Mesozoic multistage deformation and mechanism of the Central Bohai Bay Basin formation
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摘要:
为揭示渤海湾盆地中部印支期与燕山期多幕变形的构造特征及演化过程，为潜山油气勘探提供理论支持，本文基于研究区三维地震资料的详细构造解析，厘定了研究区中生代的地层划分、构造变形序列及晚期变形对早期变形的叠加改造过程，并探讨了各阶段构造变形的形成机制。结果表明：渤海湾盆地中部在中生代期间主要发育三组断层，其中印支运动表现为自南向北的逆冲推覆，形成NW-近EW向叠瓦式逆断层，其在晚侏罗世-早白垩世期间发生负反转活动，而该时期形成的NNE-近SN向的捩断层调节了不同块体之间的差异运动。燕山运动在研究区主要表现为中侏罗世末和晚白垩世的两幕NW-SE向挤压，形成了NE-SW向逆断层，其局部继承印支期断层面活动，而印支期捩断层在燕山期演变成压扭性的左行走滑断层，并约束了NE向逆断层的规模。
Abstract:Revealing the structural characteristics of multistage deformations and evolution of the Central Bohai Bay Basin during the Indosinian and Yanshanian could provide theoretical support for oil and gas exploration of buried-hills. Based on a detailed structural analysis on the 3D seismic data in the study area, we determined the stratigraphic division, tectonic sequence, and superimposed modification of late deformation on early one, and analyzed the mechanism of the deformation in each stage. The Central Bohai Bay Basin developed three main groups of faults in the Mesozoic. The Indosinian Movement triggered northward thrusting, forming NW to nearly EW-trending imbricated thrust faults that underwent negative inversion during the Late Jurassic to Early Cretaceous. The NNE to nearly SN-trending tear faults formed during the Indosinian regulated the movement among different blocks. The Yanshanian Movement evidenced two episodes of NW-SE compression during the late Middle Jurassic and Late Cretaceous, respectively. The compression formed NE-SW-trending reverse faults of which some parts inherited Indosinian fault plane. In addition, the Indosinian tear faults evolved into transpressional sinistral strike-slip faults in the Yanshanian, constraining the scale of the NE-trending reverse faults.
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Keywords:
- superimposed modification /
- Mesozoic /
- Indosinian /
- Yanshanian /
- Bohai Bay Basin
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渤海湾盆地是发育在华北克拉通东部地块之上的中、新生代断陷盆地，位于华北克拉通破坏的中心区域[1-2]。中生代期间，在华北板块与华南板块碰撞和古太平洋板块向欧亚板块下俯冲等构造作用的影响下，渤海湾盆地先后经历了印支运动和燕山运动，多幕、多方向构造运动的叠加改造使得其前新生代基底发育了复杂的逆冲推覆构造[3-6]。
印支期，华北板块与扬子板块之间剪刀式拼合产生的近SN向挤压力导致渤海湾盆地前中生界地层发生逆冲褶皱并被抬升剥蚀，郯庐断裂带以西广泛发育NWW向或近EW向展布的褶皱-逆冲构造体系[7-13]。例如，黄骅坳陷和济阳坳陷在印支期均发育近EW向的逆冲推覆断层及宽缓褶皱[9-10]。燕山期，古太平洋板块向欧亚大陆东缘之下俯冲角度的交替变化导致华北克拉通经历了3次短暂的挤压事件，前人将其定义为燕山运动A幕（中侏罗世末）、B幕（早白垩世初）、C幕（早白垩世末）3个构造变形幕次，但这三幕变形主要影响了克拉通周缘地带[14-16]，而燕山运动对位于克拉通内部的渤海湾盆地的影响仍存在争论。朱吉昌等[17]认为A幕在渤海湾盆地影响较弱，而B幕对渤海湾盆地的影响最为明显。漆家福等[8]则认为，渤海湾盆地在中侏罗世末发育宽缓的大型NE向褶皱变形，而之后基本未发生褶皱变形，主要表现为盆地的区域性反转隆升。
渤海海域位于渤海湾盆地东部，发育有大量太古界潜山，是我国重要的潜山油气勘探地区之一，目前已经发现了渤中21-2、蓬莱9-1、曹妃甸11-6、渤中19-6等一系列潜山油气田[18-20]。该区域在中生代期间也经历了印支运动和燕山运动，在印支期发育NW-近EW向的三级逆冲推覆体系[21]，在燕山期广泛发育NNE向挤压褶皱、逆冲构造、伸展构造及以郯庐断裂为代表的压扭性构造[22-25]，其中部分印支期及燕山早期先存断裂在燕山晚期还存在持续活动，这导致研究区内多幕变形叠加改造，构造样式复杂，对潜山的形成起到了控制性作用。但由于中生界埋藏较深，勘探难度较大，虽然近年来地震资料及钻井数据不断完善，但凹陷区中生界内部地层的详细划分仍存在一定难度，进而导致燕山期变形幕次难以界定，变形特征也不易识别，尤其对燕山期变形如何继承与改造印支期变形仍不清晰，有待深入研究。
渤海湾盆地中部古生界和中生界保存较为完整，内幕断裂发育，变形复杂，是揭示印支运动与燕山运动叠加改造过程的有利区。因此，本文选择渤海湾盆地中部作为研究区，基于三维地震数据及钻井资料，详细厘定古生代和中生代地层，精细解析断层的构造特征和构造样式，厘定印支期和燕山期多幕变形期次，并揭示晚期构造对早期构造的叠加改造作用，进而恢复研究区中生代演化过程。结合前人研究成果，探讨研究区印支期与燕山期变形的动力机制和潜山形成过程，为渤海湾盆地中低位潜山的油气勘探提供理论支持。
1. 区域地质背景
渤海湾盆地东临胶辽隆起，西接太行山隆起，北靠燕山造山带，南依鲁西地块[2,8,26]（图1b）。渤海湾盆地中部，即渤中凹陷西部及西南部边缘，表现为“三凸三凹”的构造格局，自北向南依次为石臼坨凸起、石南凹陷、沙垒田凸起、沙南凹陷、埕北低凸起、埕北凹陷6个二级构造单元（图1c）。这3个凸起是研究区内的潜山，整体呈NWW-近EW向平行展布。
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a： 渤海湾盆地位置图，b： 渤海湾盆地构造图，c： 渤海湾盆地中部构造图。F1：埕北断裂，F2：沙中断裂，F3：沙南断裂，F4：沙北断裂，F5：石南断裂。Figure 1. Geological map and location of seismic profiles in the southwestern Bohai Baya: Location map of the Bohai Bay Basin, b: tectonic map of the Bohai Bay Basin, c: structural map of the southwestern Bohai Bay. F1: Chengbei Fault, F2: Shazhong Fault, F3: Shanan Fault, F4: Shabei Fault, F5: Shinan Fault.根据角度不整合接触关系，渤海湾盆地中部前新生代地层可划分为太古宇、古生界和中生界三大构造层。其中，太古宇主要为变质花岗岩；古生界主要以白云岩、灰岩、砂泥岩及煤层为主；中生界可进一步划分为中-下侏罗统、上侏罗统-下白垩统两个次级构造层，多为沉积火山碎屑岩[8,22,27-29]。其中沙垒田凸起和渤中19-6构造区整体缺失古生界和中生界，太古宇与上覆新生界直接接触，而石臼坨凸起、埕北低凸起和凹陷区则普遍覆盖古生界和中生界，仅局部缺失部分地层[20,23,25]。太古界基底及古生界和中生界之上覆盖新生界，其自下而上发育古近系沙河街组、东营组、新近系馆陶组、明化镇组和第四系平原组[26,30-35]。
渤海湾盆地中部自中生代以来经历了印支期近SN向挤压、燕山期NW-SE向挤压和伸展及喜马拉雅期走滑构造的叠加改造作用，发育了复杂的断裂体系，主体表现为NW-NWW向和NE-NNE向两组断裂，也有学者认为存在近SN向断裂[22-23]。其中NW-NWW向断裂以埕北低凸起、沙垒田凸起和石臼坨凸起的边界断层最为典型（图1c），包括埕北断裂（F1）、沙南断裂（F3）、沙北断裂（F4）和石南断裂（F5），此外，沙南凹陷内部还存在一条与边界断裂近于平行的沙中断裂（F2）。这些断裂是印支期由华南板块与华北板块碰撞挤压而形成的逆冲断层，后期发生构造负反转，表现为上陡下缓的铲状正断层，断裂向下深切至太古宇，并控制了整个研究区的隆凹格局[6,22-23]。NE-NNE向断裂主要受控于燕山早期的NW-SE向挤压应力场，发育具有逆冲性质的断裂和相关褶皱[22]。近SN向断裂则是形成于燕山早期的左行走滑断层，之后在燕山中期和喜山期转为多幕右行走滑[22]。新生代期间，以走滑为主的断裂活动进一步改造了中生代的断裂体系[6,38]。
2. 古生界-中生界地层展布特征
基于研究区的三维地震资料及钻井资料，对区内各个构造层之间的反射界面进行闭合追踪，获得了渤海湾盆地中部古生界、中-下侏罗统和上侏罗统-下白垩统的残余地层厚度图（图2）。
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图 2 残余地层厚度图a： 古生界，b： 中-下侏罗统，c： 上侏罗统-下白垩统。Figure 2. Thickness map of residual strataa: Paleozoic strata, b: Early-Middle Jurassic strata, c: Late Jurassic-Early Cretaceous.图2a揭示，古生界主要分布于三大区域，其中埕北低凸起及其西部区域普遍保存古生界，仅埕北凹陷北部区域局部有所缺失，且整体表现出向北部减薄的特征；石南凹陷东部和渤中凹陷西部地区古生界保存较厚，沙垒田凸起西段也保留一定厚度的古生界。沙南凹陷主体、石南凹陷中西部、沙垒田凸起东段至渤中19-6构造区一带及石臼坨凸起南部均缺失古生界。中-下侏罗统主要分布在埕北低凸起及其邻区、石南凹陷中、东部至渤中凹陷西部地区，地层整体呈NW-SE向展布。沙垒田凸起和渤中19-6构造区缺失该套地层（图2b）。相较于古生界和中-下侏罗统，上侏罗统-下白垩统在研究区的东部分布范围更广，埕北低凸起、沙垒田凸起和石臼坨凸起主体缺失该套地层，而埕北凹陷、沙南凹陷、石南凹陷和渤中凹陷西部均有不同厚度的沉积（图2c）。该地层在埕北凹陷、沙南凹陷和石南凹陷区域大致呈NW-NWW向展布，而在沙垒田凸起东侧则呈NE-NNE向展布。
3. 印支期与燕山期构造特征及叠加改造过程
3.1 印支期断裂体系及构造特征
印支运动的影响在渤海湾盆地中部广泛存在。本文选取自南向北跨埕北凹陷、埕北低凸起、沙南凹陷、沙垒田凸起和石南凹陷的NE-SW向典型地震剖面，以揭示研究区印支期的构造特征及变形样式（图3）。在剖面A-Aʹ中可识别出5条铲式正断层，自南向北分别为埕北断裂（F1）、沙中断裂（F2）、沙南断裂（F3）、沙北断裂（F4）和石南断裂（F5），这5条主干断裂均倾向南，向下切穿太古宇基底，向上切穿至新生界。其中埕北断裂、沙南断裂和石南断裂分别为埕北凹陷、沙南凹陷和石南凹陷的控盆断裂。埕北凹陷和沙南凹陷内还存在多条切穿至中生界的次级同倾向断层（图3）。
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图 3 A-Aʹ地震剖面及其构造解释剖面位置见图1c。Figure 3. The seismic profile A-Aʹ and its structural interpretationSee Fig.1c for location of the profile.研究区内的凹陷中普遍发育古生界，且古生界整体表现出向盆地北缘断裂逐渐减薄的趋势，呈“薄底”或“尖灭”特征，这在埕北凹陷、沙南凹陷和渤中凹陷中均可识别（图3、4）。古生界顶部存在明显的削截现象，与上覆中生界之间呈角度不整合接触，指示古生界在印支期向北抬升，即现今的控盆断裂在印支期为自南向北的逆冲断层（图3、 4）。沙垒田凸起区域整体缺失古生界和中生界（图2、 3），也指示其北部的沙北断裂在印支期为逆断层，该断层强烈的逆冲活动导致沙垒田凸起处于高位，长期遭受风化剥蚀，致使太古宇与新生界直接接触。由此可见，NE-SW向地震剖面中倾向南的主干和次级断层在印支期构成了自南向北的叠瓦式逆冲推覆体系（图3）。古生界自埕北凹陷向北部沙南凹陷、沙垒田凸起逐渐减薄至消失，指示逆冲活动自南向北逐渐增强。而NW-SE向地震剖面中则无法识别古生界的“薄底”或“尖灭”特征，结合断裂的平面组合可知，印支期逆断层大致呈NWW-近EW向展布。
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图 4 埕北凹陷（a）及渤中凹陷（b）地震剖面及其构造解释剖面位置见图1c。Figure 4. The seismic profiles of Chengbei Sag (a) and Bozhong Sag (b) and their structural interpretationsSee Fig.1c for location of the profile.3.2 燕山期断裂体系及构造特征
基于钻井数据和地层的地震反射特征，本文将研究区中生界划分为中-下侏罗统和上侏罗统-下白垩统两个次级层序，根据各层序的变形样式，可进一步将燕山运动划分为以下阶段。
（1）早-中侏罗世
埕北凹陷和渤中凹陷西部地层保存较为完整，可显著区分出中-下侏罗统和上侏罗统-下白垩统（图3、4）。从横跨埕北凹陷和渤中凹陷的NE-SW向地震剖面可见，中-下侏罗统向北超覆于古生界之上，且地层厚度向北逐渐减薄（图4），指示该区域在早-中侏罗世仍继承了印支期所形成的北高南低的古地貌，中-下侏罗统的沉积受控于当时的古地形。沙垒田凸起和石臼坨凸起南部缺失中-下侏罗统，指示印支期形成的逆断层在该时期可能仍具有较弱的逆冲作用，导致挤压形成的向斜低洼处沉积中-下侏罗统，而隆起处持续遭受剥蚀（图3）。因此，早-中侏罗世研究区继承了印支期构造格局，整体表现为近南北向弱挤压环境下的拗陷沉积过程。
（2）中侏罗世末
埕北凹陷NE-SW向地震剖面中未见中-下侏罗统的明显褶皱变形，顶部虽可见削截现象，但可能是后期构造运动所致（图4a）。而渤中凹陷NE-SW向地震剖面中，古生界和中-下侏罗统发生了一致的宽缓褶皱变形，但其变形形迹与上覆的上侏罗统-下白垩统并不协调，指示中侏罗世末可能发生了一次挤压构造运动（图4b）。在沙垒田凸起西南部，NW-SE向地震剖面指示，主干逆断层整体倾向南东，断层面上陡下缓，在深部归于统一的滑脱面（图5a）。中-下侏罗统与下伏古生界呈协调一致的宽缓褶皱变形，且中-下侏罗统厚度向北西方向具有减薄的趋势，呈现“薄底”构造特征，顶部遭受剥蚀，与上覆新生界之间呈角度不整合接触，指示其在中侏罗世末经历了自南东往北西方向的挤压作用，断层大致沿NE-SW向展布（图5a）。同时，区域上还存在自北西往南东方向逆冲的反冲断层，导致中-下侏罗统与下伏部分古生界作为整体逆冲至古生界之上，使古生界异常增厚（图5a）。在NE-SW向地震剖面中也可见古生界内部及古生界与中生界之间的逆断层，这些中侏罗世末的逆断层活动导致古生界局部呈透镜状（图5b）。但这期逆冲断层及褶皱变形并非在全区处处可见，大部分区域变形并不显著，指示该幕变形较弱或具有局限性。
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图 5 C-Cʹ、D-Dʹ地震剖面及其构造解释位置见图1c。Figure 5. The seismic profile C-Cʹ (a) and D-Dʹ (b) and their structural interpretationsSee Fig.1c for location of the profile.（3）晚侏罗世-早白垩世
研究区上侏罗统-下白垩统广泛沉积，其中埕北凹陷和渤中凹陷特征最为显著（图4）。从穿过该区域的NE-SW向剖面可见，上侏罗统-下白垩统向南超覆于中-下侏罗统之上，与中-下侏罗统的超覆方向恰好相反，整体呈北断南超的箕状断陷特征，指示其形成于伸展构造背景之下（图4）。断层南侧古生界的“薄底”构造指示这些正断层为先存印支期逆冲断层在晚侏罗世-早白垩世期间的负反转活动。沙南凹陷和石南凹陷也有较厚的上侏罗统-下白垩统沉积，但其箕状特征不明显，可能是受后期构造运动叠加改造作用较强所致，而沙垒田凸起在该时期则持续处于高位，未接受沉积（图3）。
（4）晚白垩世
研究区普遍缺失上白垩统，且上侏罗统-下白垩统顶部可见明显的削截现象，与上覆新生界之间呈角度不整合接触，这在埕北凹陷和渤中凹陷均可识别，指示研究区在晚白垩世发生过一次区域挤压事件（图3、4）。石南凹陷北部缺失中-下侏罗统，太古宇之上直接覆盖上侏罗统-下白垩统（图2、 6）。从穿过该区域的NE-SW向剖面中可见，上侏罗统-下白垩统局部区域异常增厚，且上部地层和下部地层变形形迹不协调，指示中间有断层分隔（图6b、 6c）。从与其垂直的NW-SE向剖面中可见，上侏罗统-下白垩统厚度横向变化较大，层内变形形迹的差异也指示了层间断层的存在，上侏罗统-下白垩统由于堆垛式构造而垂向上增厚，部分地层和逆冲断层被剥蚀，与上覆新生界之间呈角度不整合接触（图6a）。此外，下伏太古宇基底中也可识别出一系列倾向南东的分支逆断层，其与BZ19-6区域的逆断层共同构成了花状构造，指示这些逆断层具有压扭性质。基底内的分支断层整体呈叠瓦式排列，向上、向下分别归于顶板和底板逆冲断层，显示出双重逆冲构造特征（图6a）。因此，晚白垩世期间，研究区经历了一次自南东往北西方向的挤压作用，分支逆断层呈NE-SW向展布，并受压扭性走滑断层所约束。
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图 6 E-Eʹ、F-Fʹ、G-Gʹ地震剖面及其构造解释位置见图1c。Figure 6. The seismic profile E-Eʹ, F-Fʹ and G-Gʹ and their structural interpretationsSee Fig.1c for location of the profile.3.3 印支运动与燕山运动叠加构造特征
由前文可知，研究区在印支期近南北向的挤压作用下形成了NW-近EW向的逆冲推覆构造，而在燕山期则在NW-SE向挤压应力下形成了NE-SW向逆断层。两期不同方向应力的构造叠加，导致研究区中生代变形复杂。
石南凹陷北部向石臼坨凸起过渡的区域是印支期与燕山期叠加改造的典型区之一，发育独特的变形样式。从切过该区域的NW-SE向和NE-SW向剖面均可见上侏罗统-下白垩统的异常增厚现象（图7）。层内同相轴不协调，根据同相轴反射特征的差异可将其进一步划分为多个次级层序，各层序之间以次级断层为界，断层大致平行，其北西端与石南断裂相交切，南东端被削截或被后期正断层截切，指示这些次级断层为燕山期自南东往北西方向逆冲的叠瓦式逆断层（图7）。被这些逆断层所分隔的层序表现为透镜状构造，并发生褶皱变形，垂向上表现为堆垛式特征，顶部与上覆新生界呈角度不整合接触（图7）。从前文可知，石南断裂（F5）自印支期开始活动，表现为自南向北的逆冲推覆，在燕山早-中期发生负反转，沉积中生界。图7地震剖面则揭示，在燕山晚期的NW-SE向挤压作用下，新形成的自南东往北西方向的逆冲断层在石臼坨凸起南部斜坡处表现为堆垛式逆冲构造，逆冲断层的北侧借用先存的石南断裂面再次活动。此外，燕山运动和印支运动的叠加效应也导致了沙南凹陷、埕北低凸起西北部等区域的中生界或古生界异常增厚（图5、 6）。而两次构造运动的挤压作用导致埕北低凸起NW-SE向的印支期褶皱被NE-SW向的燕山期褶皱叠加，形成穹盆相间的构造样式[21]。
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图 7 石南凹陷中生界构造层“堆垛式”构造剖面位置见图1c。Figure 7. “Stacked” structure of the Mesozoic strata in the Shinan SagSee Fig.1c for location of the profile.3.4 渤海湾盆地中部断裂体系发育与演化
渤海湾盆地中部受印支运动与燕山运动叠加改造的影响，主要发育NW-近EW向、NNE-近SN向和NE向3组断层。这3组断层形成于不同时期和不同应力背景之下，且断层活动具有继承性。三叠纪末，在印支运动的作用下，研究区形成了一系列自南向北逆冲的叠瓦式逆断层，平面上呈NW-近EW向展布，其中主干断层规模大、延伸距离远，控制了印支期古隆起和凹陷的构造格局，沙南凹陷内则发育一系列次级断层。该时期还发育一系列NNE-近SN向的左行走滑断层，其切穿了NW-近EW向逆断层，可能为逆冲推覆系统中的捩断层，调节了不同区域的逆冲活动（图8a）。中侏罗世末，在燕山运动的影响下，形成了少量NE-SW走向的逆断层，这些逆断层主体倾向SE，局部存在倾向NE的反冲断层，断层规模均较小，受近SN向左行走滑断层所约束，而印支期逆断层则停止活动（图8b）。晚侏罗世-早白垩世期间，印支期形成的逆断层发生负反转活动[39]，控制了埕北凹陷、沙南凹陷和石南凹陷中的箕状断陷沉积，而NE向逆断层则停止活动（图8c）。晚白垩世，在NW-SE向挤压作用下，近SN向的走滑断层持续存在左行走滑活动，并形成了一系列小规模的NE向逆断层，部分逆断层借用印支期断层面活动，而沙北断裂则在该时期转变为左行走滑活动，并逐渐演变成现今的张家口-蓬莱断裂（图8d）。
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图 8 渤海湾盆地中部不同时期断裂体系图Figure 8. The fault system of different episodes in the Central Bohai Bay Basin4. 渤海湾盆地中部构造演化过程及形成机制
古生代期间，华北克拉通以稳定沉积或垂向升降为主[2,40-41]。在此背景下，渤海湾盆地中部接受了稳定的古生界沉积，层间为整合或平行不整合接触，断层、褶皱均不发育（图9a）。中生代期间，研究区在印支运动和燕山运动的作用下发育了复杂的断裂和褶皱变形，本文将其划分为印支期近南北向挤压、早-中侏罗世应力松驰、中侏罗世末NW-SE向挤压、晚侏罗世-早白垩世近南北向伸展及晚白垩世NW-SE向挤压5个演化阶段，并结合区域背景探讨其形成机制。
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图 9 渤海湾盆地中部构造演化模式图Figure 9. Model of the tectonic evolution of the Central Bohai Bay Basin印支期（三叠纪末），华北板块与华南板块的剪刀式碰撞导致华北板块受到了来自南缘的挤压力[5,9,11,42-43]。研究区在近南北向的强烈挤压下发育了自南向北的逆冲推覆，形成一系列NW-近EW向的叠瓦式逆冲断层和同走向的断层相关褶皱，后者整体呈宽缓褶皱样式（图9b、10a）。在逆冲推覆作用下，上盘被抬升，古生界在靠近断层处呈背斜，遭受强烈剥蚀，而在远离断层处则呈向斜，剥蚀较弱或未遭受剥蚀。因此，该时期沙垒田凸起至渤中19-6构造区一带作为抬升最高处，古生界被剥蚀殆尽，而两侧的埕北低凸起和石臼坨凸起处于次高位置，仍保留部分古生界[44]。因此，印支期断裂控制了埕北低凸起、沙垒田凸起和石臼坨凸起的初始形态，奠定了渤海湾盆地中部NW-近EW向隆凹相间的构造格局。同时，逆冲推覆过程中不同块体的运动速度不一致，形成了近SN向的调节性捩断层，可能形成了郯庐断裂和兰聊断裂的雏形（图10a）。
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图 10 各变形期次区域动力背景F1：郯庐断裂，F2：兰聊断裂，F3：张家口-蓬莱断裂。Figure 10. Geodynamic background of each episode of deformationF1: Tan-Lu Fault, F2: Lanliao Fault, F3: Zhangjiakou-Penglai Fault.早-中侏罗世期间，华北板块与华南板块拼合完成，挤压应力减弱[42]。印支期形成的向斜低洼部位开始接受沉积，且沉积过程仍受印支期古地貌的控制，地层表现出向北超覆、减薄的特征（图3, 4, 9c）。印支期形成的主逆冲断层可能仍具有微弱的逆冲活动，导致沙垒田凸起至渤中19-6构造区一带仍处于高位，持续遭受剥蚀。
中侏罗世末，古太平洋板块沿NW方向向东亚陆缘之下俯冲[45-46]，研究区开始受到NW-SE向的挤压应力作用，印支期形成的调节性捩断层转变为左行走滑断层，走滑断层的压扭性活动导致局部形成NE向的逆断层及宽缓褶皱（图5）。
晚侏罗世-早白垩世期间，由于古太平洋板块俯冲角度变陡及俯冲后撤作用，欧亚板块东缘整体处于伸展背景下，形成一系列NE向正断层（图10b）[16,47-48]。渤海海域同样处于伸展背景下，但其夹持在左行的郯庐断裂和右行的兰聊断裂之间，由于向南的挤出-逃逸作用[2,49-51]，导致印支期形成的逆断层发生负反转活动，控制了上侏罗统-下白垩统的箕状断陷沉积，埕北断裂、沙南断裂和石南断裂均具有这种特征（图3、4、 9d），这与研究区北部的石臼坨凸起-428构造带区域的伸展变形是一致的[24,44]。而早期的高角度逆冲推覆面再次活动，可能逐渐演化为右行的张家口-蓬莱断裂（图10b）。
晚白垩世期间，古太平洋板块俯冲角度变缓，对东亚陆缘产生NW向挤压力[1,16,52]，导致古生界与中生界作为整体发生变形，形成了NE-SW向的逆断层及宽缓褶皱（图9e、10c），而研究区至整个环渤海区域均缺失上白垩统沉积。进入古近纪之后，受太平洋板块俯冲及与印度板块之间的碰撞等影响，华北克拉通东部发生区域性构造反转和裂陷成盆活动，发育NE向伸展断裂[6,36]，研究区在断陷作用下接受古近系沉积，新近纪开始发生区域热沉降，从而形成了现今的构造格局（图9f、 10d）。
1975年任丘潜山油气藏的发现掀起了渤海湾盆地潜山勘探的高潮，大型潜山油气藏的不断发现指示渤海湾盆地前古近系潜山油气勘探具有良好前景[53]。目前，前人在渤海湾盆地中部已经发现了曹妃甸和渤中19-6地区的大量潜山油气藏[18,20,54]，而印支期和燕山期挤压应力下形成的逆冲断层及褶皱形成大量潜山裂缝[55]，这对油气的运移和保存至关重要。因此，探讨研究区印支运动和燕山运动的变形样式和叠加改造过程对潜山内幕断裂的刻画具有重要意义，对研究区今后的潜山油气勘探也可提供理论支持。
5. 结论
（1）渤海湾盆地中部在中生代经历了印支期近南北向挤压、早-中侏罗世挠曲沉积、中侏罗世末NW-SE向挤压、晚侏罗世-早白垩世近南北向伸展、晚白垩世NW-SE向挤压5个阶段。多期次构造运动的叠加改造导致研究区发育NW -近EW向、NNE-近SN向和NE向3组断层。
（2）印支运动形成NW-近EW向叠瓦式逆断层及大型宽缓褶皱，奠定了研究区的隆凹格局，而NNE-近SN向的调节性捩断层则在燕山期演变为压扭性的左行走滑断层。
（3）燕山运动形成NE向逆断层及褶皱，导致局部区域古生界或中生界异常增厚。断层规模受走滑断层约束，且局部继承印支期逆断层面活动，指示印支期断层在燕山期具有继承性活动。
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图 1 渤海湾盆地中部地质图及地震剖面位置[22,36-37]
a： 渤海湾盆地位置图，b： 渤海湾盆地构造图，c： 渤海湾盆地中部构造图。F1：埕北断裂，F2：沙中断裂，F3：沙南断裂，F4：沙北断裂，F5：石南断裂。
Figure 1. Geological map and location of seismic profiles in the southwestern Bohai Bay
a: Location map of the Bohai Bay Basin, b: tectonic map of the Bohai Bay Basin, c: structural map of the southwestern Bohai Bay. F1: Chengbei Fault, F2: Shazhong Fault, F3: Shanan Fault, F4: Shabei Fault, F5: Shinan Fault.
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图 2 残余地层厚度图
a： 古生界，b： 中-下侏罗统，c： 上侏罗统-下白垩统。
Figure 2. Thickness map of residual strata
a: Paleozoic strata, b: Early-Middle Jurassic strata, c: Late Jurassic-Early Cretaceous.
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图 3 A-Aʹ地震剖面及其构造解释
剖面位置见图1c。
Figure 3. The seismic profile A-Aʹ and its structural interpretation
See Fig.1c for location of the profile.
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图 4 埕北凹陷（a）及渤中凹陷（b）地震剖面及其构造解释
剖面位置见图1c。
Figure 4. The seismic profiles of Chengbei Sag (a) and Bozhong Sag (b) and their structural interpretations
See Fig.1c for location of the profile.
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图 5 C-Cʹ、D-Dʹ地震剖面及其构造解释
位置见图1c。
Figure 5. The seismic profile C-Cʹ (a) and D-Dʹ (b) and their structural interpretations
See Fig.1c for location of the profile.
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图 6 E-Eʹ、F-Fʹ、G-Gʹ地震剖面及其构造解释
位置见图1c。
Figure 6. The seismic profile E-Eʹ, F-Fʹ and G-Gʹ and their structural interpretations
See Fig.1c for location of the profile.
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图 7 石南凹陷中生界构造层“堆垛式”构造
剖面位置见图1c。
Figure 7. “Stacked” structure of the Mesozoic strata in the Shinan Sag
See Fig.1c for location of the profile.
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图 8 渤海湾盆地中部不同时期断裂体系图
Figure 8. The fault system of different episodes in the Central Bohai Bay Basin
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图 9 渤海湾盆地中部构造演化模式图
Figure 9. Model of the tectonic evolution of the Central Bohai Bay Basin
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