渤海湾盆地旅大隆起区多期叠加构造及其对潜山的控制作用.pdf
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1、第 44 卷 第 5 期2023 年 10 月OIL&GAS GEOLOGY渤海湾盆地旅大隆起区多期叠加构造及其对潜山的控制作用赵淑娟1,2,李三忠1,2,牛成民3,张江涛3,张震3,戴黎明1,2,杨宇1,2,李金月1,21.深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心,海底科学与探测技术教育部重点实验室,中国海洋大学 海洋地球科学学院,山东 青岛 266100;2.崂山实验室 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东 青岛 266100;3.中海石油(中国)有限公司 天津分公司,天津 300452摘要:旅大隆起区位于渤海湾盆地渤海海域的西北部,经历了中生代新生代多幕构造运动的叠加改造,内幕断裂发育
2、类型多样、变形复杂,前人对其古生界和中生界的构造研究仍相对薄弱。基于三维地震数据的详细构造解析揭示,研究区印支期主要表现为自南向北的逆冲推覆,形成了北西近东西向的宽缓褶皱和逆冲推覆断裂;燕山早期和中期主要表现为挤压背景下的局部伸展和沉积,中-下侏罗统和上侏罗统-下白垩统之间未见明显的角度不整合;燕山晚期主要表现为自南东往北西方向的逆冲推覆;早喜马拉雅期在北西-南东向的伸展作用下形成了多米诺式的伸展-拆离断层和箕状断陷沉积。其中,印支期北西近东西向的逆冲断层控制了研究区的基底构造格局,后期的燕山运动和早喜马拉雅运动继承或改造了早期的断层系统。晚白垩世是旅大隆起区构造格局转变的关键时期,自之前的北
3、西近东西向转为北东向。位于构造转变区的秦皇岛30-1构造和旅大25-1构造潜山是印支期近南北向挤压、燕山晚期北西-南东向挤压和早喜马拉雅期北西-南东向伸展叠加改造的结果,而南部的428构造潜山则受控于近东西走向的印支期逆冲及燕山期和早喜马拉雅期伸展断裂体系。关键词:逆冲推覆;伸展拆离;叠加改造;构造演化;中生代;旅大隆起区;渤海湾盆地中图分类号:TE121.2 文献标识码:AMultistage structural superimposition and its control on buried hills in the Lyuda uplift zone,Bohai Bay BasinZ
4、HAO Shujuan1,2,LI Sanzhong1,2,NIU Chengmin3,ZHANG Jiangtao3,ZHANG Zhen3,DAI Liming1,2,YANG Yu1,2,LI Jinyue1,21.Frontiers Science Center for Deep Ocean Multispheres and Earth System,Key Lab of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques,MOE and College of Marine Geosciences,Ocean University of C
5、hina,Qingdao,Shandong 266100,China;2.Laboratory for Marine Mineral Resources,Laoshan Laboratory,Qingdao,Shandong 266100,China;3.Tianjin Branch of CNOOC(China)Limited,Tianjin 300452,ChinaAbstract:The Lyuda uplift zone,situated in the northwestern Bohai Sea area,Bohai Bay Basin,experienced multiphase
6、tectonic events in superimposition during the Mesozoic-Cenozoic,leading to the formation of various interior faults with intricate deformations.However,the Paleozoic and Mesozoic structures within this zone remain understudied.Based on a detailed structural analysis with 3D seismic data,this study p
7、resents the following findings.(1)The Lyuda uplift zone predominantly experienced top-to-north thrusting during the Indosinian,forming NW-to nearly EW-trending open folds and thrust-nappe faults;(2)The uplift zone primarily underwent localized extension and deposition under compression during the Ea
8、rly and Middle Yanshanian,with the absence of significant angular unconformity between the Middle-Lower Jurassic and the Upper Jurassic-Lower Cretaceous strata;(3)The uplift zone principally experienced top-to-northwest thrusting during the Late Yanshanian;(4)The uplift zone witnessed the emergence
9、of domino-style extensional-detached faults and the deposition in half grabens due to NW-SE directed extension during the Early Himalayan.Among these structures,the Indosinian NW-to nearly EW-trending thrust faults shape the basement tectonic framework for the Lyuda uplift zone,while the Late Yansha
10、nian and Early Himalayan 文章编号:0253-9985(2023)05-1188-15doi:10.11743/ogg20230509收稿日期:2022-12-12;修回日期:2023-06-15。第一作者简介:赵淑娟(1986),女,副教授、硕士生导师,构造地质与海洋地质。E-mail:。通信作者简介:李三忠(1968),男,教授、博士生导师,海洋地质与构造地质。E-mail:。基金项目:崂山实验室科技创新项目(LSKJ202204402);中国海洋石油有限公司项目(CCL2021TJT0NST0525)。movements either inherited or m
11、odified the earlier fault system.The Late Cretaceous marked a pivotal transition for the Lyuda uplift zone s tectonic framework from trending NW to nearly EW to NE.The Qinhuangdao 30-1 and Lyuda 25-1 structural buried hills,located in the tectonic transition zone,emerged from the superimposition of
12、the Indosinian nearly S-N directed compression,the Late Yanshanian NW-SE directed compression,and the Early Himalayan NW-SE directed extension.In contrast,428 structural buried hill in the south is controlled by the nearly E-W-trending thrust during the Indosinian and the extensional fault system du
13、ring the Yanshanian and Early Himalayan.Key words:thrust nappe,extensional detachment,superimposed modification,tectonic evolution,Mesozoic,Lyuda uplift zone,Bohai Bay Basin引用格式:赵淑娟,李三忠,牛成民,等.渤海湾盆地旅大隆起区多期叠加构造及其对潜山的控制作用 J.石油与天然气地质,2023,44(5):1188-1202.DOI:10.11743/ogg20230509.ZHAO Shujuan,LI Sanzhong
14、,NIU Chengmin,et al.Multistage structural superimposition and its control on buried hills in the Lyuda uplift zone,Bohai Bay Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(5):1188-1202.DOI:10.11743/ogg20230509.渤海湾盆地是位于华北克拉通东部地块上的一个中生代新生代叠合盆地,是华北克拉通破坏的中心区域,也是中国东部岩石圈最薄的地区1-2。盆地内油气资源丰富,是中国东部重要的石油和天然气工业基地之一3。渤海湾盆地经历了中
15、生代印支运动、燕山运动和新生代喜马拉雅运动的多期挤压、伸展、走滑作用的改造,发生了复杂的构造格局转型和构造机制转换,记录了中国东部中生代高原隆升和垮塌的过程2,4-7。渤海湾盆地印支期变形主要与华北板块和扬子板块的碰撞有关,形成了一系列北西西向近东西向的宽缓褶皱及逆冲推覆断层,奠定了渤海湾盆地隆-凹格局的雏形8-10。古生界保存较好的黄骅坳陷和济阳坳陷印支期北西西向近东西向的构造特征最为典型6,11。渤海湾盆地燕山期构造是在古太平洋板块的俯冲角度和俯冲方向变化、陆内壳下拆沉和壳内挤出-逃逸构造的综合动力作用下形成的,变形复杂2,12-14。前人将华北地区的燕山运动划分为3期短暂的挤压构造变形幕
16、14-15,但不同幕次对渤海湾盆地演化的影响程度仍存在不同观点。有学者认为,燕山运动A幕(中侏罗世末)在渤海湾盆地表现微弱,未造成中、上侏罗统之间明显的角度不整合,而燕山运动B幕(早白垩世初)则产生了强烈的影响16。但也有观点认为,早燕山运动(早-中侏罗世)继承了印支运动的区域应力场格局,在该次运动后,渤海湾地区的构造格局才发生根本变革,进入以伸展、裂陷盆地为主的构造演化时期,形成北东向的构造变形带,而后的中燕山运动(晚侏罗世早白垩世)、晚燕山运动(晚白垩世)在渤海湾地区影响不大8。新生代,由于西太平洋板块俯冲回卷及郯庐断裂带的强烈活动,渤海湾盆地主要表现为受控于强烈伸展和走滑的北东向构造样式
17、2,17-19。在这个过程中,中生代的先存断裂活化,并对后期新断裂的形成起到了重要的影响20。渤海湾盆地经历的构造运动期次多,古生界和中生界变形强且改造严重,前人已针对地层保存较为完整的陆上部分的黄骅坳陷和济阳坳陷等区域进行了大量研究6-9。而渤海海域由于中生界所处深度较大,古生界缺失严重,因此对其构造变形和演化过程研究难度较大。近年来,随着渤海海域地震、钻井资料的不断改善,潜山研究有了重大突破,对海域地区中生代变形的认识也更为深入,目前已经在渤海海域识别出了印支期主体自南南西向北北东方向的逆冲推覆构造体系和燕山期的挤压、伸展构造变形21-25,对中生代新生代多期次变形的叠加改造过程也有了进一
18、步认识,在潜山内部发现了多个油气藏3,26。其中,位于渤海海域西北部的旅大隆起区处于印支运动、燕山运动和早喜马拉雅运动的叠合区27,内幕断裂发育,类型多样,变形复杂,较好地保留了中、新生代的构造变形信息,其与南部的渤中19-6区和北部的辽东湾地区相比,地层更丰富,且横向变化大,指示该区域经历了更为复杂的叠加改造。因此,旅大隆起区是研究渤海湾盆地中生代新生代多期次构造运动叠加改造的典型区域之一。近年来,渤海海域的地震、钻井资料为研究盆地的深层构造提供了更详细的数据,也为华北克拉通破坏、板内变形等研究打开了一个新窗口。因此,本文选择旅大隆起地区作为研究区,基于全区的三维地震数据及钻井数据,对中生代
19、地层进行了厘定,对中新生代构造进行了精细的解析,识别出印支期逆冲推覆构造、燕山期挤压构造和局部伸展构造及新生代伸展和走滑构造,进而恢复研究区中生代新生代早期不同阶段的构造变形特征、叠加改造过程,探讨其动力学机制,为环渤海海域乃至整个渤海湾盆地中生代的构造研究和深层油气勘探提供理论依据。第 5 期赵淑娟,等.渤海湾盆地旅大隆起区多期叠加构造及其对潜山的控制作用movements either inherited or modified the earlier fault system.The Late Cretaceous marked a pivotal transition for the
20、Lyuda uplift zone s tectonic framework from trending NW to nearly EW to NE.The Qinhuangdao 30-1 and Lyuda 25-1 structural buried hills,located in the tectonic transition zone,emerged from the superimposition of the Indosinian nearly S-N directed compression,the Late Yanshanian NW-SE directed compres
21、sion,and the Early Himalayan NW-SE directed extension.In contrast,428 structural buried hill in the south is controlled by the nearly E-W-trending thrust during the Indosinian and the extensional fault system during the Yanshanian and Early Himalayan.Key words:thrust nappe,extensional detachment,sup
22、erimposed modification,tectonic evolution,Mesozoic,Lyuda uplift zone,Bohai Bay Basin引用格式:赵淑娟,李三忠,牛成民,等.渤海湾盆地旅大隆起区多期叠加构造及其对潜山的控制作用 J.石油与天然气地质,2023,44(5):1188-1202.DOI:10.11743/ogg20230509.ZHAO Shujuan,LI Sanzhong,NIU Chengmin,et al.Multistage structural superimposition and its control on buried hills
23、 in the Lyuda uplift zone,Bohai Bay Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(5):1188-1202.DOI:10.11743/ogg20230509.渤海湾盆地是位于华北克拉通东部地块上的一个中生代新生代叠合盆地,是华北克拉通破坏的中心区域,也是中国东部岩石圈最薄的地区1-2。盆地内油气资源丰富,是中国东部重要的石油和天然气工业基地之一3。渤海湾盆地经历了中生代印支运动、燕山运动和新生代喜马拉雅运动的多期挤压、伸展、走滑作用的改造,发生了复杂的构造格局转型和构造机制转换,记录了中国东部中生代高原隆升和垮塌的过程2,4-7。渤海湾盆地
24、印支期变形主要与华北板块和扬子板块的碰撞有关,形成了一系列北西西向近东西向的宽缓褶皱及逆冲推覆断层,奠定了渤海湾盆地隆-凹格局的雏形8-10。古生界保存较好的黄骅坳陷和济阳坳陷印支期北西西向近东西向的构造特征最为典型6,11。渤海湾盆地燕山期构造是在古太平洋板块的俯冲角度和俯冲方向变化、陆内壳下拆沉和壳内挤出-逃逸构造的综合动力作用下形成的,变形复杂2,12-14。前人将华北地区的燕山运动划分为3期短暂的挤压构造变形幕14-15,但不同幕次对渤海湾盆地演化的影响程度仍存在不同观点。有学者认为,燕山运动A幕(中侏罗世末)在渤海湾盆地表现微弱,未造成中、上侏罗统之间明显的角度不整合,而燕山运动B幕
25、(早白垩世初)则产生了强烈的影响16。但也有观点认为,早燕山运动(早-中侏罗世)继承了印支运动的区域应力场格局,在该次运动后,渤海湾地区的构造格局才发生根本变革,进入以伸展、裂陷盆地为主的构造演化时期,形成北东向的构造变形带,而后的中燕山运动(晚侏罗世早白垩世)、晚燕山运动(晚白垩世)在渤海湾地区影响不大8。新生代,由于西太平洋板块俯冲回卷及郯庐断裂带的强烈活动,渤海湾盆地主要表现为受控于强烈伸展和走滑的北东向构造样式2,17-19。在这个过程中,中生代的先存断裂活化,并对后期新断裂的形成起到了重要的影响20。渤海湾盆地经历的构造运动期次多,古生界和中生界变形强且改造严重,前人已针对地层保存较
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