转换带的分类浅述

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学）长江大学地球科学学院，湖北荆州434023）

转换带，也叫变换带、转化带或调节带，最早由Dahlstrom[1]在研究加拿大落基山脉挤压变形产生的逆冲推覆体时提出。转换带是盆地中一种特殊的构造带，通过调节单个断层和盆地单元之间断距的变化来调节构造的变形，这种特殊的应力调节带还可以将变形产生的断层位移转移到其他的断层上，实现构造应力在三维空间的守恒。转换带与盆地的主构造有着密不可分的关系，这就决定了转换带控制着盆地大规模的油气聚集，所以在油气勘探中起到了关键作用。20世纪80年代以来，Gibbs[2-3]、Rosendahl[4]、Scott等[5]、Morley等[6]、Faulds等[7]对东非裂谷系中的转换带进行了大量研究，其中尤以 Morley的研究影响最大。刘德来等[8]和胡望水等[9]分别在松辽盆地和渤海湾盆地的油气勘探中进行了转换带研究，取得了显著的成果。近十几年来，在全球裂谷盆地中发育的转换带上发现了大量的油气，如莱茵河上游地堑、黄河口凹陷、苏伊士海湾等[10-12]。虽然国内外学者通过利用转换带的研究来指导油气勘探已近40年，但对转换带的分类、成因及其地质意义等方面的认识还有待进一步研究。下面，笔者对转换带的分类及其在油气勘探中的作用进行阐述。

1 根据几何形态分类

Morley等[6]依据转换带内大断层之间的相对倾向关系将转换带分为3种类型：共轭会聚型、共轭离散型和同向型。共轭表示转换带内大断层之间倾向相反，其中倾向彼此相向倾斜的为共轭会聚型，而倾向彼此相背倾斜的为共轭离散型。在裂谷盆地中，共轭转换带代表着裂谷盆地发生不对称和倾向反向的变化，盆地的构造样式复杂多变，一般在长条状的深大断裂中较常见，而同向型转换带出现在一系列具有倾向相同的断层之间，盆地表现为阶梯状，一般发育在宽大的伸展盆地中。

在区域上，盆地的伸展变形是依靠转换带内主要的2条边界断层来实现应变转换和位移转换。依据平面上边界断层的接触关系，转换带又可进一步细分趋近、超接、平行和同线型，具体内容如下：①趋近型转换带。该类型转换带出现在2条断层末端相互靠近但又未叠加的部位，代表了较小的断层平移量。在裂谷形成初期，为了保持应变的守恒，趋近型转换带除了断层平移外，地层还要发生其他类型的形变。②超接型转换带。该类型转换带出现在2条断层末端已相互出现叠加处，显示了最大的断层平移量，这是趋近型转换带进一步演化的结果，在大多数裂谷盆地中普遍存在。趋近型和超接型的划分可影响转换带内构造的走向、样式及位移变化量，同时反映了盆地的发育程度。③平行转换带。该类型转换带并未出现在断层的末端，而是由2条互相平行的断层组成，以类似于地垒、地堑和阶梯状正断层的形式出现。在走向上，当1条断层停止位移，相应的位移量就会转移到对面的断层上，如果这种位移量不能有效地发生转移，则该构造带不能成为转换带，所以，并不是所有地垒、地堑和阶梯状正断层都是转换带。④同线型转换带。该类型转换带出现在1条倾向发生反向的断层和另1条倾向发生同向的断层连接处，断层的末端形成八字形，且与小型转换带呈指状交叉，这种转换带类型仅出现在共轭离散型中。

2 根据构造规模分类

根据转换带的构造规模分为盆间转换带和盆内转换带（见图1）。从图1可以看出，A、B 2个盆间转换带把Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个半地堑分开，转换带B为共轭型转换带，转换带A为同向型转换带。单个断层被盆内转换带a、b、c所分开。在实际盆地中，盆间转换带的规模要远远大于盆内转换带的规模。

图1 盆间转换带和盆内转换带关系示意图

2．1 盆间转换带

盆间转换带的规模为几公里到几十公里，连接单个半地堑的复杂带，包括盆间山脊到宽大的断裂带以及较长的转换斜坡(见图2）。盆间转换带对盆地地层和水系的演化有明显影响，使得半地堑之间地层差异较大，并且是轴向沉积体系进入断裂区的通道，分隔不同的地堑沉积中心。例如在裂谷盆地中，盆间转换带主要影响裂谷内的长轴方向流体流动，朝着转换带迁移的流体将汇聚于粗碎屑区，并可能由此进入半地堑中。由于不同的断距、沉降史和沉积物供给，这些沉积中心将发育不同的地层，这样就无法从一个半地堑去直接推测另一个半地堑的垂向地层序列，给地层等时对比带来很大的不确定性。

共轭盆间转换带连接的边界断层位于断裂的反方向上，一般连接的是长条形断裂带的半地堑，主要以盆间山脊、共轭转换斜坡、转换断层和同向转换斜坡的形式出现。盆间山脊(图2（a））出现在边界断块倾向改变处，这种几何形态使得下盘抬高、成脊，可以比周围的沉积中心高几百米。如Burtons盆间山脊和Kavala盆间山脊是非洲坦噶尼喀裂谷中的盆间转换山脊，共轭Kavala盆间山脊把Kalemie半地堑和West Kigoma半地堑分开，北部的共轭Burtons盆间山脊把North Kigoma半地堑和East Kigoma半地堑分开[11]。共轭转换斜坡(图2（b））以一系列与边界断层似平行的倾斜滑动断层为特征。以莱茵河上游北部地堑的转换带为例，其走向为NE-SW的转换带包含了2个极性相反的南北半地堑，北部次盆地的沉积中心与地堑的西部边界断层相邻，横向沉降和断层位移的变化使得西部边界断层作为北部地堑沉积物的切入点。该转换带是构造活跃，发育构造圈闭，所以在莱茵河北部地堑中，很多油田都处于该转换带上[10]。转换断层(图2（c））连接极性相反的边界断层，转换断层区一般有2条或更多条断层线斜交，断层既具有走向滑动又具有斜向滑动的特征。在苏伊士海湾南部的Morgan转换带和北部的Zafarana转换带都属于此类转换带[11]。同向转换斜坡(图2（d））一般位于断裂区同一倾向的边界断层发育处，经常发育在有大陆伸展的地区，以沃萨奇岭断层带为例，该断层带包括加拿大落基山脉的一段以及美国犹他州中部至印第安纳州东南一线，断层带内发育了很多分割半地堑的同向盆间转换斜坡，如位于盐湖城断块和韦伯断块一线的东部转换斜坡以及纽约州的莱文断块和菲也特断块之间的转换带[13]。

2．2 盆内转换带

盆内转换带的规模较小，一般为几百米到几公里，位于单个半地堑内部或半地堑边界，也可在盆间断层内部形成，连接一个或多个正断层，它可调节构造样式的差异和断块间断距的变化。盆内转换带表现为区分雁列式正断层的转换斜坡和一系列小规模的断裂带，它们不是主要的断裂屏障，只表现为低幅的地形变化和较小的阶梯状断层，一般作为局部沉积物运输的通道，控制了局部相带的分布，所以对盆地的规模和地层的发育特征影响较小。盆内转换带主要分为2种形式：盆内转换断层和盆内转换斜坡。盆内转换断层(图3（a））一般在断层区产生角度弯曲，并且有沿走向的变形滑动，包括了交织的断层和小的断层褶皱，这些断层都有相对较陡的倾角，相邻地区还会发育同样的转换断层，这样使得整个断层区在平面图上显示为一条曲线。如阿布宰尼迈地区（苏伊士湾的中部省份）的巴巴转换断层，其包含了许多正断层、逆冲断层和褶皱。盆内转换斜坡(图3（b））调节了断块之间的断距，形成位于2个雁列式断块之间的斜坡区域。如沿格陵兰（北美东北的一大岛名，属丹麦）东部发育的HolgerDanske和Marcusdal盆内转换斜坡，这2个同向的转换斜坡在盆地内连接了Konglomeratpas、Arkosedal、Holger danske 3个同向断层[11]。

图2 几种主要的盆间转换带示意图

图3 盆内转换带示意图

3 根据力学成因分类

转换带大多发育在伸展盆地中，是拉张环境下伴生的构造带，但在其他构造环境中也发育有转换带。由于转换带是多方向上力的平衡体，根据转换带的力学成因，分为如下类型：走滑型转换带、拉分型转换带和挤压型转换带。走滑型转换带(图4（a））是一系列平移的断层在剪切作用下形成的，在剖面上断层主要表现为负花状构造。黄河口凹陷中央隆起带的走滑转换带是一个典型实例，该转换带通过郯庐断裂带西支的剪切作用产生，是黄河口凹陷主要的含油气构造带之一，其通过控制圈闭的发育、砂体的展布和油气的运移，从而控制中央隆起区的油气聚集[12]。拉分型转换带(图4（b））通过张应力作用形成，表现为一系列阶梯状正断层，一般发育于宽大的伸展断陷盆地中，如我国黄骅盆地的羊三木构造变换带[14]以及松辽盆地北部的转换带属此类型[8]。挤压型转换带(图4（c））是压应力作用的产物，在实际盆地中表现为一系列逆冲推覆体的变形特征[1]。

图4 3种构造成因的转换带理想模式

从力学平衡角度来说，走滑型转换带形成的同时，在平移断层的端部不但可以转换成张性构造，也有可能转换成压性构造。所以，在盆地形成过程中的不同阶段，地壳之间各种应变都要发生转变，转换带的类型也会随之发生改变，因为大多数应变都是通过转换带来调节平衡。

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