歧口凹陷板橋斜坡構(gòu)造變形特征及斷裂系統(tǒng)劃分

陳彥，劉海濤，趙長(zhǎng)毅1,，姜文亞，汪順宇，李傳明1,

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；3.中國(guó)石油大港油田分公司，天津 300280；4.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

0 引 言

研究區(qū)板橋斜坡形成于新生代[1-2]，位于渤海灣盆地典型富油氣凹陷——歧口凹陷的西北部，發(fā)育大量正斷層，成藏條件十分優(yōu)越，油氣資源豐富，擁有多種類型復(fù)雜的斷塊油氣藏，目前已發(fā)現(xiàn)新生界沙河街組、東營(yíng)組、館陶組、明化鎮(zhèn)組等多套含油氣層系。隨著三維地震技術(shù)的迅速發(fā)展并走向成熟，依據(jù)最新的歧口凹陷5 280 m2三維地震數(shù)據(jù)體，整個(gè)大歧口凹陷的構(gòu)造地質(zhì)特征得到了更為精確且量化的解釋[3]，基于大區(qū)構(gòu)造解釋成果，開展板橋斜坡構(gòu)造地質(zhì)的精細(xì)研究，對(duì)于揭示其構(gòu)造成因及演化機(jī)制具有一定的導(dǎo)向作用，同時(shí)通過對(duì)重點(diǎn)斷裂帶構(gòu)造特征及斷層形成發(fā)育過程分析，深化斷裂控藏研究，對(duì)于重新認(rèn)識(shí)該地區(qū)油氣勘探具有重要意義。

前人已經(jīng)從板橋斜坡的烴源巖、構(gòu)造和沉積等多個(gè)角度進(jìn)行了細(xì)致研究評(píng)價(jià)。LIU Q X等[4]針對(duì)板橋斜坡的巖石樣品進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，分析穩(wěn)定碳同位素及生物標(biāo)志物，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與原油樣品進(jìn)行比較，對(duì)沙河街組烴源巖進(jìn)行優(yōu)劣劃分，并評(píng)價(jià)出Es1x和Es3為兩組有效烴源巖；王錦程等[5]、尹玲玲等[6]在板橋斜坡測(cè)井曲線解析成果的基礎(chǔ)上，利用電性圖版、孔隙結(jié)構(gòu)分析、泥質(zhì)含量矯正等多種方法建立流體性質(zhì)判別圖版，對(duì)板橋斜坡有效儲(chǔ)層下限進(jìn)行了定性的判定及老井的重新評(píng)價(jià)，并用斜坡區(qū)評(píng)價(jià)井等生產(chǎn)資料加以驗(yàn)證；陳淑芹等[7]、王莉[8]通過對(duì)Es3烴源巖、儲(chǔ)層物性等分析，發(fā)現(xiàn)板橋低斜坡砂體發(fā)育、源儲(chǔ)一體，與斷裂組合構(gòu)成統(tǒng)一的疏導(dǎo)體系，從而得出具備形成深部大型天然氣藏的結(jié)論，并優(yōu)選出大張坨斷層下降盤低斜坡區(qū)為有利區(qū)帶；付東立等[9]以板橋西斜坡為例，以油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)取向結(jié)合斷層封堵能力為出發(fā)點(diǎn)，優(yōu)選有利區(qū)帶為板橋西斜坡及南坡，指明了未來(lái)的勘探方向；宋璠等[1-2]根據(jù)巖心描述結(jié)合井震，對(duì)板橋凹陷構(gòu)造系統(tǒng)、沉積物來(lái)源、水動(dòng)力環(huán)境和同期斷層活動(dòng)等都進(jìn)行了細(xì)致研究，并提出了適用于板橋斜坡的沉積模式；周立宏等[10]利用井震結(jié)合分析化驗(yàn)，明確了板橋斜坡Es1x亞段灰黑色泥巖與砂巖互層的異重流沉積展布體系，所采取的針對(duì)性預(yù)探部署取得了良好的勘探成效。王振升等[11]、陳長(zhǎng)偉等[12]運(yùn)用地震、測(cè)井、薄片鑒定和油源對(duì)比等方式，分析了板橋斜坡的構(gòu)造-沉積演化特征及有利儲(chǔ)集相帶，發(fā)現(xiàn)板橋斜坡區(qū)古近紀(jì)經(jīng)歷了整體沉降-旋轉(zhuǎn)掀斜2個(gè)演化階段，緩坡為巖性圈閉形成提供了構(gòu)造背景，早期古地貌平緩有利于緩坡區(qū)優(yōu)質(zhì)砂體疊置連片，晚期旋轉(zhuǎn)掀斜有利于上傾尖滅巖性圈閉形成。

國(guó)內(nèi)專家學(xué)者已經(jīng)對(duì)板橋斜坡的構(gòu)造、沉積、儲(chǔ)層等方面進(jìn)行了研究探討，但是針對(duì)板橋斜坡斷裂帶的變形特征及斷裂系統(tǒng)劃分尚未進(jìn)行精細(xì)刻畫，鑒于此，本文依托大量區(qū)域地質(zhì)與地震工區(qū)資料，利用生長(zhǎng)指數(shù)、斷距-位移曲線和發(fā)育演化史等方法，對(duì)斷裂帶構(gòu)造變形特征進(jìn)行精細(xì)解析，分析斷層形成演化機(jī)制，劃分新生代斷裂系統(tǒng)，為該區(qū)下一步的油氣評(píng)價(jià)與勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

歧口凹陷構(gòu)造破碎，斷裂發(fā)育，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使板橋斜坡斷裂系統(tǒng)非常復(fù)雜(圖1)。板橋斜坡為油氣資源非常豐富的大型旋轉(zhuǎn)掀斜斜坡，斜坡帶不僅具有形成構(gòu)造油氣藏的條件，而且同時(shí)有利于形成地層、巖性和構(gòu)造-巖性等油氣藏[13]。自1973年板3井于沙一下亞段首獲工業(yè)油氣流以來(lái)不斷有所發(fā)現(xiàn)，目前已發(fā)現(xiàn)大張坨、板橋和白水頭3個(gè)油氣田，研究表明斜坡區(qū)沙三段巖性地層油氣藏?zé)嵫莼潭雀撸鷼鈴?qiáng)度大，具有大面積連片油氣富集的有利條件，板橋低斜坡為生氣強(qiáng)度大的高值區(qū)，具備形成大中型天然氣田的資源基礎(chǔ)[1，14]。

板橋斜坡新生界主要有兩套烴源巖，分別是沙三段上亞段和沙一下亞段，如圖2所示。沙三段地層有效烴源巖厚400～1 400 m，為凹陷內(nèi)的第一套也是最主要的生油層系，該套源巖偏腐殖型有機(jī)質(zhì)含量高，有機(jī)質(zhì)豐度在0.6%～1.25%間，沙三段由于埋深較大，演化程度高，Ro一般小于1.2%，板橋次凹中深層以生氣為主。沙一下亞段烴源巖偏腐殖型有機(jī)質(zhì)含量較高，熱演化程度比較適中，板橋次凹以低成熟為主，Ro一般低于0.7%[4，7，14]。新生界儲(chǔ)集層主要包括漸新統(tǒng)沙河街組三段、沙河街組二段及沙河街組一段，新近系分為館陶組和明化鎮(zhèn)組。主要發(fā)育三套區(qū)域蓋層，自下而上分別是沙三段泥巖、沙一中泥巖和東二段泥巖。受沙一段中上部泥巖區(qū)域蓋層分隔，板橋地區(qū)油氣縱向分成上下兩套油氣組合：下部原生油氣系統(tǒng)分布在沙一段蓋層之下，分布層位：沙一下亞段、沙一中亞段、沙二段、沙三段；上部次生油氣組合分布在沙一段蓋層之上，分布層位：沙一上亞段、東營(yíng)組、館陶組、明化鎮(zhèn)組，分布濱海斷裂及港東斷裂邊部。不同含油組合中，由于儲(chǔ)蓋組合特征、油氣運(yùn)聚條件等的差異，形成不同類型的油氣藏，板橋地區(qū)新生界主要形成4類油氣藏類型：(1)沙三段——自生自儲(chǔ)型油氣藏；(2)沙二段、沙一下亞段——自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)型油氣藏；(3)沙一中、沙一上和東營(yíng)組——自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)型油氣藏；(4)新近系(館陶組、明化鎮(zhèn)組)——下生上儲(chǔ)型油氣藏[3，7，12，14]。

圖1 歧口凹陷板橋斷層分布Fig.1 Distribution of fault in Banqiao slope，Qikou sag

圖2 板橋斜坡含油氣系統(tǒng)分布Fig.2 Distribution map of oil and gas system in Banqiao slope

板橋斜坡斷裂帶自北向南可劃分為西南部半地塹斷裂帶、中部地塹斷裂帶及東北部疊瓦扇斷裂帶，這些盆地特征是裂陷階段構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物，反映了巖石圈在區(qū)域拉張應(yīng)力場(chǎng)作用下發(fā)生破裂沉陷而形成的構(gòu)造形態(tài)，斷裂對(duì)成盆、成烴和成藏具有重要控制作用，主干邊界斷層滄東斷裂控制洼槽遷移，從而調(diào)整不同時(shí)期有效烴灶分布，大張坨斷層作為板橋斜坡的主要分區(qū)斷層，具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)油氣封堵能力及聚集成藏起著至關(guān)重要的作用，基于斷層巖可以定量研究斷層封閉對(duì)油氣運(yùn)移的封堵能力[15-23]。因此,對(duì)研究區(qū)從幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)角度進(jìn)行精細(xì)構(gòu)造解析，有助于下一步對(duì)盆地?cái)嗔芽夭刈饔玫睦斫狻?/p>

2 構(gòu)造變形特征及斷裂系統(tǒng)劃分

如圖3(a)所示，將三維地震解釋數(shù)據(jù)導(dǎo)入到3D move軟件，可得到板橋斜坡Es3段底界的地質(zhì)基底底圖。由圖1可知,研究區(qū)基底斷層走向多為NE向，再分別統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)期斷層走向，做出走向玫瑰花圖(圖3(b))，可以發(fā)現(xiàn)在裂陷I幕時(shí)，工區(qū)沉積了Es3和Es2兩套地層，斷層走向多為NE向；至裂陷Ⅱ幕(Es1和Ed時(shí)期)，工區(qū)內(nèi)不僅發(fā)育NE向斷層，而且也開始出現(xiàn)了近EW走向斷層；Ng及Nm時(shí)期，研究區(qū)NE及近EW走向斷層都明顯發(fā)育，驗(yàn)證了板橋斜坡受控于歧口凹陷伸展斷裂活動(dòng)的影響[24]，發(fā)生了3個(gè)時(shí)期的伸展變形，分別為裂陷Ⅰ幕(沉積Es3和Es2段地層)、裂陷Ⅱ幕(沉積Es1和Ed地層)及后裂陷期(沉積Ng和Nm地層)，其中裂陷I幕伸展方向?yàn)镹W向，裂陷Ⅱ幕伸展方向?yàn)榻麼S向。

圖3 走向玫瑰花圖驗(yàn)證應(yīng)力方向轉(zhuǎn)變Fig.3 Strike rose diagrams prove the change in stress direction

2.1 厘定生長(zhǎng)期次

生長(zhǎng)指數(shù)是一個(gè)比值，為下降盤的巖層厚度(H1)/上升盤的巖層厚度(H2),當(dāng)生長(zhǎng)指數(shù)大于1,且該地未發(fā)生強(qiáng)烈的地層剝蝕時(shí)，說(shuō)明此時(shí)期斷層發(fā)生活動(dòng)斷層埋深-斷距曲線是反映不同層位斷距變化規(guī)律、確定斷裂成核點(diǎn)的曲線，斷層生長(zhǎng)指數(shù)可用于表征斷層活動(dòng)性，通過對(duì)研究區(qū)主控?cái)鄬拥穆裆钆c斷距關(guān)系曲線和生長(zhǎng)指數(shù)圖的繪制，可以準(zhǔn)確表征斷層垂向分段生長(zhǎng)規(guī)律。

埋深-斷距曲線可以反映出單條地震剖面上不同地層斷距沿傾向上的變化規(guī)律，孤立斷層整體表現(xiàn)為橢圓特征，中心位移最大，向斷層末端逐漸較小，至末端點(diǎn)位移為0。斷層垂向分段生長(zhǎng)過程中，塑性疊覆帶(巖橋區(qū))吸收應(yīng)變，消耗位移，從而導(dǎo)致斷層分段生長(zhǎng)部位斷距偏低。其高值區(qū)為斷層生長(zhǎng)成核部位[25]。由圖4～6可知，板橋斷層在Es2時(shí)期發(fā)育成為小斷層，經(jīng)過Es1和Ed時(shí)期的劇烈活動(dòng)，斷層進(jìn)一步發(fā)育，成為板橋斜坡內(nèi)的主控?cái)鄬又唬粩嗑嘧畲筇幬挥贓s1段地層，說(shuō)明板橋斷層生長(zhǎng)成核部位位于沙一段地層；整體表現(xiàn)形式為沙三段未發(fā)育→沙二段開始發(fā)育→沙一段至東營(yíng)組斷層強(qiáng)烈活動(dòng)→館陶、明化鎮(zhèn)組活動(dòng)減弱。

圖4 板橋斷層生長(zhǎng)指數(shù)直方圖Fig.4 Banqiao-fault growth index histogram

圖5 板橋斷層生長(zhǎng)指數(shù)平面分布

由生長(zhǎng)指數(shù)聯(lián)合斷距-埋深曲線(圖7～8)可知，劉崗莊斷層起始于裂陷最開始的時(shí)期，Es33時(shí)期斷距最大，故成核點(diǎn)在Es33時(shí)期或Es33之前，Es33時(shí)期已經(jīng)發(fā)育；Es32時(shí)期不活動(dòng)，處于斷層休止期；Es31期起繼續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，直至古近紀(jì)東營(yíng)組結(jié)束；新近紀(jì)斷層繼續(xù)活動(dòng)，只是活動(dòng)性相對(duì)減弱，表現(xiàn)形式為Ng和Nm生長(zhǎng)指數(shù)略大于1；其整體趨勢(shì)為“活躍→停止→活躍→逐漸衰退”的演化過程。

由圖9～10可知，大張坨斷層斷距最大處普遍位于Es33時(shí)期，故成核點(diǎn)位于Es33時(shí)期，整體表現(xiàn)為自Es33時(shí)期開始活動(dòng)，從未停止，幾乎斷穿整套新生界地層，古近紀(jì)Ed時(shí)期斷層活動(dòng)性最為強(qiáng)烈，新近紀(jì)以來(lái)斷層活動(dòng)性減弱；在line2184處劉崗莊斷層與大張坨斷層重合，大張坨斷層受劉崗莊斷層在Es32時(shí)期不活動(dòng)的影響，所以在line2184～line2334間，生長(zhǎng)指數(shù)表現(xiàn)為小于等于1，斷層不發(fā)生活動(dòng)；斷層整體表現(xiàn)為“活動(dòng)→劇烈活動(dòng)→活動(dòng)減弱”狀態(tài)。

圖6 板橋斷層斷距-埋深曲線Fig.6 Buried depth-fault throw curves of Banqiao-fault

圖7 劉崗莊斷層生長(zhǎng)指數(shù)直方圖Fig.7 Liugangzhuang-fault growth index histogram

圖8 劉崗莊斷層斷距-埋深曲線Fig.8 Buried depth-fault throw curves of Liugangzhuang-fault

圖9 大張坨斷層生長(zhǎng)指數(shù)Fig.9 Dazhangtuo-fault growth index

圖10 大張坨斷層斷距-埋深曲線Fig.10 Buried depth-fault throw curves of Dazhangtuo-fault

2.2 主干斷層生長(zhǎng)機(jī)制

生長(zhǎng)斷層普遍發(fā)育于地殼中，其形成過程類似于材料力學(xué)中的剛體受力發(fā)生變形損傷直至破裂的試驗(yàn)，其形成過程可以認(rèn)為是：完好的地層結(jié)構(gòu)→受力后存在微觀缺陷→微觀缺陷發(fā)展→形成宏觀裂縫→宏觀裂縫擴(kuò)展→巖體失穩(wěn)，形成小規(guī)模斷層→斷層規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)展，這種損傷過程不僅適用于小的微裂隙，而且也適用于區(qū)域性大斷層[25-26]，在斷層的分段生長(zhǎng)體現(xiàn)在一條斷層的產(chǎn)生往往是由多條更為細(xì)小的斷層所構(gòu)成，斷層分段生長(zhǎng)具有普遍性，其生長(zhǎng)演化經(jīng)歷3個(gè)階段：(1)孤立成核階段；(2)“軟連接”階段，即斷層通過其間疊覆區(qū)調(diào)節(jié)應(yīng)變的過程；(3)“硬連接”階段，即斷層分段生長(zhǎng)連接形成一條大斷層的過程[25]。由斷層平面走向變化及圖11-12可知，劉崗莊斷層為一條典型孤立生長(zhǎng)的大斷層，孤立生長(zhǎng)斷層整體斷距-距離曲線呈半橢圓形，中心斷距最大，向四周斷距逐漸減小，至端點(diǎn)處斷距變?yōu)?[27]，斷層中部斷距及活動(dòng)速率大，兩側(cè)小，波峰明顯集中在斷層中部，斷層平面上呈近弧形形態(tài)，自沙河街—館陶、明化鎮(zhèn)時(shí)期一直活動(dòng)。曲線斷開后右側(cè)為板橋斜坡研究區(qū)內(nèi)的劉崗莊斷層，左側(cè)不在研究區(qū)范圍，為說(shuō)明斷層孤立生長(zhǎng)，故統(tǒng)計(jì)了劉崗莊斷層整體的活動(dòng)曲線。

圖11 劉崗莊斷層斷距-距離曲線

圖12 劉崗莊斷層活動(dòng)速率

由生長(zhǎng)指數(shù)及斷距-埋深曲線(圖13～14)可知，Es3時(shí)期板橋斷層未發(fā)育，Es1和Ed時(shí)期板橋斷層活動(dòng)性增強(qiáng)，故斷距-距離曲線及斷層活動(dòng)速率只分析沙一下—明化鎮(zhèn)時(shí)期。從斷層平面走向(圖13～14)可以看出，Es1時(shí)期板橋斷層具有明顯的分段特征，分為兩條弧形小斷層，斷層在剖面為鏟式，控制地層沉積，斷距-距離曲線及斷層活動(dòng)速率都存在兩個(gè)波峰，由此證明，板橋斷層為一條典型的分段生長(zhǎng)形成的斷層。Es1時(shí)期板橋斷層由兩部分構(gòu)成，Es1x時(shí)期兩條小斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，開始孤立成核，Es1z開始進(jìn)行軟連接階段，Ed時(shí)期兩條小斷層軟連接，至Ng,Nm時(shí)期斷層發(fā)生硬連接，成為一條獨(dú)立的大斷層，也就是如今的板橋斷層。

由斷距-距離曲線及斷層活動(dòng)速率曲線(圖15～16)可知，滄東斷層為一條不存在明顯分段生長(zhǎng)的大斷層，自Es33起活動(dòng)至今，為典型的控沉積鏟式斷層，對(duì)整個(gè)板橋斜坡的形成發(fā)育影響巨大，斷層面并不平滑，其上分布有大大小小的凸起。

圖13 板橋斷層斷距-距離曲線

綜上所述，板橋斜坡內(nèi)主控?cái)嗔鸦顒?dòng)時(shí)間多集中在裂陷Ⅰ幕(Es3+Es2)和裂陷Ⅱ幕(Es1+Ed)，在后裂陷期(Ng+Nm)活動(dòng)性減弱。

圖14 板橋斷層活動(dòng)速率Fig.14 Fault activity rate of Banqiao-fault

圖15 滄東斷層斷距-距離曲線

圖16 滄東斷層活動(dòng)速率

2.3 構(gòu)造演化史

對(duì)板橋斜坡埋深-斷距曲線及生長(zhǎng)指數(shù)等內(nèi)容的解析，可以得到斷層的發(fā)育先后順序及活動(dòng)期次，再結(jié)合構(gòu)造演化史的分析，就可以分析斷陷盆地及其內(nèi)部斷層的形成演化過程。以工區(qū)地震剖面資料為依據(jù)，應(yīng)用平衡剖面技術(shù)，進(jìn)行構(gòu)造回剝，可做出構(gòu)造演化圖。圖17為板橋斜坡西南部半地塹的構(gòu)造演化史：裂陷Ⅰ幕(Es3+Es2)，受控于歧口主凹陷伸展應(yīng)力的作用，板橋斜坡進(jìn)入強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)期并產(chǎn)生地層伸展減薄現(xiàn)象，初具次凹雛形，滄東斷層作為控凹主邊界斷層隨伸展的進(jìn)行向深部逐漸延伸并發(fā)生旋轉(zhuǎn)，斷層面傾角隨之減小、曲率半徑增大，斷層控制沉積明顯，以滄東斷裂為主，劉崗莊斷裂為輔的斷裂系統(tǒng)控制形成的小型斷陷沉積了沙三段地層，發(fā)育的同向、反向斷層成為頂部塌陷地層的邊界斷層；至沙二段沉積之后，大張坨斷層尾端延伸過來(lái)，與劉崗莊斷層傾向相同，半地塹頂部塌陷地塹內(nèi)部產(chǎn)生的次生調(diào)節(jié)斷層使得工區(qū)更加構(gòu)造復(fù)雜化。裂陷Ⅱ幕(Es1+Ed)，新一幕裂陷的斷層繼承性發(fā)育明顯，同向、反向的原生斷層隨著伸展產(chǎn)生遷移，斷層面形態(tài)稍有變緩趨勢(shì)，逐漸形成“y”型交互式斷裂內(nèi)部構(gòu)造變形規(guī)律，近似于鏟式邊界斷層上盤的構(gòu)造變形規(guī)律，東營(yíng)組沉積之后，可以明顯觀察到斷層由下至上穿層發(fā)育，伸展過程類似于材料力學(xué)中的金屬拉伸實(shí)驗(yàn)，底部由于長(zhǎng)期的壓實(shí)作用使韌性較上部更強(qiáng)，所形成的斷層面弧形形態(tài)更加顯著。后裂陷期(Ng+Nm)，該時(shí)期由斷陷型沉積變?yōu)檑晗菪统练e，伸展速率、斷層活動(dòng)速率及斷層控沉積等方面明顯減弱，坳陷期沉積地層厚度超過千米，形成具有楔型形態(tài)的潛伏盆地。

圖17 西南部半地塹構(gòu)造演化史

由圖18構(gòu)造演化史推知中部地塹構(gòu)造帶發(fā)育過程為：裂陷Ⅰ幕(Es3+Es2)，伸展運(yùn)動(dòng)使得Es3地層產(chǎn)生斷裂，發(fā)育滄東、大張坨斷層，伸展運(yùn)動(dòng)持續(xù)進(jìn)行，Es2開始孕育與主控?cái)嗔逊聪虻娜绨鍢虻却紊{(diào)節(jié)斷層，導(dǎo)致反向斷層進(jìn)一步生長(zhǎng)，并控制凹陷內(nèi)部沉積；滄東斷裂作為先存斷裂斷控作用顯著，地層在伸展運(yùn)動(dòng)中開始發(fā)生旋轉(zhuǎn)。裂陷Ⅱ幕(Es1+Ed)，次生調(diào)節(jié)斷層大量發(fā)育，由于滄東斷裂的斷控作用始終強(qiáng)于大張坨斷層，所以地層旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象變得更加明顯，板橋斷層發(fā)育，開始控制盆內(nèi)沉積，在原有的由滄東-大張坨斷裂控制的大地塹中間發(fā)育小型地塹。后裂陷期(Ng+Nm)，坳陷階段斷層基本活動(dòng)減弱，主干斷層繼續(xù)向上延伸至新的沉積地層內(nèi)，整個(gè)裂陷盆地被坳陷期地層逐漸覆蓋，成為潛伏盆地，盆內(nèi)發(fā)育大量次生調(diào)節(jié)斷層，形成許多大大小小的地塹系統(tǒng)。

圖18 中部地塹構(gòu)造帶發(fā)育演化史Fig.18 History of the development and evolution of the central mantle tectonic belt

通過對(duì)構(gòu)造演化史的分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了斷層發(fā)育時(shí)期，板橋斜坡內(nèi)部斷裂系統(tǒng)在新生代具有明顯繼承性發(fā)育特點(diǎn)，滄東斷裂作為主控?cái)鄬迂灤┯诎鍢蛐逼聰嗔褞?nèi)，并發(fā)育包括板橋、大張坨、劉崗莊斷層在內(nèi)的大量次生調(diào)節(jié)斷層，裂陷Ⅰ幕和裂陷Ⅱ幕兩個(gè)沉降階段發(fā)育大量次生調(diào)節(jié)斷層，區(qū)域內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)一步復(fù)雜化。

2.4 斷裂系統(tǒng)劃分

依據(jù)板橋斜坡內(nèi)斷層形成演化過程及工區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)期次等因素，將研究區(qū)斷層劃分為6種類型，即裂陷Ⅰ幕斷裂(Ⅰ型)、裂陷Ⅱ幕斷裂(Ⅱ型)、后裂陷期斷裂(Ⅲ型)、沙河街組-東營(yíng)組斷裂(Ⅰ-Ⅱ型)、沙一段-東營(yíng)組-館陶組及明化鎮(zhèn)組斷裂(Ⅱ-Ⅲ型)、沙河街組-東營(yíng)組-明化鎮(zhèn)組斷裂(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型)，以Es1段地層為例，斷層平面劃分結(jié)果如圖19所示。

Ⅰ型斷層是指只在裂陷Ⅰ幕產(chǎn)生斷裂活動(dòng)，后期斷層進(jìn)入休止期不再活動(dòng)的斷層，這類斷層大多集中在工區(qū)東北部的疊瓦狀鏟式正斷層系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)育于Es3和Es2段地層，斷層面為平直板式的居多，表明局部發(fā)育脆性斷裂，傾向與周邊大斷層的傾向相同，規(guī)模小，穿層性較弱，一般只斷穿一套或兩套地層，說(shuō)明裂陷Ⅰ幕之后Ⅰ型斷層附近的局部應(yīng)力場(chǎng)較弱，不足以使斷層繼續(xù)活化。

Ⅱ型斷層是指只在裂陷Ⅱ幕存在斷裂活動(dòng)而后裂陷期停止活動(dòng)的斷層，這類斷層一部分只斷穿Es1-Ed段地層，發(fā)育規(guī)模小，臨近大規(guī)模斷層，傾向與周邊大斷層傾向相同，斷層面為板式的居多；另一部分規(guī)模較大，穿層性較強(qiáng)，可以斷穿沙河街組-東營(yíng)組兩套地層，斷層面為鏟式，發(fā)育于板橋斜坡中部及東北部。

Ⅲ型斷層是指只在后裂陷期發(fā)育的斷層，這類斷層在板橋斜坡廣泛發(fā)育，斷穿Ng-Nm段或Ng-Nm段以上的地層，規(guī)模有大有小，規(guī)模小的只在Ng或Nm一套地層發(fā)育，規(guī)模大的可以向上延伸至地表，形成“通天斷層”，極個(gè)別斷層可以向下延伸至Es1段地層，但是對(duì)地層沉積不起控制作用。

Ⅰ-Ⅱ型斷層說(shuō)明斷層在裂陷Ⅰ幕和Ⅱ幕活動(dòng)，后裂陷期處于休止?fàn)顟B(tài)，這類斷層往往規(guī)模較大，平面延伸范圍廣，在全區(qū)都有分布，所斷穿的地層多集中在沙河街組和東營(yíng)組，個(gè)別斷層會(huì)向上延伸至館陶組，很少控制地層沉積。

Ⅱ-Ⅲ型斷層說(shuō)明斷層自裂陷Ⅱ幕沙一期即開始活動(dòng)直至館陶-明化鎮(zhèn)時(shí)期，這類斷層往往活動(dòng)性較強(qiáng)，穿層性很強(qiáng)，個(gè)別斷層可以斷穿整個(gè)第三系地層，可以控制地層沉積，平面延伸范圍廣，著名的板橋斷層即為這類斷層，板橋斷層北部的長(zhǎng)蘆斷裂的一個(gè)分支也屬于此類型斷層，工區(qū)東北部發(fā)育較多，西南部發(fā)育較少，包括劉崗莊斷層北部的一個(gè)斷層及濱海斷裂系的一個(gè)分支斷層。

Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型斷層說(shuō)明斷層在整個(gè)第三系均發(fā)生活動(dòng)，從未出現(xiàn)休止期，包括大張坨、劉崗莊、濱海、海河、長(zhǎng)蘆、港8井?dāng)鄬右约肮^(qū)主控沉積的鏟式邊界斷層滄東斷層，這類斷層規(guī)模大，走向上延伸很長(zhǎng)距離，斷層穿層性很強(qiáng)，可以斷穿整個(gè)第三系地層，這類斷層屬于研究區(qū)主干斷層，對(duì)板橋斜坡形成演化及次級(jí)斷層的發(fā)育起到了至關(guān)重要的作用。

圖19 斷裂系統(tǒng)劃分(以Es1段地層為例)Fig.19 Fault system division(example of Es1 sections)

3 結(jié) 論

板橋斜坡位于渤海灣盆地歧口凹陷北部，形成于新生代，本文基于最新歧口凹陷5 280 m2三維地震資料，從幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)角度論述研究區(qū)斷裂變形特征，得出如下主要結(jié)論。

(1)利用斷層走向玫瑰花圖、埋深-斷距曲線、斷層活動(dòng)速率曲線、生長(zhǎng)指數(shù)曲線及斷距-距離曲線進(jìn)行構(gòu)造解析，厘定伸展應(yīng)力方向、斷層形成期次、成核時(shí)間、活動(dòng)性及分段生長(zhǎng)等特性，表明板橋斜坡經(jīng)歷了3個(gè)裂陷期及NW-SE和近N-S向的伸展變形，主控?cái)嗔鸦顒?dòng)時(shí)間多集中在裂陷Ⅰ幕(Es3+Es2)和裂陷Ⅱ幕(Es1+Ed)，在后裂陷期(Ng+Nm)活動(dòng)性減弱，邊界斷層滄東斷裂為主要控沉積斷層，自Es3起開始活動(dòng)，對(duì)板橋斜坡的發(fā)育演化影響最大。

(2)基于平衡剖面技術(shù)，作出斜坡區(qū)不同位置的發(fā)育演化史，進(jìn)行構(gòu)造恢復(fù)分析可知該地區(qū)在裂陷Ⅰ幕(Es3+Es2)發(fā)生伸展運(yùn)動(dòng)，發(fā)育初始斷層，以滄東斷裂為主，劉崗莊-大張坨斷裂為輔的斷層系統(tǒng)控制了小型斷陷，沉積了沙三段地層，沙二段沉積之后，大張坨斷層尾端持續(xù)延伸并與劉崗莊斷層傾向相同，斷裂帶頂部塌陷區(qū)發(fā)育反向控沉積小斷層，裂陷Ⅱ幕(Es1+Ed)由于滄東斷裂的斷控作用始終強(qiáng)于大張坨-劉崗莊斷層，所以地層旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象變得更加明顯，板橋斷層發(fā)育，開始控制盆內(nèi)沉積，次生調(diào)節(jié)斷層大量發(fā)育，在原有斷裂帶中發(fā)育各類小型的頂部塌陷地塹及半地塹，明顯觀察到斷層由下至上穿層發(fā)育并延伸。后裂陷期(Ng+Nm)為坳陷階段，伸展速率及斷層活動(dòng)性減弱，裂陷盆地被坳陷期地層逐漸覆蓋形成了如今的潛伏盆地。

(3)依據(jù)斷裂活動(dòng)的時(shí)間性特征對(duì)斷裂帶進(jìn)行系統(tǒng)劃分，表明工區(qū)內(nèi)存在6套斷裂系統(tǒng)，即裂陷Ⅰ幕斷裂(Ⅰ型)、裂陷Ⅱ幕斷裂(Ⅱ型)、后裂陷期斷裂(Ⅲ型)、沙河街組-東營(yíng)組斷裂(Ⅰ-Ⅱ型)、沙一段-東營(yíng)組-館陶組及明化鎮(zhèn)組斷裂(Ⅱ-Ⅲ型)、沙河街組-東營(yíng)組-館陶及明化鎮(zhèn)組斷裂(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型)。