辽中凹陷北段断裂差异演化特征

孙超亚，李坤，任东超，吴昌荣

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059）

辽中凹陷北段断裂差异演化特征

孙超亚，李坤，任东超，吴昌荣

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059）

辽中凹陷北段位于辽东凸起和辽西凸起之间，主要由辽中1号、辽中2号、辽西3号3条断裂组成，断裂走向基本为NE向。断裂倾向由南到北：辽中1号断裂倾向由SE到NW，辽中2号断裂倾向由NW到SE，辽西3号断裂倾向没有太大的变化。倾角有轻微的改变，断裂深度由南到北逐渐变深，伴生断裂增多。辽中凹陷北段构造样式复杂主要构造样式包括伸展构造样式和走滑构造样式，其中以地堑-半地堑、铲式-逆牵引、花状构造最为典型。该区域古近纪—新近纪的构造演化期次主要为强烈断陷期、弱伸展裂陷期、断坳强化期和反转期。辽中1号断裂在东营组沉积时期活动强度最大，在馆陶组和沙二段—沙一段沉积时期几乎不活动。辽中2号断裂在东营组沉积时期活动强度最大，表现为走滑活动。辽西3号断裂在孔店组—沙三段沉积时期活动强度最大，在明化镇组—第四系沉积时期停止活动。

断裂样式；差异演化；坡坪式断层；辽中凹陷

辽中凹陷不仅是辽东湾地区最为重要的油气产区，也是辽东湾有利勘探区之一。随着这几年对地质认识的不断突破和对该地区的不断勘探，先后发现了多个油气田。辽中凹陷北段断裂发育［1-5］，并表现出一定的差异变形特征［6-8］。前人根据地震资料和不断的勘探，证明了不同断裂之间的相互连接作用方式以及断裂对油气聚集和成藏的影响［7-9］，但对辽中凹陷北段断裂的具体分布、差异演化，有很多地方研究不够深入。本文在前人工作的基础上，进一步明确辽中凹陷北段断裂差异特征及演化阶段，对深入认识辽中凹陷北段油气富集规律、明确勘探目标具有重要意义。

1　区域地质概况

辽东湾坳陷主要的构造单元分别是辽东凹陷、辽东凸起、辽中凹陷、辽西低凸起和辽西凹陷，这5个二级构造单元控制了辽东湾坳陷的整体格局。在辽东湾坳陷中部，夹于辽西凸起和辽东凸起之间，在几个凹陷之中面积最大的就是辽中凹陷，它是一个东断西超的箕状凹陷，在平面上呈NE—SW向的狭长条带状。

辽中凹陷北段位于辽中凹陷北部，主要由辽中1号、辽中2号和辽西3号等3条次级断裂组成。其中，辽中2号断裂、辽西3号断裂分别在辽中凹陷左右两侧，右侧的辽中2断裂将辽中凹陷和辽东凸起分离开，左侧的辽西3号断裂将辽中凹陷和辽西凸起分离开，而辽中1号断裂将辽中凹陷横穿。

2　辽中凹陷北段断裂样式

辽中凹陷北段3条断裂走向大致一样。辽中1号断裂南部走向为NE向，北部为NEE，断裂性质主要表现为伸展性，整体表现为坡坪式正断层。辽中2号断裂南部走向为NNE，北部走向为NE，主要表现为走滑性质，倾角较大，沿走向方向倾向有差异，表现了走滑断裂的丝带效应［6］。辽西3号断裂断裂性质表现为伸展性，主要为上陡下缓的铲式正断层、由断坡和断坪组成的坡坪式正断层和“Y”字型正断层［8］。

2.1辽中凹陷北段断裂特征

辽中凹陷北段各断裂间存在着明显差异（见图1），下面取辽中凹陷北段的3个剖面来具体分析3条断裂的差异特征：

1）辽中1号断裂。该断裂主要表现为伸展性，在孔店组—沙四段沉积时期的伸展作用比较强烈之后逐渐变弱。辽中1号断裂倾向为SW向，向下断至基地，向上基本上切割了整个新近系，整体表现为坡坪式正断层（见图1，B—B′）。

2）辽中2号断裂。该断裂向下都断至基底，往上都延伸到新近系中，主干断裂较陡，次级断裂一般发育在浅层，分布在东营组上部和新近系中，次级断裂与主干断裂一起构成了花状构造（见图1，C—C′）。该断裂倾角较大，沿走向方向倾向有差异，表现了走滑断裂的丝带效应。断裂下部向SE倾，上部向NW倾。

3）辽西3号断裂。该断裂向下都断至盆地基底，向上都终止于东营组地层中。其断裂性质表现为伸展性，断裂样式主要为铲式正断层和坡坪式正断层（见图1，B—B′）以及“Y”字型正断层。断裂走向和倾向基本没有变化，走向为NE向，倾向为SW向，倾角较缓。断面整体表现为S型。

2.2辽中凹陷北段构造样式

构造样式主要为伸展构造样式和走滑构造样式，辽中凹陷北段既有伸展构造样式，也有走滑构造样式（见图2）。

2.2.1花状构造

如图1中A—A′所示，该剖面上辽中1号断裂倾向SW向，在东三段出现拐点，倾向开始变化，故而出现上部倾向比下部相对较平缓，剖面上断距较小。辽中2号断裂倾向为NW向，在孔店组上部倾向发生变化，下部倾向比上部较陡，辽中2号断裂与辽中1号断裂倾向相反，组成了一个地堑，形成了辽中凹陷。辽西3号断裂倾向NW向，断裂中间无拐点。

2.2.2坡坪式正断层

辽中1号断裂倾向为SE向，向上断至平原组和明化镇组，向下延伸至盆地基地，整体表现为上部较陡中间相对平缓下部变陡的坡坪式正断层 （见图1，B—B′）。辽中2号断裂倾向为NW向，向上延伸至馆陶组和明化镇组向下断至盆地基地，表现为坡坪式正断层，在沙河街组和孔店组发育伴生断裂。

2.2.3铲式正断层

辽中1号断裂倾向为NW，向上断至平原组和明化镇组，向下断至盆地基地，在基底处发育伴生断裂，主干断裂与伴生断裂一起构成“似花状构造”。辽中2号断裂倾向SE向，整体变现为上陡下缓的铲式正断层，在盆地基地发育伴生断裂，与主干断裂一起构成“花状构造”（见图1，C—C′）。

2.3辽中凹陷北段断裂样式差异对比

辽中凹陷北段主干断裂由南到北也有一定的差异（见图2），辽中1号断裂由南到北倾向从SE向逐渐过渡到NW向，伴生断裂由南到北也逐渐增多［10］。辽中2号断裂倾向由南到北从NW向到SE向，构造样式从坡坪式变为花状构造。辽西3号断裂由南到北断裂从斜断裂到铲式断层再到斜断裂，断裂深度向下都是断至盆地基地。

3　辽中凹陷北段演化特征

辽东湾古近纪到新近纪的构造演化可分为5个阶段［10-12］：1）孔店组到沙河街组四段的伸展裂陷Ⅰ幕；2）沙河街组三段沉积时期的裂陷Ⅱ幕；3）沙河街组二段到沙河街组一段沉积期的热沉降阶段；4）东营组沉积期的走滑拉分裂陷Ⅲ幕；5）馆陶组和明化镇组沉积时期的坳陷下沉阶段（见图3）。

3.1演化阶段分析

辽中凹陷北段断裂演化过程可以分为：1）强烈断陷期（E1-2k—E2s3）。该期为断裂伸展早期，沙三段沉积时期为断层强烈伸展期，断裂发生强烈伸展活动，断距较大，沉积厚度较厚，辽中1号、辽中2号、辽西3号断裂都已形成（见图3）。2）弱伸展裂陷期（E2s1—2）。该时期为继承性弱伸展裂陷期，主要表现为辽西3号断裂继承性弱伸展，断层发生小幅度活动，断距较小。3）断坳强化期（E3d2—3）。该时期表现为断裂强烈伸展Ⅱ期，辽中1号、辽中2号等断裂均表现为继承性张裂，辽中凹陷内部NW倾向铲式正断层也开始初始张裂，辽西3号断裂继续发育为上陡下缓的铲式正断层，与伴生断层组成了断阶构造，辽中2号断裂继续发育，为坡坪式正断层，其派生的伴生断裂活动强烈断距较大，辽中1号断裂继续发育，发育同沉积伴生断层，区域以伸展走滑作用为主。4）反转期（E3d1沉积末期）。东营组沉积末期，辽中地区发生区域规模的反转活动，在东一段沉积时期辽中1号断裂继续发育，辽中2断裂发生构造反转，辽西3号断裂活动强度较弱。

3.2演化强度分析

断裂的形成是多个时期多种应力作用的结果［11］，是一个递进变形的动态演化过程。一条断裂在各个时期的演化和运动强度不一样，不同的断裂在同一时期的活动强度也不一样［13］。通过分析对比辽中凹陷北段不同断裂各个时期的活动总结出了辽中1号、辽中2号、辽西3号断裂活动差异对比图（见图4）（图4中横坐标 1，2，3，4，5分别代表测线 LZ54，LZ63，LZ73，LZ81，LZ93。

从图4可以看出：辽中1号断裂在孔店组—沙三段沉积时期南北较弱，中间活动强度相对较强，随走向到北部逐渐增强；东二段沉积时期活动强度从南到北由弱到强交替出现；东一段沉积时期—馆陶组沉积之前中部到北部活动强度由强到弱再到强。辽中2号断裂在孔店组—沙三段沉积时期和沙二段—沙一段沉积时期都是在北部活动强度较强；东三段沉积时期南部活动强度较大，中部较弱，由中部到北部逐渐变强，东二段沉积时期由南到北强弱交替出现。辽西3号断裂在沙二段—沙一段沉积时期和东三段沉积时期都是由南到北逐渐减弱，到北部活动强度非常弱，在东一段沉积时期活动较强。

3.3演化速率分析

断裂活动有一定的差异性，不同时期的活动强度都不一样，但是从整体来看还是能够反映出一定的规律。通过对辽中凹陷主干断裂带进行演化分析，然后再计算出辽中凹陷主干断裂带在不同时期的活动速率（见图5）。由图4、图5可以看出：辽中1号断裂为正断层，从沙一段、沙二段到东营组一段伸展活动逐渐增强，为强烈断裂时期，断裂活动速率从20 m/Ma增长到60 m/Ma；辽中2号断裂在孔店组、沙河街组、东营组三段断裂活动比较强，孔店组到沙三段、沙四段断裂处于伸展活动早期活动速率为80 m/Ma，在沙一段、沙二段断裂继承性伸展，东二段为断裂强烈伸展期，活动速率达到了180 m/Ma。辽西3号断裂在孔家店组到沙三段时期形成，断裂开始发生伸展活动，在沙三段之后继续发生活动，活动强度较强，活动速率为40~65 m/Ma。

4　结论

1）辽中凹陷北段主干断裂的走向大致为NNE或者NE，主要断层为坡坪式正断层、铲式正断层和走滑断层，主干断裂和派生断裂常形成花状构造。

2）辽中凹陷北段由南到北断裂倾向都发生了不同程度的改变，辽中1号断裂倾向由SE到NW，辽中2号断裂倾向由NW到SE，辽西3号断裂倾向没有太大的变化，倾角有轻微的改变。3条断裂由南到北断裂深度加深，伴生断裂增多。

3）辽中1号断裂和辽中2号断裂在东营组沉积时期活动强度最大，辽西3号断裂在孔店组—沙三段沉积时期活动强度最大。

4）辽中凹陷北段演化过程可以划分为孔家店组到沙三段的强烈断陷期，沙一段、沙二段的弱伸展裂陷期，东二段东三段的断坳强化期，东一段反转期。

［1］龚再升，王国纯.渤海新构造运动控制晚期油气成藏［J］.石油学报，2001，22（2）：1-7.

［2］池英柳.渤海新生代含油气系统基本特征与油气分布规律［J］.中国海上油气（地质），2001，15（1）：3-10.

［3］王国纯.郯庐断裂与渤海海域反转构造及花状构造［J］.中国海上油气（地质），1998，12（5）：1-7.

［4］CHEN S P，ZHOU X H，TANG L J，et al．Wrench related folding：a case study of Bohai Sea basin，China［J］．Marine and Petroleum Geology，2010，27（1）：179-190．

［5］胡望水，吕炳全，官大勇，等.郯庐断裂带及其周缘中新生代盆地发育特征［J］.海洋地质与第四纪地质，2003，23（4）：51-58.

［6］罗晓容.油气运聚动力学研究进展及存在问题［J］.天然气地球科学，2003，14（5）：337-346.

［7］GILDERSA，LELOUPPH．TectonicevolutionoftheTancheng-Lujiang （Tan-Lu）fault via middle Triassic to Early Cenozoic paleomagnetic data［J］．Journal of Geophysical Research，1999，104（7）：15365-15390．

［8］YU Y X，ZHOU X H，TANG L J，et al．Salt structures in the Laizhouwan Depression，offshore Bohai Bay Basin，eastern China：new insights from 3D seismic data［J］．Marine and Petroleum Geology，2009，26（8）：1600-1607．

［9］汤良杰，陈绪云，周心怀，等.渤海海域郯庐断裂带构造解析［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2011，33（1）：170-176

［10］宗奕，邹华耀，滕长宇.郯庐断裂带渤海段断裂活动差异性对新近系油气成藏的影响［J］.中国海上油气，2010，22（4）：237-239，242.

［11］柳永军，朱文森，杜晓峰，等.渤海海域辽中凹陷走滑断裂分段性及其对油气成藏的影响［J］.石油天然气学报，2012，34（7）：6-10.

［12］贾楠，刘池洋，张功成，等.辽东湾坳陷新生代构造改造作用及演化［J］.地质科学，2015，50（2）：377-390.

［13］程付启，金强.成藏后天然气组分与同位素的分馏效应研究［J］.天然气地球科学，2005，16（4）：522-525.

（编辑赵旭亚）

Differential evolution characteristics of northern Liaozhong Sag

SUN Chaoya，LI Kun，REN Dongchao，WU Changrong
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Liaozhong concave section is located in the northern Liaozhong Sag between the Liaodong uplift and Liaoxi uplift.It is constituted by three faults，Liaozhong No.1 Fault，Liaozhong No.2 Fault and Liaoxi No.3 Fault.The main strike of the fault is NE，and the fault dips are as follows:Liaozhong No.1 Fault is from SE to NW；Liaozhong No.2 Fault is from NW to SE；with less strike change and slight dip angle change，the fault depth of Liaoxi No.3 Fault becomes deeper gradually from south to north with more associated faults.The main structural styles are tectonic style and strike-slip tectonic style，including graben-half graben，shovel type-inverse traction，and flower structure，etc.The stages of the regional tectonic evolution are mainly faulted period，weak extensional rifting，faulting depression intensive and phase inversion period.In the depositional period of Dongying Formation，the activity intensity of Liaozhong No.1 Fault is the most active，and almost inactive in the Guantao Group and the first and second Members of Shahejie Formation.Liaozhong No.2 Fault in the depositional period of Dongying Formation is also the most active，showing strike slip activity.The activity intensity of Liaoxi No.3 Fault in Kongdian Formation-Shahejie Member 3 is most active，and stops activities in the deposition period of Minghuazhen Formation-sedimentary period of Quaternary.

breaking style；differential evolution；sloping floor type fault；Liaozhong Concave

国家科技重大专项专题“辽中凹陷油气成藏规律及勘探方向研究”（2011ZX05023-001-014）

TE121.1+1

A

10.6056/dkyqt201604008

2015-11-01；改回日期：2016-04-20。

孙超亚，男，1990年生，在读硕士研究生，主要从事含油气盆地研究。E-mail：747532909@qq.com。

引用格式：孙超亚，李坤，任东超，等.辽中凹陷北段断裂差异演化特征［J］.断块油气田，2016，23（4）：442-446.

SUN Chaoya，LI Kun，REN Dongchao，et al.Differential evolution characteristics of northern Liaozhong Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（4）：442-446.