黃驊坳陷潛山成因分類及其意義

李岳桐, 王文慶, 盧剛臣, 陳洪濤, 盧宗盛

( 1. 中國地質大學(武漢) 地球科學學院，湖北 武漢 430074； 2. 中國石油東方地球物理公司研究院 大港分院，天津 300280 )

0 引言

潛山泛指埋藏在盆地構造層之下的古基巖凸起構造，是盆地沉積之前區域性抬升與風化剝蝕共同作用的結果[1-2]。潛山的形成多與大規模造山運動相伴，受控于基巖斷裂與古構造變形，具有圈閉識別難度大、埋藏深、風險大和油氣資源規模大等特點。黃驊坳陷作為典型而獨特的中—新生代疊合富油盆地，是前古近紀印支、燕山和喜山造山運動在渤海灣盆地潛山內幕構造變形的主要地區。多期斷裂和褶皺強烈改造使基巖潛山內幕構造破碎，構造形態存在明顯差異，為該區潛山類型識別、油氣成藏主控因素研究帶來困難。人們對基巖潛山類型和成藏規律進行研究[3-5]，但受地震資料和勘探程度的制約，黃驊坳陷潛山研究以獨立潛山的成因分析和油藏解剖為主，缺乏宏觀性、系統性和規律性，圈閉落實程度及鉆探程度偏低。因此，以新的7 654 km2超大面積地震3D數據和鉆井資料為基礎，筆者對黃驊坳陷潛山進行整體的構造描述和成因分析，提出潛山的分類方案，揭示潛山類型的多樣性、分帶性及時空展布規律，為深化渤海灣盆地潛山構造及演化的認識提供借鑒，對指導黃驊坳陷潛山領域油氣資源勘探具有指導意義。

1 地質概況

大地構造位置上，渤海灣盆地處于周邊強烈板塊匯聚作用下的華北克拉通陸內中心，經歷復雜的構造格局轉型、機制轉換和方位轉變[6]。黃驊坳陷地處渤海灣盆地的中北部，是渤海灣地區巖石圈強烈內幕構造變形的主要地區[7]。北界為燕山褶皺帶，西界為滄縣隆起區，東界為埕寧隆起，東北部延伸入渤海海域，西南端收斂變窄后與臨清坳陷相通(見圖1)。古生代以來，黃驊坳陷經歷多期伸展和收縮、坳陷與隆起交替發育過程，潛山呈現分散孤立、類型多、各個潛山構造形態豐富多樣的獨特地質特點。近年來，黃驊坳陷在中—古生界不斷獲得油氣發現，展現良好的勘探前景。

圖1 黃驊坳陷前第三紀構造單元劃分Fig.1 The structral unit divisionof the frist third period in Huanghua depression

2 潛山類型與分布

2.1 類型劃分

趙賢正等[8]將潛山按照勘探難易程度劃分為顯性潛山和隱蔽性潛山，按照成因差異劃分為地貌山、構造山和構造—地貌山，按照潛山形成時期和成因特點劃分為先成潛山、同生潛山和后成潛山。根據潛山構造變形和構造樣式特點，楊明慧等[9]將黃驊坳陷奧陶系潛山劃分為3類，即翹傾斷塊、層滑沖斷和背斜潛山。根據研究區潛山成因和時空展布，將黃驊坳陷潛山整體分為歧口和孔南兩大潛山區。結合地震解釋資料，根據潛山構造變形和演化特征，將黃驊坳陷潛山劃分為4種類型，即殘丘型、斷層反轉型、原型擠壓型和地形反轉型潛山(見表1)。由表1可知，研究區地質構造復雜，構造運動伸展與收縮交替，不同類型潛山的構造特征存在差異，局部構造的發育程度也不同。

表1黃驊坳陷潛山類型及主要特征

Table1Typesandmaincharacteristicsofburied-hillsinHuanghuadepression

2.1.1 殘丘型

殘丘型潛山發育在古隆起背景上，與印支期古隆升區遭受的差異風化剝蝕作用有關，與歧口周緣疊瓦逆沖推覆構造對應，呈現“古高今低”的構造負反轉特征。一是古背斜殘丘山，主要發育于歧口主體區，受南—北向強擠壓應力控制，表現為古背斜頂部老地層遭受強烈的剝蝕后，后期被年輕的地層深埋成山。二是古逆沖殘丘山，由古逆沖構造前鋒端與后緣端差異剝蝕形成，與歧口周緣疊瓦逆沖推覆構造對應。以千米橋潛山為例，受印支—早燕山期大規模擠壓推覆及褶皺變形影響，潛山內幕發育3～4條順層或低角度逆沖斷層(見圖2)。逆沖斷層向北西逆沖，底部向南東收斂，形成以寒武—奧陶系卷入為主的典型的逆沖疊瓦扇狀構造樣式；逆沖構造變形的逆沖強度和方向的變化，控制潛山內幕石炭—二疊系的差異剝蝕和奧陶系的殘余厚度，構成現今古逆沖構造前峰端侵蝕型殘丘山。

圖2 千米橋潛山構造剖面Fig.2 Structural section of Qianmiqiao buried hill

2.1.2 斷層反轉型

斷層反轉型潛山是古逆沖斷層在第三紀斷陷階段掀斜反轉而形成的，基巖斷裂控制大型的斷鼻構造，主要分布于古近紀基底斷裂活躍區，多表現為基巖斷裂上盤地層早期出露地表，頂面遭受一定風化剝蝕。下盤前第三紀地層保留較厚，勘探層系較全。如港北潛山地震剖面中表現為依附于基巖斷層的鼻狀構造，潛山高部位殘留較厚的上古生界，翼部地層逐漸減薄尖滅，呈現“古低今高”正反轉的構造跡象(見圖3)。

2.1.3 原型擠壓型

原型擠壓型潛山位于印支—燕山期構造高部位，主要發育于孔南地區中部，表現為受燕山期壓扭作用而形成正向構造，至喜山期伸展環境下，繼承性深埋，保存前第三紀擠壓痕跡，形成現今“古高今低”的構造形態。烏馬營潛山為典型代表，整體處于四面環山的構造背景下，表現為被斷層復雜化的深埋背斜構造(見圖4)。潛山內幕沖斷構造北北東向展布，古生代—三疊紀高角度沖斷層與寒武紀沖斷層構成“蛇頭”狀構造，斷層面呈上陡下緩的產狀，向深部逐漸變為近水平的滑脫逆沖斷層，其上盤巖層發生褶皺變形，為典型的鏟式逆沖斷層相關褶皺。烏馬營潛山發育的沖斷層與滄東、徐黑及埕西邊界斷層走向保持一致，推測為在燕山早期左行扭壓作用下的響應。

圖3 港北潛山構造剖面Fig.3 Structural section of Gangbei buried hill

圖4 烏馬營潛山構造剖面Fig.4 Structural section of Wumaying buried hill

2.1.4 地形反轉型

地形反轉型潛山是在喜山期控盆斷層上盤發育的滾動構造，與滄東斷層喜山期伸展作用有關，具有“古低今高”的構造正反轉特點，如孔店、王官屯潛山等。孔店潛山位于孔南地區印支—早燕山期的古向斜區，背斜隆起部位保存的中生界厚度大于東西兩翼，普遍見古凹陷與今凸起呈鏡像對應關系，背斜軸部保存巨厚的中生界，說明孔店背斜主體基底為中生界沉降中心，第三紀受滄東斷裂掀斜反轉作用，發育為滾動背斜構造(見圖5)。

圖5 孔店潛山構造剖面Fig.5 Structural section of Kongdian buried hill

2.2 分布特點

渤海灣盆地受印支—燕山兩大造山運動影響，晚古生代發育一個整體南傾的大型復式背斜隆起，中生代發育近東西向羊二莊—徐水橫向轉換帶[10-12]。黃驊坳陷潛山分布受此格局影響，中生代發育的近北西西—南東東向扣村—羊三木橫向轉換帶將該區分割為歧口古隆起區和孔南古凹陷區；其中，北區港北—南大港—埕海潛山(斷層反轉型潛山—“外帶”)環歧口主凹(殘丘型潛山—“內帶”)分布，南區孔店—徐黑—東光—舍女寺潛山(地形反轉型潛山—“外帶”)環烏馬營潛山(原型擠壓型潛山—“內帶”)分布，共同組成“兩區四帶”的構造格局(見圖6)。

3 潛山形成控制因素

根據黃驊坳陷構造運動及演化發育特征分布，黃驊坳陷中—新生代潛山演化可分為擠壓期和拉張斷陷期2個階段，分別對應印支—早燕山和晚燕山—喜山期的兩期構造運動。受兩期盆地疊加控制，中—新生代構造表現為多階段蹺蹺板演化，構造反轉普遍(見圖7)。

3.1 印支—早燕山期擠壓構造變形

黃驊坳陷前第三紀強烈的構造變形是渤海灣盆地印支—燕山造山運動的縮影，潛山內幕的區域性大型不整合及褶皺—逆沖斷裂系統與之呼應，奠定宏觀構造格局。

前第三紀黃驊坳陷潛山構造演化主要受2種動力控制，即印支期華北和華南地塊的碰撞及燕山期來自太平洋板塊的俯沖作用[13-14]。黃驊坳陷歧口主凹對應古背斜元古界出露，從主凹向周緣古生界殘留變厚，與上伏第三系呈角度不整合接觸，且削截關系明顯，揭示該區近東西向的印支期復式古背斜地貌形態及典型“構造負反轉”的兩大構造特點。黃驊坳陷發現的北北東—南南西向展布的大型褶皺和逆沖構造，如千米橋逆沖構造帶、孔西走滑構造帶和烏馬營深層逆沖構造等，并未切穿中生代地層，是北西—南東向擠壓應力作用的結果，揭示早—中燕山期強烈的造山運動。燕山期北北東向構造形跡交織于印支期近東西向構造線，形成黃驊坳陷前第三紀基底宏觀框架，控制潛山類型及分布。

3.2 晚燕山—喜山期拉張構造反轉活動

第三紀與前第三紀黃驊坳陷表現為差異顯著的盆地結構特征，主要與區域構造應力場改變有關[15]。受地幔熱底辟和板塊碰撞雙重動力機制控制，黃驊坳陷古近紀應力場由印支—早燕山期近南北向擠壓應力向晚燕山—喜山期北西—南東向拉張轉變，裂陷作用影響盆地區的沉積與沉降作用的發生，亦控制反轉構造的差異分布[16-17]。

黃驊坳陷歧口地區與鄰近的孔南地區相比，反轉構造具有獨特性。主要表現兩點：一是，歧口地區古隆起地層剝蝕程度較大，印支期古背斜反轉為向斜，呈現“古高今低”構造負反轉特征。不同于孔南地區古沉降中心，古向斜反轉為背斜，發生“古低今高”構造正反轉。二是，經歷翹翹板反轉活動，歧口地區前第三紀逆沖斷層發生正斷化，反映“早逆晚正”的負反轉特點，基巖斷裂掀斜作用控制反向斷鼻構造的形成。孔南地區表現為印支—早燕山期收縮構造，喜山期繼承性深埋，形成現今“古高今低”負反轉構造，兩者鏡像對應關系較明顯。

圖6 黃驊坳陷潛山分布Fig.6 Distribution of buried-hills in Huanghua depression

4 潛山油氣勘探方向

4.1 “新生、古生”兩類油氣藏“南、北”兩區差異分布

古潛山油氣聚集受源、儲條件控制，油氣藏差異分布。黃驊坳陷印支—早燕山期運動形成歧口和孔南古背斜及其周緣古向斜的構造雛形。作為潛山重要烴源巖之一的石炭系殘留南厚北薄。歧口地區遭受嚴重剝蝕，孔南地區剝蝕較弱，石炭系保留完整，厚度在1 200 m左右，煤層厚度大，烴源巖有機質豐度高，熱演化程度適中，是孔南地區原型擠壓型和地形反轉型潛山重要的烴源巖，利于形成“古生古儲、古生中儲”型兩類油氣藏。喜山運動控制第三系烴源巖的展布及潛山供—儲關系，構造反轉形成南—北兩個沉積中心，反轉幅度南弱北強，歧口主凹沙河街組烴源巖控制大港探區80%的油氣資源量。歧口地區殘丘型與斷層反轉型潛山與新生界油源對接、側接關系好，呈“新生古儲、新生中儲”型油氣藏發育。因此，烴源巖分布與潛山油氣藏類型直接相關。

圖7 黃驊坳陷潛山構造演化示意Fig.7 Sketch map of tectonic evolution of buried-hills in Huanghua depression

4.2 “內帶、外帶”兩區帶勘探意義

歧口地區殘丘型潛山和孔南地區原形擠壓型潛山屬于南—北兩區內帶，埋藏相對較深，埋深一般大于3 500 m，屬于低位潛山。歧口內帶潛山前第三紀處于構造高部位，中生界、古生界遭受剝蝕嚴重，下古生界直接出露，以奧陶系儲層為主，風化、淋濾作用在奧陶系灰巖內形成大量孔、洞，有效改善儲層空間。第三紀負反轉，內帶正斷層發育，有效溝通第三系油源，源—儲匹配優，形成“新生古儲”型油氣藏，已發現千米橋油氣藏，單井產量高，儲量規模大。孔南內帶的烏馬營潛山經歷多期構造變形疊加，前第三紀擠壓隆升幅度，雖然較歧口內帶小，剝蝕程度較弱，但基底古逆沖斷層發育，裂縫帶縱橫交錯，儲層發育，且以保存完整的石炭系煤系源巖供給潛山成藏為主，已獲突破，單井日產氣在1.0×105m3以上，有較大勘探前景。

斷層反轉型和地形反轉型潛山環歧口主凹及烏馬營古背斜而分布，埋藏相對淺，中高位潛山發育。潛山前第三系殘留較全、儲層類型多，同時主控邊界斷層控制其上盤第三紀烴源巖的沉積、演化與分布，新生界烴源巖可與潛山形成良好供—儲關系，利于“新生古儲、新生中儲”型多層系潛山內幕油藏的形成。歧口外帶的港北潛山，主控斷層有效溝通新生界油源和中、古生界內多層系、多類型儲層。近年來，分別在中生界、上古生界、下古生界內勘探獲油氣發現，成為黃驊坳陷多層系內幕油氣勘探的典型(見圖8)。同時，歧

圖8 港北潛山油氣藏模式Fig.8 Oil and gas accumulation pattern of Gangbei buried hill

口外帶的南大港潛山、埕海潛山等為近期攻關的重點。對孔南外帶的王官屯潛山、舍女寺潛山，內幕殘留較全的中生界、古生界儲層也通過古近紀發育的大型斷層與古近系有效源巖孔二段對接或側接(古生油源供給也占一定比例)，潛山內幕發現高產油流(見圖9)。孔南外帶的東光潛山、徐—黑潛山也有可能獲得突破。

圖9 王官屯潛山油氣成藏模式Fig.9 Oil and gas accumulation pattern of Wangguantun buried hill

5 結論

(1)渤海灣盆地黃驊坳陷經歷印支—早燕山期擠壓為主和晚燕山—喜山期拉張構造運動改造，古潛山非常發育、類型多樣。根據區帶劃分為歧口和孔南兩個潛山區，又根據成因及構造特征進一步劃分為殘丘型、斷層反轉型、原型擠壓型和地形反轉型4種潛山類型。

(2)黃驊坳陷受潛山的形成演化影響，平面分布規律性明顯，4種類型潛山整體圍繞歧口和孔南兩個中心呈“兩區四帶”展布，控制潛山油氣藏的形成與分布。其中，歧口地區第三系油氣源充沛，“新生古儲、新生中儲”型油氣藏發育，孔南地區古生界油氣源豐富，利于形成“古生古儲、古生中儲”型油氣藏，是油氣勘探的有利區帶。此外，內帶潛山埋藏深，潛力規模大；外帶潛山勘探埋藏淺，成本低。

(3)黃驊坳陷前期勘探重點在新生界，勘探程度高；古生界、中生界潛山多，潛力規模較大，且勘探程度低，是黃驊坳陷實現油氣突破的重要領域。

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