断陷湖盆斜坡构造类型及特征——以歧口凹陷为例<br/>

断陷湖盆斜坡构造类型及特征——以歧口凹陷为例

2013-12-23肖敦清付立新成洪文张志攀

石油地质与工程 2013年1期

肖敦清，卢异，付立新，成洪文，张志攀

（中国石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280）

斜坡构造是含油气盆地中一类非常重要的构造单元，位于隆起到凹陷间，是盆缘、盆内砂体堆积的主要地带，也是大型岩性地层圈闭形成与分布的主要场所［1-2］。因其紧靠生油气凹陷，处于油气运移的指向区，所以斜坡区成为断陷湖盆油气规模聚集的有利构造单元，斜坡构造带的勘探也成为当下岩性油气藏勘探的主要领域，也是继“复式油气聚集带”之后各油田继续实现勘探突破与规模增储的有利勘探区带。近年随着地层岩性油气藏勘探的的深入，对斜坡构造带的研究也越来越受到重视［3-7］。

断陷湖盆作为我国东部中新生代含油气盆地的典型类型，斜坡发育是其主要特色。然而，由于斜坡区油气成藏要素、油气分布特点与潜山构造带、断裂构造带有本质区别，传统的以正向构造单元为主的研究思路已不能满足歧口凹陷斜坡区油气勘探研究的需求，深化斜坡区形成机制、斜坡区分布规律及其构造控砂、控藏规律等方面的研究已成为目前断陷盆地构造研究急需攻关的技术难题之一。本文以歧口凹陷为例，提出以斜坡区为主线的富油气凹陷斜坡构造单元划分及研究方案，以期有效地指导富油气凹陷区岩性地层油气藏勘探工作，为其它类似凹陷（断陷湖盆）的研究提供借鉴。

1 斜坡构造形成控制因素

歧口凹陷属于古近纪以来形成的新生代陆内伸展盆地，是由1个主凹4个次凹组成的多凹盆地，呈北东走向，以伸展构造为主［8-10］。受歧口主凹持续、强烈沉降的影响，歧口凹陷各次凹向凹陷中心倾伏，形成大面积分布的斜坡区，造成歧口凹陷凸起面积小、次凹多、斜坡广泛分布的地质特点，凹陷结构、构造特征与典型裂陷盆地形成鲜明的对比。歧口凹陷发育的多种类型斜坡构造在东部断陷湖盆具有较典型的代表性。

歧口凹陷斜坡区的形成与分布，与凹陷发育过程中基底差异沉降以及继承性大断裂活动有密切的联系，两大主控因素共同影响斜坡构造发育。

1.1 凸（隆）起与凹陷之间基底差异沉降活动是大型斜坡构造形成的关键

相对于主、次凹持续沉降活动，歧口凹陷周缘凸（隆）起缓慢抬升，两者之间形成倾向凹陷中心的大型宽缓斜坡区（图1a）。基底差异沉降过程中，沉降速率的变化对斜坡古地貌、产状、规模以及结构均产生决定性的影响。在空间上，沉降速率波状变化控制斜坡产状和坡折带发育，沉降突变段对应坡折构造；在时间上，沉降速率韵律性变化同样影响斜坡构造在不同阶段的产状，沉降速率加快期间往往形成较陡的古地貌斜坡，而在沉降速率缓慢阶段，则易于形成相对宽缓的斜坡构造。此外，盆缘隆起规模决定斜坡的规模，凸（隆）起与凹陷中心之间的距离及相对高差控制斜坡构造的长度与陡缓。

1.2 大断裂活动导致断块翘倾掀斜与差异升降是断控斜坡发育的关键

歧口凹陷古近纪断控作用明显。在正断层伸展过程中，下降盘一侧断块常常发生旋转掀斜作用（或者阶状断陷作用），影响盖层构造变形，进而形成断控斜坡（图1b），其结构、陡缓变化受断裂活动强度及其变化控制，断裂活动强，控制的斜坡构造陡，反之则缓；断层落差沿走向常常发生变化，控制下降盘基底挠曲变形，影响斜坡坡折结构。

图1 斜坡构造形成模式

2 斜坡构造类型

赵红星等将斜坡带按照构造特点划分为单斜式、断阶式和双元式；按照地层沉积特点划分为继承型、多期型和反转型［11-13］。金之钧等，根据斜坡带的形成和演化特点，将塔里木盆地古生界斜坡带划分为3 类，即同沉积古斜坡、构造斜坡和叠合斜坡［14］。针对斜坡构造单元划分，前人已做过一些工作［6］，笔者结合对歧口凹陷盆地演化的研究，总结各斜坡形成的机制，认为断陷湖盆的斜坡构造可分为两大类：一类在盆地形成初期即形成，后期未经过构造强烈改造，斜坡倾向未发生明显变化，可称之为同沉积型斜坡；另一类早期形成的斜坡在后期构造强烈改造后，斜坡倾向发生明显反转，称之为构造反转型斜坡，该类斜坡在歧口凹陷不发育，仅在北塘地区局部发育，本文不再论述，仅对同沉积型斜坡做描述。

斜坡构造分类主要考虑构造背景、变形特点以及沉积充填结构［13-16］。本文根据歧口凹陷斜坡结构形态、坡折带发育控制因素将歧口凹陷的斜坡分为4种类型（图2）：阶状断裂斜坡、多阶挠曲斜坡、简单斜坡及旋转掀斜斜坡。

阶状断裂斜坡：发育在盆缘隆起向主凹倾伏的大型缓坡背景上，既受差异沉降控制，又叠加了基底断层的影响。在伸展及重力作用下，沿基底斜坡形成平行于斜坡走向的顺向阶状滑脱断裂系，呈阶状结构。该类斜坡规模较大，断裂坡折带发育，断裂坡折带产状、规模受阶状断层控制。斜坡高部位紧邻隆起物源区，发育侵蚀坡折带和侵蚀沟谷，是砂体输送的主要通道。断阶坡坪区是砂体堆积的有利地区，同时断阶往往控制沉积相带分异，自斜坡近源粗碎屑相带向低断阶区变为远源细粒沉积相带。

多阶挠曲斜坡：发育在周缘凸起经次级凹陷向主凹倾伏的缓坡背景上，斜坡延伸长度受凸起规模及其与凹陷之间的距离控制，宽度则受侧向断层限制。在斜坡构造内常常叠置垂直或斜交斜坡走向的基底断裂，受基底不均匀差异沉降和侧向断层活动影响，常常发育多个呈阶状展布产状多变的挠曲坡折带。高斜坡区产状受凸起控制，中斜坡区产状受次凹区差异沉降控制。多阶挠曲坡折带对沉积的控制作用有别于断坡，由于叠置的断层走向平行于斜坡倾向，因此断控沟槽发育，并控制砂体输送；挠曲坡折控制沉积相展布和砂体分布，尤其是中、低斜坡区砂体发育。

简单斜坡：发育在由隆起向凹陷倾伏的简单基底斜坡背景上，斜坡内部结构简单，坡折构造不发育。斜坡的形成主要由基底差异沉降作用控制，高部位局部发育侵蚀坡折带，该类斜坡紧邻凸（隆）起，由于坡折构造不发育，斜坡区地层分布及沉积相带稳定。砂体分布主要受湖盆水位高低影响，辫状三角洲或滩坝沉积体系比较发育。

旋转掀斜斜坡：由于大型铲式断裂活动，断块翘倾、掀斜形成半地堑次凹，通常在断块翘倾部分发育缓坡构造，该类斜坡倾向隆起一侧，将凹陷与翘倾隆起端的凸起构造（或断裂带）相连。斜坡结构、产状主要与控盆基底断层活动强度、断块翘倾幅度有关，翘倾速率决定斜坡基底沉降幅度，控制斜坡陡缓及凸起区剥蚀，断块翘倾幅度横向变化则可形成调节断层，影响斜坡内部结构。此类斜坡结构通常相对比较简单，其凸起端在低水位期间可发育短而局限的侵蚀坡折带，斜坡中、低部位可发育断裂坡折带。源自盆缘隆起一侧的陡坡扇（或扇三角洲）砂体，向斜坡区上倾超覆易于形成岩性地层圈闭。

3 歧口凹陷斜坡构造单元划分及特点

3.1 斜坡构造单元划分

图2 断陷湖盆同沉积斜坡类型

斜坡构造的发育往往是多因素叠加影响的结果，在凹陷不同部位，影响作用有主次之分。歧口凹陷受西北断、东南超凹陷结构的影响［6］，在凹陷南部，斜坡区发育对周缘凸（隆）起基底差异沉降的依赖关系更加突出，断裂作用次之，主要发育大型缓坡构造；而在板桥斜坡区等凹陷西侧，大型斜坡构造的形成与沧东、茶淀等铲式断层翘倾活动关系较为密切，相比之下凸（隆）起的作用次之，以发育断控旋转掀斜斜坡为特点，斜坡产状较陡。

在考虑斜坡区形成主控因素的基础上，以古近系地层超覆线、剥蚀线、构造脊线、次级凹陷沉降中心轴线及控坡断层作为边界，歧口凹陷区划分为5大斜坡构造区，由北往南依次为北塘斜坡区、板桥斜坡区、歧北斜坡区、歧南斜坡区和埕北断坡区（图3）。新划分的斜坡区单元包含原断鼻、断裂构造带等正向构造以及次凹的一部分，它有利于“整体研究、整体评价”岩性地层油气圈闭。在以斜坡为主线的构造单元划分基础上开展沉积、成藏研究［15-16］，更能反映一个完整的油气成藏系统。大多数情况下，一个完整的斜坡构造涵盖了油气生成、运移及聚集成藏的完整要素，一个斜坡构造就是一个独立的含油气系统［17-20］。

3.2 典型斜坡类型及实例

3.2.1 多阶挠曲斜坡——歧北斜坡区

歧北斜坡区是歧口凹陷南缘具有明显三阶坡折特征的典型多阶挠曲斜坡，位于孔店-羊三木凸起与歧口主凹之间，是夹持于滨海断裂系与南大港断层之间的大型宽缓斜坡，斜坡区产状NE 向倾伏，包含歧北次凹，沿控坡基底断裂带局部发育断鼻构造群，如滨海断鼻、周清庄断鼻等（图3）。

歧北斜坡区是在孔店-羊三木凸起北翼基底差异沉降基础上，受滨海及南大港正断层掀斜改造而成的，两条基底断层控制着斜坡区的宽度；同时两大断裂古落差变化及基底沉降速率的突变，控制了区内挠曲坡折带的形成。利用挠曲坡折带发育的“折”线，可将其细分为高、中、低斜坡区（图4），其间发育近EW 走向的坡折构造。高斜坡区与孔店-羊三木凸起之间为断裂侵蚀坡折带，高、中斜坡区之间发育近EW 向的挠曲坡折构造，而中、低斜坡区之间被近NNW 向展布的水下低隆起分割。

图3 歧口凹陷斜坡构造单元划分

图4 歧北斜坡区沙三底界立体显示及单元划分

受斜坡区构造发育由强变弱的影响，歧北斜坡区控砂特点在沙三段、沙二段以及沙一段沉积期间各不相同。沙三段沉积期间，斜坡坡折发育，古地貌起伏最大，坡折控砂明显，以扇三角洲体系、辫状河三角洲-远岸水下扇体系为主，砂体分异强；沙二段沉积期，坡折控砂作用明显减弱，沿中斜坡发育滩坝砂体；至沙一段-东营组沉积期间，由构造斜坡转变为沉积斜坡，表现出在高位斜坡区以滩坝和静水潮坪碳酸盐岩分布为主，中位斜坡以远岸水下扇沉积为主［1，13］。

3.2.2 阶状断裂斜坡——埕北断坡区

埕北断坡区位于埕宁隆起北翼，是在埕宁隆起向歧口主凹倾伏背景上，经近EW 向顺向断裂改造而成的多阶断裂斜坡（图5）。其北侧以歧东断裂为界与歧口主凹相接，西侧以张北断层为界与歧南次凹相隔，东侧为沙南凹陷，内部发育张东断裂背斜、赵东断鼻等。

图5 埕北断坡区沙三底界立体显示及单元划分

以羊二庄断层为界，可将埕北断坡区分为两部分。南部为埕宁隆起背景上的大型侵蚀型缓坡——埕北高斜坡，区内坡缓、层薄、斜坡结构简单，沙一段地层超覆在中、古生界之上，因隆起强烈抬升影响，斜坡区侵蚀沟槽发育，控制沙一段地层及砂体。在羊二庄断层以北，受赵北、张东断裂控制，呈现三个顺向断阶构造组合，形成埕北断阶带，古近系地层发育齐全，以赵北、张东断层为界可划分为高、中、低三级断阶。

埕北断坡区的形成总体受隆凹基底差异沉降和阶状断层共同影响。在南侧埕宁隆起持续隆升、北侧歧口主凹强烈沉降过程中，受SN 向伸展应力和垂向重力作用影响，形成一系列近EW 走向的顺向滑脱基底断层，最终形成阶阶下掉的复杂阶状断裂斜坡。埕北断坡发育多个断裂坡折带，其中顺向基底断层控制的断裂坡折带最为明显，这些断裂坡折规模、产状受基底断层落差控制。

埕北高斜坡区发育顺坡侵蚀沟槽，沟槽与埕北断裂斜坡区辫状河三角洲砂体一一对应，沟槽输砂、断坡控砂特征明显，源自埕宁隆起的辫状河三角洲及远岸水下扇砂体在埕北断裂斜坡区大面积叠置分布，对大港埕海地区多类型圈闭形成以及油气藏有序分布起重要的控制作用［1，13］。

3.2.3 旋转掀斜斜坡——板桥斜坡区

板桥斜坡区位于沧县隆起东南侧，是夹持于沧东断裂和滨海断裂系之间的大型旋转掀斜斜坡（图6），斜坡区高部位包括港西潜山构造、长芦潜山构造，低部位包括板桥次凹、板桥断鼻等。

板桥斜坡区的形成受沧东、滨海断裂系活动和港西凸起隆升共同控制，特别是沧东断裂对斜坡构造发育影响较大。古近纪以来，沧东断层持续活动，使其上盘断块旋转翘倾，同时斜坡南部的港西凸起继承性隆起，形成板桥斜坡区。板桥斜坡区以凹陷中心轴线为界划分为陡坡区和缓坡区；其中缓坡区以大张坨断层为界，又可划分为板桥高斜坡带和板桥低斜坡带。

图6 歧口凹陷板桥斜坡区地震地质解释剖面

板桥斜坡区于沙三段沉积早期开始发育，活动持续至东营组沉积末期。沙三时期，沧东断裂与滨海断裂系之间断块旋转掀斜幅度最大，构造沉降速率变化大，形成产状较陡的斜坡构造；沙一期，两大基岩断裂之间翘倾活动继承发育，但由于北部海河断裂强烈活动的影响，板桥斜坡区北部差异沉降速率加快，斜坡北倾幅度加大，产状进一步变陡，同时受重力及伸展作用双重影响，形成大张坨断层，将斜坡分割为高、低斜坡两个次级单元；至沙一段沉积晚期，板桥斜坡区定型。

板桥斜坡区倾向沧县隆起物源区，控制沧县隆起物源砂体输送与沉积。在斜坡区，沙河街组扇三角洲前缘砂体向斜坡高部位超覆减薄，上倾尖灭岩性地层圈闭发育，有利于自生自储或旁生侧储油气藏的形成［1，13］。