劉明明，馬寶軍，申方樂，龍鵬宇，劉馬釗

1. 河北地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050031；2. 河北地質(zhì)大學(xué) 華信學(xué)院，河北 石家莊 050700

0 引言

渤海灣盆地是中國東部重要的含油氣盆地，在地質(zhì)演化過程中形成了伸展和走滑兩類斷裂系統(tǒng)[2]，控制了盆地內(nèi)的油氣藏。近年來隨著地震勘探的深入，人們發(fā)現(xiàn)盆地內(nèi)還發(fā)育大量的底辟構(gòu)造；其控制了局部地區(qū)的構(gòu)造變形。目前對于渤海灣地區(qū)底辟構(gòu)造的幾何學(xué)特征和控制因素的認識尚不夠全面和深入，不同構(gòu)造帶底辟構(gòu)造的差異性也缺少對比研究。伸展環(huán)境下底辟構(gòu)造的發(fā)育有沒有規(guī)律？對盆地內(nèi)油氣生成、運移及成藏有多大影響？這些問題都缺少系統(tǒng)的分析。本文應(yīng)用地震地質(zhì)剖面精細解釋、構(gòu)造分析等方法對盆地內(nèi)東濮凹陷、東營凹陷、萊州灣凹陷與遼東灣坳陷地區(qū)的底辟構(gòu)造進行分析，通過幾何學(xué)、動力學(xué)、運動學(xué)分析可加深對伸展裂陷背景下底辟構(gòu)造的變形特征和機理的認識，也可為今后該地區(qū)的油氣勘探提供一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

渤海灣盆地位于中國東北部，是新生代太平洋板塊向我國東部俯沖導(dǎo)致華北克拉通破壞背景下形成的伸展裂陷盆地[3]，郯廬斷裂帶貫穿渤海灣盆地東部，其新生代的走滑活動對盆地形成演化有重要影響。渤海灣盆地主要由下遼河坳陷、冀中坳陷、黃驊坳陷、渤中坳陷、濟陽坳陷、臨清坳陷、遼東灣坳陷、昌濰坳陷等多個次級坳陷與隆起組成（圖1），由于經(jīng)歷過多期、復(fù)雜的構(gòu)造活動，所以渤海灣盆地構(gòu)造變形十分復(fù)雜，包括伸展構(gòu)造系統(tǒng)、走滑構(gòu)造系統(tǒng)、反轉(zhuǎn)構(gòu)造系統(tǒng)和疊加構(gòu)造系統(tǒng)等。盆地新生界主要為一套河湖相碎屑巖沉積，自下而上依次發(fā)育孔店組（Ek）、沙河街組（Es）、東營組（Ed）、館陶組（Ng）、明化鎮(zhèn)組（Nm）和平原組地層（Qp）[4]。其中鹽巖主要發(fā)育在沙河街組四段（Es4）；泥巖則常與其他巖性互層分布在各個層位，其中沙河街組是主要的分布層位。

圖1 渤海灣盆地構(gòu)造體系及底辟構(gòu)造分布圖Fig. 1 Tectonic system and diapir distribution map of Bohai bay basin

2 底辟構(gòu)造的分布及形態(tài)

渤海灣盆地泥巖和鹽巖分布范圍較廣，但已發(fā)現(xiàn)的典型底辟構(gòu)造主要發(fā)育在東濮凹陷、東營凹陷、萊州灣凹陷及遼東灣坳陷等幾個次級構(gòu)造單元（圖1）。不同地區(qū)底辟構(gòu)造幾何學(xué)變形特征差異較大。

2.1 東濮凹陷鹽底辟構(gòu)造幾何形態(tài)

東濮凹陷位于渤海灣盆臨清坳陷西側(cè)，伸展、走滑是凹陷內(nèi)主要的構(gòu)造樣式類型，鹽底辟在凹陷內(nèi)發(fā)現(xiàn)較多[6]。地震地質(zhì)和鉆探資料分析表明，東濮凹陷的典型鹽底辟構(gòu)造主要分布于中央隆起文留構(gòu)造帶內(nèi)[7-8]。過該地區(qū)的剖面顯示（圖2）底辟構(gòu)造發(fā)育在兩條主干斷裂（文西斷層與文東斷層）夾持的壘塊之上[9]，地壘之上發(fā)育多條次級斷層，鹽層位于沙河街組一段（沙一鹽） 、沙河街組三段第二亞段（文9鹽）與沙河街組三段第四亞段（文23鹽），均有底辟變形，但鹽構(gòu)造發(fā)育較明顯的層位為文9鹽層，該層位雖整體延伸范圍較小但是沉積厚度巨大，為鹽構(gòu)造的發(fā)育提供了充足源鹽[10]。改造最為強烈的一套膏鹽層則為文23鹽巖層：斷層在鹽層內(nèi)滑脫，導(dǎo)致鹽層局部垂向運移、聚集，破壞了沙河街組三段與沙河街組二段，形成拱張背斜構(gòu)造。

圖2 東濮凹陷過文23井剖面位置及地質(zhì)剖面圖（據(jù)參考文獻[9]修改）Fig. 2 Section position and geological profile of Guowen 23 well in Dongpu sag

文23鹽的物質(zhì)局部來源于沙河街組三段第四亞段，后由于斷層構(gòu)造活動鹽巖變形造成文23鹽局部輕微刺穿上覆地層，使得鹽層流動到其他地層中。

2.2 東營凹陷底辟構(gòu)造幾何學(xué)形態(tài)特征

東營凹陷位于渤海灣盆地中南部濟陽坳陷，整體表現(xiàn)為北斷南超的復(fù)式半地塹式；主要發(fā)育伸展、伸展—走滑構(gòu)造樣式，其在中央斷裂背斜帶東部發(fā)育典型的底辟構(gòu)造，主要為鹽—泥拱張構(gòu)造[11]（圖3）。地質(zhì)剖面顯示，中央隆起帶內(nèi)發(fā)育的塑性拱張背斜帶主要分布在辛鎮(zhèn)構(gòu)造帶與郝家—現(xiàn)河莊構(gòu)造帶內(nèi)[12]。郝家—現(xiàn)河莊構(gòu)造帶內(nèi)過東風(fēng)5井等的地震地質(zhì)解釋剖面顯示：該地區(qū)的鹽巖層厚度整體較均勻，在鹽構(gòu)造較為發(fā)育的區(qū)域地層呈中間厚，兩翼薄特征；鹽層發(fā)育于被較分散的斷層分割的斷塊之間，分布不連續(xù)；鹽層常在重力作用下順斷層滑脫。底辟核部也被復(fù)雜的斷層切割。

從剖面圖可看出，斷層穿過沙河街組二段地層、沙河街組三段地層與沙河街組四段地層，沙河街組二段地層以泥巖與砂巖互層；沙河街組三段地層以深灰色泥巖、油頁巖與薄層砂巖及碳酸鹽巖夾層為主；沙河街組四段地層則以灰色砂巖、礫巖以及鹽巖與石膏夾層為主，為該區(qū)域鹽構(gòu)造發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。典型的鹽構(gòu)造樣式發(fā)育在東營凹陷的沙河街組四段鹽巖層（圖3），該鹽巖隨斷層延伸，變形顯著；形成輕微上拱沙河街組三段鹽上層的鹽—泥拱張構(gòu)造。

圖3 東營凹陷東風(fēng)5-東風(fēng)1-東風(fēng)3-東風(fēng)2鹽構(gòu)造發(fā)育剖面位置及地質(zhì)剖面圖（據(jù)參考文獻[12]修改）Fig. 3 Location and geological profile of salt structure development section of Dongfeng 5-Dongfeng 1-Dongfeng 3-Dongfeng 2 in Dongying sag

2.3 萊州灣凹陷底辟構(gòu)造幾何學(xué)形態(tài)特征

萊州灣凹陷位于渤海灣盆地中南部濟陽坳陷的東部，同樣也發(fā)育有鹽底辟構(gòu)造，其主要分布在墾利11井和墾利17井附近，過墾利11井與17井鹽構(gòu)造地震地質(zhì)解釋剖面顯示，郯廬斷裂帶的分支從該凹陷東部穿過（圖4），呈南北向展布，近平行于區(qū)域拉張方向，鹽體的刺穿特征明顯（圖4a與圖4b），底辟構(gòu)造的幾何學(xué)形態(tài)在不同區(qū)域也有明顯不同。

圖4 萊州灣凹陷墾利區(qū)鹽刺穿（b）與鹽枕構(gòu)造（a,c）剖面位置與構(gòu)造特征（據(jù)參考文獻[13],[18]修改）Fig. 4 The position and structural characteristics of salt piercing （b） and salt pillow structure （a,c） profiles in Kenli area, Laizhou bay depression

萊州灣凹陷沙河街組四段含有較厚的巖鹽和膏鹽層，是該區(qū)域底辟構(gòu)造發(fā)育的重要源鹽。墾利17區(qū)與11區(qū)中部鹽層發(fā)生聚集隆起（圖4a與圖4b），主動刺穿上覆地層，在鹽巖層上拱的作用下；地層橫向拉張，沿鹽層滑脫，發(fā)育正斷層伴生構(gòu)造，鹽上地層則發(fā)育背斜，且斷層發(fā)育豐富的相關(guān)區(qū)域鹽巖變形強烈；與此同時也發(fā)育了大量的鹽相關(guān)構(gòu)造。地震地質(zhì)剖面顯示墾利11區(qū)發(fā)育有刺穿型鹽鼻狀鹽構(gòu)造樣式（圖4b）；又因鹽巖聚集程度不集中，則在順地層的三角地帶殘留鹽體形成了鹽滾構(gòu)造（圖4b）；另外在墾利11區(qū)的東部（圖4c）鹽刺穿強度較弱，鹽層順地層發(fā)育，并順地層不整合處尖滅；鹽層和上覆地層變形連續(xù)，形成典型的整合鹽枕構(gòu)造[13-14]（圖4c）。

44%的學(xué)生認為創(chuàng)業(yè)孵化基地運行一般，11%的學(xué)生認為創(chuàng)業(yè)孵化基地運行存在問題。雖然高校以不同的形式為大學(xué)生提供創(chuàng)業(yè)場所及基礎(chǔ)設(shè)施，然而不同高校對創(chuàng)業(yè)孵化基地在學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中的重要性認識不到位，沒有相關(guān)的管理機制和配套舉措，創(chuàng)業(yè)孵化基地的運行質(zhì)量令人擔(dān)憂(吳光明,2014)。

2.4 遼東灣坳陷泥底辟構(gòu)造幾何學(xué)形態(tài)特征

遼東灣坳陷內(nèi)主要發(fā)育泥底辟，其主要分布在遼中凹陷的中段部位。橫穿遼中坳陷底辟的地震地質(zhì)剖面（圖5）表明，泥底辟構(gòu)造被遼中1號走滑斷裂切穿，該斷裂是郯廬斷裂帶遼東灣段的兩大主干斷裂之一，呈北東方向展布。在遼中1號斷裂作用下，泥底辟構(gòu)造兩側(cè)的地層沉積特征發(fā)生了變化：即靠近泥底辟兩翼的地層產(chǎn)狀較陡，泥底辟頂部的地層也發(fā)生了破裂與塌陷，形成了在剖面上與遼中1號主斷裂整體呈“V”字型的正斷層[15]（圖5）。

圖5 遼東灣坳陷泥底辟構(gòu)造發(fā)育剖面位置及地震地質(zhì)剖面圖Fig. 5 Location of mud diapir structural development profile and seismic geology profile in Liaodong Bay depression

鉆探資料表明，該泥底辟構(gòu)造底辟核主要由沙河街組四段（Es4）泥巖組成。主干斷層穿過凹陷內(nèi)沙河街組（Es）、東營組（Ed）、館陶組（Ng）與明化鎮(zhèn)組（Nm）地層，為泥巖底辟提供上涌的通道。

3 底辟構(gòu)造變形機制

底辟構(gòu)造的變形機制較為復(fù)雜，比較受到大多數(shù)人認同的是多數(shù)底辟構(gòu)造變形受到先存基底觸發(fā)、差異負荷、斷層阻擋等這幾種因素的控制，但不同盆地背景下控制因素差異較大。通過對渤海灣盆地不同地區(qū)底辟構(gòu)造變形特征的分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)動力條件，來分析渤海灣地區(qū)底辟構(gòu)造的形成機制。

根據(jù)前文所述，渤海灣裂陷盆地伸展斷裂和走滑斷裂非常發(fā)育，且泥巖、鹽巖在盆地范圍內(nèi)也分布較廣，但是目前的地震和鉆探資料表明底辟構(gòu)造的發(fā)育卻僅限于局部地區(qū)，目前僅在東濮凹陷、東營凹陷、萊州灣凹陷與遼東灣坳陷的局部構(gòu)造位置識別出了鹽拱張背斜、鹽—泥拱張構(gòu)造、鹽枕、鹽滾、刺穿型鹽鼻狀構(gòu)造和泥底辟等底辟構(gòu)造樣式[16-20]。在上述次級構(gòu)造單元中，底辟構(gòu)造明顯的地區(qū)大都有斷層的強烈活動。而在沒有斷裂分布的地區(qū)，底辟構(gòu)造的發(fā)育并不明顯。由此可知，斷裂（包括伸展斷裂及具有走滑性質(zhì)的郯廬斷裂帶的分支斷裂）的活動，對鹽體的塑性流動及其最終定位有著重要影響。

東濮凹陷內(nèi)底辟構(gòu)造發(fā)育的部位整體剖面形態(tài)為地壘形態(tài)，地壘頂部次級斷裂密集發(fā)育，說明由于拉張作用而造成局部地層基底隆起，形成斷裂；同時鹽巖等流體物質(zhì)則在差異壓實作用下沿斷裂縫隙向局部流動集中，發(fā)生上拱現(xiàn)象，引起上覆地層變薄并發(fā)育分散的小規(guī)模斷層，此時兩側(cè)洼陷與壘塊發(fā)生與底辟拱張方向垂直的伸展應(yīng)力，為沿塑性層面發(fā)生重力滑脫提供了有利條件[19]。根據(jù)剖面分析也證實鹽底辟并沒有發(fā)生強烈的鹽刺穿現(xiàn)象，而是主要發(fā)育鹽拱張背斜的構(gòu)造樣式，其原因可能為在斷層活動的影響下，產(chǎn)生地壘斷塊，鹽源層上覆地層的差異壓實作用明顯，受此影響塑性鹽巖順向構(gòu)造高部位（壓力低部位）流動和局部集中，鹽體發(fā)生拱張導(dǎo)致上覆地層彎曲變形而形成鹽背斜。上覆地層也因引張而發(fā)生斷陷使鹽背斜復(fù)雜化（圖2）[21-23]。

東營凹陷底辟層發(fā)育的沙河街組四段等層位為巨厚的鹽膏層與泥巖互層，從剖面可看出，斷層對鹽巖段的改造較大，這些斷層從鹽巖層中穿過；同時伴隨著區(qū)域伸展作用的加強與重力作用的影響，形成順切鹽—泥層的滑脫斷層，給底辟構(gòu)造發(fā)育提供了上涌通道，這些塑性地層則順層流動、聚集, 伴隨上覆鹽層的褶皺作用和上覆層的牽引作用，形成了輕微鹽—泥拱張構(gòu)造[12]。同時也使上覆地層產(chǎn)生拱張構(gòu)造和拱張斷裂[24]，并在背斜拱張頂部由張性斷層組成了地塹。

萊州灣凹陷是郯廬斷裂帶內(nèi)一個北斷南超的箕狀凹陷,盆地的主邊界斷層發(fā)育在盆地的東、西以及北側(cè)[25],鹽底辟發(fā)育區(qū)即墾利11區(qū)與17區(qū)位于盆地東側(cè)主邊界斷層處。東邊界斷層為郯廬斷裂帶的分支，新生代具有較強的走滑性質(zhì)，從剖面可看出東邊界斷裂不但控制著鹽構(gòu)造的區(qū)域展布，斷裂持續(xù)活動在其附近誘發(fā)的次級斷裂，對底辟構(gòu)造的形成也起到至關(guān)重要作用，這些斷裂一方面構(gòu)成了底辟物質(zhì)上涌通道，直接控制了底辟構(gòu)造的發(fā)育位置，另一方面，這些斷裂表現(xiàn)為走滑和伸展交替活動的特征，在走滑活動較弱時期，則表現(xiàn)為伸展性質(zhì)，當(dāng)其伸展作用強烈時，則可能導(dǎo)致鹽層上覆層斷裂較發(fā)育部位產(chǎn)生差異壓實，進一步促進了鹽巖在弱應(yīng)力區(qū)的聚集增厚，最終在墾利11與17區(qū)發(fā)生聚集形成鹽構(gòu)造。

遼東灣坳陷泥底辟構(gòu)造發(fā)育與遼中1號走滑斷層活動密切相關(guān)，該斷層作為郯廬斷裂帶的分支，其主斷裂面切割深度大，斷面南段直立，北斷東傾[26]；表現(xiàn)出了典型的走滑斷裂特征。結(jié)合前人研究，該區(qū)域泥底辟構(gòu)造發(fā)育機制與萊州灣地區(qū)差異較大，它是在遼中1號斷裂帶的走滑壓扭與反轉(zhuǎn)活動中，遭受局部擠壓應(yīng)力，泥巖在自身重力作用下首先向凹陷中央流動，之后在擠壓作用下沿著遼中1號斷裂薄弱帶向上刺穿，最終形成泥底辟構(gòu)造。

綜上分析，渤海灣盆地各區(qū)域內(nèi)底辟構(gòu)造的發(fā)育受多種因素控制，而主要強調(diào)的是這些底辟構(gòu)造均與斷裂之間有密切關(guān)系，其形成與斷裂帶的長期活動有關(guān)。斷裂作用直接控制著底辟構(gòu)造的發(fā)育位置，在斷裂活動強度較大的構(gòu)造位置，底辟刺穿強度大，構(gòu)造樣式多樣；相反，塑性地層難以發(fā)生流動聚集，或僅發(fā)生小規(guī)模的聚集增厚，也并未發(fā)生刺穿。另外在斷裂拉張活動的影響下造成的上覆層差異壓實、斷裂走滑壓扭活動產(chǎn)生的局部擠壓、自身重力滑動等這些次要因素的影響也是底辟構(gòu)造發(fā)育的重要動力。

4 結(jié)論

綜合分析渤海灣盆地內(nèi)的底辟構(gòu)造，得出如下認識：

（1）渤海灣盆地發(fā)現(xiàn)的底辟構(gòu)造集中在東濮凹陷的文留構(gòu)造、東營凹陷中央隆起帶、萊州灣凹陷墾利11區(qū)和17區(qū)與遼東灣坳陷遼中凹陷1號斷裂周緣。

（2）渤海灣盆地鹽構(gòu)造發(fā)育的主要樣式有鹽拱張背斜、鹽滾、鹽—泥拱張構(gòu)造、刺穿型鹽鼻狀構(gòu)造與整合鹽枕構(gòu)造等。泥底辟主要集中在遼東灣坳陷，表現(xiàn)為刺穿型拱張構(gòu)造樣式。

（3）在渤海灣盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鹽底辟和泥底辟均分布在斷裂附近，表明斷裂活動對盆地內(nèi)的底辟構(gòu)造有重要控制作用。并且在斷裂拉張活動作用下，造成的上覆層差異壓實、斷裂走滑壓扭活動產(chǎn)生的局部擠壓等是盆地內(nèi)底辟構(gòu)造發(fā)育的重要動力。