桩南断裂带构造变形分区特征研究

王 晶，陈清华，褚会丽，陈颖超

(1.承德石油高等专科学校石油工程系，河北 承德 067000;2.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580)

近年来，随着三维地震解释技术和方法在各油田实际工作中不断普及与更新，对于复杂断块区构造特征的研究，越发精细、准确。但是，针对某些构造现象形成机制探索与讨论却研究甚少，制约了油藏分布规律与进一步探索有利区块等问题的解决［1-2］。因此，以桩南断裂带为例，在综合运用多种技术对构造特征精细解释的基础上，展开了对其形成机制的探讨，发现了桩南断裂带三段式构造特征，并通过形成机制的研究给予了合理解释。

1 区域地质概况

桩南断裂带位于济阳坳陷沾化凹陷孤北洼陷内部，属二级构造带。该断裂带是由一条近EW走向的铲式正断层及其派生次级断裂组成的断裂带。东部与五号桩断层、长堤断层相交，西部与埕东断层相交［3］(见图1)。构造总体上可划分为中生界潜山构造、新生界第三系披覆构造两大类。

2 构造特征研究

对桩南断裂带的构造研究主要利用地震资料，结合测井解释资料，运用Geoframe 4.3地震解释软件进行了精细构造解释;通过剖面断裂解释、平面断裂解释，首次发现了桩南断裂带的几何特征。

2.1 剖面断裂特征及组合

桩南断裂带在桩南古潜山背景上发育，其断裂特征具有一定的塑性隆升特点，由于伸展作用和主断层逆牵引作用，主断裂形态为铲式，断层的剖面组合主要为阶梯状、“Y”字形组合模式。研究发现，桩南断裂带两端断层数量较多，中部数量较少。根据桩南断裂带这一特征，将其划分为:西段、中段、东段。

西段:断裂发育分为三个期次。早期形成了四条南倾铲式断裂，断裂间平行，等距。被切割地层呈阶梯状组合。垂向延伸距离长，切割古生界地层。中期形成四条次级断裂，断裂止于早期形成的最南侧主断裂之上。四条中期断裂间平行，等距，为阶梯状断层组合。与早期主断裂呈“Y”形组合特点，上部地层为地堑状。断层向上延伸较长，主要切割层位为上覆新生界地层。晚期断层均派生于中期形成的北倾断裂之上，与中期断裂呈反“Y”字形组合关系。延伸距离较短，切割层位较浅(见图2)。

中段:部分早期发育的南倾断裂逐渐停止活动，未切割上覆地层。而桩南断裂一直保持活动，成为研究区内最重要的南倾断裂。断裂形态为铲式，下部断层坡度逐渐减小，切穿基底地层，新生界地层被次级派生小断裂复杂化。桩南断裂与一条北倾次级断裂，构成了中段最主要的狭长型“Y”字形断裂组合。其内部发育有三期次级“Y”字形与反“Y”字形断裂组合。整体而言，中段具有上覆新生界地层断裂复杂，且多集中于研究区北部区域，下伏基底地层断裂发育相对简单的特征(见图2)。

东段:早期南倾主断裂活动性增强，有三条南倾断裂切穿基底及上覆地层。有两条断裂未切穿上覆地层。新生界地层中，发育四条次级断裂，倾向与主断裂相反，其中F2断裂与F1、F3、F5主断裂具有一定的伴生关系，被F1主断裂切割，与F1、F3断裂分别形成“Y”字形组合。F4断裂为后期派生小断裂，与主断裂为“Y”字形组合(见图2)。

2.2 平面断层特征及组合

平面特征中，三条主要断裂(F1、F2、F3)延伸距离较远，贯穿全区。走向近EW向，近于平行。中部发生弧形弯曲变形。主断裂桩南断裂(F1)，是桩西潜山南部边界断层，控制新生界沉积。从采集和处理过的资料中观察，桩南断层自下而上断距逐渐增大，桩西潜山部位断裂形态由缓变陡，可能是造成断距增大的原因之一。与桩南断层伴生有四条同向断裂(F2、F3、F9、F10)。地震剖面中，四条断层之间具有等间距，平行排列的特点。其中，F2、F3断裂发育规模较大，F9、F10断层规模较小，平面延伸距离短，集中发育在研究区西侧。

除了主要的伴生断裂，主断裂(F1)与F2断裂均发育多条派生断层。F1派生断裂主要发育在桩南断层弯曲上拱部位，与主断裂呈“入”字形相交，沿切线方向分别向东、西两侧延展(F5、F7)。F2派生的3条断裂集中发育在F2与F3断裂之间，近等距，雁列状排列。与F2断裂呈羽状相交，自东向西分别为F6、F4、F8(见图2)。通过构造特征研究，发现桩南断裂带的断裂性质为正断层组合，其剖面构造样式主要为阶梯状组合与“Y”字形断裂组合。平面构造样式为平行式为主，亦有能够体现走滑特征的羽状断裂组合。动力学特征表现为拉张应力与剪切应力。在几何学特征研究的基础上，深入探讨形成桩南断裂带现今构造形态的动力学背景。

3 桩南断裂带演化规律

桩南断裂带是沾化凹陷内部重要的EW走向断裂。演化规律与控制其发展的主断裂活动密切相关。沾化凹陷西部与桩南断层相接的是NNE走向的埕东断层。东部与其相邻的断层为NEE走向长堤断层。东南部发育了近NNW走向的五号桩断层(图1)。在沾化凹陷的整体构造格局中，五号桩断层、孤西断层、罗西断层由北向南呈NNW向雁列式展布，反映了中生代郯庐断裂带的左旋走滑作用时期内发育的近NW向断裂体系［4-5］。东部的垦东断层、长堤断层、孤东断层由北向南呈NNE向雁列式展布，总体上形成了晚中生代时期发育的NNE向右旋走滑构造系统。左旋走滑应力系统向右旋走滑应力系统的转变，造成了两期构造体系的叠加改造，从而形成了内部复杂的派生及叠加断裂体系［6］。

通过对桩南断裂带及其东西两侧主要断裂断层活动性，进行计算和分析，研究断裂之间的继承关系。通过比较分析桩南断裂带与埕东断裂的活动性，发现两者之间活动特征十分接近。桩南断层与埕东断层分别经历了两期活动高峰期，二者的活跃期均为沙三段时期与沙一段时期，埕东断层活动时间较长，当埕东断裂活动逐渐达到第一次高峰时，桩南断裂开始发育［7-8］。自沙三段时期开始，桩南断裂带与埕东断裂的活动速率的快慢节奏，基本保持一致，这些证据表明埕东断层活动对于桩南断裂带西段活动具有直接的影响。同时桩南断裂带的活动对于埕东断层形态亦有改造作用。

与桩南断裂带东侧相接的两条主要断裂为:NEE向断裂长堤断裂，NW向断裂五号桩断裂。五号桩断层具有长期的活动历史，其活动性质对桩南断裂带的构造格架有非常重要的控制作用［9］。

长堤断层是一条NNE向断裂，经历复杂演化过程，断层改造作用，具有明显伸展－走滑构造特征。但长堤断层两侧地层构造特征显著不同，西盘断层被EW走向断层切割，以断阶的形式与孤北洼陷相连，桩南断裂带作为主要的EW向断层，起到了重要的调节作用。因此长堤断裂的活动对于桩南断裂带东段构造发育有至关重要的控制作用。

4 结论

桩南断裂带作为沾化凹陷内部重要的调节断裂，一方面继承主要断裂的构造演化特征，另一方面对区域构造格局有着非常重要的改造作用。在油气地质研究方面，桩南断裂带对深部油源的运移和聚集有重要影响。对其内部进行更加精细化的解释，利于寻找油气运聚规律，解决油水矛盾问题，更好的指导油田勘探开发工作。

通过桩南断裂带几何形态及组合特征及其形成机制的研究。得到如下几点认识:

1)在右旋走滑主应力场作用影响下，受南北向伸展应力分量的作用，桩南断裂带形成了EW走向的构造格局。其构造演化是在基底断裂控制的中、古生界构造背景上发育形成的，继承了古构造体系的构造类型，如断块构造和滚动背斜构造等。

2)桩南断裂带平面分布具有分段性特征，可分为三段式结构(东段、中段、西段)。东段、西段断裂数量较多，展布范围大;中部断裂数量较少，发育位置集中。

3)桩南断裂带东、西两侧分别受沾化凹陷两条主要边界断裂活动的控制(长堤断层、埕东断层)。受边界断裂活动速率的影响，桩南断裂带经历了两期活动高峰期分别为:沙三段沉积时期与东营组沉积时期。桩南断裂带中部受边界断裂的控制作用最小，但中部断裂为平衡两侧的断裂活动差异，造成了弧形弯曲的构造形态。

［1］陈清华，陈诗望，黄超.渤海湾盆地成因类型评价［J］.油气地质与采收率，2004(6):1－2，81.

［2］戴俊生，漆家福，陆克政，等.渤海湾盆地早第三纪构造样式与油气藏的关系［J］.石油大学学报(自然科学版)，1998(2):4 －6，10，112.

［3］陈清华，陈诗望，冷风.胜利油区桩海地区前第三系断裂构造特征［J］.断块油气田，2004(5):1－2，89.

［4］吴智平，李伟，郑德顺，等.沾化凹陷中、新生代断裂发育及其形成机制分析［J］.高校地质学报，2004(3):405－417.

［5］项希勇，张树林，程本合，等.沾化凹陷东部地区构造应力场分析及其应用［J］.油气地质与采收率，2001(3):1－5.

［6］张凡芹，王伟锋，张晶，等.沾化凹陷断层对沉积的控制作用［J］.石油大学学报(自然科学版)，2005(5):1－6.

［7］彭存仓.沾化凹陷断层活动性及其叠合特征［J］.油气地质与采收率，2009(5):37－39，43，113.

［8］赵长勋.孤北洼陷桩南断裂带馆陶组—东营组断裂特征［J］.油气地质与采收率，2007(1):50－51，65，106.

［9］张克鑫，漆家福，马宝军，等.济阳坳陷桩海地区构造演化特征研究［J］.西安石油大学学报(自然科学版)，2005(3):40－43，90.