郯廬斷裂帶渤海段斷裂活動差異性對新近系油氣成藏的影響＊

宗 奕 鄒華耀 滕長宇

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院; 2.中國石油大學(xué)(北京)資源與信息學(xué)院)

郯廬斷裂帶渤海段斷裂活動差異性對新近系油氣成藏的影響＊

宗 奕1鄒華耀2滕長宇2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院; 2.中國石油大學(xué)(北京)資源與信息學(xué)院)

采用斷裂活動速率方法對郯廬斷裂帶渤海段主干斷裂活動的差異性進(jìn)行了分析,并探討了斷裂活動差異性對該地區(qū)新近系油氣成藏的影響。結(jié)果表明:渤中段南部和萊州灣段主干斷裂晚期活動性較強(>20 m/M a),晚期較強烈的主干斷裂活動為油氣晚期充注提供了垂向運移的條件,圍繞主干斷裂分布了一系列新近系油田;而遼東灣段主干斷裂晚期活動速率較低(<20 m/Ma),不利于油氣從古近系烴源巖向上發(fā)生垂向運移,因而在新近系尚未有大中型油田發(fā)現(xiàn)。

郯廬斷裂渤海段 斷裂活動速率 差異性 新近系 油氣成藏

郯廬斷裂帶是中國東部一條巨大的北北東走向構(gòu)造變形帶,南起湖北廣濟,向北經(jīng)廬江、郯城并穿過渤海延伸至東北地區(qū),我國境內(nèi)總長度約2 400 km。郯廬斷裂在平面展布上具有明顯的分段性,由南至北可劃分為3段,即蘇皖段、山東段(又稱沂沭斷裂帶)和沈陽-渤海段(又稱營濰斷裂帶)[1]。郯廬斷裂是一個大規(guī)模的走滑斷裂系統(tǒng),具有多期復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史。

郯廬斷裂帶渤海段橫亙渤海海域東部,對渤海灣盆地的形成和演化有著重要的作用[2]。根據(jù)斷裂帶不同地段的發(fā)育、發(fā)展和活動形式上的差異,郯廬斷裂帶渤海段又可劃分為遼東灣段、渤中段和萊州灣段[3]。前人對郯廬斷裂帶渤海段不同單元的差異性研究主要集中于對其構(gòu)造樣式和成因機制的分析,進(jìn)而得出其對油氣成藏的影響[4-9],而筆者則采用斷裂活動速率方法對郯廬斷裂帶渤海段不同單元的斷裂活動差異性對新近系油氣成藏的影響進(jìn)行分析,以揭示該地區(qū)新近系油藏差異分布的原因。

1 郯廬斷裂帶渤海段發(fā)育特征

郯廬斷裂帶遼東灣段主要表現(xiàn)為2個分支,走向為NNE(圖1),其中東支構(gòu)造樣式以明顯的負(fù)花狀構(gòu)造為主,控制了遼東低凸起的形成[8],與走滑斷裂伴生的淺層次生正斷層系統(tǒng)斷層密度低且單條斷層延伸性較差;西支貫穿遼中凹陷,在JX1-1油田附近強烈反轉(zhuǎn),在其它區(qū)域以伸展為主。從整體上來看,遼東灣段主要以走滑斷裂為主,淺層斷層較少(圖2、表1)。

圖1 郯廬斷裂帶渤海段主干斷裂與油氣田分布圖

圖2 郯廬斷裂帶遼東灣段典型橫剖面圖(剖面位置見圖1)

表1 郯廬斷裂帶渤海段發(fā)育特征

郯廬斷裂帶渤中段長約70 km,與遼東灣段大致成NE26°[3]。從黃河口凹陷到渤南低凸起,渤中段表現(xiàn)為3個分支,走向為NNE,其中西支從墾東凸起西側(cè)進(jìn)入渤海,中支通過萊北低凸起西側(cè)并將渤南低凸起錯斷,東支位于萊北低凸起和渤南低凸起東側(cè)且表現(xiàn)為2條斷裂;而在渤東低凸起和渤東凹陷附近,郯廬斷裂分別表現(xiàn)為入字型構(gòu)造和單支(圖1)。另外,渤中段與遼東灣段在橫剖面形態(tài)上也有著較大的差異,該段淺層斷層單條規(guī)模較小,斷裂間距僅1km左右,以復(fù)合“Y”字樣式、“羽狀”樣式和“卷心菜”樣式為主,沒有遼東灣段構(gòu)成的強烈反轉(zhuǎn)。從整體上來看,渤中段主要以正斷層為主,淺層斷層發(fā)育密集,主要呈卷心菜式(圖3、表1)。

圖3 郯廬斷裂帶渤中段典型橫剖面圖(剖面位置見圖1)

郯廬斷裂帶萊州灣段主要表現(xiàn)為東西兩支,走向NNE,具有明顯的“正花”、“負(fù)花”狀構(gòu)造和典型的走滑性質(zhì),形成了一系列反轉(zhuǎn)斷裂背斜[3],羽狀淺層正斷層系統(tǒng)與走滑構(gòu)造相伴生。從整體上來看,萊州灣段走滑性質(zhì)明顯,淺層斷層發(fā)育(圖4、表1)。

圖4 郯廬斷裂帶萊州灣段典型橫剖面圖(剖面位置見圖1)

2 斷裂活動差異性對渤海海域新近系油氣成藏的影響

用來描述斷裂活動性的方法主要有斷層生長指數(shù)法、斷層落差法和斷裂活動速率法,利用斷裂活動速率法對斷裂的活動性進(jìn)行描述,可以彌補斷層落差法由于缺少時間概念所帶來的不足,同時可以避免斷層生長指數(shù)法要求凹陷內(nèi)不同部位在不同時代的沉積速率一致且斷層上下盤沒有大的沉積間斷[10-11]因而適用性不強的問題。因此,本次研究選取斷裂活動速率法來描述斷裂的活動特征。

斷層活動速率是指一定時期內(nèi)某一地層單元斷裂活動形成的落差與相應(yīng)沉積時間的比值,即

式中:Vf為斷裂活動速率,m/M a;T為沉積時間, Ma;Hd、Hu為斷層下降盤和上升盤地層厚度,m。

斷裂既可為油氣運聚的通道,又可為油氣散逸的通道。研究表明,郯廬斷裂帶萊州灣段的活動不僅形成了規(guī)模較大的構(gòu)造,也形成了良好的油氣輸導(dǎo)通道,使得萊州灣凹陷東部走滑帶淺層油氣相對富集[8];渤中地區(qū)主要在新近紀(jì)發(fā)生大規(guī)模油氣充注,特別是PL 19-3油田的發(fā)現(xiàn),證明了渤中段斷裂活動對油氣成藏具有明顯的控制作用,新構(gòu)造運動在形成了大量的構(gòu)造圈閉的同時也促進(jìn)了油氣的運移和再分配[12-13];遼東灣地區(qū)也存在晚期成藏現(xiàn)象,斷裂的晚期活動對于油氣成藏有著一定的作用。本次研究主要選取萊州灣段東支、渤中段東支一條主干斷裂和遼東灣段東支兩條主干斷裂來分析晚期(新構(gòu)造運動期,5.1M a以來)斷裂活動差異性對渤海海域新近系油氣成藏的影響。本次研究所選地震測線見圖1。

圖5為郯廬斷裂帶渤海段斷裂活動速率對比圖。由圖5能夠看出:遼東灣段東支兩條主干斷裂(即遼中1號斷層和遼中2號斷層)的活動速率全部低于20 m/Ma,活動速率的變化幅度較小,顯示出受到較小應(yīng)力作用。渤中段斷裂活動速率變化較大,分布在8～45 m/Ma之間,其中第1數(shù)據(jù)點位于LD32-3油田附近,斷裂活動速率在21 m/M a;第2、第3數(shù)據(jù)點主要位于渤東凸起的北部,斷裂活動速率低于20 m/M a;第4、第5數(shù)據(jù)點位于渤東凸起的南部,斷裂活動速率在20～30 m/Ma;第6、第7數(shù)據(jù)點位于PL19-3油田附近,斷裂活動速率大于40 m/Ma,而且呈越來越高的形式。萊州灣段斷裂活動速率總體較高,分布在30～45 m/M a之間,數(shù)據(jù)點分布較均一,主干斷裂從北到南一直保持著較大的活動速率。這說明,郯廬斷裂帶遼東灣段、渤中段和萊州灣段的斷裂活動速率有著較大的差異,這必將對以斷裂作為油氣運移通道的新近系油藏的形成產(chǎn)生重要影響。

圖5 郯廬斷裂渤海段斷裂活動速率對比圖

從目前渤海海域已發(fā)現(xiàn)油田(藏)的分布(圖1)可以看出,渤中地區(qū)和萊州灣地區(qū)新近系油田大部分分布于郯廬斷裂主干斷裂兩側(cè),而遼東灣地區(qū)新近系尚未有大中型油田發(fā)現(xiàn),這與郯廬斷裂帶渤海段各單元斷裂晚期活動差異性有著重要關(guān)系。遼東灣地區(qū)至今之所以尚未有較大規(guī)模新近系油田發(fā)現(xiàn),主要是因為遼東灣段主干斷裂晚期活動性較弱,不利于油氣從古近系烴源巖向上發(fā)生垂向運移成藏。渤中段北部主干斷裂晚期活動速率相對較高,已發(fā)現(xiàn)LD32-2油田;而渤中段南部即PL 19-3油田附近主干斷裂晚期活動性較強,是新近系大油田形成的重要原因。萊州灣段主干斷裂晚期活動性較強,且具有典型的走滑特征,油氣垂向運移渠道暢通,易于新近系油田的形成。另外,從區(qū)域油氣充注歷史來看,環(huán)渤中地區(qū)在新構(gòu)造運動時期(5.1 M a以來)有油氣的大規(guī)模充注[13],晚期較強烈的主干斷裂活動為油氣晚期充注提供了垂向運移的條件,斷裂活動越強烈越有利于油氣的垂向運移。

3 結(jié)論

(1)郯廬斷裂帶渤海段各單元晚期斷裂活動性有著明顯的差異,其中遼東灣段斷裂活動速率較低,均低于20 m/Ma;渤中段斷裂活動速率變化幅度較大,以PL19-3油田附近最高達(dá)45 m/Ma;萊州灣段斷裂活動速率總體較高,均高于30 m/M a。

(2)晚期斷裂活動差異性對渤海海域新近系油氣成藏有重要影響,其中晚期活動速率較高(>20 m/Ma)的主干斷裂利于油氣成藏,而晚期活動速率較低(<20 m/Ma)的主干斷裂則不利于油氣成藏。

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(編輯:崔護(hù)社)

Impacts of differential faulting along Bohai segment of Tanlu Fault Zone on Neogene hydrocarbon accumulation

Zong Yi1Zou Huayao2Teng Changyu2
(1.China University of Geosciences,Wuhan,430074; 2.China University of Petroleum,Beijing,100029)

By using a method of faulting rate(FR), the main differential faulting along Bohai segment of Tanlu Fault Zone(TLFZ)has been analysed, and its impacts on Neogene hydrocarbon accumulation have been discussed.The results indicate that the main faulting is relatively stronger along the southern Bozhong segment and Laizhou wan segment(>20 m/Ma),and that such faulting has created a condition of vertical hydrocarbon migration, with a series of Neogene oilfields around the main segments of TLFZ.By contrast,Liaodong wan segment is relatively weaker in main faulting(<20 m/Ma),which is detrimental to upwardly vertical migration of hydrocarbon from Paleogene source rocks,with no large and major oilfield discovered in Neogene sequence.

Bohai segment in Tanlu Fault Zone; faulting rate;differential;Neogene;hydrocarbon accumulation

＊中海石油(中國)有限公司天津分公司項目(SC06TJ-TQL-004)資助部分研究成果。

宗奕,女,2009年獲中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)博士學(xué)位,主要研究方向為油氣成藏機理。地址:武漢市洪山區(qū)魯磨路388號中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院(郵編:430074)。電話:027-67883077。E-mail:zongyi1981@hotmail.com。

2009-09-23 改回日期:2010-03-11