歧口凹陷南大港断裂活动性分析及其油气意义

陈思谦，刘池阳，张东东，曲少东，李 健

（大陆动力学国家重点实验室／地质学系·西北大学，陕西西安 710069）

歧口凹陷南大港断裂活动性分析及其油气意义

陈思谦，刘池阳，张东东，曲少东，李 健

（大陆动力学国家重点实验室／地质学系·西北大学，陕西西安 710069）

以歧口凹陷三维地震剖面为主要基础资料，通过计算沙河街组三段、一段以及东营组沉积时期的古落差，剖析了南大港断裂的活动性。结果表明，南大港断裂在沙河街组一段沉积时期活动性最强，断裂未表现出明显的构造迁移现象，与整个区域断裂的活动规律“格格不入”，其原因应与基底走滑断裂的活动有关。另外，还提出了南大港断裂现今的形态是在明化镇组后才形成的。最后，论述了南大港断裂对于油气生成、运移以及聚集成藏的影响，指出了其重要的油气意义。

歧口凹陷；南大港断裂；古落差；构造迁移；构造演化；油气意义

1 区域地质背景

歧口凹陷位于黄骅坳陷中北部，是渤海湾盆地重要的富烃凹陷之一。古近纪以来，在区域伸展背景下，歧口凹陷断裂发育、特征多样（图1），断裂活动是凹陷形成与演化的控制因素。歧口凹陷的构造演化可分为裂陷一幕（沙河街组三段－二段），裂陷二幕（沙河街组一段－东营组），稳定热衰减沉降幕（馆陶组）以及加速热衰减沉降幕（明化镇组和第四系）［1－3］。

南大港断裂是位于南大港凸起构造带上的一条北东走向的二级边界断裂，长25 km，自古近纪开始活动［4］，控制着歧南次凹的演化与发展，但以往专门研究该断裂的文献却甚少。

本文结合油区三维地震剖面，剖析了其活动规律及演化过程。在此基础上，讨论了南大港断裂对油气的影响。

2 南大港断裂活动性研究

在平面上，较大断裂的延展一般具有较明显的分段性，各段的构造特征、活动特点，甚至演化历史往往不尽相同［5］。南大港主断裂（本文所谓的主断裂系指对沉积起主要控制作用的断裂。就南大港断裂而言，其主断裂为：西南部的F1断裂，中部的F2断裂以及东北部的F3断裂）倾角总体表现出“两头陡，中间缓”的特点（图2）。据此和南大港断裂在平面上的展布等特征，将其分为西南部、中部以及东北部三段，其中中部与东北部在图1中分别对应F1，F2以及F1，F3两条断裂。本文以油区三维地震剖面为主要基础资料，剖析南大港断裂的活动特点和构造特征，进而揭示其活动规律和演化过程。

断裂活动性的研究方法主要包括生长指数法［6］，断层活动速率法［7］，滑距分析法［8］以及古落差法［9］。所谓古落差，即为在垂直于断层走向的剖面上，断层两盘相当层之间的铅直距离。

古落差可在地震剖面上量得顶底界面的反射时间后，经时深转换而求得，故可操作性较强。本文结合实际情况，使用古落差法评价南大港主断裂的活动性。

图2 南大港主断裂倾角变化

图3 南大港主断裂古落差

2.1 西南部

测线1处，南大港断裂对沉积并无控制作用，在地震剖面上呈直线状。自测线2处起，南大港断裂活动性增强（沙河街组一段沉积时期古落差达100 m以上），形态上呈现为铲状；其下降盘一侧出现若干调节断裂，它们大多仅仅切割新近系及第四系，对沉积无明显控制作用（如图4a）。测线4处，南大港断裂在形态上开始转变为上陡下缓的座椅状。

通过计算，南大港断裂在西南部古落差平均为：沙河街组三段74 m，沙河街组一段258 m，东营组218.6 m。

2.2 中部

在南大港断裂控制下，测线5处，歧南次凹的单斜地堑形态已十分明显。测线6，7，8同时垂直经过南大港断裂的F1与F2两条断裂。通过对古落差的计算，该区域F2活动性强，古落差平均值分别为：沙河街组三段322 m，沙河街组一段541 m，东营组330.5 m，F1活动性较弱。

测线6处（如图4b），F1断裂仅切割过明化镇组地层顶部，对沉积无控制作用，表明该处断裂形成与明化镇组沉积之后；测线7处（如图4c），断层切割过东营组，对沉积控制作用明显，说明此处断裂形成于东营组沉积时期；测线8处（如图4d），断层切割过沙河街组三段地层，沙河街组三段古落差为187.7 m，沙河街组一段古落差为172.4 m，东营组古落差为404.4 m；测线11处，F2断裂已消失，由F1断裂控制沉积。

图4 南大港断裂部分地震剖面解释

以上分析表明，东营组沉积之前，F1断裂在现今南大港断裂中部（测线6至测线7之间）应是分隔开的两条断裂。进入东营组沉积时期，测线7处的“F1”断裂才开始发育；直至明化镇组后，在测线6处形成“F1”断裂，才使其在中部连接为一体。

图5 南大港断裂中段古近纪演化示意

从图5中可以看出，F2断裂在古近纪一直处于活动状态，F1断裂虽切割过沙河街组三段地层，但是在东营组沉积时期才形成的。

南大港主断裂（F2）平均古落差为：沙河街组三段316.8 m，沙河街组一段497.2 m，东营组342.2 m。

2.3 东北部

测线11处（如图4e），F3断裂（为该段主体断裂）出现，F1断裂与其在地震剖面上侧向相接。此处，F1断裂切割到沙河街组二段地层，但仅控制沙河街组一段与东营组沉积（古落差分别为：389.9 m，119.1 m）。这表明，F1断裂在此处形成于沙河街组一段沉积时期。F3断裂古落差为：沙河街组三段357.6 m，沙河街组一段113.4 m，东营组65.8 m。同时，在地震剖面上，歧南次凹的地层开始水平地过渡到埕北断阶带上。测线12处，F1断裂虽切割过沙河街组三段地层，然而不控制沉积，表明F1在此处形成于明化镇组之后；活动性集中在F3断裂上。测线13处（如图4f），南大港断裂带已与埕北断阶带侧向相接，F3活动性也开始变弱（活动性最强的沙河街组一段古落差也仅为115.1 m），F1断裂已经消失；再向东北方向，南大港断裂逐渐消失。

上述分析表明，F3在东北部古近纪一直处于活动状态，而该段F1断裂则在沙河街组一段才在测线11处形成（图6），之后逐渐向东北延伸，至明化镇组后形成现今形态。

南大港断裂东北主断裂古落差平均值：沙河街组三段314.2 m，沙河街组一段337.7 m，东营组147.5 m。

图6 南大港断裂东北段古近纪演化示意

总体上，南大港断裂在沙河街组一段沉积时期活动性最强，且断裂中部三期的古落差都最大。然而就整个歧口凹陷而言，北东向断裂在沙河街组三段沉积时期活动性最强［10］，且诸如板桥断裂，大张坨断裂，滨海断裂，张北断裂，歧东断裂等多条断裂都具有明显的迁移特性（断层由西南往东北，沙河街组一段和东营组沉积时期断裂活动量增大，沙河街组三段沉积时期断裂活动量减小）。

南大港断裂这种特殊的活动规律应与凹陷内的基底走滑断裂活动有关。研究表明，歧口凹陷沿岸带存在一条基底走滑断裂［11－13］，受基底走滑断裂影响，歧口凹陷南部的局部地区，沙河街组一段地层发育有玄武岩岩席和沉积滑塌体；靠近张北断裂（可能是深部基底断裂在浅部延伸的产物）的沙河街组一段与东营组地层发生了明显的向断裂方向的褶皱［14］，这些都是基底走滑断裂发生过强烈活动的证据。其活动可能影响着南大港断裂不同部位的活动性，故使南大港断裂表现出“特性”。

另外，通过分析断裂的活动性可知，南大港断裂现今形态是在明化镇组后才形成的。

3 南大港断裂的油气意义

通过对全国范围内大庆等40个具有典型代表意义的油气田统计，断裂对烃源岩、运移、圈闭、油气聚集、油气藏分布的重要控制率都在70%以上［15－16］。

南大港断裂的活动对油气同样具有重要影响。一方面，每期活动增加了歧南次凹的埋深，促进了以沙河街组和东营组为主的两套主力生油层的成熟、演化，形成以Ⅱ1－Ⅰ型为主的烃源岩，为油气的聚集、成藏提供了良好的物质基础［10］；另一方面，南大港断裂与歧南次凹发育的烃源岩大面积接触，使其控制着油气运移的路径、范围和最终在圈闭中的聚集方式。

南大港断裂西南侧位于歧口凹陷西南缘的构造岩性油气藏发育区，其与羊二庄等近东西向断裂一起控制着该区域油气的聚集成藏，形成了周清庄、王徐庄、羊三木、孔店和友谊等多个油田。南大港断裂东北侧倾末端与张北断裂下降盘之间，发育了一套东营组三角洲前缘砂体。南大港断裂控制着油气垂向上的运移，配以不同的构造背景，可形成背斜、断鼻断块、构造岩性等多种类型油藏［17－18］。

南大港断裂中部同样是油气聚集区带［19］，该段发育了F1与F2两条断裂，它们整体为侧接关系，而断裂侧接部位本身就是油气聚集的有利部位，尤其是中浅层油气［20］。受南大港断裂活动的影响，F2断裂与F1断裂之间可以形成逆牵引以及断鼻油气藏，而F2的上升盘则可以形成断块油气藏。

4 结论

（1）南大港断裂剖面上的形态以座椅状为主，活动性以沙河街组一段最强，且未表现出明显的构造迁移特征，活动规律具有特殊性。

（2）经过对地震剖面的分析认为，南大港断裂现今形态是在明化镇组沉积后才形成的。

（3）南大港断裂对油气的成熟、演化、运移以及聚集成藏都有重要作用，故具有重要的油气意义。

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According to three－dimensional seismic profiles of Qikou depression as the main basic information，and calculating paleo fall of the Shahejie formation section III，section I and Dongying formation sedimentary period.Nandagang fault activity has been analyzed.The results showed that the Nandagang fault activity is the strongest in Shahejie formation section I sedimentary period，which did not show obvious tectonic migration，and the activity is different from the activity patterns of the study area，which resulted from the basement strike－slip faults.In addition，in the article，it is pointed out that the current Nandagang fault present formation was formed after Minghuazhen formation.Finally，it is discovered how the Nandagang fault affected the hydrocarbon generation，migration and accumulation and its significance.

01The activity and its hydrocarbon significance of Nandagang fault in Qikou depression

Chen Siqian et al（Continental Dynamics National Key Laboratory／Geology Department，Northwest University，Xi'an，Shaanxi 710069）

Qikou depression；Nandagang fault；paleo fall；tectonic migration；tectonic evolution；hydrocarbon significance

TE111.2

A

1673－8217（2012）04－0001－04

2012－03－26；改回日期：2012－04－19

陈思谦，1987年生，硕士研究生，现主要从事盆地分析研究。

国家自然科学基金（重大研究计划）重点项目（90814005）；近海富烃凹陷资源潜力再评价和新区、新领域勘探方向（2011ZX05023－001）（“十二五”国家重大科技专项）。

吴官生