發(fā)布時間：2020-07-20 09:19

【摘要】：在盆地分析領(lǐng)域,層序、沉積受構(gòu)造、氣候、環(huán)境、沉積基準(zhǔn)面變化的影響,對其的研究一直是經(jīng)久不衰的話題。在構(gòu)造穩(wěn)定的海相地層中,海平面的變化是控制層序、沉積的主控因素；而在構(gòu)造活躍的陸相斷陷盆地中,構(gòu)造可以影響物源供給、可容空間等,是影響層序、沉積的主控因素。開展層序、沉積對構(gòu)造活動的響應(yīng)研究,系統(tǒng)分析構(gòu)造對層序、沉積的控制機(jī)理,具有重要的理論意義。中國東部盆地多為中新生代斷陷盆地,目前勘探重點層位多為新生界。新生界的勘探目前面臨著勘探密度大、資源潛力有限的問題,而油氣短缺正在成為制約我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸,并影響到我國的能源安全。劉光鼎(2002)指出我國含油氣盆地中前新生代殘留盆地還有巨大的油氣潛力,盡管其勘探難度是世界級的,但是加強(qiáng)基礎(chǔ)地質(zhì)研究,進(jìn)行油氣資源的二次創(chuàng)業(yè),就可以發(fā)現(xiàn)更多的石油天然氣。目前濟(jì)陽坳陷新生界地層就面臨著油氣生產(chǎn)的瓶頸,隨著新生界的油氣發(fā)現(xiàn)頻率和發(fā)現(xiàn)量都呈下降的趨勢,前新生界(潛山內(nèi)幕地層,尤為中生界)的勘探會更加受到關(guān)注。義和莊凸起為濟(jì)陽坳陷一個二級構(gòu)造單元,凸起內(nèi)幕地層作為新生代斷陷盆地的沉積基底,包含古生界與中生界。自1977年勘探發(fā)現(xiàn)油氣藏以來,一直以奧陶系碳酸鹽巖含油層為主要產(chǎn)油層段,雖然在勘探過程中也發(fā)現(xiàn)了中生界有良好的油氣顯示,但是并沒有改變奧陶系產(chǎn)油層位的地位。隨著義和莊油田石油開發(fā)經(jīng)歷全面開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)階段-遞減階段-衰減階段,義和莊油田逐漸將焦點投注在奧陶系地層之上的含油地層,尤其是中生界。而后期三維地震的精細(xì)構(gòu)造解釋,重新儲量計算,奧陶系地層之上新增地質(zhì)儲量350.15×104t,表明具有較大的資源潛力,但是復(fù)雜的構(gòu)造系統(tǒng)、基礎(chǔ)地質(zhì)研究的缺乏也使得義和莊古潛山油藏勘探具有相當(dāng)大的難度。本選題將勘探難點與理論熱點進(jìn)行結(jié)合�；诰�(xì)的三維地震數(shù)據(jù),綜合露頭、鉆井和測井資料,以層序地層學(xué)、沉積學(xué)為基礎(chǔ),以層序、沉積對構(gòu)造活動的響應(yīng)為主線,建立了濟(jì)陽坳陷義和莊凸起東部中生界層序地層格架。在層序地層格架約束下,對中生代沉積體系進(jìn)行分析,重建其沉積環(huán)境,并對中生代構(gòu)造活動進(jìn)行分析。對比分析了研究區(qū)的層序、沉積發(fā)育及演化特征,并探討其對構(gòu)造活動的響應(yīng)。在構(gòu)造-層序-沉積的約束下,開展研究區(qū)中生代殘留盆地分析,預(yù)測潛在油氣圈閉類型。本論文主要工作如下：第一章主要討論了論文選題的來源、目的與科學(xué)意義等,總結(jié)了陸相層序地層學(xué)、沉積學(xué)及兩者對構(gòu)造活動響應(yīng)的研究現(xiàn)狀和前沿,并敘述了發(fā)展趨勢。結(jié)合濟(jì)陽坳陷中生代盆地的勘探現(xiàn)狀與存在問題,確定了本文的研究內(nèi)容,即以濟(jì)陽坳陷內(nèi)二級構(gòu)造單元-義和莊凸起東部為研究對象,針對上述需要解決的問題,分析研究區(qū)的層序、沉積發(fā)育特征,以及中生代盆地的形成與演化機(jī)制,進(jìn)而分析層序、沉積對構(gòu)造活動的響應(yīng)關(guān)系。依據(jù)研究區(qū)地質(zhì)、地震、地化與周邊地區(qū)野外露頭等資料情況,確定了本文的研究方法,即采取野外與室內(nèi)結(jié)合、地質(zhì)與地震結(jié)合、“五位一體”的原則、“點-線-面-體-時”的思路,在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上,綜合分析義和莊凸起東部中生代所經(jīng)歷的構(gòu)造活動,搭建中生界層序地層格架,l并進(jìn)行沉積充填研究。在此基礎(chǔ)上,探討層序地層、沉積對構(gòu)造活動的響應(yīng),并進(jìn)而在構(gòu)造-層序-沉積一體化研究下,結(jié)合儲層評價、油源數(shù)據(jù)等,對中生界殘留盆地潛在油氣藏類型進(jìn)行預(yù)測。該研究可以彌補(bǔ)義和莊凸起東部中生界殘留盆地地質(zhì)研究的不足,為濟(jì)陽坳陷、甚至華北地臺相似殘留盆地的研究提供借鑒。第二章主要以濟(jì)陽坳陷為背景,敘述了義和莊凸起的區(qū)域地質(zhì)概況。義和莊凸起位于濟(jì)陽坳陷北部,構(gòu)造位置屬于義南斷層下盤、埕南斷層上盤,兩個斷層的活動對義和莊凸起的形成、演化等具有重要影響。濟(jì)陽坳陷沉積地層由老到新包括：下古生界寒武系和奧陶系、上古生界石炭系和二疊系、中生界侏羅系和白堊系以及新生界古近系、新近系和第四系。在義和莊凸起內(nèi)幕,因為晚三疊世印支運(yùn)動、晚白堊世燕山運(yùn)動的影響,義和莊凸起整體抬升遭受剝蝕,中生界僅殘留侏羅系地層,即坊子組(J1+2)、三臺組(J2)與蒙陰組(J3)。濟(jì)陽坳陷為在華北古生界基底之上形成的中、新生代斷陷盆地,從古到新共經(jīng)歷了五期重大的構(gòu)造運(yùn)動,分別為：前寒武紀(jì)運(yùn)動、加里東-海西運(yùn)動、印支運(yùn)動、燕山運(yùn)動與喜山運(yùn)動。其中,印支運(yùn)動與燕山運(yùn)動活動時間位于中生代。早中侏羅世,魯西古地形經(jīng)晚三疊世的風(fēng)化剝蝕后呈現(xiàn)準(zhǔn)平原地貌,在構(gòu)造運(yùn)動影響下,產(chǎn)生斷裂構(gòu)造和寬緩的褶曲,在這些斷裂和褶曲的低洼部位形成侏羅系沉積。中生界侏羅系陸相盆地沉積古地理可劃分為兩大階段,早侏羅世沉積的坊子組以河流相為主,多呈還原色調(diào)；中侏羅世,沉積物以細(xì)碎屑為主,并且氣候變干燥,沉積物顏色多呈氧化色調(diào)。在晚侏羅世,因巖石圈拆沉減薄而發(fā)生裂陷成盆,多形成湖相與湖盆邊緣沉積相(扇三角洲等)。第三章結(jié)合錄井、測井、地震等資料,識別出中生界發(fā)育的三條主要的角度不整合界面-Tg、Tgm、Tr,搭建了研究區(qū)的構(gòu)造格架,并進(jìn)行了構(gòu)造層的劃分。以構(gòu)造層為研究對象,采用平衡剖面、構(gòu)造地貌恢復(fù)、斷層活動速率分析、斷層負(fù)反轉(zhuǎn)率計算以及位移距離曲線,分析了研究區(qū)中生代所經(jīng)歷的構(gòu)造活動及演化。研究區(qū)中生代經(jīng)歷兩大構(gòu)造運(yùn)動一印支運(yùn)動與燕山運(yùn)動。印支運(yùn)動使研究區(qū)抬升剝蝕,形成Tg界面；燕山運(yùn)動對該地區(qū)影響顯著,可進(jìn)一步劃分兩期(燕山運(yùn)動主幕與尾幕),三旋回(早期旋回、中期旋回、晚期旋回)。早期旋回是指早一中侏羅世,主要要繼承了印支期的構(gòu)造格局,呈現(xiàn)弱擠壓性質(zhì),沉積地層分布局限；中侏羅世末期燕山運(yùn)動主幕發(fā)生,造山運(yùn)動形成區(qū)域性的不整合界面,即Tgm；之后進(jìn)入中期旋回,為晚侏羅世-早白堊世,研究區(qū)處于拉張應(yīng)力場,因負(fù)反轉(zhuǎn)作用而裂陷。中期旋回之后,燕山尾幕為再次造山運(yùn)動,使全區(qū)抬升,繼而開始了燕山晚期構(gòu)造旋回,在本區(qū)表現(xiàn)為明顯的擠壓構(gòu)造以及抬升剝蝕,發(fā)生構(gòu)造正反轉(zhuǎn),區(qū)域中、古生界地層遭受剝蝕,產(chǎn)生區(qū)域不整合面Tr。第四章依據(jù)露頭、鉆井、測井、地震資料,在搭建的構(gòu)造格架基礎(chǔ)上,識別出層序地層界面,搭建了義和莊凸起東部中生界等時層序地層格架。中生界總計發(fā)育5個層序界面,由老至新分別為Tg、Tmz3、Tmz2、Tgm、Tr,其中Tg、Tgm、Tr因區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動形成,為一級層序界面。層序界面將中生界劃分為4個三級層序,分別為坊子組下段(J1f1)、坊子組上段(J2f2)、三臺組(J2。)、蒙陰組(J3m)；2個一級層序,分別為2個構(gòu)造層,即下中侏羅統(tǒng)(J1+2)、上侏羅統(tǒng)(J3)。通過分析研究區(qū)內(nèi)跨越不同構(gòu)造單元的層序地層格架,總結(jié)了2種中生界層序地層樣式一義古991層序格架樣式與義東格架地層樣式。第五章以大量的詳實資料為基礎(chǔ),結(jié)合區(qū)域沉積背景,依據(jù)“點-線-面”的原則,按照“點面結(jié)合、以點帶面、整體推進(jìn)”的研究思路,根據(jù)適用于殘留盆地沉積體系分析的“五位一體”研究方法,即利用“露頭、巖心、錄井、測井、地震”(五位)等資料研究殘留盆地的沉積特征；利用對“盆地性質(zhì)”(一體)的認(rèn)識,研究沉積演化過程。綜合運(yùn)用以上方法,對中生界沉積相類型及演化等開展綜合分析,發(fā)現(xiàn)坊子組下段、坊子組上段與三臺組地層發(fā)育曲流河沉積相,蒙陰組地層發(fā)育扇三角洲沉積相�？v向上,坊子組下段、坊子組上段曲流河沉積粒度較粗,河道較多,砂體顏色多呈還原色,反應(yīng)地勢呈現(xiàn)一定的坡度,且水深較大；三臺組曲流河沉積粒度較細(xì),河道較少,砂體顏色多呈氧化色,反應(yīng)地勢平坦,且水深較小。蒙陰組沉積相發(fā)生變化,以扇三角洲為主。與早中侏羅世曲流河沉積的差別,體現(xiàn)了構(gòu)造活動對沉積相類型的控制。第六章在構(gòu)造、層序、沉積綜合研究的基礎(chǔ)上,分析構(gòu)造演化與層序樣式及演化、沉積類型及演化的耦合性。構(gòu)造對層序具有重要的控制性,首先體現(xiàn)在對層序界面的控制：印支運(yùn)動控制形成Tg、燕山運(yùn)動主幕控制形成Tg1n、燕山運(yùn)動尾幕控制形成Tr,三個界面均為一級層序界面；其次體現(xiàn)在構(gòu)造對層序級別的控制：早中侏羅世為燕山運(yùn)動早期旋回,控制形成陸內(nèi)擠壓型盆地,為一期原型盆地,即一級層序,晚侏羅世-早侏羅世為燕山運(yùn)動中期旋回,控制形成拉張型斷陷盆地,為另一期原型盆地,即一級層序；最后體現(xiàn)在構(gòu)造對層序構(gòu)成樣式的控制：早中侏羅世發(fā)育以河流相層序樣式為主,晚侏羅世則發(fā)育扇三角洲、湖泊層序樣式。構(gòu)造對沉積具有重要的控制性,首先體現(xiàn)在對沉積中心控制：燕山運(yùn)動早期旋回,在義古991斷層上盤,沉積中心偏離斷層,在義古991斷層下盤,則緊靠斷層,但燕山運(yùn)動中期旋回,由于發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn),沉積中心發(fā)生變化,在義古991斷層上盤,沉積中心緊靠斷層分布,而在義古斷層下盤,則遠(yuǎn)離斷層：期次體現(xiàn)在對沉積類型的控制：燕山運(yùn)動早期旋回,沉積相以曲流河為主,晚期旋回,由于斷陷成盆,則以扇三角洲為主；最后體現(xiàn)在對沉積物顏色、粒度的控制,在早期旋回初期,由于對印支擠壓的繼承性,構(gòu)造活動較強(qiáng),地勢具有一定的坡度,平面上曲流河河道較多,呈現(xiàn)弱辮狀化,沉積物粒度較粗,且此時水深較大,所以沉積物呈現(xiàn)還原色,早期旋回晚期,構(gòu)造活動減弱,沉積物粒度變細(xì),但是由于持續(xù)的構(gòu)造抬升,水深減小,沉積物呈現(xiàn)氧化色,且由于沉積的填平補(bǔ)齊,地勢趨于平坦,河流較穩(wěn)定,河道數(shù)較少,單個邊灘面積較廣。第七章在構(gòu)造-層序-沉積一體化研究的基礎(chǔ)上,分析了中生界地層發(fā)育的圈閉類型。在坊子組下段、坊子組上段、三臺組,主要發(fā)育上傾尖滅型圈閉、不整合封閉遮擋型圈閉；在蒙陰組,則主要發(fā)育不整合遮擋型圈閉。結(jié)合儲層評價資料、油源資料,根據(jù)已勘探成功的產(chǎn)油井,對有利油氣區(qū)帶進(jìn)行預(yù)測。本論文緊密追蹤近年來構(gòu)造層序地層學(xué)、構(gòu)造沉積學(xué)、殘留盆地研究等有盆地分析中的熱點話題,結(jié)合濟(jì)陽坳陷義和莊凸起東部中生代構(gòu)造背景、沉積背景,并依據(jù)研究區(qū)地質(zhì)概況,總結(jié)出一套適合計算研究區(qū)斷層活動速率、負(fù)反轉(zhuǎn)率與繪制位移距離曲線的公式。該套公式同樣適合于中國東部其它具有相似地質(zhì)背景的中生代殘留盆地的研究,具有一定的推廣性。以燕山運(yùn)動主幕為時間分割點,分析了前后層序、沉積不同的特征及對構(gòu)造活動的差異性響應(yīng),并建立相應(yīng)的模式,為中國東部中生代殘留盆地的研究提供一定的借鑒,并為中生界殘留盆地的油氣勘探提供指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P618.13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2763250