开鲁盆地陆西凹陷早白垩世地层构造演化及勘探潜力

梁治国，叶 青，张 丹，程俊生，吕德红，倪有利

(中国石油长城钻探工程有限公司，辽宁 盘锦 124010)

0 引 言

陆西凹陷位于开鲁盆地陆家堡坳陷西侧，区内断裂十分发育，以NNE、NE、近NS 3个方向断裂为主。依据断裂特征将研究区划分为“三正两负”5个二级构造单元：即包日温都断裂带、马家堡高垒带、马北斜坡带、五十家子庙洼陷、小井子洼陷[1]，其中，包日温都断裂带断层更为发育，将二级构造带进一步复杂化。早期在马家堡高垒带、包日温都断裂带等构造圈闭取得了较大勘探突破，展现了良好的勘探前景，揭示了陆西凹陷是一个具有较大勘探潜力的富油气凹陷，近几年依据“下洼找油”的勘探思路，在马家堡高垒带、五十家子庙洼陷带北段有一定勘探的发现，但是，在其他构造单元未获得有效的勘探突破，特别是东部陡坡带上的B51、B10和B18井均未获得理想的勘探效果。

通过对前期已发现的油藏进行分析可知，研究区油藏受构造控制作用明显[2-3]，因此，断裂的形成及演化对油气的生成、运移、聚集具有重要意义。同时，构造演化对扇体的发育及分布范围也有控制作用[4]，通过已钻井证实，沉降拗陷期，相当于低位域和湖侵域时期[5]，扇体较为发育，且凹陷中心沉积厚层泥岩，与扇体形成良好的源储配置关系。针对陆西凹陷油藏受控于断裂特征及构造演化这一特点，依托研究区高分辨率三维地震资料，运用地震剖面分析和相干体切片技术进行断层的识别和解释，明确其断裂系统发育特征和构造演化规律及其对沉积地层的控制作用，旨在对陆西凹陷后续油气勘探提供指导。

1 断裂系统发育特征

研究区断裂系统具有分区带、多级别、多期次等特点[6]。就分区带而言，受北东向展布控洼断层控制，研究区分为东部陡坡带、中部高垒带、西部斜坡带(图1)。东部陡坡带受北东向大型基底断层影响，发育一系列NEE、NE向的调节断层，从而导致洼槽带构造破碎；马家堡高垒带两侧分别发育控洼断层及控洼调节断层，形成不对称的高垒带，平面呈爪形；马北斜坡带则是以一系列雁列式排列的反向正断层组合为主。多级别表现为：一级断裂为包日温都断裂带以及马家堡高垒带西侧3条近NE—NNE向展布的断裂，主要控制五十家子庙、小井子洼陷形成和发育，二级断裂为控制洼陷带二级构造发育的断裂，三级及以下级别断层控制局部断阶、断块、垒块等三级构造单元的形成。多期次性表现为：早期断裂由规模较大的NE—NNE向断层组成，具有断距大、延伸远和断开层位深等特点，是盆地早期形成的控洼基底断裂，后期继承性活动，在断层下降盘地层具有明显增厚特征，如F1—F3断层；中期断层为规模相对较小的NE、近SN向断层，九佛堂时期活动强烈，是研究区控洼和控带断层，沙海—阜新期具有继承性，大多断穿义县组，如f4—f9断层；晚期断层为规模较小的近NE、SN向小断裂，断开层位较浅，基本上局限于早期形成的断块内。

图1 陆西凹陷断裂及构造单元分布

2 断裂构造样式分析

依据对整个凹陷构造的梳理，并结合各断裂平面及剖面组合特征，将研究区断裂体系划分为半地堑构造、滚动背斜构造、断块构造3种样式，各类构造样式在不同的构造背景下发育形成，并且对油气成藏有较大控制作用。

2.1 半地堑构造

陆西凹陷主要是下白垩世裂陷形成的盆地，盆地边缘受古生界基底卷入的大型正断层控制，该断层为控制凹陷沉积的主要边界断层，研究区五十家子庙洼陷为典型的东断西超半地堑构造，同时受马家堡高垒带抬升影响,在其西侧小井子洼陷同样表现为受基底卷入的控洼断层控制，形成半地堑构造样式。自九佛堂期以来，盆地受边界断层控制，研究区东侧持续沉降，造成地层厚度明显增大，西侧地层上超于西斜坡之上，同时由于沙海期马家堡高垒带持续抬升，分割成小井子和五十家子庙2个箕状洼陷，直至中白垩期随着整体构造抬升遭受剥蚀，断层不再活动。

控制半地堑构造形成的主边界F1断层为高角度铲式正断层，在剖面上与其下降盘f4断层形成“Y”字形组合样式(图2)。此类铲式断层中间位移量大，向两侧逐渐消失或以转换断层的方式传递到其他主边界断层[7]。

图2 陆西凹陷半地堑构造地震剖面

研究区2个主要生烃洼陷受此类边界断层控制，对洼陷烃源岩的发育与油气成藏具有重要意义。在洼陷内，砂体直接进入烃源岩中，并与烃源岩呈指状交互，形成良好的源储配置关系，洼陷内发现的B14块岩性油气藏为典型的例子。同时边界断层上盘常常发育一系列反向正断层组成的掀斜断块，形成“洼中隆”的构造圈闭，在扇中有利相带位置先后发现了B1、B38块构造油气藏。

2.2 滚动背斜构造

滚动背斜是在生长断层活动时由于上下两盘之间差异压实作用和下降盘的重力作用形成的弧形弯曲现象[8]。滚动背斜主要受2期构造运动控制，先期受张力作用形成正断层，后期在压应力作用下形成滚动背斜[9]。滚动背斜在断陷盆地普遍发育，当其进入生烃洼陷时，可作为油气运移的通道，经后期压应力改造后成为封闭性好的结构面，可作为油气成藏的控藏断层。

研究区东侧洼槽带普遍发育东倾正断层，在其下降盘地层受摩擦力的牵引，发生拖拽和拉伸而形成与断层倾向相同的构造形态。阜新组时期包日温都背斜构造进一步抬升而形成压应力作用，阜新组地层发生弯曲变形，形成滚动背斜构造形态(图3)，沿NE向呈现串珠分布。由滚动背斜形态及地层褶皱程度可知，地层在压应力作用下沿着滑脱面发生大幅度塑性变形，形成小型背斜构造。阜新组末期，随着构造整体抬升，上覆地层遭受剥蚀，形成明显的角度不整合。受构造抬升作用影响，滚动背斜下部断层表现为上陡下缓特征，向下收敛到控边断层F1之上，剖面上常呈“Y”型构造样式。

图3 陆西凹陷滚动背斜地震剖面

受同生断层控制，下伏九佛堂组时期地层砂体普遍发育，且地层倾向与伴生断层相反，形成反向屋脊形态。该类伴生断层受上覆滚动背斜构造压应力作用，具有较好的封堵性，对下伏地层形成反向正断层遮挡，可形成较好的构造型圈闭[10]。目前沿滚动背斜带下伏地层已经发现一系列油藏，依据这一成藏规律认为洼槽带南侧仍有较大的勘探潜力。

2.3 断块构造

受马家堡高垒带和包日温都背斜构造带抬升的影响，两者间挟持的洼槽带发育一系列断块构造。洼槽带为2组NE向断层控制地堑构造，一组是控制五十家子庙洼陷沉积的西掉F2断层，另一组是马家堡高垒带东侧与其共轭的东掉f4断层(图3)，2条断层共同作用控制一条北东向展布的洼槽带，洼槽带内断裂发育，构造破碎，断块规模小，发育一系列与伸展构造相关的断阶和断块。

同时，受阜新组时期滚动背斜构造压应力作用，洼槽带内屋脊形断阶或断块圈闭具有较好的成藏条件，形成一系列构造油气藏，主要含油层段为九佛堂组(包括上段和下段)，目前在洼槽带内不同层段发现4个油藏，表现为受构造控制的断块油气藏。依据此类油藏的特征，洼槽带内受反向断层控制的断阶或断块是未来勘探的主要区带[11]。

3 构造演化

陆西凹陷是早白垩世形成的单断箕状凹陷，其构造演化在时间上具有分期性，空间上具有构造迁移的特点[12]。整体构造演化可分为4期：初始裂陷期、沉降拗陷期、稳定沉降期和回返萎缩期，形成2个不整合面。利用剖面平衡技术，对陆西凹陷进行了构造演化分析(图4)。

图4 陆西凹陷早白垩世构造演化

3.1 初始裂陷期

裂陷期为九佛堂组下段沉积时期。受区域构造运动的影响，整个陆家堡地壳经历了强烈的拉张和减薄造山运动，伴随着大量火山活动，义县组发育大套火山岩、火山碎屑岩[13]。裂陷初期开始形成的一系列NE和NNE向基底断层控制着小型地堑、半地堑洼陷，湖盆范围较小，沉积中心在凹陷北部，沉积物展布受基底构造起伏影响，沉积物主要以半深湖相泥岩为主，夹薄层凝灰质粉砂岩。中期发生构造反转，沉积中心向南偏移，主要沉积物为泥岩、油页岩夹薄层砂岩。晚期随着构造活动相对稳定，东部控凹断层沿着断裂面活动，形成一级控凹断裂，控制了陆西凹陷的构造格局，沉积物的空间展布受边界断层影响，主要分布有冲积扇、扇三角洲及湖相沉积体系组合，沉积物普遍含灰质成分。在地震剖面上，界面之下为明显的顶超反射特征，界面之上为上超的反射特征(图5)，这种地震反射组合特征表现为2期地层不整合接触关系[14]，反映出九佛堂组下段晚期退积的沉积环境，整个裂陷晚期相当于填平补齐的过程，造成局部与上覆地层(九佛堂组上段地层)呈现明显的角度不整合。

图5 九佛堂组上段与下段间不整合界面地震反射特征

3.2 沉降拗陷期

随着九佛堂组下段晚期构造回返，整个沉积地层填平补齐，受差异升降运动影响，湖盆进入沉降拗陷期，早期活动弱，沉积范围小，湖盆范围主要集中在凹陷中部，晚期随着控凹断层进一步活动，水体不断扩大加深，表现为整体下降沉积的规律。该期沉积速率达到最大化，在东部陡坡带和西部斜坡带的湖盆边缘扇体较为发育，主要以砂砾岩、砾岩为主的扇三角洲体系，湖盆中心以半深湖—深湖相泥岩、油页岩沉积为主。陆西凹陷的整体构造格局基本形成。

3.3 稳定沉降期

沙海期断裂活动强度减弱，继承了九佛堂组时期的构造格局。开始进入稳定沉降期，为沉降拗陷期的进一步发展，水体进一步扩大加深，达到最大湖侵期，沉积速率小于可容空间，物源供给不足，广泛发育富有机质的泥岩、油页岩。

3.4 回返萎缩期

沙海组末期发生短暂构造回返，湖盆边缘构造抬升遭受剥蚀，形成局部不整合。阜新组早期，断裂活动增强，以水平伸展方式构造运动为主，研究区北部抬升，沉积中心向南迁移。阜新组晚期，凹陷发生区域性抬升，地层局部遭受不同程度剥蚀，受压扭性左旋力影响，湖盆逐渐收缩，可容纳空间减少，物源供给不足，沉积物以泥岩为主，含少量砂岩，局部发育薄层煤层。阜新组末期，凹陷发生整体抬升，地层遭受大面积剥蚀，形成与上覆中白垩世地层明显的角度不整合[15]。

4 有利勘探方向

陆西凹陷东部陡坡带已探明石油储量占整个凹陷的63.6%，有利的油气聚集和成藏位置主要位于边界断层控制的下降盘。良好的烃源岩、储集层、盖层条件导致靠近陡坡带油气资源富集，此外，优势的构造特征也是该地区油气富集的主要条件之一。构造演化对油气的形成和分布也具有控制作用，沉降拗陷期物源稳定，发育规模扇体，同时在洼陷中心沉降了巨厚泥岩，形成了较好的烃源岩条件[16]。

目前明显的构造油藏均已发现[17]，洼槽带是陆西凹陷增储上产的重要领域(图1)，B38块构造油气藏的发现预示着在主生烃洼陷内部具有良好的勘探前景。洼槽带断层发育，构造破碎，既有早期西倾的反向正断层控制的局部高块，又有晚期滚动背斜构造形成的封堵性作用，在断块构造和滚动背斜构造样式叠加作用下，洼槽带内微幅度构造圈闭有利于油气聚集成藏，是一个潜在的勘探领域[18]。通过此次精细构造梳理，在洼槽带梳理出一系列“洼中隆”的微幅度有利构造圈闭。

在早白垩世演化过程中，九佛堂组时期烃源岩最为发育，且达到生烃门限[19]，洼槽带中的有利构造处于油气运移的指向区[20]，油气沿九佛堂组下段顶界不整合面进行运移成藏。沉降拗陷期发育多期规模扇体，砂体直接进入生烃洼陷，与九佛堂组时期烃源岩形成良好的源储配置关系。圈闭的定型期为阜新组沉积期，与陆西凹陷油气大规模的排/聚期相匹配[21-22]。陆西凹陷在九佛堂组形成多套生-储-盖组合，构造演化控制油气的形成与分布，构造圈闭控制油气的聚集，有利沉积相带控制油气的富集程度。因此，在构造和沉积认识的基础上，依据“下洼找油”的勘探理念，针对洼槽带中有利构造圈闭实施有效勘探，是未来增储上产的重要领域。

5 结 论

(1) 陆西凹陷具有不同的构造特征，各洼陷断裂发育特征存在时空差异。陆西凹陷断裂系统具有分区带、多级别、多期次等特点。

(2) 陆西凹陷断裂体系划分为半地堑构造、滚动背斜构造、断块构造3种样式。整体构造格局是受控边断层所形成的半地堑构造，断层上盘发育的一系列伴生断层控制着局部断块构造，压扭力作用形成的滚动背斜构造为其下伏断块圈闭提供较好的保存条件。

(3) 陆西凹陷早白垩世构造演化可分为4个阶段：九佛堂下段时期为初始裂陷期，构造活动剧烈，形成多个沉积中心，末期湖水退却，形成局部沉积间断面；九佛堂上段时期进入沉降拗陷期，物源充足，扇体发育；沙海组时期进入稳定沉降期，水体进一步扩大加深，达到最大湖侵期；阜新组时期进入回返萎缩期，早期以水平伸展运动为主，末期构造抬升，地层遭受严重的剥蚀，与上覆地层形成明显的角度不整合。

(4) 陆西凹陷马家堡高垒带东侧的洼槽带是有利的勘探目标区；洼槽带紧邻生烃洼陷，处于油气运移的有利指向区，成藏条件较好，油气资源富集；“洼中隆”构造提供较好的圈闭条件，配合上覆滚动背斜形成的断层遮挡，成为油气聚集和富集的有利区。