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断陷盆地中的断陷构造层往往是由众多断块组成,在伸展掀斜过程中,每个块体都是一个相对独立的沉降和沉积单元,在含油气盆地分析中,称之为凹陷或洼陷。由于各个块体所处的构造位置、边界断层走向、以及演化过程中的运动学特点不同,有些块体在整个断陷过程中长期继承性掀斜沉降,成为主力生油气中心的主体凹陷;有些块体在断陷演化过程中被边缘化,表现为沉降幅度较小或剥蚀量较大,成为生油气层系单一或生油气量较少的边缘凹陷。在一个断陷盆地中,主体凹陷的边界断层活动量最大,是构造张或张扭应力的长期或集中释放带。边缘凹陷的边界断层总体活动量较小,只在一定时期起到重要的应力释放作用,或在长期的伸展甚至走滑过程中主要起调节作用。因此,根据成因和所起的构造作用,可以将边缘凹陷分为4种类型,即废弃型、调节型、过渡型和改造型。渤海湾盆地主要是废弃型、调节型和过渡型三种边缘凹陷。本文以解剖渤海湾盆地为主,结合我国东部其它断陷盆地,分析边缘凹陷的可能成因和主要类型。
废弃型边缘凹陷在断陷早期是重要的掀斜沉降中心,在后期的断陷作用过程中被边缘化,减弱或基本停止断陷,断陷沉降量很小,成为被废弃的凹陷。被废弃的原因主要有三种:一是构造应力在其它构造带得到有效释放,该区不再发生强烈断陷;二是控凹断层倾向与伸展方向不一致,随着与伸展方向一致的断裂联合增强,控凹断层的活动性减弱;三是随着掀斜伸展作用的加强,控凹断层主断面逐步变缓成为无效结构面,在其下降盘将产生新生陡断面继续起伸展作用。
调节型边缘凹陷往往处于构造枢纽带,在漫长的多旋回断陷过程中,对不同主力凹陷或不同方向构造带之间的差异沉降起调节作用。因此,调节型边缘凹陷沉降作用不稳定,构造反转活动相对比较频繁,沉降中心可能还不断迁移。
过渡型边缘凹陷属于长期被边缘化,一般处于主体凹陷与凸起或主体凹陷与主体凹陷之间,表现为强烈沉降区与凸起之间的过渡性质。其基本特点是,在长期断陷作用过程中,边界断层一直未发育成深大断裂,但在每个断陷旋回都持续活动,成为继承性发育,但总体沉降幅度不大。
改造型边缘凹陷属于断陷盆地中凹陷群里的特殊类型,在断陷作用过程中可能是主体凹陷,但在构造反转活动过程中也表现为活动强烈。也就是说,这种凹陷是在反转改造过程中被边缘化的,属于残留凹陷的性质。
在断陷盆地分析中,边缘凹陷具有埋藏浅、构造遗迹便于辨认和很多边缘凹陷处于构造枢纽带的优势,对研究盆地形成演化能提供大量有用信息。本文在总结前述边缘凹陷提供的盆地演化信息的基础上,结合渤海湾盆地的总体构造特点和深部地质信息,初步探讨渤海湾盆地形成演化机制。
渤海湾盆地边缘凹陷反映出盆地形成演化具有继承性、多向伸展、旋转走滑的被动裂谷性质特点。结合渤海湾盆地主体凹陷的构造特点,总结出渤海湾盆地新生代的裂陷作用是在区域应力和块体运动背景下发生的,在块体间不均衡向北推移引起向北伸展的同时,由于华北亚板块东西两端向北运动的速率和距离的差异,引起板内的北西向拉张。具体表现为燕山褶皱带和太行山隆起向北和北西运动,昌黎和太行山山前断裂发生正断作用,在这两条边界断层正断作用的控制下,其南和南东的断块发生翘倾伸展,形成渤海湾盆地早第三纪北东至近东西走向多凸多凹的构造格局。在块体差异运动和上述翘倾伸展运动过程中,郯庐断裂起了走滑调节作用,使剪切应力得到有效释放。同时,在郯庐断裂带形成一系列走滑型凹陷。渤海湾盆地的成盆模式可总结为:地壳拉张→表壳破裂伸展和下岩石圈粘弹性流变减薄→地幔上隆→幔源物质侵入和部分熔融→(表壳上升剥蚀)→热沉降。这个过程可能是多次重复,至少有Ek+Es4、Es3+2、Es1+Ed和N+Q四幕。
成藏动力系统是指具有统一油气运移和聚集动力源的地质单元,其核心是研究油气运移和聚集的动力条件,并结合油气源和圈闭条件,分析油气在平面和剖面上的分布,直接为找油勘探服务。压力分布是划分成藏动力系统的基本参数,压实盆地内的孔隙流体压力具有层状结构的特点。无论是按照封存仓模式还是按照排液组合模式划分的成藏动力系统,其共同特点是自成统一的压力系统和相对独立的油气运移聚集单元,但每个成藏动力系统的压力状态、油气供给条件和封闭性能不尽相同。根据不同的目的和分类原则,有不同的分类方案。
根据成藏动力系统内岩石孔隙流体压力与静水压力的比较关系,可以分为常压、超压和低压三种类型成藏动力系统;根据油气来源不同,可以将成藏动力系统分为它源、自源和混源三种类型;根据封闭条件可将成藏动力系统分为开放、封闭和半封闭三种类型。
主体凹陷内的超压界面以下有多少断陷旋回往往就对应有多少个成藏动力系统,从而形成复杂的叠置关系,油气除在超压可以大规模跨系统长距离再运移,且以幕式流动为主,从而在流体压力释放带形成复式油气聚集带,次生油气藏具有含油层段长、油气水分布关系复杂和圈闭充满程度低的特点。
边缘凹陷与主体凹陷油气成藏动力系统的最大差别在于:成藏动力系统较单一,油气以近源成藏为主;既是存在跨系统运移,也是以渗流为主,与超压油气再运移有明显差别。