东营地区穹窿构造体系发育特征研究中国石油大学毕业优秀论文

中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）1东营地区穹隆构造体系发育特征研究资源勘查工程专业学生指导教师摘要东营地区穹隆构造处在多个断裂的交汇部位，构造条件复杂，勘探程度相对较低。本文将对研究区断层进行系统判识，查明三级及以上级别断层，明确现今断层的平面和剖面组合特征，确定不同断层之间的主次关系。在对研究区构造层序垂向精细划分的基础上，明确断裂的活动期次及演化过程。关键词：东营凹陷；穹隆构造；断裂系统；构造层1区域地质概况东营地区穹隆构造又称东营构造，位于东营凹陷中央隆起带中段，总体上呈现为一穹隆背斜，宏观形态为近圆形，隆起幅度200m以上，翼部倾角5°~8°[1]。研究区处在多个断裂的交汇部位，构造条件复杂，勘探难度较大。而且整个研究区由于长期继承性的断裂活动，油田范围内断裂十分发育，其共同特点是均为正断层，是一个构造、沉积复杂的断块区（图1-1）。图1-1东营地区穹隆构造位置图据钻井资料和地震资料，研究区自下而上发育有太古界、新生界的下第三系（孔店组、沙河街组、东营组）、新近系（馆陶组、明化镇组）和第四系（平原组）地层。第三系岩性序列以红色砂泥岩、蒸发岩、礁灰岩、厚层暗色泥岩、三角洲砂岩、粒屑灰岩为特征。2穹隆构造体系的静态特征分析(1)东营穹隆构造体系主要发育断裂：研究区共发育二级断层4条，三级断层十余条，其余均为规模较小的“毛毛”断层。其中，二级断层规模较大，对构造体系的发育和油气聚集起到主要的控制作用，具体包括：营8-辛3断层、营86-营14断层、营31-辛10断层、辛120断层；三级断层规模相对较小，将构造体系复杂化，主要包括：营中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）216断层、营12断层、营1西断层、营1东断层、辛11断层、辛111断层、辛23断层、辛1断层、辛109断层等；四级断层主要为规模较小的“毛毛”断层（图2-1）。图2-1研究区主要断裂体系分布图（2）构造样式发育特征研究区构造特征复杂，发育有多种类型的构造样式，整体上以伸展构造样式、伸展-走滑构造样式为主，主要发育“Y”字型、多级“Y”字型组合、堑垒组合、顺向翘倾断块（浅部）和反向翘倾断块（深部），交与主干断层的滑动断阶等构造样式（图2-2）。图2-2东营地区穹隆构造体系主要断层发育特征及剖面形态中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）3在研究区选取四条NS向地震测线进行研究（图2-3）。图2-3研究区自西向东构造样式发育类型图研究区构造样式的发育类型在横向上和纵向上都具有明显的差异性，在同种构造样式的发育强度上具有很强的不均一性，总体来说，可将研究区构造样式发育特征归纳为以下两点：自西向东，走滑强度依次增强。西段构造样式最为简单，种类较少，只发育有“Y”字形、翘倾断块等；中段构造样式种类最多，发育有“Y”字型、多级“Y”字型组合、堑垒组合、顺向翘倾断块、反向翘倾断块等；东段多发育反向翘倾断块、反向“Y”字型组合以及塑性的盐泥拱张形成的底辟构造。自上而下，构造样式种类不同。顶部主要发育翘倾断块等简单伸展构造样式；底部则主要发育多级“Y”字型等伸展—走滑构造样式。3穹隆构造体系的动态演化特征分析（1）构造层的划分根据典型剖面地震相特征、岩性、古生物以及自然电位镜像曲线特征分析（图3-1），可以将该区划分为可以将研究区构造层划分为：一级层序：新近系～第四系、古近系古近系二级层序：孔店组、沙四段、沙三～沙二下、沙二上～东营组中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）4图3-1东营地区新生界构造层发育特征及划分方案中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）5（2）断层活动性分析本文在对研究区内多条地震剖面详细解释的基础上，统计了主要地质剖面上的部分二级断层及部分三级断层落差数据以及断层活动速率数值，并将这些数据成图，反映出东营地区的主要断层的活动性变化。现对主干断层的活动性分析如下：二级断层①营8-辛3断层营8-辛3断层是研究区规模最大的二级断层，其活动强度也是研究区断层中最大的。营8-辛3断层开始活动的时间早，活动持续的时间长，在整个新生代时期活动强度都较大，沙四期活动强度最大，馆陶期之后活动明显减弱（图3-2）。（a）构造位置图（b）断层活动速率直方图图3-2营8-辛3断层构造位置图与活动速率直方图②营86-营14断层营86-营14断层是研究区最西边的二级断层，断层活动也比较强烈，营86-营14断层从沙四期就开始活动，其主要的活动期有两期：沙四沉积时期和沙二上段-东营组沉积时期。且东段比西段开始活动的时间早，活动持续的时间长（图3-3）。（a）构造位置图（b）断层活动速率直方图中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）6图3-3营86-营14断层构造位置图与活动速率直方图三级断层辛111断层、辛11断层辛11断层位于研究区的南部，属于三级断层里面规模较大的断层，其主要从沙三期开始活动，活动速率相对各二级断层较小。主要活动期为沙三-沙二下沉积期，馆陶期之后趋于静止（图3-4）。辛111断层与辛11断层在平面上大致平行，其活动性也颇为相似，从沙三期开始活动，主要活动期为沙二上-东营期（图3-4）。（a）构造位置图（b）断层活动速率直方图图3-4辛111断层，辛11断层构造位置图与活动速率直方图通过对研究区主要的二级断层及三级断层活动速率进行统计分析，发现各断层的形成时间及主要活动期次上存在差异性。二级断层均为近东西走向，开始形成的时间性对较早，大部分为沙四期就开始活动，断层规模较大，开始活动的时间较早，活动持续的时间长，断层活动强度大，从沙四到东营期活动均很明显，以营8-辛3断层的活动最为强烈。三级断层多为近北东向，开始活动的时间相对较晚，断层活动的强度较小，持续时间短（图3-5）。图3-5研究区主要断裂体系活动速率直方图中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）7（3）平衡剖面分析平衡剖面分析是研究盆地发育与演化的一种行之有效的方法。平衡剖面分析已成为地质构造研究与石油勘探工作的重要手段，合理的平衡剖面分析能够较好的反映盆地演化过程中构造特征及沉积格局的变迁。。根据地壳变形的规律和物质守恒定律，可以导出一系列平衡剖面恢复的几何法则，如体积守恒、面积守恒、层长守恒[2]。对不同的构造环境上述几何原理的适用性不同，且其应用都有一定的前提条件。体积守恒的前提是变形体在变形过程中的体积没有变化，发生变化的仅仅是形状，在近地表低温低压的环境下对于已固结的岩石或变质的岩石来说体积守恒的条件都能满足。面积守恒只考虑在平行于构造运动方向上的应变，假定在走向方向岩石没有变形（同时满足体积守恒的条件）。层长守恒又是在面积守恒的条件下假定地层厚度不变的条件下的守恒。从体积守恒到面积守恒再到层长守恒，要求的条件越来越多，但在实践中更易于操作实现[3]。除了上述几何法则上的平衡外，在剖面平衡的过程中还应遵循地质概念上的“平衡”，即在几何操作中过程中以及最终的复原剖面上的各种要素的关系应该符合现代地质学中的一些基本原理和基本逻辑[4]。东营地区受控于不同的断裂体系，经历了复杂的演化过程，因此本项目以上述断裂体系分析的基础上，选取了研究区不同方向的剖面共7条（图3-6），通过平衡剖面技术，对研究区构造体系的形成演化过程进行了精确描述。图3-6研究区7条地震测线分布图（1）南北向中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）8通过对过研究区南北向测线进行平衡演化剖面恢复（图3-7～图3-9），总结新生代不同演化阶段构造演化特征如下：沙四期：研究区断层发育较少，地层比较平整，主要断层刚开始发育。沙三～沙二早期：研究区的断层明显增多，地层发生了掀斜，穹隆构造开始形成。沙二上～东营期：断层继续增多，主要为上部层系的小断层或主干断层的派生断层活动，对构造面貌的影响不大。新近纪～第四纪：基本继承了前一时期的盆地结构，断层整体活动性较弱。从南北向剖面的伸展率来看，沙四-东营期三条剖面的伸展率都较大，说明盆地的优势伸展方向为近南北向，这与近东西向二级断层的强活动性相吻合（图3-10）中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）9图3-7东营地区NS向平衡演化剖面（NS1）图3-8东营地区NS向平衡演化剖面（NS3）中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）10图3-9东营地区NS向平衡演化剖面（NS5）图3-10东营地区NS向平衡剖面伸展率直方图（2）东西向通过对过研究区东西向测线进行平衡演化剖面恢复（图3-11～图3-12），总结新生代不同演化阶段构造演化特征如下：沙四时期：断层数量较少，倾角较缓。沙三～沙二早期：主要断层开始明显活动，断层数量明显增多，构造形态开始成形。沙二上～东营期：断层数量继续增多，但主要为上部层系的级别较低的断层，是构造面貌复杂化，但对构造格局没有重要影响。中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）11新近纪～第四纪：基本继承了前一时期的盆地结构，断层整体活动性较弱。从东西向剖面的伸展率来看，各时期的值都非常小，说明盆地的优势伸展方向为在整个新生代时期都不是以东西向为主，近南北向断层不是很发育（图3-13）。（3）北东向通过对过研究区北东向测线进行平衡演化剖面恢复（图3-14），总结新生代不同演化阶段构造演化特征如下：从北东向剖面来看，沙四期-沙二下时期的断层一直较少，沙二上-东营时期才开始出现小的次级断层，数量也较少，说明研究区近北西走向的断层不太发育，主要为规模较小的次级断层。从北东向剖面的伸展率来看，伸展率一直较小，说明北东方向从沙四到第四纪一直不是盆地的优势伸展方向，这也导致了研究区近北西方向断层发育较少，活动性较弱（图3-15）。（4）北西向过对过研究区北西向测线进行平衡演化剖面恢复（图3-16），总结新生代不同演化阶段构造演化特征如下：从北西向剖面来看，北东向断层沙三期-沙二下时期开始明显活动，沙二上-东营普遍增多，大都为小的次级断层。从北西向剖面的伸展率来看，伸展率也不大，但稍强与北东向以及东西向剖面，这也是北东向三级断层发育的主要原因（图3-17）。中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）12图3-11东营地区EW向平衡演化剖面（EW2）图3-12东营地区EW向平衡演化剖面（EW3）图3-13东营地区EW向平衡剖面伸展率直方图0510152025Es4Es3-Es2下Es2上-EdN+Q地质时期伸展率（%）C-2C-3中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）13图3-14东营地区NE向平衡演化剖面（NE1）图3-15东营地区NE向平衡剖面伸展率直方图NE-1测线伸展率0510152025Es4Es3-Es2下Es2上-EdN+Q地质时期伸展率（%）中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）14图3-16东营地区NW向平衡演化剖面（NW1）图3-17东营地区NW向平衡剖面伸展率直方图通过前面对研究区不同方向的演化特征分析，可将东营地区构造体系演化特征归纳如下：中国石油大学（华东）2012届本科优秀毕业设计（论文）15（1）研究区的二级断层均近东西向展布，断层规模大，开始活动的时间早，断层活动性强；三级断层大都呈北东向展布，沙三-沙二下时期开始大规模活动，对二级断层进行切割，地层掀斜，穹隆构造形成；毛毛断层主要形成于沙二上-东营期，规模较小，对构造面貌的影响不大。（2）沙四期研究区优势伸展方向为NS向，近东西向二级断层发育；沙三-沙二下时期优势伸展方向为NS向以及NW向，近东西向二级断层、北东向三级断层活动强烈；沙二上到第四纪盆地优势伸展方向仍为NS向，伸展强度明显减小，以近东西向断层活动为主，断层活动不明显（图3-18）。图3-18东营地区不同方向剖面伸展率折线图（4）各构造期次主要活动断层分布图通过断层活动性分析和平衡剖面演化特征分析，可以将东营地区新生代各构造演化阶段的主要活动断层及其发育特征总结如下（图3-19～图3-23）：（1）孔店期：东营地区在孔店期发育的断层数量相