墾東—埕島構(gòu)造帶古近紀(jì)斷層活動特征

馬立馳，王永詩，楊貴麗

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015）

墾東—埕島構(gòu)造帶古近紀(jì)斷層活動特征

馬立馳，王永詩，楊貴麗

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015）

墾東—埕島構(gòu)造帶是濟(jì)陽坳陷東北部重要的富油氣帶，通過對該區(qū)古近紀(jì)應(yīng)力場和斷層活動特征進(jìn)行分析，明確了各個斷層的形成機(jī)制，從而理清了各個凸起的形成原因和彼此之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，研究區(qū)存在北西向、北東東向與北北東向3組前新生代基底斷層，前兩者為中三疊世印支期前陸變形中形成的逆沖斷層，而后者為晚侏羅世郯廬斷裂帶平移伴生的左行平移斷層。在古近紀(jì)南北向區(qū)域拉張過程中，研究區(qū)北西向基底斷層為左行張扭性復(fù)活，而北北東向基底斷層為右行張扭性復(fù)活。至新生代，在南北向拉張應(yīng)力作用下，新生斷層表現(xiàn)為近東西向。在多期構(gòu)造活動下，多方位斷層使該構(gòu)造帶上的各個凸起呈現(xiàn)為張扭性的半地壘構(gòu)造，它們共同復(fù)合構(gòu)成了墾東—埕島構(gòu)造帶。

基底斷層 復(fù)活方式 張扭性活動 古近紀(jì) 墾東—埕島構(gòu)造帶

墾東—埕島構(gòu)造帶位于濟(jì)陽坳陷最東部，處于濟(jì)陽坳陷與渤中坳陷之間，鄰近郯廬斷裂帶，具有獨(dú)特的石油地質(zhì)特征，是濟(jì)陽坳陷油氣最為富集的聚集帶之一。該構(gòu)造帶歷經(jīng)多年的勘探，在前古近系、古近系和新近系3套含油層系發(fā)現(xiàn)了埕島、樁西、五號樁、孤東、新北等多個大中型油氣田。墾東—埕島構(gòu)造帶為一個北西向披覆構(gòu)造帶，不同走向的斷裂系統(tǒng)相互作用，形成現(xiàn)今凹凸相間的構(gòu)造格局，控制了盆地構(gòu)造樣式和沉積樣式的形成與演化，進(jìn)而對油氣成藏起到重要的控制作用。對于凹凸相間的各個單元的形成時(shí)間、形成的動力學(xué)原因、彼此之間的關(guān)系如何，一直缺乏系統(tǒng)且深入的研究［1-10］。為此，筆者通過對墾東—埕島構(gòu)造帶古近紀(jì)斷層活動特征及成因進(jìn)行系統(tǒng)分析，探討了斷層活動對各凸起形成的影響，以期為下步沉積、成藏研究提供參考。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

墾東—埕島構(gòu)造帶發(fā)育4組不同走向的斷裂系統(tǒng)，將其內(nèi)部分割成埕島、長堤、孤東和墾東4個凸起（圖1）。墾東凸起廣泛缺失古近系，而其他凸起上存在較薄的古近系上部地層。凸起兩側(cè)為古近紀(jì)發(fā)育的洼陷或凹陷，其上共同披覆沉積了拗陷期發(fā)育的新近系。凸起內(nèi)前新生界時(shí)代各異，在古近紀(jì)斷塊發(fā)育期被不均勻剝蝕，在墾東凸起主體這一剝蝕作用出現(xiàn)在整個古近紀(jì)，而在其他凸起上剝蝕作用主要發(fā)生在古近紀(jì)早期。墾東凸起新近系與下伏中生界為角度不整合接觸，其他凸起古近系上部地層與下伏前新生界為角度不整合接觸，其上又被新近系不整合披覆。

圖1　墾東—埕島構(gòu)造帶構(gòu)造綱要Fig.1　Structuralmap of the Kendong-Chengdao structuralbelt

2　基底斷層特征與成因

墾東—埕島構(gòu)造帶古近系是在前古近系基底基礎(chǔ)上發(fā)育演化而來的，前古近系的構(gòu)造特征對其具有重要的影響。研究區(qū)存在北西、北東東和北北東3個方向的基底斷層。北西向基底斷層起源于中三疊世印支期南西至北東向擠壓形成的前陸變形；北東東向基底斷層主要為北西向褶皺的橫向正斷層或撕裂斷層；北北東向基底斷層為晚侏羅世郯廬斷裂帶左行平移活動形成的，屬于旁側(cè)伴生的左行平移斷層。墾東斷層、孤東斷層、長堤斷層、埕北30斷層等基底斷層就是晚侏羅世郯廬斷裂帶左行平移活動形成的，隨著遠(yuǎn)離郯廬斷裂帶，北北東向斷層的作用逐漸減弱。3組不同走向的基底斷層控制了研究區(qū)的整體構(gòu)造格局。基底斷裂往往是構(gòu)造薄弱帶，在后期構(gòu)造作用下易于再次活動，對后期構(gòu)造的發(fā)育與演化起著重要的控制作用，直接影響著盆地的構(gòu)造格局與斷裂系統(tǒng)。

3　古近紀(jì)斷層特征與成因

3.1應(yīng)力場特征

區(qū)域動力學(xué)狀態(tài)是決定盆地內(nèi)斷裂系統(tǒng)形成、分布和活動方式的關(guān)鍵因素。從不同方向總伸展率對比（圖2）可以看出，墾東—埕島構(gòu)造帶處于南北向拉張應(yīng)力狀態(tài)，這種特征在斷層性質(zhì)、不同時(shí)期斷層數(shù)量等方面有所體現(xiàn)。研究區(qū)古近紀(jì)只發(fā)育了正斷層與張扭性平移斷層，沒有出現(xiàn)逆沖斷層、壓扭性平移斷層與褶皺等構(gòu)造，指示古近紀(jì)處于伸展動力學(xué)背景，即最大主應(yīng)力（σ1）直立或近直立，中間主應(yīng)力（σ2）和最小主應(yīng)力（σ3）水平或近水平，其中最小主應(yīng)力為伸展方向。研究區(qū)古近紀(jì)形成了大量的近東西向斷層，并且從早到晚數(shù)量不斷增多，空間上廣泛分布，常伴生在大型張扭性斷層旁側(cè)［11-13］。這些現(xiàn)象皆指示近東西向斷層具有新生性，是古近紀(jì)區(qū)域拉張直接作用的結(jié)果，從而指示了墾東—埕島構(gòu)造帶古近紀(jì)的區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)為近南北向拉張（包括了可能的NNW—SSE或NNE—SSW向）。墾東—埕島構(gòu)造帶北北東向斷層（如孤東斷層）的左階雁列狀指示了右行，而北西向斷層（如埕南斷層）的右階雁列狀指示了左行，它們指示研究區(qū)在古近紀(jì)處于近南北向的拉張應(yīng)力狀態(tài)。

3.2基底斷層復(fù)活規(guī)律

根據(jù)基底斷層與區(qū)域拉張方位的關(guān)系可以分為正向拉張與斜向拉張，兩者的主要區(qū)別在于斜向拉張多發(fā)生在基底斷層復(fù)活過程中，并且在斜向拉張過程中具有明顯的平移分量，而正向拉張多形成垂直拉張方向的新生正斷層，且新生正斷層以傾向滑動為主。在區(qū)域拉張過程中，基底斷層的走向越垂直于拉張方向，就越容易復(fù)活或活動性越強(qiáng)；基底斷層的走向越平行于拉張方向，則活動性變?nèi)酰?4-16］。墾東—埕島構(gòu)造帶在古近紀(jì)處于近南北向拉張狀態(tài)，而區(qū)內(nèi)北西向與北北東或北東東向斷層皆為基底斷層，其中大量的新生斷層是東西向的。無論是依據(jù)當(dāng)時(shí)的區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)，還是依據(jù)墾東—埕島構(gòu)造帶基底復(fù)活斷層本身的應(yīng)力狀態(tài)，都表明東西向斷層為正向拉張的新生斷層，北北東與北東東向斷層具有右行平移分量，而北西向斷層具有左行平移分量。

圖2　墾東—埕島構(gòu)造帶不同方向總伸展率對比Fig.2　Contrastof totalextension ratio in differentdirections of the Kendong-Chengdao structuralbelt

3.3斷層成因

3.3.1新生斷層

在古近紀(jì)近南北向拉張應(yīng)力狀態(tài)下，墾東—埕島構(gòu)造帶新生的斷層為垂直于區(qū)域拉張方向的近東西向斷層，最常見的形式是獨(dú)立的小型正斷層，多出現(xiàn)在各次級洼陷內(nèi)部，傾向多受控于旁側(cè)較大型的東西向正斷層。這種近東西向小型正斷層常與基底斷層的活動互為消減。

3.3.2基底斷層復(fù)活

墾東—埕島構(gòu)造帶基底斷層呈現(xiàn)不同的復(fù)活方式。

追蹤正斷層基底斷層常由多組斷層構(gòu)成，相互交織，在區(qū)域拉張的過程中被復(fù)活。當(dāng)不同方位基底斷層同時(shí)復(fù)活并且連接成一條正斷層時(shí)就成為了追蹤正斷層（圖3a）。墾東—埕島構(gòu)造帶墾東斷層由北北東段、北東段與北東東段（墾東4斷層）構(gòu)成。南北向的長堤斷層與北北東向的孤東斷層，它們的南段（端）皆為北東向。研究區(qū)其他復(fù)活的基底斷層常見平面上的波狀彎曲現(xiàn)象，它們是2組或2組以上基底斷層復(fù)活而成，從而成為追蹤正斷層。

圖3　墾東—埕島構(gòu)造帶基底斷層復(fù)活方式Fig.3　Patterns for the reactivated basement faultof the Kendong-Chengdao structuralbelt

連續(xù)斷開與雁列式斷層墾東—埕島構(gòu)造帶復(fù)活的基底斷層具有連續(xù)斷開與雁列式2種形式（圖3b，圖3c）。在古近系深層，這些基底斷層皆以連續(xù)斷開的形式出現(xiàn)。而在淺層，雁列式復(fù)活的基底斷層較為常見。孤東斷層與長堤斷層這種現(xiàn)象最為突出。古近系較深反射層上累積整個古近紀(jì)的斷層位移，而淺層累積位移量相對較小，這實(shí)際上指示了大位移情況下復(fù)活的基底斷層為連續(xù)斷開形式，而小位移情況下為雁列式。

基底斷層擴(kuò)展基底斷層在持續(xù)復(fù)活過程中平面上長度會增加，剖面上也會進(jìn)一步向下、向上延伸，從而出現(xiàn)斷層的擴(kuò)展。墾東—埕島構(gòu)造帶北西向的埕北斷層?xùn)|段變成東西向，北北東向的埕東斷層南段轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向，北東東向的孤南斷層?xùn)|段轉(zhuǎn)變?yōu)榻鼥|西向，義東斷層北段淺層變?yōu)榻鼥|西向，這些都是基底斷層復(fù)活過程中一端擴(kuò)展形成近東西向正斷層的結(jié)果。

3.3.3伴生與派生斷層

張扭性斷層活動時(shí)會影響旁側(cè)應(yīng)力場，所以就會派生與其小角度斜交的正斷層以及平行的正斷層。在區(qū)域應(yīng)力作用下旁側(cè)還會形成垂直區(qū)域拉張方向的小型正斷層。當(dāng)派生的斜列斷層與區(qū)域應(yīng)力作用下形成的伴生斷層相連時(shí)就會形成旁側(cè)弧形斷層。墾東—埕島構(gòu)造帶北北東向的墾東斷層、孤東斷層、長堤斷層、埕東斷層以及北西向的埕北斷層、埕南斷層等周圍派生與伴生斷層現(xiàn)象極為常見。這些派生與伴生斷層規(guī)模小，遠(yuǎn)離主干基底斷層就消失，而接近于正向拉張的北東東向孤北斷層與孤南斷層旁側(cè)羽列式斷層多不發(fā)育，常出現(xiàn)派生的平行斷層。因此，伴生與派生的羽列式斷層更易于發(fā)育在走滑分量大的張扭性斷層旁，接近正向拉張的張扭性斷層旁多發(fā)育平行的派生斷層。

4　斷層活動對凸起形成的影響

墾東—埕島構(gòu)造帶各個凸起邊界斷層活動對各凸起的形成具有一定的影響（圖4）。研究區(qū)墾東凸起的形成主要是因?yàn)槠湮鬟吔缟媳北睎|向墾東斷層的右行張扭性活動，其主體屬于張扭性凸起構(gòu)造（圖4a）。該凸起的北界與南界上還分別發(fā)育了墾東4斷層與墾東南斷層，不同于墾東—埕島構(gòu)造帶上其他凸起。

圖4　墾東—埕島構(gòu)造帶成因立體模式Fig.4　Three-dimensionalgeneticmodelof the Kendong-Chengdao structuralbelt

孤東凸起與長堤凸起分別受控于西界北北東向的孤東斷層與主體南北向的長堤斷層（圖4b）。這2個邊界斷層在古近紀(jì)近南北向拉張中皆為右行張扭性活動，控制發(fā)育的凸起為典型的張扭性凸起。古近紀(jì)期間這2個邊界斷層處于斜向拉張中的張扭性活動，所造成的垂直落差相對較小，其上升盤發(fā)育了凸起構(gòu)造。

埕島凸起為北西向埕北斷層上升盤的半地壘構(gòu)造，西南側(cè)為半地塹式埕北凹陷。作為基底斷層復(fù)活的埕北斷層，在古近紀(jì)近南北向拉張中呈左行張扭性活動，所造成的垂直落差相對不大，控制發(fā)育形成張扭性凸起（圖4c）。

5　結(jié)論

墾東—埕島構(gòu)造帶南部是古近紀(jì)北北東向基底斷層復(fù)活控制形成的墾東凸起與孤東凸起，中部為古近紀(jì)新生的南北向長堤斷層控制形成的長堤凸起，而北部為北西向基底斷層復(fù)活控制形成的埕島凸起，顯示了成因上的多樣性與復(fù)雜性及多方位斷層共同活動的結(jié)果。墾東—埕島構(gòu)造帶中，北部總體為北西走向，沿著基底為北西向的埕北斷層；其南部轉(zhuǎn)變?yōu)楸北睎|向延伸，長堤、孤東與墾東3個北北東向凸起呈左階雁列狀展布，是北北東向基底斷層右行張扭性復(fù)活的結(jié)果。

［1］ 陳廣軍，張善文.試論埕島和樁西之間低潛山的勘探［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2002，24（4）：306-310. Chen Guangjun，Zhang Shanwen.Discussion on the exploration of low buried-hills between Chengdao and Zhuangxi areas［J］.Experimental Petroleum Geology，2002，24（4）：306-310.

［2］ 陳清華，陳詩望，冷風(fēng).勝利油區(qū)樁海地區(qū)前第三系斷裂構(gòu)造特征［J］.斷塊油氣田，2004，11（5）：1-3. Chen Qinghua，Chen Shiwang，Leng Feng.The structural feature of pre-Tertiary in Zhuanghai Area［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2004，11（5）：1-3.

［3］ 方旭慶，林會喜，王智幫.墾東凸起“陀螺式”演化與油氣成藏［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，22（4）：13-16. Fang Xuqing，Lin Huixi，Wang Zhibang.Gyro-type tectonic evolution and hydrocarbon accumulation of Kendong Uplift［J］.Journal of Xi’an Shiyou University：Natural Science Edition，2007，22 （4）：13-16.

［4］ 方旭慶.沾化凹陷凸起帶旋扭運(yùn)動及其與新近系油氣聚集的關(guān)系［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2015，22（2）：39-44，65. Fang Xuqing.Rotation-shearing movement and its relationship with hydrocarbon accumulation ofNeogene in upliftbeltsof Zhanhua sag［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2015，22 （2）：39-44，65.

［5］ 付兆輝，李敏.郯廬斷裂對墾東地區(qū)構(gòu)造和成藏的影響［J］.海洋石油，2005，25（2）：15-19. Fu Zhaohui，Li Min.The influence of Tancheng-Lujiang Fault Zone to the tectonization and stratification of Kendong Area［J］. OffshoreOil，2005，25（2）：15-19.

［6］ 羅霞.墾東-樁海潛山披覆構(gòu)造帶油氣分布規(guī)律及主控因素［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2008，30（3）：36-40. Luo Xia.Hydrocarbon distribution rule and its main controlling factors in Kendong-Zhuanghai buried hill draping structure［J］. JournalofOiland Gas Technology，2008，30（3）：36-40.

［7］ 李偉，吳智平，周瑤琪，等.沾化凹陷東北部中新生代盆地演化過程研究［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2006，34（3）：20-23. LiWei，Wu Zhiping，Zhou Yaoqi，et al.Evolutionary analysis of Mesozoic and Cenozoic basins in northeastern Zhanhua sag［J］. CoalGeology&Exploration，2006，34（3）：20-23.

［8］ 林會喜，方旭慶，李凌，等.魯北濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東部潛山的發(fā)育及油氣成藏控制因素［J］.地質(zhì)通報(bào)，2006，25（9/10）：1 160-1 167. Lin Huixi，F(xiàn)ang Xuqing，Li Lin，etal.Developmentof buried hills of the eastern Zhanhua subbasin，Jiyang depression，northern Shandong，China and controlling factors of the formation of petroleum accumulations［J］.Geological Bulletin of China，2006，25（9/ 10）：1 160-1 167.

［9］ 馬立馳.濟(jì)陽坳陷青東凹陷油藏特征及分布規(guī)律［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36（1）：39-45. Ma Lichi.Characteristics and distribution of reservoirs in Qingdong Sag，Jiyang Depression［J］.Petroleum Geology&Experiment，2014，36（1）：39-45.

［10］楊貴麗.青東凹陷走滑構(gòu)造對油氣成藏的控制作用［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2014，21（5）：18-21，26. Yang Guili.The strike slip structure and its influences on the formation ofpetroleum reservoir in Qingdong sag［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2014，21（5）：18-21，26.

［11］彭存?zhèn)}.沾化凹陷斷層活動性及其疊合特征［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（5）：37-39. Peng Cuncang.Analysis of fault activity and structural type in Zhanhua Depression［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2009，16（5）：37-39.

［12］隋風(fēng)貴，曹高社，畢磊，等.濟(jì)陽坳陷古樁西斷層的發(fā)現(xiàn)及其對樁西潛山形成的影響［J］.地質(zhì)論評，2013，59（6）：1 189-1 198. Sui Fenggui，Cao Gaoshe，Bi Lei，et al.Ancient Zhuangxi Fault：Discovery and its influence on the formation of the Zhuangxi Buried Hill in Jiyang Depression［J］.Geological Review，2013，59 （6）：1 189-1 198.

［13］張克鑫，漆家福，林會喜.濟(jì)陽地區(qū)埕島—墾東構(gòu)造帶中生代的逆沖斷層及其與郯廬斷裂帶的關(guān)系［J］.地質(zhì)科學(xué)，2006，41 （2）：270-277.［14］蔡蕊，劉浩.南堡凹陷高柳斷裂帶構(gòu)造變形特征與物理模擬研究［J］.特種油氣藏，2013，20（4）：41-44. Cai Rui，Liu Hao.High willow degeneration fault structure in the nanpu sag and physical simulation study［J］.Special Oil&Gas Reservoirs，2013，20（4）：41-44.

Zhang Kexin，Qi Jiafu，Lin Huixi.Mesozoic thrustingof the Chengdao-Kendong structural belt and its relation to the Tan-Lu fault zone in Jiyang area［J］.Chinese Journal of Geology：Scientia Geologica Sinica，2006，41（2）：270-277.

［15］雷克輝，鐘寧寧.塔中Ⅰ號坡折帶斷裂系統(tǒng)空間展布及演化規(guī)律［J］.特種油氣藏，2013，20（2）：12-15. Lei Kehui，Zhong Ningning.The spatial distribution characteristics and evolution law of the fault systems in Tazhong No.1 slope break，Tarim Basin［J］.Special Oil&Gas Reservoirs，2013，20 （2）：12-15.

［16］孫和風(fēng)，曾選萍，賀電波，等.萊州灣凹陷溫壓系統(tǒng)與油氣成藏［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（1）：19-21. Sun Hefeng，Zeng Xuanping，He Dianbo，et al.Characteristics of geotemperature-geopressure systems and its relation of petroleum accumulation in Laizhou Bay Depression［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2010，17（1）：19-21.

編輯經(jīng)雅麗

Featuresof Paleogene faultactivity in the Kendong-Chengdao structuralbelt

Ma Lichi，Wang Yongshi，YangGuili
（Geoscience Research Institute，ShengliOilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257015，China）

The Kendo-Chengdao structuralbelt isan importanthydrocarbon-bearing belt in the northeastof the Jiyang depression.The formationmechanism of individual faultwas determined through analyzing Paleogene stress field characteristics and faultactivity features，thus the reasons for the formation of uplifts and their relationship were clarified.The results show that three series of pre-Cenozoic basement faults developed striking NW，NEE and NNE respectively in the area.The first two are thrust faults generating atmiddle Triassic-Indo during pre-continent deformation，while the last one is the strike-left-slip fault accompanyingwith Tan-Lu Fault System translation at the late Jurassic.During the regional tension in south and north at Paleogene in thearea，the basement faultsstriking NWmoved again in left-tensional-shear，while the basement faultstriking NNEmoved again in right-tensional-shear.To the Cenozoic，thenew generating faultsstrikingnearlyWE developed under the force of tensile stress in the south and north.The uplifts are characterized by tension-torsional halfhorststructure resulted frommultiple activitiesofmulti-faceted fault，which constitute together a composite Kendong-Chengdao structuralbelt.

basement fault；reactivated pattern；tension-torsionalactivity；Paleogene；Kendoang-Chengdao structuralbelt

TE111.2文獻(xiàn)識別碼：A

1009-9603（2015）03-0042-05

2015-03-31。

馬立馳（1973—），男，黑龍江綏化人，高級工程師，從事油氣勘探部署研究工作。聯(lián)系電話：（0546）8716201，E-mail：malichi. slyt@sinopec.com。

國家科技重大專項(xiàng)“濟(jì)陽坳陷油氣富集機(jī)制與增儲領(lǐng)域”（2011ZX05006-003），中國石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“勝利灘海北西向構(gòu)造帶古近系油氣成藏規(guī)律”（P13018）。