渤海湾中部中、新生代构造演化与潜山的形成

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.3.36

地学前缘 ›› 2022, Vol. 29 ›› Issue (5): 147-160.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.3.36

渤海湾中部中、新生代构造演化与潜山的形成

周琦杰¹^,²(), 刘永江¹^,²^,^*(), 王德英³, 关庆彬¹^,², 王光增¹^,², 王宇¹^,², 李遵亭¹^,², 李三忠¹^,²

1.中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心, 海底科学与探测技术教育部重点实验室, 中国海洋大学海洋高等研究院, 山东青岛 266100
2.中国海洋大学海洋地球科学学院, 山东青岛 266100
3.中海石油(中国)有限公司天津分公司, 天津 300459

收稿日期:2022-01-27 修回日期:2022-03-21 出版日期:2022-09-25 发布日期:2022-08-24
通讯作者: 刘永江
作者简介:周琦杰(1997—),男,硕士研究生,地质学专业,主要从事构造地质学研究工作。E-mail: zhouqijie@stu.ouc.edu.cn
基金资助:
中国海洋石油集团有限公司“渤中凹陷深层有效储层形成机理与预测项目”(CCL2018TJTZDST0760);国家自然科学基金项目(42072235);泰山学者计划(ts20190918);青岛市创新领军人才计划(19-3-2-19-zhc)

Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution and buried hill formation in central Bohai Bay

ZHOU Qijie¹^,²(), LIU Yongjiang¹^,²^,^*(), WANG Deying³, GUAN Qingbin¹^,², WANG Guangzeng¹^,², WANG Yu¹^,², LI Zunting¹^,², LI Sanzhong¹^,²

1. Frontiers Science Center for Deep Ocean Multispheres and Earth System, Key Lab of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, MOE, Institute for Advanced Ocean Science, Ocean University of China, Qingdao 266100, China
2. College of Marine Geoscience, Ocean University of China, Qingdao 266100, China
3. Bohai Petroleum Institute of CNOOC (China) Co. Ltd. Tianjin Branch, Tianjin 300459, China

Received:2022-01-27 Revised:2022-03-21 Online:2022-09-25 Published:2022-08-24
Contact: LIU Yongjiang

摘要/Abstract

摘要：

渤海湾盆地是华北克拉通东部的晚中—新生代断陷盆地,其东部为西太平洋活动大陆边缘,经历了多期不同性质的构造运动叠加。目前对渤海湾地区中—新生代的构造期次划分及各期次构造运动的应力状态的认识仍存在较大的争议。潜山是盆地沉积之前就已形成的基岩古地貌山,后被新地层覆盖而成,潜山内幕所保留的先存断裂及潜山与上覆盖层之间的接触关系为研究盆地构造运动提供了依据。本文以渤中19-6潜山构造为例,基于三维地震资料的精细解释、结合相干剖面及钻井资料进行系统构造解析,建立渤中19-6潜山构造演化新模型,并探讨了华北克拉通东缘的区域构造演化。研究结果表明:(1)渤中19-6潜山构造西部以一系列S-N向雁列式正断层为界,断层东侧为隆起的渤中19-6潜山构造,西侧为低洼的沙南凹陷。古潜山最早形成于晚三叠世,早白垩世形成如今以S-N向正断层为界的东隆西降的潜山构造格局;(2)渤中19-6潜山构造西部边界S-N向断裂以及上覆地层中存在的E-W向断裂为两侧大型走滑带间雁列式断裂构造,是该潜山构造储层形成的重要控制因素;(3)该潜山受华北板块与扬子板块剪刀式闭合碰撞和古太平洋板块NNW向俯冲的多重影响,中生代以来,共经历了印支早期挤压隆起、印支晚期伸展改造、燕山早期左行压扭改造、燕山中期左行伸展改造、燕山晚期左行压扭改造、喜山期右行伸展埋藏6个阶段的发育演化。

关键词: 渤海湾盆地, 渤海海域中部, 潜山, 构造演化, 中—新生代, 沙南凹陷

Abstract:

The Bohai Bay Basin is a Late Mesozoic-Cenozoic faulted basin in the eastern North China Craton. Located in the continental active margin of the western Pacific Ocean, the Bohai Bay Basin experienced multi-stage tectonic movements of various types. Currently there is still much controversy over the divisions of tectonic stages and stress fields for each tectonic movement in the Bohai Bay Basin during the Meso-Cenozoic. Buried hill is a palaeogeomorphologic feature formed before the basin filled and then buried by new sedimentary cover. The pre-existing faults inside the buried hill and the contact relationship between the buried hill and the overlying new strata provide an evidence basis for studying the tectonic movement in the basin. Choosing the Bozhong 19-6 buried hill as an example, this paper proposes a new structural model for the buried hill, based on the 3D seismic interpretation and systematic structural analysis of coherent seismic profile and drilling data, and discusses the regional tectonic evolution of the eastern North China Craton. The current structural characteristics of the Bozhong 19-6 buried hill are: (1) The buried hill is bounded by a series of S-N-trending normal faults, which separates it to the east and the Shanan Depression to the west. The buried hill first appeared in the Late Triassic and formed in the Early Cretaceous. (2) The S-N-trending boundary faults and the E-W-trending faults within the buried hill are formed by the transpressive strain due to the regional strike-slip faults along either sides of the buried hill, which are the important controlling factors for the structural reservoir in the buried hill. (3) The buried hill, impacted by the scission-type collision between the North China and Yangtze Plates and the NNW-ward subduction of the Paleo-Pacific Plate, underwent six-stage tectonic evolution since the Mesozoic era: the Early Indosinian compression, the Late Indosinian extension, the Early Yanshanian sinistral transpression, the Middle Yanshanian sinistral transtension, the Late Yanshanian sinistral transpression, and the final Himalayan transtension.

Key words: Bohai Bay Basin, central Bohai Sea, buried-hill, tectonic evolution, Meso-Cenozoic, Sha'nan Sag

中图分类号:

周琦杰, 刘永江, 王德英, 关庆彬, 王光增, 王宇, 李遵亭, 李三忠. 渤海湾中部中、新生代构造演化与潜山的形成[J]. 地学前缘, 2022, 29(5): 147-160.

ZHOU Qijie, LIU Yongjiang, WANG Deying, GUAN Qingbin, WANG Guangzeng, WANG Yu, LI Zunting, LI Sanzhong. Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution and buried hill formation in central Bohai Bay[J]. Earth Science Frontiers, 2022, 29(5): 147-160.

图/表 14

图1 渤海湾盆地构造位置图和渤中19-6潜山构造简图

Fig.1 Simplified maps showing the tectonic location of the Bohai Bay Basin and the location of the Bozhong 19-6 buried hill structure

图2 渤中19-6潜山构造断裂分布图(a)和地层表(b)(b据文献[43]修改)

Fig.2 Maps of fault distribution of the Bozhong 19-6 buried hill structure (a) and stratigraphic chart of the Bozhong 19-6 buried hill structure(b). b modified after [43].

图3 渤中19-6潜山构造及周缘断裂组合 a—浅部相干剖面(t=800 ms);b—深部相干剖面(t=2 300 ms)。

Fig.3 Fault pattern of the Bozhong 19-6 buried hill structure and its surrounding areas

图4 渤中19-6潜山构造E-W向(a)和S-N向(b)地震剖面解释(剖面位置见图1b)

Fig.4 The interpreted E-W (a) and S-N (b) seismic profiles across the Bozhong 19-6 buried hill structure

图5 渤中19-6潜山构造NW-SE向地震剖面解释(剖面位置见图1b)

Fig.5 The interpreted NW-SE seismic profile across the Bozhong 19-6 buried hill structure

图6 渤中19-6潜山构造的NE向地震剖面解释(a)和渤中19-6潜山构造的地层分布(b)

Fig.6 Interpreted NE-SW seismic profile across the Bozhong 19-6 buried hill structure (a) and distribution of the strata of the Bozhong 19-6 buried hill structure(b)

图7 NE-SW方向剖面的演化模式 a—华北克拉通地表海稳定沉降;b—印支早期挤压逆冲;c—印支早期后的夷平剥蚀;d—印支晚期的应力松弛与NW轴向的伸展断陷。

Fig.7 Tectonic evolutionary model along NE-SW profiles

图8 埕北凹陷构造剖面图(a)和渤中凹陷周缘NW向断裂凸起分布(b)(据文献[49]修改)

Fig.8 Structural section of the Chengbei Sag (a) and distribution of NW-trending faults and uplifts around the Bozhong Sag (b). Modified after[49].

图9 渤中19-6潜山构造中生代演化模式 a—印支晚期应力松弛;b—燕山早期左行压扭;c—燕山中期左行张扭;d—燕山晚期左行压扭。

Fig.9 Mesozoic evolutionary model of the Bozhong 19-6 buried hill structure

图10 渤中19-6潜山构造演化模式 a—古生代末期初始状态;b—印支早期挤压;c—印支晚期伸展;d—燕山早期左行压扭;e—燕山中期左行张扭;f—燕山晚期左行压扭;g—喜山期右行伸展。

Fig.10 Tectonic evolution model of the Bozhong 19-6 buried hill structure

图11 燕山早期构造背景和(a)走滑断裂带之间的左阶左行张扭受力分析和(b)走滑断裂带之间的右行张扭受力分析

Fig.11 Stress analysis between two sinistral strike-slip fault zones (a)and stress analysis between two dextral strike-slip fault zones(b)

图12 渤中19-6潜山新生代构造模型

Fig.12 Cenozoic tectonic model of the Bozhong 19-6 buried hill structure

图13 各期次构造背景分析图 a—印支期构造背景;b—燕山早期构造背景;c—燕山中期构造背景;d—喜山期构造背景。

Fig.13 Analysis graphics of each periods' tectonic backgrounds

图14 盆地隆起凹陷分布(a)和岩石圈拆沉深部地幔物质上涌(b)(b据文献[13]修改)

Fig.14 Distribution of uplifts and depressions in the basin (a) and lithospheric delamination and deep mantle upwelling (b). b modified after[13].

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Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution and buried hill formation in central Bohai Bay

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