庙西北洼西部陡坡带断裂特征与油气成藏

王玉秀，王 昕，李 才，韩 芮，刘丹丹，郭 维

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津塘沽 300452)

1 地质背景

断陷盆地是中国东部中新生代典型的盆地类型，勘探实践表明，其陡坡带是油气聚集的良好场所[1-2]。研究不同类型陡坡带特征，分析陡坡带油气成藏主控因素，明确不同类型陡坡带油气富集特征，对完善断陷盆地陡坡带油气成藏规律认识和深化陡坡带油气勘探有重要的理论和实践意义[3]。

庙西北洼是渤海湾东部一箕状洼陷，其西侧通过边界断裂与庙西北凸起分割。受渤海湾盆地NNE向右旋走滑和东西向共轭走滑的作用，其西侧陡坡带边界断裂NW-SE方向拉张，NE-SW方向挤压，边界断裂具有走滑-拉张的性质，展布方向是NNE,规模大，平面延伸长达42 km，断距较大，其伴生的次级断裂呈NE向(图1)。断裂活动控制构造圈闭的形成，也是油气运移的通道，还可以封堵油气运移形成油气藏[4-5]。陡坡带不同位置断裂在平面、剖面中的特征与组合样式各不相同，油气聚集成藏的条件存在差异性。本文在解释地震资料的基础上，分析庙西北洼西部陡坡带断裂结构特征及其对油气富集成藏的作用，为今后的油气藏勘探提供依据。

2 断裂结构及剖面组合特征

庙西北洼边界断裂受拉张及走滑叠加应力场的影响，断裂非常发育，变形复杂，在剖面上表现为多种样式的组合特征，按照其断层复杂程度分为简单式、复式两种类型的边界断裂结构。

2.1 单断层的剖面特征

简单式是由一条主要的边界断层组成的断裂结构，该区主要表现为板式和铲式两种类型。

板式：板式陡坡带主断面陡峭而平直，断面倾角为60°以上，呈平板状，为单条控带断层。该类陡坡带仅是断层面之上的块体发生旋转而断层面不动。

铲式：铲式陡坡断面呈铲状，断层面与上覆块体同时发生旋转，上部倾角为45°～60°，下部为30°～45°[6]。

简单式边界断裂结构主要分布在陡坡带的中段，次级断裂相对不发育。

2.2 多断层的剖面特征

复式断裂结构是由两条或者两条以上断裂组成的，可以是同生断层，也可以是主断层与若干次级断层组成。不同应力条件下形成不同的断裂组合样式，主要表现为“座椅式”、“马尾式”、“阶梯式”和“复杂断阶带”4种类型。

阶梯式：由铲状主断面与多条次级顺向断裂构成，这些次级顺向断裂相互平行成阶梯状，节节下掉，共同控制一个具有成因联系和相似形态的阶梯型构造带，又称“多米诺构造”[6-8]。

座椅式(又称“坡坪式”)：座椅状断层断面形态由较陡倾的“断坡”和较缓倾的“断坪”连接而成。其陡坡带的特点是在呈铲状的主断面上残留一个基岩潜山，比正常的陡坡多一个“座墩”，因此称为座椅式或坡坪式。该断裂结构主要分布于陡坡带的中段(图2a)。

图1 庙西北洼区域位置及陡坡带断裂分布

图2 庙西北洼西部陡坡带座椅式(a)和马尾式(b)断裂结构

马尾式：由铲状主断层和与其斜交的一系列顺向断层组合而成。这些次级顺向断层下倾方向收敛构成马尾状，次级断层位于主断层的上盘，呈受主断层控制的拆离滑脱构造特征(图2b)。马尾式断裂结构在陡坡带南段和中北段均有发育。

复杂断阶带：阶梯式断裂与复“y”字型断裂复合而成。阶梯式和复杂断阶带在陡坡带北段发育。

3 断裂结构与油气成藏关系

由于洼陷边界断层演化阶段不同造成边界断裂结构样式不同，从而形成不同的构造圈闭样式，对油气运聚、成藏起到的控制作用也不尽相同。

3.1 断裂结构控制构造样式

不同断裂结构样式伴生不同的褶皱构造。识别出四种不同类型的构造，即正牵引构造、逆牵引构造、挤压背斜和由它们垂向叠加而形成的复合构造。

正牵引构造：通常局限于紧靠断层面的区域，规模一般较小，靠近断层一侧较陡，远离断层一侧较缓。简单式断裂结构区一般发育正牵引构造。

逆牵引构造：与正牵引构造相比，逆牵引构造的规模一般较大，分布范围较广。逆牵引构造的发育表明，位移随离开断面距离增加而减小，这是对断层作用的弹性(挠曲)响应。在边界大断层发育过程中，随着两盘基岩块体高差增加，为了保持其相对平衡常产生次级断裂而形成断阶。当断阶地层倾向与断层倾向相反时，则形成屋脊式断块结构的反向断块圈闭；主控断层的断面变陡、断距变大时，伴生次级断层的断距也会变大，则容易形成逆牵引背斜[3-9](图3)。

滚动背斜：新生代盆地，早期受到区域拉张应力场影响，形成正断层，后受到区域性挤压作用，形成滚动背斜[9]。研究区由一种边界断裂结构向另外一种断裂结构转变的位置，往往是局部构造应力转变的表现，易形成滚动背斜(图4)。

图3 逆牵引构造反向断块、逆牵引背斜

单一的构造样式与简单式的断裂结构相关，形成的圈闭以断鼻类型为主。庙西北洼陡坡带构造样式多是由以上三种构造在垂向上叠加而成的：①下部为正牵引, 上部为逆牵引构造，②下部为正牵引，上部为滚动背斜。马尾式、阶梯式、复杂断阶带断裂都是与下部为正牵引, 上部为逆牵引构造相关。在拉张作用下，若地层倾向与断层倾向相反，形成翘倾断块圈闭。若断层活动时，下降盘断层面附近地层下掉弯曲，则形成逆牵引背斜及断鼻圈闭[3](图5)。座椅式与下部为正牵引，上部为滚动背斜构造样式相关。

图4 滚动背斜

图5 翘倾断块(a) 地堑式逆牵引背斜(b)

3.2 断裂结构控制油气运移

庙西北洼陡坡带紧邻凹陷生油中心，钻探证实，该区沙一段和东营组均为有效烃源岩，因此断裂发育程度控制油气运聚能力。“马尾式”及“阶梯式”主断层切入烃源岩，沟通油源，与之相交的次级断层长期活动，对油气垂向疏导和再分配，因此油气运移、充注能力强，油气富集程度高[11-12]。

座椅式断裂的主断裂为长期活动断层，但是由于在潜山面附近发育一段断坪面，对油气垂向运移起着一定的遮挡作用[10]，当油气运移至断坪面之下时沿着断坪面抬升方向做横向运移以及沿着切至断坪面的次级断层垂向再分配，因此，该组合类型的断裂发育区其油气相对不富集，油藏高度普遍较小，且断坪越宽油气富集程度越差，油气主要依附于分支断层，以“花瓣”位置油气最为富集。

已有构造钻探证实靠近庙西北洼生油中心的座椅状断层断坪面由南向北逐渐抬高，油气沿断坪面分流向北部高处运移，中块、北块以马尾式、阶梯式断裂结构为主，油气运移通畅，从而在中北块形成富集区块(图6)。

图6 座椅式运移立体模式(a) 马尾式、阶梯式运移模式(b)

4 结论

庙西北洼西部陡坡带断层发育，断裂结构在剖面表现为不同的组合特征，不同的断裂结构控制形成不同的圈闭类型和构造样式[12]，陡坡带南段马尾式、阶梯式断裂发育，构造圈闭发育，中段以简单式边界断裂为主，构造圈闭欠发育，南段发育四种类型的边界断裂结构，形成断块、挤压背斜、逆牵引背斜等圈闭类型。多断裂组合对油气垂向疏导起到积极的作用。马尾式、阶梯式相对于座椅式断裂组合来说，油气运移更加通畅。研究认为，逆牵引背斜、滚动背斜和翘倾断块圈闭类型好，规模较大，控圈断层即是油气运移断层，是形成规模油气勘探的有利区域。

[1] 李晓清，程有义，熊保贤，等.正断层断面样式与上盘伴生褶皱及其油气勘探意义[J].石油地球物理勘探,2001,36(2):206-212.

[2] 慕德梁，孟卫工，李成，等. 断陷盆地陡坡带构造样式与油气聚集——以渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷陡坡带为例[J].石油与天然气地质,2009,30(5):635-642.

[3] 周开义，张放东，高渐珍，等. 白音查干凹陷北部陡坡带油气勘探[J].河南石油,2003,17(4):16-18.

[4] 尹丽娟. 济阳坳陷陡坡带油气富集特征[J].海洋石油,2012,32(1):45-48.

[5] 王光奇，李三忠，周立宏，等. 张东断层成因机制及其与油气成藏关系[J].石油勘探与开发,2002,29(6):38-40.

[6] 孙龙涛，周蒂，陈长民，等.珠江口盆地白云凹陷断裂构造特征及其活动期次[J].热带海洋学报,2008,27(2):25-31.

[7] 单宝忠.张东断层成因机制及其与油气成藏关系[J].特种油气藏, 2007, 14(1):19-21,33.

[8] 漆家福，王德仁，陈书平，等. 兰聊断层的几何学、运动学特征对东濮凹陷构造样式的影响[J].石油与天然气地质,2006,27(4):451-459.

[9] 祁大晟. 滚动背斜形成机理探讨[J].新疆石油地质, 1993,14(4):385-389.

[10] 毛庆鑫. 从几何学及运动学特征探讨断层封闭性[J].硅谷, 2011,(14):169-189.

[11] 李才，王昕，张海义，等. 渤海海域庙西北洼陷新生代断裂特征及对油气成藏的控制作用[J].石油地质与工程, 2012,26(1):10-12,25.

[12] 官大勇，王昕，张海义，等. 庙西北凸起不整合面结构及其与油气成藏关系[J].石油地质与工程, 2013,33(1):29-32.