渤海海域辽中凹陷走滑断裂分段性及其对油气成藏的影响

柳永军，朱文森，杜晓峰，武 强中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院

李果营，柴永波，王 伟 （天津300452）

渤海海域辽中凹陷走滑断裂分段性及其对油气成藏的影响

柳永军，朱文森，杜晓峰，武 强中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院

李果营，柴永波，王 伟 （天津300452）

渤海海域辽中凹陷目前已发现的4.2×108m3油气地质储量90%以上分布于走滑断裂带。根据走滑断裂的平面特征、剖面特征以及活动强度将其分为北段、中段和南段，其中中段走滑活动最为强烈，走滑特征明显，北段和南段相对较弱。走滑断裂利于烃类的生成和排出；走滑断裂形成了不同类型的走滑坡折带，控制了砂体的展布；走滑活动产生的一系列张性断层形成了不同样式的油气输导体系；沿走滑断层走向形成了一系列大规模的圈闭群，受右旋走滑挤压应力的影响，这些圈闭封堵性好，有利于油气的大规模成藏。

辽中凹陷；走滑断裂；分段性；走滑坡折带；油气成藏

辽中凹陷位于渤海辽东湾海域中部，是辽东湾坳陷次级构造单元，凹陷NNE向展布，面积约为4300km2（图1），全区已被三维地震资料覆盖。凹陷目前已钻探井40余口，共发现金县1、旅大27－2和锦州21－1等3个油田以及10余个含油气构造，总计三级地质储量约4.2×108m3，其中90%以上分布于走滑断裂带上，而3个油田也均位于走滑断裂带。因此，走滑断裂的研究对进一步推进该区油气勘探进程具有非常重要的意义［1～4］。

图1 区域位置图

1 区域地质概况

辽东湾坳陷属于新生代发育的华北克拉通裂谷断陷盆地，是下辽河坳陷向渤海的自然延伸部分，在先后经历了古近纪的裂谷断陷期和新近纪的裂后沉降期2个阶段，呈现“三凹两凸”的构造格局，即辽西凹陷－辽西凸起－辽中凹陷－辽东凸起－辽东凹陷自西向东依次排列。辽中凹陷位于辽东湾坳陷的中部，西面与辽西低凸起以缓坡形势逐渐过渡，东面则为陡坡带与辽东凸起接触，具有明显的东断西超的箕状凹陷特征，沉积了巨厚的新生代地层，其中新近系可达6000m。区内主要发育东三段、沙一段和沙三段3套有效的湖相烃源岩，资源量规模达到28.45×108m3；古近系凹陷为陆相湖盆环境，主要发育沙河街组的（扇）三角洲、浊积扇和东营组的三角洲沉积，新近系主要发育河流相沉积；再加上走滑派生的张性断层、砂体和不整合面共同组成的输导体系，具有非常大的勘探潜力。

郯庐断裂带纵贯渤海，在辽中凹陷发育2条规模较大的走滑断裂带，其中一条为辽中凹陷与辽东凸起的分界，是一条具有走滑性质的张性边界断层，走滑特征相对不明显；另一条即辽中2号断裂，位于辽中凹陷中部，呈“S”形与凹陷展布方向平行，即NNE向展布，是辽东湾坳陷走滑特征最明显、横向连续性最强的一条断裂，也是辽中凹陷油气集中分布的区域，也是笔者的主要研究对象。

2 走滑断裂的分段性以及各段特征

走滑断裂在辽中凹陷具有明显的分段性，根据其平面特征、剖面特征以及活动强度可以分为北段、中段和南段，其中锦州21－1油田以北为北段，锦州21－1油田至辽东凸起南倾没端（旅大17－2构造）为中段，辽东凸起南倾没端（旅大17－2构造）向南至旅大27－2油田为南段（图1）。

图2 走滑断裂剖面特征（剖面均为近EW向）

2.1 北段特征

在平面上，北段的主走滑断裂不明显，NEE向的派生断层与主干断裂呈75°，在宽约20km的范围内呈雁列状排列，平均0.1条／km2。在剖面上，断层主要在古近纪活动，新近纪不活动，断层下缓上陡，自东向西呈阶梯状排列，断距深层大浅层小，一般在0～150m之间，北段向南断层产状逐渐变陡并且可见“Y”字形以及负花状构造（图2（a））。主走滑断层由南向北逐渐消失，并且由辽中凹陷的中部逐渐向辽中凹陷和辽西低凸起的边界靠拢，笔者认为北段处于板块基本不活动地区，是该走滑断层的消亡段，并且由于辽中凹陷沉积了巨厚的东营组沉积，走滑应力从凹陷深处转向凹凸边界区域进行释放，从而产生大量NEE向的走滑派生断层。

2.2 中段特征

平面上，中段主走滑断层由北向南逐渐明显，呈NNE向展布，走向平直，派生断层NEE向与主干断裂呈60°在走滑断层和辽中凹陷－辽东凸起的边界断层之间呈羽状排列，平均0.5条／km2；在剖面上，走滑特征更加明显：①花状构造，表现为主干断裂和分支断裂在古近系向上撒开成花状，向下收敛、合并，主干断裂深入基底；②海豚效应，沿断层走向横切主干断裂，时而表现为正断层，时而表现为逆断层，并且在同一剖面上也表现出了断层上下逆向、断面反向的特征；③丝带效应，沿断层走向横切主干断裂，其倾向发生变化；④同一剖面主干断裂两侧，地层的厚度、产状以及地震反射特征存在明显的差异；⑤从剖面可以看出，断层两侧地层产状非常陡，有明显的挤压特征（图2（b））。该段主走滑断裂走向平直，走滑特征非常明显，应处于板块活跃地带，主应力释放区。

2.3 南段特征

平面上，由北向南主走滑断裂逐渐不清晰，古近系由1条逐渐转变为3条走滑断裂，3条走滑断裂相互平行，依然呈NNE向展布；新近系在3条主干走滑断裂带两侧均形成大量的呈近EW、NEE、NE向雁行式排列的次级断裂，靠近主干走滑断裂带次级断层较密集，远离主干走滑断裂，断层则相对稀少［5］。剖面上，断层明显分为2个活动期次，即古近纪和新近纪，古近纪只有走滑断层活动；而新近纪的派生断层则以3条走滑断层为“根”在新近系呈花状展开，形成花状构造，此外还可见“X”型断层、耙式断裂等，大部分派生断层向上断至海底（图2（c））。该段和北段均为走滑断层的消亡段，不同之处在于，南段在沙河街组沉积末期沿3条走滑断裂形成了3条反转构造脊，新近系走滑派生断层均沿构造脊发育。

3 对油气成藏的影响

走滑断裂纵贯整个辽中凹陷，对于油气的生成、运聚、保存及储层的空间展布等都有着非常重要的影响。

3.1 影响烃源岩的分布并促进生排烃

研究表明郯庐断裂在宏观上对其两侧凹陷的构造演化、古热场演化具有较强的控制作用［6］。受走滑活动的影响，辽中凹陷存在较大的沉降量，一般在1000～2000m，烃源岩埋深加大，利于烃源岩的成熟。郯庐断裂带活动对其两侧凹陷古热场的影响具有随距离的增加而减弱的特点［6］，走滑断裂从凹陷中央穿过，使凹陷具有相对较高的地温梯度，特别是走滑活动强烈的中段为3.5℃／100m，明显高于北段的2.6℃／100m和南段的2.5℃／100m［7］。较高的热流值不仅可以促进烃类成熟，对于油气的运移和聚集都有非常积极的作用［8，9］。

3.2 走滑坡折带控制储层发育

走滑断裂对储层发育的影响主要体现在走滑断层形成了控制沉积的走滑坡折带。由于北中南3段走滑断层发育的强度、表现形式存在很大的差异性，因此也形成了不同类型的走滑坡折带。

北段为走滑断层的消亡段，表现为一系列阶梯状张性正断层，依附辽西低凸起形成了“断阶走滑坡折带”，由于北段走滑作用不明显，其功能基本相当于构造坡折带中的断裂坡折带，对来自辽西低凸起的物源起到了控制作用，在辽西低凸起和辽中凹陷的缓坡带形成了古近系大规模的三角洲沉积。

中段走滑断裂活动强烈，主走滑明显，凹陷中央形成“转换走滑坡折带”，这类坡折除具有一般坡折的作用外，最主要的差别在于它不仅错开早期的沉积体，还造成物源进入凹陷的位置随走滑活动进行迁移，并使沉积体横向迁移叠覆［10］。中段来自东侧胶辽隆起的东营组辫状河三角洲从东三段到东一段、由南向北砂体发生明显的迁移，形成“鱼跃式”砂体堆积模式。

南段走滑活动相对较弱，表现为3条反转构造脊，形成“反转走滑坡折带”，这类坡折除了具有控制沉积的作用外，这种“凹中隆”式的反转坡折带还具有阻挡水系的作用。辽中凹陷南段3条反转构造自西向东分别为LD16反转带、LD22反转带和LD17反转带，其中距西侧物源较近的LD16反转带沙四段以为辫状河三角洲沉积为主，砂岩含量平均高达50%，而距物源较远的LD22反转带沙四段以浊积扇沉积为主，砂岩含量仅为5%，可见由于LD16反转带的存在，对西侧水系具有一定的阻挡作用，砂体更多沉积于LD16走滑反转坡折带。

3.3 走滑断裂作为油气输导体系

勘探实践表明，走滑断层一般对油气起到封堵作用，不利于油气的运移，但伴随走滑活动产生的一系列派生断层为张性断层，可以作为有效的油气输导通道。

北段走滑断层平面上为一组NEE向羽状排列的张扭性断层，剖面上呈阶梯状，其底部直接断至沙河街组烃源岩，与砂体和不整合面共同组成了北段的“断阶油气输导体系”，油气先沿断层垂向运移，再经过砂体和不整合的横向疏导遇到有利圈闭聚集成藏（图3（a））。但由于这些断层主要在古近系活动，新近系不活动，因此油气只在古近系聚集成藏。

中段走滑活动强烈，形成典型花状构造，处于花瓣位置的走滑派生断层与主走滑断裂呈约60°，从应力场分析可知为张性断裂，这类断层绝大部分断至烃源岩内部，形成“树枝状油气输导体系”，油气沿派生断层进入圈闭成藏，但由于这些断层也只限于古近系活动，所以油气仍然只在古近系聚集成藏（图3（b））。

南段走滑分为古近系和新近纪两个期次，也形成了花状构造，与中段不同之处在于“花瓣”派生断层主要在新近纪活动，派生断层与新近系河道砂体形成了“网毯式油气输导体系”，油气沿派生断层进入馆陶组砂砾岩后，继续向上运移，遇到有利圈闭聚集成藏（图3（c））。

图3 走滑断裂形成的油气输导体系

3.4 走滑活动形成不同类型圈闭

由于走滑活动的影响，在辽中凹陷中部沿着走滑断层的走向形成了一系列有利的圈闭群。

1）断块圈闭 这种类型的圈闭通常和3组断裂（即NNE向断裂（主走滑断层）、近EW向断裂、NW向断裂）相关，由以上3组或者2组断裂夹持的多个断块组成。断块圈闭在北、中、南3段的主走滑断裂两侧均有分布，如北段的锦州27－2油田。

2）背斜、半背斜、断背斜、断鼻圈闭 这几类圈闭和走滑挤压反转活动紧密相连。由于中段和南段构造活动强烈，至少存在始新世早期、始新世中期（沙三段沉积末期）、渐新世末期（东营组沉积末期）以及上新世末期（明化镇组沉积末期）共4期构造反转［11］，这些反转构造继承性发育，因此，沿走滑主干断裂形成大量的背斜、半背斜、断背斜、断鼻圈闭，这些圈闭多被走滑派生断层复杂化，如中段的金县1－1油田。

3）逆牵引断背斜 这类圈闭一般位于走滑主干断裂的“下降盘”，该类构造是由剪切断层产生的张剪断层作用所形成的负花状构造，如南段旅大21－3构造东营组的逆牵引断背斜。

4）岩性（湖底扇）圈闭 走滑断层对这类圈闭形成的影响主要体现在走滑断层所形成的坡折对沉积物的控制作用。当水流携带大量沉积物遇坡折后，水流的搬运能力急剧下降，卸载沉积物形成湖底扇。

3.5 对油气保存的影响

平面上看，走滑断裂多呈舒缓的“S”型展布，其中外凸增压段为挤压应力场，有利于封堵，利于油气大规模成藏，如中段的金县1的亿吨级油田即是在外凸增压段形成的大规模圈闭群。

4 结 论

1）辽中凹陷走滑断裂具有明显的分段性，根据其平面、剖面特征以及活动强度可以分为北段、中段和南段，其中中段走滑活动最为明显，北段和南段相对较弱。

2）走滑活动利于烃类的生成和排出，并且有利于油气的运移和聚集。

3）走滑断裂形成了不同类型的走滑坡折带，对砂体的展布起到了显著的控制作用。

4）走滑活动产生的一系列张性断层形成了不同样式的油气运移体系，利于油气的输导。

5）沿走滑断层走向形成了一系列大规模的圈闭群，受右旋走滑挤压应力的影响，这些圈闭封堵性好，有利于油气的大规模成藏。

［1］池英柳，赵文智.渤海湾盆地新生代走滑构造与油气聚集［J］.石油学报，2003，24（2）：14～21.

［2］龚再升，蔡东升，张功成.郯庐断裂对渤海海域东部油气成藏的控制作用［J］.石油学报，2007，28（4）：2～10.

［3］彭存仓，张博.郯庐中段走滑断裂与新滩地区油气成藏关系［J］.石油实验地质，2000，31（3）：227～230.

［4］葛建党.郯庐断裂在渤中凹陷的构造特征与油气成藏的关系［J］.海洋石油，2001，107（1）：14～20.

［5］兖鹏，王六柱，余朝华，等.济阳坳陷垦东走滑断裂构造特征及其对油气成藏的影响［J］.天然气地球科学，2009，20（1）：100～107.

［6］许世红，钟建华，徐佑德，等.郯庐断裂带两侧坳陷、烃源岩及成烃演化的差异性［J］.成都理工大学学报，2007，34（5）：505～510.

［7］周心怀，刘震，李潍莲.辽东湾断陷油气成藏机理［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［8］郝芳.超压盆地生烃作用动力学与油气成藏机理［M］.北京：科学出版社，2005.

［9］解习农，李思田，刘晓峰.异常压力盆地流体动力学［M］.武汉：中国地质大学出版社，2006.

［10］邓津辉，徐长贵，周心怀，等.走滑断层转换带砂体发育特征与油气富集规律［J］.大庆石油地质与开发，2010，29（5）：18～23.

［11］朱伟林，米立军，龚再升，等.渤海海域油气成藏与勘探［M］.北京：科学出版社，2009.

［编辑］ 宋换新

06 Strike－slip Fault Subsections and Its Influence on Hydrocarbon Accumulation in Liaozhong Depression of Bohai Sea Area

LIU Yong－jun，ZHU Wen－sen，DU Xiao－feng，WU Qiang，LI Guo－ying，CHAI Yong－bo，WANG Wei

（First Authors Address：Bohai Oilfield Exploration and Development Research Institute of CNOOC Ltd－Tianjin，Tianjin300452，China）

Ninety percent of 4.2×108m3oil and gas reserves was distributed in the strike－slip fault zone of Liaozhong Depression in Bohai Sea，thus the research on strike－slip faults was of great significance.Strike－slip fault was divided into the north section，the middle section and the south section according to its plane features，profile features and activity features，among them the activity of the middle section was the strongest with obvious strike－slip features，while the north and the south sections were relatively weak.Strike－slip fault is favorable for hydrocarbon generation and discharge.It forms different slop－breaks and controls sand distribution.Along the faults a series of large scale of traps are created，the strike－slip activity forms different oil and gas transportation systems.Lots of traps formed along the fault strike of the strike－slip have good sealing and is favorable for large－scale hydrocarbon accumulation which is influenced by the right rotation compressive stress.

Liaozhong Depression；strike－slip fault；subsection；strike－slip break－slope；hydrocarbon accumulation

book=378,ebook=378

TE121.2；TE122.1

A

1000－9752（2012）07－0006－05

2011－04－13

柳永军（1981－），男，2009年中国地质大学（武汉）毕业，硕士，工程师，现主要从事石油地质勘探工作。