断陷盆地构造转换带对砂体分布影响研究

刘子漩，吴 冬

(1.中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏 扬州 225265；2.中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 昌平 102249)

断陷盆地构造转换带对砂体分布影响研究

刘子漩1，吴 冬2

(1.中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏 扬州 225265；2.中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 昌平 102249)

构造转换带是油气勘探的重要地区，广泛分布于各类挤压和伸展盆地。断陷湖盆构造转换带主要由2条同沉积正断层构成，包含3个要素：正断层、位移和构造变形。构造转换带可以按不同规模分级，反映了盆内和盆间、构造活动和沉积作用以及层序构型和砂体分布的差异。按主干正断层倾向和分布可以将构造转换带划分为15种类型，不同类型中构造转换带和沉积砂体分布模式不同。构造转换带对油气勘探的意义主要表现在对砂体富集的影响，也表现在对油气运移和圈闭形成的影响。单纯的构造转换带的刻画不足以准确预测砂体分布，还应该结合物源供给、波浪作用等分析。

断陷盆地 构造转换带 构造调节带 构造传递带 砂体预测 油气勘探

1 构造转换带研究历史

目前学术界普遍认为，构造转换带的概念最早由Dahlstrom在1970年提出，旨在研究逆冲挤压构造背景内的推覆体[1]。上世纪80年代以来，包括Morley和Faulds在内的地质学家对东非大陆裂谷盆地中伸展环境(走滑拉张)下形成的构造转换带开展研究，取得了重要认识和成果[2-3]。Peacock和Sanderson提出了“转换斜坡”模型，而Gupta和Scholz则将构造转换带正断层间的连接方式细分为“硬连接”和“软连接”[4-5]。1991年，李士范将Morley等的研究成果引入国内[6]。随后，胡望水和王燮培、刘德来等较早地将构造转换带的概念运用到石油地质学领域，在松辽盆地开展研究[7-8]。近段时间在我国东部伸展盆地，构造转换带研究可谓“不温不火”，每年发表的学术论文数量有限，但源源不断，逐步推进。赵红格等和刘剑平等对构造转换带相关术语开展讨论[9-10]； 史文东等则指出断层转换带和油气富集密切相关[11]；孙向阳和任建业、王风华和李荣权进一步指出构造转换带与储集砂体分布具有良好对应关系，将构造转换带研究和岩性—地层圈闭勘探结合[12-13]；周心怀等经过研究发现转换带能够改善储层质量[14]；刘恩涛等则发现构造转换带地区油气成藏模式独特[15]。

2 构造转换带概念定义

总体来说伸展盆地中构造转换带是主干正断层伸展位移诱导出的调节性构造变形带[16]，该论述包含了至少3个方面的要素：正断层、位移、调节性构造变形。王家豪等直接将Morley等提出的概念翻译成“变换带”[17]，而孙向阳和任建业则翻译成“转换带”[12]。赵红格等认为，构造转换带是平行于拉张方向具走滑和斜滑断层作用的不连续带，而调节带是多个断层叠覆终止的区带[9]。刘剑平等则认为伸展构造背景下发育调节带和传递带[10]，但从模型来看，该处传递带就是赵红格等提出的转换带。张亚敏和陈发景借Mull的分类方案，在中非苏丹Muglad盆地识别出9种调节带[18]；窦立荣在苏丹Melut盆地将调节带划分为高斜坡、低斜坡和传递断坡等3大类[19]；回到Muglad盆地，Wu等识别出3大类构造转换带，并结合物源供给输入方向建立起9种地质模型[20]。通过上述概念分析与讨论，笔者认为“构造转换带”和“构造变换带”具备同一涵义，单纯而宏观地强调了构造中继(relay)和变形(deformation)，并未特指某种力学属性。“构造转换带”可细分为“调节带(accommodation zone)”和“传递带(transfer zone)”(图1)[9-10]，强调了构造变形的特定属性。

图1 断陷盆地中典型传递带和调节带

(据赵红格等，2000，修改)[9]

漆家福指出前者是主干正断层产状、位移沿断层倾向变化导致发育的构造变形，后者是主干正断层位移沿走向发生变化及多条正断层相互作用导致发育的构造变形[16]。笔者认为断陷盆地中断层普遍发育，断层平面组合多样复杂，详细分类虽存在学术必要，但实际工作中很难非常清晰地定义什么是调节带，什么是传递带，为方便起见，本文依然统称这一类构造变形地区为“构造转换带”。

3 构造转换带规模分级

吴康军等根据盆地尺度将构造转换带划分为盆间转换带和盆内转换带[21]。盆间转换带影响着不同半地堑的物源供给和地层发育，沉积物多经由长轴方向进入盆地，又有盆间山脊、共轭转换斜坡、转换断层和同向转换斜坡4类。盆内转换带包括盆内转换断层和盆内转换斜坡，主要影响了局部相带的分布。笔者认为，盆间转换带和盆内转换带的划分，其内涵在于“源”和“渠”的差异，大规模的盆间转换带控制着沉积“物源”供给口，小规模的盆内转换带控制着碎屑物质在盆内的搬运“渠道”。

图2 苏丹Muglad盆地Unity凹陷与Bamboo凹陷及其转换带构造(据童晓光等，2004)[23]

张林等根据同沉积断层发育规模将济阳坳陷构造转换带划分为一级和二级[22]。研究认为一级构造转换带对坳陷起到了构造分区的作用，强调了对“构造”的影响，而二级构造转换带调节凹陷内局部断块，进一步影响砂体平面分布样式，强调了对“沉积”的影响。

Wu等根据同沉积断层对Muglad盆地Fula凹陷内部层序构型影响与否将凹陷内构造转换带划分为大规模(中央)构造转换带和小规模构造转换带[20]。Fula凹陷中央构造转换带宏观上并未体现出对沉积砂体分布的影响，但直接造成了Fula凹陷层序构型的南北差异。Fula凹陷北部为简单箕状层序，往南逐渐由转换带层序转变为地堑式层序，地层分布亦发生显著变化。类似的情况发生在Muglad盆地1/2/4区，大规模构造转换带的存在使得北部的Bamboo凹陷整体呈东断西超，南部的Unity凹陷整体呈西断东超(图2)[23]。另一方面，小规模构造转换带的发育虽未造成凹陷层序构型整体尺度的改变，但往往控制着沉积砂体的搬运路径，形成油气储集体富集区，这一部分将在下面详细介绍。

4 构造转换带类型划分

对构造转换带类型的划分，又由于依据不同有多种分类方法。根据规模分类前段已经提及，还可根据力学成因[21]、正断层几何关系分类[2，16]等。这其中，按照正断层几何关系分类对研究沉积物平面分布、刻画砂体最具意义。通过对不同学者公开发表的学术文献调研[16，20，24]、归纳分析，根据正断层倾向以及平面组合关系，笔者将断陷盆地构造转换带类型划分为同向共线直线型、同向共线凹型、同向共线凸型、同向趋近型、对向趋近型、背向趋近型、同向叠覆型、对向叠覆型、背向叠覆型、同向传递型、对向传递型、背向传递型、同向平行型、对向平行型和背向平行型等15种(图3)。

同向共线型构造转换带出现在2个断层尖灭点并未相互叠覆的情况下，这两条断层倾向相同，延伸方向在同一直线或者弧线。如图3所示，同向共线型构造转换带又可以进一步分为同向共线直线型、同向共线凹型和同向共线凸型3小类，正断层下盘断块的旋转形成了构造高部位(例如山脉)，始于下盘的早期沉积物流受到这些构造高部位的阻碍，进而发生变道，从断层尖灭点处搬运出来，这些断层尖灭点往往位于构造低部位(图3A-C)。

图3 断陷盆地构造转换带类型与沉积砂体分布(据Wu等，2015，修改)[20]

趋近型构造转换带是由2条相对独立的同沉积正断层组成，断层尖灭点相互之间存在一定距离，彼此趋近，故而得名。根据正断层倾向以及平面分布特征不同，趋近型构造转换带又可以进一步细分为同向趋近型、对向趋近型、背向趋近型3小类。趋近型构造转换带断层尖灭点之间的低势区是沉积物通过的有利地区(图3D-F)。

当2条断层尖灭点相互重叠时，便形成了叠覆型构造转换带，此时2条断层的位移量发生叠加，往往在转换带区域内形成构造(缺口)斜坡(图4)。其中，对向叠覆型和背向叠覆型构造转换带2条主干断层其中1条的下盘与另1条的上盘直接连接，沉积物自发地从高地势的下盘运移到低地势的上盘，而不一定穿过构造转换带区。如果想让沉积物穿过断层尖灭点之间的区域，这对2个因素存在一定要求：沉积物流搬运的方向与断层走向的匹配度、断面的构造地貌特征。另一方面，同向叠覆型构造转换带斜坡是沉积物搬运的有利通道，碎屑物质从下盘而来，经过构造斜坡在地势较低的上盘沉积，形成辫状河三角洲或曲流河三角洲(图3G-I)。

D=断层位移；L=断层长度

图4 正断层演化阶段和位移叠加示意

(据Gawthorpe等，2000)[25]

传递型构造转换带2条主干正断层之间通过传递断层相互连接，可以进一步分为同向传递型、对向传递型、背向传递型3小类。研究认为，还可以根据2条主干断层尖灭点是否叠覆进一步细分出同向传递型Ⅰ类和同向传递型Ⅱ类(图3J-K)，对向传递型Ⅰ类和对向传递型Ⅱ类以及背向传递型Ⅰ类和背向传递型Ⅱ类，由于篇幅有限后4种模型在此不列出。总体来看，传递型构造转换带对沉积砂体搬运和沉积的影响集中在了其中1条主干正断层和传递断层之上。传递型构造转换带对沉积物输入和搬运的影响类似于趋近型和叠覆型，但又由于传递断层的存在而有所不同。

平行型构造转换带由一系列彼此平行的正断层组成，鉴于正断层的倾向不同，平行型构造转换带又可以进一步分为3小类：同向平行型、对向平行型和背向平行型。平行型构造转换带多见于断陷盆地的断阶带，受构造应力场影响，该区域既可发育一小类平行型构造转换带，也可发育多个小类，进而组成复合型(图3L)。这3小类构造转换带的样式不同，但其对于沉积物流的控制作用几乎一样：正断层彼此相互平行，上下盘的错断形成了构造位移，进而为碎屑物质搬运和沉积提供了可容空间。笔者认为，平行型构造转换带对沉积物的影响应该是顺着正断层走向的，当沉积物搬运方向垂直正断层走向时，正断层的影响应该算作同向共线型或者断裂坡折带范畴。

值得注意的是，在建立构造转换带沉积物供给、搬运和堆积模型的时候，必须注意构造转换带自身的地势高低和沉积物流流体势之间的关系。以同向共线型构造转换带为例，沉积物流的方向不是单向的，沉积物流既可以从正断层下盘搬运至上盘，亦可以从正断层上盘搬运至下盘，这主要和2个断盘地势高低有关(图3M-O)。例如在苏丹Muglad盆地Fula凹陷东部断阶带，反向同沉积断层在控制沉积物流、影响沉积分布等方面扮演了重要角色[20]。此时同向共线凸型比同向共线直线型和同向共线凹型构造转换带更容易汇聚沉积物流，正是由于这3类构造转换带的存在，沉积物才可以跨越一系列反向断层搬运到凹陷中央。

5 构造转换带油气意义

绝大多数研究中，构造转换带与油气富集的关系体现在其与储集砂体发育存在一定联系。构造转换带正断层本身可以充当断裂破折(如前所述这更应该视为断裂坡折带的研究范畴)，在坡折带之上发育高位三角洲砂体，是良好的储集层，坡折带之下发育滑塌浊积扇，可作为岩性—地层圈闭勘探的重点目标。从平面上来看，构造转换带对沉积物以及储集砂体分布的影响主要集中在对物源输入和搬运通道的控制作用[15]。

此外，近几年来不同学者在对渤海湾盆地、北部湾盆地以及东海盆地研究指出，构造转换带往往地形较高，加之断层频繁开启、相互切割，是良好的油气运移指向区，对于油气疏导和富集意义重大。同时构造转换带多与不整合面配置，形成一系列构造圈闭、地层—岩性圈闭[15，26]。

必须指出的是，虽然不同类型构造转换带的识别和划分相对清晰明确，但由于断陷盆地断裂极为发育，断层组合又具有一定的主观性，因此实际工作中，构造转换带的刻画存在一定难度。另一方面，即便能够较为成功地刻画构造转换带分布特征，对沉积物的分布依然所知甚少。然而通过对现代沉积考察发现，虽然说构造转换带形成的斜坡对沉积物的控制作用毋庸置疑，但三角洲扇体的形态却不尽然。现实环境中，图5D中三角洲的外形存在不稳定性，当然也可能发育，但应该不易保存。尽管三角洲主物源方向受到了转换带的调节和改变，三角洲砂岩仍能够保持均匀分布(图5C)。再者，从现代沉积考察实例还可以发现，即便构造转换带类型不同，其前端发育的三角洲砂体形态仍可相似(图5C)。这个实例告诉我们断陷盆地中沉积物的分布不仅仅受控于构造转换带，还受控于沉积物供给和波浪作用。因此，发现并很好地刻画了构造转换带，也不能认为就确定了砂岩的分布特征，部署勘探井位。如果缺少物源供给，即便是发育构造转换带，也不会沉积任何扇体。反之，在深入探讨构造控制作用的基础之上，综合考虑物源供给、波浪作用等一系列因素，便能够很好地预测沉积物分布，刻画有利砂体，部署井位。

(A)青海省勒斜武担湖位置；(B)Google Earth卫星照片显示构造转换带对勒斜武担湖的控制作用；(C)对图B的简笔素描；(D)构造作用控制下的扇体形态

图5 现代构造转换带和沉积扇体关系(据Wu等，2015)[20]

6 结论

目前学术界对于构造转换带的概念、模型以及其与油气富集、圈闭勘探之间的关系存在争论。本文试图通过文献调研，综合国内外研究实例，对上述问题展开讨论，并提出相应的解决方法。在转换带类型划分方面，通过建立一系列构造转换带和沉积砂体分布模型，强调构造转换带研究离不开对沉积物源供给的匹配性分析。进一步指出，构造转换带类型和沉积扇体性质、分布关系不大，其对于沉积物的影响更多地局限于对沉积物输入点的控制，单纯依赖构造转换带直接预测砂体存在一定风险，需要结合更多因素(物源、波浪)分析才能较为准确地刻画沉积相带，预测油气富集带和勘探有利区。

[1] Dahlstrom C D A.Structural geology in the eastern margin of the Canadian rocky mountains[J].Bulletin of Canadian Petroleum Geology，1970，187：332-406.

[2] Morley C K，Nelson R A，Patton T L，et al.Transfer zones in the East African rift system and their relevance to hydrocarbon Exploration in rifts[J].AAPG Bulletin，1990，74：1234-1253.

[3] Faulds J E，Varga R J.The role of accommodation zones and transfer zones in the regional segmentation of extended terranes[A].In：Faulds J E，Stewart J H.Accommodation zones and transfer zones：the regional segmentation of the basin and range province[C].Geological Society of America Special Paper，1998，323：1-45.

[4] Peacock D C P，Sanderson D J.Geometry and development of relay ramps in normal fault systems[J].AAPG Bulletin，1994，78(2)：147-165.

[5] Gupta A，Scholz C H.A model of normal fault interaction based on observations and theory[J].Journal of Structural Geology，2000，22：865-879.

[6] Morley C K，李士范.东非裂谷系中的转换带及其与裂谷中油气勘探的关系[J].海洋地质译丛，1991，(2)：68-78.

[7] 胡望水，王燮培.松辽盆地北部变换构造及其石油地质意义[J].石油与天然气地质，1994，15(2)：164-172.

[8] 刘德来，王伟，马莉.伸展盆地转换带分析——以松辽盆地北部为例[J].地质科技情报，1994，13(2)：5-9.

[9] 赵红格，刘池阳，杨明慧，等.调节带和转换带及其在伸展区的分段作用[J].世界地质，2000，19(2)：105-111.

[10] 刘剑平，汪新文，周章保，等.伸展地区变换构造研究进展[J].地质科技情报，2000，19(3)：27-32.

[11] 史文东，彭尚谦，姜凤玖.东辛油田断层转换带与油气富集[J].石油勘探与开发，2003，30(5)：14-17.

[12] 孙向阳，任建业.东营凹陷北带转换带构造与储集体分布[J].石油勘探与开发，2004，31(1)：21-23.

[13] 王风华，李荣权.构造转换带精细研究及非构造油气藏勘探[J].新疆石油地质，2006，27(2)：178-180.

[14] 周心怀，余一欣，魏刚，等.渤海辽东湾海域JZ25-1S转换带与油气成藏的关系[J].石油学报，2008，29(6)：837-840.

[15] 刘恩涛，王华，林正良，等.北部湾盆地福山凹陷构造转换带及其油气富集规律[J].中南大学学报(自然科学版)，2012，43(10)：3946-3953.

[16] 漆家福.裂陷盆地中的构造变换带及其石油地质意义[J].海相油气地质，2007，12(4)：43-50.

[17] 王家豪，王华，任建业，等.黄骅坳陷中区大型斜向变换带及其油气勘探意义[J].石油学报，2010，31(3)：355-360.

[18] 张亚敏，陈发景.穆格莱德盆地构造调节带与勘探前景[J].中国石油勘探，2006，(3)：79-83.

[19] 窦立荣.苏丹迈努特盆地油气成藏机理和成藏模式[J].矿物岩石地球化学通报，2005，24(1)：50-57.

[20] Wu D，Zhu X，Su Y，et al.Tectono-sequence stratigraphic analysis of the Lower Cretaceous Abu Gabra Formation in the Fula Sub-basin，Muglad Basin，southern Sudan[J].Marine and Petroleum Geology，2015，67：286-306.

[21] 吴康军，龚福华，易雪斐.转换带的分类浅述[J].长江大学学报(自然科学版)，2011，8(12)：67-70.

[22] 张林，吴智平，李伟，等.济阳坳陷伸展背景下的变换构造研究[J].大地构造与成矿学，2012，36(1)：24-31.

[23] 童晓光，窦立荣，田作基，等.苏丹穆格莱特盆地的地质模式和成藏模式[J].石油学报，2004，25(1)：19-24.

[24] 王海学，吕延防，付晓飞，等.裂陷盆地转换带形成演化及其控藏机理[J].地质科技情报，2013，32(4)：102-110.

[25] 朱秀香，吕修祥，王德英，等.渤海海域黄河口凹陷走滑转换带对油气聚集的控制[J].石油与天然气地质，2009，30(4)：476-482.

(编辑 曹征远)

The effect of structural transform zone on sandbody distribution in a fault basin

Liu Zixuan1，Wu Dong2

(1.No.1OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225265，China；2.CollegeofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)

The structural transform zones，widely distributed in various types of compressional and extensional basins，are important areas for oil and gas exploration.The structural transform zone in a fault basin is mainly composed of two synsedimentary normal faults，with three elements of normal faults，displacement，and structural deformation.The structural transform zone can be classified by different scale，reflecting the differences between inside of basin and inter- basin，tectonic activity and deposition，as well as sequence stratigraphic architecture and sandbody distribution.According to the dip direction and distribution of main normal faults，the structural transform zone can be divided into 15 types.There are various structural transform zones and sandbody distributions in each type.The structural transform zone is favor of sandstone accumulation，as well as hydrocarbon migration and trap formation.A simple description is insufficient to accurately predict sandbody distribution.The source supply，wave action and other factors also should be taken into account.

fault basin；structural transform zone；accommodation zone；transfer zone；sandbody prediction；oil and gas exploration

2015-12-15；改回日期：2015-12-30。

刘子漩(1988—)，助理工程师，主要从事油气田综合研究。电话：0514-86763690，E-mail：liuzixuan.jsyt@sinopec.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.004

121.2

A