斷層幕式活動對平淺湖盆可容空間的控制作用
——以車鎮(zhèn)凹陷古近系沙二段為例

韓敏

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000）

可容空間（Accommodation）又可稱為可容納空間、容納空間或容存空間，是指沉積基準面以下可供沉積物堆積的潛在空間［1-4］。根據(jù)層序地層學(xué)的觀點，構(gòu)造沉降、湖平面升降、沉積物供給和氣候四大要素控制沉積盆地可容空間的變化?？扇菘臻g是各種控制要素的綜合反映［1-5］。在斷陷湖盆中，可容空間的變化主要受到構(gòu)造因素的控制，湖盆邊界斷層的幕式差異沉降活動，導(dǎo)致湖盆中的水體發(fā)生重新分配，其可容空間也將發(fā)生重新分配。由于斷層活動的復(fù)雜性，它對可容空間的影響也是復(fù)雜的［6-10］。斷層幕式活動造成湖盆不同位置升降幅度不同，湖盆的差異性沉降必然造成不同位置相對湖平面發(fā)生不統(tǒng)一性的變化，導(dǎo)致可容空間也會相應(yīng)地增大或減小。

本文以車鎮(zhèn)凹陷沙二段為研究對象，分析在平盆淺水沉積環(huán)境下，斷層幕式活動對可容空間的控制作用以及所引起的層序地層演化和沉積作用。

1 車鎮(zhèn)凹陷沙二段構(gòu)造特征

車鎮(zhèn)凹陷北、西、南3面為埕寧隆起和義和莊凸起，東面與沾化凹陷相鄰。構(gòu)造單元分割性強，被車3、大王莊2個鼻狀構(gòu)造帶自西向東分割成車西、大王北、郭局子3個洼陷，呈現(xiàn)出凹凸相間的構(gòu)造格局［11-17］。沙二段沉積時期是盆地演化的斷坳轉(zhuǎn)換期，地形相對平坦，但斷層十分發(fā)育。全區(qū)大致可分為2組斷裂（見圖1）：一組為近北西向以車古201斷層和大371斷層為代表，發(fā)育于鼻狀構(gòu)造帶或構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶的一、二級斷裂；另一組為近北東向以北部邊界斷層埕南斷裂和南部緩坡帶一系列三、四級盆傾斷層為代表。斷層相互切割交錯，形成了沙二段復(fù)雜的斷階地貌形態(tài)。

圖1 車鎮(zhèn)凹陷沙二段構(gòu)造分區(qū)

2 沙二段層序地層

盆地層序地層的演化主要受控于盆地構(gòu)造格局及幕式構(gòu)造活動［18］。車鎮(zhèn)凹陷沙二段復(fù)雜的構(gòu)造格局和多幕次構(gòu)造活動控制了水下可容空間的再分配，導(dǎo)致了層序結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性［8-10］。

沙三段處于盆地演化的強烈斷陷期，在此時期構(gòu)造拉張伴隨著盆地基底的下陷，引起湖平面的相對上升，可容空間增大，沉積了厚層的深灰色泥巖。末期隨著邊界斷層活動的減弱持續(xù)發(fā)生沉積充填作用，可容空間不斷萎縮，地形漸趨平坦，表現(xiàn)為灰色、紅色泥巖和粉細砂巖互層沉積，標志著進入沙二段沉積時期。沙二段整體發(fā)育三角洲-灘壩共生的濱淺湖沉積體系。

沙二段整體為一個三級層序（見圖2），根據(jù)沉積充填方式的變化劃分成上、中、下亞段，表現(xiàn)為3個四級層序，自下而上分別為層序1、層序2和層序3。其中，層序3包含6—7砂組，層序2為4—5砂組，層序1為1—3砂組。形成2個大的不整合界面即層序1和層序2的底界面即T23和T25（見圖3），地層接觸關(guān)系為角度不整合。從地層發(fā)育情況看，沙二段地層由西向東逐漸減薄。其中，車西地區(qū)沉積地層最厚，層位發(fā)育最完整，向東地層厚度逐漸減小，層位發(fā)育逐漸不完整，并表現(xiàn)出層層超覆的特點。至大王北和郭局子地區(qū)，地層最薄且缺失層序3地層。砂體發(fā)育也具有相似的特點，由西向東至郭局子地區(qū)，濱淺湖砂體發(fā)育最弱。在層序1時期（6—7砂組）車西地區(qū)西部地層層層削截，向東地層層層上超。表明該時期發(fā)生了明顯的構(gòu)造運動使得沉積地層在東西方向上發(fā)生了遷移，且該時期儲層相對不發(fā)育，發(fā)育零星孤立的砂體，越向東以發(fā)育泥巖為主，砂體越不發(fā)育。進入層序2時期 （4—5砂組），構(gòu)造運動方向發(fā)生改變，引起地層接觸關(guān)系的變化，表現(xiàn)為南部地層層層上超，北部地層發(fā)生削截，由北向南呈線狀前積的特點（見圖3），與層序1時期相比濱淺湖砂體十分發(fā)育。進入層序3沉積時期（1—3砂組）地層總體表現(xiàn)為向四周層層超覆的特征，表明該時期發(fā)生了明顯的整體沉降，沉積范圍不斷擴大，界面之上泥巖顏色以灰色為主，之下泥巖以紅色為主，物源供應(yīng)充足，濱淺湖砂體十分發(fā)育，具有滿盆覆砂的特征。

圖2 車古208井、大61井層序地層劃分

3 斷層幕式活動與可容空間演化

在斷陷湖盆中，斷層的幕式活動控制了可容空間的再分配，可容空間的變化是由層序地層的發(fā)育特征和沉積充填作用反映的。車鎮(zhèn)凹陷內(nèi)2組斷裂的幕式活動控制了該區(qū)沙二段地層的發(fā)育特征進而引起沉積環(huán)境的差異。

圖3 大93—大358井南北向地層對比剖面

盆內(nèi)在鼻狀構(gòu)造帶和構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶發(fā)育的車古201斷層和大371斷層等一系列近北西向斷層，平面上不同斷層近平行排列，剖面上主斷層及其伴生次級斷層呈階梯狀。斷層自西向東依次活動引起層序1時期地層的發(fā)育和沉積，車古201斷層先活動，導(dǎo)致湖盆水體由西向東遷移，西部地層暴露地表遭受剝蝕，水下可容空間減小，車古201斷層附近可容空間增大，發(fā)生持續(xù)沉積；隨后活動減弱，大371斷層開始活動，造成湖盆水體進一步向東遷移，可容空間也隨之發(fā)生再分配。

車鎮(zhèn)凹陷南部緩坡帶發(fā)育了一系列同生北掉斷層，平面上呈雁列式排列，將南部斜坡帶切割成多個斷階帶，由北向南發(fā)育多個臺階。例如車西地區(qū)的車272斷層，延伸長約16 km，斷面北傾。

在盆地南北方向上，斷層的幕式活動控制了層序2時期地層的發(fā)育和沉積作用。斷層由盆地內(nèi)部向盆地邊緣依次活動，車272斷層活動時期較早，車10斷層活動相對較晚（見圖4）。斷層的幕式活動控制了湖盆水體自北向南遷移，北部陡坡帶水體變淺，遭受剝蝕，水下可容空間減??；南部同生斷層下降盤附近水體相對加深。雖然斷層上下盤斷距變化不大，但由于湖盆地形平緩，稍微的落差便能使湖盆邊緣大部分地區(qū)淹沒于水下，使得沉積物可容納空間由北向南推進，進而導(dǎo)致沉積中心的遷移。

在沉積盆地中，斷層幕式活動引起沉積速率的變化，進而影響可容空間的變化。這些變化，通過沉積充填形成的沉積層序地層來顯示，所以盆地充填的沉積記錄是構(gòu)造運動軌跡的間接反映［5］。對沉積層序的研究可以反推當(dāng)時條件的幕式構(gòu)造運動。

圖4 斷層幕式活動對水下可容空間的影響

層序1（沙二下亞段）沉積時期。北西向系列斷層的幕式活動，導(dǎo)致湖盆水體自西向東擴張。車古201、大371斷層附近湖平面上升，水下可容空間增加，發(fā)育退積式充填，而遠離斷層的西側(cè)相對湖平面下降，可容空間減少，發(fā)育進積式充填。造成基底的差異性沉降，控制了地層沉積范圍從車西擴大車鎮(zhèn)凹陷中部 （見圖5）。車西西南部分地區(qū)露出水面，遭受剝蝕。該時期接受來自西部慶云凸起的物源，發(fā)育濱淺湖沉積。由于物源供應(yīng)不足，在淺水三角洲沉積體系的前緣地區(qū)，經(jīng)湖浪和湖流的改造作用發(fā)育的濱淺湖碎屑巖灘壩沉積分布范圍窄，規(guī)模小。

層序2（沙二中亞段）沉積時期。構(gòu)造運動方向發(fā)生改變。沉積早期盆地北西向斷層的活動逐漸停止，北部邊界埕南控盆斷層的瞬時活動，造成湖盆水體向北西方向收縮，沉積中心向北遷移；后期南部緩坡帶近北東向一系列同生北掉斷層依次后退階梯式斷陷，使得湖盆水體逐漸向南推進，造成南部緩坡帶水體相對加深，可容空間增大，地層層層向南超覆。北部陡坡帶水體變淺，地層遭受剝蝕，可容空間減小，引起沉積中心向南移動（見圖5）。地層沉積范圍增大，除車西地區(qū)之外，大王北和郭局子2個洼陷雖相互獨立，但都處于水下，發(fā)育濱淺湖沉積。該時期接受北部埕子口凸起和南部義和莊凸起的物源，在平盆淺水的構(gòu)造格局控制下，物源充足，波浪作用明顯，沿岸流作用較弱，淺水三角洲砂體在湖浪的改造作用下形成原地改造型灘壩。

圖5 車鎮(zhèn)凹陷層序1時期沉積范圍

層序3（沙二上亞段）沉積時期。南部緩坡帶盆傾斷層的活動逐漸減弱，意味著對沉積的控制作用也逐漸減弱，湖盆接受整體沉降，湖水相對加深，盆地的沉積范圍繼續(xù)增大，車鎮(zhèn)凹陷連成一片，凹陷內(nèi)的沉積格局基本穩(wěn)定，地形更加平坦，沉積中心遷移至湖盆的中心，和沉降中心基本統(tǒng)一，同樣接受南北方向的物源，河流水動力相對湖浪作用減弱，形成席狀淺水三角洲-灘壩沉積體系［18-19］。

4 結(jié)論

1）斷陷湖盆中，斷層幕式活動引起基底差異性沉降造成可容空間在不同構(gòu)造位置的不統(tǒng)一性變化，控制了沉積層序演化和沉積充填作用。在平盆淺水的沉積環(huán)境下，斷層活動對盆地沉積演化的控制作用更加明顯，即使斷層的斷距不大，都可能造成湖盆水體大范圍遷移，控制砂體的分布。

2）車鎮(zhèn)凹陷沙二段斷層具有多期性和區(qū)域性，大致可分為2組近北西向和近北東向。處于斷坳轉(zhuǎn)換期的沙二段共形成了3個沉積層序，具有2個大的不整合界面，說明盆內(nèi)發(fā)生了2次規(guī)模較大的斷層幕式活動。北西向同生斷層后退式斷陷活動控制了沙二下亞段沉積層序的發(fā)育，沉積范圍相對狹窄，局限于車西地區(qū)發(fā)育濱淺湖沉積；南部緩坡帶一系列北東向同生斷層的依次活動，控制了沙二中亞段沉積層序，大王北和郭局子地區(qū)開始接受沉積但相互獨立；沙二上亞段斷層活動逐漸停止，盆地基底整體沉降沉積范圍增大，將車鎮(zhèn)凹陷連成一片，沉積格局相對穩(wěn)定。

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