東海盆地西湖凹陷西斜坡背斜—似花狀構(gòu)造特征及成因機(jī)制

唐賢君，蔣一鳴，何新建，王 超，趙 洪

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

花狀構(gòu)造是盆地內(nèi)部一種特殊的構(gòu)造現(xiàn)象，是走滑斷層活動(dòng)的結(jié)果，剖面上表現(xiàn)為一條陡立的主斷裂和自下而上呈花狀散開的次級(jí)斷裂組合。經(jīng)典的花狀構(gòu)造包括正花狀構(gòu)造和負(fù)花狀構(gòu)造（圖1a、b）。正花狀構(gòu)造表現(xiàn)為一條陡立的走滑斷層和一組向上分叉撒開的背沖逆斷層構(gòu)成的花狀組合，內(nèi)部地層呈現(xiàn)背形，是壓扭性走滑斷層活動(dòng)的產(chǎn)物。負(fù)花狀構(gòu)造則是由主走滑斷層與向上撒開的分支正斷層構(gòu)成的花狀組合，內(nèi)部地層呈現(xiàn)為向形，是張扭性走滑斷層活動(dòng)的產(chǎn)物。

似花狀構(gòu)造是拉張盆地內(nèi)的一種構(gòu)造現(xiàn)象，剖面形態(tài)與花狀構(gòu)造相似，但似花狀構(gòu)造主斷裂多上陡下緩（圖1c），一般剖面表現(xiàn)出張性正斷層特征，多發(fā)育于盆地邊緣，具有一部分扭動(dòng)成因。一些含油氣盆地中發(fā)育一種結(jié)構(gòu)特殊的似花狀構(gòu)造，兼有負(fù)花狀和正花狀構(gòu)造特點(diǎn)。它們?cè)谄拭嫔系貙颖憩F(xiàn)為背形，但內(nèi)部構(gòu)成似花狀組合的主斷層和分支斷層卻呈現(xiàn)為正斷層（圖1d）。這種構(gòu)造樣式有學(xué)者稱之為“背形負(fù)花狀構(gòu)造”、“復(fù)合型花狀構(gòu)造”[1]。筆者認(rèn)為，似花狀構(gòu)造主要形成于扭張環(huán)境，花狀構(gòu)造形成于走滑環(huán)境，兩者在成因背景上有本質(zhì)的區(qū)別，因此，該類構(gòu)造稱為“背斜—似花狀構(gòu)造”較為恰當(dāng)。

圖1 花狀—似花狀構(gòu)造剖面樣式(a) 典型正花狀構(gòu)造；(b) 典型負(fù)花狀構(gòu)造；(c) 似花狀構(gòu)造剖面；(d) 背斜-似花狀構(gòu)造剖面Fig.1 The profile style of flower and floweriness structures(a) typical positive flower structure; (b) typical negative flower structure; (c) floweriness structure;(d) anticline-floweriness structure

在地質(zhì)上，具備形成似花狀斷裂組合及背斜形態(tài)的主要?jiǎng)恿W(xué)成因有逆牽引作用、深部物質(zhì)底辟作用和壓扭作用等，但未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。這一類型的構(gòu)造在渤海灣盆地研究中較為常見，與油氣成藏密切相關(guān)，但對(duì)它們的成因存在著不同觀點(diǎn)。部分學(xué)者認(rèn)為其應(yīng)歸為正斷層引起的逆牽引構(gòu)造[2]，還有學(xué)者認(rèn)為是斷裂平移活動(dòng)與深部塑性物質(zhì)底辟復(fù)合的結(jié)果，與郯廬斷裂帶活動(dòng)有關(guān)[3]，更多的學(xué)者則認(rèn)為它們是古近紀(jì)張扭與新近紀(jì)壓扭復(fù)合的結(jié)果[4-8]。近年來，隨著東海西湖凹陷油氣勘探的不斷深入，發(fā)現(xiàn)除西部斜坡帶平湖區(qū)和中央洼陷—反轉(zhuǎn)背斜帶存在豐富多樣的背斜形態(tài)外，在斜坡帶亦存在顯著的背斜形態(tài)。特別是斜坡帶中北部亦存在多樣化的復(fù)雜背斜形態(tài)，但其樣式及發(fā)育層位明顯不同于中央帶的反轉(zhuǎn)背斜，這些復(fù)雜背斜與斷裂組合表現(xiàn)出背斜—似花狀構(gòu)造復(fù)合特征。目前，對(duì)于西湖凹陷這種復(fù)合構(gòu)造的成因認(rèn)識(shí)不清，制約了勘探潛力的認(rèn)識(shí)，本文在對(duì)這種背斜—似花狀構(gòu)造地震構(gòu)造解釋成果分析基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化背景，對(duì)該類新發(fā)現(xiàn)的重要含油氣構(gòu)造帶形成演化機(jī)制提出新的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西湖凹陷位于東海陸架盆地東北部，呈北北東向展布，南北長(zhǎng)約500 km，東西平均寬約130 km，面積約5.9×104km2，是東海陸架盆地中規(guī)模最大的含油氣凹陷。西湖凹陷是在晚白堊世末期構(gòu)造背景上發(fā)育起來的新生代沉積凹陷，自下而上地層主要為：始新統(tǒng)前寶石組、始新統(tǒng)寶石組（E2b）、始新統(tǒng)平湖組（E2p）、漸新統(tǒng)花港組（E3h）、中新統(tǒng)龍井組和玉泉組及柳浪組（上新統(tǒng)三潭組（N2s）、更新統(tǒng)東海群（QPdh）（表1）。西湖凹陷形成于東亞大陸邊緣的陸緣伸展環(huán)境，受到太平洋板塊俯沖產(chǎn)生的弧后環(huán)境影響，總體呈現(xiàn)出東斷西超的斷陷盆地格局。

表1 西湖凹陷構(gòu)造演化簡(jiǎn)表Table.1 Simple tectonic evolution of the Xihu Sag

在構(gòu)造演化上，西湖凹陷總體上經(jīng)歷了“斷陷、斷—拗轉(zhuǎn)換、拗陷、反轉(zhuǎn)和區(qū)域沉降”五個(gè)演化階段。西湖凹陷伸展斷陷作用主要在古新世至中始新世，沉積了巨厚、分割性較強(qiáng)的前平湖組地層；中晚始新世斷—拗轉(zhuǎn)換期地層厚度總體穩(wěn)定，具有總體東厚西薄特征；始新世末玉泉運(yùn)動(dòng)時(shí)期區(qū)域應(yīng)力背景由張變擠，在西湖凹陷內(nèi)形成寬緩的褶皺，凹陷進(jìn)入拗陷演化階段；漸新世末期的花港運(yùn)動(dòng)期間，來自東部的區(qū)域擠壓運(yùn)動(dòng)逐步增強(qiáng)，凹陷東緣發(fā)生強(qiáng)烈剝蝕改造；隨著擠壓作用的逐步增強(qiáng)，至中新世中晚期龍井運(yùn)動(dòng)，在西湖凹陷中央形成巨型反轉(zhuǎn)背斜帶。龍井運(yùn)動(dòng)后西湖凹陷所處的東海陸架盆地與周緣隆起區(qū)一起進(jìn)入穩(wěn)定的區(qū)域沉降階段。

在盆地結(jié)構(gòu)上，西湖凹陷總體上可劃分出三個(gè)構(gòu)造帶，即西部斜坡帶、中央洼陷—反轉(zhuǎn)背斜帶和東部斷階帶。位于西湖凹陷西緣的西部斜坡帶緊鄰盆地中央隆起帶的海礁隆起，以發(fā)育階梯狀下掉的順向斷層為主要特征，斷層平面上呈NNE-NE走向，主要形成于斷陷及斷—拗轉(zhuǎn)換期，控制平湖組及以下沉積地層的發(fā)育，多終止于T30界面。

2 背斜—似花狀構(gòu)造特征

2.1 總體特征

西湖凹陷背斜—似花狀構(gòu)造在平面上主要分布在西部斜坡帶中北段，處于斜坡次洼帶內(nèi)，夾持于西側(cè)海礁隆起外緣和東側(cè)北東向古隆起群之間。在南北方向上，自南向北共發(fā)育7個(gè)大小不等的構(gòu)造（A1-A7，圖2），單個(gè)構(gòu)造走向多呈NE向，與NNE向西湖凹陷構(gòu)造主方向斜交；多個(gè)構(gòu)造呈左階雁列式的群帶展布特征。

該類背斜—似花狀構(gòu)造主要發(fā)育在一系列北東走向的主斷裂上。在斷裂形態(tài)上，斷面傾角上陡下緩，向下切割至基底，向上普遍終止于平湖組頂界面附近，主斷裂與次級(jí)正斷層組合呈反“Y”字型構(gòu)造樣式；在斷裂性質(zhì)上，主斷裂與次級(jí)斷層多表現(xiàn)為斷距下大上小的正斷層特征，平面上具有一定的馬尾式扭動(dòng)形態(tài)，反映具有明顯的扭動(dòng)特征；在卷入地層特征上，背斜形態(tài)明顯與主斷裂伴生，在平湖組及以下地層中表現(xiàn)較為明顯，從T30界面向下延至基底面，并與基底高呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)特征（圖3）。

2.2 形成時(shí)代

對(duì)于這些背斜—花狀構(gòu)造的主要形成時(shí)代，主要依據(jù)構(gòu)造形態(tài)予以推斷：

（1）在構(gòu)造形態(tài)上，背斜似—花狀構(gòu)造主控?cái)嗔严蛏辖K止于平湖組頂界附近，且背斜形態(tài)在平湖組及以下地層中較明顯，漸新統(tǒng)花港組之上背斜形態(tài)微弱，推斷背斜—似花狀構(gòu)造主要形成于花港組沉積前。

（2）在界面特征上，背斜核部平湖組地層具有頂薄翼厚現(xiàn)象，背斜兩翼斷層控制沉積，表現(xiàn)出同沉積斷層特征，背斜核部在T30界面存在一定的剝蝕，并具有角度不整合特征，在A5背斜—似花狀構(gòu)造上表現(xiàn)尤為顯著（圖3）。此外，在平湖組之下更老的地層中亦可見部分背斜形態(tài)及相關(guān)的不整合界面，反映這些背斜—似花狀構(gòu)造在花港組沉積前具有長(zhǎng)期發(fā)育特征。

圖2 西湖凹陷西部斜坡帶中北段構(gòu)造格架圖Fig.2 The tectonic frame in the middle-northern section of west slope,the Xihu Sag

綜上所述，可以判定背斜—似花狀構(gòu)造初步形成于平湖組沉積前，在平湖組沉積時(shí)期持續(xù)發(fā)育，最終定型于平湖組沉積末期的玉泉運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致斷裂及相關(guān)的背斜形態(tài)在T30界面附近表現(xiàn)最為明顯。

3 背斜—似花狀構(gòu)造成因機(jī)制

3.1 西斜坡中北段區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力演化

根據(jù)西湖凹陷背斜—似花狀構(gòu)造的分布形態(tài)及形成時(shí)代，本文認(rèn)為這種復(fù)雜構(gòu)造成因與其特殊的區(qū)帶背景有關(guān)，形成于多幕斷陷的疊加改造環(huán)境中。東海陸架盆地晚白堊世—始新世斷陷作用主要存在早、晚兩幕，早幕斷陷發(fā)生在晚白堊—古新世，主要控制了臺(tái)北坳陷、長(zhǎng)江坳陷等北東—北東東向斷陷，晚幕斷陷發(fā)生在中晚始新世，形成了以西湖凹陷為代表的北北東向斷陷。根據(jù)最新的火山—巖漿年代和構(gòu)造環(huán)境對(duì)比，西湖凹陷西斜坡中北段存在兩幕斷陷作用的疊加。斜坡區(qū)內(nèi)的局部次洼及北東向?qū)氃仆?、新涼古隆起形成于早幕斷陷時(shí)期，是海礁隆起內(nèi)廣泛的北東向早幕弱斷陷的一部分，后期受到北北東向晚幕斷陷的疊加改造[9-14]。因此，整個(gè)西斜坡中北段構(gòu)造部位特殊，特別是北東向的古隆起是晚幕斷陷時(shí)期從西側(cè)海礁隆起內(nèi)逐步裂離出來的，形成了該區(qū)特有的北東向反向斷階及其控制下的古隆起群。

根據(jù)東海陸架盆地區(qū)域斷裂體系演變，結(jié)合盆地東緣泛太平洋板塊俯沖作用下的區(qū)域應(yīng)力背景，西部斜坡帶中北段早幕斷陷時(shí)期以發(fā)育北東—北東東向斷裂為主，構(gòu)造環(huán)境與西側(cè)的臺(tái)北坳陷、長(zhǎng)江坳陷等區(qū)相似，受控于太平洋板塊北西向俯沖引起的北西-南東向伸展作用。晚幕斷陷時(shí)期，整個(gè)西湖凹陷以發(fā)育北北東向斷裂為主，受控于太平洋板塊北西西向俯沖引起的北西西-南東東向伸展作用，由于該時(shí)期西部斜坡帶中北部北東向斷層控制下古隆起格局較為顯著，在北西西-南東東向伸展背景下北東向斷裂仍顯著活動(dòng)，并控制局部次洼的發(fā)育。西部斜坡帶中北段晚幕斷陷伸展背景與早幕斷陷斷裂延伸方向斜交，誘發(fā)了該區(qū)局部扭動(dòng)作用。

3.2 背斜—似花狀構(gòu)造裂離—扭動(dòng)復(fù)合成因

本文根據(jù)西部斜坡帶中北段背斜—似花狀構(gòu)造發(fā)育的特殊構(gòu)造背景，結(jié)合構(gòu)造形成期局部扭動(dòng)作用的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為該類構(gòu)造主要分布于晚白堊—古新世早幕斷陷格局內(nèi)，形成并定型于中晚始新世晚幕斷陷時(shí)期裂離—扭動(dòng)復(fù)合作用。

（1）裂離背景下的基底斷塊掀斜翹傾控制了背斜形態(tài)

晚白堊—古新世早幕斷陷至中晚始新世晚幕斷陷時(shí)

期，西部斜坡帶中北段從海礁隆起內(nèi)局部斷陷開始發(fā)育，

逐步向東裂離，轉(zhuǎn)變?yōu)槲骱枷菪逼聨У囊徊糠?。在寶云亭、新涼古隆起向東裂離過程中，西部斜坡帶中北段在基底斷裂控制下拉張減薄，主控?cái)嗔褍A角上陡下緩，基底斷塊掀斜翹傾，控制了基底的高低起伏（圖3a、b）。在主要背斜—似花狀構(gòu)造聯(lián)絡(luò)測(cè)線上，背斜形態(tài)與基底起伏呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)（圖3c），顯示在裂離背景下，基底斷塊掀斜翹傾作用控制了背斜形態(tài)。在總體裂離—伸展的區(qū)域背景下，局部斷塊兩側(cè)斷裂活動(dòng)斷距不同，造成斷塊發(fā)生不均衡掀斜，在斷塊上翹部位上部形成了背斜形態(tài)（圖4a）。

圖3 西部斜坡帶過背斜-似花狀構(gòu)造剖面Fig.3 The seismic profile across the anticline-floweriness structures in the west slop of Xihu Sag

圖4 背斜—似花狀構(gòu)造斷塊掀斜復(fù)合成因模式Fig.4 The fault block tilting composite genetic model of the anticline-floweriness structures

（2）局部復(fù)合扭動(dòng)作用豐富了似花狀斷裂組合形態(tài)

西部斜坡帶中北段在兩幕斷陷作用下向東裂離，至中晚始新世晚幕斷陷伸展方向轉(zhuǎn)變?yōu)榻鼥|西向，應(yīng)力方向與早幕斷陷形成北東向古隆起、次洼斜交，誘發(fā)了斜坡帶中北段局部扭動(dòng)作用。在平面形態(tài)上，單個(gè)背斜軸跡呈北東向，群帶展布呈現(xiàn)出自南向北左階雁列特征，結(jié)合西湖凹陷整體北北東—近南北向構(gòu)造包絡(luò)線形態(tài)，反映該區(qū)晚幕斷陷伸展背景下局部次洼帶內(nèi)具有左行扭動(dòng)特征（圖5）。在剖面形態(tài)上，控制似花狀背斜的斷層大多向上發(fā)散，在平湖組地層內(nèi)次級(jí)斷層密集發(fā)育，與主斷裂共同構(gòu)成似花狀斷裂組合形態(tài)。這些次級(jí)斷裂向上普遍終止于平湖組頂面附近，表現(xiàn)為正斷層，斷距自深部向淺層呈現(xiàn)出逐步減小特征。由于背斜核部在平湖組頂面存在一定角度不整合，顯示受到玉泉運(yùn)動(dòng)擠壓作用影響，背斜褶皺形態(tài)進(jìn)一步強(qiáng)化并局部剝蝕，但該期擠壓反轉(zhuǎn)作用遠(yuǎn)低于伸展作用，且持續(xù)時(shí)間較短，斷裂仍表現(xiàn)為明顯的正斷距（圖4b）。

綜上所述，西部斜坡帶中北段背斜—似花狀構(gòu)造在裂離背景下受到扭動(dòng)作用影響，具體表現(xiàn)為早期持續(xù)張扭、后期短暫壓扭復(fù)合疊加，扭動(dòng)作用豐富了似花狀斷裂組合形態(tài)。

4 油氣地質(zhì)意義探討

平湖組為西湖凹陷西部斜坡帶主要勘探目的層系，以平湖組為卷入層系的背斜—似花狀構(gòu)造背斜形態(tài)整體性較好，且A2構(gòu)造上已鉆探井獲得工業(yè)氣流。經(jīng)三維地震構(gòu)造解釋落實(shí)，這些背斜—似花狀構(gòu)造多為受多條斷裂復(fù)雜化的斷背斜構(gòu)造，構(gòu)造圈閉面積多在10-15 km2，高點(diǎn)埋深4 400-4 960 m。因此，這類構(gòu)造圈閉條件相對(duì)優(yōu)良，在西部斜坡帶中北段具備非常有利的油氣成藏條件：（1）區(qū)帶內(nèi)局部次洼平湖組地層較厚，烴源巖地化指標(biāo)反映該區(qū)具備下生上儲(chǔ)條件，且多口探井介紹了油氣層，烴源條件有利，油氣源充足。（2）平湖組縱向發(fā)育多套有利儲(chǔ)蓋組合，區(qū)域蓋層分布穩(wěn)定，厚度較大。（3）階梯狀構(gòu)造格局下似花狀斷裂組合，構(gòu)成了良好的油氣輸導(dǎo)條件。（4）圈閉成型早，定型于始新世平湖組沉積末期，而油氣生成期較晚，為中新世時(shí)期，具良好的成藏匹配關(guān)系。

5 結(jié)論

本文認(rèn)為，主控?cái)鄬訛殓P式正斷層、具有背斜形態(tài)的似花狀構(gòu)造主要形成于扭張環(huán)境，與走滑成因的正花狀構(gòu)造在成因上有本質(zhì)區(qū)別，該類構(gòu)造稱為“背斜—似花狀構(gòu)造”較為恰當(dāng)。本文針對(duì)西湖凹陷西部斜坡帶新識(shí)別出的這類重要含油氣構(gòu)造形成演化機(jī)制及成藏條件提出了新的認(rèn)識(shí)：

圖5 背斜—似花狀構(gòu)造扭動(dòng)成因力學(xué)機(jī)制Fig.5 The shearing genesis mechanism of the anticline-floweriness structures

（1）在構(gòu)造特征上，背斜-似花狀構(gòu)造主要分布在西部斜坡帶中北段斜坡次洼帶內(nèi)，自南向北7個(gè)構(gòu)造呈左階雁列式展布，根據(jù)構(gòu)造形態(tài)分析其初步形成于平湖組沉積前，最終定型于平湖組沉積末期的玉泉運(yùn)動(dòng)。

（2）在構(gòu)造成因上，背斜—似花狀構(gòu)造形成于多幕斷陷控制下的疊加改造環(huán)境中。其中，背斜形態(tài)受控于斷陷背景下裂離作用引起的基底斷塊掀斜翹傾，似花狀斷裂組合形態(tài)受控于晚幕斷陷伸展方向轉(zhuǎn)變引起的局部扭動(dòng)。應(yīng)力機(jī)制方面，斷陷階段持續(xù)張扭，斷陷末期短暫壓扭復(fù)合疊加最終控制了構(gòu)造整體形態(tài)。

（3）在油氣地質(zhì)意義上，背斜—似花狀構(gòu)造圈閉條件相對(duì)優(yōu)良，在區(qū)帶烴源巖、儲(chǔ)蓋、輸導(dǎo)和成藏匹配方面條件較為優(yōu)越，具備較好的勘探潛力。