沉积盆地油气的运移指向和成藏的圈闭类型与构造的形成期及其空间分布形态是密切相关的,赋存流体的沉积层是组成构造层的物质基础。构造层、不整合面、断裂性质、及其空间分布的形态和形成时代是拟解Es4、Es3、Es1油气生成期、运聚期、圈闭期之间的匹配关系的重要研究内容之一。
1.裂谷盆地构造形成的特点述要
冀中裂谷盆地是叠置在华北古生代陆台上的中、新生代断陷盆地之一。印支前期,华北陆台经历了稳定地台的发育阶段;印支后期由相对稳定区转化为活动区,印支运动可视为强烈构造运动的序幕,燕山运动以断裂、火山活动为主要特征,缺失三叠纪和第三纪古新世沉积,侏罗-白垩纪是岩浆喷发的集中时期,中、晚元古界,古生代碳酸盐地层发生褶皱、断裂和剥蚀作用,形成了一个复式背斜的古隆起,长轴方向为北东向,轴线自南至北分布在宁晋、安国、雄县、固安一线,东南翼宽大,西北翼狭小,地层时代由轴部向翼部变新。断裂主要有NE、NW两组走向的正断层,多数成为凹陷和凸起的边界断层。古隆起自白垩纪晚期至古新世一直处在隆升剥蚀状态。
新生代早第三纪发生的喜马拉雅运动早幕以强烈的断块差异活动和拉张应力作用为主要特点,进入裂谷扩张裂陷期。裂谷盆地被西为太行山、北为燕山、西为沧县和南为邢衡等古陆围限,盆内形成了落差达千米以上、大小不等的断块岩体,加剧了北东向断裂活动,以牛驼镇、高阳等凸起为主的中央凸起带将盆地分割为东、西两个凹陷带。西部凹陷带主要由石家庄、保定等凹陷组成,断裂主要由NE和NNW走向两组断裂组成,断面东倾或南倾,在两组断裂控制下组成了深凹陷、凸起或高山。东部凹陷带主要由武清、霸县、饶阳、深县、束鹿等凹陷组成;断裂主要由NNE、NW和NWW走向的三组断裂组成,NNE走向断裂为主干断裂,断面西倾;该凹陷带北部的NW走向断裂与主干断裂交汇处的西南侧形成如任丘西、饶阳等深凹陷,其东北侧形成凸起和高山,如任丘、白庄子等;凹陷带南部的NWW走向断裂与主干断裂交汇处的东南侧形成凸起和高山,如新河、宁晋等,西北侧则形成深凹陷,如深县、束鹿、晋县等。喜马拉雅运动晚幕结束了裂谷形成演化的历史,自中新世起,以盆地整体下沉进入拗陷阶段,沉积了馆陶组的冲积扇、辫状河、低曲度河道砂砾岩河洪泛相泥质岩和明化镇组的曲流型交织网状河和低曲度河流相泥质和砂质岩。
2.构造与油气二次运移
总观裂谷盆地的形成至消亡的过程,从中可提取油气二次运移的主要信息和结论。
(1)裂谷盆地Es4、Es3、Es1构造层及其形态的形成是在中、晚元古代,古生代海相碳酸盐岩组成的呈NE-SW向分布的复式背斜的古隆起背景上开始张裂的,经历了自早第三纪始新世至渐新世的裂谷扩张裂陷期,至东营期裂谷缝合消亡。晚第三纪和第四纪沉积层将裂谷盆地和围限其周边的古隆起一起覆盖深埋于地下。各研究层的构造层及其空间分布形态均是形成于早第三纪。研究表明Es4、Es3、Es1层烃源岩有机质热演化和主要生油期以及油气初次、二次运移的主运期均发生在晚第三纪。据此,各研究层烃源岩生油期和运移期均晚于构造形成期,期的匹配关系的时间差可资证明各研究层的构造层及其空间分布形态成为拟待捕获油气朝向构造的有利部位方向运移,具有形成自生自储油气藏的有利条件。
(2)裂谷盆地以NE向分布的中央隆起带的东西两翼形成东部和西部两个凹陷带,东带分布范围宽大,凹陷个数多,伴生的潜山也多,斜坡较短;西带分布范围狭小,凹陷个数少,斜坡长。但就其活动性而言,东带远不及西带,东带各研究层的构造形态具有明显的继承性特点,主要表现在各构造层顶面均由西部向东部渐趋加深,凹陷带内均以肃宁凹陷分布面积为最大,各凹陷呈NE向串珠状分布为特点,烃源岩主要分布在东带,表明东带是裂谷盆地油气的主要供源地带,也是油气运聚成藏的主要有利地带。
(3)裂谷盆地早第三纪断裂活动经历了一个由强变弱的演化过程,不同时代形成的断裂异常发育,诸如:Es4层断裂有河间断裂,NE走向,沙四期产生,第三纪末消亡;白庄子断裂,NNE走向,沙三期停止活动,沙二期活动,沙一期末消亡;大兴断裂,NE走向,前第三纪产生,直至第三纪末消亡;宁晋断裂,NE走向,沙四期产生,第三纪末消亡。Es3层断裂有河西断裂,NE向走向,沙三期产生,第三纪末消亡;马西断裂,NNE走向,沙三期产生,东营期消亡;任西断裂,NNE走向,沙二期产生,东营期消亡;留路断裂,NNE走向,沙二期产生,第三纪末消亡;虎北断裂,NNE走向,沙三期产生,第三纪末消亡;衡水断裂,NWW走向,前第三纪产生,第三纪末消亡。Es1层断裂有牛东断裂,NEE走向,沙二期产生,第三纪末消亡;还有马西断裂、河间断裂、留路断裂、衡水断裂、虎北断裂等。从断裂的属性而言,不同时代不同走向的断裂均为张性正断层。据此,断裂提供十分有利于流体垂向和侧向运移的通道,既可形成同生同储,也可形成下生上储的次生油气藏。
(4)在早第三纪沉积演化过程中,由于断块升降活动,在各层沉积阶段,盆内均存在被沉积区围限的大小不等、形态各异的残山(岛屿)或高地,且伴随着沉积过程持续地生长,导致盆内下第三系各沉积层存在缺失区,直至中新世沉积均埋藏于地下成为潜山。经勘探证实,他们均主要由前第三纪碳酸盐岩组成,在地史过程中经历了6次岩溶化发育时期,其表层经历了长期的侵蚀和风化剥蚀,形成了由大小不同的缝、孔、洞、穴连通的网状岩溶系统。不同时代岩溶异常发育的碳酸盐岩与早第三纪沉积层之间的对接,而且不整合面的标高落差很大,潜山顶面现代埋深最浅的为1000m左右,较深的约4000m,在深凹陷的深度可达7000~10000m。下第三系始新统、渐新统的流体在水压驱动作用下,通过不整合面和断面朝向潜山内运移具有截面很大的通道,非常有利于各研究层烃源岩油气在潜山内运聚,形成新生古储(陆生海储)的油气藏。业已发现有任丘(中元古界蓟县系)、龙虎庄(古生界奥陶系)、河间(上元古界青白口系)、何庄(奥陶系)、深西(奥陶系)等油藏。