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南堡凹陷是渤海湾盆地的一个小型的含油气构造单元,其地质构造演化特征与渤海湾盆地的性质、动力学特征以及区域性的重要构造运动有着密不可分的联系。西南庄-柏各庄断层是南堡凹陷的边界断层,对南堡凹陷的形成演化具有明显的控制作用。在渤海湾盆地走滑一伸展背景下,综合利用三维地震、区域地质等基础资料,研究边界断裂的构造样式、性质以及活动规律;运用平衡剖面技术模拟南堡凹陷边界断裂的构造演化规律,并结合残余地层厚度分析总结南堡凹陷的成盆动力机制以及西南庄-柏各庄断层的油气地质意义,主要取得以下认识:
1.西南庄断层是南堡凹陷北部控凹边界的长期活动的一条铲式正断层,活动时间从中生代末期一直持续至今。根据其走向可划分为3段,并且每段活动特征都有一定差异性;柏各庄断层是南堡凹陷东部控凹边界断层,是具有明显左旋走滑分量的大型生长正断层,活动时间从中生代末期到古近系,后期活动较弱。根据地震剖面特征、相干切片以及水平切片特征,认为西南庄断层和柏各庄断层是同一条基底断裂发育而来,它们在深部共用同一拆离面。也正是由于西南庄和柏各庄断层这种特殊关系,再加上西南庄断层强烈拉张作用,造成柏各庄断层被动左旋走滑,因而柏各庄断层在南堡凹陷演化过程中主要起协调基底沉降作用。
2.由西南庄断层控制的构造样式主要有伸展断层构造样式、横向褶皱构造样式、滚动背斜构造样式,拖拽褶皱构造样式;由柏各庄断层控制的构造样式主要有伸展断层构造样式、逆牵引背斜构造样式、拖拽褶皱构造样式、花状构造样式。
3.通过地震剖面特征和构造图认识到老爷庙构造是轴向近于垂直于西南庄断层的横向背斜,而不是传统认为的滚动背斜;根据水平切片特征和西南庄断面特征并结合老爷庙背斜几何特征认为,老爷庙横向背斜的形成正是由于西南庄断面弯曲作用造成的,即老爷庙背斜是发育在西南庄弯曲断面之上的继承性背斜。
4.通过断层定量活动性的断层落差法分析总结了西南庄-柏各庄断层活动规律:西南庄断层和柏各庄断层在沙三段活动性最强,沙一段活动性最弱,这是它们活动的共同点;差异性主要表现在:在西南庄-柏各庄与高柳断层所夹持的三角区域,西南庄断层和柏各庄断层活动呈现翘翘板特征,即以馆陶组和沙一段底界面为界,可以将西南庄-柏各庄断层划分为3段:沙一段以下,即沙河街三段和二段时期,西南庄断层活动明显强于柏各庄断层;沙一段与馆陶组之间,即沙一段和东营组时期柏各庄断层活动较强;馆陶组以上,西南庄和柏各庄在馆陶组以后活动性相当,并且活动强度都较弱。
5.根据地层残余厚度特征总结出南堡凹陷沉降中心迁移规律:从沙河街组-馆陶组,凹陷沉降中心整体由北往南迁移,体现了柏各庄断层左旋走滑特征,除了馆陶组以外,北部沉降中心持续发育,体现了西南庄断层长期活动特征,而柏各庄断层活动整体较弱,并且具有明显的间歇性特征。
6.根据剖面格架、残余地层厚度、构造演化模拟等分析将南堡凹陷主要划分为2个阶段(以馆陶组为界):同裂陷阶段和裂后阶段。以Es1界面为界,可以将盆地同裂陷阶段的演化进一步划分为2个构造演化期,沙二-沙三段沉积时期为半地堑伸展断陷期,沙一段-东营组沉积时期为走滑-伸展期。南堡凹陷的形成受走滑和伸展两种作用共同控制,构造演化整体呈递进左旋-简单剪切模式:(1)沙河街组三段-二段沉积期-伸展作用阶段;(2)沙河街组一段-东营组沉积期-左旋走滑伸展作用阶段;(3)馆陶组-明化镇组沉积期-左旋走滑-坳陷阶段。南堡凹陷是由西南庄-柏各庄断层控制的转换断层终端盆地,其中西南庄断层为控凹拉张断层,柏各庄为被动协调基底沉降的转换断层。
7.西南庄-柏各庄断层作为南堡凹陷的控凹边界断层,控制着凹陷的形成与演化,同样控制着生油次凹的形成和发育,并使次凹内沉积较厚的生油岩,提供成藏的物质基础;同时边界断层断距大,活动时间长,为油气运移提供了良好的通道,断层上下盘发育继承性构造,为油气提供圈闭。目前发现的与西南庄-柏各庄断层相关的油藏主要包括两种类型:陡坡带油气藏和潜山油气藏。