多期叠合盆地潜山领域一直是油气勘探的重点和难点^[1-6]，因此复杂潜山的演化特征一直是学者们研究的热点^[7-9]。埕岛地区位于渤海湾盆地济阳拗陷和渤中拗陷结合部(图 1)，东部紧邻郯庐断裂带，埕岛地区古生界地层特征和构造样式非常复杂，不同潜山块体之间具有明显的差异性，但一直没有系统研究过。

图1(Fig. 1)

图1 埕岛地区区域位置图 Fig. 1 Regional location map of Chengdao Area

运用高精度三维地震、钻井资料和区域板块运动应力场最新研究结果，结合潜山运动学特征，通过对古生界演化过程恢复，探讨埕岛地区古生界构造、地层多样性特征及形成机制。

构造形态：埕岛地区古生界整体为南高北低、南敛北散的三角形形态(图 2)，被北北西走向的埕北20断层和北东走向的埕北30断层分割成西部断块山(文中简称西排山)、中部断块山(文中简称中排山)和东部断块山(文中简称东排山)。西排山为埕北断层和埕北20断层夹持的北东向展布的三角形态，整体较窄，向西北展开，古生界顶面整体自西南向东北倾没，高点埋深3 000 m，低点埋深5 500 m。中排山为埕北20和埕北30断层夹持的三角形态，面积最开阔，呈倒置的“梯形”，北部东西长度约20 km，南部东西长约5 km，古生界顶面呈西高东低的形态，整体向东北向倾没，高点埋深2 800 m，东北部低点埋深大于5 000 m；东排山为埕北30和埕北30东断层夹持的北东走向近“四边形”垒块，整体向东北倾没，高点埋深大于3 000 m，低点埋深5 000 m。

图2(Fig. 2)

图2 埕岛地区古生界顶面构造图 Fig. 2 Tectonics of the top of Paleozoic of Chengdao Area

断裂特征：西排山构造相对简单，内部断裂不发育，主要是两条边界断层，西界埕北断层为西南掉向、北西30°走向正断层，东界埕北20断层为西掉、北西约10°走向的正断层，两条断层在南端交汇。中排山西界为埕北20断层，东界埕北30断层为北东掉向、北东45°走向的正断层，内部发育东西走向和北东走向两组断裂，东西走向断层为南掉正断层，断面呈“铲式”，断面下缓上陡，下部倾角20°~45°，上部倾角50°~75°，断层贯穿古生界、中生界和始新统；北东向断层断面呈“板式”，倾角70°~90°，两组断层相互切割，整体呈“棋盘格”样式。东排山主要发育一系列北东走向断层和近东西走向断层，北东向断层断面呈“板式”，倾角60°~90°；东西走向断层在北部为逆冲断层，断面呈“铲式”，断面北东倾向，东西走向断层在南部为正断层，断层贯穿古生界、中生界和始新统，以北东向断层切割东西向断层为主。

岩性特征：埕岛地区古生界是在太古界变质岩系上发育的一套稳定的沉积岩系，主要为下古生界的寒武系—奥陶系和上古生界的石炭系—二叠系，区域上岩性和厚度稳定，厚度1 700~1 800 m(图 3)。寒武系与奥陶系以陆表海碳酸盐岩沉积为主，厚度约1 400 m，与下伏太古界泰山群为角度不整合接触。寒武系岩性组合可分为两套，下部馒头组、毛庄组和徐庄组主要为红色页岩与石灰岩互层，合计厚度210~230 m；上部张夏组、崮山组、长山组和凤山组主要为灰岩夹白云岩，合计厚度380~400 m。奥陶系发育下统冶里—亮甲山组(90 m灰色白云岩)、上统上、下马家沟组灰岩(460~500 m)和八陡组(200~230 m浅灰色白云岩)。上石炭统假整合于奥陶系之上，主要为陆相含煤碎屑岩，厚度约200 m，二叠系为陆相碎屑岩，早期含煤，晚期为砂泥岩互层，厚度250~350 m。

图3(Fig. 3)

图3 埕岛地区古生界综合柱状图 Fig. 3 Comprehensive histogram of Paleozoic of Chengdao Area

地层分布：埕岛三排山古生界保留层系和厚度不一(图 4，图 5)，西排山只保留下古生界，自西南向东北部厚度由1 400 m减小到不足500 m，依次出露八陡组、上—下马家沟组、冶里—亮甲山组和寒武系，地层呈北西向条带状展布。中排山自南向北古生界从缺失到地层完整(厚度约1 800 m，二叠系保留完整)，南部出露太古界花岗片麻岩、下古生界的马家沟组、上古生界的石炭系和二叠系，东北部出露奥陶系八陡组和上马家沟组，厚度约1 200 m，地层北北西向展布为主。东排山岩性变化最复杂，整体上只有下古生界，自南向北古生界厚度由1 100 m逐渐减小到600 m左右，依次出露上、下马家沟组、冶里—亮甲山组和寒武系，钻井揭示保留地层主要为奥陶系中下部和寒武系中上部地层，奥陶系顶部和寒武系底部的馒头组—徐庄组(部分张夏组)基本缺失。

图4(Fig. 4)

图4 埕岛地区古生界出露分布图 Fig. 4 Distribution map of Paleozoic of Chengdao Area

图5(Fig. 5)

图5 埕岛地区下古生界残留厚度图 Fig. 5 Residual thickness map of Lower Paleozoic of Chengdao Area

研究表明^[10-12]，受周缘板块拼合作用影响，埕岛地区在不同地质历史时期处于不同方向的应力场中。三叠纪末期，在扬子板块与华北地块南缘“剪刀式”碰撞拼接作用下^[13-14]，郯庐断裂发生左旋走滑运动，华北地区处于左旋走滑应力场中，埕岛地区受到NE—SW向挤压作用。早—中侏罗世为板块拼合的间歇期，发育岩性和厚度相对稳定的含煤系地层。晚侏罗世—早白垩世，西太平洋区伊泽奈崎板块(Izanagi)由NWW转向NNW低角度高速(130 mm/a)俯冲^[15-16]，印度板块以较高的速度(105 cm/a)向北东碰撞，郯庐断裂仍为左旋走滑运动，但强度明显减弱，埕岛地区处于左旋应力场阶段，经历由NWW—SEE拉张转到NW—SE向拉张应力环境^[17-19]。晚白垩世—始新世，西太平洋板块以较低的速度(75 mm/a)向北运动，印度板块NNE向运动速度加快(165 mm/a)，郯庐断裂由左旋走滑运动转为右旋走滑运动^[20-21]，埕岛地区处于右旋走滑应力场中^[22-23]。渐新世以来，太平洋板块由NNW转向NWW，加快速度(75~90 mm/a)高角度俯冲于东亚大陆之下^[24-25]，印度板块向北碰撞作用减弱(50~90 mm/a)^{[19, 26-27]}，郯庐断裂右旋走滑运动强度明显减弱^[28]，埕岛地区构造活动进入相对稳定时期。

依据钻井揭示的地层(图 5)和地震资料分析(图 6)，结合区域应力场的时空转换，埕岛地区古生界演化主要经历3个阶段。

图6(Fig. 6)

图6 埕岛地区东西向地震剖面 Fig. 6 East–West seismic section of Chengdao Area

逆冲倾伏褶皱阶段：三叠纪末期，在区域SW—NE向水平挤压应力作用下，埕岛地区开始形成褶皱(图 7a)，随着挤压增强，产生埕北20断层、埕北30断层和埕北30东断层等控制的3条NW走向褶皱逆冲带；受东部NE走向郯庐断裂左旋运动影响，3条逆冲褶皱带受到不均衡积压作用，形成南端收窄隆升、北端展开倾伏的倾伏褶皱。早中侏罗世，逆冲带高部位遭受剥蚀出露寒武系，并在低部位形成较稳定的沉积。埕北20断层控制的断块体(西排山)、埕北30断层和埕北30东断层控制的断块体(东排山)挤压隆升幅度更高，整体剥蚀程度更强烈，西排山和东排山上古生界整体剥蚀殆尽(图 4)；埕北20断层和埕北30断层控制的中部断块体(中排山)南部遭受较强剥蚀(可能古生界剥蚀殆尽)，北部古生界基本保留完整(图 4)。

图7(Fig. 7)

图7 埕岛地区构造演化示意图 Fig. 7 Schematic diagram of tectonic evolution of Chengdao Area

拉张反转成山阶段：晚侏罗世—早白垩世，埕岛地区在NWW—SEE转向到NW—SE的拉分作用下，沿着埕北20、埕北30和埕北30东断层逆冲断面发生滑脱，即发生构造反转，形成西、中、东3排山(图 7b)。在反转作用下，3排山出现高部位古生界保留较厚、低部位古生界保留较少的“薄底”现象(图 6)。由于拉分方向经历NWW—SEE到NW—SE的转换，该时期3条反转断层的北部和南部伸展幅度不同，在左旋旋扭力作用下，北部滑脱伸展距离明显大于南部，奠定了埕岛潜山“南敛北散”的格局。

差异走滑定型阶段：晚白垩世—古新世，在右旋走滑应力场下^[29-30]，埕岛地区处于NNE—SSW走滑应力场中，3排潜山沿着分界断层(埕北20和埕北30)发生右旋走滑错动，自西向东走滑量不断增大(图 2)，控制了不同潜山块断层和岩性的分层分段特征(图 7c)。埕岛西排山相对稳定，基本保持了反转成山阶段的形态。中排山受到北东向走滑剪切作用力和基底向南位移拖拽作用力两种力的影响，在基底拖拽作用下(位移约1.5 km)，上覆古生界处于拉分状态，产生一系列近东西走向、南掉的正断层(图 8a)；同时，在NE向走滑剪切作用力下形成一系列北东向走滑断层，两组断裂相互切割，形成“网状”断裂。东排山相对中排山走滑挤压和基底拖拽更强烈(走滑位移约3.0 km)，基底拖拽作用不仅产生南掉的伸展正断层，同时沿寒武系底部页岩段(馒头组—徐庄组)产生滑脱作用，形成系列滑脱断块山(图 8b)；东排山经过第二、三阶段构造运动，古生界主要保留奥陶系下部和寒武系上部地层，不同山头保留层段不一。渐新世以后埕岛地区进入以热沉降为主的稳定期。

图8(Fig. 8)

图8 埕岛地区南北向地震剖面 Fig. 8 North-south seismic profile of Chengdao Area

埕岛地区古生界油气主要来自周围凹陷，为新生古储它源型油气藏，所以，不同潜山带构造和地层特征的差异性决定了油气成藏的类型和空间分布。

西排山：断层不发育，构造相对简单，地层分布情况影响油气分布，潜山西南部古生界保留较全、构造位置高，是油气聚集有利方向，易形成构造油气藏；潜山中部剥蚀作用下形成不整合圈闭，可形成地层不整合油气藏；潜山低部位主要保留寒武系下部地层，储层不发育且构造位置低，成藏不利。

中排山：南部由于遭受剥蚀古生界缺失，所以，油气主要分布在中北部；北部上、下古生界地层相对齐全，东西走向和北东走向断层交汇，并且贯穿古生界，构造圈闭发育，最利于油气富集，可形成上、下古生界两套油气藏，以构造油气藏为主；中部和东北部上古生界剥蚀殆尽，主要发育下古生界构造油气藏。

东排山：主要保留下古生界，东西走向和北东走向断层切割，形成下古生界构造油气藏，北部主要为寒武系构造油气藏，南部以奥陶系为主，由于基底的强烈拖拽改造，可形成统一的油气藏。

(1) 在郯庐断裂三叠纪末期—始新世左旋$\longrightarrow$右旋“往返式”走滑运动控制下，埕岛地区古生界经历了挤—拉—滑3个演化阶段，即“挤压倾伏褶皱、拉张反转成山、差异走滑定型”。

(2) 挤压倾伏褶皱阶段，发育西、中、东3个逆冲断块体，差异隆升造成不同断块体之间、同一断块体不同部位古生界剥蚀程度不一；拉张反转成山阶段，逆冲断块体反转形成“西、中、东”3排潜山，不均衡反转造成“南敛北散”形态；差异走滑定型阶段，中排山和东排山在基底差异拖拽拉分下发育的东西向断层和北东向断层相互切割呈“网状”特征。3期构造运动叠加，形成埕岛地区古生界构造和地层的多样性特征。