林紅梅

（1.中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015；2.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

·煤層氣·頁巖氣·

濟陽坳陷東部中生代構(gòu)造層的重新厘定

林紅梅1，2

（1.中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015；2.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

針對濟陽坳陷中生界構(gòu)造特征復(fù)雜、構(gòu)造層劃分方案較為混亂的問題，開展了構(gòu)造層重新厘定的研究。研究中采用野外地質(zhì)考察、地球物理資料精細(xì)解釋、聲波時差與埋深關(guān)系分析、構(gòu)造演化恢復(fù)等多種技術(shù)手段，并結(jié)合最新的K-Ar同位素測年數(shù)據(jù)，重點對爭議較大的中生代地層進行了細(xì)致研究，從多角度論證了研究區(qū)中生代侏羅系與白堊系是性質(zhì)截然不同的兩套構(gòu)造層，最終創(chuàng)新性地將研究區(qū)地層劃分為基底層、侏羅系構(gòu)造層、白堊系構(gòu)造層及上部新生界構(gòu)造層。

構(gòu)造層劃分；中生界；構(gòu)造演化；同位素測年；沾化凹陷

0 引言

濟陽坳陷位于渤海灣盆地東南部，是渤海灣盆地的一個次級坳陷[1-2]。它是在古生代基底上發(fā)育而成的中、新生代斷陷盆地。由于其經(jīng)歷了海西運動、印支運動、燕山運動及喜馬拉雅運動的多期次構(gòu)造運動的改造[2]，所以在不同的構(gòu)造背景下，也形成了不同特征的構(gòu)造層序[3]。

針對整個濟陽坳陷構(gòu)造層序，前人開展了大量研究工作[4-7]，為本次研究奠定基礎(chǔ)，但從表1中可以看出，前人對太古界及上覆新生界構(gòu)造層的劃分差別不大，但針對中生界及其內(nèi)幕，劃分方案則難以統(tǒng)一，有的將中生界籠統(tǒng)劃為一個構(gòu)造層，而有的則將侏羅系內(nèi)幕地層劃分為不同構(gòu)造層（表1）。造成這種局面的原因，主要是因為研究區(qū)在中生代時期，發(fā)生多次構(gòu)造反轉(zhuǎn)，造成中生界構(gòu)造特征復(fù)雜、地層分割性強；另一方面，對中生界絕對年齡的測定工作也稍顯滯后。這些都對構(gòu)造層的劃分造成很大困難。

對于中生界之下構(gòu)造層的劃分，筆者是贊同前人的研究觀點，并同樣將其命名為基底層；而對于中生界之上的新生界構(gòu)造層，不是本次研究的重點，故沒有進一步細(xì)分。本文從野外地質(zhì)考察入手，識別出中生界內(nèi)幕層段坊子組、三臺組、蒙陰組、西洼組之間及中生界與上下層系之間均存在不整合接觸關(guān)系；通過最新的K-Ar同位素測年數(shù)據(jù)，進一步落實中生界內(nèi)幕層段間存在沉積間斷；通過構(gòu)造恢復(fù)及其動力學(xué)機制分析，認(rèn)為研究區(qū)在中生代侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)時期，處于不同應(yīng)力環(huán)境中，故將中生界侏羅系與白堊系劃分為兩個構(gòu)造層，分別命名為侏羅系構(gòu)造層和白堊系構(gòu)造層。

1 野外地質(zhì)調(diào)查方面的證據(jù)

通過野外地質(zhì)考察，觀測到中生界露頭區(qū)侏羅系坊子組與下覆三疊系劉家溝組平行不整合接觸。坊子組巖性為灰綠色砂巖，而劉家溝組為磚紅色砂巖，二者顏色存在突變（圖1）。三臺組與下覆坊子組為平行不整合接觸，其巖性為河流相的灰綠色砂巖，底部可見礫石結(jié)構(gòu)（圖2）。白堊系蒙陰組（魯西地層分區(qū)中命名為城山后組）主要為河流相灰黃色長石砂巖，含礫巖，與下伏侏羅系三臺組為平行不整合接觸，不整合面可見底礫巖（圖3）。野外考察時未見白堊系蒙陰組（城山后組）與西洼組（魯西地層分區(qū)中命名為八畝地組）的不整合接觸關(guān)系，但根據(jù)山東省地調(diào)局1∶5萬五井、悅莊幅區(qū)調(diào)資料（圖4），認(rèn)為二者是存在平行不整合接觸的。

表1 濟陽坳陷構(gòu)造層序劃分方案Table 1 Jiyang depression tectonic level division scheme

圖1 三疊系劉家溝組與侏羅系坊子組平行不整合接觸Figure 1 Parallel unconformity between Triassic Liujiagou Formation and Jurassic Fangzi Formation

圖2 侏羅系坊子組與三臺組平行不整合Figure 2 Parallel unconformity between Jurassic Fangzi Formation and Santai Formation

圖3 侏羅系三臺組與白堊系城山后組平行不整合接觸Figure 3 Parallel unconformity between Jurassic Santai Formation and Cretaceous Chengshanhou Formation

圖4 沂源縣小東嶺村白堊紀(jì)城山后組實測剖面Figure 4 Cretaceous Chengshanhou Formation measured section in Xiaodongling,Yiyuan County

2 地球物理方面的證據(jù)

根據(jù)地層在地震上的響應(yīng)可以將地震反射劃分為整合和不整合兩種類型，其中不整合根據(jù)反射終止的方式又可劃分為削蝕、頂超、上超、下超和視削蝕（階狀后退）五種主要類型[8]。筆者首先對濟陽坳陷東部地區(qū)部分中生界分辨率較高的地震剖面分析了其反射終止類型，進而識別出了中生界的幾個主要不整合面通過對地震資料的精細(xì)解釋認(rèn)為，研究區(qū)蒙陰組與三臺組、蒙陰組與西洼組的界面上見上超現(xiàn)象，為不整合接觸關(guān)系。中生界與新近系之間見區(qū)域削截現(xiàn)象，為區(qū)域不整合（圖5），代表不整合面的同相軸上下兩組波形能量不穩(wěn)定，變化較大[9]。

圖5 濟陽坳陷Line4地震剖面不整合面反射終止類型Figure 5 Line 4 seismic section unconformity surface seismic reflection termination types in Jiyang depression

利用泥巖聲波時差與埋深的關(guān)系判斷地層單元界面的方法已經(jīng)很成熟[10-12]。以鉆穿中生界的樁古33井為例，在該井的聲波時差與深度關(guān)系圖中，我們可以清晰的分辨出Pz/J1+2f、J1+2f/J2+3s、J/K、K/N+E之間的不整合面。以J1+2f與J2+3s為例，不整合面之下的壓實曲線向右偏移，表明地層曾遭受剝蝕，但保留下來的地層依然保留著剝蝕前最大埋深的趨勢線。當(dāng)再次接受沉積時，沉積了低滲透的頁巖，其滲透率極低，成為欠壓實段，阻止不整合面下面的地層進一步壓實，仍然保留了剝蝕前的壓實趨勢線。而白堊系與侏羅系的壓實曲線的斜率C存在差異，反映了不整合面上下地層沉積環(huán)境的不連續(xù)，體現(xiàn)兩個具有不同沉積速率、不同構(gòu)造背景的沉積階段（圖6）。

3 構(gòu)造演化恢復(fù)方面的證據(jù)

上文已說到侏羅系與白堊系是發(fā)育在不同沉積速率、不同構(gòu)造背景兩套地層，那么通過對研究區(qū)構(gòu)造演化剖面的進一步研究表明，晚三疊紀(jì)時期，魯東地體以?？渴狡促N的運動方式，沿郯廬斷裂帶左行走滑逐漸拼貼于魯西地體東側(cè)，使本區(qū)具有左旋走滑近東西向擠壓應(yīng)力場。此時，研究區(qū)處于逆沖-擠壓階段；侏羅系沉積時期，由于地體離散作用，局部地區(qū)處于引張狀態(tài)，使郯廬斷裂帶重新活動，早期以左行走滑為主，產(chǎn)生近北東-南西向次級引張應(yīng)力。此時，研究區(qū)處于逆沖-拉張的過渡階段；而到了白堊紀(jì)時期，地體離散作用強烈，加之華北克拉通破壞，巖石圈減薄，開始伸展活動，造成火山噴發(fā)。斷陷活動變強，局部地區(qū)發(fā)生斷陷盆地沉積，研究區(qū)處于初始拉張裂陷階段（圖7）。這也進一步證明了研究區(qū)在侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)時期，研究區(qū)所處的區(qū)域應(yīng)力場是完全不同的。

圖6 樁古33井聲波時差與埋深關(guān)系Figure 6 Relationship between sonic differential time and buried depth in well Zhuanggu No.33

4 同位素測年方面的證據(jù)

勝利油田劉華同志通過對濟陽坳陷樁海地區(qū)中生界同位素年齡的測定，得到區(qū)內(nèi)西洼組內(nèi)獲得的同位素年齡為122～104 Ma，蒙陰組內(nèi)獲得的同位素年齡為138～141 Ma，三臺組內(nèi)獲得的同位素年齡為175～166 Ma，坊子組內(nèi)獲得的同位素年齡為179～199 Ma，并且認(rèn)為侏羅系三臺組與白堊系蒙陰組為不整合接觸[13]。對此，筆者是持贊同觀點的。通過前面對中生界露頭區(qū)的考察及地球物理資料的精細(xì)分析，并結(jié)合區(qū)域應(yīng)力場分析，認(rèn)為中生界內(nèi)幕各組段之間，尤其是侏羅系三臺組與白堊系蒙陰組之間的絕對年齡間隔足以發(fā)生構(gòu)造運動造成地層不整合接觸。

圖7 濟陽坳陷中生界構(gòu)造演化階段及動力學(xué)機制模式Figure 7 Jiyang depression Mesozoic tectonic evolution stage and dynamic mechanism model

5 結(jié)論

①通過對中生界內(nèi)幕發(fā)育的不整合面進行野外地質(zhì)重點考察，發(fā)現(xiàn)了內(nèi)幕各組段之間存在不整合接觸現(xiàn)象，然后通過對地球物理資料的精細(xì)解釋及泥巖聲波時差曲線分析，確認(rèn)了中生界內(nèi)幕各組段及其與上下層系之間的接觸關(guān)系為不整合接觸，侏羅系與白堊系是沉積速率、構(gòu)造背景截然不同的兩套地層。

②通過對構(gòu)造演化的恢復(fù)，認(rèn)為研究區(qū)在侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)時期，處于截然不同的應(yīng)力環(huán)境中。侏羅紀(jì)時期，研究區(qū)處于逆沖-拉張的過渡期，而白堊紀(jì)時期則處于初始拉張裂陷階段，并贊同前人將侏羅系三臺組與白堊系蒙陰組之間劃分為不整合接觸關(guān)系。③最終將濟陽坳陷構(gòu)造層劃分為基底層、侏羅系構(gòu)造層、白堊系構(gòu)造層及上部新生界構(gòu)造層。

[1]陳玉靈.濟陽坳陷的構(gòu)造運動特征[J].山西建筑，2011，37（32）：72-73.

[2]鄭德順，吳智平，李偉，等.濟陽坳陷中生界構(gòu)造層序特征[J].石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2005，27（2）：285-287.

[3]劉紹龍.華北地區(qū)大型三疊紀(jì)原始沉積盆地的存在[J].地質(zhì)學(xué)報，1986，60（2）:128-137.

[4]王毅，陸克政，任安身.濟陽坳陷東北部中生代構(gòu)造運動和火山活動及盆地演化[J].石油大學(xué)學(xué)報，1994，18（2）：1-8.

[5]宗國洪，肖煥欽，李常寶，等.濟陽坳陷構(gòu)造演化及其大地構(gòu)造意義[J].高校地質(zhì)學(xué)報，1999，5（3）:275-282.

[6]楊超，陳清華.濟陽坳陷構(gòu)造演化及其構(gòu)造層的劃分[J].油氣地質(zhì)與采收率，2005，12（2）：9-22.

[7]賈紅義，于建國，王金鐸.濟陽坳陷深層構(gòu)造層序劃分[J].油氣地球物理，2007，5（3）：45-50.

[8]紀(jì)友亮，張立強，張繼果.沾化凹陷孤島東部斜坡下第三系層序地層學(xué)[J].石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998，22（6）：34-38.

[9]王永剛.地球物理資料解釋[M].山東東營：石油大學(xué)出版社，2001：190-193.

[10]周瑤琪，吳智平.地層間斷面的時間結(jié)構(gòu)研究[M].北京：地質(zhì)出版社，2000：21-35.

[11]操應(yīng)長，姜在興，夏斌，等.聲波時差測井資料識別層序地層單元界面的方法、原理及實例[J].沉積學(xué)報，2003，21（2）：318-323.

[12]操應(yīng)長，姜在興，夏斌，等.利用測井資料識別層序地層界面的幾種方法[J].石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，27（2）：23-26.

[13]劉華.濟陽坳陷樁海地區(qū)中生界同位素年代地層學(xué)研究[J].中國煤炭地質(zhì)，2014，26（11）:12-16.

Redefinition of Mesozoic Tectonic Level in Eastern Jiyang Depression

Lin Hongmei1,2
(1.Exploration and Exploitation Research Institute,Shengli Oilfield Branch,SINOPEC,Dongying,Shandong 257015; 2.China University of Petroleum(East China),Qingdao,Shandong 266580)

In allusion to issues of complex Mesozoic tectonic features in the Jiyang depression and chaotic tectonic level division scheme,carried out a study on tectonic level redefinition.The study uses multiple technical means including field geological investigation,geophysical data fine interpretation,analysis of relationship between sonic differential time and buried depth and tectonic evolution restoration,combined with up-to-date K-Ar isotopic dating data,focused on controversial Mesozoic strata carried out intensive study.The result has demonstrated that study area Mesozoic Jurassic System and Cretaceous System are different two tectonic levels distinct in nature from multiple perspectives.Finally,the study has innovatively redefined strata in study area into basement,Jurassic, Cretaceous and upper Cenozoic tectonic levels.

tectonic level division;Mesozoic Erathem;tectonic evolution;isotopic dating;Zhanhua depression

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.02.03

1674-1803(2017)02-0011-04

P534..5

A

林紅梅（1969—），女，高級工程師，在讀博士研究生，從事石油地質(zhì)勘探研究。

2016-09-19

責(zé)任編輯:宋博輦