徐昊清

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257015)

渤海海域遼東東地區(qū)斷裂特征及構(gòu)造樣式

徐昊清

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257015)

遼東東地區(qū)是勝利油田在渤海灣東部的外圍探礦區(qū)。利用三維地震資料,分析了研究區(qū)的斷裂體系發(fā)育特征,識(shí)別了主要構(gòu)造樣式。研究表明,遼東東地區(qū)斷層活動(dòng)具有明顯階段性,邊界斷層和同沉積斷層主要形成于漸新世之前,具有伸展和走滑雙重特征;三、四級(jí)斷層主要形成于上新世—第四紀(jì),為典型走滑斷層。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2種成因類型的構(gòu)造樣式,即伸展構(gòu)造樣式和走滑構(gòu)造樣式,后者普遍發(fā)育,形成2組共軛走滑斷裂帶。研究明確了遼東東地區(qū)的構(gòu)造特征及圈閉條件,對(duì)油氣勘探具有一定指導(dǎo)意義。

斷裂特征;構(gòu)造樣式;遼東東地區(qū);渤海海域

遼東東地區(qū)是勝利油田在渤海灣東部的淺海海域登記的外圍探礦區(qū),于2005年發(fā)現(xiàn)了勝順油田,控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量663×104t。前期,受油田儲(chǔ)量規(guī)模小、地面配套設(shè)施不完善等因素制約,該區(qū)不具備投入開發(fā)的商業(yè)價(jià)值,未能建成工業(yè)產(chǎn)能,導(dǎo)致油氣勘探研究工作投入不足。中海油在研究區(qū)西南部緊鄰的廟西北凸起發(fā)現(xiàn)了億噸級(jí)大油田——PL9-1油田[1],預(yù)示著成藏條件相似的遼東東地區(qū)具有較大的勘探潛力。但該區(qū)的構(gòu)造特征及發(fā)育規(guī)律等基本地質(zhì)問題認(rèn)識(shí)不足,影響了油氣成藏條件研究的進(jìn)一步深入。筆者利用三維地震資料,對(duì)遼東東地區(qū)斷裂體系進(jìn)行系統(tǒng)刻畫,識(shí)別區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要構(gòu)造樣式,明確該區(qū)的構(gòu)造格局、構(gòu)造特征,對(duì)下一步的成藏研究及油氣勘探具有重要意義。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

遼東東地區(qū)位于渤海灣盆地渤中坳陷與膠遼隆起的結(jié)合部,受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的控制,該區(qū)新生代構(gòu)造演化與渤海灣盆地基本一致。北北東向的郯廬斷裂帶東支斷層從區(qū)內(nèi)穿過,其走滑活動(dòng)對(duì)本區(qū)構(gòu)造發(fā)育具有顯著的控制作用[2]?？椎辍乘钠?為初始裂陷階段,盆地為相對(duì)分散、獨(dú)立的小斷陷,地層具有填平補(bǔ)齊的沉積充填特征,斷層下降盤沉積了巨厚的沙四段—孔店組;沙四晚期構(gòu)造整體抬升,遭受剝蝕夷平[3],形成了遼東東地區(qū)東高西低的構(gòu)造形態(tài)。沙三—東營期,渤海灣盆地處于區(qū)域拉張應(yīng)力場控制下的強(qiáng)烈伸展斷陷期,伸展斷層劇烈活動(dòng)[3-6],同時(shí)郯廬斷裂表現(xiàn)為右行走滑活動(dòng)[7-8],形成了區(qū)內(nèi)北北東向斷層及與之共軛的北西西向走滑斷層,凹陷區(qū)沉積了巨厚的沙三段—東營組,盆緣帶呈超覆式沉積,東營末期整體抬升遭受剝蝕,形成了古近系與新近系間的角度不整合。新近紀(jì)—第四紀(jì),為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期,郯廬斷裂右旋走滑運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈[9-10],形成了大量小規(guī)模的北東向和近東西向走滑斷裂,控制形成了區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的走滑構(gòu)造樣式。

2 斷層發(fā)育特征

遼東東地區(qū)主要發(fā)育北東向、北北東向、北西西向、近南北向和近東西向等5個(gè)不同走向的斷層,斷裂體系復(fù)雜(圖1)。依據(jù)斷層的性質(zhì)、活動(dòng)強(qiáng)度及活動(dòng)時(shí)間等,將斷層劃分為3類,即邊界大斷層、盆傾同沉積斷層和晚期走滑斷層。

圖1 遼東東三維區(qū)新近系底部斷裂系統(tǒng)

2.1 邊界大斷層

研究區(qū)存在東西兩條邊界大斷層,其中西部渤東東邊界斷層為分隔渤東凹陷與東部凸起區(qū)的一級(jí)斷層,呈近南北向、北東向延伸,為郯廬斷裂帶內(nèi)東支斷裂帶內(nèi)的3條分支斷層,其持續(xù)活動(dòng)時(shí)間長,斷層落差大,自前古近系基底一直斷至新近系,斷層落差最大可達(dá)1 000 m。剖面上,該類斷層為西傾的順向盆傾斷層,斷面呈鏟式,控制了區(qū)內(nèi)古近系各套地層的發(fā)育。西部邊界大斷層上升盤古近系僅保留孔店組及東營組,下降盤為渤東凹陷區(qū),古近系發(fā)育完整。

2.2 同沉積斷層

同沉積斷層為盆地形成期持續(xù)活動(dòng)的二級(jí)斷層,這類斷層延伸距離遠(yuǎn),自古近紀(jì)漸新世以來持續(xù)活動(dòng),至館陶期活動(dòng)減弱,斷層落差一般為50～100 m,走向多為北西西向和近東西向,南傾和北傾斷層均有發(fā)育。該類斷層主要分布在三維區(qū)中部南北兩側(cè),控制了古近系至新近系下部地層的沉積,其下降盤易形成滾動(dòng)背斜構(gòu)造。北西西向和近東西向的同沉積斷層與近南北向的邊界斷層共同控制了該區(qū)的構(gòu)造格局。

2.3 晚期走滑斷層

晚期走滑斷層為形成于新近紀(jì)上新世—第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期的三、四級(jí)斷層,主要為北東走向,少量為北西向及近東西向,斷層規(guī)模較小,斷距一般為20～50 m,延伸不遠(yuǎn)。剖面上,斷面陡直,傾向多變,多與古近系同沉積斷層組成Y字型或似花狀構(gòu)造,平面上多呈雁行狀排列。

遼東東地區(qū)斷層活動(dòng)強(qiáng)度具有明顯的階段性,區(qū)內(nèi)邊界斷層和同沉積斷層主要形成于漸新世之前,有北北東向和北西西向兩組,北北東向斷層為郯廬斷裂帶的分支斷層,而北西西向斷層為郯廬主干斷裂活動(dòng)派生的結(jié)果。晚期走滑斷層斷層主要形成于上新世—第四紀(jì),斷層走向主要為北東走向,與郯廬斷裂帶走向一致。早期斷層受區(qū)域拉張應(yīng)力場控制,并疊加了郯廬走滑活動(dòng)的影響,具有拉張和走滑雙重特征;晚期斷層主要為郯廬斷裂帶走滑活動(dòng)派生的次級(jí)小斷層,具典型走滑特征。

3 構(gòu)造樣式

構(gòu)造樣式是指在剖面形態(tài)、平面展布和應(yīng)變機(jī)制上相互間有著密切聯(lián)系的特定構(gòu)造組合。根據(jù)區(qū)內(nèi)斷層特征及其組合特征,可識(shí)別出伸展構(gòu)造樣式和走滑構(gòu)造樣式2種成因類型的構(gòu)造樣式。

3.1 伸展構(gòu)造樣式

伸展構(gòu)造樣式是指在區(qū)域性拉張作用下形成的構(gòu)造組合。受漸新世早期渤海灣盆地強(qiáng)烈伸展活動(dòng)的宏觀構(gòu)造背景控制,區(qū)內(nèi)發(fā)育由正斷層組合形成的伸展構(gòu)造樣式,包括“Y字型”和反“Y字型”斷層組合、多級(jí)“Y字型”斷層組合、階梯狀斷層組合、“入字型”斷層組合等多種剖面構(gòu)造樣式,以前兩種為主,平面上呈平行式或斜交式組合。

3.1.1 “Y字型”和“反Y字型”斷層

“Y字型”和“反Y字型”斷層主要表現(xiàn)為相互平行的一條主干斷層和一條反向的次級(jí)分支斷層的組合,它們共用一個(gè)下降盤(圖2)。主干斷層的斷層規(guī)模和斷距大,切割深,通常切割到基底,形成時(shí)間長;而反向次級(jí)斷層的斷層規(guī)模和斷距小,切割淺,通常分布在新近系,形成時(shí)間短。

圖2 “Y字型”、反“Y字型”、多級(jí)“Y字型”斷層典型剖面

3.1.2 多級(jí)“Y字型”斷層組合

多級(jí)“Y字型”斷層組合主要表現(xiàn)為一條主干正斷層與若干條反向分支斷層相交組合而成(圖2)。分支斷層由一組與主干斷層傾向相反的次級(jí)正斷層組成。這組次級(jí)斷層相互平行,傾向一致,規(guī)模大致相同。分支斷層明顯地受主干正斷層的限制,越靠近主干斷層下部的反向次級(jí)斷層切割地層越老,說明其形成時(shí)間越早;相反,越靠近主干斷層上部的反向次級(jí)斷層切割地層越新,其形成時(shí)間越晚。

3.1.3 階梯狀斷層和“入”字型斷層

階梯狀斷層主要發(fā)育在東西向斜坡上,由多條相互平行的同向西傾正斷層排列,包括地層傾向與斷層傾向相同的同向階梯狀正斷層組合以及地層傾向與斷層傾向相反的反向階梯狀正斷層組合(圖3)?！叭搿弊中蛿鄬又饕憩F(xiàn)為兩條相互平行但傾向相反的正斷層斷層組合?！叭搿弊中蛿鄬咏M合反映了兩條斷層的形成時(shí)間不一致,早期形成的斷層規(guī)模小,而后期形成的斷層規(guī)模大。

圖3 階梯狀、“入”字型斷層典型剖面

3.2 走滑構(gòu)造樣式

走滑構(gòu)造,也稱扭動(dòng)構(gòu)造樣式,是在水平剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生的壓扭性聚斂和張扭性離散的斷裂組合。區(qū)內(nèi)斷層走滑特征明顯,走滑構(gòu)造樣式發(fā)育,剖面上單條斷層產(chǎn)狀陡、落差小,斷裂帶呈典型的負(fù)花狀構(gòu)造、半花狀構(gòu)造或卷心菜式構(gòu)造,平面上呈雁列式排列。

3.2.1 負(fù)花狀構(gòu)造與半花狀構(gòu)造

在走滑作用下,剖面上常見主干斷層在深部變窄變陡,淺部呈撒開的花狀構(gòu)造。渤海灣盆地整體以區(qū)域伸展構(gòu)造環(huán)境為主,而研究區(qū)內(nèi)又疊加了郯廬斷裂的走滑作用,因此研究區(qū)主要表現(xiàn)為張扭應(yīng)力環(huán)境,形成負(fù)花狀構(gòu)造(圖4)。當(dāng)負(fù)花狀構(gòu)造發(fā)育不完整時(shí),往往表現(xiàn)為半花狀構(gòu)造。

3.2.2 卷心菜式斷層組合

除了常見的典型的花狀構(gòu)造外,研究區(qū)內(nèi)還發(fā)育一類正斷層組成的“卷心菜”式斷層組合,也稱無

根負(fù)花狀構(gòu)造。它們沒有明顯的切入深部主干斷層,往往由多個(gè)花狀構(gòu)造或半花狀構(gòu)造組合在一起。斷層的斷距小,數(shù)量多,斷層切割層位淺(圖5)。

3.2.3 平行陡直式斷層組合

斷層的傾角與其性質(zhì)有關(guān),在伸展作用下形成的正斷層傾角最大一般為60°～70°,在擠壓作用下形成的逆斷層傾角通常為40°～50°,甚至更低,而走滑斷層的傾角往往較大(大于70°)。研究區(qū)東部發(fā)育的大量平行陡直式斷層組合也是走滑構(gòu)造的典型樣式(圖6)。

圖6 平行陡直式斷層典型剖面

遼東東三維區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2組共軛走滑帶,一組發(fā)育于三維區(qū)東、西兩側(cè),呈北北東—南南西走向的2個(gè)右行走滑帶,斷層呈右行排列,與郯廬斷裂的走滑特征一致;另一組發(fā)育于三維區(qū)的南、北兩側(cè)北西西—南東東走向的2個(gè)左行走滑帶,其正斷層呈左行排列(圖1)。2組共軛走滑帶為新近紀(jì)以來北東東—南西西向區(qū)域擠壓應(yīng)力場作用下形成。

4 結(jié) 論

(1)遼東東地區(qū)新生代斷層活動(dòng)具有明顯的階段性,邊界大斷層和盆傾同沉積斷層形成于漸新世之前,晚期走滑斷層形成于上新世—第四紀(jì)。早期斷層具有拉張、走滑雙重特征,控制區(qū)內(nèi)構(gòu)造格局及地層沉積充填;晚期斷層主要為小規(guī)模走滑斷層,與早期斷層共同控制研究區(qū)構(gòu)造樣式。

(2)區(qū)內(nèi)主要發(fā)育伸展構(gòu)造樣式和走滑構(gòu)造樣式2種成因類型的構(gòu)造樣式,前者受區(qū)域拉張應(yīng)力場的宏觀構(gòu)造背景控制,由拉張正斷層組成的伸展構(gòu)造樣式齊全;后者受郯廬斷裂帶多期走滑活動(dòng)控制,全區(qū)普遍發(fā)育,形成2組共軛的走滑斷裂帶。

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[責(zé)任編輯] 胡秋媛

2016-12-20

國家油氣重大專項(xiàng)(2011ZX05006)

徐昊清(1983—)，男，山東煙臺(tái)人，中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院工程師，主要從事石油地質(zhì)研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.01.002

TE121

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