渤东地区新生代走滑断裂特征及其对油气成藏的影响

2015-05-14陈华靖周东红吕丁友官大勇

断块油气田 2015年4期

陈华靖，周东红，吕丁友，官大勇

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

0 引言

近年来，在渤海海域沿郯庐走滑断裂带发现了一系列大规模的油气田，说明走滑断裂活动对于油气勘探有极为重要的积极指向意义[1-2]。渤东地区以渤东低凸起为中心，四面环凹，西侧紧邻渤中富烃凹陷，且处于郯庐断裂活动最活跃的地段，油气运聚条件非常有利。前人对郯庐断裂带在新生代时期表现出的右旋走滑特征进行了较多的讨论[1-9]，蔡东升等[1]系统地研究了海域新生代以来郯庐断裂在古近纪、新近纪、第四纪的发育、发展以及几何学、运动学、动力学等特征，研究了郯庐断裂对渤海油气成藏的影响和控制。漆家福等[12]结合渤海勘探成果提出渤海海域新生代盆地中郯庐断裂带主要由盆地东部的NNE向陡倾或直立的基底断层（带）组成，切割和改造了所经之处的新生代伸展断层，具有右旋走滑位移特征。由于资料品质所限，加上渤东地区处于郯庐走滑断裂中部转折段，构造活动强烈，对渤东地区尤其是渤东凹陷走滑断裂特征的深入研究较少。

本文在前人研究工作的基础上，紧密结合覆盖本地区的高分辨率三维地震资料，系统研究了郯庐走滑断裂带在本区的展布特征，重点对渤东凹陷中深层发育的隐伏走滑断裂的空间展布特征进行了详细研究，探讨了本区断裂成因机制及其对新生代盆地结构及构造演化的控制作用，分析了走滑断裂对该区油气成藏的影响，发现了一批有利的构造圈闭。随着本研究进一步深入，对渤东地区的油气勘探将有重要的推动作用。

1 走滑断裂的地震响应特征

狭义的郯庐走滑断裂在本区指渤东低凸起及东西两侧边界断裂[8]，走向为NE向，新生代主要表现为伸展断裂特征，控制了渤中凹陷和渤东凹陷古近系的巨厚沉积。根据本区三维地震资料确定了渤东凹陷中央发育另一组NNE向隐伏的基底走滑断裂，走滑特征清楚，控制了渤东凹陷内部的构造格局。

1.1 平面特征

从本区 3 000，1 200 ms相干切片（见图 1a，1b）可以看出：中深层发育NE（或NNE）和近EW向2组断裂，且NE（或NNE）向断裂切割改造近EW向断裂；浅层大量发育近EW向断层，呈雁列状排列，数量众多，单条断裂规模较小，断裂间距约1 km，每条断裂长3～5 km，断距 10～30 m。

渤东低凸起西侧边界断层并非由单一断层构成，而是由一系列NE向雁列状排列断层组成的断裂带。该组断裂断距大，长期发育，平面上延伸较短；东侧边界断裂浅层不发育，主要活动时期为始新世—渐新世末期，平面上具有分段性特征。

渤东凹陷中央存在一个NNE向扭动变形带，其宽度随着深度加深而逐渐变窄[10]。在1 200 ms处，变形带宽度约5 km，到3 000 ms以后，扭曲变形带基本收敛成断面，表明从浅至深构造应力趋于沿断层走向释放（见图 1c）。

1.2 剖面特征

从图2可以看出，西支断裂为一主控断裂，长期活动，控制了渤中凹陷古近系的巨厚沉积，东支控制了渤东凹陷的形成，活动时期为渐新世末期以前，这2支断裂，在新生代多表现为伸展断层。渤东凹陷中央走滑断裂始新世中晚期—渐新世末期地层挤压变形现象明显，走滑特征清楚，具有以下特征[5，10-17]：

1）花状构造。主断面较陡直，近EW向分支断层发育，与主走滑断层构成“负花状”或“树枝状”构造。

2）丝带效应。平面上，走滑断层的轨迹不是一条直线，而是弯曲的，断层倾向沿走向发生变化（见图1a）。

3）断裂两侧地层厚度、产状和地震相差异明显。由于断层两盘沿走向滑动，造成断层两侧地层厚度、产状不协调及地震相差异或突变现象（见图2）。

1.3 活动期次

根据区域构造演化研究[1，5]，结合地震资料的解释分析认为，本区走滑断裂具有明显的分期性活动特点，主要的活动时期大致分为2期：

1）始新世—渐新世末期，以右旋走滑活动为主。主走滑断面陡倾，控制形成了古近系一系列沿走滑断裂分布的凹凸分隔，同时伴随伸展裂陷活动（见图2）。

图2 垂直过渤东凹陷中央走滑断裂的任意线

2）上新世至今，新构造运动近东西向挤压伴随右旋走滑活动。近EW向断层大量发育，且越接近海底断层密度越大，平面上呈雁列状展布，走向呈大范围的一致性，剖面上显示出明显的挤压变形痕迹（见图3）。

图3 上新世以来地层扭动变形特征

2 断裂体系的成因机制

从图1可以看出，本区新生代发育NE（或NNE）向和近EW向2组断裂体系。近年来，通过覆盖该区的三维地震资料精细研究认为NE（或NNE）向断裂体系是在继承或改造前新生代断裂系统的基础之上发育和扩展的，基本上控制了凹陷的沉积结构；古近系近EW向断裂多发育于始新世末期，这一点从其被NE（或NNE）向断裂分割或改造的现象就可以看出（如图1中左侧3 000 ms相干切片所示）；而新近系以来密集发育的近EW向断裂多数应该为新构造运动时期形成，并叠合了走滑活动的影响而产生扭动变形带[10，12]。根据断裂活动性质和活动时期，可以把本区的断层大致分为3类：第一类为NE向、NNE向走滑断裂体系，长期活动，控制凹陷沉积；第二类为走滑派生断层，按其活动时期又可以分为2种，一种伴随走滑断裂长期活动，从始新世活动至今，另一种活动时期为自始新世至渐新世末期停止；第三类为新近系新生断层，断面较陡直，走向基本一致，呈雁列状排列，向下延伸时受沉积层的压实作用及走滑应力场影响而发生弯曲或收敛于走滑断裂。

结合上述分析，本区发育深浅两套断裂体系：中深层以NE向、NNE向走滑断裂为主，近EW向派生断层发育；浅层以近EW向断层为主，呈雁列状排列，数量众多，单条断裂规模较小，且由于受走滑断裂活动的影响而产生扭动变形带。

3 走滑断裂活动对油气成藏的影响

3.1 走滑断裂活动控制了地区沉积沉降中心

从区域构造演化来看，在始新世—渐新世时期，盆地处于伸展断陷期，同时由于右旋走滑活动的强烈作用，渤东低凸起两侧边界NE向、NNE向断裂长期活动，以及渤东凹陷中央走滑断裂的强烈活动，整体控制了渤中、渤东凹陷的沉积沉降中心，同时对地层产状加以改造（见图4）。

图4 走滑断裂对古近系地层沉积的控制作用

从本区东二上段底面形态三维可视化图（见图5）可以看出，在渐新世末期，渤中凹陷沉降中心位于渤东低凸起南段的偏西北一侧，渤东凹陷沉降中心位于渤东低凸起南段的偏东南一侧。2个凹陷的沉降中心非对称地分布于渤东低凸起的两侧，也从另一方面证明了该区始新世—渐新世时期走滑强烈活动对地层沉积的影响。

3.2 走滑活动控制了圈闭形成与展布

在断裂体系分析的基础之上，对本区构造格架有了比较清晰的认识。从本区东二上段底面形态三维可视化图（见图5）可以看出，以渤东低凸起、渤东凹陷中央走滑带为界，3组NE（或NNE）向断裂把本区自西至东分隔为渤东低凸起西侧陡坡带、渤东低凸起、东侧缓坡带、中央走滑构造反转带，一系列近EW向派生断层把渤东凹陷分隔为一系列小次洼。区域上地层厚度南厚北薄，并受走滑断裂控制形成一系列有利的构造圈闭，按区带可划分为3类：

1）基本沿渤东低凸起两侧分布，被渤东低凸起东西边界断层与派生断层夹持形成的一系列断块圈闭，幅度较大，浅层规模较小，圈闭叠合性差。

2）渤东低凸起上潜山及披覆背斜，构造相对简单，幅度较小。

3）渤东凹陷中央走滑反转带，深层发育一系列沿走向分布、被近EW向派生断层分隔的断块或断鼻圈闭，浅层沿扭动变形带分布一系列规模较小的断鼻。