渤海海域遼中凹陷走滑斷裂分段性及其對(duì)油氣成藏的影響

柳永軍，朱文森，杜曉峰，武 強(qiáng)中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院

李果營(yíng)，柴永波，王 偉 （天津300452）

渤海海域遼中凹陷走滑斷裂分段性及其對(duì)油氣成藏的影響

柳永軍，朱文森，杜曉峰，武 強(qiáng)中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院

李果營(yíng)，柴永波，王 偉 （天津300452）

渤海海域遼中凹陷目前已發(fā)現(xiàn)的4.2×108m3油氣地質(zhì)儲(chǔ)量90%以上分布于走滑斷裂帶。根據(jù)走滑斷裂的平面特征、剖面特征以及活動(dòng)強(qiáng)度將其分為北段、中段和南段，其中中段走滑活動(dòng)最為強(qiáng)烈，走滑特征明顯，北段和南段相對(duì)較弱。走滑斷裂利于烴類的生成和排出；走滑斷裂形成了不同類型的走滑坡折帶，控制了砂體的展布；走滑活動(dòng)產(chǎn)生的一系列張性斷層形成了不同樣式的油氣輸導(dǎo)體系；沿走滑斷層走向形成了一系列大規(guī)模的圈閉群，受右旋走滑擠壓應(yīng)力的影響，這些圈閉封堵性好，有利于油氣的大規(guī)模成藏。

遼中凹陷；走滑斷裂；分段性；走滑坡折帶；油氣成藏

遼中凹陷位于渤海遼東灣海域中部，是遼東灣坳陷次級(jí)構(gòu)造單元，凹陷NNE向展布，面積約為4300km2（圖1），全區(qū)已被三維地震資料覆蓋。凹陷目前已鉆探井40余口，共發(fā)現(xiàn)金縣1、旅大27－2和錦州21－1等3個(gè)油田以及10余個(gè)含油氣構(gòu)造，總計(jì)三級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量約4.2×108m3，其中90%以上分布于走滑斷裂帶上，而3個(gè)油田也均位于走滑斷裂帶。因此，走滑斷裂的研究對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)該區(qū)油氣勘探進(jìn)程具有非常重要的意義［1～4］。

圖1 區(qū)域位置圖

1 區(qū)域地質(zhì)概況

遼東灣坳陷屬于新生代發(fā)育的華北克拉通裂谷斷陷盆地，是下遼河坳陷向渤海的自然延伸部分，在先后經(jīng)歷了古近紀(jì)的裂谷斷陷期和新近紀(jì)的裂后沉降期2個(gè)階段，呈現(xiàn)“三凹兩凸”的構(gòu)造格局，即遼西凹陷－遼西凸起－遼中凹陷－遼東凸起－遼東凹陷自西向東依次排列。遼中凹陷位于遼東灣坳陷的中部，西面與遼西低凸起以緩坡形勢(shì)逐漸過(guò)渡，東面則為陡坡帶與遼東凸起接觸，具有明顯的東斷西超的箕狀凹陷特征，沉積了巨厚的新生代地層，其中新近系可達(dá)6000m。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育東三段、沙一段和沙三段3套有效的湖相烴源巖，資源量規(guī)模達(dá)到28.45×108m3；古近系凹陷為陸相湖盆環(huán)境，主要發(fā)育沙河街組的（扇）三角洲、濁積扇和東營(yíng)組的三角洲沉積，新近系主要發(fā)育河流相沉積；再加上走滑派生的張性斷層、砂體和不整合面共同組成的輸導(dǎo)體系，具有非常大的勘探潛力。

郯廬斷裂帶縱貫渤海，在遼中凹陷發(fā)育2條規(guī)模較大的走滑斷裂帶，其中一條為遼中凹陷與遼東凸起的分界，是一條具有走滑性質(zhì)的張性邊界斷層，走滑特征相對(duì)不明顯；另一條即遼中2號(hào)斷裂，位于遼中凹陷中部，呈“S”形與凹陷展布方向平行，即NNE向展布，是遼東灣坳陷走滑特征最明顯、橫向連續(xù)性最強(qiáng)的一條斷裂，也是遼中凹陷油氣集中分布的區(qū)域，也是筆者的主要研究對(duì)象。

2 走滑斷裂的分段性以及各段特征

走滑斷裂在遼中凹陷具有明顯的分段性，根據(jù)其平面特征、剖面特征以及活動(dòng)強(qiáng)度可以分為北段、中段和南段，其中錦州21－1油田以北為北段，錦州21－1油田至遼東凸起南傾沒(méi)端（旅大17－2構(gòu)造）為中段，遼東凸起南傾沒(méi)端（旅大17－2構(gòu)造）向南至旅大27－2油田為南段（圖1）。

圖2 走滑斷裂剖面特征（剖面均為近EW向）

2.1 北段特征

在平面上，北段的主走滑斷裂不明顯，NEE向的派生斷層與主干斷裂呈75°，在寬約20km的范圍內(nèi)呈雁列狀排列，平均0.1條／km2。在剖面上，斷層主要在古近紀(jì)活動(dòng)，新近紀(jì)不活動(dòng)，斷層下緩上陡，自東向西呈階梯狀排列，斷距深層大淺層小，一般在0～150m之間，北段向南斷層產(chǎn)狀逐漸變陡并且可見(jiàn)“Y”字形以及負(fù)花狀構(gòu)造（圖2（a））。主走滑斷層由南向北逐漸消失，并且由遼中凹陷的中部逐漸向遼中凹陷和遼西低凸起的邊界靠攏，筆者認(rèn)為北段處于板塊基本不活動(dòng)地區(qū)，是該走滑斷層的消亡段，并且由于遼中凹陷沉積了巨厚的東營(yíng)組沉積，走滑應(yīng)力從凹陷深處轉(zhuǎn)向凹凸邊界區(qū)域進(jìn)行釋放，從而產(chǎn)生大量NEE向的走滑派生斷層。

2.2 中段特征

平面上，中段主走滑斷層由北向南逐漸明顯，呈NNE向展布，走向平直，派生斷層NEE向與主干斷裂呈60°在走滑斷層和遼中凹陷－遼東凸起的邊界斷層之間呈羽狀排列，平均0.5條／km2；在剖面上，走滑特征更加明顯：①花狀構(gòu)造，表現(xiàn)為主干斷裂和分支斷裂在古近系向上撒開(kāi)成花狀，向下收斂、合并，主干斷裂深入基底；②海豚效應(yīng)，沿?cái)鄬幼呦驒M切主干斷裂，時(shí)而表現(xiàn)為正斷層，時(shí)而表現(xiàn)為逆斷層，并且在同一剖面上也表現(xiàn)出了斷層上下逆向、斷面反向的特征；③絲帶效應(yīng)，沿?cái)鄬幼呦驒M切主干斷裂，其傾向發(fā)生變化；④同一剖面主干斷裂兩側(cè)，地層的厚度、產(chǎn)狀以及地震反射特征存在明顯的差異；⑤從剖面可以看出，斷層兩側(cè)地層產(chǎn)狀非常陡，有明顯的擠壓特征（圖2（b））。該段主走滑斷裂走向平直，走滑特征非常明顯，應(yīng)處于板塊活躍地帶，主應(yīng)力釋放區(qū)。

2.3 南段特征

平面上，由北向南主走滑斷裂逐漸不清晰，古近系由1條逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?條走滑斷裂，3條走滑斷裂相互平行，依然呈NNE向展布；新近系在3條主干走滑斷裂帶兩側(cè)均形成大量的呈近EW、NEE、NE向雁行式排列的次級(jí)斷裂，靠近主干走滑斷裂帶次級(jí)斷層較密集，遠(yuǎn)離主干走滑斷裂，斷層則相對(duì)稀少［5］。剖面上，斷層明顯分為2個(gè)活動(dòng)期次，即古近紀(jì)和新近紀(jì)，古近紀(jì)只有走滑斷層活動(dòng)；而新近紀(jì)的派生斷層則以3條走滑斷層為“根”在新近系呈花狀展開(kāi)，形成花狀構(gòu)造，此外還可見(jiàn)“X”型斷層、耙式斷裂等，大部分派生斷層向上斷至海底（圖2（c））。該段和北段均為走滑斷層的消亡段，不同之處在于，南段在沙河街組沉積末期沿3條走滑斷裂形成了3條反轉(zhuǎn)構(gòu)造脊，新近系走滑派生斷層均沿構(gòu)造脊發(fā)育。

3 對(duì)油氣成藏的影響

走滑斷裂縱貫整個(gè)遼中凹陷，對(duì)于油氣的生成、運(yùn)聚、保存及儲(chǔ)層的空間展布等都有著非常重要的影響。

3.1 影響烴源巖的分布并促進(jìn)生排烴

研究表明郯廬斷裂在宏觀上對(duì)其兩側(cè)凹陷的構(gòu)造演化、古熱場(chǎng)演化具有較強(qiáng)的控制作用［6］。受走滑活動(dòng)的影響，遼中凹陷存在較大的沉降量，一般在1000～2000m，烴源巖埋深加大，利于烴源巖的成熟。郯廬斷裂帶活動(dòng)對(duì)其兩側(cè)凹陷古熱場(chǎng)的影響具有隨距離的增加而減弱的特點(diǎn)［6］，走滑斷裂從凹陷中央穿過(guò)，使凹陷具有相對(duì)較高的地溫梯度，特別是走滑活動(dòng)強(qiáng)烈的中段為3.5℃／100m，明顯高于北段的2.6℃／100m和南段的2.5℃／100m［7］。較高的熱流值不僅可以促進(jìn)烴類成熟，對(duì)于油氣的運(yùn)移和聚集都有非常積極的作用［8，9］。

3.2 走滑坡折帶控制儲(chǔ)層發(fā)育

走滑斷裂對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響主要體現(xiàn)在走滑斷層形成了控制沉積的走滑坡折帶。由于北中南3段走滑斷層發(fā)育的強(qiáng)度、表現(xiàn)形式存在很大的差異性，因此也形成了不同類型的走滑坡折帶。

北段為走滑斷層的消亡段，表現(xiàn)為一系列階梯狀張性正斷層，依附遼西低凸起形成了“斷階走滑坡折帶”，由于北段走滑作用不明顯，其功能基本相當(dāng)于構(gòu)造坡折帶中的斷裂坡折帶，對(duì)來(lái)自遼西低凸起的物源起到了控制作用，在遼西低凸起和遼中凹陷的緩坡帶形成了古近系大規(guī)模的三角洲沉積。

中段走滑斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，主走滑明顯，凹陷中央形成“轉(zhuǎn)換走滑坡折帶”，這類坡折除具有一般坡折的作用外，最主要的差別在于它不僅錯(cuò)開(kāi)早期的沉積體，還造成物源進(jìn)入凹陷的位置隨走滑活動(dòng)進(jìn)行遷移，并使沉積體橫向遷移疊覆［10］。中段來(lái)自東側(cè)膠遼隆起的東營(yíng)組辮狀河三角洲從東三段到東一段、由南向北砂體發(fā)生明顯的遷移，形成“魚(yú)躍式”砂體堆積模式。

南段走滑活動(dòng)相對(duì)較弱，表現(xiàn)為3條反轉(zhuǎn)構(gòu)造脊，形成“反轉(zhuǎn)走滑坡折帶”，這類坡折除了具有控制沉積的作用外，這種“凹中隆”式的反轉(zhuǎn)坡折帶還具有阻擋水系的作用。遼中凹陷南段3條反轉(zhuǎn)構(gòu)造自西向東分別為L(zhǎng)D16反轉(zhuǎn)帶、LD22反轉(zhuǎn)帶和LD17反轉(zhuǎn)帶，其中距西側(cè)物源較近的LD16反轉(zhuǎn)帶沙四段以為辮狀河三角洲沉積為主，砂巖含量平均高達(dá)50%，而距物源較遠(yuǎn)的LD22反轉(zhuǎn)帶沙四段以濁積扇沉積為主，砂巖含量?jī)H為5%，可見(jiàn)由于LD16反轉(zhuǎn)帶的存在，對(duì)西側(cè)水系具有一定的阻擋作用，砂體更多沉積于LD16走滑反轉(zhuǎn)坡折帶。

3.3 走滑斷裂作為油氣輸導(dǎo)體系

勘探實(shí)踐表明，走滑斷層一般對(duì)油氣起到封堵作用，不利于油氣的運(yùn)移，但伴隨走滑活動(dòng)產(chǎn)生的一系列派生斷層為張性斷層，可以作為有效的油氣輸導(dǎo)通道。

北段走滑斷層平面上為一組NEE向羽狀排列的張扭性斷層，剖面上呈階梯狀，其底部直接斷至沙河街組烴源巖，與砂體和不整合面共同組成了北段的“斷階油氣輸導(dǎo)體系”，油氣先沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移，再經(jīng)過(guò)砂體和不整合的橫向疏導(dǎo)遇到有利圈閉聚集成藏（圖3（a））。但由于這些斷層主要在古近系活動(dòng)，新近系不活動(dòng)，因此油氣只在古近系聚集成藏。

中段走滑活動(dòng)強(qiáng)烈，形成典型花狀構(gòu)造，處于花瓣位置的走滑派生斷層與主走滑斷裂呈約60°，從應(yīng)力場(chǎng)分析可知為張性斷裂，這類斷層絕大部分?jǐn)嘀翢N源巖內(nèi)部，形成“樹(shù)枝狀油氣輸導(dǎo)體系”，油氣沿派生斷層進(jìn)入圈閉成藏，但由于這些斷層也只限于古近系活動(dòng)，所以油氣仍然只在古近系聚集成藏（圖3（b））。

南段走滑分為古近系和新近紀(jì)兩個(gè)期次，也形成了花狀構(gòu)造，與中段不同之處在于“花瓣”派生斷層主要在新近紀(jì)活動(dòng)，派生斷層與新近系河道砂體形成了“網(wǎng)毯式油氣輸導(dǎo)體系”，油氣沿派生斷層進(jìn)入館陶組砂礫巖后，繼續(xù)向上運(yùn)移，遇到有利圈閉聚集成藏（圖3（c））。

圖3 走滑斷裂形成的油氣輸導(dǎo)體系

3.4 走滑活動(dòng)形成不同類型圈閉

由于走滑活動(dòng)的影響，在遼中凹陷中部沿著走滑斷層的走向形成了一系列有利的圈閉群。

1）斷塊圈閉 這種類型的圈閉通常和3組斷裂（即NNE向斷裂（主走滑斷層）、近EW向斷裂、NW向斷裂）相關(guān)，由以上3組或者2組斷裂夾持的多個(gè)斷塊組成。斷塊圈閉在北、中、南3段的主走滑斷裂兩側(cè)均有分布，如北段的錦州27－2油田。

2）背斜、半背斜、斷背斜、斷鼻圈閉 這幾類圈閉和走滑擠壓反轉(zhuǎn)活動(dòng)緊密相連。由于中段和南段構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，至少存在始新世早期、始新世中期（沙三段沉積末期）、漸新世末期（東營(yíng)組沉積末期）以及上新世末期（明化鎮(zhèn)組沉積末期）共4期構(gòu)造反轉(zhuǎn)［11］，這些反轉(zhuǎn)構(gòu)造繼承性發(fā)育，因此，沿走滑主干斷裂形成大量的背斜、半背斜、斷背斜、斷鼻圈閉，這些圈閉多被走滑派生斷層復(fù)雜化，如中段的金縣1－1油田。

3）逆牽引斷背斜 這類圈閉一般位于走滑主干斷裂的“下降盤(pán)”，該類構(gòu)造是由剪切斷層產(chǎn)生的張剪斷層作用所形成的負(fù)花狀構(gòu)造，如南段旅大21－3構(gòu)造東營(yíng)組的逆牽引斷背斜。

4）巖性（湖底扇）圈閉 走滑斷層對(duì)這類圈閉形成的影響主要體現(xiàn)在走滑斷層所形成的坡折對(duì)沉積物的控制作用。當(dāng)水流攜帶大量沉積物遇坡折后，水流的搬運(yùn)能力急劇下降，卸載沉積物形成湖底扇。

3.5 對(duì)油氣保存的影響

平面上看，走滑斷裂多呈舒緩的“S”型展布，其中外凸增壓段為擠壓應(yīng)力場(chǎng)，有利于封堵，利于油氣大規(guī)模成藏，如中段的金縣1的億噸級(jí)油田即是在外凸增壓段形成的大規(guī)模圈閉群。

4 結(jié) 論

1）遼中凹陷走滑斷裂具有明顯的分段性，根據(jù)其平面、剖面特征以及活動(dòng)強(qiáng)度可以分為北段、中段和南段，其中中段走滑活動(dòng)最為明顯，北段和南段相對(duì)較弱。

2）走滑活動(dòng)利于烴類的生成和排出，并且有利于油氣的運(yùn)移和聚集。

3）走滑斷裂形成了不同類型的走滑坡折帶，對(duì)砂體的展布起到了顯著的控制作用。

4）走滑活動(dòng)產(chǎn)生的一系列張性斷層形成了不同樣式的油氣運(yùn)移體系，利于油氣的輸導(dǎo)。

5）沿走滑斷層走向形成了一系列大規(guī)模的圈閉群，受右旋走滑擠壓應(yīng)力的影響，這些圈閉封堵性好，有利于油氣的大規(guī)模成藏。

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［編輯］ 宋換新

06 Strike－slip Fault Subsections and Its Influence on Hydrocarbon Accumulation in Liaozhong Depression of Bohai Sea Area

LIU Yong－jun，ZHU Wen－sen，DU Xiao－feng，WU Qiang，LI Guo－ying，CHAI Yong－bo，WANG Wei

（First Authors Address：Bohai Oilfield Exploration and Development Research Institute of CNOOC Ltd－Tianjin，Tianjin300452，China）

Ninety percent of 4.2×108m3oil and gas reserves was distributed in the strike－slip fault zone of Liaozhong Depression in Bohai Sea，thus the research on strike－slip faults was of great significance.Strike－slip fault was divided into the north section，the middle section and the south section according to its plane features，profile features and activity features，among them the activity of the middle section was the strongest with obvious strike－slip features，while the north and the south sections were relatively weak.Strike－slip fault is favorable for hydrocarbon generation and discharge.It forms different slop－breaks and controls sand distribution.Along the faults a series of large scale of traps are created，the strike－slip activity forms different oil and gas transportation systems.Lots of traps formed along the fault strike of the strike－slip have good sealing and is favorable for large－scale hydrocarbon accumulation which is influenced by the right rotation compressive stress.

Liaozhong Depression；strike－slip fault；subsection；strike－slip break－slope；hydrocarbon accumulation

book=378,ebook=378

TE121.2；TE122.1

A

1000－9752（2012）07－0006－05

2011－04－13

柳永軍（1981－），男，2009年中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)勘探工作。