余海波

（1.中國(guó)石化中原油田分公司物探研究院，河南濮陽(yáng) 457001；2.中國(guó)石化中原油田分公司博士后科研工作站，河南濮陽(yáng) 457001）

0 引言

盆地演化往往受多期次、不同方向、不同性質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力疊加作用的影響，大多盆地具有擠壓、拉張、走滑變形的疊合或復(fù)合特征。渤海灣盆地位于華北克拉通東部地塊，構(gòu)造演化強(qiáng)烈［1］，呈斜體“N”字形，面積約20×104km2［2-3］，盆地內(nèi)發(fā)育4 條區(qū)域性走滑斷裂帶，斷裂的不同部位在盆地內(nèi)的發(fā)育程度不同［4-5］，從而使盆地內(nèi)各坳陷的發(fā)育情況存在明顯差異［5］。根據(jù)各坳陷所處的應(yīng)力環(huán)境，可將渤海灣盆地劃分為北部和南部剪切構(gòu)造區(qū)、中部轉(zhuǎn)換拉張構(gòu)造區(qū)［6］。渤海灣盆地的形成具有印支—燕山期逆斷成山、古近紀(jì)正斷改造、晚期走滑定型的演化特征，不同時(shí)期的構(gòu)造演化特征對(duì)油氣成藏具有重要控制作用［7］。

東濮凹陷位于渤海灣盆地南端，北窄南寬。以往研究人員對(duì)東濮凹陷古近系盆地結(jié)構(gòu)、拉張型斷裂系統(tǒng)及構(gòu)造樣式做過(guò)較多研究，并認(rèn)為蘭聊斷層的分期性、分段性活動(dòng)強(qiáng)度差異控制著東濮凹陷的形成和演化［8-10］。從渤海灣盆地區(qū)域構(gòu)造背景出發(fā)，根據(jù)東濮凹陷不同時(shí)期的構(gòu)造演化特征，精細(xì)解析不同應(yīng)力作用下盆地的結(jié)構(gòu)和斷裂體系，并劃分構(gòu)造單元和油氣系統(tǒng)，以期為古生界油氣勘探選區(qū)、選帶指明方向。

1 盆地結(jié)構(gòu)

東濮凹陷在早古生代為伸展背景下的海相克拉通盆地，晚古生代為伸展背景下的近?？死ㄅ璧?，三疊紀(jì)為擠壓背景下的克拉通內(nèi)大型撓曲盆地。印支—燕山期發(fā)生過(guò)多次擠壓運(yùn)動(dòng)，東濮凹陷受近南北向擠壓作用持續(xù)隆起，三疊系被隆起分隔呈東西向展布，并形成東西向的寬緩褶皺。東濮凹陷古近系沉積前基底為東西高、南北低的構(gòu)造格局，具有南北分區(qū)、寬緩褶皺變形的特征。在古近紀(jì)，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的構(gòu)造應(yīng)力方向發(fā)生改變，導(dǎo)致東濮凹陷受東西向拉張作用，從而使印支期形成的近東西向單一凹陷逐步轉(zhuǎn)為北東向多洼裂陷［11-13］。依據(jù)大斷裂、等深線、地層尖滅線，并結(jié)合構(gòu)造圖、構(gòu)造綱要圖的最新成果，對(duì)東濮凹陷構(gòu)造單元重新厘定［14-15］，將該凹陷劃分為蘭聊斷階帶、東部次凹帶、中央低凸起、西部次凹帶、西部斜坡帶等二級(jí)構(gòu)造單元。由于東濮凹陷在不同時(shí)期的構(gòu)造帶轉(zhuǎn)換快，重新厘定后可劃分為包含43條斷裂、35 個(gè)正向構(gòu)造和12 個(gè)洼陷的三級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

圖1 東濮凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Division of tectonic units in Dongpu Sag

東濮凹陷的形成經(jīng)歷了多應(yīng)力、多期次、多類型、多角度的構(gòu)造演化，受印支期近南北向強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力作用，形成了一系列近東西向展布的逆沖斷裂和大型背斜，凹陷南北分區(qū)格局定型（圖2）。過(guò)范古2—觀城逆沖斷層以北為北區(qū)，過(guò)習(xí)城集—孟居逆沖斷層和過(guò)范古2—觀城逆沖斷層之間區(qū)域?yàn)橹袇^(qū)，過(guò)習(xí)城集—孟居逆沖斷層以南為南區(qū)。東濮凹陷北區(qū)受邊界逆沖斷層控制形成大型背斜構(gòu)造；中區(qū)整體為向斜構(gòu)造，局部存在小型背斜，前梨園地區(qū)為向斜構(gòu)造的中心位置；南區(qū)逆沖斷裂大量發(fā)育，整體抬升幅度較大，發(fā)育多個(gè)背斜構(gòu)造。

圖2 東濮凹陷及鄰區(qū)地震剖面解釋（剖面位置見(jiàn)圖1 中DD'）Fig.2 Seismic geological interpretation section of Dongpu Sag and adjacent areas

（1）北區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

北區(qū)古近紀(jì)盆地整體東斷西翹，蘭聊斷層為多米諾式，地層整體向東傾斜，缺失沙四段和東營(yíng)組，古近系依次向西超覆減薄，并尖滅于館陶組之下。蘭聊斷層下降盤發(fā)育濮城斷層、觀城斷層、宋廟斷層，控制多個(gè)半地塹或地塹。蘭聊斷層、濮城斷層、觀城斷層、宋廟斷層向下切割至基底，向上尖滅在館陶組和明化鎮(zhèn)組。蘭聊斷層傾角較陡，緊靠蘭聊斷層的殘留地層僅為石炭系—二疊系、三疊系、沙三下亞段，向上與館陶組呈不整合接觸。濮城斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，為主要西傾控洼斷裂，下降盤古近系發(fā)育較全，沙三下亞段與三疊系呈不整合接觸，沙一段與館陶組亦呈不整合接觸，局部缺失東營(yíng)組，并被多條同向或反向次級(jí)小斷層切割（圖3a）。

（2）中區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

中區(qū)古近紀(jì)盆地整體東厚西薄，西斜坡館陶組自西向東依次與石炭系—二疊系、中生界三疊系、沙四段呈不整合接觸，大量晚期發(fā)育的東傾斷層切割早期發(fā)育的西傾斷層，形成多個(gè)半地塹、地塹及壘塹疊置的構(gòu)造樣式。受蘭聊斷層鏟式形態(tài)和演化的控制，以及石家集斷層的強(qiáng)烈活動(dòng)影響，在中央低凸起處的古近系向上隆升，從而使得中區(qū)具有明顯的兩洼一隆、高隆深洼的構(gòu)造特征。在沙二段沉積期及之后，受弱拉張—強(qiáng)右旋走滑控制，在中央低凸起處的反轉(zhuǎn)斷層具有一定的走滑分量，形成明顯的花狀構(gòu)造特征，深層早期逆沖斷裂體系和淺層沙四段—沙三段時(shí)期的拉張斷裂體系被走滑作用改造，形成復(fù)雜的構(gòu)造樣式（圖3b）。

圖3 東濮凹陷地震剖面地質(zhì)解釋結(jié)構(gòu)（測(cè)線位置見(jiàn)圖1 中AA'，BB'，CC'）Fig.3 Geological interpretation structure of regional seismic section in Dongpu Sag

（3）南區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

南區(qū)古近系整體東傾，東斷西超，在西斜坡館陶組分別與沙四段、沙三下亞段呈不整合接觸，蘭聊斷層上盤的長(zhǎng)垣斷層、方里集斷層、黃河斷層、馬廠斷層形成多個(gè)半地塹或地塹，黃河斷層活動(dòng)強(qiáng)烈。馬東斷層向上尖滅在沙二下亞段，向下與深層逆沖斷層相交。黃河斷層產(chǎn)狀為鏟式，傾角緩，上盤大量發(fā)育方里集等次級(jí)同向和反向調(diào)節(jié)斷層，地層整體東傾，向西斜坡發(fā)生斷缺。長(zhǎng)垣斷層的上升盤僅殘留寒武系—奧陶系、石炭系—二疊系、中生界三疊系、沙四段、沙三下亞段、館陶組，三疊系因受早期逆沖斷層抬升剝蝕作用影響僅局部零星殘留（圖3c）。

2 構(gòu)造演化及控藏特征

東濮凹陷的形成和演化受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，斷層活動(dòng)對(duì)凹陷的沉積充填、抬升剝蝕、油氣的聚集和保存均具有一定影響［16-17］，但不同級(jí)別的斷層對(duì)優(yōu)質(zhì)烴源巖分布、沉積相類型、構(gòu)造格局及油氣分布的影響存在一定差異［18-20］。通過(guò)對(duì)東濮凹陷地震剖面構(gòu)造樣式的精細(xì)解析，認(rèn)為東濮凹陷在印支期受到近南北向擠壓應(yīng)力作用形成南北分區(qū)的構(gòu)造格局，發(fā)育近東西向展布的逆沖斷裂系統(tǒng)；在燕山期受到近東西向弱擠壓作用形成東西分帶的雛形，發(fā)育近北東向逆沖斷裂系統(tǒng)；沙四—沙三段沉積期，在近東西向強(qiáng)烈拉張作用下形成東西分帶、斷裂控洼的構(gòu)造特征，發(fā)育近北北東向強(qiáng)拉張斷裂系統(tǒng)；在沙二段沉積期及之后，拉張作用減弱，右旋走滑作用加強(qiáng)，形成復(fù)雜斷塊群，發(fā)育右旋走滑—弱拉張斷裂系統(tǒng)。整體上，東濮凹陷具有擠壓分區(qū)、拉張分帶、走滑成塊的構(gòu)造特征，并在斷裂系統(tǒng)影響下整體表現(xiàn)為多凸多洼的“棋盤式”含油氣系統(tǒng)。油源對(duì)比表明，各斷裂系統(tǒng)內(nèi)油氣均具有“近源聚集”的特征，平面上可劃分為十大含油氣系統(tǒng)［14］（圖4）。

圖4 東濮凹陷構(gòu)造演化模式Fig.4 Tectonic evolution model of Dongpu Sag

沙二段沉積末期，運(yùn)移至構(gòu)造高部位的主要是黑油油藏，為低熟原油；東營(yíng)組沉積末期，運(yùn)移至構(gòu)造斜坡部位的主要是黑油-揮發(fā)性油藏，為成熟油氣藏；明化鎮(zhèn)組沉積末期，運(yùn)移至靠近洼陷低部位的為晚期高熟油氣；第四紀(jì)末期，洼陷帶主要發(fā)育晚期油裂解及干酪根成因氣。東濮凹陷油氣具有“高部位為油、低部位為氣，早期為油、晚期為氣，東營(yíng)組沉積末期—至今連續(xù)成藏”的分布特征。東濮凹陷總體上發(fā)育4 類油氣藏，分別是石炭系—二疊系克拉通型煤系源巖高熟氣、沙四段斷坳型高熟源巖致密/頁(yè)巖油氣、沙三段斷陷型成熟源巖成熟油氣、沙一段斷坳轉(zhuǎn)換型低熟源巖低熟油氣，總體具有“近源聚集、連續(xù)成藏、斷層-超壓控富”的油氣富集規(guī)律（圖5）。

圖5 東濮凹陷油氣成藏剖面（測(cè)線位置見(jiàn)圖1 中EE'）Fig.5 Hydrocarbon accumulation profile of Dongpu Sag

3 古生界有利勘探區(qū)帶預(yù)測(cè)

東濮凹陷古生界構(gòu)造在西部斜坡帶和蘭聊斷裂帶為先逆、后正的“兩層樓結(jié)構(gòu)”，在中央隆起帶為先逆、后正、再走滑的多期變形構(gòu)造（圖3）。東濮凹陷北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)在構(gòu)造變形和演化上存在差異，南北區(qū)構(gòu)造活動(dòng)的不均衡性，使東濮凹陷形成復(fù)雜的構(gòu)造格局?；讛鄬釉缙跒槟鏀鄬?，晚期不活動(dòng)或反轉(zhuǎn)，古生界被新生代發(fā)育的正斷層和走滑斷層改造，不同斷裂系統(tǒng)下的構(gòu)造圈閉樣式具有明顯差異。印支—燕山期擠壓作用在地震上具有明顯的逆沖特征，同時(shí)受新生代拉張-走滑改造作用，東濮凹陷古生界形成斷鼻、斷塊、斷背斜等圈閉（圖6）。

圖6 東濮凹陷石炭系—二疊系圈閉展布Fig.6 Distribution of Carboniferous-Permian traps in Dongpu Sag

東濮凹陷南區(qū)中央隆起帶為斷塊構(gòu)造，殘余古生界地層相對(duì)較薄，形成斷塊潛山，古生界受到晚期斷裂的強(qiáng)烈改造作用，破碎嚴(yán)重，對(duì)油氣藏的保存較為不利。東濮凹陷中區(qū)中央隆起帶為半背斜構(gòu)造，古生界地層殘余厚度較大，上覆地層發(fā)育較厚，晚期的斷裂切割改造及東營(yíng)運(yùn)動(dòng)作用較弱，為古生界油氣藏的運(yùn)移及保存提供了有利構(gòu)造背景，是上古生界煤層氣原生油氣藏有利勘探區(qū)。

東濮凹陷古生界具有早期埋藏淺、印支—燕山期被長(zhǎng)期抬升、古近紀(jì)快速埋藏的構(gòu)造演化特征。當(dāng)鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0.70%～0.82% 時(shí)，上古生界達(dá)到生烴門限，當(dāng)烴源巖埋深達(dá)到4500 m 時(shí)，Ro大于1.5%，為高熱演化區(qū)。上古生界煤系源巖高熱演化區(qū)的生氣強(qiáng)度大于20×108m3/km2，Ro為1.5%～2.5%，為煤層氣的重要增儲(chǔ)方向。將東營(yíng)組沉積期的斷層、東營(yíng)組沉積期煤系源巖的生氣強(qiáng)度、沙二段的蓋層分布進(jìn)行疊合，預(yù)測(cè)源外古生界煤層氣有利區(qū)帶（圖7），前梨園南部地區(qū)東營(yíng)組沉積期的生氣強(qiáng)度大于90×108m3/km2，斷裂不活動(dòng)，沙二段蓋層厚度為350～450 m，可作為源外古生界煤層氣有利區(qū)帶。

圖7 東濮凹陷東營(yíng)組沉積期煤系源巖生氣強(qiáng)度和活動(dòng)斷層疊合沙二段蓋層厚度分布Fig.7 Gas generation intensity and active fault of coal-measure source rocks of Dongying Formation and cap layer thickness of the second member of Shahejie Formation in Dongpu Sag

依據(jù)新近紀(jì)—第四紀(jì)煤系源巖的生氣強(qiáng)度、上古生界砂體分布和石炭系—二疊系頂面構(gòu)造疊合圖，在埋深為4 500～5 500 m 和5 500～7 500 m處預(yù)測(cè)為源內(nèi)煤層氣有利區(qū)帶（圖8）。文留—衛(wèi)城—濮城地區(qū)新近紀(jì)—第四紀(jì)生氣強(qiáng)度大于60×108m3/km2，石炭系—二疊系砂體厚度為400～600 m，埋深為4 500～5 500 m，可以作為源內(nèi)煤層氣有利區(qū)帶。

圖8 東濮凹陷新近紀(jì)—第四紀(jì)煤系源巖生氣強(qiáng)度疊合石炭系—二疊系砂體厚度及埋深線Fig.8 Gas generation intensity of Neogene-Quaternary coal measure source rocks and sand body thickness and burial depth of Carboniferous-Permian in Dongpu Sag

根據(jù)區(qū)域地震資料解釋和印模法、寒武系—奧陶系頂面（Tg）構(gòu)造圖等高線走向趨勢(shì)，勾畫出多個(gè)局部構(gòu)造高部位圈閉，基本上均為北西西向斷鼻構(gòu)造（圖9）。將東濮凹陷石炭系—二疊系生氣強(qiáng)度疊合下古生界區(qū)域古隆起分布，預(yù)測(cè)大型古隆起煤層氣有利區(qū)帶，認(rèn)為白廟地區(qū)位于大型古隆起構(gòu)造帶，生氣強(qiáng)度大于100×108m3/km2，可作為大型古隆起煤層氣有利區(qū)帶。

圖9 東濮凹陷石炭系—二疊系生氣強(qiáng)度疊合下古生界古隆起分布Fig.9 Gas generation intensity of Carboniferous-Permian and paleouplift distribution of Lower Paleozoic in Dongpu Sag

在源內(nèi)優(yōu)選的煤層氣有利區(qū)帶文留—衛(wèi)城—濮城位于東濮凹陷中區(qū)，中區(qū)構(gòu)造改造弱，油氣富集，南北向擠壓斷層控制著古生界殘余地層分布。對(duì)文留—衛(wèi)城—濮城構(gòu)造帶進(jìn)行精細(xì)解析，發(fā)現(xiàn)在主走滑斷層?xùn)|側(cè)（上升盤）發(fā)育3 個(gè)大的構(gòu)造圈閉。構(gòu)造帶北部石炭系—二疊系頂面儲(chǔ)層埋深約3 400 m，烴源巖位于高熱演化區(qū)之外，氣源較差；構(gòu)造帶中部石炭系—二疊系頂面儲(chǔ)層埋深約3 700 m，煤系烴源巖位于高熱演化區(qū)，小斷裂改造成多個(gè)斷塊；構(gòu)造帶南部石炭系—二疊系頂面儲(chǔ)層埋深約3 900 m，烴源巖處于高熱演化區(qū)，氣源充足、構(gòu)造簡(jiǎn)單，為有利勘探目標(biāo)。

4 結(jié)論

（1）東濮凹陷整體上具有印支—燕山期擠壓分區(qū)、古近紀(jì)拉張成帶、沙四—沙三段沉積期斷陷控洼、沙二段沉積期走滑成塊的構(gòu)造演化特征。在近南北向測(cè)線上，東濮凹陷北區(qū)和南區(qū)發(fā)育大型背斜；中區(qū)為大型向斜，局部存在小型背斜。在近東西向測(cè)線上，燕山期為弱擠壓逆沖，沙四段和沙三段沉積期為強(qiáng)烈拉張，沙二段沉積期及之后為右旋走滑-弱拉張。

（2）東濮凹陷在多期次、多性質(zhì)、多方向的構(gòu)造應(yīng)力控制下，具有明顯的分區(qū)、分帶特征。中區(qū)在印支期擠壓作用下形成向斜構(gòu)造，之后繼承性發(fā)育，洼陷發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，油氣主要在中區(qū)富集。中區(qū)構(gòu)造改造弱，南北向擠壓斷層控制著古生界殘余地層分布，是深層煤層氣原生油氣藏有利區(qū)帶。

（3）東濮凹陷在印支—燕山期擠壓和古近紀(jì)拉張-走滑共同作用下形成“棋盤式”含油氣系統(tǒng)，各含油氣系統(tǒng)內(nèi)油氣普遍具有“上油下氣、早油晚氣、連續(xù)成藏”特征。東濮凹陷總體上發(fā)育4 類油氣藏，建立了弱改造型盆地“近源聚集、連續(xù)成藏、斷超控富”的油氣富集模式。

（4）以烴源巖為中心多成藏要素疊合，優(yōu)選了位于東濮凹陷中區(qū)的衛(wèi)城—文留構(gòu)造帶為有利勘探區(qū)帶。優(yōu)選烴源巖處于高熱演化區(qū)、氣源充足、構(gòu)造簡(jiǎn)單、整裝的圈閉為有利勘探目標(biāo)。

致謝：本文完成過(guò)程中，得到了中國(guó)石化中原油田分公司程秀申高級(jí)專家及徐田武專家的幫助和指導(dǎo)，在此表示感謝！