陳 磊， 楊 波， 宿 雯， 鄔 靜， 王雪蓮， 甄彥琴

( 1. 中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津 300452； 2. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580 )

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黃河口凹陷南斜坡新生代斷裂構(gòu)造特征及演化

陳 磊1,2， 楊 波1， 宿 雯1， 鄔 靜1， 王雪蓮1， 甄彥琴1

( 1. 中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津 300452； 2. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580 )

黃河口凹陷新生代斷裂復(fù)雜多樣，巖漿活動(dòng)頻繁。利用三維地震資料，根據(jù)斷裂體系特征、構(gòu)造演化分析、地層厚度變化及鉆井資料等，研究黃河口凹陷南斜坡新生代斷裂構(gòu)造特征及演化規(guī)律，分析斷裂體系在古新世—早始新世斷陷期、晚始新世—漸新世強(qiáng)走滑與強(qiáng)拉張期、新近紀(jì)走滑與熱沉降期三個(gè)階段的區(qū)域應(yīng)力背景及演化特征。結(jié)果表明：研究區(qū)斷裂體系劃分為走滑斷裂、拉張—走滑斷裂和走滑—拉張斷裂等三種斷裂類型，以及“階梯狀”“負(fù)花狀”“雁列式”和“復(fù)合花狀”等四種斷裂組合類型，并具有“三元”構(gòu)造層結(jié)構(gòu)特征；巖漿活動(dòng)規(guī)律與斷裂演化史具有同步性，斷裂體系演化規(guī)律控制巖漿活動(dòng)的時(shí)空差異性。該研究結(jié)果對(duì)復(fù)雜構(gòu)造區(qū)斷裂解釋和巖漿活動(dòng)模式建立具有參考意義。

斷裂體系； 巖漿活動(dòng)； 構(gòu)造特征； 新生代； 黃河口凹陷； 渤海灣盆地

0 引言

隨著勘探開發(fā)程度的不斷深入，與火山巖相關(guān)的非常規(guī)油氣藏成為研究熱點(diǎn)。中國(guó)東部多個(gè)盆地相繼在火山巖及巖下獲得突破，如松遼盆地在徐家圍子中生界發(fā)現(xiàn)大型火山巖氣藏，渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷黃河口凹陷、黃驊坳陷南堡凹陷在新生界火山巖下發(fā)現(xiàn)大型油田，遼河坳陷東部凹陷在新生界發(fā)現(xiàn)規(guī)模性火山巖油氣藏[1-4]。與火山巖相關(guān)的油氣藏成為各大盆地油氣儲(chǔ)量持續(xù)增長(zhǎng)的重要接替區(qū)，巖漿活動(dòng)區(qū)逐步成為油氣勘探的新領(lǐng)域。全球巖漿活動(dòng)模式主要分為板緣和板內(nèi)兩種類型，板塊運(yùn)動(dòng)控制巖漿活動(dòng)帶，形成環(huán)太平洋、大洋中脊、東非裂谷和阿爾卑斯—喜馬拉雅—印度四大板塊邊界巖漿活動(dòng)帶[5]；板內(nèi)巖漿活動(dòng)分布不均衡，地區(qū)差異較大，主要受走滑斷裂、邊界伸展大斷裂控制[6-10]，其中郯廬走滑斷裂帶控制中國(guó)東部巖漿巖的形成與分布，是中國(guó)東部最主要的火山活動(dòng)帶。

人們研究郯廬走滑斷裂帶與油氣富集關(guān)系，提出走滑轉(zhuǎn)換帶控藏機(jī)制、走滑轉(zhuǎn)換帶控砂原理及走滑斷裂—巖漿活動(dòng)聯(lián)合控藏等。如朱秀香等[11]分析黃河口凹陷走滑轉(zhuǎn)換帶，提出轉(zhuǎn)換帶控制圈閉發(fā)育、砂體展布和油氣運(yùn)移疏導(dǎo)體系的形成，以及中央隆起區(qū)的油氣聚集；彭文緒等[12]分析沙壘田凸起走滑斷裂，提出走滑斷層多期活動(dòng)控制圈閉的形成及兩盤古近系的沉積，并對(duì)油氣聚集和重新分配產(chǎn)生影響；徐長(zhǎng)貴[13]提出陸相斷陷盆地源—匯時(shí)空耦合控砂原理、盆緣走滑斷裂源—匯體系等控砂模式；楊克基等[14]認(rèn)為走滑斷裂不僅能直接形成斷塊、背斜和斷背斜等圈閉，還間接引起泥底辟構(gòu)造，影響烴源巖的成熟演化、儲(chǔ)層發(fā)育、油氣運(yùn)移及保存。

已有成果多集中于油氣成藏方面的研究[15-19]，對(duì)斷裂演化特征、機(jī)制及其與巖漿活動(dòng)的關(guān)系等缺乏研究。根據(jù)地震、鉆井等勘探資料，筆者分析渤海海域南部黃河口凹陷新生代斷裂體系特征，探討新生代區(qū)域應(yīng)力背景與斷裂演化特征、斷裂與巖漿活動(dòng)演化關(guān)系，為下一步油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

黃河口凹陷位于渤海海域南部，屬于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷，面積約為3.300×103km2(見(jiàn)圖1)，為中生界基底上發(fā)育的新生代凹陷，具有“北斷南超”的箕狀凹陷特點(diǎn)。凹陷北部以北西向伸展大斷裂與渤南低凸起為界，南部以地層逐漸減薄超覆的萊北低凸起為特征，東、西部分別以郯廬斷裂東支、西支與廟西凹陷、長(zhǎng)堤潛山帶為界。凹陷受郯廬斷裂新生代走滑作用控制，被分割為東、中、西三個(gè)洼陷，郯廬斷裂中支分隔凹陷西洼和中洼。鉆探資料顯示，凹陷基底為中生界地層，凹陷區(qū)上覆新生界沉積蓋層，包括孔店組、沙河街組一段至三段(簡(jiǎn)稱沙一段、沙二段和沙三段)、東營(yíng)組一段至三段(簡(jiǎn)稱東一段、東二段和東三段)、館陶組、明化鎮(zhèn)組下段(簡(jiǎn)稱明下段)和明化鎮(zhèn)組上段(簡(jiǎn)稱明上段)，以及平原組地層。南部萊北低凸起區(qū)沙河街組地層至平原組地層直接覆蓋于中生界基底之上。凹陷發(fā)育三個(gè)區(qū)域不整合面，即中生界與新生界界面(T8)、沙三段與沙二段界面(T5)、東營(yíng)組與館陶組界面(T2)，地層之間呈角度不整合或平行不整合接觸。研究區(qū)位于黃河口凹陷中洼南斜坡，古近系以發(fā)育辮狀河三角洲和曲流河三角洲沉積體系為特征，沙河街組至東營(yíng)組沉積時(shí)期伴隨間歇性大規(guī)?；鹕交顒?dòng)，發(fā)育多套火山巖地層；新近系以發(fā)育河流相和淺水三角洲沉積體系為特征。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of the study area

2 斷裂分布、發(fā)育特征及展布規(guī)律

2.1 斷裂分布及發(fā)育特征

根據(jù)地震資料、剖面特征與水平切片特征，以及斷裂發(fā)育特征、模式和性質(zhì)，將黃河口凹陷南斜坡斷裂系統(tǒng)分為以走滑為主的斷裂系統(tǒng)和以伸展為主的斷裂系統(tǒng)(見(jiàn)圖2 ，其中SS-1、SS-2為走滑斷裂，ESS為拉張—走滑斷裂)，以走滑為主的斷裂系統(tǒng)主要包括NNE向走滑斷裂和EW向拉張—走滑斷裂；以伸展為主的斷裂系統(tǒng)主要包括EW向及NE向走滑—拉張斷裂。研究區(qū)斷裂發(fā)育特征見(jiàn)圖3。

2.1.1 NNE向走滑斷裂

郯廬走滑斷裂在渤海南段分為東、中、西三支，中支斷裂橫穿黃河口凹陷，表現(xiàn)為一組走滑斷裂(SS-1和SS-2)，平面上呈NNE向展布，延伸距離為20～25 km。SS-1具有顯性走滑特點(diǎn)，在地震資料上，斷裂特征清晰且易識(shí)別，是分隔西洼和中洼的邊界斷裂，控制黃河口凹陷的演化；SS-2具有隱性走滑特點(diǎn)，發(fā)育于中洼，受火成巖和斷裂活動(dòng)強(qiáng)度影響，平、剖面特征不清晰，在地震資料上識(shí)別較困難。

中支斷裂SS-1具有南、北分段特征(見(jiàn)圖2、圖3(a-b))，南段位于低凸起區(qū)，主斷裂面近于直立，斷面東傾，下部切穿基底，上部斷至近地表，伴生斷裂欠發(fā)育，與晚期斷裂構(gòu)成簡(jiǎn)單“Y”型分布，平面呈單一線狀展布；北段位于凹陷斜坡區(qū)，主斷裂面近于直立，下部切穿基底，中部斷至漸新統(tǒng)，剖面上與古近系斷裂構(gòu)成“負(fù)花狀”組合構(gòu)造，深部呈線狀展布特征，淺部平面上呈“雁列狀”排列，剖面上構(gòu)成復(fù)合“Y”型分布，根部連接于下部走滑主斷裂。根據(jù)南、北段剖面對(duì)比，可見(jiàn)明顯的“海豚效應(yīng)”，南段表現(xiàn)為逆斷層特點(diǎn)，北段表現(xiàn)為正斷層特點(diǎn)。

圖2 研究區(qū)不同時(shí)期斷裂分布特征Fig.2 The distribution characteristics of faults in different periods of the study area

中支斷裂SS-2同樣具有南、北分段特征(見(jiàn)圖2(a-b)、圖3(c-d))，南段位于萊北低凸起，主斷裂面直立，下部切穿基底，中部斷至漸新世火成巖地層，兩側(cè)地層呈高角度“屋脊?fàn)睢狈瓷浣Y(jié)構(gòu)特征，與古近系斷裂在火成巖地層構(gòu)成“負(fù)花狀”組合構(gòu)造，在火成巖地層上，新近系地層晚期“雁列狀”排列的斷裂呈多級(jí)“Y”型分布。由于受古近紀(jì)巖漿活動(dòng)影響，地層巖性條件復(fù)雜，引起地震相雜亂，地震資料質(zhì)量較差，走滑斷裂特征并不清晰，具有隱性走滑特征。北段位于凹陷區(qū)，走滑斷裂表現(xiàn)為單一直立斷面形態(tài)，多斷至始新統(tǒng)，平面上呈斷續(xù)線狀延伸展布，與早期斷裂構(gòu)成“負(fù)花狀”組合構(gòu)造。

2.1.2 EW向拉張—走滑斷裂

在走滑作用基礎(chǔ)上，該類斷裂由疊加拉張作用形成(ESS)，早期表現(xiàn)為弱拉張?zhí)攸c(diǎn)，控沉積作用微弱，中期表現(xiàn)為強(qiáng)烈擠壓特點(diǎn)，夾持于兩條走滑斷裂之間，具有左旋平移特點(diǎn)。整體走向?yàn)榻麰W向，平面上延伸距離約為6 km，傾向正北，主斷裂傾角較大，具有上陡下緩的產(chǎn)狀特征；剖面上與次級(jí)斷裂構(gòu)成“復(fù)合花狀”組合構(gòu)造[20]。深部為一系列次級(jí)斷裂與主斷裂相交，呈“斜交式”組合；淺部為一系列近東西向展布的斷層，呈“平行狀”組合(見(jiàn)圖2(a、c)、圖3(e))。

2.1.3 EW向及NE向走滑—拉張斷裂

在拉張基礎(chǔ)上，該類斷裂由疊加走滑作用形成(SSE)，是研究區(qū)發(fā)育最為廣泛的一類斷裂，整體呈NE向展布，平面上延伸距離為2～10 km，傾向以北西向?yàn)橹鳌Ｖ鲾嗔旬a(chǎn)狀變陡，存在三種表現(xiàn)形式：第一種依附于走滑斷裂派生，多發(fā)育于深層，剖面上與走滑斷裂呈“負(fù)花狀”組合構(gòu)造，平面上沿走滑斷裂呈羽狀排列；第二種依附于拉張—走滑斷裂派生，深、淺層發(fā)育，剖面上與主斷裂呈反向搭接形成“復(fù)合花狀”組合構(gòu)造，平面上與主斷裂呈“斜交式”組合；第三種主要發(fā)育于斜坡帶，斷裂多表現(xiàn)為獨(dú)立發(fā)育和持續(xù)活動(dòng)特征，幾乎沒(méi)有派生斷層，深部斷穿基底，淺部斷至近地表，古近紀(jì)表現(xiàn)為較強(qiáng)的控凹陷、控沉積特征(見(jiàn)圖2、圖3(f))。

圖3 研究區(qū)斷裂發(fā)育特征Fig.3 The development characteristics of fault in the study area

2.2 斷裂展布規(guī)律

根據(jù)三類斷裂的延伸長(zhǎng)度、切割深度及排列組合關(guān)系，研究區(qū)斷裂展布具有明顯的“三元”結(jié)構(gòu)特征：下部孔店組—沙三段構(gòu)造層(古新統(tǒng)—下始新統(tǒng))被NNE向走滑斷裂、EW向拉張—走滑斷裂及NE向走滑—拉張斷裂切割，主斷裂面連續(xù)并斷至中生界基底，次級(jí)斷裂發(fā)育較少。中部沙二段—東一段構(gòu)造層(下始新統(tǒng)—上漸新統(tǒng))主斷裂繼承下部構(gòu)造層的發(fā)育特征，NNE向走滑斷裂SS-1北段次級(jí)斷裂逐步增多，多呈NE向“雁列式”排列。上部館陶組—明化鎮(zhèn)組構(gòu)造層(新近系)被NNE向走滑斷裂和EW向拉張—走滑斷裂切割，NNE向走滑斷裂的斷裂面不連續(xù)，表現(xiàn)為由一系列NE向雁列式斷裂組成的斷裂帶；EW向拉張—走滑斷裂持續(xù)活動(dòng)并伴生大量晚期斷裂；第三種走滑—拉張斷裂再次活化，但伴生斷裂不發(fā)育。

在垂向上，三段構(gòu)造層的斷裂結(jié)構(gòu)模式具有差異性，主要發(fā)育四種斷裂組合類型：

(1)“階梯狀”組合構(gòu)造，發(fā)育于孔店組—沙三段構(gòu)造層，為多條第三種走滑—拉張斷裂，平面上呈“平行式”組合，剖面上構(gòu)成“階梯狀”組合構(gòu)造，屬于凹陷區(qū)向凸起區(qū)的過(guò)渡帶，主要控制孔店組—沙三段構(gòu)造層的沉積演化及其他兩個(gè)構(gòu)造層的構(gòu)造變形(見(jiàn)圖4(a))。

(2)“負(fù)花狀”組合構(gòu)造，發(fā)育于沙二段—東一段構(gòu)造層，NNE向走滑斷裂與第一種走滑—拉張斷裂呈羽狀相交，平面上呈“斜交式”組合，剖面上構(gòu)成“負(fù)花狀”組合構(gòu)造(見(jiàn)圖4(b))。

(3)“雁列式”組合構(gòu)造，發(fā)育于館陶組—明化鎮(zhèn)組構(gòu)造層，走滑斷裂晚期表現(xiàn)為NE向“雁列式”展布特征，沒(méi)有連續(xù)的主斷面，剖面上為多級(jí)“Y”型或復(fù)合“Y”型組合(見(jiàn)圖4(c))。

(4)“復(fù)合花狀”組合構(gòu)造，發(fā)育于“三元”構(gòu)造層，EW向拉張—走滑斷裂與第二種走滑—拉張斷裂平面上呈“斜交式”組合，剖面上構(gòu)成“復(fù)合花狀”組合構(gòu)造(見(jiàn)圖4(d))，主要控制東西向構(gòu)造帶的發(fā)育。

圖4 研究區(qū)主要斷裂組合類型Fig.4 Fault assemblage types in the study area

3 斷裂演化史

根據(jù)斷裂展布規(guī)律、“三元”結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、構(gòu)造演化和區(qū)域應(yīng)力背景，將研究區(qū)斷裂體系演化劃分為三個(gè)階段。

3.1 古新世—早始新世

新生代古新世—早始新世，受太平洋板塊俯沖方向由NNW向到NWW向(或正向)轉(zhuǎn)變，以及印度板塊NNE向歐亞大陸碰撞的影響，郯廬斷裂帶由左旋轉(zhuǎn)為擠壓兼右行平移，同時(shí)引起中國(guó)東部大陸軟流圈上涌、巖石圈拆沉。渤海灣盆地表現(xiàn)為右旋弱走滑與水平強(qiáng)拉張的疊合特征，渤海灣盆地發(fā)生強(qiáng)烈斷陷活動(dòng)[21-24]。該時(shí)期是渤海灣盆地凹凸構(gòu)造基本格局定型的重要時(shí)期。黃河口凹陷演化速率加快，進(jìn)入快速沉降期，凹凸構(gòu)造格局基本定型，具有“北斷南超”的箕狀凹陷特征?；謴?fù)黃河口凹陷構(gòu)造發(fā)育史，該時(shí)期SN向水平伸展率可達(dá)2.6%～3.2%(見(jiàn)表1)，沉降速率達(dá)到200 m/Ma。

表1 黃河口凹陷不同構(gòu)造演化階段水平伸展率與壓縮率(伸展為正，壓縮為負(fù))

Table 1 Extensional and compressive ratios in different structural evolutions stage of Huanghekou sag

演化階段不同方向伸展與壓縮率/%SNNE-SWEWNW-SE古新世3.23.64.44.4早始新世2.60.50.33.7晚始新世1.90.20.30.9漸新世-1.0-0.4-3.3-1.2早中新世0.10.90.20.5晚中新世2.02.82.32.4

中支走滑斷裂由左旋轉(zhuǎn)為右旋，斷裂切穿基底，但斷裂右旋活動(dòng)微弱，基本不控制沉積活動(dòng)。在區(qū)域南北向強(qiáng)烈水平拉張力作用下，拉張—走滑斷裂和第三種走滑—拉張斷裂開始形成并活動(dòng)，斷裂切穿中生界基底，控制研究區(qū)沉積體系的展布和凹凸構(gòu)造的基本格局(見(jiàn)圖5(a))。早始新世末期(沙三段沉積末期)，隨著區(qū)域構(gòu)造整體抬升并遭受強(qiáng)烈剝蝕，渤海灣盆地區(qū)域不整合面(T5)形成，是凹陷由斷陷期進(jìn)入斷—坳轉(zhuǎn)換期的重要標(biāo)志，斷裂體系演化隨之發(fā)生改變。

3.2 晚始新世—漸新世

晚始新世—漸新世，太平洋板塊向正西方向加速俯沖[25]，造成菲律賓海板塊與西南日本的碰撞及日本海的裂開，使東部大陸裂陷作用逐漸衰減；相應(yīng)地，郯廬斷裂帶等NNE向深斷裂受日本海擴(kuò)張派生的NE-SW向擠壓影響而發(fā)生右旋走滑位移，使渤海灣盆地表現(xiàn)出主壓應(yīng)力軸為NE-SW或NEE-SWW向的復(fù)雜區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)特征，總體具有右旋強(qiáng)走滑與水平強(qiáng)拉張的應(yīng)力疊合特征[23]。該時(shí)期黃河口凹陷演化由多方向、多應(yīng)力機(jī)制控制，早期，SN向水平伸展率為1.9%(見(jiàn)表1)，拉張作用較之前開始降低，第三類走滑—拉張斷裂活動(dòng)變?nèi)?，控凹陷、控沉積作用大幅減弱，凹陷沉降速率減小，斷陷結(jié)構(gòu)特征明顯變?nèi)?見(jiàn)圖5(b))；晚期，EW向水平壓縮率可達(dá)-3.3%(見(jiàn)表1)，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的擠壓作用，中支走滑斷裂發(fā)生強(qiáng)烈右旋走滑位移，兩盤地層厚度差別明顯。走滑斷裂活動(dòng)表現(xiàn)出“南強(qiáng)北弱、東強(qiáng)西弱”的特點(diǎn)，走滑作用具有由南部凸起區(qū)向北部凹陷區(qū)逐步減弱、SS-1活動(dòng)強(qiáng)度大于SS-2的特征。根據(jù)地層厚度和斷裂切割關(guān)系，確定SS-1走滑位移超過(guò)3 km[26]，將黃河口凹陷分割成西洼和中洼兩個(gè)洼陷，控制SN向構(gòu)造帶的發(fā)育，并引起大規(guī)模的火山活動(dòng)。

在右旋走滑應(yīng)力背景下，拉張—走滑斷裂表現(xiàn)出反向左旋走滑斷裂性質(zhì)，對(duì)應(yīng)里德爾應(yīng)力橢球體中的共軛剪切破裂帶，與右旋走滑斷裂構(gòu)成研究區(qū)的共軛剪切走滑斷裂體系。由于受兩條右旋走滑斷裂的約束作用，左旋走滑位移較小，但擠壓作用引起地層強(qiáng)烈變形；同時(shí)第一種、第二種走滑—拉張斷裂開始產(chǎn)生，對(duì)應(yīng)里德爾應(yīng)力橢球體中的張性破裂(T)，活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，分別與中支走滑斷裂、拉張—走滑斷裂構(gòu)成“負(fù)花狀”和“復(fù)合花狀”組合構(gòu)造。該階段斷裂體系的差異活動(dòng)改變之前的構(gòu)造格局，是凹陷由斷陷期向坳陷期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期。隨著漸新世末期(東營(yíng)組沉積末期)發(fā)生東營(yíng)運(yùn)動(dòng)，再次引起區(qū)域構(gòu)造整體抬升并遭受強(qiáng)烈剝蝕，渤海灣盆地區(qū)域不整合面(T2)形成，凹陷逐步進(jìn)入斷裂后熱沉降階段。

3.3 新近紀(jì)

新近紀(jì)，太平洋板塊開始出現(xiàn)弧后擴(kuò)張及弧后盆地，造成向西的側(cè)向推擠力；加之沖繩海槽弧后擴(kuò)張向西推擠中國(guó)東部大陸，郯廬斷裂帶整體呈現(xiàn)較強(qiáng)的右旋走滑活動(dòng)，渤海灣盆地總體表現(xiàn)右旋走滑與熱沉降的疊合特征[6,20,27-28]。該時(shí)期凹陷沉積速率再次加大，總體進(jìn)入坳陷期，黃河口凹陷早中新世各方向伸展率急劇減小，晚中新世各方向伸展率為2.0%～2.8%，具有走滑和拉張作用疊合特征，進(jìn)入新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期。中支走滑斷裂持續(xù)活動(dòng)，但活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱，表現(xiàn)出“南強(qiáng)北弱、東強(qiáng)西弱”的特點(diǎn)，具有不同演化階段的走滑斷裂差異發(fā)育特征[29]。SS-1南段持續(xù)活動(dòng)，淺部斷至近地表；北段走滑作用變?nèi)?，主破裂面不發(fā)育，表現(xiàn)為發(fā)育一系列NE向“雁列式”斷裂。SS-2南段活動(dòng)明顯減弱，表現(xiàn)為發(fā)育少量次級(jí)“雁列式”斷裂；北部斷裂完全停止活動(dòng)。EW向拉張—走滑斷裂和第三種走滑—拉張斷裂再次活化，垂向活動(dòng)強(qiáng)度增大，并伴生眾多晚期斷裂，共同控制淺層構(gòu)造群的發(fā)育(見(jiàn)圖5(c))。

綜上所述，在新生代板塊運(yùn)動(dòng)背景下，受地幔隆升引起的水平伸展及太平洋板塊斜向俯沖引起的NNE向右旋走滑等雙重作用控制，渤海灣盆地在時(shí)空上受伸展和走滑交互疊加作用影響，斷裂演化特征受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)演化控制，具有古新世—早始新世斷陷、晚始新世—漸新世強(qiáng)走滑與強(qiáng)拉張、新近紀(jì)走滑與熱沉降三個(gè)演化階段特征。

圖5 研究區(qū)構(gòu)造演化史Fig.5 Tectonic evolution history in the study area

4 巖漿活動(dòng)

受區(qū)域應(yīng)力影響，研究區(qū)斷裂復(fù)雜多樣且活動(dòng)持久，引起新生代大規(guī)模的幔源成因巖漿活動(dòng)[7,30]。巖漿活動(dòng)具有多期噴發(fā)、中心式和裂隙式噴發(fā)特點(diǎn)，活動(dòng)規(guī)律與斷裂演化特征具有一致性。

早始新世，渤海灣盆地受右旋弱走滑與水平強(qiáng)拉張應(yīng)力控制，走滑斷裂、拉張—走滑斷裂活動(dòng)微弱，黃河口凹陷以強(qiáng)烈斷陷活動(dòng)為主要特征，大型控凹走滑—拉張斷裂發(fā)育。由于斷裂切穿基底深度有限，無(wú)法溝通上地幔巖漿，該時(shí)期火成巖主要沿走滑斷裂和拉張—走滑斷裂零星分布，沿?cái)嗔殉庶c(diǎn)狀展布，巖漿活動(dòng)規(guī)模較小，具有中心式噴發(fā)特點(diǎn)，巖性主要為少量玄武巖和凝灰?guī)r(見(jiàn)圖6(a)，其中亮色代表火成巖)。

漸新世中晚期，受右旋強(qiáng)走滑與水平強(qiáng)拉張應(yīng)力控制，整個(gè)黃河口凹陷進(jìn)入斷—坳轉(zhuǎn)換期，走滑斷裂發(fā)生強(qiáng)烈右旋活動(dòng)，拉張—走滑斷裂和走滑—拉張斷裂也進(jìn)入活躍期。渤海灣盆地海域內(nèi)莫霍界面埋深較淺，約為30 km[31]，而郯廬走滑斷裂在始新世時(shí)期切割深度已達(dá)30～40 km[32]，具備形成大規(guī)模被動(dòng)型巖漿活動(dòng)的地質(zhì)背景。研究區(qū)走滑斷裂、拉張—走滑斷裂發(fā)生強(qiáng)烈活動(dòng)并切穿基底，直達(dá)上地幔巖漿房，成為巖漿活動(dòng)的主通道[6,21]；與走滑斷裂、拉張—走滑斷裂連接的新生界走滑—拉張斷裂，可作為巖漿噴發(fā)至地表的次級(jí)通道，兩者共同構(gòu)成巖漿高效噴發(fā)的斷裂輸導(dǎo)體系。因此，該時(shí)期巖漿活動(dòng)規(guī)模和頻率明顯增大，巖漿活動(dòng)持續(xù)近9 Ma，多達(dá)20次以上，火山巖與砂泥巖、火山碎屑巖等頻繁互層沉積，巖性以溢流相玄武巖和爆發(fā)相凝灰?guī)r為主(見(jiàn)圖7)。此外，沙三段地層中發(fā)育部分巖脈狀侵入巖，巖性為輝綠巖。根據(jù)泥巖顏色及區(qū)域構(gòu)造背景，研究區(qū)巖漿噴發(fā)環(huán)境為水下噴發(fā)的還原環(huán)境，漸新世晚期噴發(fā)規(guī)模達(dá)到頂峰，溢流相玄武巖呈層狀或片狀覆蓋大面積地區(qū)，最大分布面積超過(guò)60 km2(見(jiàn)圖6(b))。漸新世中期，巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為沿走滑、拉張—走滑主斷裂通道呈中心式噴發(fā)模式，噴發(fā)范圍局限，分布面積為1～2 km2；漸新世晚期，巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為沿走滑、拉張—走滑斷裂主通道呈裂隙式噴發(fā)模式，沿走滑—拉張斷裂通道呈中心式噴發(fā)模式，巖漿活動(dòng)進(jìn)入全面噴發(fā)期，溢流相和爆發(fā)相幾乎覆蓋研究區(qū)，分布范圍最廣，侵出相分布相對(duì)局限；漸新世末期，巖漿活動(dòng)逐步減弱，表現(xiàn)為中心式噴發(fā)模式。

圖6 研究區(qū)不同演化階段火成巖分布特征Fig.6 The distribution characteristics of igneous rock in different periods of the study area

圖7 研究區(qū)BZ34-A構(gòu)造連井剖面Fig.7 The profile of connected wells of the structure BZ34-A in the study area

新近紀(jì)—第四紀(jì)，隨著渤海灣盆地右旋走滑力的減弱，黃河口凹陷整體進(jìn)入斷裂后熱沉降階段，走滑斷裂、拉張—走滑斷裂活動(dòng)性減弱，缺乏被動(dòng)型巖漿活動(dòng)形成條件，研究區(qū)巖漿活動(dòng)完全停止；而郯廬走滑斷裂東支活動(dòng)性強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，巖漿活動(dòng)中心也由黃河口凹陷遷移到東部萊州灣凹陷[33]。

綜上所述，走滑斷裂、拉張—走滑斷裂是溝通上地幔巖漿房的主要通道，其活動(dòng)性強(qiáng)度決定巖漿活動(dòng)的規(guī)模與期次，與之連接的伴生斷裂是巖漿二次輸導(dǎo)的重要通道，控制巖漿活動(dòng)的局部噴發(fā)中心和平面展布范圍。

5 結(jié)論

(1)黃河口凹陷南斜坡新生代斷裂體系可劃分為走滑斷裂、拉張—走滑斷裂、走滑—拉張斷裂三種主要類型，發(fā)育“階梯狀”“負(fù)花狀”“雁列式”“復(fù)合花狀”等四種主要斷裂組合類型，垂向上具有“三元”構(gòu)造層結(jié)構(gòu)特征。

(2)新生代斷裂演化可劃分為古新世—早始新世的斷陷期、晚始新世—漸新世的強(qiáng)走滑與強(qiáng)拉張期、新近紀(jì)的走滑與熱沉降期三個(gè)演化階段，總體受地幔隆升引起的水平伸展和太平洋板塊斜向俯沖引起的NNE向右旋走滑等雙重作用控制，在時(shí)空上受伸展和走滑交互疊加作用影響，斷裂演化特征受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)演化控制。

(3)巖漿活動(dòng)規(guī)律與斷裂演化史具有同步性，斷裂體系演化規(guī)律控制巖漿活動(dòng)的時(shí)空差異性。走滑斷裂、拉張—走滑斷裂活動(dòng)性強(qiáng)度決定巖漿活動(dòng)的規(guī)模與期次，與之連接的伴生斷裂控制巖漿活動(dòng)的局部噴發(fā)中心和平面展布范圍。

(4)總結(jié)斷裂體系、區(qū)域應(yīng)力、巖漿活動(dòng)的演化特征及相互關(guān)系，為復(fù)雜構(gòu)造區(qū)斷裂解釋和巖漿活動(dòng)模式的建立提供思路，在斷裂、巖漿活動(dòng)對(duì)油氣的控藏研究方面具有指導(dǎo)意義。

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2016-01-26；編輯：朱秀杰

國(guó)家科技重大專項(xiàng)( 2011ZX05023-006)

陳 磊(1982-)，男，碩士研究生，工程師，主要從事油氣成藏方面的研究。

TE122.1

A

2095-4107(2016)04-0028-10

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2016.05.004