西湖凹陷平北區(qū)古隆起發(fā)育特征及其對(duì)斷裂的控制作用

劉亞茹，周 平，唐賢君

（中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司，上海200335）

西湖凹陷西部斜坡是東海陸架盆地內(nèi)重要的油氣勘探區(qū)帶，已發(fā)現(xiàn)平湖、平北等多個(gè)商業(yè)油氣田，從發(fā)現(xiàn)的含油氣圈閉類(lèi)型上看，以復(fù)雜斷塊、斷鼻及斷背斜為主，構(gòu)造對(duì)平北區(qū)的油氣成藏控制作用顯著[1]。西湖凹陷平北區(qū)基底古隆起普遍較發(fā)育，古隆起背景下的斷裂結(jié)構(gòu)樣式較復(fù)雜，平北區(qū)多數(shù)圈閉經(jīng)鉆探后發(fā)現(xiàn)具有較高的商業(yè)儲(chǔ)量[2]。

西湖凹陷斷裂活動(dòng)與油氣分布的關(guān)系密切[3-6]，以往曾對(duì)西湖凹陷平北區(qū)斷裂類(lèi)型、斷裂分布及斷裂演化進(jìn)行了研究[6]，并依據(jù)三維地震資料詳細(xì)分析了西湖凹陷平湖斜坡帶內(nèi)的斷裂幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等特征[3,7]，但均沒(méi)有提及古隆起與斷裂發(fā)育的關(guān)系。唐賢君等在分析平北區(qū)斷裂發(fā)育特征時(shí)雖提到其與古隆起的關(guān)系[2]，但多關(guān)注的是斷裂發(fā)育對(duì)古隆起的影響，而古隆起對(duì)斷裂的控制作用研究較少。本文通過(guò)大量的基于三維地震資料的斷裂剖面圖和平面圖及三維構(gòu)造圖，剖析了古隆起發(fā)育特征及平北區(qū)的斷裂結(jié)構(gòu)樣式，并詳細(xì)分析了平北區(qū)古隆起對(duì)斷裂發(fā)育的控制作用，以指導(dǎo)本區(qū)圈閉及油氣的探索與發(fā)現(xiàn)。

1區(qū)域地質(zhì)背景

平北地區(qū)位于西湖凹陷西部斜坡帶中段，西鄰東海陸架盆地中央隆起帶的海礁隆起，向南與平湖油氣田所處的平中區(qū)相連，向北與杭州斜坡帶相接，東部為中央洼陷反轉(zhuǎn)帶（圖1）。平北斜坡帶所屬的西湖凹陷在演化階段上大體經(jīng)歷了斷陷、斷—拗轉(zhuǎn)換、拗陷—反轉(zhuǎn)和區(qū)域沉降4期[8]。

西湖凹陷內(nèi)的地層受控于基底構(gòu)造形態(tài)特征，是在基底構(gòu)造形態(tài)上沉積疊加而成，自下而上順序沉積了古生界、中生界、始新統(tǒng)八角亭組、下始新統(tǒng)寶石組（E2b）、中上始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組（E3h）、中新統(tǒng)龍井組（N11l）、玉泉組（N12y）、柳浪組（N13l）、上新統(tǒng)三潭組（N2s）及第四系東海群（Qpdh）地層。平北斜坡帶作為凹陷西部斜坡的一部分，經(jīng)歷了凹陷主要的構(gòu)造演化階段[9-10]，沉積了一套以新生界為主的地層。受區(qū)內(nèi)大斷裂、下伏地層構(gòu)造形態(tài)和多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，不同地層在不同構(gòu)造部位的地層沉積厚度、構(gòu)造變形程度、地層接觸關(guān)系等都會(huì)有很大差異（表1）。

2平北斜坡帶結(jié)構(gòu)特征

平北地區(qū)構(gòu)造整體呈NNE-NE 走向，受早期剛性古基底發(fā)育影響，平湖主斷裂在向該區(qū)延伸中明顯發(fā)散，構(gòu)造面貌由平南的斷崖型陡坡變?yōu)榫徠?，形成逐步東傾下掉的高、中、低帶。區(qū)內(nèi)西緣緊鄰海礁隆起處自南向北繼承性發(fā)育了寶云亭、武云亭和孔雀亭三個(gè)鼻狀基底古隆起；區(qū)內(nèi)東北緣寧波14-5古隆是西湖凹陷中北部新涼古隆起的一部分（圖2）。

2.1古隆起發(fā)育特征

圖1西湖凹陷平北區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location of Pingbei area in Xihu sag

表1西湖凹陷構(gòu)造演化簡(jiǎn)表Table 1 Summary of tectonic evolution of the Xihu sag

圖2西湖凹陷平北區(qū)新生界底部三維構(gòu)造圖Fig.2 Three-dimensional structural map of the Cenozoic bottom of the Pingbei area,Xihu sag

古隆起發(fā)育是平北區(qū)基底結(jié)構(gòu)的主要特征。盡管這些古隆均為先存古隆，但無(wú)論是在形態(tài)、走向延伸上還是成因上均有顯著差異：在走向上，寶云亭、武云亭古鼻狀隆呈NE 走向，孔雀亭古鼻狀隆起呈近E-W 向，寧波14-5 古隆呈NNE-NE 走向（圖2）；結(jié)合地震、鉆井資料綜合分析，古隆成因上，可分為北東向裂離型，包括寶云亭、武云亭和寧波14-5 古隆起；東西向增生型，主要為孔雀亭古隆起。在古隆起所圍限下，平北中部發(fā)育局部次洼（如寧波19洼），大體呈北東方向延伸。

（1）寶云亭—武云亭古隆起

平北區(qū)中部發(fā)育的基底寶云亭、武云亭古隆是其西側(cè)海礁隆起的外延，在地震剖面上，可以看出這些古隆與海礁隆起相連通（圖3）。海礁隆起隆升過(guò)程中，帶動(dòng)了這些古隆的差異隆升。在平面上這些古隆總體呈NE 走向分布，海礁隆起構(gòu)造形態(tài)也表現(xiàn)出北東向西傾斷裂所控制的隆洼相間格局（圖2），而且海礁隆起區(qū)與寶云亭古隆上北東向斷層所控制的火山巖年代也較為接近，為75Ma左右，明顯早于北北東向平湖主斷裂附近的45Ma 左右的火山巖年齡。說(shuō)明西湖凹陷張裂之前平北區(qū)基底總體的構(gòu)造面貌與西側(cè)的海礁隆起相似，受北東向西傾早期（古新世前）斷裂控制，在西湖凹陷始新世張裂作用下，從海礁隆起東緣裂離形成現(xiàn)今的古隆。

圖3西湖凹陷平北區(qū)海礁隆起—寶云亭古隆起地震剖面Fig.3 Seismic section of the reef Haijiao paleouplift-Baoyunting paleouplift in Pingbei area,Xihu sag

（2）孔雀亭古隆起

平北區(qū)北部高帶發(fā)育基底孔雀亭古隆起，總體呈近EW 向延伸，西緣緊鄰海礁隆起。鉆井揭示基底主要為巨厚的安山巖、安山質(zhì)熔巖角礫巖互層，反映孔雀亭古隆主要由火山巖層所構(gòu)成，在Tg 界面形態(tài)上，孔雀亭古隆起所處位置為NE 向延伸的地塹、SE 向延伸的半地塹（圖4），說(shuō)明孔雀亭古隆起主要形成于晚白堊世之后、中始新世之前，是海礁隆起巖漿增生作用下形成的，火山巖層的大量堆積主要受控于北西西向斷層和北東向斷層的共同作用。

（3）寧波14-5古隆起

圖4西湖凹陷平北區(qū)過(guò)孔雀亭古隆起地震剖面圖Fig.4 Seismic section of the Kongqueting paleo-uplift in the Pingbei area of Xihu sag

平北區(qū)北部低帶發(fā)育基底寧波14-5 古隆起，總體受NE向基底斷層所控制，平湖組沉積時(shí)期受到NNE-NS向斷層改造，在西湖凹陷范圍內(nèi)，寧波14-5 古隆構(gòu)成了新涼古隆起西緣的一部分。新涼古隆總體走向NNE，也是原海礁隆起的一部分，大概在始新世時(shí)期從海礁隆起裂離，并在始新世末期，邊緣的新涼古隆部位經(jīng)受了近NNE-NS 向斷層改造。

2.2斷裂結(jié)構(gòu)樣式

在古隆起的差異分布背景下，平北區(qū)按基底結(jié)構(gòu)特征和斷裂延伸方向，可分為南部平湖區(qū)、中部武云亭—寶云亭區(qū)、北部孔雀亭區(qū)和寧波8洼區(qū)。各區(qū)主要受顯著的基底斷裂及其控制的古隆起所分隔，不同區(qū)帶斷裂結(jié)構(gòu)樣式呈現(xiàn)出顯著的差異性（圖5）。

圖5西湖凹陷平北區(qū)T40斷裂結(jié)構(gòu)樣式平面圖Fig.5 Floor plan of T40 fault structure in Pingbei area,Xihu sag

（1）南部平湖區(qū)：

主要位于寶云亭古隆以南，受控于平湖大斷裂，分隔海礁隆起與斜坡深洼，在斷陷早期地層厚度上，斷裂上盤(pán)和下盤(pán)地層厚度差異顯著，顯示該區(qū)斷陷期為主拉張中心，總體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為順向單斷斷階型（圖6）。

（2）中部武云亭—寶云亭區(qū)

位于寶云亭—武云亭古隆起以西，向北以一條NW 向基底斷裂與孔雀亭區(qū)所分隔，受控于一系列NE向延伸的反向基底斷層（圖7），并控制局部小洼的發(fā)育（寧波19洼）。在斷陷早期地層厚度上，寶云亭區(qū)地層厚度明顯薄于平湖區(qū)和孔雀亭區(qū)，顯示該區(qū)斷陷早期活動(dòng)相對(duì)特殊，拉張作用不明顯，總體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為反向多級(jí)斷階型。

圖6西湖凹陷平北區(qū)南部平湖剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖5a）Fig.6 Pinghu sectio n in the south of Pingbei area, Xihu sag (see Fig.5a for the location)

圖7西湖凹陷平北區(qū)寶云亭剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖5b）Fig.7 Baoyunting section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5b for the location)

（3）北部孔雀亭區(qū)

位于寶云亭古隆以北，區(qū)內(nèi)中高帶分布有孔雀亭古隆，低帶分布有新涼古隆西緣的一部分。該區(qū)主要受控于一系列NE 向延伸、順向下掉的基底斷裂，構(gòu)成順向多階斷階型結(jié)構(gòu)樣式，僅在低帶局部發(fā)育有反向基底斷層（圖8）。在斷陷早期地層厚度上，孔雀亭區(qū)地層厚度具有多個(gè)中心，但地層厚度上要薄于平湖區(qū)，顯示該區(qū)斷陷早期為相對(duì)次級(jí)的拉張中心。

圖8西湖凹陷平北區(qū)孔雀亭剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖5c）Fig.8 Kongqueting section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5c for the location)

（4）北部寧波8 洼區(qū)

其北側(cè)緊鄰杭州斜坡帶杭州35 古隆，南部緊鄰孔雀亭古隆，西部位于海礁隆起東端，東部被新涼古隆遮擋，形成寧波8次級(jí)洼陷，構(gòu)造單元由西往東分為西部斷階帶、寧波8洼區(qū)和新涼古隆區(qū)。洼陷內(nèi)部斷裂系統(tǒng)較為復(fù)雜，主斷裂為切穿基底的NNE 向斷層，內(nèi)部受到工區(qū)內(nèi)多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)育多個(gè)似花狀斷裂體系[11]，地層扭曲變形嚴(yán)重（圖9），沉積中心位于西部斷階帶順向斷層與新涼隆反向斷層形成的地塹區(qū)。同時(shí)，寧波8洼沉積中心東北部與西湖凹陷主洼相連，可能是主洼的一部分。

圖9西湖凹陷平北區(qū)寧波8洼剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖5 d）Fig.9 Ningbo 8 depression section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5d for the location)

3古隆起對(duì)平北區(qū)斷裂的控制作用

在其他條件相同的情況下,基底先存斷裂按照活動(dòng)性系數(shù)從大到小的次序依次活動(dòng)，并控制盆地蓋層斷層的發(fā)育。受基底先存斷裂控制的斷層有以下特征：發(fā)育的位置和延伸方向（走向）決定于基底先存斷裂的位置和延伸方向；往往表現(xiàn)為繼承性活動(dòng)的特征；一般構(gòu)成裂陷盆地的格架斷層[12]。平北區(qū)斷陷期處于近東西向的拉張應(yīng)力環(huán)境，以發(fā)育張性斷裂為主要特征。在始新世特別是平湖組沉積時(shí)期，主要發(fā)育NE-NNE向張性斷裂，受古隆起發(fā)育影響，這些NE 向主斷裂局部發(fā)生扭動(dòng)或產(chǎn)生調(diào)節(jié)斷層，通過(guò)區(qū)域小斷層梳理，區(qū)內(nèi)存在較多與NNE-NE向主控?cái)鄬哟嬖谝欢ń唤堑拇渭?jí)斷層，不同區(qū)帶次級(jí)斷層的延伸方向也存在顯著的差異，構(gòu)成不同樣式的斷裂組合（圖5）。

（1）南部平湖區(qū)：斷裂延伸方向主要與平湖主斷裂延伸方向平行，呈NNE 向延伸，與拉張方向垂直，傾向向東，剖面上構(gòu)成順向多米諾式斷裂組合，結(jié)合該區(qū)斷陷早期巨厚的地層厚度，反映該區(qū)發(fā)育張性為主的斷裂組合。

（2）中部武云亭—寶云亭區(qū)：主控?cái)嗔蜒由旆较蛑饕蔔E向，控制寶云亭、武云亭古隆起的發(fā)育。在寶云亭古隆之上，次級(jí)斷層延伸方向主要呈近N-S 向；在武云亭古隆起西緣，次級(jí)斷層延伸方向主要呈NW 向。由于NE向先存斷層及其所控制的古隆起與拉張方向斜交，這些不同方向次級(jí)斷層多是在NE向主控?cái)鄬优?dòng)基礎(chǔ)上形成的，形成張扭性斷裂組合，該區(qū)斷陷早期地層厚度明顯薄于平湖區(qū)（圖6、圖7），也進(jìn)一步印證該區(qū)斷陷期主要為復(fù)合扭動(dòng)的應(yīng)力背景。

（3）北部孔雀亭區(qū)：主控?cái)鄬友由旆较蚩傮w呈NNENE 向，與拉張方向近于垂直，西緣中高帶斷層傾向向東，控制孔雀亭古隆發(fā)育，東緣低帶斷層傾向向西（圖8），控制新涼古隆西緣的發(fā)育。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育張性斷裂組合，斷陷早期地層厚度較厚，但仍薄于平湖區(qū)（圖6、圖8），反映該區(qū)為相對(duì)次級(jí)的擴(kuò)張中心。在總體張性的背景下，在孔雀亭古隆起和新涼古隆起之間，NNE 向骨干斷層多發(fā)生S 型彎折，還局部發(fā)育一些近NEE-EW 向小斷層，反映該區(qū)在張裂的大背景下還存在局部扭動(dòng)。

（4）寧波8 洼區(qū)：該區(qū)斷裂系統(tǒng)東西分帶特征比較明顯，斷裂體系整體表現(xiàn)為走向NNE的正斷層，斷距較大，延伸較長(zhǎng)，控制斷陷期沉積地層分布，北部西端斷裂斷距變小、延伸長(zhǎng)度變短。受西側(cè)海礁隆起和東側(cè)新涼古隆起的影響，寧波8 洼東部臨近新涼古隆起多發(fā)育傾向向西的反向斷層，西部多發(fā)育傾向向東的順向斷層，中部形成規(guī)模較大的地塹（圖9）。該區(qū)主要受SEE 向的張力拉伸，張扭性弱，因此北部與南部斷裂延伸方向基本一致。

從斷陷期平北區(qū)T40 斷裂結(jié)構(gòu)樣式平面圖（圖5）中可以看出：斷陷期斷裂在基底斷裂基礎(chǔ)上發(fā)育而成，走向以NE、NNE 向兩組斷裂為主，且發(fā)育少量的NW 向斷裂，走向優(yōu)勢(shì)方位為NE向（40-50°）和NNE 向（30°）。斷層走向從南往北由NE 向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹NE 向，斷裂數(shù)目逐漸往北增多且呈現(xiàn)為發(fā)散狀，具有帚狀弧形斷裂發(fā)育特征。

通過(guò)對(duì)平北區(qū)斷裂特征的分析，總體發(fā)育張性斷裂組合，中部的武云亭和孔雀亭區(qū)主要發(fā)育張扭性斷裂組合。自南向北，平北區(qū)張性、張扭性斷裂組合交替發(fā)育。張扭性斷裂組合的存在主要與古隆起的發(fā)育有關(guān)，斷陷期，NE向?qū)氃仆す怕∑鹋c近東西向拉張應(yīng)力斜交，在古隆之上及古隆翼部誘發(fā)扭動(dòng)，孔雀亭古隆起與寧波14-5古隆起軸線(xiàn)與SEE 向拉張應(yīng)力斜交，同樣誘發(fā)張扭性斷裂活動(dòng)，寧波8洼區(qū)則多發(fā)育帚狀或雁列式斷裂。S型或弧形斷裂多是在基底斷裂基礎(chǔ)上發(fā)育而成，一般在古隆起軸向與張力方向斜交的情況下，造成了早期微地塊之間的差異位移，形成局部應(yīng)力扭動(dòng)區(qū)，導(dǎo)致了S 型或弧形斷裂的發(fā)育。因此，在平北區(qū)古隆起對(duì)局部應(yīng)力的分解，是誘發(fā)斷層扭動(dòng)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素。

4結(jié)論

（1）西湖凹陷平北區(qū)自南向北繼承性發(fā)育了寶云亭、武云亭、孔雀亭三個(gè)鼻狀基底古隆和寧波14-5 古隆起。在走向上，寶云亭、武云亭古鼻狀隆起呈NE 向，孔雀亭古鼻狀隆起呈近EW 向，寧波14-5 古隆呈NNE-NE 向；在成因上，寶云亭、武云亭和寧波14-5古隆起為裂離型；孔雀亭古隆起為增生型。

（2）結(jié)構(gòu)樣式上，南部平湖區(qū)總體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為順向單斷斷階型，為張性斷裂組合；中部武云亭—寶云亭區(qū)總體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為反向多級(jí)斷階型，為張扭斷裂組合；北部孔雀亭區(qū)為順向多階斷階型，僅在低帶局部發(fā)育有反向基底斷層，為張扭斷裂組合；北部寧波8洼區(qū)為發(fā)育多個(gè)似花狀斷裂體系的地塹型，為張性斷裂組合。

（3）斷陷期，孔雀亭區(qū)和武云亭區(qū)的古隆起軸向與拉張應(yīng)力斜交，造成了早期微地塊之間的差異位移，誘發(fā)張扭性斷裂活動(dòng)，形成局部應(yīng)力扭動(dòng)區(qū)，導(dǎo)致了S型或弧形斷裂組合的發(fā)育。古隆起對(duì)局部應(yīng)力的分解，是誘發(fā)斷層扭動(dòng)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素。

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