济阳坳陷

1.构造作用控制下的油气聚集带类型

济阳断陷盆地强烈的块断运动造就了其正负相间的构造格局以及更次一级的正负构造单元,这种构造格局不仅控制了沉积体系的发育,而且形成了在沉积构造格架控制下的不同类型的油气聚集带(图4-10)。

图4-10 济阳断陷盆地油气聚集带模式图

(1)陡坡带油气聚集带

陡坡油气聚集带发育在控凹断层下降盘,由1~2条主干断层及其所控制的构造圈闭和一系列次级断层及其控制的更次级构造共同组成。断层上陡下缓且具同沉积特征,下降盘有滚动背斜构造和断裂鼻状构造,是油气富集构造带之一。

强烈的断裂活动与同沉积作用使该带的圈闭组合与众不同,尤以多层系的断块圈闭和滚动背斜圈闭为多见,主断层分阶,产生了断块,经后期风化剥蚀成为残丘山,这些不规则残丘山油藏也是陡坡带的一种重要油气藏类型。另外,该带广泛发育的各种砂砾岩体,更是一种特殊又很重要的圈闭类型。

陡坡带具有坡度陡、近物源、古地形起伏变化大、构造活动强等特点,不同时期发育的浊流沿陡坡上的沟谷进入洼陷呈扇状堆积。因此,陡坡带与砂岩岩性油气藏有关的储集层主要是各种成因的砂砾岩扇体。该陡坡带共有4种油气藏类型,且呈规律性组合分布,构成陡坡带特殊的油藏组合序列模式:在湖盆深水部位,主要发育了与扇体有关的岩性油气藏;在陡坡带中部的断阶上主要发育与扇体有关的构造-岩性油气藏;湖盆边缘则主要发育与扇体有关的地层超覆不整合油气藏;凸起带则易形成潜山油气藏和新近系构造油气藏。

(2)缓坡带油气聚集带

缓坡含油气构造带的走向和形态受控于古地形和走向盆倾断层。其下倾端通过盆倾断层与深陷带相连,翘起端则以古近纪凸起为界。缓坡构造带外接凸起,内邻洼陷,地层坡度小,构造变动持续缓慢,地层超覆、剥蚀、不整合现象频繁,有利于油气侧向运移。由于构造带宽,其演化及沉积横向上存在不均衡性。从洼陷向凸起方向可进一步划分出内带、中带、外带。外带紧邻凸起,发育众多大型缓坡冲积扇,同时存在多个地层不整合和地层尖灭带,是形成大、中型地层或岩性重质油油气藏的主要地区;中带为缓坡带主体,断层较为发育,扇三角洲及低位扇体发育,断层与砂体配合,可形成中小型岩性-断块油藏;内带近邻洼陷沉积中心或沉降中心,是典型的盆倾断层发育带,相当于坡带下部,该带广泛发育扇三角洲、低位扇等沉积体系,尤其是在湖盆深陷期发育的缓坡浊积扇是寻找中等规模岩性-构造油气藏的有利场所。

缓坡带多种类型的油气藏有其特定的分布规律,平面上鼻状构造背景控制油气富集区的形成。每个油气富集区带都有其主力油气藏与其他类型的油气藏叠合连片,形成斜坡复式油气聚集带。在斜坡边缘以稠油、超覆、不整合油气藏为主,斜坡中部以断块及潜山油气藏为主,斜坡近洼陷部位则以浊积砂体、断鼻油气藏为主。

(3)洼陷油气聚集带

洼陷是盆地的沉积中心,是断陷盆地唯一的负向构造带,多位于深湖相沉积区,是盆地的油源中心。受相邻的陡坡带、缓坡带及轴向水流的影响,洼陷储集层以三角洲和扇三角洲前缘砂体、浊积砂体为主,可形成岩性相对较细的原生砂岩岩性油气藏。

洼陷中岩性油藏规模的大小与洼陷大小有直接关系,大洼陷发育大砂体形成大油藏,小洼陷发育小砂体形成小油藏;另一方面,三角洲的规模、加积作用的方式、古地形对浊积砂体的发育程度和展布也有重要影响,如东营三角洲前缘的滑塌浊积体,在牛庄地区数量多、个体小,多随机分布,这是因为牛庄洼陷是一个开阔的向斜区,洼陷带地势平缓,滑塌砂体多分散成薄层状;而东辛地区在三角洲发育时期因中央背斜带雏形的影响,洼陷较为狭窄,坡度较大,多期浊流活动叠加,形成的滑塌浊积体数量少、个体大。在时空上,滑塌浊积体互不连通,但常常叠合连片分布,叠合含油面积大,累计储量多,可形成岩性油藏富集带。

(4)中央背斜油气聚集带

受单断湖盆主体的差异升降沿主断面深部产生的上拱力和盆地裂陷、扩展、沉积压实的不均衡等在盆地中央产生的挤压力的影响,开阔湖盆多发育“凹中隆”——中央背斜带。其走向平行于盆地走向,构造位置靠近陡坡带,是陆相断陷盆地油气最富集的构造带之一。

因Es4-Es3巨厚的大面积塑性层发育,东营凹陷既成的中央背斜带上又叠加了多个拱张背斜,由此产生的断层数量远远超出正常的中央构造带。该带的圈闭组合Es2上-Ed以小滚动背斜、小断层体圈闭为主;Es3除断块圈闭外,另有三角洲前缘和前三角洲岩性圈闭;Es4及以下地层以大型背斜构造圈闭为主要特征。东营凹陷中央背斜带的演化具有与邻近洼陷同沉积拱升的特点,沿长轴方向是大型三角洲沉积有利地区,三角洲前缘砂体直接覆盖于早期沉积的烃源岩之上或侧向插入两侧生油洼陷之中,形成十分有利的生运储配置,为大中型油气田的形成创造了极为有利的条件。在成藏组合序列模式上,该带总体表现为下部发育小型岩性油藏,上部形成大型构造油藏。中央背斜式油气聚集带是断陷盆地最重要的复式油气聚集带之一。

(5)潜山披覆构造油气聚集带

潜山披覆构造带均与一、二级成山断层有关。经过长期继承性发育,断层上升盘发育古近系或新近系披覆构造。自kE-Es4沉积时期,济阳坳陷各凹陷中心由近NW向NE向转变。自始至终控制凹陷发展的那些中生代产生的NW、NE向断层上升盘便发育了高潜山(古近系凸起)披覆构造,其具有基岩潜山圈闭,上覆披覆构造圈闭和周边地层超覆圈闭组合;另一部分早期断层在新生代逐渐衰退,对后期沉积和构造控制作用不再明显,其所控制的早期继承性披覆构造被后期交叉断层改造,成为一系列继承性鼻状构造,有构造、岩性、地层圈闭组合。

潜山披覆构造带上虽然没有生烃条件,但油气可以沿断层和不整合面运移至此,形成多含油层系、多种油气藏类型、含油气丰富的复式油气聚集带。在不整合面的上、下形成披覆背斜油气藏和潜山油气藏;在边部形成超覆、不整合油气藏和断层遮挡的油气藏;在浅层形成次生浅气藏。该类构造带面积大,埋深中等,储集物性好,易形成大油田,如济阳坳陷埕岛、孤东、孤岛、桩西、广饶等潜山披覆构造带。

2.郯庐断裂系对油气运移的影响

(1)断裂活动控制油气聚散平衡

断裂活动产生的油气聚散平衡导致部分原生油气藏的破坏和次生油气藏的形成,并导致油气纵向运移和断裂两侧发育多种类型的圈闭(图4-11),对以断裂带为背景的复式油气聚集带的形成起到了积极的作用。但是,受构造运动期的控制及断层面两侧对接岩性条件变化的影响,断层面的性质不是一成不变的。同一条断层,在某一发育历史时期断层面开启,作为油气运移的通道;到另一发育历史时期可以封闭而作为圈闭的遮挡条件;或者断层的这一段封闭,而另一段开启。由此,产生了由断裂活动引起的油气聚散平衡,以及同一构造不同层位的油气再分配。

图4-11 垦东油气运移成藏模式

(2)断裂活动造成多层系含油

断陷盆地中,块断运动产生的不同块体或同一块体不同构造部位的压力差是油气运聚的主要动力。由块断运动产生的断裂,则是沟通不同块体或同一块体不同层位烃源岩和圈闭的主要媒介,从而导致油气大规模纵向运移。

由于断层引起的油气垂向运移,使断陷盆地从最古老的太古宇变质岩到最新的第四系都可能聚集油气。主断层两侧及断裂带本身又是多种圈闭集中发育带,易形成多含油层系、多种油气藏类型组成的油气聚集带。

(3)断裂活动对砂岩岩性油藏的控制

同沉积或早期断裂影响湖盆地的古地形,并控制相应层系的地层、砂岩发育。斜坡发育的构造坡折带控制了低位体系域砂体的发育和分布,在构造坡折带下部形成砂体集中发育区和岩性油藏富集带,在构造坡折带上部易形成下切水道砂体,形成不整合地层油藏,如受纯化构造坡折带控制,在梁家楼地区发育了梁家楼水下冲积扇体,形成了储量超3000×104t的梁家楼油田。

3.郯庐断裂系对济阳坳陷生储盖组合的影响

(1)济阳坳陷生储盖组合

根据烃源岩、储集层和盖层的组合关系,济阳坳陷可划分出4大类生储盖组合型式。

自生自储自盖式:指烃源岩、储集层、盖层形成于同一地质时期,分布在相同层位。这种组合方式发育在Es4上-sE3中。该组合中储集层与烃源岩呈交互型侧向接触或呈孤立状被烃源岩包围,烃源岩既提供油气,又起盖层作用。该组合方式极易成藏且一般具有异常高压,没有明显的输导体系和油气二次运移,如胜坨地区坨719、坨76砂砾岩油藏。

下生上储式:储集层位于烃源岩之上,二者通过输导体系(断层、不整合面、砂体)相连,这是济阳坳陷最重要的生储盖匹配关系,如胜坨油田、金家油田等。

上生下储式:上部烃源岩与下伏储集层直接接触,油气通过断层或砂体向下运移,烃源岩既是油源,又是盖层,在古构造背景和断层的作用下形成油藏,如永安镇地区 砂砾岩油藏。

新生古储式:油源为 储集层为前古近系,油气通过输导体系(断层或不整合面)运移。古潜山与烃源岩的接触、配置关系可分为相靠型和披盖型。前者以断层的形式与烃源岩相接触,断层为油源通道,如高青中生界潜山油藏;后者烃源岩与潜山以不整合面及断层相连,并披盖其上,如郑家-王庄太古宇潜山油藏、广饶下古生界潜山油藏。

(2)输导体系与圈闭的关系

济阳陆相断陷盆地的输导体系一般可分为4种类型,即断裂型、砂体型、不整合面型和复合型。

1)输导体系与圈闭的成因匹配。输导体系的类型决定圈闭的类型,当主力输导体系为单一地质因素时,圈闭类型往往单一,如地层圈闭、断层圈闭等;当输导体系为复合型时,则多形成复合圈闭,如断层-岩性圈闭;输导体系的局部改变及其演化将导致圈闭形成,如同生断层导致逆牵引背斜的产生。

2)输导体系与圈闭的空间匹配。输导体系的空间展布决定了圈闭的空间组合、油藏类型组合,从而决定了成藏组合体的类型。圈闭必须与输导体系在空间上有良好的匹配关系,否则只能是空圈闭。在一个成藏组合体中,油气在输导体系内的运移并不是大面积发生的,而是沿一定优势网络,即有效输导体系运移和聚集,并在与之相联的圈闭中成藏。因此,沿着有效输导体系延伸方向,在其范围内的层位只要存在圈闭,均可形成油气藏,也就是说与有效输导体系相关联的圈闭才为有效圈闭。

3)输导体系与圈闭的成藏匹配。圈闭是油气聚集和保存的场所,当其中聚集了具有商业开采价值的油气时就成为油气藏。根据油气藏距离烃源岩的远近、输导体系的长短和油气藏中流体的来源,把输导体系与圈闭的成藏匹配关系分为3类。

烃源岩-隐蔽输导体系-圈闭型:圈闭与烃源岩直接接触,即自生自储式。这种匹配关系要想成藏及保证较高的砂体充满度也必须存在输导体系,这种输导体系较为隐蔽,空间展布也有限。对于烃源岩中相对孤立的岩性储集体,油气输导体系主要有断层、烃源岩和砂体表面的微裂缝、砂体外围延伸至烃源岩内的分支砂体和粒间孔喉4种形式。

烃源岩-输导体系-圈闭型:这是济阳坳陷最广泛的一种匹配关系,其中输导体系起主导作用,输导体系延伸到的圈闭一般能够形成油气藏。如东营凹陷北部陡坡由于砂砾岩体富集,断层多级发育,加上不整合面较多,造成油气输导的广泛性,形成了大量岩性油气藏、构造油气藏以及构造-岩性等复合油气藏。

圈闭-输导体系-圈闭型:该匹配方式有两种情况,即油气差异聚集和油气二次成藏。它们的共同特点是输导体系连接的均为圈闭,且后者中的流体不是直接来自烃源岩,而是来自前一个圈闭。原生油藏后期破坏后,油气从深层向浅层运移至新圈闭中形成次生油藏,此过程为油气二次成藏。其中,原生油气藏破坏后,油气均是沿断层、不整合面等输导体系运移至各种新圈闭中聚集成藏的。

(3)成藏要素时空匹配关系

圈闭能否成藏除了要不空间上静态的匹配关系外,还需要成藏作用时间上的动态的匹配。

1)排烃作用与断层活动时间的匹配。对于持续埋深的凹陷,一旦烃源岩中有机母质开始向烃类转化,其生烃作用也就启动了。随着地温的增高,有机母质生烃能力逐渐增大,其生烃潜力越来越小,达到一定程度后,有机母质的生烃能力慢慢下降,直到为零。因此,烃源岩生烃是一个具生烃高峰的连续过程。但烃源岩的排烃是不连续的,而是幕式的。流体异常压力即自源动力是油气排出的内动力,是内因;断裂活动是油气排出及运移的外动力,是外因。构造平稳期为烃源岩生烃期,构造活动期为烃源岩大规模排烃期。

油气输导体系中断层是最活跃的,因为地质历史过程中断层时动时静,动开静闭。开则油气可以沿着断层带或穿过断层带运移;相反,闭则起阻挡作用。油气随时可以通过砂层和不整合面进行大规模运移,不存在时间问题。因而,烃源岩生烃之后的断层活动期常常为油气大规模排出和运移期。

2)圈闭形成与断层活动的时间匹配。圈闭的形成应早于或等于油气运聚时期才有可能成藏,晚期形成的圈闭只能是空圈闭。东营凹陷油气运聚最晚时期为明化镇沉积末期,因此,此期及其以前形成的圈闭只要不被破坏均有成藏的可能。洼陷带 烃源岩内部的储集体,圈闭形成最早,距油气源最近,时空配置关系极好;北部陡坡带Es4-Es3砂砾岩与烃源岩在空间上交错间互或有断层沟通,在时间上岩性和断层遮挡型圈闭早于油气运移而形成;中央背斜带三角洲砂体与烃源岩空间上呈下生上储式配置,时间上主排烃期之前三角洲储集层构成的圈闭已以定格,主要类型有滚动背斜、复杂断块等圈闭。

圈闭成藏过程中及之后,当有后生断层切入该圈闭时,圈闭被破坏,油气将沿后生断层向上运移,进入合适圈闭再成藏。当后生断层停止活动时,原圈闭再次形成,原有油气形成的油气藏为残余油气藏。因后生断层多为大的同生构造的次级断层,可把它作为原输导体系的进一步延伸。

3)生排烃期与圈闭成藏的空间匹配。济阳坳陷东营凹陷 有效烃源岩的生排烃期一般早于 有效烃源岩的生排烃期,因此 生成的油气早运移、早进入圈闭、早成藏, 生成的油气晚运移、晚进入圈闭、晚成藏。若二者的输导体系一致,则早期油气对晚期油气具有一定的阻挡作用,同时,晚期油气又会对早期油气起推动作用。因而,从宏观来看,整个东营凹陷外圈油气藏的油气多来自 有效烃源岩,内圈油气藏的油气多来自 有效烃源岩,中间为二者的混合产物。从单个油田来看,沿输导体系延伸方向,即油气运移的方向,远离油源的圈闭内为 油气,近油源的圈闭内多为 烃源岩生成的油气。

图4-12 济阳坳陷东营凹陷生烃期与油气运移期

4.郯庐断裂系对成藏时间和期次的影响

受郯庐断裂多期活动和其他构造运动的影响,济阳坳陷新生代发生过多期油气生成和充注(图4-12)。从东营凹陷成藏时间和期次研究结果来看,凹陷存在2个生油阶段、3期油气充注。喜马拉雅山运动东营幕和郯庐断裂古近纪末的挤压逆冲活动形成古近系、新近系之间较长时期的沉积间断,由此造成烃源岩的两个生油阶段;古近纪末和新近纪初的3期构造活动形成了三期油气运移和充注,即古近纪末、新近纪馆陶组沉积期和明化镇组沉积期。

第一个生油阶段是在古近纪末期,东营凹陷沙四段烃源岩在该期进入生油门限,生油区分布在主要生油洼陷,烃源岩中有机质进一步演化成熟。喜马拉雅山运动东营幕及郯庐断裂的构造活动不但引起油气从烃源岩中排出,并运移、聚集、成藏,形成第一期油气运聚,同时造成东营组沉积后区域性隆起和广泛剥蚀,使沙四段烃源岩抬升变浅,致使生油中断。第二个生油阶段始于中新世晚期,凹陷再次下沉并进入坳陷阶段。馆陶组、明化镇组的沉积使沙四上亚段—沙三段烃源岩埋深加大,相继进入生油门限。第四纪,东营凹陷最大生油范围扩大到南斜坡的广大地区,馆陶组沉积期和明化镇组沉积末期两次构造活动,相应发生了两次大规模的油气运聚。

朱夏（1984）曾指出，现今盆地是一个世代或两个世代的原型迭加或嵌合而成的，是一种多层次的、随时间发展的三维实体。所谓盆地原型，是指形成于一定地质历史时期和一定地球动力学条件下的盆地性质、风格、形态及其构造－地层格架样式。盆地原型的概念不同于“原型盆地”，因为目前所流行的“原型盆地”概念实际上就是传统的“原生盆地”概念的翻版。残留盆地都不同程度地存在着参数信息不完全、结构信息不完全、关系信息不完全和演化信息不完全的情况（吴冲龙等，1993），恢复残留盆地原型的有效途径是开展盆地分析。

盆地分析本质上是一种系统分析，其思路可以概括为整体分析、关联分析、动态分析和控制分析（吴冲龙等，1993），其内容包括两个不可分割的方面，即盆地内部特征分析和外部（包括深部）背景分析。盆地分析的方法是一种分解和综合的方法，即首先将研究对象划分为系统的构成要素，分别研究其性质、特点和行为，查明各要素之间的相互关系，然后进行整体综合和系统建模。其中，盆地内部特征分析应包括其原始沉积地层的分布范围、厚度、相带、古水深、同沉积构造格架和盆地的边界位置、性质和类型等；外部背景分析则包括大地构造背景、板块相互作用、深部地幔动态、壳－幔耦合作用、盆－山耦合作用、气候变化和海平面升降变化等等。

南华北地区在晚古生代和早中生代是大陆克拉通边缘拗陷和碰撞造山前陆拗陷的组成部分，而在晚中生代又先后分解为一系列小型裂陷（坳陷和凹陷）带，始终不是传统观念中的统一“盆地”。因此，这里不采用“南华北盆地”的称谓，其原型需要分世代进行研究。

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