冀中坳陷霸县凹陷新近纪构造活动及其对油气成藏的控制

李先平，赵伟森，靳国庆，李慧琳，张 艺

(1.中国石油华北油田分公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘 062552； 2.中国石油新疆油田公司 风城油田作业区，新疆 克拉玛依 834000)

冀中坳陷霸县凹陷新近纪构造活动及其对油气成藏的控制

李先平1，赵伟森1，靳国庆1，李慧琳1，张 艺2

(1.中国石油华北油田分公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘 062552； 2.中国石油新疆油田公司 风城油田作业区，新疆 克拉玛依 834000)

选取断层密度、断层落差面密度、地层厚度变化率导数及底面曲率4个评价指标对霸县凹陷在新近纪的构造活动强度进行定量表征，依据构造活动强度将霸县凹陷新近纪划分为强构造区、强弱过渡区及弱构造区：霸县凹陷北部南孟地区及西南部高家堡地区构造活动较强烈，为强构造区；凹陷东部苏桥、文安地区构造活动性次之，被划分为强弱过渡区；凹陷其他地区构造活动微弱，为弱构造区。分析构造活动强弱对油气成藏的控制，发现霸县凹陷强构造区最利于油气成藏，其次是强弱过渡构造区，亦具备油气聚集条件。霸县凹陷西南部高家堡地区、北部南孟地区及东部苏桥、文安地区油气藏富集，为霸县凹陷有利勘探区带。

构造活动；构造区划；油气成藏；新近纪；霸县凹陷

霸县凹陷位于冀中坳陷东部凹陷带中央，是受牛东断裂活动控制的西断东超、西深东浅的继承性断陷盆地。凹陷西邻牛驼镇凸起，以牛东断裂与凸起为界，向东过渡为文安斜坡。霸县凹陷古近纪在NW-SE向拉张力作用下主要进行裂陷伸展运动。新近纪初，冀中坳陷区域应力场发生了重大变化，构造活动由伸展作用变为以右旋走滑作用为主[1-2〗[3]，沉积了较厚的馆陶组及明化镇组地层，且分布广泛。到新近纪末，霸县凹陷的构造格局基本定型。霸县凹陷主要发育Es1下、Es3、Es4-Ek共3套有效烃源岩，生排烃期主要在新近纪，此时古潜山及古近纪构造已基本定型， 主要生排烃期没有遭受大规模的构造运动破坏，这种时间配置关系有利于油气成藏[3-4]。本文在前人研究的基础上，选取4个定量指标来研究霸县凹陷新近纪构造活动特征，划分构造活动强度，分析构造活动对油气藏形成及分布的控制作用，试图寻找其控藏规律，以期指导霸县凹陷的进一步油气勘探。

图1 霸县凹陷新近系底面构造

1 构造活动特征

1.1 构造活动特征分析

根据以上4个参数，绘制了霸县凹陷新近纪各个指标的等值线图(图2)，即4级断层密度图、断层落差面密度图、地层厚度变化率导数图及底面曲率等值线图。

图2 霸县凹陷新近纪各个参数等值线

构造活动控制着断层的形成、数量及分布范围等，因此，断层密度能够反映构造活动强度(图2(a))。霸县凹陷西南部高家堡地区断层密度值较大，平均0.8～1.0 条/km2，部分地区大于1.0 条/km2，构造活动性较强；霸县凹陷东部断层密度平均0.6～0.8 条/km2，其中文安地区断层密度值较大；霸县凹陷其他地区断层密度较小，为0.2～0.4 条/km2，活动强度小。

霸县凹陷新近纪各地区断层落差面密度值不同，构造活动性亦有差异(图2(b))。霸县凹陷北部南孟地区、西南部高家堡地区断层落差面密度值0.06～0.20，活动相对较为强烈；凹陷东部苏桥、东南部文安地区断层落差面密度值0.03～0.06，活动性次之。

由地层厚度变化率导数图(图2(c))可知，霸县凹陷北部南孟地区、西南部高家堡地区地层厚度变化率导数多大于0.020 km-1，地层厚度变化较快，构造活动相对强烈；凹陷东部苏桥地区地层厚度变化率导数值多在0.005～0.010 km-1，活动较弱。

通过计算霸县凹陷新近系底面曲率值(图2(d))得知：凹陷北部南孟地区底面曲率值较大，为(3～5)×10-5m-1，构造活动较为强烈；高家堡地区及凹陷东部苏桥地区底面曲率值多在(1～3)×10-5m-1，活动强度中等；霸县凹陷其他地区底面曲率值平均在(0.5～1)×10-5m-1，活动性较弱。

1.2 构造活动强度划分

霸县凹陷新近纪构造活动整体较弱，但凹陷内各个构造单元的活动性并不完全一样，这种活动差异性对霸县凹陷油气藏分布具有重要影响。本文综合考虑断层密度、断层落差面密度、地层厚度变化率导数和底面曲率4个表征参数，依照构造活动强度划分标准，将霸县凹陷新近纪构造活动强度划分为强构造区、强弱过渡区和弱构造区，这3种不同级别相间分布。

霸县凹陷北部南孟、岔河集地区及西南部高家堡地区的4种表征参数值均较大，构造活动较为强烈，被划分为强构造区；凹陷东部苏桥、东南部文安地区及与强构造区毗邻的地区构造活动相对较弱，被划分为强弱过渡区；霸县凹陷其他部位构造活动表现为最弱，被划分为弱构造区(图3)。

图3 霸县凹陷新近纪构造强度分区

2 构造运动对油气成藏的控制作用

2.1 对新近系油气成藏的控制

霸县凹陷是由牛东断层控制的单断凹陷，由西向东依次为陡坡带、霸县洼槽及文安斜坡等构造单元。霸县凹陷新近纪，断层活动较强烈，油源断层垂向沟通多个层系，油气通过油源断层从烃源岩层向新近系地层充注，形成新近系油藏。以文安地区新近系油气藏为例进行剖析，文安斜坡位于霸县凹陷生油洼槽以东，是油气运移聚集的主要指向。断鼻、断块构造是文安斜坡主要的圈闭类型[4]。新近纪时，文安地区洼槽内沙一段烃源岩产生的油气经砂层储集体、不整合面及断层构成输导体系在斜坡内带沿沙一段砂体侧向运移，受断层的调节，部分油气流入东营组渗透性砂体中，经过断层的输导运移至斜坡外带，主要进行远距离阶梯状侧向运移[15]，受到封闭断层的侧向封堵在新近系地层聚集成藏，形成下生上储、旁生侧储式的成藏组合(图4)。

图4 文安斜坡油气成藏剖面(图1中测线1)[15]

2.2 对古近系油气成藏的控制

霸县凹陷烃源岩生烃期主要在新近纪，古近系油气藏主要在新近纪形成，即新近纪构造活动不仅控制着新近系油气藏的形成与分布，对深部成藏条件也有重要影响。以高家堡地区为例，新近纪构造活动较强，表现为强构造区及强弱过渡区。高家堡地区烃源岩层主要分布在沙三、沙四段，且背斜构造带上次级断裂发育，可为油气运移提供通道。因新近纪时切割至烃源岩的断层的沟通，使油气可沿断层及渗透性砂体运移，在古近纪各个层系中形成复式油气聚集，形成大量古近系油气藏(图5)。

2.3 对古潜山油气藏的控制

霸县凹陷新近纪构造活动同样影响古潜山油气成藏。潜山顶面常为不整合面或断层面，可以作为有效的油气运移通道[16]。南孟潜山位于霸县凹陷西北部南孟地区，主要受牛东断层控制，油气主要来自霸县洼槽沙四段烃源岩[17]。霸县凹陷北部南孟地区新近纪构造活动强烈，牛东断层的不断活动使下降盘沙四段烃源岩埋深逐渐加大，最终导致上升盘古潜山通过牛东活动断层与沙四段烃源岩层直接横向接触。沙四段烃源岩产生的油气沿着牛东断层及潜山不整合面向上运移，到达寒武系馒头组和府君山组聚集成藏，形成潜山顶油藏和潜山内幕油藏(图6)。

图5 高家堡地区油气成藏剖面(图1中测线2)

图6 南孟潜山油气成藏模式(图1中测线3)(据吴伟涛等，有修改)

分析新近纪构造活动对油气成藏的控制作用，可以对霸县凹陷油气聚集有利区带进行预测。霸县凹陷新近纪强构造区最具备油气成藏条件，其次是强弱构造过渡区亦利于油气成藏。霸县凹陷北部南孟地区、西南部高家堡地区及东部苏桥、文安地区是霸县凹陷油气勘探的有利区带。

3 结 论

(1)依据断层密度、断层面密度、地层厚度变化率导数及底面曲率4个表征参数将霸县凹陷新近纪划分为强构造区、弱构造区和强弱过渡区。高家堡地区、南孟地区为强构造区，苏桥、文安地区为强弱过渡区，其他地区为弱构造区。

(2)霸县凹陷新近纪构造活动对新近系、古近系及古潜山的油气成藏均具有重要的控制作用。其中新近纪强构造区及强弱过渡区有利于油气聚集成藏，北部南孟地区、西南部高家堡地区及凹陷东部苏桥、文安地区油气较富集，为有利勘探区带。

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责任编辑：王 辉

2014-10-28

中国石油华北油田分公司科技项目“冀中富油凹陷二次勘探潜力与方向研究”(编号：HBYT-WTY-2011-JS-303)

李先平(1962-)，男，高级工程师，总地质师，主要从事石油物探综合研究。E-mail:wty_lxp@petrochina.com.cn

1673-064X(2015)02-0035-05

TE121.2

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