济阳坳陷桩海地区古生界潜山构造特征及形成机制

作者：罗霞; 方旭庆; 张云银; 张云涛

来源：地学前缘, 2021, 28(01): 33-42.

DOI：10.13745/j.esf.sf.2020.5.3

• 构造特征
• 应力场
• 翘倾运动
• 郯庐断裂
• 桩海地区
• 济阳坳陷

济阳坳陷古生界潜山在经历了残丘山勘探阶段、多样性潜山勘探阶段之后,位于正向构造单元之间的中低位序复杂隐蔽潜山成为勘探主要方向。桩海地区东部紧邻郯庐断裂带,郯庐断裂带的多期构造运动对其产生深刻影响,古生界潜山构造样式非常复杂,并且由于埋藏深,前期地震资料精度低,构造特征认识不清,制约了勘探进展。该研究针对济阳坳陷桩海地区古生界复杂构造特征,运用高精度三维地震、钻井资料和区域应力场研究结果,探讨桩海地区古生界复杂构造特征及其形成机制。桩海地区古生界发育一套稳定的海相—海陆过渡相沉积岩系,自下而上依次发育寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系。桩海地区古生界发育北西、南北、北东和东西4组走向的断裂,断层类型有正断层、逆断层和走滑断层。北西走向断裂5条,倾角较陡,平面上呈现正、逆相间分布的特点。南北走向断裂3条,剖面呈"花状"特征,为走滑断层。北东走向断裂为正断层,该组断层切割北西向断裂组。东西走向断裂主要是桩海地区潜山的南、北边界断层,该组断层切割北西走向断裂组。断层活动时期可划分为4期。第一期为印支期挤压形成的逆断层,断层贯穿古生界;第二期为晚侏罗至早白垩世构造反转形成的正断层,贯穿中生界和古生界;第三期为晚白垩世挤压形成的逆冲断层,贯穿中生界和古生界;第四期为始新世以来走滑和伸展形成的正断层,断层贯穿古生界、中生界、古近系和部分新近系。不同走向断层交汇切割,形成"棋盘格"式复杂构造。古生界顶面整体呈中部高、东西两侧低的背斜形态。自西向东可划分4排山。复杂的演化过程决定了不同潜山带保留层系和结构类型的差异性。对形成机制的研究结果表明:三叠纪末期—始新世,在郯庐断裂左旋→右旋"往返式"走滑变应力场控制下,桩海地区古生界经历了"挤压—拉张—挤压—走滑"4个演化阶段。三叠纪末期,在郯庐断裂左旋走滑运动下,桩海地区受到NE-SW向挤压、形成3条北西走向逆冲带;晚侏罗—早白垩世,桩海地区经历NW-SE向拉张,逆冲断层发生不均衡反转,形成北西向断层正、逆相间的特征,分割形成北西走向4排山雏形;晚白垩世,在郯庐左旋→右旋转换作用下,桩海地区受到NWW-SEE向挤压,经历二次挤压推覆,第二—四排山自东向西推覆,对古生界进行一次改造,基本奠定古生界构造格局;始新世,在郯庐断裂右旋走滑运动下,产生近南北向和北东向走滑断层及东西走向调节断层,切割早期北西向断裂组,同时在南、北边界断层伸展作用下,桩海地区发生南升北降翘倾运动,古生界构造样式定型,形成现今复杂的构造样式。构造演化控制桩海地区古生界潜山结构和成藏条件有所差异。自东向西地层逐渐减薄,西部地层剥蚀严重,第一排山仅保留寒武系,向东部的三排山保留的奥陶系逐渐增厚。第一排山发育寒武系断块圈闭,第二排山发育奥陶系—寒武系背斜圈闭,第三、四排山发育奥陶系—寒武系断块圈闭。从两侧向中间由断块山变为褶皱山、储集性变好,以第二排山奥陶系—寒武系逆冲褶皱山成藏最有利。