遼東地區(qū)構造演化及其對構造樣式的影響

朱文森，柳永軍，張江濤

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

遼東地區(qū)位于渤海灣盆地遼東灣坳陷內東北部，北鄰下遼河坳陷，南接渤中凹陷、渤東凹陷。其內部二級構造單元包括遼中凹陷、遼西凹陷、遼東凹陷、遼西凸起及遼東凸起，主體呈北北東向展布，其中遼東凸起處于郯廬斷裂內的遼中2號和遼東1號斷裂之間，是由南北兩個似菱形的基巖塊體錯列組成[1-5]（圖 1）。

研究區(qū)內已有探井30余口，多數(shù)分布在凸起區(qū)及陡坡帶，其中凸起區(qū)鉆井部分鉆遇古生界或中生界，陡坡帶鉆井大多鉆至沙三段。研究區(qū)主要含油層位為館陶組、東營組和沙河街組。目前發(fā)現(xiàn)了錦州32–4、錦州27–6S、錦州 27–6、錦州 27–2、錦州22–1、錦州23–1、錦州17–3、錦州23–2和錦州23–2N共9個含油氣構造。

圖1 遼東地區(qū)構造區(qū)域位置

1 研究區(qū)構造層的劃分

以三維地震數(shù)據(jù)、巖心和測井數(shù)據(jù)為基礎，結合周邊凹陷地層數(shù)據(jù)，建立了研究區(qū)新近系垂向地層格架。新近系主要發(fā)育T8、T5和T2三個構造層序反射界面，將新近系劃分為孔店組和沙河街組組成下部構造層，東營組組成中部構造層，館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系組成上部構造層（圖2）。三套構造層沉積特征的差異性對應了凹陷3期不同的構造演化階段：孔店組–沙河街組沉積期的強烈斷陷階段、東營組沉積期強走滑–弱伸展斷坳轉換階段、新近系-第四系沉積期的熱沉降坳陷階段[6-7]。

圖2 遼東地區(qū)地震剖面結構特征

2 斷裂發(fā)育特征

斷裂是研究區(qū)最主要的構造變形方式，控制了凸起的形成發(fā)育及其與凹陷之間的耦合關系。筆者根據(jù)地震、鉆井資料，繪制了研究區(qū)各重要界面T6、T3、T2現(xiàn)今斷裂體系分布圖，分別對應下部構造層斷裂體系、中部構造層斷裂體系和上部構造層斷裂體系[8-10]。整體而言，研究區(qū)主要發(fā)育以NNE向斷裂為主枝、近EW向斷裂為側枝的拉張-走滑斷裂體系，其中NNE向主干斷裂主要包括遼中1號斷裂、遼中2號斷裂和遼東斷裂，控制了研究區(qū)的凹-凸組合關系及構造帶的發(fā)育特征，次級斷裂主要包括遼中凹陷內部和遼東凹陷內部的斷裂體系[11-12]。

2.1 剖面特征

遼中1號斷裂剖面上南北差異明顯，南段斷面直立，切割深度較深，上部與次級斷裂組合形成負花狀構造，沿著斷層發(fā)育的底辟構造導致地層的上拱，東二段地層在底辟附近明顯上超；北段斷面由近直立發(fā)育轉為東傾，底辟不發(fā)育，負花狀構造減弱。遼中2號斷裂主斷面北西傾，斷面下緩上陡，為典型的鏟式斷層，上部與次級斷層形成“Y”字形組合。遼東斷裂剖面上主斷面南東傾，斷層近直立，上部與次級斷層形成“Y”字形組合，局部地區(qū)上部層系受晚期走滑的影響形成似花狀構造（圖2）。

2.2 平面特征

對比各構造層系斷裂系統(tǒng)圖，研究區(qū)現(xiàn)今不同構造層系的斷裂體系存在著明顯差異，體現(xiàn)了多期次構造差異演化的疊加效應。

下部構造層。主干斷層走向以北北東向為主，斷距大，遼中1號斷層傾向由南向北逐漸由北西向變?yōu)槟蠔|向，體現(xiàn)了斷層面發(fā)育的絲帶效應。次級斷層以北東向、近東西向及北北東向發(fā)育為主，斷層數(shù)量較少，組合類型簡單（圖3a）。

中部構造層。斷層數(shù)量增加，斷距減小，主干斷層走向北北東向。遼中1號斷裂北段呈雁列式排列，至東營期遼中2號斷裂南段呈多條側列式斷層，遼中凹陷發(fā)育多條次級斷裂，北東走向，為右旋背景下形成的具有走滑性質的拉張正斷層；中部多北西傾，北部兩種傾向都發(fā)育，呈雁列式排列（圖3b）。

上部構造層。南部次級斷裂數(shù)量減少，北部次級斷裂明顯較南部發(fā)育；主干斷裂呈雁列式排布，次級斷裂以北東東向和北東向發(fā)育為主，與主干斷層斜交，平面組合樣式主要有雁列式、帚狀和斜交式（圖3c）。

整體而言，研究區(qū)不同層系斷裂發(fā)育具有明顯的差異性。遼中1號斷裂由下部層系的一條連續(xù)斷層到上部構造層轉變?yōu)橛山麰W向的小斷裂沿NNE向雁列的斷裂帶；遼中凹陷中部由遼中1號斷裂派生出來的帚狀斷裂體系上部層系較下部層系發(fā)育，南部由遼中2號斷裂派生出來的帚狀斷裂體系中部層系發(fā)育；遼東凹陷內部次級斷裂體系上部層系發(fā)育較弱。

3 構造演化階段

研究區(qū)各構造層斷裂發(fā)育特征存在明顯的差異，表明新生代不同時期構造演化過程存在較大差異。本文選取與研究區(qū)內主要斷裂走向基本垂直的北西西向地質剖面進行平衡剖面恢復，明確研究區(qū)凹陷與凸起的演化及其耦合過程[13-17]（圖4）。

3.1 強伸展斷陷階段

3.1.1 裂陷Ⅰ幕

Ek～Es4時期，遼東凸起和遼東凹陷發(fā)育，遼中凹陷地層厚度變化差異性較大，南部沉積中心靠近遼中1號斷裂東側發(fā)育，至北部逐漸過渡到靠近遼中2號斷裂東側發(fā)育，斷裂發(fā)育較少，構造樣式主要以伸展構造為主。

3.1.2 裂陷Ⅱ幕

Es3時期，遼東凸起和遼東凹陷仍未形成，遼東凹陷地層厚度中心發(fā)育特征與前期不一致，南部沉積中心靠近遼中2號斷裂發(fā)育，向北先逐漸向遼中1號斷裂靠近，之后又向遼中2號斷裂靠近。該時期斷裂逐漸增多，與前期繼承性斷層組合成多級“Y”字形組合等伸展構造樣式，遼中1號斷裂繼承上一期的發(fā)育特征。

Es1～Es2時期，研究區(qū)南部遼東凸起和遼東凹陷開始沉積，遼東凹陷開始形成的過程中，將遼東凸起從膠遼隆起中分離出來，體現(xiàn)了凹陷與凸起形成的耦合。該時期全區(qū)地層沉積較穩(wěn)定，且地層發(fā)育較薄，次級斷裂數(shù)量增多。南區(qū)次級斷裂主要發(fā)育在遼中1號斷裂和遼中2號斷裂之間，北區(qū)則在遼中凹陷全區(qū)發(fā)育，形成翹傾斷塊、“Y”字形組合等伸展和伸展-走滑構造樣式。

圖3 遼東地區(qū)各構造期次斷裂系統(tǒng)

圖4 遼東地區(qū)構造演化剖面

3.2 強走滑-弱伸展斷坳轉換期

裂陷Ⅲ幕：Ed3沉積期，南部沉積中心位于遼中1號斷裂西側，西側地層明顯較東側厚；沉積中心逐漸向遼中2號斷裂遷移，至北區(qū)主要發(fā)育于遼中凹陷洼陷帶，且地層沉積范圍繼續(xù)增大，伴隨著遼東凸起的形成，遼東凹陷完全形成。此時遼東凸起完全從膠遼隆起中分離出來，次級斷裂大量發(fā)育。Ed2時期，地層及斷裂都繼承上一時期的發(fā)育特征，次級斷裂數(shù)量更多。Ed末期，研究區(qū)遭受擠壓抬升，同時由于遼中1號斷裂的壓扭作用，地層在凸起及遼中1號斷裂花心部位強烈剝蝕。

3.3 熱沉降坳陷期

N+Q時期，盆地發(fā)生區(qū)域性熱沉降，地層全區(qū)沉積，厚度穩(wěn)定，次級斷裂繼承性發(fā)育；直至明化鎮(zhèn)早期，斷裂活動停止，盆地進入熱沉降階段。

4 研究區(qū)構造樣式

構造樣式系指同一期構造變形或同一應力作用下所產生的構造總和?；谏鲜鰯嗔烟卣骷捌溲莼^程的分析，郯廬斷裂帶的演化與深部地?；顒庸餐刂屏诉|東灣地區(qū)的構造演化，在構造上體現(xiàn)出了走滑與拉張作用并存的特點。但是在不同的構造階段、不同的構造部位走滑與拉張的強度存在差異，從而造成了構造樣式的橫向和垂向差異。

對應于3套構造層斷裂發(fā)育所處應力環(huán)境的差異，形成了3套斷裂構造樣式。下構造層發(fā)育伸展構造樣式，主要包括反向翹傾斷塊、順向滑動斷階，體現(xiàn)了斷陷階段區(qū)域應力是以純拉張為主；中構造層發(fā)育走滑構造樣式和伸展–走滑構造樣式，主要包括直立斷層、似花狀構造、花狀構造、重力背形等，體現(xiàn)了斷坳過渡階段區(qū)域應力場是以拉張–走滑為主；上部構造層發(fā)育弱走滑構造樣式，主要包括似花狀構造、“Y”字形組合等（圖5）。

圖5 遼東地區(qū)各構造層構造樣式

5 結論

（1）劃根據(jù)實際鉆井和測井資料，將遼東地區(qū)地層劃分為由孔店組-沙河街組組成的下部構造層，東營組組成的中部構造層，館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系組成的上部構造層。

（2）遼東地區(qū)新生代以來經(jīng)歷了3次大的構造格局轉變：古新世–始新世強烈伸展斷陷階段、漸新世強走滑–弱伸展斷坳轉換階段、新近紀–第四紀熱沉降坳陷階段。

（3）遼東地區(qū)基于斷裂的發(fā)育特征及演化過程，以T6、T3、T2為界面劃分了3套斷裂體系。下部構造層斷裂體系區(qū)域應力是以純拉張為主，發(fā)育伸展構造樣式，中部構造層斷裂體系區(qū)域應力是以拉張–走滑為主，發(fā)育伸展–走滑和走滑構造樣式，上部構造層發(fā)育弱走走滑構造樣。

[1] 漆家福，張一偉，陸克政，等．渤海灣新生代裂陷盆地的伸展模式及其動力學過程[J]．石油實驗地質，1995，17（4）：316–323．

[2] 萬桂梅，湯良杰，金文正，等．遼東灣JZ27-33 區(qū)塊伸展型右行走滑雙重構造系統(tǒng)[J]．中國地質，2012， 37（6）：1 584–1 591．

[3] 湯良杰，萬桂梅，周心懷，等．渤海盆地新生代構造演化特征[J]．高校地質學報，2008，14（2）：191–198．

[4] 姚超，焦貴浩，王同和，等．中國含油氣盆地造樣式[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2004：318–423．

[5] 漆家福，夏義平，楊橋．油區(qū)構造解析[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2006：142–155．

[6] 周心懷，劉震，李濰蓮．遼東灣斷陷油氣成藏機理[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2009：153–202．

[7] 龔再升，蔡東升，張功成．郯廬斷裂對渤海海域東部油氣成藏的控制作用[J]．石油學報，2007，28（4）：1–10．

[8] 湯良杰，陳緒云，周心懷，等．渤海海域郯廬斷裂帶構造解析[J]．西南石油學報，2011，33（1）：170–176．

[9] 楊明慧．渤海灣盆地變換構造特征及其成藏意義[J]．石油學報，2009，30（6）：816–823．

[10] 余一欣，周心懷，魏剛．渤海灣地區(qū)構造變換帶及油氣意義[J]．古地理學報，2008，10（5）：555–560．

[11] 柳永軍，朱文森，徐長貴，等．渤海海域遼中凹陷走滑斷裂分段性及其對油氣成藏的影響[J]．石油天然氣學報，2012，34（7）：6–10．

[12] 柳永軍，徐長貴，吳奎，等．遼東灣坳陷走滑斷裂差異性與大中型油氣藏的形成[J]．石油實驗地質，2015，37（5）：555–560．

[13] 林舸，王岳軍，李自安．盆地基本構造樣式與天然氣成藏[J]．大地構造域成礦學，1999，23（3）：197–204．

[14] 余一欣，周心懷，徐長貴，等．渤海海域新生代斷裂發(fā)育特征及形成機制[J]．石油與天然氣地質，2011，32（2）：274–279

[15] 余一欣， 周心懷， 徐長貴，等．渤海遼東灣坳陷金縣構造變換帶發(fā)育特征[J]．現(xiàn)代地質，2013，27（5）：999–1 004．

[16] 張世奇，紀友亮，高嶺．平衡剖面分析技術在松遼盆地構造演化恢復中的應用[J]．新疆地質，2003，21（4）：489–490．

[17] 朱偉林，米立軍，龔再升，等．渤海海域油氣成藏與勘探[M]．北京，科學出版社（第一版），2009：89–91．