歧口凹陷裂后期斷裂與晚期油氣運聚成藏探討

魏 力

（中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院，北京 100083）

中國大陸地處印度板塊、歐亞板塊與太平洋板塊間的三角地帶，新生代以來的板塊重組事件導(dǎo)致構(gòu)造活動強烈，特別是新近紀以來的新構(gòu)造運動異?；钴S，這些構(gòu)造運動不僅控制著盆地的構(gòu)造演化，而且影響著盆地油氣成藏過程。在渤海灣盆地的濟陽、黃驊、遼河、渤中等坳陷陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的一批大中型新近系油氣藏，如埕島、曹妃甸11-1、渤中25-1、蓬萊 19-3等超億噸級的大油田都為新近紀油氣成藏。據(jù)賈承造等人的研究成果，我國新近紀-第四紀成藏的大中型油氣田占油田總數(shù)的61%、氣田總數(shù)的58%，占探明油儲量的61%、探明氣儲量51%[1]。晚期油氣藏對于穩(wěn)定東部、發(fā)展西部的油氣發(fā)展戰(zhàn)略起著重要作用。

新構(gòu)造運動對新近紀油氣成藏的控制作用成為當今石油地質(zhì)學(xué)界研究的一個熱點問題之一，不少學(xué)者[2-5]從不同角度研究了新近紀-第四紀晚期油氣成藏，探討了新構(gòu)造運動對圈閉的形成、 烴源巖的熱成熟、油氣生成、運移、聚集的匹配及油氣圈閉或油氣藏的調(diào)整等的控制作用。但對于每一個坳陷（或凹陷）而言，裂后期構(gòu)造活動是如何控制油氣晚期成藏、油氣分布規(guī)律，需要進行深入細致的研究。

歧口凹陷是黃驊坳陷的一個次級構(gòu)造單元，沉降深度大，勘探程度低，資源量大，具備形成大型油氣藏的地質(zhì)條件。歧口凹陷新構(gòu)造運動強烈，裂后期斷裂發(fā)育，控制著盆地內(nèi)油氣成藏，根據(jù)裂后期斷層，斷裂規(guī)?？梢苑譃樗募墸阂患墧嗔褳榘枷莸倪吔鐢鄬?，有滄東、埕西等邊界深大斷裂，具有斷距大、發(fā)育早、結(jié)束晚等特點；二級斷裂是控制二級構(gòu)造帶和相鄰凹陷形成發(fā)育的主干斷層，主要有茶淀、大神塘等斷裂；三級斷裂為一、二級斷層的派生斷層，以蓋層斷裂為主，多為一、二級斷裂的反向調(diào)整斷裂；四級斷裂通常發(fā)育在新近系沉積蓋層中，規(guī)模小，大約8 000條。

1 斷裂組合關(guān)系與油氣運聚

歧口凹陷一二級主干斷裂與次級斷裂組合關(guān)系對新近系油氣藏的形成和分布有著明顯的控制作用，油氣主要分布在圍繞歧口凹陷生油中心，呈 3個環(huán)帶狀分布（圖1），外環(huán)主要為以潛山披覆背斜為圈閉的區(qū)域；中環(huán)主要為有利生油區(qū)范圍內(nèi)的緩坡背景上，由二級斷層的上升盤的逆牽引圈閉或下降盤的低凸起所圍成的環(huán)帶區(qū)域；內(nèi)環(huán)為海河-新港斷裂和歧東斷裂控制的歧口主凹區(qū)域，是生油中心區(qū)。

平面上，“人”字形和帚狀構(gòu)造格架對油氣的形成和分布起著明顯的控制作用，油氣最容易分布于多條斷裂匯聚而構(gòu)成的帚狀和“入”字形構(gòu)造帶中，如濱海斷鼻圈閉、唐家河油田、趙東油田等處在這些構(gòu)造上。

從油氣分布的特點來看，油氣還往往集中在斷裂的側(cè)接部位，這些部位實質(zhì)上是構(gòu)造應(yīng)力調(diào)節(jié)帶或轉(zhuǎn)換帶，其演化經(jīng)歷了早期圈閉的形成和晚期油氣運移通道的形成兩個方面，是油氣聚集十分有利的部位。斷裂的側(cè)接部位在本區(qū)主要表現(xiàn)為三種形式：同一條斷裂沿走向的變化轉(zhuǎn)折部位，多條斷裂匯聚的區(qū)域，兩條斷層走向近似但傾向相反的交接部位。濱海1號構(gòu)造帶內(nèi)的側(cè)接部位基本上為第三種側(cè)接樣式，是由多條走向近似、傾向相反的斷層所構(gòu)成的復(fù)雜斷裂帶，又靠近有利生油中心，是良好的勘探重點區(qū)域。

主干斷層與次斷層的剖面組合可分為四種：同向斷層階梯型、同向“Y”形、反向“Y” 形、“人”字形。斷裂帶不同的剖面組合樣式對油氣運移路徑的影響是不同的。

同向斷層階梯型剖面組合中，多條傾向相同的斷層在深部基本上不相互連接，油氣主要順斷層通道和不整合面運移，油氣從中部或深部運移到淺層（圖2），但由于斷層間相互不溝通，斷層對油氣運移的有效性十分有限。

同向與反向“Y” 形斷層組合在本區(qū)對新近系晚期油氣藏具有重要作用，反向與同向次級斷層把主干斷層從深部運移的油氣中轉(zhuǎn)到淺部富集成藏（圖3、圖4）；但同向與反向“Y” 形斷層對油氣運移的作用卻又不一致，同向“Y” 形中的次級斷層的傾角大于主斷層，斷裂的封堵性差，可作為油氣運移的良好通道；而反向“Y” 形斷層間的次級斷層除了表現(xiàn)為油氣運移通道作用外，晚期還具有一定的封堵性。所以，相比而言，反向“Y” 形斷層組合對油氣成藏更為有利。

“人” 形斷層組合的作用主要是把油氣從遠離主干斷層的一側(cè)運移到主干斷層中，而不是直接把油氣運移到圈閉儲層中，起輔助通道的作用。

圖1 歧口凹陷新近系油氣藏環(huán)帶狀分布示意圖

圖2 岐口17-2構(gòu)造油藏剖面

根據(jù)上述主次斷層剖面組合樣式及其對油氣運移方式的影響，得出“Y”形斷層組合方式對新近系的油氣成藏最為直接和有利。從這一點出發(fā)，濱海1號構(gòu)造就具有一定的勘探潛力，除了“Y” 形斷層組合發(fā)育以外，還具備離生油區(qū)近的優(yōu)勢[6-8]。

圖3 埕北斷階帶油藏剖面

圖4 港東油藏剖面

2 斷裂活動特征與油氣成藏關(guān)系

油氣成藏取決于油氣生成時期斷裂活動特征[9-11]。通過歧口凹陷新近系油氣藏的研究，并對比相鄰地區(qū)的冀東油田、勝利油田等，認為新近系晚期油氣藏與斷層的活動特征有密切的聯(lián)系。用生長指數(shù)來表征斷層的活動強度，發(fā)現(xiàn)歧口凹陷新近系-第四系斷層的活動強度有4種不同變化形式：斷層的活動強度由弱變強、斷層的活動強度由強變?nèi)?、斷層的活動強度由弱變強又變?nèi)?、斷層的活動強度比較均一但不同時期的生長指數(shù)變化不大。大量研究數(shù)據(jù)表明，這4種斷層活動特征代表了4種不同的油氣運移模式，對斷裂活動形成的淺層圈閉成藏有著不同影響。

（1）斷層活動強度由弱變強。以羊二莊斷層為例，羊二莊斷層是歧口凹陷南部邊界斷層，從館陶組至明化鎮(zhèn)組上段直至第四系，其斷層生長指數(shù)逐漸增大，生長指數(shù)從館陶組的1.0增大到明化鎮(zhèn)組上段和第四系的1.2，在館陶組和明化鎮(zhèn)組都聚集了大量的油氣，有利于晚期成藏。

（2）斷層活動由強變?nèi)?。以大神塘斷層為例，大神塘斷層是控制大神塘洼陷和大神塘潛山的主控邊界斷層。從該斷層的生長指數(shù)來看，從館陶組至明化鎮(zhèn)組上段直至第四系，其生長指數(shù)逐漸減小，說明館陶組到至明化鎮(zhèn)組上段和第四系，斷層的活動強度由強變?nèi)酢５碧綄嵺`證明，此構(gòu)造帶新近系無油氣富集，不利于晚期成藏。

（3）斷層活動強度由弱變強又變?nèi)?。以港東斷層為例，該斷層的生長指數(shù)明顯表明：從館陶組到明化鎮(zhèn)組上段直至第四系，港東斷層的活動強度經(jīng)歷了由弱變強再到弱的過程。在港東油田發(fā)現(xiàn)一系列古近系、新近系都含油的復(fù)式油氣藏。這種活動規(guī)律對油氣運移十分有利，館陶期，斷層活動性比較小，代表著構(gòu)造平靜期，有利于原生油藏的形成；進入明化鎮(zhèn)組下段沉積時期，斷層開始活動強烈，這個時期也恰好是油氣排烴和運移的高峰期，有利于深部油源層沿斷裂大規(guī)模向上運移，同時可能對早期的原生油氣藏起到破壞作用，破壞后的油氣沿斷裂向上運移，聚集到較淺層圈閉內(nèi)。而到明化鎮(zhèn)組上段和第四系沉積時期，斷裂的活動減弱，斷層的封閉性加強，又有利于油氣的保存。這種類型是最有利于在淺層晚期聚集形成大型油氣藏的斷層活動類型。

（4）斷層活動強度基本上處于同一水平。限于研究的范圍和統(tǒng)計數(shù)量，在本區(qū)還沒有找到具體的實例，但在渤海灣盆地遼西低凸起南部LD16－1含油構(gòu)造的主控斷層具有這種特征，在這個構(gòu)造帶內(nèi)的油氣藏的含油層位為館陶組和東營組，說明這種類型的斷層所控制的圈閉在古近系、新近系都可能富集成藏，也有利于晚期成藏。這也給本區(qū)新近系油氣藏勘探提供了一個新的方向。

以上4種類型斷層活動強度實例表明，斷層的活動規(guī)律與油氣的縱向分布層位具有一定的關(guān)系：斷層活動強度由弱變強時，油氣主要富集在新近系；斷層活動強度由強變?nèi)鯐r，則油氣主要富集在古近系，新近系幾乎不含油；而斷層的活動強度由弱變強再變?nèi)趸虮３滞凰綍r，油氣在古近系和新近系都可以富集成藏。

為了驗證上述規(guī)律性，對相鄰的勝利含油區(qū)、冀東含油區(qū)進行了對比。比如東營凹陷的中央隆起帶的郝家、史南油田等，對控制這些油氣藏的主干斷層進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，這些斷層新近紀斷層活動由強變?nèi)?，主要為古近系含油，新近系基本上不含油。曹妃甸油田控制的斷層為由弱到強型，在新近系含油。老爺廟油田區(qū)，控制油氣藏的斷層表現(xiàn)為由弱變強又變?nèi)醯奶卣?，古近系和新近系均含油。這些實例均有效證明了上述規(guī)律對新近系油藏具有普遍性，可以有效指導(dǎo)新近系油氣勘探。

3 晚期斷裂活動對油氣的控藏作用

晚期斷裂活動對油氣的運移和快速聚集成藏同樣具有重要的控制作用。目前已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要沿凹陷邊界斷裂或凹陷內(nèi)部規(guī)模較大的斷裂分布，不僅說明斷裂是控制油氣圈閉形成的主導(dǎo)因素，也說明斷裂供油是油氣成藏的關(guān)鍵因素之一。新近系沒有生烴能力，卻形成了北大港億噸級大油田，充分說明斷裂是一種高效率的油氣運移通道。晚期成藏過程中，斷裂是是主導(dǎo)和最活躍的因素，它以不同的組合方式溝通烴源巖、砂巖、不整合面，形成多種多樣的油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)，并最終控制了盆地油氣的最終成藏和分布。

3.1 晚期斷裂基本特征

從斷層發(fā)育歷史來看，歧口凹陷晚期斷層主要有：新生斷層、繼承型斷層與繼承-改造型斷層等。新生斷層與繼承-改造型斷層主要呈NNE向，大多數(shù)是雁列分布，受控于右旋走滑作用。繼承型斷層主要呈近EW-NEE向。斷裂發(fā)育層位淺，不少斷裂直達地面，大多數(shù)斷至明化鎮(zhèn)組頂部。淺部小斷層數(shù)量多，深部斷層數(shù)量少，如館陶組斷層明顯多于東營組，而明化鎮(zhèn)組斷層數(shù)量則是館陶組斷層數(shù)量的兩倍多。這些小斷層與大斷層相交，相交處是應(yīng)力集中區(qū)，地層破碎，小斷層的發(fā)育改善了上部油氣運移能力。主要斷層伴生許多雁列斷層，多屬于張性或張扭性質(zhì)的斷層，利于油氣活動。

3.2 晚期斷裂對油氣運移的控制

3.2.1 晚期斷裂構(gòu)成了油氣的輸導(dǎo)系統(tǒng)

晚期的斷裂根據(jù)其形成時代和活動期次，可以劃分為長期活動型斷裂和晚期活動型斷裂。長期活動型斷裂大多是控制盆地隆坳分布格局和沉積充填過程的主斷層，是基底斷層繼承性活動的產(chǎn)物。這些斷裂的特點是活動時間長、切割層位多、延伸長度和斷距較大。晚期活動型斷裂屬于新生的新近紀斷裂，這些斷層一般規(guī)模小，大多只斷至明化鎮(zhèn)組頂部，對盆地的結(jié)構(gòu)和沉積分布基本沒有影響，但由于其數(shù)量眾多、形成了密集的斷層網(wǎng)，不但使盆地的淺層地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，而且通過一定的組合方式與長期活動的主斷層相互交切，共同構(gòu)成了晚期油氣藏的輸導(dǎo)系統(tǒng)。

在晚期斷裂構(gòu)成的油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)中，長期活動型的主斷層因其規(guī)模較大，且活動時間長，可以溝通下部的烴源巖層和淺層的儲集層，成為油氣運移過程中的優(yōu)勢運移通道。原油性質(zhì)的平面分布特征以及地層水化學(xué)參數(shù)的示蹤分析也進一步證實了長期活動斷層的主輸導(dǎo)通道作用。而晚期活動型斷層組成的斷層網(wǎng)在油氣運移中主要有兩方面的作用：一是溝通剖面上呈板狀或透鏡狀的單砂體，從而極大地改善了砂體的連通性；二是通過與主斷層的連接，將主斷層輸送上來的油氣運移至不同的斷塊富集下來，起到了再次分配油氣的作用。此外，烴源巖中生成的油氣在沿溝通油源的主斷裂向淺層運移的過程中，通過與其相連的骨架砂體、連通小砂體或不整合面發(fā)生側(cè)向分流作用，這種分流作用擴大了油氣運移的范圍，對油氣的晚期快速成藏具有促進作用。

3.2.2 斷裂的封堵性和輸導(dǎo)性對油氣運移的控制

在油氣運移過程中，斷裂既可以作為油氣運移的通道，也可以是阻止油氣繼續(xù)運移的遮擋物。斷層的封堵性和輸導(dǎo)性主要取決于以下幾方面的因素：一是斷層的性質(zhì)，一般情況下，張性和張扭性斷層更有利于油氣的垂向輸導(dǎo)，而壓性和壓扭性的斷層往往具有很好的垂向和側(cè)向封堵性；二是斷層的形成時代與生排烴時期的匹配，只有在生烴期、排烴期及其之后形成的斷層，才可能對油氣的垂向運移產(chǎn)生影響；三是斷層的活動強度，在油氣運移期已經(jīng)停止活動的斷層, 特別是停止活動時間較長的斷層, 在多數(shù)情況下, 都有較好的封閉性, 這時斷層對油氣運移起到良好的封堵作用； 相反, 在油氣大規(guī)模運移期仍強烈活動的斷層, 一般來說在縱向上常常具有開啟性, 油氣沿斷裂自深部向淺部運移，在淺層適當?shù)娜﹂]中聚集成藏。

4 結(jié)論

晚期成藏是歧口凹陷主要油氣成藏類型，具有重要的勘探意義。歧口凹陷的裂后期斷裂系統(tǒng)十分發(fā)育，裂后期斷裂活動控制著歧口凹陷的油氣運移、聚集和成藏，主要表現(xiàn)為：一是斷裂的轉(zhuǎn)折部位、多條斷裂的匯聚區(qū)域以及兩條走向相近但傾向相反斷裂的交接部位是油氣主要聚集區(qū)；二是同向或反向“Y”形斷裂是油氣有利運移通道，對新近系晚期成藏十分有利；三是斷裂活動強度對新近系晚期成藏有著控制作用，早期活動強度弱、晚期活動強度大的斷裂最有利于晚期成藏，其次是早期弱、中期強、后期弱和斷裂活動強度基本上處于同一水平的斷裂，而早期活動強后期活動強度弱的斷裂不利于晚期成藏；四是晚期斷裂對新近系油氣和聚集有著較強的控制作用。

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