劃分主要依據(jù)主控?cái)嗔烟卣骱头植?則斷裂帶內(nèi)發(fā)育的主干斷裂對各斷裂帶的發(fā)育具有控制作用,同時(shí)也控制著文安斜坡局部構(gòu)造的發(fā)育特征。3錯(cuò)誤的發(fā)展和發(fā)展3.1斷裂發(fā)育的主要階段文安斜坡主要發(fā)育期次有中生代晚期、孔店組-沙二段沉積期、沙一段沉積期、東營組沉積期及館陶組沉積至今。根據(jù)文安斜坡主斷裂的垂直斷距,計(jì)算了各沉積期斷裂的活動(dòng)速率參數(shù)(圖5)。該參數(shù)表明文安斜坡斷裂發(fā)育總體呈弱-強(qiáng)-弱的變化趨勢,其中強(qiáng)烈發(fā)育期為孔店組-沙二段沉積期和沙一段沉積期,其次為東營組沉積期和館陶組沉積至今,伸展斷裂活動(dòng)最弱的晚中生代。晚中生代,文安斜坡主要受燕山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及燕山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的擠壓作用,華北地臺(tái)整體抬升,遭受剝蝕,直到白堊紀(jì)晚期,受燕山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,研究區(qū)處于拉張應(yīng)力場的作用之下,開始發(fā)育正斷裂,但是此時(shí)為斷裂發(fā)育的初期,此時(shí)斷裂活動(dòng)速率很小,平均為5m/Ma,最大為8m/Ma,總體上,斷裂活動(dòng)表現(xiàn)很弱?？椎?沙二段沉積期,由于喜馬拉雅Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,研究區(qū)總體上仍處于拉張環(huán)境階段,構(gòu)造活動(dòng)逐漸增強(qiáng),斷裂系統(tǒng)是晚中生代的延續(xù),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)育,主要發(fā)育同生正斷裂,同時(shí)也發(fā)育一期相對于古近系的后生正斷裂,此時(shí),斷裂活動(dòng)速率最大為55m/Ma,平均在25m/Ma,較中生代,斷裂活動(dòng)有明顯增強(qiáng),此期斷裂活動(dòng)最強(qiáng)。沙一段沉積期,斷裂發(fā)育主要受喜馬拉雅Ⅰ幕中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,研究區(qū)拉張作用進(jìn)一步加強(qiáng),且斜坡處于穩(wěn)定的沉積階段,此時(shí)斷裂發(fā)育呈現(xiàn)明顯的繼承性,在孔店-沙二段沉積期發(fā)育的同生斷裂基礎(chǔ)之上,斷裂進(jìn)一步繼承性發(fā)育,沙一段沉積期的斷裂活動(dòng)速率較大,最大有46m/Ma,平均在20m/Ma,斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈。東營組沉積期,主要受喜馬拉雅Ⅰ幕晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響。沙一段沉積之后,雖然還是前期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的延續(xù),但拉張作用明顯減弱,受弱伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,該期斷裂在繼承了前期斷裂的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)育,斷裂活動(dòng)速率逐漸減弱,斷裂活動(dòng)速率最大有15m/Ma,平均在9m/Ma,斷裂活動(dòng)較弱。館陶組沉積至今,新近紀(jì)主要受喜馬拉雅Ⅱ幕弱構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,斷裂發(fā)育繼承了前期斷裂并發(fā)育弱同生斷裂;第四紀(jì)早期主要受喜馬拉雅Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,產(chǎn)生一期次級后生正斷裂,總體上,斷裂活動(dòng)速率仍在減弱,最大有13m/Ma,平均在5m/Ma,早期同生斷裂活動(dòng)進(jìn)一步減弱;第四紀(jì)晚期斷裂基本停止活動(dòng)。在每個(gè)演化階段的末期,由于拉張性區(qū)域應(yīng)力場的相對減弱,相對的表現(xiàn)為弱擠壓作用,因此發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn),而且反轉(zhuǎn)強(qiáng)度會(huì)受拉張作用強(qiáng)弱影響,自中生代末期至今呈逐漸減弱之勢。這種反轉(zhuǎn)作用對前期構(gòu)造起到了一定的改造作用。3.2文安地壘-蘇橋壘塹區(qū)古斷裂活動(dòng)速率分布通過對各斷裂帶內(nèi)主干斷裂的生長指數(shù)、古斷距及斷裂活動(dòng)速率的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得出文安斜坡在平面上沿構(gòu)造走向由南西-北東向斷裂活動(dòng)強(qiáng)度呈較強(qiáng)-強(qiáng)-弱-強(qiáng)-較強(qiáng)的變化規(guī)律。從晚中生代至今,研究區(qū)內(nèi)長豐鎮(zhèn)、趙各莊、史各莊和信安鎮(zhèn)地塹區(qū)斷裂活動(dòng)較強(qiáng),生長指數(shù)平均在1.15左右,古斷距平均在90m左右,斷裂活動(dòng)速率平均在10m/Ma左右。而在長豐鎮(zhèn)-文安壘塹式斷裂帶、趙各莊-左各莊壘塹式斷裂帶、史各莊-蘇橋壘塹式斷裂帶的地壘與地塹的交匯處和臺(tái)山走滑斷裂帶及其附近的斷裂活動(dòng)最強(qiáng),生長指數(shù)平均在1.3左右,古斷距平均在120m左右,斷裂活動(dòng)速率平均在16m/Ma左右。文安地壘至蘇橋地塹區(qū)斷裂活動(dòng)相對較弱,生長指數(shù)平均在1.08左右,古斷距平均在50m左右,斷裂活動(dòng)速率平均在5m/Ma左右。文安斜坡在晚中生代至古近紀(jì)發(fā)育的斷裂主要為北東向的斜坡主干斷裂,這些斷裂不僅控制著斜坡古近系的沉積,對斜坡的構(gòu)造特征起著決定性作用,而且對斜坡帶上構(gòu)造圈閉的形成及對油氣運(yùn)移具有非常重要的作用;新近紀(jì)和第四紀(jì)發(fā)育東西向和北東向的板式后生斷裂,該組斷裂數(shù)量多,規(guī)模小,對局部圈閉起到復(fù)雜化的作用。4壘塹式斷裂帶及斷裂發(fā)育演化(1)文安斜坡斷裂十分發(fā)育,從斷裂的發(fā)育特征來看,可將研究區(qū)斷裂劃分為三類:同生正斷裂,后生正斷裂和走滑斷裂。(2)根據(jù)斷裂平面和剖面組合等特征,將文安斜坡分為五個(gè)斷裂帶:長豐鎮(zhèn)-文安壘塹式斷裂帶、趙各莊-左各莊壘塹式斷裂帶、史各莊-蘇橋壘塹式斷裂帶、臺(tái)山走滑斷裂帶、信安鎮(zhèn)壘塹式斷裂帶;其中壘塹式斷裂帶內(nèi)又可分為地塹式斷裂帶、地壘式斷裂帶和地塹與地壘交匯處的調(diào)節(jié)斷裂帶。