應(yīng)用落差法研究真武斷裂帶西部生長(zhǎng)斷層

尹 鶴

（新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

真武斷裂帶屬于蘇北盆地高郵凹陷南部斷階帶的西部，夾持在真①斷層和真②斷層之間，包括真①斷層、真②斷層和一些與其平行、同性質(zhì)的正斷層，是高郵凹陷的南部邊界，同時(shí)也是蘇北盆地的南部邊界斷裂帶，分隔了蘇北盆地和蘇南隆起區(qū)。真武斷裂帶的總體走向?yàn)楸睎|、北北東向，傾向?yàn)楸蔽?，總長(zhǎng)度約為80km。真武斷裂帶西部，即高郵凹陷南部斷階帶的西段，由西向東主要包括了黃玨南和邵伯2個(gè)地區(qū)。真武斷裂帶西部緊鄰邵伯生油深凹，具備有利的烴源條件運(yùn)聚條件。區(qū)內(nèi)自下而上沉積了白堊系浦口組、赤山組、泰州組，古近系阜寧組、戴南組、三垛組，新近系鹽城組以及第四系東臺(tái)組等地層，本次研究的重點(diǎn)層位是阜寧組、戴南組和三垛組。

儀征、吳堡和三垛等幾次大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，在真武斷裂帶西部發(fā)育了以北東向和近東西向兩組斷裂為主的復(fù)雜斷裂系統(tǒng)(圖1)。平面上，真①與真②兩條邊界斷層呈折線(xiàn)形展布。剖面上，真①、真②和次級(jí)斷層由南向北依次北傾，呈“斷階式”排列；各斷層上盤(pán)地層下降幅度大、沉積厚，下盤(pán)地層超覆或尖滅，甚至遭受剝蝕[1]。

1 斷層落差的求取

斷層落差也稱(chēng)鉛直斷層滑距[2]，指在垂直于斷層走向的剖面上，斷層兩盤(pán)相當(dāng)層之間的鉛直距離。斷層落差可以在地質(zhì)剖面圖和地震剖面上測(cè)量，也可以根據(jù)構(gòu)造圖計(jì)算。大多數(shù)生長(zhǎng)斷層在發(fā)育過(guò)程中兩盤(pán)都在下降，只是下降幅度不同[3-5]，其落差是上盤(pán)下降幅度與下盤(pán)下降幅度之差。在沉積補(bǔ)償?shù)那闆r下，沉降幅度等于沉積物的厚度，可以用兩盤(pán)地層厚度分別代表生長(zhǎng)斷層兩盤(pán)的下降幅度。只要斷層線(xiàn)附近沉積表面沒(méi)有明顯的高度差，可以用兩盤(pán)的地層厚度差代表兩盤(pán)的下降幅度差，不必考慮整個(gè)盆地是否沉積補(bǔ)償。實(shí)際上，除了盆地邊界主控?cái)鄬雍团璧貎?nèi)部凸起與凹陷的分界斷層之外，盆地內(nèi)部其它斷層很難造成沉積表面的明顯高度差。因此，生長(zhǎng)斷層的落差可表示為上盤(pán)厚度與下盤(pán)厚度之差[6-7]。

研究生長(zhǎng)斷層的活動(dòng)歷史需要計(jì)算各地質(zhì)歷史時(shí)期的落差，即生長(zhǎng)斷層古落差，系指某地質(zhì)歷史時(shí)期的鉛直斷層滑距，可以用同一地質(zhì)歷史時(shí)期兩盤(pán)沉積地層的厚度差表示[8](圖2)，即：

式中：Di——第i時(shí)期生長(zhǎng)斷層的古落差，m；

Hi——第i時(shí)期下降盤(pán)厚度，m；

圖1 真武斷裂帶西部阜一末期（T33）斷裂系統(tǒng)圖

hi——第i時(shí)期上升盤(pán)厚度，m。

計(jì)算斷層古落差應(yīng)考慮壓實(shí)作用、剝蝕作用、塑性流動(dòng)、古水深等因素的影響[9]。

圖2 生長(zhǎng)斷層古落差示意圖

2 真武斷裂帶西部生長(zhǎng)斷層落差圖分析

結(jié)合地震剖面的解釋和構(gòu)造演化剖面的編制，計(jì)算了真武斷裂帶西部黃玨南和邵伯地區(qū)阜寧期、戴南期、三垛期和鹽一期的生長(zhǎng)斷層落差,編制了斷層落差圖。

真①斷層早在泰州組沉積時(shí)就已經(jīng)發(fā)育，直到鹽城期才停止活動(dòng)，真①斷層的落差在此并未涉及。受真①斷層活動(dòng)的影響，次級(jí)斷層在阜寧期普遍活動(dòng)，從阜一期到阜四期的斷層落差圖可以看出，阜一期斷層活動(dòng)強(qiáng)度很小，活動(dòng)斷層也不多；阜二期斷層活動(dòng)普遍性要強(qiáng)于阜一期，且整體活動(dòng)強(qiáng)度增大,為斷階帶次級(jí)斷層最大活動(dòng)時(shí)期，其中黃玨南地區(qū)斷層最大落差138.4m，最小處為21.9m，平均為65.2m，和阜一期一樣，斷階帶北部斷層活動(dòng)強(qiáng)度大于南部斷層，而真邵地區(qū)斷層落差最大為176.9m，最小為63.9m，平均為107.6m，明顯大于黃玨南地區(qū)，總體來(lái)看，真邵地區(qū)南東部斷層活動(dòng)強(qiáng)度大于北西部斷層；阜三期次級(jí)斷層活動(dòng)普遍性和活動(dòng)強(qiáng)度都明顯降低，到阜四期，活動(dòng)斷層減少，斷層落差值也變小，活動(dòng)強(qiáng)度減弱，到戴一初期，斷階帶內(nèi)次級(jí)斷層僅在南部斷層的局部活動(dòng)，其余停止活動(dòng)。整體來(lái)看，黃玨南地區(qū)次級(jí)斷層斷層落差北部大于南部，而在邵伯地區(qū)，南東部斷層的活動(dòng)強(qiáng)度大于北西部斷層。戴一期到鹽一期主要是主控?cái)鄬诱姊凇⒄姊凇?、真?1以及真②斷層派生的次級(jí)斷層在活動(dòng)。從戴一期到鹽一期的斷層落差圖可以看出，戴一期受吳堡運(yùn)動(dòng)的影響，黃玨南地區(qū)真②′斷層、真②′派生的次級(jí)斷層以及真邵地區(qū)真②斷層在本期開(kāi)始活動(dòng)，到戴二期黃玨南及真邵西部真②斷層開(kāi)始活動(dòng)，且活動(dòng)強(qiáng)度很大；垛一期真邵地區(qū)真②-1斷層開(kāi)始活動(dòng)，活動(dòng)強(qiáng)度很小，但真②斷層北部次級(jí)斷層活動(dòng)增加；到垛二期，受三垛運(yùn)動(dòng)的影響，斷層活動(dòng)強(qiáng)度增大；鹽一末期，主控?cái)鄬雍痛渭?jí)斷層基本都停止活動(dòng)。從斷層落差圖總體來(lái)看，邵伯地區(qū)的斷層活動(dòng)強(qiáng)度明顯大于黃玨南地區(qū)。

3 斷層落差法對(duì)主控?cái)鄬拥姆治?/h2>

黃玨南和邵伯地區(qū)由南向北依次發(fā)育真①、真②′、真②以及真②-1等4條主要控油斷層，它們?cè)谄矫嫔铣时睎|向展布，具有斷距大、延伸遠(yuǎn)等特點(diǎn)，屬一、二級(jí)斷層的范疇，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)其形成時(shí)期的認(rèn)識(shí)不清，嚴(yán)重影響了勘探部署及剩余油挖潛工作的質(zhì)量與精度，現(xiàn)通過(guò)對(duì)主控?cái)鄬诱姊?、真②′以及真?1的斷層落差直方圖（圖3）分析來(lái)確定出斷層的活動(dòng)時(shí)期和強(qiáng)度。

圖3 主控?cái)鄬勇洳钪狈綀D

3.1 真②斷層

由圖3(a)(b)真②斷層平均落差直方圖可以看出，黃玨南地區(qū)真②斷層活動(dòng)相對(duì)較晚，在戴二初期開(kāi)始活動(dòng)，斷層落差較大(65.8～461.1m)，平均為173.2m，活動(dòng)性較強(qiáng)。在垛一期持續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，斷層落差增大（71.5～648.8m），平均為218m。垛二期活動(dòng)最為強(qiáng)烈，斷層落差達(dá)到最大(111.7～393.2m)，平均落差為294m，到鹽一期斷層落差明顯減小(34～116m)，平均落差為67.2m,直至停止活動(dòng)。

邵伯地區(qū)真②斷層在戴一期開(kāi)始活動(dòng)，斷層落差值較大（594.4～697.5m），在戴二期和三垛期斷層持續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，斷層落差值很大,且在戴二期達(dá)到最大值(809.9～826.7m),活動(dòng)最為強(qiáng)烈；進(jìn)入鹽城期之后，斷層活動(dòng)強(qiáng)度減弱，斷層落差也變?。?08.1～353.3m），到鹽城末期停止活動(dòng)。

3.2 真②′斷層

從圖3(c)黃玨南真②′斷層平均落差直方圖可以看出，受吳堡運(yùn)動(dòng)的影響，真②′斷層在戴一期開(kāi)始活動(dòng)。黃玨南地區(qū)真②′斷層在戴一期活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較弱，斷層落差值也相對(duì)較小(54.4～124.2m),平均為84.4m,戴二期到垛二期持續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，并在垛二期達(dá)到最強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)期，斷層落差也最大(170.8～263.6m),平均落差值為216.6m，鹽一期斷層活動(dòng)開(kāi)始減弱，斷層落差值減小(33～49.9m),末期停止活動(dòng)。

3.3 真②-1斷層

從圖3（d）邵伯地區(qū)真②-1斷層平均落差直方圖可以看出，真②-1斷層活動(dòng)稍晚，在垛一期才開(kāi)始活動(dòng)，活動(dòng)很微弱，斷層落差很小(15.7～36.5m)，在垛二期受三垛運(yùn)動(dòng)的影響，斷層落差達(dá)到最大(108.8～122.7m)，活動(dòng)最強(qiáng)烈,之后落差減少(96.8～99.2m),活動(dòng)強(qiáng)度減弱，到鹽一末期停止活動(dòng)。

4 斷層落差法對(duì)次級(jí)斷層的分析

通過(guò)斷層落差法對(duì)次級(jí)斷層的分析研究表明，次級(jí)斷層活動(dòng)具有很大的差異性,按照斷層活動(dòng)時(shí)期的不同，可以將研究區(qū)內(nèi)次級(jí)斷層分為2類(lèi)：早期活動(dòng)斷層，活動(dòng)時(shí)期主要為阜寧期，在阜寧末期或戴南早期停止活動(dòng)，且南部斷層活動(dòng)停止時(shí)期晚于北部斷層，主要分布在斷階帶內(nèi)，如斷層(6)(25)(38)號(hào)等，這類(lèi)斷層主要是在真①斷層活動(dòng)的影響下形成和發(fā)育的；晚期活動(dòng)斷層，活動(dòng)時(shí)期為戴南期到鹽一期，在三垛末期或鹽一末期停止活動(dòng),主要分布在真②與真②′斷層之間以及真②斷層北部，如斷層(10)(34)(13)(29)號(hào)等，這類(lèi)斷層主要受控于真②與真②′斷層的形成和發(fā)育。

5 斷層活動(dòng)的差異性分析

真武斷裂帶西部的斷層活動(dòng)存在很大的差異性，結(jié)合斷層落差圖和構(gòu)造演化剖面可以看出，斷層的形成有一定的次序，不同的斷層形成于不同的地質(zhì)時(shí)期，黃玨南斷層的發(fā)育次序依次為：真①斷層、真①與真②′斷層之間的次級(jí)斷層、真②′斷層、真②′與真②斷層之間的次級(jí)斷層、真②斷層、真②斷層北部的次級(jí)斷層，邵伯地區(qū)斷層的發(fā)育次序?yàn)椋赫姊贁鄬?、真①與真②斷層之間的次級(jí)斷層、真②斷層、真②與真②-1斷層之間的次級(jí)斷層、真②-1斷層，與前述通過(guò)構(gòu)造演化剖面得出的結(jié)論一致。其中真①斷層早在泰州期已經(jīng)開(kāi)始活動(dòng)并控制了地層的沉積；黃玨南以及邵伯?dāng)嚯A帶內(nèi)的次級(jí)斷層主要形成于阜寧期；黃玨南地區(qū)真②′斷層形成于戴一初期并切割了之前形成的次級(jí)斷層，隨后發(fā)育了真②′與真②斷層之間的一系列次級(jí)斷層；邵伯地區(qū)的真②斷層形成于戴南初期，而黃玨南地區(qū)真②斷層則形成的相對(duì)較晚，在戴二期開(kāi)始發(fā)育；在三垛初期邵伯地區(qū)的真②-1斷層開(kāi)始活動(dòng)。隨著三垛運(yùn)動(dòng)的結(jié)束，黃玨南和邵伯地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)趨于平靜，各斷層在鹽城期相繼停止活動(dòng)，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造格局。從平面上看，斷層的發(fā)育也是不均衡的，這包括2個(gè)方面的內(nèi)容，一方面指同一條斷層在不同地段的活動(dòng)程度不同；另一方面則是指在同一地段不同斷層的活動(dòng)程度也有所差異。同一斷層在不同地段的活動(dòng)程度不同，這主要是指在同一地質(zhì)時(shí)期沿?cái)鄬拥纳煺狗较驍鄬拥幕顒?dòng)強(qiáng)度具有差異性，如真②斷層在黃玨南地區(qū)活動(dòng)性要明顯強(qiáng)于在邵伯地區(qū)的活動(dòng)性。同一地段不同斷層的活動(dòng)強(qiáng)度也有所不同，例如在同一測(cè)線(xiàn)處真②與真②-1斷層的活動(dòng)性差異明顯，一強(qiáng)一弱，相互補(bǔ)償，維持著整個(gè)斷裂系統(tǒng)的平衡(表1)。

6 總結(jié)

表1 zs760i測(cè)線(xiàn)上真②-1與真②斷層的斷層落差對(duì)比表

由于真武斷裂帶西部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期次性及斷裂系統(tǒng)的復(fù)雜性，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)其內(nèi)部斷層形成時(shí)期及發(fā)育歷史的認(rèn)識(shí)模糊不清，直接影響了含油斷塊的落實(shí)程度。通過(guò)落差法對(duì)真武斷裂帶西部斷層分析表明，阜寧期主要是次級(jí)斷層活動(dòng)時(shí)期，斷層落差在阜二期最大，活動(dòng)性最強(qiáng)，且黃玨南地區(qū)斷階帶北部斷層活動(dòng)強(qiáng)度大于南部斷層,而在邵伯地區(qū)，南東部斷層的活動(dòng)強(qiáng)度大于北西部斷層。阜寧期之后，斷階帶內(nèi)次級(jí)斷層基本停止活動(dòng)，一、二級(jí)主控?cái)鄬诱姊?、真②′和真?1逐漸開(kāi)始活動(dòng)，伴隨著主控?cái)鄬拥幕顒?dòng)，在真②斷層和真②′斷層之間以及真②斷層北部派生出一系列次級(jí)斷層；主控?cái)鄬釉诖鞫诤投舛跀鄬勇洳钶^大，活動(dòng)性最強(qiáng)。總體來(lái)說(shuō)，邵伯地區(qū)斷層活動(dòng)強(qiáng)度大于黃玨南地區(qū)。

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