黃驊拗陷隱性斷裂帶分布及其對(duì)油氣的控制作用

單晨晨 溫明明 馮強(qiáng)強(qiáng)

（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510000）

0 引言

隱性斷裂帶是指沒(méi)有統(tǒng)一斷裂面、變形程度較弱的斷裂帶，是由區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)或基底斷裂活動(dòng)而產(chǎn)生于沉積盆地蓋層中的弱變形構(gòu)造帶[1-2]，屬于斷裂帶形成演化早、中期階段的產(chǎn)物，其最終的演化趨勢(shì)為完整的斷裂帶。目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，斷裂既可以作為油氣運(yùn)移的通道，也可以作為油氣的遮擋面，具有開(kāi)啟和封閉的雙重性[3]。斷裂活動(dòng)控制了盆地的演化、發(fā)展及構(gòu)造格局，對(duì)油氣的生成、運(yùn)移、聚集起著決定性作用，而斷裂發(fā)育在時(shí)間域及空間域的演變決定了盆地內(nèi)油氣藏分布的復(fù)雜性。隱性斷裂帶作為一種較特殊的斷裂構(gòu)造，除了具有控源、控運(yùn)和控聚作用，還對(duì)圈閉的類型、規(guī)模以及油氣分布有一定影響。一方面，次級(jí)斷裂不能改變構(gòu)造格局與演化，僅僅控制周緣砂體和改善局部油氣的輸導(dǎo)能力[4-5]；另一方面，不同演化階段的隱性斷裂帶對(duì)油氣輸導(dǎo)能力、圈閉類型和規(guī)模有著實(shí)質(zhì)性影響，大量發(fā)育的圈閉為油氣聚集提供了有利場(chǎng)所。筆者以黃驊拗陷隱性斷裂帶為例，總結(jié)油氣富集分布規(guī)律，分析隱性斷裂帶結(jié)構(gòu)及變形強(qiáng)度對(duì)油氣成藏的控制作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃驊拗陷屬中新生代渤海灣斷陷盆地群的組成部分[6]，西部以滄東邊界斷裂和滄縣隆起相鄰，東側(cè)以徐西斷裂與徐黑東凸起相接，南端收斂變窄后與臨清拗陷相通，勘探面積約3 400 km2?；讑A持在太行與魯西基底之間，其基底的不均一性導(dǎo)致了該地區(qū)基底深大斷裂發(fā)育，后期頻發(fā)的構(gòu)造活動(dòng)使其構(gòu)造樣式復(fù)雜化。黃驊拗陷的油氣分布在橫向上和縱向上都存在明顯的差異性，且油氣的聚集與分布明顯受區(qū)域構(gòu)造的控制，歧口凹陷、中央隆起帶都是油氣聚集的主要場(chǎng)所[7]。新生代形成的隱性斷裂帶對(duì)于烴源巖的規(guī)模與分布有著重要的影響，其多期性的活動(dòng)也同時(shí)對(duì)油氣輸導(dǎo)及聚集提供了良好的生儲(chǔ)蓋條件，而且不同演化程度的隱性斷裂帶對(duì)圈閉類型及油氣運(yùn)移影響不同，使得整個(gè)拗陷內(nèi)形成了孔南地區(qū)和歧口凹陷兩個(gè)不同的含油氣系統(tǒng)。橫向上油氣富集程度北多南少（圖1），尤以歧口凹陷油氣最為富集，平面上成片展布，相繼發(fā)現(xiàn)了港西、港東、劉官莊和港中油田；南區(qū)以孔店南部居多，呈帶狀斷續(xù)分布，相繼發(fā)現(xiàn)了羊三木、羊二莊、六間房和棗園等油田。縱向上孔南地區(qū)油氣多聚集在古近系，以孔店組孔二段為主力生烴巖系，歧口凹陷油氣多集中在新近紀(jì)，沙河街組沙三段和沙一段生油能力最好，在明化鎮(zhèn)組下段和館陶組中上段聚集。黃驊拗陷新生代具有油氣藏類型多、儲(chǔ)油物性好的特點(diǎn)。

圖1 黃驊拗陷油氣藏分布平面圖

2 研究區(qū)隱性斷裂帶的發(fā)育分布與類型

黃驊拗陷主要發(fā)育蘭聊、海河和漢沽等多條巖石圈級(jí)別的走滑斷裂帶，在新生代以來(lái)的右旋剪切應(yīng)力場(chǎng)作用下，對(duì)渤海灣盆地新生代構(gòu)造格局具有重要的控制作用[8]。古近紀(jì)以后新構(gòu)造格局形成，始新世發(fā)生的區(qū)域性裂陷作用以及新近紀(jì)沉積以后太平洋板塊再次俯沖、擠壓，郯廬斷裂發(fā)生右行走滑作用導(dǎo)致基底斷裂活化，沉積盆地蓋層中形成了大量的隱性斷裂帶。

基底活動(dòng)在蓋層產(chǎn)生的小斷層和裂縫，體現(xiàn)了基底與蓋層構(gòu)造變形之間的耦合關(guān)系[9]，即新生性和繼承性?；着c蓋層具有同態(tài)演化的特點(diǎn)，蓋層的構(gòu)造格局基本反映了基底的古地理格局?；讛嗔训纳细矃^(qū)域多發(fā)育帶狀次級(jí)斷裂，其走向與基底斷裂相一致，如歧口凹陷的白水頭斷層和張北斷層等，反映了隱性斷裂帶的繼承性。但淺層次構(gòu)造與深層次構(gòu)造又不像伸展構(gòu)造那樣被拆離斷層分隔開(kāi)來(lái)，而是以復(fù)雜的方式，如斷裂在垂向上的分叉、斜列、交織過(guò)渡，保持其垂向上的聯(lián)系，使其成為連續(xù)、完整的統(tǒng)一體，如孔東、孔西斷裂的入字形構(gòu)造以及新港—歧口一帶的雁列式斷層，這體現(xiàn)了隱性斷裂帶的新生性。

黃驊拗陷隱性斷裂帶在蓋層的表現(xiàn)形式主要有兩種：一是基底斷裂重新活動(dòng)蓋層被切穿或在蓋層中派生出一系列雁列式正斷層。前者斷裂切穿基底，已經(jīng)演化為顯性斷裂，如滄東斷裂、海河斷裂和漢沽斷裂，后者即隱性斷裂帶時(shí)期，在歧口凹陷和孔南地區(qū)雁列式斷層均比較明顯（圖2a）。二是基底斷裂產(chǎn)生的作用力在蓋層中形成強(qiáng)制性褶皺、塑性應(yīng)變、撓曲斜坡等構(gòu)造樣式。差異升降活動(dòng)在蓋層中會(huì)引發(fā)強(qiáng)制性褶皺（圖2b），調(diào)節(jié)構(gòu)造型隱性斷裂帶表現(xiàn)為傾向斜坡帶，如南皮和東光地區(qū)斜坡帶向南皮凹陷下掉。在走滑過(guò)程中會(huì)派生出擠壓區(qū)和釋壓區(qū)，表現(xiàn)在蓋層中就會(huì)出現(xiàn)隆凹相間的構(gòu)造格局，這一點(diǎn)在孔南地區(qū)尤為明顯。結(jié)合黃驊拗陷基底斷裂與蓋層斷裂之間的關(guān)系，筆者根據(jù)成因類型分別在歧口凹陷和孔南地區(qū)識(shí)別出兩種類型八條隱性斷裂帶（表1和圖3）。

圖2 隱性斷裂帶在蓋層的表現(xiàn)形式示意圖

3 研究區(qū)隱性斷裂帶對(duì)油氣的影響

隱性斷裂帶控藏可以通過(guò)影響烴源巖熱演化控制生烴范圍。通過(guò)改善儲(chǔ)集層物性大大提高了油氣輸導(dǎo)能力，隱性斷裂帶作為油氣運(yùn)移的有效通道，與其下切入深部汲烴的基底油源斷裂相耦合，構(gòu)成一套完整的立體輸導(dǎo)體系。不同演化階段的隱性斷裂帶對(duì)于儲(chǔ)油圈閉的類型和規(guī)模也有一定的影響。

表1 黃驊拗陷隱性斷裂帶分類表

圖3 黃驊拗陷隱性斷裂帶類型及其分布圖

3.1 對(duì)烴源巖分布的影響

隱性斷裂帶對(duì)烴源巖熱演化與分布有著重要的影響?；讛嗔咽请[性斷裂帶形成的主要條件，深大斷裂可輸導(dǎo)熱源上涌形成熱異常乃至火山噴發(fā)，深部促進(jìn)有機(jī)質(zhì)熱演化，在淺部呈花狀散開(kāi)，形成密集的巖漿通道。由于火成巖侵入時(shí)擠壓應(yīng)力和熱蝕變作用，導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生大量裂縫型圈閉，加上火成巖本身可作為儲(chǔ)集層，所以隱性斷裂帶對(duì)火成巖油氣藏也具有建設(shè)性作用。

孔南地區(qū)主要發(fā)育三套有效烴源巖，即孔二段、沙三段和沙一下段烴源巖，其中孔二段暗色泥巖質(zhì)烴源巖是該地區(qū)的主力生烴巖系[10]（圖4），有機(jī)質(zhì)豐度高，類型好，成熟度較高?？锥螣N源巖的展布范圍與該地區(qū)NE向基底走滑型隱性斷裂帶較吻合，呈帶狀分布在孔店以南至烏馬營(yíng)地區(qū)，且該地區(qū)基底活動(dòng)強(qiáng)烈，沉降量巨大，烴源巖埋深大、演化程度較高，鏡質(zhì)體反射率（Ro）可超過(guò)1.3%，所以說(shuō)隱性斷裂帶處烴源巖熱演化程度通常較高。

圖4 孔南地區(qū)孔二段烴源巖及火成巖分布圖

3.2 對(duì)油氣輸導(dǎo)能力的影響

隱性斷裂帶本身是由大量的次級(jí)斷裂及裂縫帶組成的，一方面增加了巖層的連通性，提高了滲透率；另一方面提高了巖石的面孔率，利于油氣運(yùn)聚。隨著演化程度提高，P剪切連通兩個(gè)R剪切[11]，利于油氣連接成片。剖面上為下凹、中平、上凸形態(tài)的花狀構(gòu)造，且基底斷裂延伸長(zhǎng)，可溝通烴源巖，為油源斷裂（圖5a）。隱性斷裂帶作為橋梁，連接油源斷層和儲(chǔ)層，很好地起到了輸導(dǎo)油氣的作用。隱性斷裂帶演化初期，其誘導(dǎo)裂縫帶發(fā)育，R剪切大量發(fā)育，油氣輸導(dǎo)能力隨演化程度呈正相關(guān)關(guān)系（圖5b）。當(dāng)P剪切形成，由于斷裂走向與區(qū)域主應(yīng)力方向之間的夾角變小，滲濾輸導(dǎo)油氣能力越強(qiáng)[12]，油氣輸導(dǎo)能力增長(zhǎng)最快（圖5a）。主斷面貫通時(shí)，油氣輸導(dǎo)能力達(dá)到最大。到顯性斷裂期，強(qiáng)烈變形的破碎帶分選差，相對(duì)低滲，油氣輸導(dǎo)能力相對(duì)下降（圖5c）。因此可以定性地確定隱性斷裂帶末期即是油氣運(yùn)移的最佳時(shí)間。

圖5 黃驊拗陷油氣分布及其對(duì)應(yīng)的演化階段圖

以孔南地區(qū)北東向基底走滑型隱性斷裂帶為例，對(duì)比歧口凹陷近南北向基底走滑隱性斷裂帶，兩者處于隱性斷裂帶演化的不同時(shí)期。前者處于演化早期階段，以R剪切為主，平面構(gòu)造樣式為弱變形—斷續(xù)雁列式，油氣主要集中在古近系，呈斷續(xù)帶狀展布。后者處于演化中期階段，P剪切形成，平面構(gòu)造樣式為中等變形—斷續(xù)帶狀，構(gòu)造變形程度高，油氣相對(duì)富集，主要集中在新近系（圖5d），多個(gè)時(shí)期形成的多套含油氣系統(tǒng)疊合連片分布在隱性斷裂帶交叉的部位。

3.3 對(duì)圈閉類型和規(guī)模的影響

由于受基底斷裂活動(dòng)差異性的影響，隱性斷裂帶形成演化過(guò)程中往往伴隨著如鼻狀構(gòu)造、背斜隆起等構(gòu)造低凸起以及次級(jí)斷塊、翹傾斷塊等的形成，不管是一些凸起構(gòu)造還是斷塊體都具備良好的圈閉條件。如孔南地區(qū)基底走滑型隱性斷裂帶發(fā)育于孔店潛山凸起構(gòu)造帶之上，構(gòu)造高點(diǎn)是油氣運(yùn)移的指向。

根據(jù)基底活動(dòng)強(qiáng)度的不同，孔南地區(qū)隱性斷裂帶被近東西向的橫向調(diào)節(jié)型隱性斷裂帶分為南段間接傳遞帶、中段調(diào)節(jié)帶和北段直接傳遞帶，隱性斷裂帶在3個(gè)段的構(gòu)造形態(tài)和演化程度均有所差異，從而造成圈閉類型和規(guī)模也不盡相同（表2）。南段構(gòu)造變形弱，構(gòu)造圈閉較少，三角洲砂體發(fā)育，以巖性圈閉和不整合圈閉為主，如風(fēng)化店及孔16等圈閉。中段調(diào)節(jié)帶的圈閉類型多為構(gòu)造型圈閉，如逆牽引背斜（官1、官3）、擠壓背斜（板橋、烏馬營(yíng)）、披覆背斜等多種背斜圈閉類型[13]。在官西和舍女寺地區(qū)也發(fā)育一些小規(guī)模的斷鼻、斷塊圈閉。北段次級(jí)斷裂較發(fā)育，巖性圈閉和背斜圈閉被斷裂切割破壞，產(chǎn)生大量小斷塊，以小斷塊圈閉類型為主。以孔南地區(qū)棗園和王官屯油田為例，棗園油田位于孔南隱性斷裂帶的北段，演化程度較高，構(gòu)造變形強(qiáng)，圈閉類型以斷塊為主；王官屯油田位于孔南隱性斷裂帶的中段，屬于調(diào)節(jié)帶，基底活動(dòng)性較北段弱，表現(xiàn)為油氣藏類型以背斜型為主，部分發(fā)育斷鼻構(gòu)造油氣藏（圖6a）。從圈閉類型和規(guī)模上也可以判斷孔南隱性斷裂帶的分段性，基底活動(dòng)性自南向北依次增強(qiáng)，隱性斷裂帶的發(fā)育程度也不斷增強(qiáng)，圈閉類型從巖性、地層圈閉過(guò)渡到背斜、鼻狀圈閉，最后北段以斷塊圈閉為主（圖6b）。這都反映了隱性斷裂帶活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)圈閉類型和規(guī)模的控制作用。

表2 孔南地區(qū)圈閉類型表

圖6 孔南地區(qū)油田成藏圈閉類型圖

4 結(jié)論

1）黃驊拗陷孔南地區(qū)隱性斷裂帶對(duì)該地區(qū)油氣成藏具有重要的控制作用，隱性斷裂帶作為一種較特殊的斷裂構(gòu)造，除了具有控源、控運(yùn)和控聚作用外，對(duì)于油氣輸導(dǎo)能力、圈閉類型和規(guī)模也有一定的影響。

2）由于深大斷裂可輸導(dǎo)熱源上涌形成熱異常乃至火山噴發(fā)，深部促進(jìn)有機(jī)質(zhì)熱演化，所以隱性斷裂帶處烴源巖熱演化程度通常較高?？啄系貐^(qū)隱性斷裂帶控制了大量的雁列式、斷續(xù)狀小斷層帶的形成和分布，二者切割形成斷裂破碎帶，經(jīng)河道沖刷作用極易取其走向，富集了大量的河道砂體。

3）隱性斷裂帶的演化程度與油氣輸導(dǎo)能力呈正相關(guān)關(guān)系，因此可以定性地確定隱性斷裂帶末期主斷面貫通即是油氣運(yùn)移的最佳時(shí)間。從圈閉類型和規(guī)模上也可以判斷孔南地區(qū)隱性斷裂帶的分段性，基底活動(dòng)性自南向北依次增強(qiáng)，隱性斷裂帶的發(fā)育程度也不斷增強(qiáng)，圈閉類型從巖性、地層圈閉過(guò)渡到背斜、鼻狀圈閉最后北段以斷塊圈閉為主。這都反映了隱性斷裂帶活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)圈閉類型和規(guī)模的控制作用。