盆地结构是盆地构造(断裂、构造样式)、类型、性质等的综合表现形式(薛雁等，2013)，是控制盆地内部不同构造部位含油气性的关键。中国含油气盆地在地质历史中的演化过程十分复杂，不同类型的盆地都有其各自的地球动力学背景，盆地结构的演化受断裂活动的控制，并对地层的沉积和剥蚀具有重要的控制作用(Sanchez et al.，2010；李江海等，2014)，其中基底断层的复合、叠加型式是影响盆地结构特征的主要原因，也是导致不同断陷盆地石油地质条件差异性的根本原因(Wu et al.，2009；蒙启安等，2012)。盆地结构不仅控制了油气生成的物质基础，而且也控制了油气成藏的环境条件，断裂和不整合这些盆地构造要素控制着油气运聚成藏(汤良杰等，2002)，构造体系的空间分布和组合方式则控制了盆地内部的油气聚集与分布(徐守余等，2005；Xu et al.，2007)。石油地质学家们对盆地结构已经有过很多的研究，总体来看，主要集中在盆地的演化过程和叠合关系、盆地类型、构造样式等方面(刘池洋等，2001；Zhao and Xu，2004；Bastesen and Rotevatn，2012；Li et al.，2012)。

济阳坳陷是渤海湾盆地内部的一个次级构造单元，油气资源非常丰富，经过40多年的勘探历程，在中、浅层的油气资源探明程度已经达到50％以上，勘探成果丰硕。济阳坳陷的构造特征非常复杂，其内部诸多油田的勘探和发现都是对盆地构造解释、分析研究和勘探实践的综合成果，从70年代以来许多石油地质学家就对济阳坳陷盆地结构与油气成藏之间的关系进行了总结和分析，相继有许多研究者运用现代盆地分析方法和板块活动理论，论证了构造运动与沉积体系的内在关系和构造对成藏的控制作用(刘朝露等，2007；徐怀民等，2008)，阐述了济阳坳陷的结构特征、演化过程和形成机制(吴智平等，2003；郑德顺等，2005；邱桂强等，2011；Li et al.，2013)。但是系统对比分析坳陷内不同构造单元构造差异性的研究还较少，而盆地构造的差异性发育恰恰是控制盆地内部不同构造部位油气成藏复杂性和油气分布贫富不均的关键因素。为查明济阳坳陷新生代盆地结构差异性，本论文对济阳坳陷现今盆地结构几何学特征进行了详细分析，然后结合平衡演化剖面恢复以及断层活动性分析，明确了其内部不同凹陷盆地结构的运动学演化过程，在此基础上总结出济阳坳陷盆地结构的时空差异性并探讨动力学成因机制，以期为下一步的油气勘探提供理论指导。

济阳坳陷是一个中、新生代逐渐发育而成的断陷—坳陷型叠合盆地，坳陷内断裂非常发育，不同方向、不同级别的断裂将整个盆地进行分割，使得现今的盆地结构非常复杂，从济阳坳陷1:20万布格重力异常图(图 1)上可以看出，其内部凹凸相间，共发育有惠民、东营、车镇、沾化4个结构不同的凹陷。而根据不同构造部位构造特征的差异性，各凹陷内部又可以进一步细分为多个不同的构造带(图 2，图 3)。

图 1 济阳坳陷布格重力异常图 Fig. 1 Bouguer gravity anomaly map of Jiyang depression

图 2 济阳坳陷构造格局图 Fig. 2 Tectonic framework of Jiyang depression

图 3 济阳坳陷内部各凹陷盆地结构模式图 Fig. 3 Basin structure mode of the sags in Jiyang depression

整体而言，东营凹陷现今表现为受北部陈南断层、滨南断层、高青—平南断层控制的北(西)断南(东)超式的复式半地堑结构(邱桂强等，2011；张林等，2012)。受构造运动影响，东营凹陷内部形成了多个构造特征不同的构造带，具北西、北东(东)向两种展布趋势，分别为：北部陡坡带、洼陷带、中央隆起带、南部缓坡带。其中，北部陡坡带位于陈家庄凸起和滨县凸起以南、利津洼陷与民丰洼陷以北的陡坡带范围，在平面上呈近东西向展布，包括滨县、郑家、坨胜永、广利潜山披覆构造带。洼陷带包括利津洼陷、民丰洼陷、牛庄洼陷、广利南洼陷、博兴洼陷等。中央隆起带包括中央断裂背斜带和平方王潜山披覆构造带、纯化—草桥鼻状构造带。南部缓坡带为洼陷向凸起的过渡地区，发育有陈官庄—王家岗构造带、八面河鼻状构造带、金家柳桥缓坡带及广饶北缓坡带。

受边界断层产状的影响，惠民凹陷现今主要表现为受北部宁南、无南—阳信断层、中部临商断裂带、南部齐广断裂带控制的双断式堑垒构造(崔世凌等，2010；朱志强等，2010)，内部构造带近东西(北东东)向成带分布。可将其划分为4个大的结构单元：北部陡坡带、洼陷带、构造凸起带以及南部缓坡带。北部陡坡带沿宁南、无南断层的下降盘分布。研究区发育有大量洼陷，其中最大的洼陷是位于盆地中部临南洼陷，另外，沿北部陡坡带还发育有滋镇和阳信洼陷，在林樊家构造南侧发育有庙北洼陷和里则镇洼陷，最南端夹持于青城凸起和鲁西隆起之间的是花沟洼陷。研究区的构造凸起带包括中央隆起带、任风潜山带、林樊家构造带以及青城凸起。

车镇凹陷受北部埕南断层的控制，呈狭长的条带状展布，内部断层数量相对较少，剖面上主要以板式和轻微铲式发育为主，整个凹陷现今主要呈简单的半地堑结构(姜素华等，2003；王永诗等，2006)，与其他3个凹陷相比，其内部构造格局也相对简单，由南向北只发育有陡坡带、洼陷带以及缓坡带3种构造带。

沾化凹陷表现为受北部义南、埕东断层控制的北西断南东超的滚动式半地堑，其内部可以划分为陡坡带、洼陷带、潜山凸起带、缓坡带4个构造带。陡坡带主要沿埕子口凸起和埕北低凸起南侧呈长条状发育。洼陷带非常发育，由西到东被北西向的断层分隔成3排，最西边的是邵家和四扣洼陷，中间一排是渤南和垦西洼陷，最东边发育的洼陷数量最多，自北向南有桩西洼陷、五号桩洼陷、孤南和孤北洼陷，发育在凹陷最南边的是富林洼陷。潜山凸起带主要包括孤西潜山带、孤岛凸起、长堤潜山带。缓坡带不是很发育，仅在陈家庄凸起北部地区分布(吴智平等，2004；徐东锋等，2011)。

断裂作为最重要的控盆构造，其在不同时期的差异性活动控制了盆地结构的差异性演化(任建业等，2010；周立宏等，2011)。济阳坳陷主要控盆断裂体系在时间上和空间上的差异性活动(图 4)，决定了其内部各次级凹陷在不同演化阶段，后期盆地对先存盆地的继承与改造方式不同，进而造成了研究区不同凹陷不同构造带构造特征的差异性(图 5)。

图 4 济阳坳陷断陷发育阶段不同时期的控盆断裂体系 Fig. 4 Basin-controlling faults system developed in different rifting stages of the Jiyang depression

图 5 济阳坳陷新生代盆地结构与构造样式演化图 Fig. 5 The evolution of Cenozoic basin structural styles of the Jiyang depression

孔店期：为北东断南西超的半地堑发育阶段，北西向的陈南断层东段和石村断层继承性活动，近东西、北东向的陈南断层西段、滨南断层和平南断层开始活动，但活动强度较弱，盆地优势伸展方向为北东—南西向。以伸展构造样式发育为主，在陡坡带主要发育有滑动断阶、堑垒组合、潜山等类型，缓坡带主要发育翘倾断块等(薛雁等，2013)。

沙四期：东营凹陷进入盆地转型阶段，近东西、北东向断层数量增加，活动强度增强，盆地的优势伸展方向为近南北向，表现为由北西向构造格局向近东西、北东向构造格局过渡的转型期。构造样式类型基本与上一时期相似。

沙三—沙二早期：该时期为东营凹陷北(西)断南(东)超的半地堑发育阶段，各近东西、北东向断层强烈活动，盆地优势伸展方向转为北西和南北向，强烈沉降，中央隆起带开始形成，发育有盐—泥拱张底辟构造。

沙二晚期—东营期：北(西)断南(东)超半地堑进入萎缩阶段，近东西、北东向断层继续活动，盆地优势伸展方向仍为北西向和南北向，但伸展强度有所降低，盆地趋于萎缩。

新近纪—第四纪期：东营凹陷进入坳陷发育阶段，盆地整体坳陷，新近纪沉积披覆在古近纪所有的凸起和凹陷之上，断裂的垂向活动已基本停止，部分地区以走滑构造发育为主(王家港、八面河地区)。

从整个演化过程来看，东营凹陷新生代以来的盆地结构存在着由“北东断西南超”至“北断南超”转变的特征。

惠民凹陷新生代早期基本继承了中生代的构造格局，中-晚期发育了一些活动强度较大的新生断裂，对前期的盆地结构进行了强烈的叠加改造。

孔店期：该时期惠民凹陷北部边界断层的活动强烈，尤其是北部的大型铲式正断层——无南断层，控制了盆地的基本格局和孔店组的地层沉积。而相比之下，南部的齐广断层活动稍弱，使整个盆地在无南断层的滑脱翘倾作用下呈现出北断南超的半地堑特征。陡坡带主要发育滑动断阶，南部缓坡带发育翘倾断块构造样式。

沙四期：盆地结构基本继承了前一期的特征，控盆断层仍以北部的宁南、无南断层等边界断层为主，但活动明显减弱，二级断层开始少量发育，使该时期成为惠民凹陷半地堑的萎缩、消亡期。构造样式仍以翘倾断块发育为主。

沙三—东营期：盆地发育的活跃期，大量控制构造带形成的二、三级断层开始发育，是研究区堑垒盆地的发育期，也是盆地内部构造差异形成的主要时期。临商、夏口断层活动强烈，形成了典型的帚状走滑断裂体系，控制了临南洼陷的发育，并使沉积中心向临南洼陷迁移，似花状构造发育。同时，盆地东部的林南、林北断层活动明显，控制了林樊家构造的形成。中央隆起带也在临南断层和无南断层的联合控制作用下形成，且以低角度的斜坡向洼陷中心延伸，发育岩浆底辟构造。整个凹陷呈现出不对称的双断式堑垒断陷盆地特征。

新近纪—第四纪：该时期惠民凹陷同渤海湾盆地的其他次级凹陷一样，进入了坳陷发育阶段，盆地整体沉降，新近纪地层披覆于前期构造之上，主要断层的活动基本结束，只发育有少量的细小断层，对整个凹陷的构造面貌和地层沉积影响不大。

车镇凹陷断层数量相对较少，盆地结构也相对简单，整个新生代的演化过程中构造格局没有太大变化，主要表现为继承型的盆地叠合关系。

孔店期：该时期是渤海湾盆地裂陷阶段的初期，车镇凹陷处于构造抬升阶段，无地层沉积。

沙四期：进入北断南超的半地堑发育初期，主要控盆断层(埕南断层)以及少量北东向断层开始活动，控制了凹陷的沉积，造成研究区的地层下陷，形成简单的半地堑结构，凹陷内部也发育一些小断层，但总体数量不多，车西潜山形成。狭长条带状的盆地结构内开始形成潜山构造，主要发育翘倾断块等简单的伸展构造样式。

沙三—东营期：该时期是车镇凹陷盆地裂陷的中期，研究区进入北断南超的半地堑主要发育及定型阶段，除先期主控断层埕南断层以及大王北断层继续活动之外，新生成了大量小断层，使断块活动变复杂，盆地沉降强烈，局部地区发育鼻状构造，构造样式类型基本与前一时期一致。

新近纪—第四纪：整个研究区都进入坳陷发育阶段，断层活动基本停止，新近纪沉积披覆在前期的凸起和凹陷之上，地层平整，表现为整体的下陷。

孔店期：该时期沾化凹陷继承了中生代的盆地格局，整体表现为北东断南西超的半地堑，研究区以罗西、孤西、五号桩等北西向断层的继承性活动为主，活动断层的数量还相对较少，盆地的优势伸展方向为北东—南西向，构造样式以滑动断阶、翘倾断块、堑垒组合、潜山等伸展构造样式发育为主。

沙四期：进入盆地转型期，构造面貌发生重要变化，原有的北西向断层活动趋于减弱，北东向、北东东向断层开始发育，逐渐取代北西向断层成为主要的控盆断层，拉张方向既有北西—南东向，又有北东—南西向，孤岛、垦利潜山开始慢慢形成。

沙三—沙二早期：北西向的断层活动趋于停止，而北东向断层的活动则进入一个高峰期，普遍活动强烈，北西断南东超的半地堑盆地结构基本形成。凹陷内部发育多个沉积中心，并且由西向东迁移，北西向的构造带被切割为独立的潜山，盆地伸展方向为北西。

沙二晚期—东营期：该时期沾化凹陷的盆地结构基本继承了沙三期的特征，在构造格局上没有明显的变化，在孤北、罗家等地区发育大型鼻状构造，桩西、垦利等地区形成不同规模的潜山。北东东向断层在沙一段出现活动高峰期，继而又趋于减弱，北西向断层活动趋于停止，盆地优势伸展方向仍为北西向，断陷稳定，地层沉积厚度大。

新近纪—第四纪：沾化凹陷同渤海湾其他地区一样，进入坳陷发育阶段，整体沉降，早期的凸起和凹陷全部覆盖。新近纪时期前期的活动断层仍有微弱活动，到第四纪时期基本停止，以走滑活动为主。

整体来看，沾化凹陷新生代的盆地结构经历了由北西断南东超到北东断南西超的转变，构造叠加样式较为复杂，局部地区在新构造运动后的走滑活动较为明显。

3.1 凹陷内部不同构造带的结构差异

不同构造带断裂体系发育特征具有差异性。控制凹陷内部不同构造带发育的断裂在产状、活动时期和强度上都具有明显的差异性。陡坡带通常沿盆地边缘主断层呈弧形发育，控制构造带发育的断裂规模较大，断裂开始活动的时间早且活动时间长、活动强度大，剖面上多呈铲式或坡坪式，断面较陡；洼陷带的断裂数量相对较多，开始活动的时间相对陡坡带要晚，剖面上多呈铲式或板式；缓坡带断裂数量相对较少，规模也相对较小，剖面上多呈板式，断面较缓；中央隆起带的断裂数量较多且发育比较集中，剖面上多呈轻微铲式或板式，断面相对较陡。

不同构造带构造样式类型具有差异性。通过前面的分析可以看出，凹陷内部不同构造带构造样式类型是不一样的。陡坡带主要发育滚动背斜、交于主干断层的滑动断阶等伸展构造样式；洼陷带和缓坡带主要发育翘倾断块、嵌垒断块等简单的伸展构造样式，在惠民凹陷临南洼陷、沾化凹陷垦东—埕北地区还发育有较强的似花状伸展—走滑构造样式，东营凹陷南部缓坡也发育有较弱的伸展—走滑构造样式；中央隆起带主要发育底辟构造样式，惠民凹陷发育岩浆底辟构造，东营凹陷发育盐—泥拱张底辟。

不同凹陷现今盆地结构特征具有差异性。由于断裂的差异性活动，多期次多种方向多种性质的单型盆地的复合叠加，使得不同凹陷现今的盆地结构具有明显的差异性。东营凹陷现今主要表现为北断南超的复式半地堑结构，惠民凹陷为双断式堑垒结构，车镇凹陷主要表现为北断南超的简单半地堑结构，沾化凹陷则主要表现为北西断南东超的滚动半地堑结构。

不同凹陷的盆地叠合关系具有差异性。不同凹陷不同演化阶段盆地结构特征的差异性造成了济阳坳陷内各凹陷新生代盆地叠合关系的复杂性，惠民凹陷经主要经历了由单断式半地堑与双断式堑垒构造的叠合，东营、沾化凹陷则主要表现为由北西向断裂控盆到北东东向断裂控盆的叠合，车镇凹陷盆地结构为继承型叠合关系。

不同时期的控盆断裂体系具有差异性。从整个济阳坳陷来看，在新生代各时期的控盆断裂既有继承性也有差异性。在新生代早期，主要是北西向的先存断裂持续活动控制了整个坳陷盆地结构的发育。进入沙四期，控盆断裂体系逐渐由北西向向近东西向、北东向转变。沙三期以后，北东向断裂数量持续增多，成为研究区主要的控盆断裂体系。

不同时期的盆地性质具有差异性。在中生代时期，济阳坳陷处于裂陷盆地发育阶段。进入新生代时期，盆地持续拉张，断裂发育，济阳坳陷由裂陷盆地发育阶段转变为断陷盆地发育阶段。古近纪末期，断裂活动减弱，济阳坳陷逐渐由断陷盆地转变为坳陷盆地。

济阳坳陷所在的渤海湾盆地，自中生代以来夹持于西伯利亚板块、太平洋板块等多个板块之间。新生代的盆地演化具有明显的阶段性，不同演化阶段的构造背景和应力场特征不同，造成了盆地结构静态特征和演化过程的差异，这主要受控于板块活动、周边的造山带、深大断裂等浅部动力学背景以及地幔柱活动等深部动力的改变。本论文在前人研究基础上，结合研究区盆地结构发育的实际情况，从深部动力和浅部动力两个方面对济阳坳陷新生代盆地结构差异性的成因机制进行了分析。

渤海湾盆地自中生代以来就由稳定期进入到构造活跃期，这与地球深部动力学背景转换带来的岩石圈厚度变化是分不开的。由于板块的俯冲和碰撞，造成了大陆边缘岩石圈的扩张，地壳拉伸变薄，再加上深部地幔柱的强烈活动，源源不断地为中国东部盆地结构的演化提供了动力。但对于岩石圈减薄的时间以及机制方面，还没有统一的意见。目前学者们普遍认同的观点是，从中生代早期以来，由于板块活动使得中国东部的陆相盆地断陷伸展，伸展过程中必然导致地壳减薄，莫霍面和上地幔软流圈隆起(徐义刚，2002；吴福元等，2003)。自中生代以来，济阳坳陷、鲁西南等地区火山活动频繁，喷出岩石主要属于板内玄武岩系列，可能指示该时期本区存在地幔柱活动。古近纪早期，中国大陆东部地幔柱持续上涌，莫霍面拱起，并由此带来大量的深部热量，大陆边缘岩石圈引张，岩石圈发生减薄，引起了浅层地壳的拉张裂陷，济阳坳陷进入了断陷盆地发育的极盛时期。

进入新近纪，太平洋板块向东迁移，板块活动减弱，地幔柱热散失之后产生冷凝收缩，岩石圈加厚，而加之前期伸展作用的进行，沉积物负载不断加厚、下地壳温度持续上升，加上软流圈热异常的持续烘烤，使得岩石圈的弹性刚度降低、有效弹性厚度减小(史卜庆等，2002)，垂向断陷活动基本结束，济阳坳陷整体进入区域性拗陷沉降阶段，以新构造运动的横向走滑活动为主。

受古亚洲洋、特提斯洋、古太平洋3大全球动力学体制控制，自中生代以来，位于华北东部的渤海湾盆地就进入了相对活跃的地质时期。太平洋板块向欧亚板块强烈俯冲，再加之印度板块向中国大陆的挤压碰撞，使得大陆边缘岩石圈扩张，断块差异性下陷或隆升，造成了中国东部一系列深大断裂以及造山带的形成。而其形成机制、演化过程与济阳坳陷盆地结构的形成演化及叠加改造密切相关(许浚远等，1999；翟明国等，2003)。

中生代晚期，西太平洋板块对欧亚板块的俯冲方向为北北西，郯庐断裂带在周缘板块活动的作用下出现了一定规模的左旋走滑活动，此时渤海湾盆地整体处于左旋剪切应力场控制之下，在济阳坳陷西部发育一系列北西向的张性构造；古近纪早期(Ek)，西太平洋板块对欧亚板块的俯冲方向仍为北北西，济阳坳陷基本继承了中生代的格局(吴智平等，2004；图 6)，内部控盆断层主要为北西向或近东西向的先存断裂，控制了盆地早期构造格局的发育。其中，惠民、东营、沾化凹陷北西向先存断裂发育，使盆地早期主要表现为北(东)断南(西)超的半地堑结构。

图 6 新生代早期济阳坳陷构造位置及左旋剪切模式图(吴智平等，2004) Fig. 6 The structure location and sinistral shear mode of Jiyang depression in the early period of Cenozoic

中始新世以后(Es₄至今)，太平洋板向亚洲大陆北西西向俯冲，印度板块向亚洲大陆北东向俯冲碰撞，区域应力场发生重大变化，产生了右旋走滑剪切应力场，使得郯庐断裂带活动性质由左旋转为右旋(图 7)，受其影响，在济阳坳陷内部发育一系列走滑断层，主要出现在鲁西隆起北侧的临南地区以及紧邻郯庐断裂带的沾化凹陷垦东—埕北地区，东营凹陷南部大部分被鲁西隆起抵住，走滑构造发育较弱，而车镇凹陷由于北部被埕宁隆起完全遮挡，走滑构造基本不发育。与此同时，由于受郯庐断裂带右旋走滑活动的影响，整个济阳坳陷受到北西—南东向的强烈拉伸，控盆断层的方向发生变化，北东向断裂普遍发育(刘先文等，1995；朱光等，2006；漆家福等，2008)。惠民凹陷后期北东向伸展—走滑断裂体系的发育，逐渐代替了北东向断裂成为主要的控盆断裂，将早期盆地进行切割，成为双断式的堑垒构造，使整个盆地的演化表现为由伸展到走滑的叠合过程。东营和沾化凹陷早期的北东断南西超半地堑结构在后期也经历了北东向断裂体系的改造，逐渐演化成为北西断南东超的半地堑结构，使盆地结构的演化主要表现为相干型的叠合。车镇凹陷先存北西向控盆断裂不发育，盆地构造格局主要受后期北东或近东西向断裂控制发育，整个新生代时期的盆地结构没有发生重大变化，后期的构造格局与前期的基本一致，盆地结构继承性发育。

图 7 新生代中-晚期济阳坳陷构造位置及右旋剪切模式图(吴智平等，2004) Fig. 7 The structure location and dextral shear mode of Jiyang depression in the middle-late period of Cenozoic

(1)凹陷内部不同构造带、不同凹陷间盆地结构的差异受控于凹陷内部不同时期控盆断裂体系的差异性发育。各凹陷主要控盆断裂的活动时间、活动强度的差异性以及与郯庐断裂带距离的远近控制了凹陷内部不同构造带的构造样式类型的差异；而先存北西向控盆断裂体系发育的强弱，则决定了不同凹陷盆地演化过程中垂向叠合关系的差异以及现今盆地结构的差异。

(2)区域性的构造转型受控于板块活动与深部动力学背景的共同作用。济阳坳陷新生代盆地结构由北西向向北东向的转型，源自板块俯冲方式转变下的郯庐断裂带由左旋走滑到右旋走滑的转型；济阳坳陷新生代盆地整体从断陷到拗陷的演变主要受控于深部动力学背景的变化，是深层地幔物质由上涌到下沉，岩石圈冷凝收缩作用的体现。