2017, Vol. 33
2. 中国石油华北油田分公司地球物理勘探研究院, 任丘 062552
, CUI YongQian2, ZHANG YuYing1, SHAN ShuaiQiang1, XIAO Yang2, ZHANG ChuanBao2, ZHOU CongAn2, GAO Yuan2
2. Geophysical Exploration Research Institute, PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu 062552, China
潜山 (Buried hill) 是一种古地貌圈闭，自Powers (1922) 发表《潜山及其在石油地质学中的重要性》论文以来，油气勘探实践逐渐证明沉积盆地中这类“基岩”油气藏的巨大勘探潜力，例如美国1928年发现的俄克拉荷马城古潜山油田，委内瑞拉1953年在马拉开波盆地发现的拉巴斯油田 (三叠-侏罗系变质岩、火成岩)，阿尔及利亚1956年发现的哈西迈萨乌德寒武系潜山油田 (含油面积达1300 km2，石油地质储量达35.7×108t)，利比亚在花岗岩基岩潜山中发现了奥季拉-纳福拉油田；我国1959年在酒西盆地发现了鸭儿峡中志留统泉脑沟组变质岩潜山裂缝型油藏，1972年在渤海湾盆地济阳坳陷的义和庄凸起北坡钻探的沾11井于奥陶系灰岩中获得了日产近千吨的高产油流，1975年7月在冀中坳陷饶阳凹陷的任4井在中元古界蓟县系雾迷山组 (Jxw) 碳酸盐岩中获得1014t/d的高产工业油流，发现了富集高产的任丘潜山油田，拉开了冀中探区大规模潜山勘探的序幕。学术界也掀起了认识这类油藏的热情，Levorsen (2001) 使用了该术语，意指“盆地接受沉积前就已形成的基岩古地貌山，并被新地层覆盖而成为深埋地下的潜伏山”；Landes (1960) 归纳整理了美国、委内瑞拉、摩洛哥等国25个潜山油田的地质特征；Martin (1966) 将潜山圈闭根据古地貌特征划分为直接和间接2种古地貌圈闭。潘钟祥总结了国内外几十个油气藏的实例，讨论了基岩油藏的形成与分布特点。华北石油会战指挥部石油勘探开发研究院和华北石油会战指挥部渤海湾地区石油地质研究所 (1978) 编著《渤海湾地区古潜山油气田》，首次对渤海湾盆地的区域地质条件、古潜山油气藏形成条件和勘探方向等做了较为全面的论述；其后，华北油田勘探开发设计研究院1982年编著的《潜山油气藏》，系统阐明了潜山油气藏的形成条件、分布规律和勘探方法，对潜山的成山与成油机理进行了初步分析，提出了较系统的潜山油气藏划分意见。
对于潜山油气藏类型的认识，主要经历了三个阶段。(1) 基于古潜山风化壳圈闭形态的分类：1977年，渤海湾油区地质综合研究大队将渤海湾盆地的潜山圈闭划分为四种类型，即半背斜或单面山、残山或单面山、斜坡-鼻子、古生界背斜或半背斜；后来进一步划分为山头 (含残山)(如任丘Jxw块状油藏; 霸28 Jxw残丘油藏)，山坡 (如任北奥陶系 (O) 块状油藏, 南孟奥陶系层状油藏)，和山腹 (如刘其营奥陶系块状油藏, 南孟寒武系层状油藏) 油气藏，这主要是基于地貌形态分类；(2) 基于潜山内幕油气藏的发现及其对圈闭形态的认识：例如冀中坳陷的南马庄潜山内幕油藏 (谢恭俭，2002)、霸县二台阶南孟潜山内幕油藏 (郑亚斌等，2005)，辽河坳陷的曙光潜山内幕油藏 (何宏等，1999)和兴隆台太古界变质岩潜山内幕油藏 (李晓光等，2007)，也可划分为：①山坡内 (包括逆倾坡 (如西20寒武系府君山组油藏)和顺倾坡层状油藏 (如任北寒武系油藏))；②断鼻内 (包括断鼻块状油藏 (如何庄奥陶系油藏)、断鼻层状油藏 (如霸17寒武系张夏组油藏))；和③山腹内 (包括块状油藏、层状油藏 (如霸24寒武系府君山组油藏))，这一分类主要考虑潜山内幕的地层和圈闭形态；(3) 隐蔽型深潜山油气藏的发现：如霸县凹陷牛东1超深超高温Jxw碳酸盐岩潜山油气藏 (赵贤正等，2011)。
渤海湾盆地冀中坳陷的潜山油气藏是华北油田重要勘探领域之一。受凹陷结构和基底古地形控制，冀中坳陷主要发育了三种类型的潜山油气聚集带，即中央隆起型、断阶型、斜坡型潜山油气聚集带。在生产实践中，潜山油藏据产出位置划分为潜山顶、潜山坡、潜山内幕三种类型，目前潜山顶探明石油储量占绝对优势，潜山坡和潜山内幕发现相对较少。含油层系上，目前蓟县系雾迷山组探明储量4.52×108t，占潜山总储量的86%；奥陶系油气藏数量最多 (20个)，探明储量5959×104t，占潜山总储量的11.48%；寒武系和长城系油藏较少，探明储量 (500~800)×104t，占总储量的1%~1.5%左右。研究表明，除雾迷山组外其它层系勘探潜力大；潜山内幕和潜山坡油藏有较大的勘探潜力，是寻求勘探突破的主要方向。
事物的合理分类是进一步认识其本质、了解其特征的基础。渤海湾盆地在中生代晚期以来，地处西太平洋俯冲带后撤背景 (朱日祥等, 2012, 2015)，经历多期不同方向的伸展，这些构造事件不但产生了中生代晚期、古近纪的裂陷盆地，同时将之前的地层多次切割、改造，形成各种构造形态的断块、凸起或凹陷。如何认识其成因、进一步从构造成因的角度划分潜山的成因类型，是进一步认识深潜山、潜山内幕的形成与演化过程，扩大勘探成效的重要基础。
本文基于冀中坳陷的钻达潜山的数百口探井、覆盖全坳陷的2-D数字地震以及覆盖主要潜山带的上万平方千米的3-D高精度地震资料的系统解释，在深入认识潜山地层系统的基础上，进行潜山面的系统工业制图；开展潜山的成因机制研究，剖析其形成演化过程；从而划分潜山的构造成因类型，分析其分布规律。
2 区域地质背景 2.1 大地构造位置及构造演化渤海湾盆地是一个典型的陆内裂陷盆地 (李德生，1982)，经历了古近纪裂陷与新近纪热沉降坳陷2个演化阶段。冀中坳陷位于渤海湾盆地西部，西接太行山隆起，北与燕山板内造山带相邻，东与沧县隆起过渡，南接邢衡隆起，面积为3.2×104 km2。冀中坳陷是一个以新生代沉积为主的坳陷，沉积厚达7000~10000 m；冀南地区是一个以中、新生代沉积为主的坳陷，沉积厚达10000 m。冀中坳陷可划分为21个二级构造单元 (包括饶阳、保定、霸县、廊固、武清、大厂等12个凹陷和大兴、牛驼镇、高阳等9个凸起)，凹陷总面积为24280 km2。
冀中坳陷区在中元古代至古生代末期经历了稳定沉降阶段，海相碳酸盐岩沉积地层厚度达7500 m。中奥陶统之上为上石炭统不整合覆盖。石炭-二叠系为海陆交互相沉积。三叠-侏罗系在石家庄、霸县等地区局部发育。
下列构造事件对于潜山的形成至关重要：
侏罗纪晚期挤压：SE向挤压，如太白维山奥陶系SSE逆冲在侏罗系之上。盆地内部形成NNE向的挤压背斜与向斜，如牛驼镇背斜、文安向斜等(杨明慧等，2001)。
白垩纪断陷：以太行山前的石家庄断陷发育为特征，包括早、晚白垩世断陷，二者之间以不整合面为界。
古新世-始新世中期断陷 (65~43Ma)：NWW-SEE向伸展，NNE走向断层如太行山前断裂、牛东断层、大兴断层等边界断裂活动强烈，发育石家庄、保定、霸县、廊固等NE走向的独立的地堑或半地堑，充填孔店组火山碎屑岩和沙四段碎屑岩。其成因是太平洋板块向欧亚大陆之下的俯冲后撤作用；太平洋板块俯冲方向与夏威夷-皇帝岛火山链NW向段一致 (81~43Ma)。
始新世晚期-渐新世早期断陷 (43~38Ma)：NW-SE向伸展，廊固、霸县西部、饶阳东部凹陷带、淀北洼槽等活动强烈，充填沙三-沙二段地层 (戴俊生等，1998)；石家庄、保定凹陷断陷减弱。其成因是太平洋板块向欧亚大陆之下的俯冲方向发生重大转折时期，太平洋板块俯冲方向与夏威夷-皇帝岛火山链NWW向段一致 (43Ma以后)。
渐新世中晚期断陷 (28~23Ma)：NNW-SSE向伸展，走滑强烈，边界断层活动强烈。霸县、武清等凹陷充填较厚的沙一-东营期地层，而廊固凹陷剥蚀严重。牛东断层下降盘受右旋应力场控制形成北西向延伸、雁列式排列的背斜构造，马西断裂受走滑作用影响，南部呈帚状散开。
新近纪-第四纪坳陷 (23Ma以来)：冀中坳陷断裂活动性整体较弱，大兴断裂、牛东断裂等边界断裂停止活动，仅凹陷内部三级、四级断裂发育，发育张扭性断裂带，处于整体热沉降坳陷阶段。
2.2 潜山地层系统冀中坳陷基岩地层从中新元古界到下古生界，地层发育较全，包括5个系20个组，主要为局限台地、开阔台地、滨岸等沉积，地层厚度2032~6635m。太古界为深变质岩，为河间潜山的马12油井钻遇；长城系常州沟组 (Chc)、高于庄组 (Chg) 为河间、肃宁潜山带油田探井钻遇；蓟县系雾迷山组 (Jxw) 最厚，达1700m，在任丘、八里庄-薛庄、河间、留北、大王庄东、鄚州、雁翎等一系列潜山油田钻遇；青白口系长龙山组 (Qbc)、景儿峪组 (Qbj) 在任北、南马庄潜山油田钻遇；寒武系府君山组、馒头组、张夏组在任北、南马庄、霸县二台阶潜山油田钻遇；奥陶系分布于整个冀中坳陷。中生界在霸县-武清凹陷一带有分布，主要为侏罗-白垩系。
潜山内幕圈闭的形成取决于底板、顶板或侧向遮挡层的存在 (吴兴宁等, 2011a, b )。上述地层中，寒武系徐庄-馒头组、青白口系、雾迷山组雾6段、杨庄组、串岭沟组等地层岩性致密，有一定厚度，是潜山内幕中的非储层段。钻探证实，徐庄-馒头组 (厚55~367 m)、青白口系 (厚250 m)、洪水庄组 (厚70 m)、串岭沟组 (厚300 m) 非储层段集中、厚度大，泥质含量达30%~60%，可以充当有效的底板层、盖层和封堵层，从而形成内幕储盖组合。例如，任862井-任76井区顺倾向斜坡以徐庄-馒头组为底板的潜山内幕油气藏；西20-马6井区以青白口系为底板、徐庄-馒头组为盖层的逆倾向斜坡潜山内幕油气藏，长洋淀长3井区以青白口系为侧向封堵的“古储古堵”潜山内幕油气藏，间177x井-马62井以串岭沟组为盖层的“古储古盖”潜山内幕油气藏。此外，雾6段、杨庄组虽然地层厚度薄，相邻储层厚度大，仍可作为有效的底板层。
3 潜山成因类型 3.1 潜山发育与分布特征根据钻井与2-D、3-D地震资料解释，完成了冀中坳陷前新生界底界 (Tg) 构造图 (图 1)。该图反映了前新生界潜山的基本面貌。根据潜山的地理位置、构造属性划分为43个潜山构造带。前新生界潜山整体呈NE向展布，与区内构造线走向基本一致；潜山的凸起、凹陷 (洼槽) 明显受断裂控制；潜山分带、分段发育。
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图 1 冀中坳陷新生界底面 (Tg)等T0构造图 A-A’~J-J’表示文中图 3-图 12用到的典型地震剖面位置.图中断层为正断层 Fig. 1 Base Cenozoic (Tg) structural map in T0 in Jizhong Depression A-A'~J-J' refer to the location of the typical seismic profiles in Fig. 3-Fig. 12. Noraml fault in the figure |
切割Tg面的断裂按走向大致可以分为三组：NE向、NW向和近EW向。NE向断层最为发育，数量众多、规模不等，其中太行山山前断层作为冀中坳陷最主要的边界断层倾向SE，控制了整个冀中坳陷向SE方向的整体滑移；控制主要凹陷沉积的边界断层中，北部的大兴断层、牛东断层倾向SE，造成了北部多个凹陷内潜山面之上地层西断东超的格局。南部的献县断层、马西断层等倾向NW，为冀中坳陷南部的东侧边界；与太行山山前断层活动相联合，使冀中坳陷南部潜山地貌出现中间高、两侧低的整体背斜形态。一些规模较小的断层往往以边界断层的同向、反向剪切断层或调节断层出现，倾向各不相同。
NW向断层主要发育于冀中坳陷中南部，倾向主要为SW，往往作为调节断层控制构造带的变形；近EW向断层数量较少，其中坳陷北部的宝坻断层东段、王草庄断层倾向SSE，而坳陷南部的衡水断层倾向NNE。
3.1.2 地层结构及其分布特征潜山地层分布明显受控于区内边界断层及主要控凹断层的发育。中生界主要分布于文安斜坡、出岸断层上盘及太行山山前断层南段上盘；石炭系-二叠系主要发育于凤河营-侯尚村、河西务、文安斜坡、出岸断层上盘及衡水断层上盘的局部地区；下古生界除牛驼镇凸起南部、高阳低凸起及虎北断层下盘外广泛分布；元古界除献县断层下盘外在全区均有发育。太古界在廊固凹陷、牛驼镇凸起、肃宁潜山、皇甫村构造带呈左行雁列式展布。在岔河集-霸州一带太古界潜山带截断寒武-奥陶系潜山，反映出不同期潜山构造带的叠加特征。
3.1.3 潜山构造带划分及特征冀中坳陷整体以徐水-安新-鄚州转换带为界分为南、北两区，构造差异明显。
转换带北侧各构造带在雁列式展布的太行山山前断层、大兴断层、牛东断层的控制下，整体向SE方向伸展迁移，后期被牛东断层-河西务断层，宝坻断层，里坦断层等所切割，致使冀中坳陷北段潜山可分为三个均为NE走向且均呈西断东超的条带，自西向东依次为牛驼镇凸起-河西务潜山-凤河营构造带-侯尚村构造带、文安斜坡-杨村斜坡-王草庄凸起、兴济凸起-双窑凸起。
转换带南侧表现出“双断式”特征，西缘受太行山山前断层的控制，东侧受献县断层、马西断层等走向NE、倾向SW的断层控制，潜山整体上表现为一个轴迹走向NE的宽缓背斜，其东侧在伸展旋转过程中，又被五尺断层、出岸断层等北西向断层切割调整，形成了多个近SW走向的次级潜山构造带。
3.2 潜山分类及其成因类型 3.2.1 潜山的成因分类本文提出了图 2所示的潜山构造成因分类。首先根据潜山发育的构造位置，分为出现在主边界断层的上盘或是下盘的潜山；其次，根据潜山构造样式划分为褶皱型的或断裂型的 (断层切割型)；第三，根据伸展程度的强弱，划分次一级构造类型。据此将冀中坳陷的潜山划分为主边界断层上盘的断层切割型、褶皱型，主边界断层下盘的断层切割型、褶皱型4类14亚类 (图 2)。
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图 2 冀中坳陷潜山成因类型划分方案 Fig. 2 Genetic classification scheme for buried-hill in Jizhong Depression |
潜山的形成与断层的运动相关。根据地层的倾向与断层的相对关系，可以进一步划分为二者同向的掀斜断块 (如何庄潜山)、二者反向的掀斜断块。后者在冀中坳陷广泛发育，如侯尚村潜山、河西务潜山、任丘潜山、长洋淀潜山、留路潜山等；断层位移量越大，旋转量越大，掀斜程度越大，圈闭的闭合度也越大 (图 2)。
任丘潜山位于饶阳凹陷内，处于马西断层上盘。其平面上呈NNE向展布，南端较宽，向北逐渐变窄 (图 3)(王定一和梁苏娟，2001；孙冬胜等，2003)。潜山地层主要为中-新元古界长城系 (Chc)、蓟县系 (Jx) 及下伏的太古界 (Ar)。控山断层为马西断层和任西断层。马西断层于沙三期强烈活动，其上盘地层发生旋转，形成滚动背斜。西侧的任西断层及一系列次级断层于沙一段-东营组沉积时期强烈活动，并导致其下盘地层持续抬升。在马西断层和任西断层的共同作用下，处于二者之间的地层发生顺时针旋转，形成“西高东低”的潜山形态。
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图 3 过饶阳凹陷任丘潜山的地震地质剖面 Fig. 3 Seismic and geological cross-section across the Renqiu buried-hill in Raoyang sag |
河西务潜山位于廊固凹陷内 (郭建华等，2009)，平面上呈不规则条带状，NE走向，中部及东南部相对较高，其西北侧受控于大兴断层，北侧受控于宝坻断层与桐柏镇断层，东南侧则主要受控于河西务断层，东邻杨村斜坡。河西务潜山顶部的古近系底部角度不整合之下为石炭-二叠系、奥陶系。孔店组-沙二段沉积期，大兴断层强烈活动，河西务潜山在大兴断层活动的控制下，发生伸展、旋转，内部形成了较小幅度的褶皱及同向、反向剪切断层；沙二段-沙一段沉积期，大兴断层活动减弱，河西务断层开始活动，导致河西务潜山旋转抬升，并受到较弱的正牵引影响 (图 4)。
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图 4 过河西务潜山带的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 4 Northwest-southeastward seismic and geological cross-section across the Hexiwu buried-hill zone |
潜山的形成受2条以上同倾向断层的控制。也可根据潜山地层倾向与断层倾向的关系，划分为同向断阶 (如杨武寨洼槽的潜山、深西潜山带等)和反向断阶 (如肃宁、牛东1潜山)。牛东1断阶型潜山埋藏深达6000 m，位于霸县深洼槽之下。当这些同向断层的旋转量增大时，往往形成多米诺式断阶组合。
(1) 深西潜山带——同向叠瓦断阶
深西潜山带发育于深县凹陷内 (图 5)，NE走向，处于衡水断层和虎北断层的共同上盘，向北西过渡为深泽-刘村低凸起。潜山地层包括石炭-二叠系、奥陶系、寒武系及下伏的中-新元古界和太古界。潜山的形成受控于一系列NE向断层，这些断层于孔店组-沙四段沉积期开始活动，其上盘地层依次下掉且地层与断层倾向大体一致。多个同向掀斜断块共同发育可构成同向叠瓦断阶型潜山。同向掀斜断块型潜山主要发育于冀中坳陷南部 (崔秀梅等，2011)。
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图 5 过深西潜山的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 5 Northwest-southeastward seismic and geological cross-section across the Shenxi buried-hill |
(2) 肃宁潜山——反向叠瓦断阶
肃宁潜山发育于饶阳凹陷河间洼槽内，处于河间断层和留路断层的上盘，呈NNE向展布，平面上具有“两端宽，中间窄”的特征 (图 6)。潜山地层主要为太古界、长城系和蓟县系，局部残留有寒武系 (葛许芳等, 2003)。潜山的形成受控于河间断层、留路断层、宁古2断层和宁3断层。其中，宁古2断层和宁3断层于孔店组-沙四段沉积期开始活动，到沙三期活动强度最大，其上、下盘地层发生不同程度的掀斜、旋转。随着河间、留路断层在沙一段-东营组沉积期的强烈活动，早期地层进一步旋转，从而导致潜山地层呈多米诺形态。此外，牛驼镇凸起内幕也发育有这一类型潜山。
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图 6 过肃宁潜山的NWW-SEE向地震地质剖面 Fig. 6 West northwest-east southeastward seismic and geological cross-section across the Suning buried-hill |
潜山的形成受两条以上相背而倾的断层控制，位于二者共同的上升盘。在任西洼槽、大城凸起可见 (图 7)。
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图 7 过任西洼槽的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 7 Northwest-southeastward seismic and geological cross-section across the Renxi sag |
任西洼槽潜山为典型的地垒型潜山 (图 7)，发育于饶阳凹陷内，处于任西断层上盘。潜山地层为太古界、长城系和蓟县系。控山断层为任西断层、长洋淀断层、出岸断层及一系列次级断层 (赵贤正等，2008)。该类型的潜山是在倾向相反的两条或多条断层对早期形成的掀斜断块进行改造的基础上发育而来的。地垒型潜山规模相对较小，文安斜坡和高阳低凸起内部均发育有地垒型潜山。
3.2.2.4 转换凸起型位于两条断层的位移转换部位，这两条断层的倾向可以相同、也可以相向或相背，也可以发生部分叠覆，表现为位移转换的多种方式，在构造样式上可以是凸起或走向斜坡 (谢晓军和邓宏文，2008；劳海港等，2010)，常有扭曲、翘升特点。容城凸起、大厂凹陷的王草庄凸起潜山为此类型 (图 8)。
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图 8 过大厂凹陷王草庄凸起的南北向地震地质剖面 Fig. 8 North-southward seismic and geological cross-section across the Wangcaozhuang high in Dachang sag |
王草庄凸起为宝坻断层上盘的似穹窿状凸起，走向NEE，平面上近椭圆形，北侧受控于宝坻断层东段，南侧受控于孙校庄断层，西邻大孟庄洼槽，南接孙校庄洼槽。其顶部为古近系底界角度不整合，侏罗-白垩系、石炭-二叠系、奥陶系与寒武系等地层与沙二段地层以削截不整合面相接触。沙二段沉积期以来，宝坻断层开始强烈活动，其上盘地层在其影响下发生旋转，同时内部受多个同向、反向剪切断层的切割、调整，尤其是在孙校庄断层的作用下，使其与孙校庄洼槽、杨村斜坡分离开来，形成一个较为独立的凸起构造。因为处于宝坻断层与王草庄断层相叠接的位置，王草庄凸起表现出地层向两侧倾伏的几何形态。
3.2.2.5 伸展外来断块型由于边界断层的强烈伸展活动，断层的位移量达几千米到数十千米，断层上盘远离 (初始) 下盘。受控于拆离断层的几何学结构，断层上盘发生逆时针旋转、或逆牵引褶皱，也常遭受同向、反向断层切割，内部结构较为复杂。可把这种位移量较大的断层上盘断块潜山称为伸展外来断块型潜山 (图 2)。如牛驼镇凸起潜山 (图 9)、献县断层上盘的虎北潜山等。
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图 9 过廊固凹陷-牛驼镇凸起-霸县凹陷-文安斜坡的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 9 Northwest-southeast seismic and geological cross-section across the Langfang-Gu'an sag, Niutuozheng high, Baxian sag, and the Wen'an slope |
牛驼镇凸起潜山平面上呈狭长弯曲条带，南段走向NE，北段走向NEE，主要受控于西北侧的大兴断层及东南侧的牛东断层，西邻廊固凹陷，东邻霸县凹陷。其顶部为新近系底部不整合，寒武、蓟县系与馆陶组 (Ng) 呈不整合接触 (周从安等，2010；查明等，2011)。孔店组-沙二段沉积期，大兴断层强烈活动，牛东断层作为其同向剪切断层有较弱的活动，牛驼镇凸起受其影响发生伸展、旋转；沙一段-东营组沉积期，大兴断层停止活动，牛东断层开始强烈活动，切开孔店组-沙二期地层，并导致下盘的牛驼镇凸起旋转抬升，并于新近系热沉降埋藏期之前遭受强烈剥蚀；馆陶组-明化镇组沉积早期，牛东断层仍有一定量的活动，而牛驼镇凸起则整体处于稳定沉降背景。由于大兴断层的强烈活动，牛驼镇凸起经历了最大处约27km的水平位移和强烈的旋转，形成伸展外来断块型潜山。
3.2.2.6 逆牵引背斜型受控于边界断层的转折，在断层转折点处 (尤其是上凹式转折点)，断层上盘在平行于断层面发生滑动时，易形成断层相关褶皱 (逆牵引褶皱)，俗称滚动背斜。如廊固凹陷的固安背斜潜山 (桂宝玲等，2012)，西柳潜山等(图 2)。
3.2.2.7 横向背斜型这类背斜的走向与主要边界断层的走向相垂直，常是边界断层在生长、联合的过程中形成的。例如凤河营潜山带 (图 10)。
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图 10 过廊固凹陷-凤河营潜山-武清凹陷-杨村斜坡的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 10 Northwest-southeast seismic and geological cross-section across the Langfang-Gu'an sag, Fengheying buried-hill, Wuqing sag, and the Yangcun slope |
凤河营潜山整体为一NNE走向的鼻状背斜，位于大兴断层北段-中段过渡位置上盘，同时也是宝坻断层西南段分支断层的下盘，西邻廊固凹陷，东邻大厂凹陷，处于构造转换的位置。凤河营潜山顶部为古近系底部角度不整合，石炭系、奥陶系不整合于其下，内部地层呈背斜形态。孔店组-沙四段沉积期，宝坻断层尚未开始活动，凤河营潜山主要受控于大兴断层，发生旋转掀斜，由于处于大兴断层北段至中段的过渡位置，沿走向看，大兴断层的断距经历了大-小-大的变化，导致凤河营潜山呈现出中间高，两边低的横向背斜形态；沙三段-明化镇组沉积早期，大兴断层活动逐渐减弱，宝坻断层持续活动使凤河营断层在正牵引的作用下形成现今的鼻状背斜形态。
3.2.2.8 挤压背斜型在燕山期，由于盆地周缘的挤压作用，在冀中坳陷形成了几排NE或NNE向的背斜、向斜带，如在现今的文安斜坡、大城凸起等部位。有些褶皱带在新生代断陷活动中被保留下来，或者仅只经历弱的构造改造，如里坦褶皱带 (图 2)，原为一个断层传播褶皱背斜带。
3.2.2.9 双向旋转型在此所说的双向旋转，是指两条相对而倾的犁式边界断层发生活动，共用的上盘发生逆牵引而旋转，形成的上隆凸起形态，如雁翎潜山带、高阳低凸起潜山带 (图 11)。
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图 11 过保定凹陷-高阳低凸起-蠡县斜坡-饶阳凹陷的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 11 Northweat-southeast seismic and geological cross-section across the Baoding sag, Gaoyang lower bulge, Lixian slope, and the Raoyang sag |
高阳低凸起呈NE向展布，西邻保定凹陷，东侧通过蠡县斜坡与饶阳凹陷相接，平面上具有“北窄南宽”的特征。潜山地层主要为中-新元古界长城系、蓟县系及下伏的太古界。通过地震剖面分析，控山断层为西侧的太行山山前断层及东侧的马西断层。太行山山前断层于孔店组-沙四段沉积时期大规模活动，与此同时高阳低凸起的西翼发生旋转；而马西断层活动时间相对较晚，于沙三期强烈活动，高阳低凸起东翼开始旋转。至此，形成完整的凸起形态。随后，经过一系列次级断层的改造并最终定型。
高阳低凸起潜山西、东翼旋转的时间有早晚之分。实际上在马西断层活动期间，饶阳凹陷急剧下沉、旋转，伸展位移向西传递，保定凹陷沙三-沙二期沉降减小，甚至沿太行山前断层发生反转，沙三以上地层形成如图 11所示的蛇头状构造。二者构成典型的重力滑脱构造组合。
3.2.2.10 反转斜坡型前述的燕山期背斜或向斜一翼，在新生代正断裂活动时，发生下掉、旋转，可称为半地堑的缓坡翼。这样从原来挤压背斜的斜坡演变为伸展断陷的斜坡，在此称为反转型斜坡。由于处于多期的岩溶斜坡带，常有较好的潜山顶面或内幕岩溶储层，因此，一直是勘探的重点对象。如石东潜山、高6井南潜山、文安斜坡潜山等(图 9、图 10)。
文安斜坡位于霸县凹陷内，整体为NE走向的近长条形斜坡带 (苏立萍等，2003)，北西侧受控于牛东断层，西侧为陵城断层、马西断层所切，向东南过渡为大城凸起。其顶部为古近系底部不整合，下为蓟县系-中生界。中生代文安斜坡与牛驼镇凸起一起在挤压应力作用下形成了背斜的构造形态，牛驼镇凸起及文安斜坡地层遭受剥蚀；孔店组-沙二段沉积期，大兴断层强烈伸展，而牛东断层仅有较弱的活动，文安斜坡与牛驼镇凸起作为一个整体经历伸展、旋转；沙一段-东营组沉积期，大兴断层停止活动，牛东断层开始强烈活动，切开孔店组-沙二期地层，文安斜坡此时主要受控于牛东断层经历强烈伸展、旋转；馆陶组沉积期至明化镇组沉积早期，牛东断层仍有一定量的活动，文安斜坡再经历一定量的伸展，此后则于热沉降背景中稳定埋藏。文安斜坡经历了早期挤压，后期伸展的负反转过程，形成反转斜坡型潜山 (图 9)，发育了码头、信安镇、苏桥、文古3等潜山构造 (王建瑞等，2012；赵贤正等，2010a)。牛北斜坡潜山、杨村斜坡潜山也经历了类似的反转过程 (图 10)(袁选俊等，2004)，属于该类潜山。
3.2.2.11 高凸起型主要发育在边界断层的下盘，由于边界断层的长期活动，下盘地层持续掀斜、剥露、剥蚀，形成侵蚀型山头。如南马庄潜山 (图 3)、大兴凸起潜山 (图 9)。
3.2.2.12 褶皱型位于边界断层下盘的地层，在燕山期或更早时期 (？) 发生挤压变形，后期改造较弱。其上为新近系埋藏，形成一种潜山。如大城凸起、马西断层下盘的南马庄潜山等(图 2)。
3.2.2.13 冲断构造型位于边界断层下盘的地层形成的冲断构造 (图 2)，表现为双重构造、构造楔、断层相关褶皱等、例如太行山前断层下盘的半壁店潜山，为2~3条逆冲断层形成的双重构造。牛驼镇凸起内部也见太古界-元古界逆冲的构造现象。主要是在燕山期或更早时期 (？) 挤压变形形成的。
3.2.2.14 变质核杂岩型由于多期及长期伸展，太古界等深变质岩系遭受伸展拆离，逐渐剥露地表，形成变质核杂岩 (孙冬胜等, 2004a, b )。如献县断层下盘的潜山带 (图 12)。
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图 12 过献县潜山带的NW-SE向地震地质剖面 Fig. 12 Northwest-southeast seismic and geological cross-section across the Xianxian buried-hill |
献县断层位于冀中坳陷东南部，为NW-近NE走向，平面上呈弧形展布，剖面上表现出典型的变质核杂岩特征。潜山的形成和演化受献县断层的控制。献县断层于晚中生代 (？) 开始活动，上盘遭受大规模拆离，致使下伏太古界发生剥露，呈穹窿状展布 (郑大海等，2004)。由于断层的大规模拆离运动，其上盘往往发育有掀斜断块型潜山。
3.3 潜山的复合成因及其组合特点 3.3.1 潜山的复合成因前述每一类型的潜山，实际上指的是其主要成因类型。在地质历史时期，潜山受到多种内外地质营力的作用，因此常具复合成因。例如，著名的任丘潜山，为反向掀斜断块成因 (图 3、图 7)，但次级断层反向时可与掀斜断块的边界断层构成小的地垒形态，同样控制局部潜山圈闭的结构。其相邻的南马庄潜山，为高凸起型，剥蚀强烈，但潜山内幕可以发育褶皱或逆冲构造 (图 3)，新生界之下发育中生界、石炭-二叠系，而这些地层任丘潜山并不存在 (图 3)，意指高凸起形成之前可能处于不同的构造环境 (孙冬胜等，2003)。河西务潜山带是复合成因的典型代表 (图 4)(邹华耀和张春华，2001)，它主要是掀斜断块成因，但也具有反转斜坡与内幕褶皱的特点。牛驼镇凸起为伸展外来断块，内部发育逆冲构造，也受到掀斜的作用 (图 9)。凤河营潜山以横向背斜为基础，也受到桐柏镇断层掀斜的影响 (图 10)。王草庄凸起为转换凸起，也受到掀斜与逆牵引的影响 (图 8)。高阳低凸起遭受双向旋转，凸起高部位受到同向或反向断层切割，叠加小的地堑与地垒 (图 11)。
3.3.2 潜山的组合特点上述潜山类型在平面上成带分布 (图 1)，表现为以下7种组合特点：
(1) 掀斜断块+高凸起型：这是边界正断层上、下盘的常见组合样式，如任西潜山与南马庄潜山 (图 3)。
(2) 反向断阶组合：如肃宁潜山带 (图 6)。任西洼槽带的潜山受出岸断层、长洋淀断层、任西断层控制，多个掀斜断块构成反向断阶组合 (图 7)。
(3) 同向断阶+高凸起型：如深西潜山与新河凸起潜山的组合 (图 5)。
(4) 横向背斜或转换凸起+反转斜坡型：如凤河营潜山与杨村斜坡 (图 10)、王草庄凸起与杨村斜坡的组合 (图 8)。
(5) 高凸起型+伸展外来断块型+反转斜坡型：例如大兴凸起、牛驼镇凸起与文安斜坡潜山的组合 (图 9)。在后两者之间，还可以出现牛东1号潜山等反向断阶组合，深埋于霸县凹陷深部 (赵贤正等，2011；杜金虎等，2012)。
(6) 高凸起型+双向旋转型+高凸起型：例如太行山山前潜山 (可以发育半壁店冲断构造)、高阳低凸起、马西断层下盘高凸起型潜山组合 (图 11)。
(7) 掀斜断块+变质核杂岩型：如献县变质核杂岩潜山与其上盘的掀斜断块潜山组合 (图 12)。
4 讨论与结论 4.1 讨论 4.1.1 潜山分类的合理性前人从不同角度对潜山进行了多种分类。可以根据储集体时代 (如中生界、古生界、元古界)、储集体岩性 (变质岩、火成岩、碳酸盐岩、碎屑岩)，潜山的地貌形态 (地貌山、构造山 (断块、褶皱)等)等对潜山进行分类。无疑，潜山具有多种成因 (李丕龙等，2004)，谯汉生和袁选俊 (2001) 据潜山的成因、地貌与储层结构划分为地貌、断块、不整合等三类潜山。同时，从构造演化的角度考虑，潜山是受物质基础的形成、构造改造的过程、上覆地层的覆盖等控制的，表现为地层建造、改造剥蚀、调整、埋藏定位的完整过程，是内、外地质动力长期作用的构造-地貌的最终体现。例如，根据构造的形成与盖层沉积的先后关系 (吴永平和杨池银，2002)，或前中生界基底成山时间与上覆地层的时代之间的关系 (陆诗阔等，2011)，可将潜山分为先成地貌潜山 (先成山后覆盖)、同生构造潜山 (成山与覆盖同期) 与后成构造潜山 (成山晚于覆盖) 三类，成山与覆盖同期是冀中坳陷潜山的主要类型。此外，还有据潜山演化历史进行分类的方案 (吴孔友等，2010a)。
冀中坳陷的形成、演化与断裂活动息息相关，潜山的发育受控于断裂演化 (赵贤正等, 2012a, b )。断裂在活动过程中，上盘形成断层相关褶皱背斜带、断块，下盘旋转隆升；断裂的生长、多期次的断裂活动，不同方向断裂的切割与位移转换，都将造成断裂上、下盘的多种构造变形样式 (赵贤正等，2010b)。因此，本文首先基于潜山的构造位置 (与主要边界断层的相对构造关系) 划分为 (主边界) 断裂上、下盘的潜山；其次，根据断裂上、下盘的变形是以断裂或褶皱为主，进一步划分为断裂型、褶皱型；第三，由于随伸展强度的增大，断裂破坏可能由单条断层、逐步发展到多条 (它们可以同向或反向组合)，甚至长距离迁移运动形成外来断块等；褶皱也随着断裂位移的增大出现相应的样式，因此，可以据伸展强度进一步对潜山进行分类。在这种分类中，也考虑了断裂世代、断裂演化，导致潜山发生构造演化，出现双向旋转、反转斜坡等潜山成因类型。
4.1.2 不同成因类型潜山的含油气性冀中坳陷发育古近系孔店组-沙四段、沙三段、沙一段湖相烃源岩以及石炭-二叠系煤系烃源岩，油气供给充分 (梁生正等，2005)。前者主要分布在饶阳、霸县、廊固、石家庄、保定等古近纪断陷中；后者分布在文安-杨村斜坡带，如苏桥-文安地区的煤成气聚集 (王明明等，2004；赵贤正等，2010a)，其生油窗在3500~5000m。
冀中坳陷潜山的含油气层系如：二叠系石盒子组 (苏20、文23油气藏)，奥陶系 (任丘北、苏桥、荆丘、永清等油田)，寒武系张夏组 (南孟油田)、馒头组 (南孟油田)、府君山组 (任丘、南孟油田)，青白口系 (南马庄油田)，蓟县系雾迷山组 (任丘、鄚州、留北、雁岭等油田)，长城系高于庄组 (河间油田)、常州沟组 (河间油田)，太古界 (河间马12油藏)。在饶阳凹陷已探明任丘、河间、八里庄、薛庄、八里庄西、大王庄东、留北、卧佛堂、梁村等9个大中型潜山油气田 (田世峰等，2009；马红岩等，2010)。冀中坳陷目前发现的最大的潜山油田是任丘油田。任丘潜山油藏呈NE向条带状展布, 南北长25 km，东西宽2~8 km。含油层位蓟县系雾迷山组、寒武系府君山组和奥陶系 (余家仁等, 1998；王定一和梁苏娟，2001)。开发核实含油面积84.5 km2，探明储量4.0397×108t，可采储量1.393×108t。雾迷山组油藏储量丰度达655×104 t/km2，试油日产量有28口井超过1000t，最高的任9井日产油5435 t。任丘雾迷山组油藏为裂缝性块状底水碳酸盐岩潜山油藏，油藏中部埋深3250 m，原始油水界面3510 m，最大含油高度922.4 m，平均含油高度272 m；府君山组为层状油藏，但其油水界面与雾迷山组一致；而任北奥陶系油藏油水界面4100 m。
冀中坳陷以潜山为主体的复式油气聚集带是油气聚集的主要场所 (邹华耀等，2001;臧明峰等，2009；易士威等，2010；赵贤正等, 2012a, b )。冀中坳陷已发现14个潜山与第三系的复式油气聚集区带 (于英太，2003；李军等，2006；张林炎等，2011；高先志等，2011)，其探明石油地质储量为8.8742×108t，占冀中坳陷总储量的97.7%(杨桂茹等，2009)。
研究表明，断块型 (任丘型)、高凸起型 (如南马庄)、断阶型 (如泽42井区、宁古11潜山)、反转型斜坡 (如文安斜坡)、外来断块型 (如牛驼镇凸起)等成因类型的潜山因源-储组合、成山与成藏时期匹配而含油气性较好 (吴孔友等, 2010b, c；高长海等，2011；吴伟涛等，2011；田世峰等，2012；赵贤正等, 2012a, b )。
4.2 结论(1) 冀中坳陷的潜山经历了前中生代建造形成、侏罗纪晚期挤压、白垩纪-古近纪多幕伸展断陷与新近纪-第四纪沉陷埋藏的形成过程。
(2) 依据潜山发育的构造位置、构造变形特点与伸展变形的强度，可以进行潜山的构造成因分类。首先依据构造位置，划分为边界断层的上盘或下盘的潜山；其次依据构造变形的样式划分为断层切割型与褶皱型；第三依据伸展变形的强度划分为14种基本类型。
(3) 受控于长期演化及内外地质营力的联合作用，潜山多具有复合成因，在平面上不同成因类型的潜山带有规律地出现，主要有掀斜断块-高凸起型、反向断阶型、同向断阶-高凸起型、横向背斜或转换凸起-反转斜坡型、高凸起型-伸展外来断块型-反转斜坡型、高凸起型-双向旋转型-高凸起型、掀斜断块-变质核杂岩型等7种组合类型。
(4) 冀中坳陷的潜山油气资源丰富，反向掀斜断块型、高凸起型、断阶型、反转型斜坡、外来断块型等成因类型的潜山因源-储组合、成山与成藏时期匹配而含油气性较好。
致谢 本文在写作过程中，得到李德生院士的亲切指导；在与赵贤正、金凤鸣、张锐锋等教授级高工的交流中受益匪浅；谨致谢忱。| [] | Cui XM, Wang JR, Li Q, Cao LZ, Peng N. 2011. Discussion on hydrocarbon accumulation conditions of the metamorphic rock reservoir in the Xinhe uplift of the Jizhong depression. Special Oil & Gas Reservoirs, 18(2): 29–32. |
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