渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田構(gòu)造特征及成因機(jī)制
——物理模擬與討論

李 蕭，胡秋媛，楊 光，馬方雷，楊建磊，魏真真，孫 肖

(中國(guó)石油大學(xué) 勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院，山東 東營(yíng) 257000)

我國(guó)東部斷塊油氣田發(fā)育，其中，渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田是典型的復(fù)雜斷塊油氣田之一。不同期次、不同級(jí)別、不同方向的斷裂平面上多走向切割，剖面上多傾向切割，使東辛油田形成獨(dú)特的斷裂組合，塑造了復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)。近年來，諸多學(xué)者針對(duì)東辛油田的沉積微相、儲(chǔ)層構(gòu)型、低序級(jí)斷層特征及其對(duì)剩余油分布的影響等方面進(jìn)行了研究[1-4]。大量勘探實(shí)踐表明，東辛油田內(nèi)具有伸展背景和扭張背景的構(gòu)造帶是油氣有利聚集區(qū)。但伴隨勘探開發(fā)不斷深入和精細(xì)勘探需求，東辛油田具有一定規(guī)模且形態(tài)清晰的構(gòu)造油氣藏越來越少；加之區(qū)內(nèi)構(gòu)造樣式未得到深入研究，構(gòu)造組合與油氣分布的關(guān)系不夠清晰，因此，回歸客觀、全面的構(gòu)造分析，針對(duì)研究區(qū)開展構(gòu)造組合樣式及成因機(jī)制的研究尤為重要。構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)是對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行正演模擬的有效手段，可真實(shí)再現(xiàn)研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育演化及構(gòu)造組合關(guān)系，并為其動(dòng)力學(xué)成因研究提供實(shí)際變形依據(jù)[5-7]。因此，筆者基于大量地球物理資料，系統(tǒng)研究了東辛油田的構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，在此基礎(chǔ)上結(jié)合構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)了研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育演化與組合關(guān)系，并進(jìn)一步探討了研究區(qū)構(gòu)造主控因素與形成機(jī)制，以期為區(qū)內(nèi)油氣成藏規(guī)律研究提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東辛油田地處山東省東營(yíng)市，構(gòu)造位置上位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷中央背斜東段(圖1)，是我國(guó)東部典型的復(fù)雜斷塊油氣田。研究區(qū)構(gòu)造形態(tài)上自東向西可依次劃分為辛鎮(zhèn)構(gòu)造、過渡帶和東營(yíng)構(gòu)造3個(gè)主要構(gòu)造單元，南北兩側(cè)分別受近東西向的辛120斷裂和營(yíng)8斷裂所限，形成典型的地塹構(gòu)造(圖2)。地塹內(nèi)多條次級(jí)斷裂切割、交錯(cuò)，將內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜化。鉆井、錄井資料表明，東辛油田主要發(fā)育古近紀(jì)—第四紀(jì)地層，自下而上依次為古近系孔店組(E1-2k)、沙河街組(E2s)、東營(yíng)組(E3d)，新近系館陶組(N1g)、明化鎮(zhèn)組(N2m)及第四系平原組(Qp)[8]。古近系和新近系巖性序列特征主要為紅色砂泥巖、蒸發(fā)巖、礁灰?guī)r、厚層暗色泥巖、三角洲砂巖、粒屑灰?guī)r，其中，含油層系自下而上分別為沙三段(E2s3)、沙二下亞段(E2s2下)、沙二上亞段(E2s2上)、沙一段(E2s1)、東營(yíng)組和館陶組，主力含油層系為沙二上亞段和沙二下亞段。

圖1 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田區(qū)域構(gòu)造位置

2 東辛油田構(gòu)造幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

2.1 東辛油田構(gòu)造幾何學(xué)特征

東辛油田整體受南、北兩側(cè)2條近東西向斷裂——辛120斷裂和營(yíng)8斷裂所限，形成典型的地塹構(gòu)造。地塹內(nèi)部發(fā)育多條低序級(jí)斷層，相互切割、交錯(cuò)，使內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜化，在研究區(qū)平面和剖面上呈現(xiàn)出構(gòu)造幾何學(xué)的多樣性。

2.1.1 斷裂構(gòu)造平面幾何學(xué)特征

平面上，研究區(qū)自東向西構(gòu)造逐漸趨于復(fù)雜，其中，東部的辛鎮(zhèn)構(gòu)造以平行式平面組合為主，整體呈現(xiàn)“單一型”構(gòu)造樣式；中部過渡帶以平行、斜交式平面組合為主，整體呈現(xiàn)“網(wǎng)格型”構(gòu)造樣式；西部的東營(yíng)構(gòu)造以雁列式、帚狀平面組合為主，整體呈現(xiàn)“復(fù)雜型”構(gòu)造樣式(圖2)。

東部辛鎮(zhèn)構(gòu)造帶主要發(fā)育辛23斷裂和辛1斷裂2條三級(jí)斷裂，走向基本一致，近東西向延伸5.5～6 km，與區(qū)內(nèi)典型二級(jí)斷裂——營(yíng)8斷裂構(gòu)成典型的“平行式組合關(guān)系”，使東部辛鎮(zhèn)構(gòu)造帶呈“單一型”平面構(gòu)造樣式(圖2①)。

中部過渡帶在辛34斷塊內(nèi)發(fā)育3條典型的三級(jí)斷裂，其中2條近東西向延伸約3 km，另一條NNE向延伸約1.5 km，并與2條東西向斷裂構(gòu)成斜交式斷裂組合。辛16斷塊內(nèi)發(fā)育3條典型的三級(jí)斷裂和3條典型的四級(jí)斷裂，3條三級(jí)斷裂沿NE走向延伸約3.5～4 km，平面上構(gòu)成平行式斷裂組合(圖2②)；3條四級(jí)斷裂沿NW向延伸，被NE向斷裂限制終止，平面上構(gòu)成斜交式斷裂組合(圖2③)。平行式斷裂組合與斜交式斷裂組合共同塑造出中部過渡帶“網(wǎng)格型”平面構(gòu)造樣式。

西部東營(yíng)構(gòu)造帶在營(yíng)1斷塊內(nèi)發(fā)育營(yíng)66斷裂與營(yíng)31斷裂2條典型的三級(jí)斷裂，平面上構(gòu)成雁列式斷裂組合；同時(shí)，近NE走向呈平行式斷裂組合排列的多條低序級(jí)斷裂與上述三級(jí)斷裂呈斜交式斷裂組合(圖2④)。營(yíng)13斷塊南界發(fā)育典型的三級(jí)斷裂——營(yíng)66斷裂，與營(yíng)8斷裂在平面上構(gòu)成雁列式斷裂組合(圖2⑤)；營(yíng)8斷裂尾部出現(xiàn)弧形彎曲，呈帚狀斷裂組合(圖2⑥)。多組雁列式斷裂組合與帚狀斷裂組合共同塑造出西部東營(yíng)構(gòu)造帶“復(fù)雜型”平面構(gòu)造樣式。

圖2 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田斷裂平面構(gòu)造樣式分區(qū)與走向玫瑰圖

2.1.2 斷裂構(gòu)造剖面幾何學(xué)特征

東辛油田斷裂構(gòu)造發(fā)育，且數(shù)百條斷裂在剖面斷距、落差等方面存在較大差別。依據(jù)斷距大小、沉積特征、構(gòu)造演化及其對(duì)油氣的控制等因素，可判定研究區(qū)主要發(fā)育二級(jí)斷裂—五級(jí)斷裂。其中，二級(jí)斷裂多為控洼斷裂，斷距大、可切穿基底，落差可達(dá)幾百米；三級(jí)斷裂多為不同斷塊間的分隔性斷裂，斷距小、落差100～500 m，對(duì)油氣分布具有重要控制作用；四級(jí)斷裂規(guī)模較小，斷面較陡、垂向落差僅幾十米，通過與主斷裂組合對(duì)油氣產(chǎn)生重要作用；五級(jí)斷裂多由四級(jí)斷裂派生，垂向斷距僅幾米至十幾米，對(duì)沉積與油氣均無(wú)較大影響。研究區(qū)南、北兩翼分別受到辛120斷裂、營(yíng)8斷裂2條二級(jí)斷裂的控制，成為典型的“地塹式”背斜。地塹內(nèi)、外被多條三級(jí)—五級(jí)斷裂所切割，在剖面上呈現(xiàn)出典型的“包心菜式”復(fù)雜斷裂系統(tǒng)。研究區(qū)主要發(fā)育典型的扭張斷裂組合樣式和伸展斷裂組合樣式(圖3)。

研究區(qū)中部斷塊主要發(fā)育張扭斷裂組合樣式，呈典型的“包心菜式”負(fù)花狀組合，由2組傾向相反、級(jí)別相近的低級(jí)別斷裂構(gòu)成，2組斷裂相互交切(圖3a)。研究區(qū)還廣泛發(fā)育反“Y”字形、階梯狀、地塹、地壘等伸展斷裂組合樣式。復(fù)雜斷塊中的低級(jí)別斷裂與主斷裂相交呈反“Y”字形，尤其是主斷裂與派生的低級(jí)別斷裂常構(gòu)成多級(jí)反“Y”字形組合(圖3b)。辛34斷塊、辛23斷塊內(nèi)若干產(chǎn)狀近于平行的正斷層上盤依次下落，剖面上構(gòu)成階梯狀組合樣式(圖3c)。營(yíng)1斷塊內(nèi)地塹式斷裂組合樣式最為典型，兩條或多條斷層傾向相反，上盤依次下掉形成共同的下降盤(圖3d)。營(yíng)1斷塊內(nèi)發(fā)育典型的地壘式斷裂組合樣式，2條或多條斷層傾向相反，上盤依次抬升形成共同的上升盤，常與地塹共同出現(xiàn)構(gòu)成塹壘組合(圖3e)。

2.2 東辛油田構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

平衡剖面技術(shù)是研究構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度與演化特征的重要手段，其基本原理是將“面積守恒”轉(zhuǎn)化為“層長(zhǎng)守恒”，將已變形剖面恢復(fù)到變形前狀態(tài)[9-10]。本文截取東辛油田內(nèi)依次切過陳南斷層、營(yíng)8斷層、辛120斷層的典型NW向剖面Ⅰ-Ⅰ′(圖2)，采用平衡剖面技術(shù)，逐層回剝得到研究區(qū)的構(gòu)造平衡演化剖面(圖4)。用L0、L分別表示某地質(zhì)時(shí)期沉積前、沉積后的剖面長(zhǎng)度，則該地質(zhì)時(shí)期的伸展率可以表示為e=(L-L0)/L0[11-12]，分別計(jì)算了E2s3-E2s2、E2s1-E3d、N1g、N2m-Q時(shí)期的伸展率(表1)。計(jì)算結(jié)果表明，東辛油田典型NW向剖面的活動(dòng)特征呈強(qiáng)伸展—較弱伸展—弱伸展—弱伸展的演化趨勢(shì)。研究區(qū)自古近紀(jì)以來處于持續(xù)伸展?fàn)顟B(tài)，其中，E2s3-E2s2沉積時(shí)期伸展率最大，表明此時(shí)期受強(qiáng)烈伸展變形，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。至E2s1-E3d沉積時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)明顯減弱，研究區(qū)整體處于弱伸展作用，一直持續(xù)至N1g沉積時(shí)期。N2m-Q沉積時(shí)期，區(qū)域伸展作用大幅減弱，斷層幾乎不活動(dòng)，東辛油田構(gòu)造趨于穩(wěn)定。

圖3 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田斷裂構(gòu)造剖面幾何學(xué)特征

圖4 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田典型剖面Ⅰ-Ⅰ′平衡演化剖面剖面位置見圖2。

表1 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田古近紀(jì)以來伸展率分析

3 東辛油田斷裂構(gòu)造成因機(jī)制

東辛油田的斷裂構(gòu)造格局與中國(guó)東部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的發(fā)展演化有著密切的成生關(guān)系，其根本動(dòng)力來源于NW向邊界斷裂——郯廬斷裂帶的走滑活動(dòng)，以及地幔物質(zhì)上涌產(chǎn)生的拉張應(yīng)力。

E2s3時(shí)期(距今43.5 Ma)，太平洋板塊沿NWW向以38 mm/a的速度俯沖于歐亞大陸之下[13-14]，加之印歐板塊與太平洋板塊的碰撞擠壓達(dá)到峰值[15]，致使郯廬斷裂帶由左旋走滑活動(dòng)轉(zhuǎn)為右旋走滑活動(dòng)[16-17]，研究區(qū)整體被置于NW-SE向拉張應(yīng)力場(chǎng)。受此應(yīng)力場(chǎng)控制，研究區(qū)發(fā)生大規(guī)模伸展活動(dòng)，近EW向二級(jí)斷裂開始強(qiáng)勢(shì)正斷發(fā)育。此外，郯廬斷裂帶的右旋走滑活動(dòng)，使研究區(qū)在伸展活動(dòng)基礎(chǔ)上又疊加了扭動(dòng)因素[18]。至E2s1-E3d時(shí)期，研究區(qū)仍受NW-SE向拉張，但伸展強(qiáng)度明顯減弱，伸展活動(dòng)一直持續(xù)至23 Ma。上述區(qū)域伸展過程中，受NW-SE向拉張應(yīng)力場(chǎng)及先期近EW向二級(jí)斷裂的控制，區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列近EW向低級(jí)別斷裂。同時(shí)，NE向斷裂與NW向斷裂持續(xù)發(fā)育，且在伸展基礎(chǔ)上疊加了走滑，其中，前者走向與郯廬斷裂帶平行或相近，走滑方向一致，而后者走向、走滑方向均與郯廬斷裂帶相反，二者構(gòu)成共軛的“P剪切”。此外，區(qū)域性巖漿活動(dòng)塑造了一定的拱張應(yīng)力場(chǎng)，為區(qū)內(nèi)眾多復(fù)雜低序級(jí)斷層的發(fā)育提供了重要條件[19]。平面區(qū)域構(gòu)造樣式上，不同構(gòu)造分區(qū)存在差異，東部辛鎮(zhèn)構(gòu)造帶以平行式組合為主，整體呈現(xiàn)“單一型”構(gòu)造樣式；中部過渡帶以平行、斜交式組合為主，整體呈現(xiàn)“網(wǎng)格型”構(gòu)造樣式；西部東營(yíng)構(gòu)造帶以雁列式、帚狀組合為主，整體呈現(xiàn)“復(fù)雜型”構(gòu)造樣式。

進(jìn)入新近紀(jì)以來，研究區(qū)所在的濟(jì)陽(yáng)坳陷整體進(jìn)入熱沉降階段，加之其南鄰的魯西隆起自23 Ma以來進(jìn)入快速抬升，從而對(duì)區(qū)域伸展起到了抑制作用，故伸展活動(dòng)速率大幅減弱(表1)，斷層活動(dòng)強(qiáng)度降至最低，構(gòu)造活動(dòng)趨于穩(wěn)定。

4 東辛油田構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)

為深入探討東辛油田構(gòu)造特征及成因，筆者利用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)研究區(qū)的構(gòu)造變形過程。構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)遵循相似性原理，是在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育演化進(jìn)行正演模擬的一種有效手段[20-21]。本次研究設(shè)計(jì)多組實(shí)驗(yàn)，并采用循環(huán)滾動(dòng)的方式進(jìn)行優(yōu)化，此處筆者僅選擇擬合程度最高的一組進(jìn)行討論。

4.1 實(shí)驗(yàn)裝置與模型

本文使用山東中石大石儀科技有限公司2016年研發(fā)的DGU-1型物理模擬裝置中的走滑構(gòu)造模型(圖5a)。選取東辛油田平面矩形區(qū)域作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象(實(shí)驗(yàn)?zāi)M區(qū)域見圖1)，建立長(zhǎng)∶寬∶高為90 cm∶45 cm∶15 cm的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?模型相似系數(shù)為1.30×10-5)。東辛油田斷裂構(gòu)造的變形要素包括：模擬時(shí)期——E1-2k時(shí)期至今；動(dòng)力來源——郯廬斷裂帶走滑作用(E1-2k-E2s4)、郯廬斷裂帶走滑作用+巖漿底劈作用(E2s3-Q)；影響因素——區(qū)域幾何邊界、伸展走滑強(qiáng)度、作用持續(xù)時(shí)間等。基于此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí)，在實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叩撞款A(yù)設(shè)基底走滑斷裂的基礎(chǔ)上，鋪設(shè)一層厚1 mm的彈性布以實(shí)現(xiàn)應(yīng)力傳遞，彈性布周圍再與活動(dòng)擋板連接；同時(shí)，彈性布中央粘貼固定一彈性氣囊，氣囊可通過外接橡膠管進(jìn)行充氣(圖5b)。為便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察與記錄，采用粒度為100～120目的綠色天然石英砂(內(nèi)聚力50 Pa，內(nèi)摩擦角31°～41°)作為實(shí)驗(yàn)材料，并輔以少量黏土、凡士林以稍許提高其黏聚性。實(shí)驗(yàn)過程中，通過調(diào)節(jié)平流泵流速帶動(dòng)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)單元，以實(shí)現(xiàn)雙向拉伸并達(dá)到半定量—定量的模擬效果。

圖5 構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置及模型

4.2 實(shí)驗(yàn)過程與討論

實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行25 min，模擬E1-2k-E3d時(shí)期，對(duì)應(yīng)距今65～23 Ma[22]。依據(jù)“逐步逼近”基本原則，循環(huán)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，最終優(yōu)選出擬合程度最高的一組，確定出邊界載荷的施加方案為：實(shí)驗(yàn)前3個(gè)階段(圖6a—圖6c)對(duì)應(yīng)孔店期，平流泵后撤速度為0.057 cm/min，同時(shí)帶動(dòng)基底走滑斷裂活動(dòng)，此實(shí)驗(yàn)階段實(shí)現(xiàn)了區(qū)域伸展與走滑作用的疊加；實(shí)驗(yàn)后5個(gè)階段(圖6d—圖6h)對(duì)應(yīng)沙四期—東營(yíng)期，平流泵后撤速度為0.086 cm/min，同時(shí)為彈性氣囊充氣，此實(shí)驗(yàn)階段在區(qū)域伸展增強(qiáng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域伸展、基底走滑、局部巖漿底劈的共同疊加。物理模擬實(shí)驗(yàn)過程突出了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c邊界載荷的主控作用，弱化了實(shí)驗(yàn)材料差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。分析每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與變形場(chǎng)、地質(zhì)模型相比對(duì)，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?shí)現(xiàn)了地質(zhì)模型—實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀獙?shí)驗(yàn)結(jié)果循環(huán)優(yōu)化的滾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

(1)圖6a為實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)初期(即E1-2k)，研究區(qū)南側(cè)1號(hào)斷層自西段開始發(fā)育，規(guī)模較小(圖6b)。

(2)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至4 min，1號(hào)斷層繼續(xù)發(fā)育，規(guī)模逐漸增大，近EW向延伸，且斷層?xùn)|部開始出現(xiàn)小規(guī)模的次級(jí)斷層(圖6c)。

(3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至8 min，1號(hào)斷層已初具規(guī)模，同時(shí)，其北側(cè)開始發(fā)育2號(hào)斷層，近NW向延伸，規(guī)模較小(圖6d)。

(4)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至12 min(對(duì)應(yīng)E2s3時(shí)期)，2號(hào)斷層繼續(xù)發(fā)育并具有一定規(guī)模，其西段沿NW向延伸，至中段呈向北凸出的弧形，至東段轉(zhuǎn)為向南凸出(圖6e)，至此，1號(hào)斷層與2號(hào)斷層形態(tài)清晰，已基本發(fā)育完全。

(5)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至16.5 min(對(duì)應(yīng)E2s2時(shí)期)，2號(hào)斷層西段發(fā)育一系列NE走向和NW走向的①號(hào)次級(jí)小斷層，與主干斷層呈斜交式斷層組合，平面上呈樹枝狀分布(圖6f)。

(6)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至21 min(對(duì)應(yīng)E2s1時(shí)期)，在1號(hào)斷層與2號(hào)斷層所夾限的東部區(qū)域發(fā)育②號(hào)次級(jí)小斷層，平面上近EW向延伸，與主干斷層構(gòu)成平行式斷層組合(圖6g)。

(7)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至25 min(對(duì)應(yīng)E3d時(shí)期)，③號(hào)、④號(hào)斷層開始發(fā)育，其中，③號(hào)斷層由3條NE向次級(jí)小斷層和3條NW向次級(jí)小斷層構(gòu)成，平面上呈平行式組合和斜交式組合2種樣式；④號(hào)斷層也由3條NE向次級(jí)小斷層和3條NW向次級(jí)小斷層構(gòu)成，3條NE向次級(jí)小斷層呈雁列式組合樣式(圖6h)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

依據(jù)相似性原理，構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可與實(shí)際地質(zhì)情況擬合，因此，推斷1號(hào)斷層為營(yíng)8斷層，2號(hào)斷層為辛120斷層，①～④號(hào)斷層代表研究區(qū)內(nèi)低序級(jí)斷層。E1-2k時(shí)期，1號(hào)斷層與2號(hào)斷層相繼活動(dòng)，整體近EW向延伸，斷層規(guī)模、平面形態(tài)與營(yíng)8斷層、辛120斷層相符。①～④號(hào)次級(jí)斷層組合受1號(hào)、2號(hào)斷層控制，在區(qū)域走滑、拱升共同作用下依次發(fā)育，并在平面上呈平行式、斜交式、雁列式等斷層組合樣式，這與東辛油田平面構(gòu)造組合樣式相符，即構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)較好地再現(xiàn)了研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育與演化，印證了E1-2k-E3d時(shí)期斷裂構(gòu)造的成因機(jī)制。

圖6 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東辛油田斷裂構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)

東辛油田斷裂組合樣式與油氣關(guān)系密切。不同類型斷裂組合樣式在時(shí)空演化上存在差異[23-26]。例如，雁列式斷裂組合樣式與帚狀斷裂組合樣式在平面上與垂向上均存在“應(yīng)力集中區(qū)”和“應(yīng)力釋放區(qū)”。雁列式斷裂組合樣式往往受伸展走滑控制形成一端凸起，另一端溝谷。其中，凸起端處于“應(yīng)力集中區(qū)”，封閉性好，有利于油氣聚集；而溝谷端處于“應(yīng)力釋放區(qū)”，成為油氣運(yùn)移的有利通道。同樣，帚狀斷裂組合樣式受伸展走滑控制往往一端發(fā)散，另一端收斂，發(fā)散端呈開啟狀態(tài)，處于“應(yīng)力釋放區(qū)”，有利于油氣運(yùn)移；而收斂端相對(duì)封閉，處于“應(yīng)力集中區(qū)”，有利于油氣聚集。此規(guī)律對(duì)研究區(qū)后續(xù)勘探工作具有重要指導(dǎo)意義。

5 結(jié)論

(1)區(qū)域構(gòu)造幾何學(xué)特征研究表明，東辛油田構(gòu)造形態(tài)自東向西趨于復(fù)雜。平面上，東部辛鎮(zhèn)構(gòu)造以平行式組合為主，整體呈現(xiàn)“單一型”構(gòu)造樣式；中部過渡帶以平行式、斜交式組合為主，整體呈現(xiàn)“網(wǎng)格型”構(gòu)造樣式；西部東營(yíng)構(gòu)造以雁列式、帚狀組合為主，整體呈現(xiàn)“復(fù)雜型”構(gòu)造樣式。剖面上，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育負(fù)花狀、反“Y”字形、階梯狀、地塹、地壘等5種斷裂組合樣式，整體呈現(xiàn)典型的“包心菜式”復(fù)雜斷裂系統(tǒng)。

(2)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析及構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)研究表明，東辛地區(qū)斷裂構(gòu)造自E1-2k-E2s4時(shí)期開始發(fā)育，E2s3時(shí)期進(jìn)入快速活動(dòng)，E2s3時(shí)期以來呈現(xiàn)出強(qiáng)伸展—較弱伸展—弱伸展—弱伸展的演化趨勢(shì)，構(gòu)造組合樣式經(jīng)歷了“平行式—斜交式—雁列式—帚狀”逐漸趨于復(fù)雜化的過程。研究區(qū)斷裂組合樣式與油氣關(guān)系密切，對(duì)后續(xù)油氣勘探具有重要意義。

(3)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果再現(xiàn)了研究區(qū)斷裂構(gòu)造的發(fā)育演化，取得了與實(shí)際地質(zhì)情況較高的吻合度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，東辛地區(qū)斷裂構(gòu)造組合樣式是新生代伸展—走滑應(yīng)力場(chǎng)與巖漿底劈作用疊加的產(chǎn)物。其根本動(dòng)力來源于新生代NW-SE向伸展應(yīng)力場(chǎng)、郯廬斷裂帶的右行走滑及巖漿等塑性物質(zhì)上涌。