辽中凹陷南洼走滑伴生构造带发育特征及控藏作用*

吴 奎 徐长贵 张如才 王冰洁

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

辽中凹陷南洼走滑伴生构造带发育特征及控藏作用*

吴 奎 徐长贵 张如才 王冰洁

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

利用三维地震资料解释结果，结合勘探实践，对渤海辽东湾坳陷辽中凹陷南洼走滑伴生构造带的发育特征及控藏作用进行了分析，揭示了走滑断层和伴生调节断层与油气分布的密切关系。辽中凹陷南洼内部依附于北东向的走滑断层发育了单断、双断(多断)和断尾等3类走滑伴生构造带，每种类型走滑伴生构造带不同位置对应形成了挤压型和伸展型2个亚类，不同类型的走滑伴生构造带具有不同的构造发育特征。辽中凹陷南洼走滑伴生构造带具有明显的控藏作用，在挤压应力和伸展应力的作用下分别形成了断背斜类和断块类圈闭；伴随着主走滑断层所形成的调节断层油气运移活跃，而处于挤压应力环境下的主走滑控圈断层闭合程度更高，对油气侧封起到了主导性的作用，形成了优越的保存条件。

走滑伴生构造带；发育特征；控藏作用；辽中凹陷南洼；渤海

走滑伴生构造带是指在走滑带内部或附近区域，由于走滑位移而伴生的各种构造变形的集合，与为保持区域应变守恒而起调节平衡作用的构造转换带、变换带或者传递带所起的作用类似[1-6]。走滑伴生构造带是在构造变形中为保持区域上走滑作用产生的缩短量或伸展量守恒而产生的调节构造，对油气的富集成藏具有重要作用[1-6]。走滑伴生构造带在走滑断裂体系中的定义内涵与走滑断层相伴生的各类张性、压性或张扭性、压扭性构造相关。

辽东湾坳陷发育多条北东向大型右旋走滑断层及调节断层，勘探实践表明它们与油气的分布具有密切的关系，但目前在该区对于从走滑断层及其伴生构造相结合的角度开展控藏作用的研究甚少。本文研究区为辽东湾坳陷辽中凹陷南洼，郯庐断裂带整体上呈北东—南西向贯穿整个洼陷区而形成大型的走滑断层，并伴生一系列的调节断层，因此，在走滑变形体系内针对这类构造进行深入分析，探讨走滑伴生构造带的发育特征及对油气聚集的影响，以期进一步揭示研究区油气富集规律。

1 区域地质概况

辽东湾坳陷位于渤海东北部海域，是渤海湾盆地下辽河坳陷向海域的延伸部分，呈北东向狭长形态，南邻渤中凹陷，西接燕山褶皱带，东以胶辽隆起为界，是在中生界基底上发育的新生代坳陷[7]。辽东湾坳陷东西向表现为“三凹两凸”的构造格局，包括辽西凹陷、辽中凹陷和辽东凹陷等负向构造单元和分隔凹陷的辽西凸起和辽东凸起等正向构造单元。

受贯穿辽中凹陷南洼的郯庐断裂带的影响，研究区在走滑作用体系的影响下右旋走滑伴生构造带发育，主要有旅大16-21、辽中1号和中央等3个走滑伴生构造带(图1)，每个走滑伴生构造带的变形特征都与其内部多条北东向为主的走滑断裂相关。区内古近系自下而上为孔店组(E1-2k)、沙河街组(E2-3s)和东营组(E3d)，发育多套辫状河三角洲、扇三角洲沉积体系；新近系包括馆陶组(N1g)和明化镇组(N2m)，为一套辫状河到曲流河的沉积体系。勘探实践表明，目前在该区已发现的众多中小型油田和含油构造主要围绕着走滑伴生构造带分布，表明走滑伴生构造带在该区是油气勘探的有利场所。

图1 辽中凹陷南洼构造特征

2 走滑伴生构造带类型划分及发育特征

2.1 类型划分

以往对走滑带内伴生构造的分类往往依据挤压和伸展2种局部应力场进行一级划分。考虑到断陷盆地中断层活动是圈闭形成的首要条件，而断层活动特征的差异性在很大程度上又取决于断层部位的不同，所以笔者提出按走滑伴生构造带相对断层位置关系进行一级分类，再按照其内部作用的应力状态进行亚类划分。根据上述划分方案，研究区走滑伴生构造带可以分为单断、双断(多断)和断尾等3种类型，每种类型内部根据其局部应力场应力状态的差异又可对应形成挤压型和伸展型2种亚类(图2)。其中，单断走滑伴生构造带发育于主走滑断层内部，主要是由于断层弯曲导致局部应力场的变化而发生的调节变形，其中挤压型在走滑断层弯曲段发育挤压应力环境，伸展型在走滑断层弯曲段发育拉张伸展应力环境(图2a、b)；双断(多断)走滑伴生构造带发育在2条或多条走滑断层之间，主要是由于断层的侧接、叠置产生的局部应力场变化而产生的调节变形，在右行左阶和左行右阶的条件下发生挤压调节变形，在右行右阶和左行左阶的条件下发生伸展调节变形(图2c、d)；断尾走滑伴生构造带发育在主走滑断层的末端，形成了受主断层尾端效应控制产生的局部挤压或伸展应力场，并形成相对应的变形调节，平面构造多呈叠瓦状和马尾状(图2e、f)。

图2 辽中凹陷南洼走滑伴生构造带类型划分及模式

2.2 发育特征

1) 单断走滑伴生构造带。单断走滑伴生构造带在研究区内发育最为广泛，只要走滑断层的走向发生变化，在其弯曲部位均发育该类伴生构造。辽中凹陷南洼中央大型单断走滑伴生构造带最为典型，该构造带整体依附于中央走滑断层形成，主干走滑断层整体上呈北东向穿过辽中凹陷，在平面上呈“S”形(图3);主干走滑断层两旁形成一系列呈北北东向和近东西向的次级调节断层，延伸长度0.5～6.0 km，断距相对较小,这些次级断裂在相互叠置段为传递断层位移的调节带，形成若干个局部构造高点。因此，研究区单断走滑伴生构造带呈现出沿主干走滑断裂展布的特征,剖面上主干断层及次级断层构成“负花状”构造，为走滑构造的标志[8]。

图3 辽中凹陷南洼中央走滑伴生构造带断层展布和圈闭分布

2) 双断(多断)走滑伴生构造带。双断(多断)走滑伴生构造带包括双断(多断)平行叠置型和双断(多断)平行围限型2种类型，其中双断(多断)平行叠置型是由2条相邻走滑断层平行叠置引起的走滑伴生构造带；而双断(多断)平行围限型也属于断层平行叠置而形成的伴生构造，只是构造四面均被断层围限，且其形状规则，呈菱形[9]。在辽中凹陷南洼西侧，围绕旅大16-21走滑伴生构造带南部主干走滑断层与其东侧的伴生走滑断层发育双断平行叠置型走滑伴生构造带，形成了旅大21-1构造，该构造主干走滑断层整体呈北东向，延伸长度在研究区内超过40 km，其东侧形成的次级走滑断层亦呈北东向展布，2条走滑断层通过近东西向离散转换断层横向连接(图4)，表现为通过硬连接[10]的方式相互发生作用，说明其走滑作用相对较强，构造演化程度相对较高[11]。

3) 断尾走滑伴生构造带。研究区北部的旅大16-3南构造为一典型的断尾走滑伴生构造带(图5)，位于主走滑断层东侧的伴生走滑断层末端逐渐消亡，而在其旁侧则发育多条具有拉张应力影响的分支断层，连接至主走滑断层，规模相对较小，受主走滑断层的影响延伸距离也较小，呈帚状和马尾状。

图4 辽中凹陷南洼旅大21-1构造双断走滑伴生构造带断层展布和圈闭分布

图5 辽中凹陷南洼旅大16-3南构造断尾走滑伴生构造带断层展布和圈闭分布

3 走滑伴生构造带对油气成藏的控制作用

国内外大量研究表明，与走滑断层相关的多种构造类型与油气成藏具有非常密切的关系[12-14]。辽中凹陷南洼的勘探实践也证实了走滑伴生构造带对油气富集的控制作用，据统计该区油气发现大都与走滑伴生构造带相关，90%以上的探明储量与走滑伴生构造带对圈闭、油气运移和保存条件等成藏因素的影响密切相关。

3.1 走滑伴生构造带的圈闭效应

从图3～5可以看出，围绕着走滑断层发育大量构造圈闭，说明走滑伴生构造带和圈闭形成具有密切关系。在单断、双断(多断)和断尾走滑伴生构造带中，根据断层弯曲方向的不同、走滑断层的性质和走滑断层间的叠置关系，局部挤压和局部伸展2种应力场接替对偶出现，对应形成了挤压型和伸展型走滑伴生构造带。根据研究区地震资料解释，这2种不同应力状态的伴生构造带均发育构造圈闭，但整体上看挤压型走滑伴生构造带的圈闭效应更为明显，主要是因为在挤压应力更为集中的条件下断块发生汇聚作用，这一结果与McClay[15]根据自然界中存在的弯曲段的显著特征建立的挤压段实验室物理模型的模拟结果相一致；而伸展型走滑伴生构造带在拉张部位发生离散作用，地层因张扭作用而形成张扭性构造，多为负地形。例如，对于图3所示的辽中凹陷南洼中央单断走滑伴生构造带，在右旋走滑作用下旅大27-2、旅大21-2和旅大22-1南构造形成了挤压型应力环境，圈闭面积合计为37.1 km2，在旅大27-2南和旅大27-1构造形成了伸展应力环境，圈闭面积合计为12.6 km2，可见挤压应力环境下的圈闭面积明显要大。再例如，图4所示的辽中凹陷南洼旅大21-1构造双断走滑伴生构造带也明显具有这种特征，旅大21-1构造在2条走滑断层中间的挤压段形成了明显的圈闭，而在伸展段则形成了负向的构造单元。另外，从图6所示的走滑伴生构造带剖面特征对比也可以看出，旅大21-1构造挤压段地层变形整体收敛，形成一反转构造，且规模较大；而旅大16-3南构造在拉张部位形成伸展调节断层，形成断块圈闭，剖面上表现为阶梯状。

图6 辽中凹陷南洼挤压型(a)和伸展型(b)走滑伴生构造带剖面特征(剖面位置见图1)

3.2 调节断裂的油气运移作用

走滑伴生构造带主干走滑断层及其伴生的调节断层的活动性使得伴生构造带尤其是挤压型的伴生构造带在地史时期长期处于构造高部位，形成油气运移的低势区，在宏观上控制油气的运移聚集成藏。同时，走滑伴生构造带内部伴随着主走滑断层形成的调节断裂更为发育，且具有张扭性作用，有利于油气的运移。如辽中凹陷南洼中央走滑伴生构造带的旅大27-2和旅大27-2南构造，主走滑断层两侧的调节断层在很大程度上强烈促进了烃类垂向输导(图3)。位于该走滑伴生构造带南部的LZ-A井东营组砂岩储层测井解释为水层或含油水层，但LZ-B井东营组含烃包裹体丰度为13%～31%，砂岩薄片中可以看到孔隙中有明显的沥青质充填(图7)。根据LZ-B井流体包裹体显微测温结果，东营组与油包裹体同期的盐水包裹体均一温度具有2期，第1期为70～90 ℃，第2期为90～110 ℃；利用埋藏史图投影法[16]，在恢复埋藏史和热史的基础上对盐水包裹体的均一温度进行投影，均显示为10 Ma以来成藏，这与渤海海域的新构造运动[17-19]在时间上相匹配，说明在新构造运动的影响下断层活化作用导致东营组在稍早时期聚集的原油和烃源岩后来新生成的原油沿断层向浅层运移，勘探实践也证实了该区油气主要分布在浅层明化镇组和馆陶组。分析认为，这种油气运移活跃的现象一方面是由于调节断裂与砂体在空间进行有效组合[20]，形成众多的断块圈闭；另一方面调节断裂也可以作为油气运移通道，对通过油源断裂进行垂向运移的油气在走滑伴生构造带内部的复杂圈闭群中进行有效分配，使得断层断至的层位均有油藏发现(图8)，形成多个断块含油的特点。此外，调节断裂也可以沟通深层发育的砂体，伴随着油气运移的活跃，形成有效的油气输导“中转站”模式[21]。

图7 辽中凹陷南洼LZ-B井东营组储层中的沥青质充填

图8 辽中凹陷南洼旅大21-2构造馆陶组油藏剖面(剖面位置见图1)

3.3 主走滑断层挤压部位的油气保存能力

对于主走滑断层来讲，由于与调节断层所处的应力环境具有差异性，所以油气的保存能力也存在差别，特别是其挤压位置由于处于挤压应力场中，断裂呈闭合状态，随着走滑位移量的增大，其挤压幅度逐渐变大，断裂封闭性逐渐增强，并出现旋扭的现象，闭合程度增加，泥岩的涂抹作用也更为强烈。因此，主走滑断层挤压部位挤压作用对保存条件产生的正面影响往往可以抵消其他控制断层侧封的因素[22-23]对保存条件带来的负面影响，使主走滑断层挤压部位具备了遮挡流体继续运移的重要条件，对圈闭成藏起到了决定性的作用。另外，在其他影响侧封能力地质因素相同的条件下，相对于伸展型的主走滑断层控制的圈闭，挤压型的主走滑断层控制的圈闭具有更好的侧封条件。如旅大21-2构造单断走滑伴生构造带浅层馆陶组厚层砂体发育，从主走滑断层两侧岩性对接图上可以看到断层两盘在构造高部位出现明显的砂-砂对接现象(图9)，但由于该段主走滑断层处于挤压型的应力环境中，断层对油藏具有明显的侧封作用，其控制的油柱高度达到100 m以上。

图9 辽中凹陷南洼旅大21-2构造主走滑断层高部位岩性对接

4 结论

1) 郯庐断裂带走滑断层贯穿辽中凹陷南洼，并伴生一系列调节断层，使得该区发育了单断、双断(多断)和断尾等3类走滑伴生构造带，每种类型走滑伴生构造带不同位置对应形成了挤压型和伸展型2个亚类,不同类型走滑伴生构造带具有不同的构造发育特征。

2) 走滑伴生构造带对辽中凹陷南洼油气成藏具有明显的控制作用，主要体现为：走滑伴生构造带在挤压应力和伸展应力的作用下分别形成了大规模的断背斜和断块类圈闭；走滑伴生构造带内部调节断层更为发育，主要处于伸展应力环境中，形成了有利的输导通道，使得油气运移活跃，对油气在不同断块的分配作用更加明显；处于挤压应力环境中的主走滑断层控制形成的圈闭，其闭合程度更高，对油气侧封起到了主导性的作用，表现出了优越的保存条件，有利于油气的聚集。

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(编辑：张喜林)

Developmental characteristics and hydrocarbon accumulation controlling of strike-slip associated structure zone in southern Liaozhong sag

Wu Kui Xu Changgui Zhang Rucai Wang Bingjie

(TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

Structural characteristics of strike-slip associated structure zone and its control on hydrocarbon accumulation are analyzed using the 3D seismic data interpretation and exploration practice in southern Liaozhong sag, Liaodong bay depression, and the close relationship between strike-slip fault and its associated regulative fault and hydrocarbon distribution is revealed. On the NE strike-slip fault in southern Liaozhong sag, such three types of strike-slip associated structure zones as single strike-slip fault, double (multi-) strike-slip faults and end fault develop with different structure development characteristics, and each type of strike-slip associated structure zone corresponds to the formation of 2 subtypes of compression and extension in different positions. Strike-slip associated structure zone in southern Liaozhong sag has a significant control on hydrocarbon accumulation, and the anticlines and fault-block traps are respectively formed under compressional stress and extensional stress. Oil and gas migration is active in the regulative faults formed along the main strike-slip faults, and the main strike-slip trap-control faults under compressional stress have a higher degree of closure, which plays a dominant role on side seal of oil and gas, and produces superior preservation condition.

strike-slip associated structure zone; development characteristics; hydrocarbon accumulation controlling; southern Liaozhong sag; Bohai sea

吴奎，男，高级工程师，主要从事油气勘探综合研究工作。地址：天津市塘沽区闸北路1号609信箱(邮编：300452)。E-mail：wukui@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)03-0050-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.03.007

TE121.2

A

2015-11-26 改回日期：2016-02-29

*“十二五”国家科技重大专项“近海大中型油气田形成条件与分布(编号：2011ZX05023-006)”部分研究成果。

吴奎,徐长贵,张如才，等.辽中凹陷南洼走滑伴生构造带发育特征及控藏作用[J].中国海上油气，2016,28(3)：50-56.

Wu Kui,Xu Changgui,Zhang Rucai,et al.Developmental characteristics and hydrocarbon accumulation controlling of strike-slip associated structure zone in southern Liaozhong sag[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(3):50-56.