青东凹陷走滑构造对油气成藏的控制作用

2014-11-28杨贵丽

油气地质与采收率 2014年5期

杨贵丽

（1.成都理工大学沉积地质研究院，四川成都610059；2.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015）

青东凹陷位于渤海湾盆地东南端，济阳坳陷东部、郯庐断裂带营潍段西支断层以西；凹陷四面环凸，西部以缓坡地层超剥带与垦东—青坨子凸起相接，北部以垦东12、垦东南断层与垦东凸起相连，东部和南部以郯庐断裂带西支断层与潍北凸起相隔，西南部以反向断阶构造带与东营凹陷的青南洼陷相通；整体呈北东走向的菱形，面积约为1 200 km2。青东凹陷是一个新生代走滑—拉张断陷盆地，受断裂带走滑活动的影响，凹陷内构造表现出明显的走滑特征。前期由于对走滑构造认识不足，影响了对该区油气成藏规律的认识。笔者在识别青东凹陷典型走滑构造的基础上，结合对区内油气成藏特征的研究，分析了走滑构造对青东凹陷油气成藏要素及油气藏形成与分布的控制作用。

1 构造背景

郯庐断裂是中国东部一条重要的巨型基底走滑断裂，其形成、发展和演化过程对于中国东部乃至整个亚洲大陆的构造发育演化都起着重要的作用［1-4］。郯庐断裂带营潍段由2条近平行的北北东向断层组成［5-6］，其西支断层即为青东凹陷的东部边界断层。郯庐断裂带新生代走滑活动对青东凹陷的构造发育、演化具有重要的控制作用。

青东凹陷在新生代经历了3期断拗、2期反转的构造演化过程，即古近纪早期孔店组—沙四段下亚段沉积时期的初始裂陷阶段、沙四段下亚段沉积后至沙四段上亚段沉积前的早期挤压反转阶段、沙四段上亚段—东营组沉积时期的断陷阶段、古近纪末期的晚期挤压反转阶段和新近纪—第四纪的整体拗陷阶段。其中2次盆地反转均伴随着郯庐断裂带的压扭性走滑活动，在凹陷内形成了2个区域性角度不整合，将青东凹陷新生界分割为上、中、下3个构造亚层，即孔店组—沙四段下亚段、沙四段上亚段—东营组和新近系—第四系，三者之间的构造—沉积格局、断裂体系及构造样式都存在明显差异［7］。

下构造亚层断层以北西向为主，其次为近东西走向，发育少数北北东走向次级断层，控制形成北西向沉积格局，断层平面组合样式以平行式为主；剖面上，断面呈躺椅状、多米诺骨牌式排列，除继承性活动的几条主断层之外，内部次级断层多消失于下构造亚层顶部。

中构造亚层断裂体系发生了较大的变化，断层非常发育，走向以北西西、北东东和近东西向为主，主要断层南北对倾，形成南北向上垒堑相间的构造格局，控制形成3个次级洼陷带，同时发育少量北东东向断层，断层平面组合样式有平行式、雁列式、斜交式、帚状、梳状等；剖面上，断层断面较陡直，见典型花状构造样式。

上构造亚层的断层数量和规模明显减少，断层以近东西向为主，继承性断层活动性明显变弱，新生断层规模较小，平面上呈梳状、雁列状排列。

新生代区域性伸展断陷和2次走滑挤压反转的构造叠加，在凹陷内形成了伸展—走滑、挤压—走滑等多种复合构造样式。其中，大型边界走滑断层、背形负花状构造和走滑压扭褶皱构造是青东凹陷与济阳坳陷其他凹陷相比独具特色的构造样式。

2 与走滑有关的构造样式

2.1 大型边界走滑断层

青东凹陷的东界断层，即郯庐断裂带营潍段西支，是一条由4条北北东走向、平面上呈右行雁行式排列的分支断层组成的断裂带。从剖面上看，断层断面陡直，南部3条分支断层为西倾，最北支断层逐渐演变为东倾，表现出大型走滑断层常见的丝带效应。同时，郯庐断裂西侧发育一系列晚期活动的北北东—北东东向次级正断层，与郯庐断裂斜交或者平行，在平面上组合形成梳状、马尾状构造样式，在剖面上形成花状构造样式，这些次级断层随着远离郯庐断裂其数量减少、规模变小，与主断裂有明显的伴生关系。

2.2 背形负花状构造

花状构造是走滑盆地内部一种特有的构造现象，是走滑断层活动的结果，剖面上表现为一条陡立的主断裂和自下而上呈花状散开的次级断裂组合。青东凹陷近东西走向的断裂带上发育一种结构特殊的花状构造，兼有负花状和正花状构造特点。其在剖面上地层产状表现为背形，但构成花状组合的主断层和分支断层却呈现为正断层，这种构造样式可称之为背形负花状构造［8-9］。青东凹陷内部发育多处背形负花状构造带，在凹陷内形成隆起的构造高带，也称为“凹中隆”构造［10］，主要发育于中构造亚层。其中较为典型的有青东12构造（图1a）、垦利20-1构造和垦利20-3构造。平面上，这些“凹中隆”构造带断层非常发育，其走向以近东西向、北西西向和北东东向为主，构成平行式、雁列式、帚状、马尾状等组合样式；剖面上，表现为一条主断层与一系列同期断层及后期次级断层组成的花状构造，断层皆呈现为正断层特征，而地层产状却呈现上拱的背形特征，显示其经历了早期张扭、后期压扭的多期应力叠加，因此又可称之为复合型花状构造。

2.3 走滑压扭褶皱构造

走滑压扭褶皱构造主要发育于青东凹陷中、下构造亚层，与背形负花状构造同样是多期构造运动叠加的结果，不同的是背形负花状构造形成于断陷期发育的断裂带上，而走滑压扭褶皱构造则是断层相对不发育处的正常沉积地层受构造反转期的走滑压扭应力场改造而形成的，剖面上呈向斜、背斜、膝折等构造样式。走滑压扭褶皱构造多与近直立的走滑压扭断层伴生，这类断层在地震剖面上同相轴无明显错断，但产状发生突变。扭动断层断面开度小，挤压剪切作用强烈，易将泥质等细粒物挤入或注入砂岩孔隙中，形成致密岩石，或在断面中形成致密的断层泥或断面角砾岩，易形成断面封闭，从而形成走滑压扭断层遮挡圈闭。其中较为典型的有青东17压扭背斜构造（图1b）。

3 走滑构造对油气成藏的控制作用

3.1 促进烃源岩的热演化

郯庐断裂带是一条长期继承性活动的基底深大断裂带，沿该断裂带地震、火山活动强烈［1，11］，可从地壳深部带来大量地热，形成高地热流带，造成走滑断裂带附近地温梯度明显高于其他地区［12］。受郯庐断裂带的影响，青东凹陷一直为高热流值区，平均地温梯度为4.2℃/100 m，其现今大地热流为 68～80 mW/m2［13］，地温梯度远大于济阳坳陷3.54℃/100 m的平均地温梯度［14］，高地热流对烃源岩的热演化具有重要的作用，使有效烃源岩的生烃门限深度降低。烃源岩有机地化分析表明，青东凹陷烃源岩在埋藏深度2 250 m左右即进入成熟生烃阶段，其生烃门限远低于东营凹陷的生烃门限，分析其原因为郯庐断裂带造成的高地温场加速了烃源岩的热演化过程。

3.2 形成多种类型的构造圈闭

区域上郯庐断裂带的伸展与走滑活动造就了大量构造圈闭，包括古潜山及其披覆构造、逆牵引构造、断鼻构造等与断裂伸展活动有关的圈闭，以及早期圈闭受后期走滑活动改造形成的断裂反转背斜、正负花状构造等圈闭类型［11，15］。青东凹陷东界断层下降盘同样发育大量断鼻、断块构造，这些构造是油气聚集的有利场所。

凹陷内部3个构造亚层的构造圈闭类型和发育规律有所不同。下构造亚层主要发育早期盆地反转期形成的走滑压扭构造圈闭，如青东17井钻遇的沙四段下亚段油藏主要依靠西侧上倾方向一条北东向的走滑压扭断层遮挡而成藏。中构造层发育的背形负花状构造带内，规模较大的二级断层与次级派生断层相交或不同走向的同级断层相交形成一系列断鼻、断块构造圈闭，目前青东凹陷获得工业油流的探井基本都位于这类构造圈闭内，如青东12构造沙四段上亚段油藏（图2）、垦利20-1构造沙河街组油藏等。上构造亚层构造相对简单，除边界断层和内部几条主要二级断层持续活动之外，主要以小规模走滑断层为主，平面上多呈雁行状排列，难以形成有效的构造圈闭，仅凹陷边界断层与下降盘的次级断层相交形成一些断块或小断鼻构造圈闭，是新近系油气聚集的有利目标区。

3.3 控制油气运聚成藏

区域上郯庐断裂带沟通烃源岩，是油气纵向运移的重要通道，靠近主干断裂的圈闭聚集油气成藏的几率都很高。渤海海域内已发现油藏中约80%以上靠近郯庐断裂带发育。尤其是新近系油气成藏与郯庐断裂带关系更为密切，继承性活动的郯庐断裂和新构造运动时期形成的浅层断裂体系构成了新近系油气成藏的主输导系统，油气充注能力强，具有晚期动平衡成藏特征［15］。郯庐断裂带北支断层晚期活动性较强，向下与主断裂相接，沟通洼陷带烃源岩，形成了良好的油气运移通道，青东凹陷北部郯庐断裂带附近同样具备晚期动平衡成藏的条件，浅层各类圈闭具有较好的勘探前景。

图2 青东凹陷油气运聚平面示意

除边界走滑断裂带外，青东凹陷内部具有走滑性质的断层同样对油气的运聚成藏具有至关重要的控制作用。根据该区的勘探实践总结出与走滑构造有关的3种油气运聚模式，即以青南东断裂带为代表的继承性张扭断层立体运聚模式、以青东1断层为代表的晚期压扭断层走向运聚模式和以青东12背形负花状构造为代表的凹中隆近源运聚模式。

张扭断层立体运聚模式青东凹陷较大规模的张扭性断层是早期发育的北西向和北北东向2组基底断层在古近纪断陷期南北向区域拉张作用下复活而形成的具有走滑分量的张性正断层，其中北西走向的断层具有左行走滑分量，而北北东走向的断层具有右行走滑分量，这些断层兼具拉张和走滑双重特征，断层开启性强。油气可沿这些断层在纵向上进行较长距离的运移，既可在断层下降盘断鼻构造圈闭内聚集成藏，也可穿过断面侧向运移至上升盘的圈闭内成藏；同时，油气也可沿断层走向远距离运移至凹陷边缘的圈闭内聚集。其中，以位于青南洼陷和青东凹陷之间的青南东断裂带最为典型，该带油气主要来源于青南洼陷的东次洼，具有三维立体输导、复式成藏的特征。纵向上，含油层系多，沙四段下亚段、沙四段上亚段和沙三段均有油气成藏，青东11井区为沙三段上亚段油藏，而青东5井区为沙四段上亚段油藏；平面上，近源圈闭和远源圈闭均可聚集油气，如凹陷边缘的青东4井区多口探井均钻遇油层（图2，图3）。

图3 青南东断裂带油气运聚模式

压扭断层走向运聚模式青东凹陷西部斜坡带发育多条北西西向断层，早期为张扭性断层，后期受到新近纪挤压应力场的改造，断层在剖面上表现出压扭性特征，断层垂向封闭性较强，不利于油气的纵向运移，油气显示集中分布于主力烃源岩沙四段上亚段及其上下直接接触的地层内，而该套油层集中段在平面上的含油范围较广，凹陷边缘斜坡带断层附近的多口探井均在沙四段上亚段钻遇丰富的油气显示，远离断层油气显示变差，因此分析油气可通过北西向断层由洼陷向盆缘进行走向远距离运移。青东1断层、青东121断层走向输导能力较强，油气沿这些断层进行运移，在凹陷边缘形成了青东17沙四段下亚段油藏、青东15沙四段上亚段等多个油藏（图2）。

凹中隆近源运聚模式青东凹陷中部洼陷带周围发育的青东12构造（图1a）、垦利20-1构造和垦利20-3构造等3个背形负花状构造，具有凹中低隆起的有利构造背景，且紧紧围绕凹陷生排烃中心发育，具有“近水楼台”的有利成藏条件，有效烃源岩生成的油气经过短距离的二次运移即可以进入该类构造带内的断鼻、断块构造圈闭聚集成藏，含油层系与有效烃源岩层系一致，主要为沙四段上亚段—沙三段下亚段（图2，图4）。由于油源供应充足，构造背景有利，凹中隆背形负花状构造带内多形成富集高产的工业油气藏。青东12井沙四段上亚段—沙三段下亚段见油气显示井段达200余米，沙四段上亚段获日产51 t的高产油流；位于北部洼陷带和中部洼陷带之间的垦利20-1构造沙三段下亚段获日产189 m3的高产油气流［10］。

图4 青东凹陷凹中隆近缘运聚模式

综上所述，青东凹陷的走滑断层对烃源岩的热演化、圈闭的形成、油气的运聚都有重要的控制作用，从而控制着油气藏的形成与分布。凹陷晚期构造活动弱，走滑断层的纵向输导能力较差，控制油气在纵向上主要分布于主力烃源岩沙四段上亚段及其上下直接接触的地层内；走滑断层走向输导能力较强控制油气平面分布范围较广，沿断层发育的多种走滑构造圈闭控制油气的富集，多形成富集高产油藏。

4 结论

受多期构造应力叠加和郯庐边界走滑断裂带的控制，青东凹陷内形成了伸展—走滑、挤压—走滑等多种复合构造样式。其中，大型边界走滑断层、背形负花状构造和走滑压扭褶皱构造是青东凹陷与济阳坳陷其他凹陷相比特有的构造样式。

走滑构造对青东凹陷油气成藏具有重要控制作用。郯庐大型边界基底走滑断裂带来深部地热，对烃源岩的热演化具有明显的促进作用，使青东凹陷的烃源岩生烃门限降低；沿走滑断裂带形成一系列与断层走滑活动相关的断鼻、断块、走滑压扭褶皱构造圈闭，同时走滑断层又是油气运移的优势通道，因此走滑断裂带控制了青东凹陷的油气富集与分布。

青东凹陷具走滑性质的断层可分为张扭性断层和压扭性断层2种类型。张扭性断层开启性好，油气既可沿断层走向、垂向进行运移，也可穿过断层进行侧向运移；而压扭性断层断面紧闭，油气沿断层垂向和横穿断层运移受阻，主要沿断层走向进行运移。根据油气输导方式及成藏特征的差异，建立了3种油气运聚模式。

［1］王小凤，李中坚，陈柏林，等.郯庐断裂带［M］.北京：地质出版社，2000：1-11，349-351.

［2］吴大铭，张裕明，方仲景，等.论中国郯庐断裂带的活动［J］.地震地质，1981，3（4）：15-26.

［3］漆家福，张一伟，陆克政，等.渤海湾新生代裂陷盆地的伸展模式及其动力学过程［J］.石油实验地质，1995，17（4）：316-323.

［4］漆家福，邓荣敬，周心怀，等.渤海海域新生代盆地中的郯庐断裂带构造［J］.中国科学：D辑地球科学，2008，38（增刊Ⅰ）：19-29.

［5］姜建平.营口—潍坊断裂带新生代运动学特征［J］.海洋地质与第四纪地质，2008，28（4）：57-62.

［6］曹忠祥.营口—潍坊断裂带新生代走滑拉分—裂陷盆地伸展量、沉降量估算［J］.地质科学，2008，43（1）：65-81.

［7］杨贵丽.济阳坳陷青东凹陷构造格局及构造演化［J］.油气地质与采收率，2011，18（1）：7-10.

［8］刘晓峰，董月霞，王华.渤海湾盆地南堡凹陷的背形负花状构造［J］.地球科学——中国地质大学学报，2010，35（6）：1 029-1 034．

［9］詹润，杨贵丽，张盛，等.青东凹陷复合型花状构造成因分析［J］.大地构造与成矿学，2012，36（4）：473-482.

［10］陈国童，王亮，牛成民，等.青东凹陷凹中隆控藏作用分析［J］中国海上油气，2010，22（2）：77-82．

［11］肖尚斌，高喜龙，姜在兴，等.渤海湾盆地新生代的走滑活动及其石油地质意义［J］.大地构造与成矿学，2000，24（4）：321-328.