渤海湾盆地新生代以来构造-热演化模拟研究

渤海湾盆地是华北最大的新生代裂谷盆地,具有最完整的新生代地层记录,是研究盆地演化的理想区域.本文基于二维多期拉张模型,对渤海湾盆地内9条地震解释剖面进行新生代构造-热演化模拟,以揭示盆地拉张强度及热演化的时空差异性,为探讨盆地演化的地球动力学机制提供依据.研究结果表明:渤海湾盆地各坳陷新生代期间的总拉张系数为1.28～2.39,渤中坳陷和辽东湾坳陷的总拉张系数最大,而辽河坳陷和临清坳陷的拉张系数最小.盆地基底热流在古近纪中、晚期达到峰值71～100mW·m-2,之后逐渐降低至现今.盆地西部热流峰期出现的时间早于东部.由盆地拉张系数和基底热流的研究结果得出,渤海湾盆地新生代的拉张有着自西向东,自南向北的迁移,与沉积、沉降中心的迁移方向一致.太平洋板片新生代期间的幕式向东后撤可能是造成渤海湾盆地幕式拉张及拉张中心向东迁移的主要动力学机制.     

渤海湾盆地新生代构造变形机制: 物理模拟和讨论

渤海湾盆地是中国东北部新生代含油气盆地, 并与欧亚板块东缘一些中-新生代盆地之间存在着显著的几何学与运动学相似性, 但其形成机制至今仍存很大争议. 作者以位于渤海湾盆地中部的黄骅坳陷为原形, 设计了4组不同伸展方向的平面砂箱模型. 实验结果表明, 只有南-北向伸展模型与实际构造之间具有良好的相似性, 同时这一模型表明裂陷盆地中断层走向的复杂变化并不一定就是复杂运动学机制或多期变形的结果. 通过实验结果与实际构造的对比分析, 以及根据黄骅坳陷与渤海湾盆地之间高度的构造相似性特征, 作者提出: 渤海湾盆地是由南-北向伸展作用而形成, 盆地北北东向边界断裂的走滑变形是南-北向伸展作用的结果, 在南-北向伸展过程中起侧向转换作用. 同时根据渤海湾盆地与欧亚板块东缘一些中-新生代盆地之间显著的几何学与运动学相似性, 研究认为: (1) “南-北向伸展模式”可为渤海湾盆地以及欧亚板块东缘一些相邻盆地的形成提供较好的运动学机制解释; (2) 南-北向伸展作用可能是太平洋-库拉板块之间近东-西向扩张洋脊俯冲所形成的“板片窗”的效应. 这一“板片窗”效应同时可以合理解释欧亚板块东缘盆地初始裂陷时代自东向西逐渐变新的趋势以及盆地从裂陷逐渐转化为热沉降状态的现象.     

渤海湾盆地新生代拉张中心迁移的热-流变机制

在区域拉张应力作用下,岩石圈拉张减薄,减薄的中心地带成为拉张中心,渤海湾盆地新生代期间拉张中心具有自西向东、自南向北的迁移规律.为了探究渤海湾盆地新生代期间拉张中心的迁移与岩石圈热-流变结构的关系,本文在构造-热演化模拟的基础上,对渤海湾盆地各坳陷新生代岩石圈热-流变结构进行了计算.结果表明：渤海湾盆地新生代岩石圈拉张中心的迁移主要受岩石圈流变强度的非均匀性所控制.拉张中心开始位于岩石圈强度最低的济阳坳陷,拉张及伴随的的热冷却过程使得济阳坳陷岩石圈强度增大,并且超过了渤中坳陷岩石圈强度,因此,沙四段时期,拉张中心迁移到了渤中坳陷;沙三段时期,拉张中心迁移到了黄骅以及辽东湾坳陷.这是由于拉张速度较慢时(对于约90 km厚度的岩石圈而言,如果初始地壳厚度>34 km,拉张速度0.5 cm·a^-1),拉张初期会造成岩石圈强度的降低,但随着拉张的持续进行,岩石圈整体强度反而增加.孔店组时期,在岩石圈强度较大的冀中及临清坳陷形成拉张中心可能是叠加了其他地质因素(如前期构造、断裂活动、远程应力等)的影响.东营组时期,在岩石圈强度较大的渤中坳陷形成拉张中心,这可能是该时期...     

渤海湾盆地区燕山期构造特征与盆地转型

以各种地震资料的分析解释、构造解析为基础,对燕山期渤海湾盆地区构造特征与盆地转型过程进行了研究.结果表明:燕山早期渤海湾盆地区以挤压褶皱及逆冲断裂发育为主,在太行山以东、盐山-歧口-兰聊断裂以西地区主要展布方向为NE和NNE向,整体具有西强东弱的特征,在盐山-歧口-兰聊断裂以东的济阳坳陷区,以NW(W)向的逆冲断层发育为主;燕山中期研究区以伸展构造发育为主,在太行山以东、盐山-歧口-兰聊断裂带以西地区断层展布方向主要为N(N)E向,盐山-歧口-兰聊断裂带以东、郯庐断裂带以西、张家口-蓬莱断裂带以南地区主要发育NW(W)向负反转断层,张家口-蓬莱断裂带以北地区以N(N)E向断裂发育为主;燕山晚期以正反转断层及新生逆冲断层发育为主.燕山期渤海湾盆地区发生了三次重要的盆地转型,燕山早期由印支期的挤压隆升剥蚀转型为山间坳陷盆地,燕山中期由山间坳陷转型为强烈的陆内断陷盆地,燕山晚期由陆内断陷盆地转为隆起区遭受剥蚀.区域构造背景的转变是燕山期渤海湾盆地区转型的主控因素,不同构造期盆地的叠加改造造成了研究区前第三系油气地质条件的复杂性和多样性.     

渤海海域新生代盆地中的郯庐断裂带构造

郯庐断裂带从渤海海域新生代盆地东部边缘穿过,在盆地新生代盖层中主要表现为NNE向的右旋走滑断裂带,切割了控制古近纪盆地形成的NE-NNE向伸展断层.近年来的油气勘探成果表明,郯庐断裂带新生代构造活动对渤海海域的油气藏分布有直接或间接的影响.作为深断裂带的一部分,渤海海域新生代盆地中的郯庐断裂带的主要活动时期为渐新世以后,对渤海海域盆地渐新世以来的构造演化有明显的影响.然而郯庐深断裂带在晚中生代就已经存在,渤海海域古近纪裂陷盆地的形成利用了先存的郯庐断裂带中的构造要素.     

渤海湾盆地构造差异演化与油气差异富集

渤海湾盆地是中国东部最富油的新生代含油气盆地.盆地内各坳陷因区域应力场环境不同而表现出不同的断裂演化过程,垂向上的油气分布也具有明显的差异.本文基于各坳陷断层组合样式、发育密度和活动速率(FAR)的分析,阐述了渤海湾盆地断层发育演化的时空差异性.并通过区域应力场分析,探讨了断层活动差异的动力学机制.研究表明,渤中坳陷位于活动较强的营口-潍坊与北京-蓬莱走滑断层交会所形成的强烈转换拉张构造区,其主干断层活动最强,新近纪以来活动速率最大(FAR10 m/Ma),在新构造运动期(上新世至今)甚至超过25 m/Ma,大部分油气可以通过这些断层发生垂向运移并在新近系成藏.远离渤中坳陷的其他坳陷新近纪以来断层活动速率减弱(FAR10 m/Ma),新构造运动期近乎停止,不能成为油气垂向运移通道,油气主要聚集于古近系.因此,渤海湾盆地新近纪以来,尤其是新构造运动以来断层的差异活动控制了油气垂向的差异富集.     

渤海湾盆地济阳坳陷新生代裂后不整合、加速沉降事件及其成因浅析

为了考察渤海湾盆地济阳坳陷新生代裂后不整合及加速沉降事件并探讨其成因机制，利用悬臂梁模型和二维挠曲回剥模型的正反演模拟，对济阳坳陷2条NS向剖面新生代的构造演化进行了重建.正演计算表明，要反映14 Ma的盆地结构，需要叠加断陷阶段及裂后不整合时期发生的构造抬升事件，叠加的构造抬升量在坳陷东北部比西南部大；反演计算表明，要恢复到14 Ma的盆地结构，按照断层估算的拉张系数产生的热沉降不足以恢复当时的古水深，如果要通过人为增加构造沉降以恢复到14 Ma的古水深，那么坳陷东北部比西南部需要更大的沉降量.结果说明，济阳坳陷在新生代发育时，除了水平伸展产生的岩石圈被动减薄外，可能还叠加了垂向因素引起的岩石圈主动减薄；14 Ma以来发生的裂后加速沉降有从坳陷东北部向西南部推进的趋势.分析表明除了水平伸展诱发软流圈热扰动及随后快速热衰减外，岩石圈拆层作用、岩石圈地幔交代作用等主动因素，也会产生裂后不整合及加速沉降事件.     

黄骅坳陷前新生代残留盆地结构与基底性质研究

利用综合地球物理方法研究前新生代残留盆地结构是当前深层油气勘探亟待解决的问题之一.本文基于高精度重力、航磁、地震等综合地球物理资料,通过位场正演剥离和正则化滤波技术对黄骅坳陷前新生代残留盆地结构展开研究,构建黄骅坳陷宏观的盆地立体格架,分析前新生代残留地层的展布及残留厚度特征,探讨盆地基底的三分性问题.研究表明,黄骅坳陷宏观上呈现垂向分层、东西分带、南北分区的盆地结构特征;前新生代残留盆地总体为NNE-NE向展布,但沉积中心与残留地层厚度明显不同于新生代沉积特点,在歧口新生界巨厚区残留厚度较小;盆地基底表现出三分性特征,区内"T"型交叉的两组隐伏深断裂可能为燕辽基底、鲁西基底和太行基底的拼接线;前新生代盆地结构、残留厚度与基底三分性特征均表现出受深部断裂构造的影响和控制.     

郯庐断裂中段两侧坳陷的新生代构造－热演化特征

郯庐断裂带两侧分布众多的坳陷，其构造－热演化历史对于这些含油气坳陷的油气成藏起到重要的作用.本文利用镜质组反射率和磷灰石裂变径迹古温标模拟计算了郯庐断裂带中段两侧6个坳陷120口单井的热演化历史，在此基础上得到各坳陷新生代的地温梯度演化特征.总体上，郯庐断裂两侧坳陷的古地温梯度在新生代是逐渐降低的，在古近纪较高而新近纪仅比目前的地温梯度略高；结合构造沉降史的恢复结果，认为其反映了研究区由断陷向坳陷转化的构造演化特征.根据各坳陷古地温梯度的演化模拟结果，距离郯庐断裂带不同位置的坳陷其古热场特征存在差异.位于断裂带内的辽河盆地、渤中和昌潍坳陷古热场较高(第三纪初期的地温梯度达到57～59 ℃/km)，且辽河盆地和昌潍坳陷在第三纪地温梯度一直处于较高的状况，而渤中坳陷新近纪时期的较低地温梯度是由于其大的构造沉降所致.远离郯庐断裂带的冀中和临清坳陷的古热场及其演化程度均是较低的，第三纪初期的地温梯度分别为53 ℃/km和50 ℃/km.由此推测郯庐断裂带在第三纪以来的活动性对其两侧地区热场的影响较大.郯庐断裂带两侧坳陷地温场的差异在宏观上受控于郯庐断裂的演化，在局部地区受控坳(盆)断裂等构造的影响.     

埕宁隆起断层地震剖面解释及构造特征研究

埕宁隆起是渤海湾盆地内部与黄骅坳陷、渤中坳陷并列的一级构造单元,该地区沉积地层较发育,并具有断块构造,其内部断裂虽然相对不发育,大断裂及次级断层数目不多,但其皆属于张家口-蓬莱断裂带,该断裂带地震活动频繁,在1998年1月在其西北端发生了张北6.2级地震,因此分析研究埕宁隆起的构造分布特征及其内部各断层的空间位置、几何结构、延伸范围和活动时代及强度等问题,对探查渤海湾盆地区域地震构造背景及地震活动性分析具有重要意义.     

北京拗陷构造活动性分析

本文据地质历史和构造变形对北京拗陷中、新生代构造演化及新构造运动和断裂活动性作了分析。地质历史分析表明北京拗陷在横向上介于京西隆起和大兴隆起之间的一个中新生代拗陷。在纵向上由几个相间排列的凹陷和凸起组成。中生代沉降中心表现出由北向南迁移,新生代以来则表现出自南向北迁移。从地貌水系所反映的构造运动来看,北京拗陷的中段和南段表现出间歇性均匀抬升性质,北段垂直差异运动明显。断裂活动时间在南段和中段主要为上新世和早更新世;北段活动时间可延续到晚更新世,甚至全新世。北段第四纪时新发育的断陷盆地可能与北西向断层的左旋走滑活动有关。     

抚顺盆地构造演化动力学研究

研究表明，抚顺盆地基底的裂陷作用并非一种短暂的“瞬间拉张”过程，而是由弱渐强且在古城子组沉积期达到极点，随后迅速减弱并停止；拗陷作用也非裂陷后才发生的，两者基本上同时开始；拗陷作用一开始就具有较高的速率，直至西露天组沉积期才逐步减弱，并延续到耿家街组沉积期．抚顺盆地的构造演化经历了６个阶段：慢速裂陷和快速拗陷→加速裂陷和快速拗陷→快速裂陷和快速拗陷→减速裂陷和快速拗陷→裂陷终止和减速拗陷→慢速拗陷和拗陷终止．构造演化的结果形成了很具特色的 “下断上拗”结构．这种二元结构的形成，可能起因于区域构造应力场转变造成裂陷作用中断，而拗陷作用仍在继续．采用同沉积构造格架分析、基底沉降史反揭和热衰减模拟相结合的方法，计算出“上拗”部分所需的巨大沉积空间，４０％来自于下伏沉积物的压实，６０％来自于盆地基底的长期低速拗陷．拗陷作用的终止，可能是渐新世初期新一轮深部热事件及其伴随的巨厚辉绿岩床侵入，导致岩石圈热衰减和重力均衡调整的逆转．     

辽河盆地东部凹陷新生代伸展-走滑构造作用及断裂构造特征

基于最新的三维地震资料处理与地震剖面解释、地震相干切片分析和平衡剖面恢复等方法,对辽河盆地东部凹陷所发育的断裂几何形态、盆地演化过程和走滑构造平面特征进行研究,并结合区域板块构造活动背景,分析其对郯庐断裂带新生代时期活动的响应.结果表明:辽河盆地东部凹陷为伸展和走滑两期构造变形叠加的产物,是具有"下断上坳"双层结构的裂谷型盆地.盆地演化过程经历了强烈断陷期(Es3)、区域隆升期(Es2)、断坳转化期(初始走滑期)(Es1)、坳陷沉降期(强烈走滑期)(Ed)和构造反转期(Ng-现今)5个演化阶段.研究区主要发育正断层、逆断层、走滑正断层和走滑逆断层4种断层类型,经伸展间歇期和后期区域挤压作用,发育两期正反转构造.盆地经历的走滑运动过程可细化为初始走滑(Es1),强烈走滑(Ed)和衰减走滑(Ng)3个阶段.     

渤海新构造运动及其对晚期油气成藏的影响

自中新世晚期（大约5.2 Ma B.P.）以来,渤海海域盆地进入裂后构造活动最活跃的新构造运动时期,致使渤海海域沉降沉积中心迁移、玄武岩喷发、地震频繁活动、深大断裂继承性活动和大量晚期断裂的生成．该期构造运动海域强度明显高于相邻陆域,呈现出幕式活动的特征．在新构造运动的影响和控制作用下,渤海海域含油气盆地形成了一批大型浅层背斜圈闭,油气输导体系得到优化,烃源岩晚期快速生烃,油气幕式充注成藏．本文以PL19-3油气藏为例,初步总结了渤海新构造运动控制油气晚期快速动态成藏的模式．     

江汉盆地构造模式和演化及其与中强地震关系研究

本文通过对江汉盆地地震物探的剖析,结合该地区大地构造环境特点,指出盆地主要有三个发展阶段组成:前陆盆地阶段(中三叠-晚侏罗纪),主要受秦岭大别逆冲推覆,前缘挠曲形成前陆盆地,同期形成NW向和NEE-EW向两组断裂,从而奠定了盆地棋盘格网构造体系;断陷盆地阶段(白垩纪-老第三纪),断裂由原逆冲或逆走滑转变为正断性质,且控制盆地沉积中心,同时盆地发生顺时针旋转,岩浆活动强烈;新第三纪以来盆地阶段,盆地以坳陷为主,整体下降,表现为断裂对盆地沉积控制明显减弱,岩浆活动停止. 根据石油物探剖面建立了盆地的构造格架,即盆地内两组断裂及其形成的狭窄低凸起/地垒条带将盆地分为4个NNW向展布和3个NEE向展布凹陷带. 盆地地壳结构和小震分布及震源机制解显示地震集中在沉降最大的潜江-沔阳凹陷带附近,震源深度优势分布在15 km左右,即盆地基底附近.     

1969年渤海7．4级地震区地质构造和发震构造的初步研究

根据石油地质勘探资料和地震学等研究的成果,对1969年渤海7.4级地震的构造条件作了具体而较深入的分析,填补了华北渤海大震区地震构造研究的空白.震区位于渤海湾新生代裂陷盆地的东部,地处北北东向营潍断裂带与北西向北京-蓬莱断裂带交汇的地区.早第三纪断陷阶段,该区于地壳上部主要发育北北东、北西和东西向3组断裂,呈铲状和平面状形态,正断性质,多属断陷主断裂.晚第三纪以来的拗陷阶段,先存断裂有不同程度的活动;同时还新发育一条北东向黄河口-庙西北断裂带.7.4级地震的震源断层走向为北东45°,倾向南东,近于直立,呈右旋走滑性质,埋藏于15～34km的深度范围.大震的发震断裂不是营潍断裂带,而是黄河口-庙西北新生断裂带.     

南海北部琼东南盆地地层结构与地壳伸展特征

琼东南盆地发育于前新生代基底之上,作为南海被动大陆边缘一部分,记录了南海北部裂陷盆地结构及其演化.利用最新钻井、反射地震、重力等资料,分析新生代盖层和前新生代基底地壳结构,建立盆地地层结构模型,然后计算全盆地地壳伸展变化特征.结果表明:新生代地层序列的盆地充填由西向东逐渐减薄,古近纪、新近纪以及第四纪期间(45 Ma~现今)最后沉积中心呈现逐渐向西或西南迁移趋势.下地壳局部表现为地震速度偏高(厚度2~4 km,v_P>7.0 km·s^-1,水平延伸范围约为40~70 km).重震联合模拟显示这里存在密度偏高特征,推测存在可能与张裂晚期和扩张早期岩浆物质底侵或混合到伸展程度较低的大陆地壳有关.计算获得的前新生代基底地壳厚度由在弱展区域陆架区约25 km,在减薄最大区域中央坳陷为3 km.伸展系数(β)最高值大于6.0出现在中央坳陷,低值小于2.0在坳陷南北两侧,说明地壳在盆地中央拉伸比较剧烈.     

中国含气(油)盆地的构造格架和成因类型

根据联合古陆的裂离和拼合,中国地质构造演化可分为3大阶段,即前震旦纪陆核形成和古中国地台形成阶段、古地台解体和中国古大陆形成阶段及印支期后中新生代中国大陆继续发育阶段。因此,将中国沉积盆地划为古生代(包括中、新元古代和印支运动期前早、中三叠世)盆地和印支运动后中、新生代盆地。后一阶段与印支期后特提斯构造体系和太平洋体系有关。古生代含气(油)盆地主要分布于不同类型的中新生代盆地叠置在其之上的克拉通内盆地,其次分布于破坏程度低的克拉通边缘盆地、坳拉槽或裂陷槽中。而印支期后中新生代含气(油)盆地主要分布于大陆内裂谷-被动大陆边缘,其次是前陆盆地、大陆内裂谷-坳陷和大陆内缩短挠曲盆地。     

塔里木盆地新元古代裂陷群结构构造及其形成动力学

塔里木盆地新元古界的构造属性及结构构造长期以来存在争议,也是深层研究的重点及难题.通过区域探井和地震资料联合解释,结合航磁资料综合研究发现,塔里木盆地深层存在近20个大小不等的南华纪-晚震旦世裂陷.裂陷发育在前寒武纪变质结晶基底上,与上覆显生宙盖层构造格局迥异.受正断层控制呈半地堑、不对称地堑及垒堑相间的构造样式,从东北到西南可分为NWW、NEE、NW向展布的三个裂陷群,地层最大厚度可达4100m.从南华纪到震旦纪主要断裂继承性活动,断陷沉降中心沿断裂向东迁移,震旦纪末期至早寒武世断裂活动减弱至停止.断裂走向及沉降中心展布表明,新元古代塔里木陆块不同部位分别处于NNE-SSW、NNW-SSE向拉张古应力场(相对现今),并伴有顺时针旋扭作用.根据同沉积断裂的活动性差异、岩浆活动、裂陷充填沉积物及与航磁异常的协调性分析,裂陷的构造属性多以大陆裂谷及陆内断陷为主.裂陷的主要发育期在0.8～0.61Ga,其形成与南阿尔金-西昆仑洋、南天山洋的初始打开为响应,且是Rodinia超大陆主要裂解期的产物.     

济阳坳陷新生代构造-热演化历史研究

沉积盆地的热历史是盆地的构造演化研究和油气资源评价及油气成藏的重要参数.本文利用磷灰石裂变径迹和镜质体反射率古温标模拟计算了济阳坳陷70口单井新生代以来的热演化历史,在此基础上分析了济阳坳陷内东营、沾化、惠民和车镇4个凹陷的地温梯度演化特征.研究结果表明,济阳坳陷新生代以来的古地温梯度是逐渐降低的,但在早第三纪时期下降的幅度较大,而在晚第三纪－第四纪则下降的幅度明显较小;济阳坳陷在孔店组沉积时期的地温梯度为540～500℃/km之间,沙河街沉积时期为500～400℃/km,东营组沉积时期为400～385℃/km,晚第三纪时期为385～355℃/km,第四纪以来基本未变.坳陷内4个凹陷的古地温梯度演化存在差异,特别是在早第三纪末期的东营构造运动以后,各凹陷的地温梯度演化差异更加明显.在晚第三纪时期,济阳坳陷各凹陷的地温梯度变化均较小,地温梯度的高低依次为东营凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷和车镇凹陷.车镇凹陷的古地温梯度在整个新生代演化历史中均是济阳坳陷最低的.这种地温演化的差异与各凹陷的构造沉降演化史密切相关,同时地温演化差异也导致了各凹陷的烃源岩在生烃门限深度的差异.济阳坳陷的古地温梯度演化特征反映了济阳坳陷由断陷向坳陷的构造演化特征.