东海盆地西湖凹陷西斜坡背斜—似花状构造特征及成因机制

2019-07-25唐贤君蒋一鸣何新建

上海国土资源 2019年2期

唐贤君，蒋一鸣，何新建，王超，赵洪

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

花状构造是盆地内部一种特殊的构造现象，是走滑断层活动的结果，剖面上表现为一条陡立的主断裂和自下而上呈花状散开的次级断裂组合。经典的花状构造包括正花状构造和负花状构造（图1a、b）。正花状构造表现为一条陡立的走滑断层和一组向上分叉撒开的背冲逆断层构成的花状组合，内部地层呈现背形，是压扭性走滑断层活动的产物。负花状构造则是由主走滑断层与向上撒开的分支正断层构成的花状组合，内部地层呈现为向形，是张扭性走滑断层活动的产物。

似花状构造是拉张盆地内的一种构造现象，剖面形态与花状构造相似，但似花状构造主断裂多上陡下缓（图1c），一般剖面表现出张性正断层特征，多发育于盆地边缘，具有一部分扭动成因。一些含油气盆地中发育一种结构特殊的似花状构造，兼有负花状和正花状构造特点。它们在剖面上地层表现为背形，但内部构成似花状组合的主断层和分支断层却呈现为正断层（图1d）。这种构造样式有学者称之为“背形负花状构造”、“复合型花状构造”[1]。笔者认为，似花状构造主要形成于扭张环境，花状构造形成于走滑环境，两者在成因背景上有本质的区别，因此，该类构造称为“背斜—似花状构造”较为恰当。

图1 花状—似花状构造剖面样式(a) 典型正花状构造；(b) 典型负花状构造；(c) 似花状构造剖面；(d) 背斜-似花状构造剖面Fig.1 The profile style of flower and floweriness structures(a) typical positive flower structure; (b) typical negative flower structure; (c) floweriness structure;(d) anticline-floweriness structure

在地质上，具备形成似花状断裂组合及背斜形态的主要动力学成因有逆牵引作用、深部物质底辟作用和压扭作用等，但未形成统一的认识。这一类型的构造在渤海湾盆地研究中较为常见，与油气成藏密切相关，但对它们的成因存在着不同观点。部分学者认为其应归为正断层引起的逆牵引构造[2]，还有学者认为是断裂平移活动与深部塑性物质底辟复合的结果，与郯庐断裂带活动有关[3]，更多的学者则认为它们是古近纪张扭与新近纪压扭复合的结果[4-8]。近年来，随着东海西湖凹陷油气勘探的不断深入，发现除西部斜坡带平湖区和中央洼陷—反转背斜带存在丰富多样的背斜形态外，在斜坡带亦存在显著的背斜形态。特别是斜坡带中北部亦存在多样化的复杂背斜形态，但其样式及发育层位明显不同于中央带的反转背斜，这些复杂背斜与断裂组合表现出背斜—似花状构造复合特征。目前，对于西湖凹陷这种复合构造的成因认识不清，制约了勘探潜力的认识，本文在对这种背斜—似花状构造地震构造解释成果分析基础上，结合区域构造演化背景，对该类新发现的重要含油气构造带形成演化机制提出新的认识。

1 区域地质背景

西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部，呈北北东向展布，南北长约500 km，东西平均宽约130 km，面积约5.9×104km2，是东海陆架盆地中规模最大的含油气凹陷。西湖凹陷是在晚白垩世末期构造背景上发育起来的新生代沉积凹陷，自下而上地层主要为：始新统前宝石组、始新统宝石组（E2b）、始新统平湖组（E2p）、渐新统花港组（E3h）、中新统龙井组和玉泉组及柳浪组（上新统三潭组（N2s）、更新统东海群（QPdh）（表1）。西湖凹陷形成于东亚大陆边缘的陆缘伸展环境，受到太平洋板块俯冲产生的弧后环境影响，总体呈现出东断西超的断陷盆地格局。

表1 西湖凹陷构造演化简表Table.1 Simple tectonic evolution of the Xihu Sag

在构造演化上，西湖凹陷总体上经历了“断陷、断—拗转换、拗陷、反转和区域沉降”五个演化阶段。西湖凹陷伸展断陷作用主要在古新世至中始新世，沉积了巨厚、分割性较强的前平湖组地层；中晚始新世断—拗转换期地层厚度总体稳定，具有总体东厚西薄特征；始新世末玉泉运动时期区域应力背景由张变挤，在西湖凹陷内形成宽缓的褶皱，凹陷进入拗陷演化阶段；渐新世末期的花港运动期间，来自东部的区域挤压运动逐步增强，凹陷东缘发生强烈剥蚀改造；随着挤压作用的逐步增强，至中新世中晚期龙井运动，在西湖凹陷中央形成巨型反转背斜带。龙井运动后西湖凹陷所处的东海陆架盆地与周缘隆起区一起进入稳定的区域沉降阶段。

在盆地结构上，西湖凹陷总体上可划分出三个构造带，即西部斜坡带、中央洼陷—反转背斜带和东部断阶带。位于西湖凹陷西缘的西部斜坡带紧邻盆地中央隆起带的海礁隆起，以发育阶梯状下掉的顺向断层为主要特征，断层平面上呈NNE-NE走向，主要形成于断陷及断—拗转换期，控制平湖组及以下沉积地层的发育，多终止于T30界面。

2 背斜—似花状构造特征

2.1 总体特征

西湖凹陷背斜—似花状构造在平面上主要分布在西部斜坡带中北段，处于斜坡次洼带内，夹持于西侧海礁隆起外缘和东侧北东向古隆起群之间。在南北方向上，自南向北共发育7个大小不等的构造（A1-A7，图2），单个构造走向多呈NE向，与NNE向西湖凹陷构造主方向斜交；多个构造呈左阶雁列式的群带展布特征。

该类背斜—似花状构造主要发育在一系列北东走向的主断裂上。在断裂形态上，断面倾角上陡下缓，向下切割至基底，向上普遍终止于平湖组顶界面附近，主断裂与次级正断层组合呈反“Y”字型构造样式；在断裂性质上，主断裂与次级断层多表现为断距下大上小的正断层特征，平面上具有一定的马尾式扭动形态，反映具有明显的扭动特征；在卷入地层特征上，背斜形态明显与主断裂伴生，在平湖组及以下地层中表现较为明显，从T30界面向下延至基底面，并与基底高呈现出明显的正相关特征（图3）。

2.2 形成时代

对于这些背斜—花状构造的主要形成时代，主要依据构造形态予以推断：

（1）在构造形态上，背斜似—花状构造主控断裂向上终止于平湖组顶界附近，且背斜形态在平湖组及以下地层中较明显，渐新统花港组之上背斜形态微弱，推断背斜—似花状构造主要形成于花港组沉积前。

（2）在界面特征上，背斜核部平湖组地层具有顶薄翼厚现象，背斜两翼断层控制沉积，表现出同沉积断层特征，背斜核部在T30界面存在一定的剥蚀，并具有角度不整合特征，在A5背斜—似花状构造上表现尤为显著（图3）。此外，在平湖组之下更老的地层中亦可见部分背斜形态及相关的不整合界面，反映这些背斜—似花状构造在花港组沉积前具有长期发育特征。

图2 西湖凹陷西部斜坡带中北段构造格架图Fig.2 The tectonic frame in the middle-northern section of west slope,the Xihu Sag

综上所述，可以判定背斜—似花状构造初步形成于平湖组沉积前，在平湖组沉积时期持续发育，最终定型于平湖组沉积末期的玉泉运动，导致断裂及相关的背斜形态在T30界面附近表现最为明显。

3 背斜—似花状构造成因机制

3.1 西斜坡中北段区域构造应力演化

根据西湖凹陷背斜—似花状构造的分布形态及形成时代，本文认为这种复杂构造成因与其特殊的区带背景有关，形成于多幕断陷的叠加改造环境中。东海陆架盆地晚白垩世—始新世断陷作用主要存在早、晚两幕，早幕断陷发生在晚白垩—古新世，主要控制了台北坳陷、长江坳陷等北东—北东东向断陷，晚幕断陷发生在中晚始新世，形成了以西湖凹陷为代表的北北东向断陷。根据最新的火山—岩浆年代和构造环境对比，西湖凹陷西斜坡中北段存在两幕断陷作用的叠加。斜坡区内的局部次洼及北东向宝云亭、新凉古隆起形成于早幕断陷时期，是海礁隆起内广泛的北东向早幕弱断陷的一部分，后期受到北北东向晚幕断陷的叠加改造[9-14]。因此，整个西斜坡中北段构造部位特殊，特别是北东向的古隆起是晚幕断陷时期从西侧海礁隆起内逐步裂离出来的，形成了该区特有的北东向反向断阶及其控制下的古隆起群。

根据东海陆架盆地区域断裂体系演变，结合盆地东缘泛太平洋板块俯冲作用下的区域应力背景，西部斜坡带中北段早幕断陷时期以发育北东—北东东向断裂为主，构造环境与西侧的台北坳陷、长江坳陷等区相似，受控于太平洋板块北西向俯冲引起的北西-南东向伸展作用。晚幕断陷时期，整个西湖凹陷以发育北北东向断裂为主，受控于太平洋板块北西西向俯冲引起的北西西-南东东向伸展作用，由于该时期西部斜坡带中北部北东向断层控制下古隆起格局较为显著，在北西西-南东东向伸展背景下北东向断裂仍显著活动，并控制局部次洼的发育。西部斜坡带中北段晚幕断陷伸展背景与早幕断陷断裂延伸方向斜交，诱发了该区局部扭动作用。

3.2 背斜—似花状构造裂离—扭动复合成因

本文根据西部斜坡带中北段背斜—似花状构造发育的特殊构造背景，结合构造形成期局部扭动作用的认识，认为该类构造主要分布于晚白垩—古新世早幕断陷格局内，形成并定型于中晚始新世晚幕断陷时期裂离—扭动复合作用。

（1）裂离背景下的基底断块掀斜翘倾控制了背斜形态

晚白垩—古新世早幕断陷至中晚始新世晚幕断陷时

期，西部斜坡带中北段从海礁隆起内局部断陷开始发育，

逐步向东裂离，转变为西湖凹陷斜坡带的一部分。在宝云亭、新凉古隆起向东裂离过程中，西部斜坡带中北段在基底断裂控制下拉张减薄，主控断裂倾角上陡下缓，基底断块掀斜翘倾，控制了基底的高低起伏（图3a、b）。在主要背斜—似花状构造联络测线上，背斜形态与基底起伏呈现出明显的正相关（图3c），显示在裂离背景下，基底断块掀斜翘倾作用控制了背斜形态。在总体裂离—伸展的区域背景下，局部断块两侧断裂活动断距不同，造成断块发生不均衡掀斜，在断块上翘部位上部形成了背斜形态（图4a）。

图3 西部斜坡带过背斜-似花状构造剖面Fig.3 The seismic profile across the anticline-floweriness structures in the west slop of Xihu Sag

图4 背斜—似花状构造断块掀斜复合成因模式Fig.4 The fault block tilting composite genetic model of the anticline-floweriness structures

（2）局部复合扭动作用丰富了似花状断裂组合形态

西部斜坡带中北段在两幕断陷作用下向东裂离，至中晚始新世晚幕断陷伸展方向转变为近东西向，应力方向与早幕断陷形成北东向古隆起、次洼斜交，诱发了斜坡带中北段局部扭动作用。在平面形态上，单个背斜轴迹呈北东向，群带展布呈现出自南向北左阶雁列特征，结合西湖凹陷整体北北东—近南北向构造包络线形态，反映该区晚幕断陷伸展背景下局部次洼带内具有左行扭动特征（图5）。在剖面形态上，控制似花状背斜的断层大多向上发散，在平湖组地层内次级断层密集发育，与主断裂共同构成似花状断裂组合形态。这些次级断裂向上普遍终止于平湖组顶面附近，表现为正断层，断距自深部向浅层呈现出逐步减小特征。由于背斜核部在平湖组顶面存在一定角度不整合，显示受到玉泉运动挤压作用影响，背斜褶皱形态进一步强化并局部剥蚀，但该期挤压反转作用远低于伸展作用，且持续时间较短，断裂仍表现为明显的正断距（图4b）。

综上所述，西部斜坡带中北段背斜—似花状构造在裂离背景下受到扭动作用影响，具体表现为早期持续张扭、后期短暂压扭复合叠加，扭动作用丰富了似花状断裂组合形态。

4 油气地质意义探讨

平湖组为西湖凹陷西部斜坡带主要勘探目的层系，以平湖组为卷入层系的背斜—似花状构造背斜形态整体性较好，且A2构造上已钻探井获得工业气流。经三维地震构造解释落实，这些背斜—似花状构造多为受多条断裂复杂化的断背斜构造，构造圈闭面积多在10-15 km2，高点埋深4 400-4 960 m。因此，这类构造圈闭条件相对优良，在西部斜坡带中北段具备非常有利的油气成藏条件：（1）区带内局部次洼平湖组地层较厚，烃源岩地化指标反映该区具备下生上储条件，且多口探井介绍了油气层，烃源条件有利，油气源充足。（2）平湖组纵向发育多套有利储盖组合，区域盖层分布稳定，厚度较大。（3）阶梯状构造格局下似花状断裂组合，构成了良好的油气输导条件。（4）圈闭成型早，定型于始新世平湖组沉积末期，而油气生成期较晚，为中新世时期，具良好的成藏匹配关系。