渤海沙壘田凸起北部中央走滑帶斷裂對(duì)圈閉的控制*

李慧勇 茆 利 王粵川 李新琦

（中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司）

0 引言

目前有關(guān)渤海海域走滑斷層的研究多集中在東部北東向郯廬右行走滑斷層，并取得了豐碩成果[1-3]，而對(duì)西部北西向走滑斷層研究相對(duì)較少，已有的少量研究也主要集中在南堡凹陷[4-5]。渤海西部沙壘田凸起北部中央走滑帶NW向走滑斷層及其派生NE斷層較發(fā)育，構(gòu)造較復(fù)雜，之前長(zhǎng)期受二維地震資料限制，勘探一直未取得進(jìn)展，近年來(lái)，中國(guó)石油將緊鄰中央走滑帶的南堡凹陷4號(hào)構(gòu)造帶內(nèi)NW向走滑斷層形成的構(gòu)造圈閉作為重要的勘探目標(biāo)，已獲得良好的油氣發(fā)現(xiàn)，揭示了NW向走滑斷層控圈控藏的重要性。本文對(duì)沙北地區(qū)中央走滑構(gòu)造帶的斷裂發(fā)育演化特征進(jìn)行解剖，明確構(gòu)造變形對(duì)圈閉發(fā)育的控制作用，以期為該地區(qū)的油氣勘探?jīng)Q策提供一定的參考。斷裂的主要斷裂帶上，中央1號(hào)斷層、中央3號(hào)斷層均為其分支斷層，中央2號(hào)斷層則為其調(diào)節(jié)斷層。中央走滑帶沙河街組地層主要為扇三角洲—濱淺湖—半深湖相沉積，除中央1號(hào)斷層下降盤外普遍較薄，鉆井僅揭示50 m左右，東營(yíng)組地層為辮狀河三角洲—濱淺湖—半深湖相沉積，呈現(xiàn)出中央1號(hào)、中央2號(hào)斷層下降盤厚度明顯大于上升盤的特征，新近系地層則主要為辮狀河—曲流河沉積，研究區(qū)沉積厚度普遍較大（圖1）。

1 地質(zhì)概況

中央走滑帶位于沙壘田凸起和石臼坨凸起之間，為一繼承性發(fā)育的洼中隆，分割了南堡凹陷曹妃甸次洼和渤中西次洼，北距南堡35-2油田約10 km。作為郯廬斷裂的共軛走滑斷層，張蓬走滑斷裂表現(xiàn)為強(qiáng)烈左旋走滑，研究區(qū)中央走滑帶位于張蓬走滑

圖1 研究區(qū)位置圖

2 斷裂特征

研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NW和NE方向兩組斷裂，其中NE方向斷層（中央2號(hào)斷層）將NW方向斷層分為北支（中央1號(hào)斷層）和南支（中央3號(hào)斷層）。剖面上，深層主斷裂清晰，斷層數(shù)量相對(duì)較少、產(chǎn)狀陡直，其中北西向斷層傾向?yàn)槟衔鞣较颍睎|向斷層傾向?yàn)闉槟蠔|方向；淺層則發(fā)育許多蓋層斷層，與主斷裂組合呈“負(fù)花狀”或“Y”字形（圖2）。 平面上，深層兩組主斷裂呈“X”型交叉展布，以北西走向?yàn)橹?；淺層主斷裂不明顯，后期發(fā)育的蓋層斷層多呈斜列羽狀交匯，顯示出北西向、北東向斷層走滑所形成伴生斷層的特征，其中中央1號(hào)斷層平面為帚狀、剖面為負(fù)花狀構(gòu)造，中央2號(hào)斷層和中央3號(hào)斷層平面表現(xiàn)為雁列式，剖面上以Y字形和反Y字形組合特征為主（圖2、圖3）。

對(duì)不同方向斷層的伸展活動(dòng)速率分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，結(jié)果表明：新生代斷裂活動(dòng)明顯存在兩期，漸新世及上新世之后是活動(dòng)最強(qiáng)時(shí)期；總體來(lái)說(shuō)，北西向斷層的伸展活動(dòng)始終強(qiáng)于北東向斷層，其中中央1號(hào)斷層更是與沙北斷層聯(lián)合控制了曹妃甸次洼的形成，其控洼作用明顯強(qiáng)于中央3號(hào)斷層。古近紀(jì)時(shí)期，從剖面特征及平面斷層組合來(lái)看，北東、北西向斷層主要為陡傾正斷層，顯示強(qiáng)烈的伸展特征。新近紀(jì)時(shí)期，北西向斷層發(fā)生明顯的強(qiáng)烈左旋走滑活動(dòng)的跡象，剖面上，在淺層往往圍繞北西向主干斷層發(fā)育許多伴生的蓋層斷層，這些斷層向上撒開發(fā)育呈似花狀構(gòu)造，平面上散開呈帚狀或雁列狀，伴生斷層呈近東西向與主干斷層近45°相交，顯示出主干斷層發(fā)生自下向上透入式走滑活動(dòng)所產(chǎn)生伴生斷層的特點(diǎn)；北東向斷層在地震剖面上淺層散開，與深層斷裂組合呈似花狀構(gòu)造形態(tài)[6]，同時(shí)，以北東向斷層為界，北西向斷層的南北兩支明顯發(fā)生平移。據(jù)此可以判斷，新近紀(jì)時(shí)期，中央走滑帶表現(xiàn)出北西向左旋走滑和北東向右旋走滑共同存在的構(gòu)造行跡。

圖2 中央走滑帶斷裂系統(tǒng)幾何學(xué)特征（圖1剖面①）

圖3 中央走滑帶斷裂系統(tǒng)幾何學(xué)特征（相干切片）

通過(guò)斷裂系統(tǒng)幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的分析，證實(shí)古近紀(jì)和新近紀(jì)為兩期差異明顯的構(gòu)造活動(dòng)：古近紀(jì)時(shí)期，中央構(gòu)造帶主要為強(qiáng)拉張、弱走滑的構(gòu)造形跡；而新近紀(jì)時(shí)期，中央構(gòu)造帶主要為強(qiáng)走滑、弱拉張的構(gòu)造形跡，它們對(duì)研究區(qū)構(gòu)造格局的塑造和宏觀展布起到了關(guān)鍵性作用。

3 構(gòu)造演化

渤海灣盆地作為新生代裂谷盆地，包括古近紀(jì)裂陷和新近紀(jì)裂后坳陷2個(gè)階段[7-8]，這2個(gè)階段的盆地凹陷充填結(jié)構(gòu)在渤海海域也表現(xiàn)得非常明顯[9-11]。前面提到古近紀(jì)時(shí)期，中央構(gòu)造帶主要為強(qiáng)拉張、弱走滑的構(gòu)造背景；而新近紀(jì)時(shí)期，中央構(gòu)造帶主要為強(qiáng)走滑、弱拉張的構(gòu)造背景。

3.1 古近紀(jì)裂陷階段

中生代末，北西向斷層北段已經(jīng)開始劇烈活動(dòng)，研究區(qū)中央構(gòu)造帶為一個(gè)整體的寬緩?fù)蛊鸸诺孛残螒B(tài)（圖4）。在這樣的古構(gòu)造背景下，沙河街組沉積時(shí)期，中央1號(hào)斷層強(qiáng)烈拉張，對(duì)曹妃甸次洼的形成起到控制作用，中央構(gòu)造帶呈現(xiàn)持續(xù)性的西低東高的格局，中央2號(hào)斷層活動(dòng)性較弱，中央構(gòu)造帶呈現(xiàn)出整體的隆起形態(tài)。目前鉆井揭示僅在西部曹妃甸次洼有較厚沉積，中央構(gòu)造帶主體部分沙河街組地層普遍較薄，此時(shí)，A塊、B塊和C塊的圈閉已經(jīng)形成，其中A塊的圈閉主要受中央1號(hào)斷層下降盤牽引形成，B塊和C塊的圈閉主要依附于古基底形態(tài)而形成。東三段沉積時(shí)期是研究區(qū)斷層拉張性最強(qiáng)的時(shí)期，劇烈的斷陷造成中央1號(hào)斷層下降盤A塊高陡、上升盤B塊平緩，此時(shí)，中央2號(hào)斷層伸展性增強(qiáng)，中央構(gòu)造帶C塊加速沉降，地層的沉積厚度開始大于B塊，中央構(gòu)造帶呈現(xiàn)B塊高C塊低的構(gòu)造格局（圖4，圖5）。

圖4 研究區(qū)各時(shí)期古構(gòu)造圖

圖5 過(guò)中央走滑帶構(gòu)造主體平衡剖面(剖面位置見圖1)

3.2 新近紀(jì)坳陷階段

新近紀(jì)時(shí)期，在區(qū)域近東西向擠壓應(yīng)力的控制下，北西向斷層強(qiáng)烈左旋走滑，并誘使北東向斷層開始右旋走滑活動(dòng)，而兩組斷層的拉張性明顯變?nèi)?，剖面上淺層負(fù)花狀構(gòu)造明顯、褶皺發(fā)育(圖6)。

圖6 沙北地區(qū)中央構(gòu)造帶新近紀(jì)走滑活動(dòng)示意圖

總體來(lái)講，新近紀(jì)走滑活動(dòng)呈逐漸變強(qiáng)的趨勢(shì)，圈閉主要在明上—平原時(shí)期形成。A塊地層在北西、北東向走滑斷層交匯處伴生的擠壓應(yīng)力控制下，發(fā)生強(qiáng)烈的翹傾。中央1號(hào)斷裂的強(qiáng)烈走滑使得其下降盤地層的沉積速率明顯加大。中央3號(hào)斷層走滑活動(dòng)比1號(hào)斷層弱，C塊在中央2號(hào)、3號(hào)兩組走滑斷層交匯處擠壓應(yīng)力影響下形成的淺層圈閉，相比深層的圈閉，面積變大，而軸向也發(fā)生了變化。中央2號(hào)斷層剖面上主要為Y字形，其下降盤因拉張形成的早期繼承性高點(diǎn)在晚期的走滑作用下變?yōu)橥蒌?，深淺層圈閉的高點(diǎn)發(fā)生偏移（圖4、圖6）。新近紀(jì)末，中央構(gòu)造帶演化為高低起伏的復(fù)雜形態(tài)，其構(gòu)造行跡最終定型。

4 構(gòu)造演化對(duì)圈閉的控制

4.1 圈閉類型

通過(guò)對(duì)三維地震資料的精細(xì)構(gòu)造解釋，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)的圈閉類型主要有潛山圈閉、斷塊圈閉、斷鼻圈閉、斷背斜圈閉（圖7）。

圖7 中央走滑帶主要圈閉類型

（1）潛山圈閉 主要分布在中央走滑帶中生界地層，斷裂切穿基底，形成各種斷塊型潛山圈閉類型。

（2）斷背斜圈閉 這類圈閉主要發(fā)育和分布在沙河街組、東下段地層的A塊、B塊和C塊，披覆于古潛山之上的背斜被北西、北東向兩組斷層破壞和切割，走向與區(qū)域構(gòu)造方向一致，為NE-SW向。

（3）斷塊圈閉 這類圈閉廣泛發(fā)育于研究區(qū)的各個(gè)層段，是最主要的圈閉類型，但規(guī)模較小。研究區(qū)內(nèi)的斷塊圈閉多為走滑斷層的派生雁列斷層控制的斷塊圈閉，主要分布在中央構(gòu)造帶東上段—明上段地層A塊、B塊。

（4）斷鼻圈閉 斷鼻圈閉是鼻狀構(gòu)造的上傾方向被斷層封閉形成的圈閉，平面上表現(xiàn)為被一條斷層遮擋。這類圈閉也是主要的圈閉類型，面積較大，但數(shù)量較少，且主要集中在東上段—明上段地層的C塊。從構(gòu)造位置來(lái)看，這類構(gòu)造主要發(fā)育在斷裂的上盤，其大小也受斷裂延伸規(guī)?？刂疲瑪嗔蜒由炀嚯x大，斷鼻構(gòu)造的規(guī)模也就相應(yīng)地增大[12-14]。

4.2 圈閉演化特征和分布規(guī)律

圈閉是在構(gòu)造作用和沉積作用聯(lián)合作用下形成的，它的發(fā)育演化與構(gòu)造演化緊密相連。

由中央走滑帶構(gòu)造演化史可知，深層圈閉早期已經(jīng)存在，主要為在北西、北東向拉張斷層控制下形成的受古構(gòu)造背景影響的圈閉，具有背斜背景，被北西、北東向斷層切割為斷背斜。而淺層圈閉主要形成于明上—平原期，分布在①單條走滑斷層的增壓段，主要為鼻狀形態(tài)；②北西、北東向兩組走滑應(yīng)力交匯處，主要為較陡的斷塊和斷鼻；③北西向左旋走滑斷層與沙壘田凸起斜坡帶隱伏左旋走滑斷層交匯處，主要為掀斜斷塊、擠壓鼻狀構(gòu)造，軸向?yàn)楸睎|—南西向。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）中央走滑帶深層古近紀(jì)主斷裂清晰，發(fā)生正斷性活動(dòng)，以北西走向?yàn)橹鳎粶\層主斷裂不明顯，以北東—北東東走向?yàn)橹鳎蔽飨驍嗔驯槐睎|向斷裂分為南北兩支，北支斷層平面成帚狀展布、剖面為負(fù)花狀構(gòu)造，與深層具有明顯的差異。

（2）古近紀(jì)時(shí)期，北西向正斷層北段已經(jīng)開始劇烈活動(dòng)，研究區(qū)發(fā)生持續(xù)沉降，形成了現(xiàn)今高低起伏的構(gòu)造格局；新近紀(jì)時(shí)期，在區(qū)域近東西向擠壓應(yīng)力的控制下，北西向斷層強(qiáng)烈左旋走滑，并誘使北東向斷層開始右旋走滑活動(dòng)。

（3）構(gòu)造演化控制著圈閉的形成，尤其新近紀(jì)晚期兩組走滑斷裂控制著3種不同圈閉的形成，主要在明上—平原期，分布在走滑增壓段、北西—北東兩組走滑應(yīng)力交匯處、北西向左旋走滑斷層與沙壘田凸起斜坡帶隱伏左旋走滑斷層交匯處。

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