西湖凹陷平北区古隆起发育特征及其对断裂的控制作用

刘亚茹，周 平，唐贤君

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海200335）

西湖凹陷西部斜坡是东海陆架盆地内重要的油气勘探区带，已发现平湖、平北等多个商业油气田，从发现的含油气圈闭类型上看，以复杂断块、断鼻及断背斜为主，构造对平北区的油气成藏控制作用显著[1]。西湖凹陷平北区基底古隆起普遍较发育，古隆起背景下的断裂结构样式较复杂，平北区多数圈闭经钻探后发现具有较高的商业储量[2]。

西湖凹陷断裂活动与油气分布的关系密切[3-6]，以往曾对西湖凹陷平北区断裂类型、断裂分布及断裂演化进行了研究[6]，并依据三维地震资料详细分析了西湖凹陷平湖斜坡带内的断裂几何学、运动学等特征[3,7]，但均没有提及古隆起与断裂发育的关系。唐贤君等在分析平北区断裂发育特征时虽提到其与古隆起的关系[2]，但多关注的是断裂发育对古隆起的影响，而古隆起对断裂的控制作用研究较少。本文通过大量的基于三维地震资料的断裂剖面图和平面图及三维构造图，剖析了古隆起发育特征及平北区的断裂结构样式，并详细分析了平北区古隆起对断裂发育的控制作用，以指导本区圈闭及油气的探索与发现。

1区域地质背景

平北地区位于西湖凹陷西部斜坡带中段，西邻东海陆架盆地中央隆起带的海礁隆起，向南与平湖油气田所处的平中区相连，向北与杭州斜坡带相接，东部为中央洼陷反转带（图1）。平北斜坡带所属的西湖凹陷在演化阶段上大体经历了断陷、断—拗转换、拗陷—反转和区域沉降4期[8]。

西湖凹陷内的地层受控于基底构造形态特征，是在基底构造形态上沉积叠加而成，自下而上顺序沉积了古生界、中生界、始新统八角亭组、下始新统宝石组（E2b）、中上始新统平湖组、渐新统花港组（E3h）、中新统龙井组（N11l）、玉泉组（N12y）、柳浪组（N13l）、上新统三潭组（N2s）及第四系东海群（Qpdh）地层。平北斜坡带作为凹陷西部斜坡的一部分，经历了凹陷主要的构造演化阶段[9-10]，沉积了一套以新生界为主的地层。受区内大断裂、下伏地层构造形态和多期次构造运动影响，不同地层在不同构造部位的地层沉积厚度、构造变形程度、地层接触关系等都会有很大差异（表1）。

2平北斜坡带结构特征

平北地区构造整体呈NNE-NE 走向，受早期刚性古基底发育影响，平湖主断裂在向该区延伸中明显发散，构造面貌由平南的断崖型陡坡变为缓坡，形成逐步东倾下掉的高、中、低带。区内西缘紧邻海礁隆起处自南向北继承性发育了宝云亭、武云亭和孔雀亭三个鼻状基底古隆起；区内东北缘宁波14-5古隆是西湖凹陷中北部新凉古隆起的一部分（图2）。

2.1古隆起发育特征

图1西湖凹陷平北区构造位置图Fig.1 Tectonic location of Pingbei area in Xihu sag

表1西湖凹陷构造演化简表Table 1 Summary of tectonic evolution of the Xihu sag

图2西湖凹陷平北区新生界底部三维构造图Fig.2 Three-dimensional structural map of the Cenozoic bottom of the Pingbei area,Xihu sag

古隆起发育是平北区基底结构的主要特征。尽管这些古隆均为先存古隆，但无论是在形态、走向延伸上还是成因上均有显著差异：在走向上，宝云亭、武云亭古鼻状隆呈NE 走向，孔雀亭古鼻状隆起呈近E-W 向，宁波14-5 古隆呈NNE-NE 走向（图2）；结合地震、钻井资料综合分析，古隆成因上，可分为北东向裂离型，包括宝云亭、武云亭和宁波14-5 古隆起；东西向增生型，主要为孔雀亭古隆起。在古隆起所围限下，平北中部发育局部次洼（如宁波19洼），大体呈北东方向延伸。

（1）宝云亭—武云亭古隆起

平北区中部发育的基底宝云亭、武云亭古隆是其西侧海礁隆起的外延，在地震剖面上，可以看出这些古隆与海礁隆起相连通（图3）。海礁隆起隆升过程中，带动了这些古隆的差异隆升。在平面上这些古隆总体呈NE 走向分布，海礁隆起构造形态也表现出北东向西倾断裂所控制的隆洼相间格局（图2），而且海礁隆起区与宝云亭古隆上北东向断层所控制的火山岩年代也较为接近，为75Ma左右，明显早于北北东向平湖主断裂附近的45Ma 左右的火山岩年龄。说明西湖凹陷张裂之前平北区基底总体的构造面貌与西侧的海礁隆起相似，受北东向西倾早期（古新世前）断裂控制，在西湖凹陷始新世张裂作用下，从海礁隆起东缘裂离形成现今的古隆。

图3西湖凹陷平北区海礁隆起—宝云亭古隆起地震剖面Fig.3 Seismic section of the reef Haijiao paleouplift-Baoyunting paleouplift in Pingbei area,Xihu sag

（2）孔雀亭古隆起

平北区北部高带发育基底孔雀亭古隆起，总体呈近EW 向延伸，西缘紧邻海礁隆起。钻井揭示基底主要为巨厚的安山岩、安山质熔岩角砾岩互层，反映孔雀亭古隆主要由火山岩层所构成，在Tg 界面形态上，孔雀亭古隆起所处位置为NE 向延伸的地堑、SE 向延伸的半地堑（图4），说明孔雀亭古隆起主要形成于晚白垩世之后、中始新世之前，是海礁隆起岩浆增生作用下形成的，火山岩层的大量堆积主要受控于北西西向断层和北东向断层的共同作用。

（3）宁波14-5古隆起

图4西湖凹陷平北区过孔雀亭古隆起地震剖面图Fig.4 Seismic section of the Kongqueting paleo-uplift in the Pingbei area of Xihu sag

平北区北部低带发育基底宁波14-5 古隆起，总体受NE向基底断层所控制，平湖组沉积时期受到NNE-NS向断层改造，在西湖凹陷范围内，宁波14-5 古隆构成了新凉古隆起西缘的一部分。新凉古隆总体走向NNE，也是原海礁隆起的一部分，大概在始新世时期从海礁隆起裂离，并在始新世末期，边缘的新凉古隆部位经受了近NNE-NS 向断层改造。

2.2断裂结构样式

在古隆起的差异分布背景下，平北区按基底结构特征和断裂延伸方向，可分为南部平湖区、中部武云亭—宝云亭区、北部孔雀亭区和宁波8洼区。各区主要受显著的基底断裂及其控制的古隆起所分隔，不同区带断裂结构样式呈现出显著的差异性（图5）。

图5西湖凹陷平北区T40断裂结构样式平面图Fig.5 Floor plan of T40 fault structure in Pingbei area,Xihu sag

（1）南部平湖区：

主要位于宝云亭古隆以南，受控于平湖大断裂，分隔海礁隆起与斜坡深洼，在断陷早期地层厚度上，断裂上盘和下盘地层厚度差异显著，显示该区断陷期为主拉张中心，总体结构表现为顺向单断断阶型（图6）。

（2）中部武云亭—宝云亭区

位于宝云亭—武云亭古隆起以西，向北以一条NW 向基底断裂与孔雀亭区所分隔，受控于一系列NE向延伸的反向基底断层（图7），并控制局部小洼的发育（宁波19洼）。在断陷早期地层厚度上，宝云亭区地层厚度明显薄于平湖区和孔雀亭区，显示该区断陷早期活动相对特殊，拉张作用不明显，总体结构表现为反向多级断阶型。

图6西湖凹陷平北区南部平湖剖面图（剖面位置见图5a）Fig.6 Pinghu sectio n in the south of Pingbei area, Xihu sag (see Fig.5a for the location)

图7西湖凹陷平北区宝云亭剖面图（剖面位置见图5b）Fig.7 Baoyunting section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5b for the location)

（3）北部孔雀亭区

位于宝云亭古隆以北，区内中高带分布有孔雀亭古隆，低带分布有新凉古隆西缘的一部分。该区主要受控于一系列NE 向延伸、顺向下掉的基底断裂，构成顺向多阶断阶型结构样式，仅在低带局部发育有反向基底断层（图8）。在断陷早期地层厚度上，孔雀亭区地层厚度具有多个中心，但地层厚度上要薄于平湖区，显示该区断陷早期为相对次级的拉张中心。

图8西湖凹陷平北区孔雀亭剖面图（剖面位置见图5c）Fig.8 Kongqueting section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5c for the location)

（4）北部宁波8 洼区

其北侧紧邻杭州斜坡带杭州35 古隆，南部紧邻孔雀亭古隆，西部位于海礁隆起东端，东部被新凉古隆遮挡，形成宁波8次级洼陷，构造单元由西往东分为西部断阶带、宁波8洼区和新凉古隆区。洼陷内部断裂系统较为复杂，主断裂为切穿基底的NNE 向断层，内部受到工区内多期次构造运动影响，发育多个似花状断裂体系[11]，地层扭曲变形严重（图9），沉积中心位于西部断阶带顺向断层与新凉隆反向断层形成的地堑区。同时，宁波8洼沉积中心东北部与西湖凹陷主洼相连，可能是主洼的一部分。

图9西湖凹陷平北区宁波8洼剖面图（剖面位置见图5 d）Fig.9 Ningbo 8 depression section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5d for the location)

3古隆起对平北区断裂的控制作用

在其他条件相同的情况下,基底先存断裂按照活动性系数从大到小的次序依次活动，并控制盆地盖层断层的发育。受基底先存断裂控制的断层有以下特征：发育的位置和延伸方向（走向）决定于基底先存断裂的位置和延伸方向；往往表现为继承性活动的特征；一般构成裂陷盆地的格架断层[12]。平北区断陷期处于近东西向的拉张应力环境，以发育张性断裂为主要特征。在始新世特别是平湖组沉积时期，主要发育NE-NNE向张性断裂，受古隆起发育影响，这些NE 向主断裂局部发生扭动或产生调节断层，通过区域小断层梳理，区内存在较多与NNE-NE向主控断层存在一定交角的次级断层，不同区带次级断层的延伸方向也存在显著的差异，构成不同样式的断裂组合（图5）。

（1）南部平湖区：断裂延伸方向主要与平湖主断裂延伸方向平行，呈NNE 向延伸，与拉张方向垂直，倾向向东，剖面上构成顺向多米诺式断裂组合，结合该区断陷早期巨厚的地层厚度，反映该区发育张性为主的断裂组合。

（2）中部武云亭—宝云亭区：主控断裂延伸方向主要呈NE向，控制宝云亭、武云亭古隆起的发育。在宝云亭古隆之上，次级断层延伸方向主要呈近N-S 向；在武云亭古隆起西缘，次级断层延伸方向主要呈NW 向。由于NE向先存断层及其所控制的古隆起与拉张方向斜交，这些不同方向次级断层多是在NE向主控断层扭动基础上形成的，形成张扭性断裂组合，该区断陷早期地层厚度明显薄于平湖区（图6、图7），也进一步印证该区断陷期主要为复合扭动的应力背景。

（3）北部孔雀亭区：主控断层延伸方向总体呈NNENE 向，与拉张方向近于垂直，西缘中高带断层倾向向东，控制孔雀亭古隆发育，东缘低带断层倾向向西（图8），控制新凉古隆西缘的发育。区内主要发育张性断裂组合，断陷早期地层厚度较厚，但仍薄于平湖区（图6、图8），反映该区为相对次级的扩张中心。在总体张性的背景下，在孔雀亭古隆起和新凉古隆起之间，NNE 向骨干断层多发生S 型弯折，还局部发育一些近NEE-EW 向小断层，反映该区在张裂的大背景下还存在局部扭动。

（4）宁波8 洼区：该区断裂系统东西分带特征比较明显，断裂体系整体表现为走向NNE的正断层，断距较大，延伸较长，控制断陷期沉积地层分布，北部西端断裂断距变小、延伸长度变短。受西侧海礁隆起和东侧新凉古隆起的影响，宁波8 洼东部临近新凉古隆起多发育倾向向西的反向断层，西部多发育倾向向东的顺向断层，中部形成规模较大的地堑（图9）。该区主要受SEE 向的张力拉伸，张扭性弱，因此北部与南部断裂延伸方向基本一致。

从断陷期平北区T40 断裂结构样式平面图（图5）中可以看出：断陷期断裂在基底断裂基础上发育而成，走向以NE、NNE 向两组断裂为主，且发育少量的NW 向断裂，走向优势方位为NE向（40-50°）和NNE 向（30°）。断层走向从南往北由NE 向逐渐转变为NNE 向，断裂数目逐渐往北增多且呈现为发散状，具有帚状弧形断裂发育特征。

通过对平北区断裂特征的分析，总体发育张性断裂组合，中部的武云亭和孔雀亭区主要发育张扭性断裂组合。自南向北，平北区张性、张扭性断裂组合交替发育。张扭性断裂组合的存在主要与古隆起的发育有关，断陷期，NE向宝云亭古隆起与近东西向拉张应力斜交，在古隆之上及古隆翼部诱发扭动，孔雀亭古隆起与宁波14-5古隆起轴线与SEE 向拉张应力斜交，同样诱发张扭性断裂活动，宁波8洼区则多发育帚状或雁列式断裂。S型或弧形断裂多是在基底断裂基础上发育而成，一般在古隆起轴向与张力方向斜交的情况下，造成了早期微地块之间的差异位移，形成局部应力扭动区，导致了S 型或弧形断裂的发育。因此，在平北区古隆起对局部应力的分解，是诱发断层扭动转换的关键因素。

4结论

（1）西湖凹陷平北区自南向北继承性发育了宝云亭、武云亭、孔雀亭三个鼻状基底古隆和宁波14-5 古隆起。在走向上，宝云亭、武云亭古鼻状隆起呈NE 向，孔雀亭古鼻状隆起呈近EW 向，宁波14-5 古隆呈NNE-NE 向；在成因上，宝云亭、武云亭和宁波14-5古隆起为裂离型；孔雀亭古隆起为增生型。

（2）结构样式上，南部平湖区总体结构表现为顺向单断断阶型，为张性断裂组合；中部武云亭—宝云亭区总体结构表现为反向多级断阶型，为张扭断裂组合；北部孔雀亭区为顺向多阶断阶型，仅在低带局部发育有反向基底断层，为张扭断裂组合；北部宁波8洼区为发育多个似花状断裂体系的地堑型，为张性断裂组合。

（3）断陷期，孔雀亭区和武云亭区的古隆起轴向与拉张应力斜交，造成了早期微地块之间的差异位移，诱发张扭性断裂活动，形成局部应力扭动区，导致了S型或弧形断裂组合的发育。古隆起对局部应力的分解，是诱发断层扭动转换的关键因素。

参考文献(References)

[1]周祥林,高伟中,张建培,等.东海西湖凹陷平北断裂特征及其对油气成藏的控制[J].上海国土资源,2014,35(2):54-57ZHOU X L,GAO W Z,ZHANG J P,et al.Fr act ur e s i n t he Pingbei area and their control on hydrocarbon accumulation in the Xihu sag of the East China Sea[J].Shanghai Land & Resources,2014,35(2):54-57.

[2]唐贤君,蒋一鸣,张建培,等.东海盆地西湖凹陷平北区断陷层断裂特征及其对圈闭的控制[J].海洋地质前沿,2019,35(8):34-43.TANG X J,JIANG Y M,ZHANG J P,et al.Fault characteristic and its control on traps of fault structural layer in the northern Pinghu slope belt,Xihu Sag,East china sea shelf basin[J].Marine Geology Frontiers,2019,35(8):34-43.

[3]杨丽娜,王丽顺.西湖凹陷保斜坡断裂特征及与油气成藏的关系[J].海洋石油,2007,27(1):19-24.YANG L N,WANG L S.The effect of rupture on oil accumulation in Baochu slope of Xihu Sag[J].Offshore Oil,2007,27(1):19-24.

[4]徐发,张建培,张绍亮,等.西湖凹陷输导体系特征及其对油气成藏的控制作用[J].海洋地质前沿,2012,28(7):24-29.XU F,ZHANG J P,ZHANG S L,et al.Feat ures of mi grati on system in Xihu Sag and its control on hydrocarbon umulation[J].Marine Geology Frontiers,2012,28(7):24-29.

[5]蔡华,张建培.东海西湖凹陷平湖斜坡带断层特征及其封闭性[J].海洋地质前沿,2013,29(4):20-26.CAI H,ZHANG J P.Characteristics of faults on the Pinghu slope of Xi hu sag,t he East China Sea shel f basi n and their seal ing capacity[J].Marine Geology Frontiers,2013,29(4):20-26.

[6]杨彩虹,曾广东,李上卿,等.东海西湖凹陷平北地区断裂发育特征与油气聚集[J].石油实验地质,2014,36(1):64-82.YANG C H,ZENG G D,LI S Q,et a l.Fa ul t devel opment characteristics and hydrocarbon accumulation in Pinghei area of Xihu Sag ,East China Sea[J].Petroleum Geology&Experiment,2014,36(1):64-82.

[7]张建培.东海西湖凹陷平湖斜坡带断裂系统特征及成因机制探讨[J]. 地质科学,2013,48(1):291-303.ZHANG J P.Fault system and its genetic mechanism in the Pinghu slope of the Xihu Sag in the East China Sea Shelf Basin[J].Chinese Journal of Geology,2013,48(1):291-303.

[8]周心怀,蒋一鸣,唐贤君.西湖凹陷成盆背景、原型盆地演化及勘探启示[J].中国海上油气,2019,31(3):1-10.ZHOU X H,JIANG Y M,TANG X J.Tectonic setting,prototype basin evolution and exploration enlightenment of Xihu sag in East China Sea basin[J].China Offshore Oil and Gas,2019,31(3):1-10.

[9]连小翠,张建培. 西湖凹陷反转构造样式与迁移规律[J]. 上海国土资源,2016,37(4):83-88.LIAN X C, ZHANG J P. Inversion structural styles andmigration rules in the Xihu Sag[J]. Shanghai Land & Resources,2016,37(4):83-88.

[10]于仲坤,丁飞,赵洪.西湖凹陷构造演化特征及油气运聚单元划分[J].上海国土资源,2018,39(4):75-78.YU Z K,DING F,ZHAO H.Characteristics of structural evolution and classification of hydrocarbon migration and accumulation units in Xihu Sag,China[J].Shanghai Land &Resources,2018,39(4):75-78.

[11]唐贤君,蒋一鸣,何新建,等.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[J].上海国土资源,2019,40(2):65-69.TANG X J,JIANG Y M,HE X J,et al.Characteristics and genesis of an anticline-floweriness structure in the west slope of Xihu Sag in the East China Sea Basin[J].Shanghai Land &Resources,2019,40(2):65-69.

[12]童亨茂,聂金英,孟令箭.基底先存构造对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用规律[J].地学前缘,2009,16(4):97-104.TONG H M,NIE J Y,MENG L J,et al.The law of basement preexisting fabric controlling fault formation and evolution in rift basin[J].Earth Science Frontiers,2009,16(4):97-104.