轉換帶的分類淺述

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學）長江大學地球科學學院，湖北荊州434023）

轉換帶，也叫變換帶、轉化帶或調節(jié)帶，最早由Dahlstrom[1]在研究加拿大落基山脈擠壓變形產生的逆沖推覆體時提出。轉換帶是盆地中一種特殊的構造帶，通過調節(jié)單個斷層和盆地單元之間斷距的變化來調節(jié)構造的變形，這種特殊的應力調節(jié)帶還可以將變形產生的斷層位移轉移到其他的斷層上，實現(xiàn)構造應力在三維空間的守恒。轉換帶與盆地的主構造有著密不可分的關系，這就決定了轉換帶控制著盆地大規(guī)模的油氣聚集，所以在油氣勘探中起到了關鍵作用。20世紀80年代以來，Gibbs[2-3]、Rosendahl[4]、Scott等[5]、Morley等[6]、Faulds等[7]對東非裂谷系中的轉換帶進行了大量研究，其中尤以 Morley的研究影響最大。劉德來等[8]和胡望水等[9]分別在松遼盆地和渤海灣盆地的油氣勘探中進行了轉換帶研究，取得了顯著的成果。近十幾年來，在全球裂谷盆地中發(fā)育的轉換帶上發(fā)現(xiàn)了大量的油氣，如萊茵河上游地塹、黃河口凹陷、蘇伊士海灣等[10-12]。雖然國內外學者通過利用轉換帶的研究來指導油氣勘探已近40年，但對轉換帶的分類、成因及其地質意義等方面的認識還有待進一步研究。下面，筆者對轉換帶的分類及其在油氣勘探中的作用進行闡述。

1 根據幾何形態(tài)分類

Morley等[6]依據轉換帶內大斷層之間的相對傾向關系將轉換帶分為3種類型：共軛會聚型、共軛離散型和同向型。共軛表示轉換帶內大斷層之間傾向相反，其中傾向彼此相向傾斜的為共軛會聚型，而傾向彼此相背傾斜的為共軛離散型。在裂谷盆地中，共軛轉換帶代表著裂谷盆地發(fā)生不對稱和傾向反向的變化，盆地的構造樣式復雜多變，一般在長條狀的深大斷裂中較常見，而同向型轉換帶出現(xiàn)在一系列具有傾向相同的斷層之間，盆地表現(xiàn)為階梯狀，一般發(fā)育在寬大的伸展盆地中。

在區(qū)域上，盆地的伸展變形是依靠轉換帶內主要的2條邊界斷層來實現(xiàn)應變轉換和位移轉換。依據平面上邊界斷層的接觸關系，轉換帶又可進一步細分趨近、超接、平行和同線型，具體內容如下：①趨近型轉換帶。該類型轉換帶出現(xiàn)在2條斷層末端相互靠近但又未疊加的部位，代表了較小的斷層平移量。在裂谷形成初期，為了保持應變的守恒，趨近型轉換帶除了斷層平移外，地層還要發(fā)生其他類型的形變。②超接型轉換帶。該類型轉換帶出現(xiàn)在2條斷層末端已相互出現(xiàn)疊加處，顯示了最大的斷層平移量，這是趨近型轉換帶進一步演化的結果，在大多數裂谷盆地中普遍存在。趨近型和超接型的劃分可影響轉換帶內構造的走向、樣式及位移變化量，同時反映了盆地的發(fā)育程度。③平行轉換帶。該類型轉換帶并未出現(xiàn)在斷層的末端，而是由2條互相平行的斷層組成，以類似于地壘、地塹和階梯狀正斷層的形式出現(xiàn)。在走向上，當1條斷層停止位移，相應的位移量就會轉移到對面的斷層上，如果這種位移量不能有效地發(fā)生轉移，則該構造帶不能成為轉換帶，所以，并不是所有地壘、地塹和階梯狀正斷層都是轉換帶。④同線型轉換帶。該類型轉換帶出現(xiàn)在1條傾向發(fā)生反向的斷層和另1條傾向發(fā)生同向的斷層連接處，斷層的末端形成八字形，且與小型轉換帶呈指狀交叉，這種轉換帶類型僅出現(xiàn)在共軛離散型中。

2 根據構造規(guī)模分類

根據轉換帶的構造規(guī)模分為盆間轉換帶和盆內轉換帶（見圖1）。從圖1可以看出，A、B 2個盆間轉換帶把Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個半地塹分開，轉換帶B為共軛型轉換帶，轉換帶A為同向型轉換帶。單個斷層被盆內轉換帶a、b、c所分開。在實際盆地中，盆間轉換帶的規(guī)模要遠遠大于盆內轉換帶的規(guī)模。

圖1 盆間轉換帶和盆內轉換帶關系示意圖

2．1 盆間轉換帶

盆間轉換帶的規(guī)模為幾公里到幾十公里，連接單個半地塹的復雜帶，包括盆間山脊到寬大的斷裂帶以及較長的轉換斜坡(見圖2）。盆間轉換帶對盆地地層和水系的演化有明顯影響，使得半地塹之間地層差異較大，并且是軸向沉積體系進入斷裂區(qū)的通道，分隔不同的地塹沉積中心。例如在裂谷盆地中，盆間轉換帶主要影響裂谷內的長軸方向流體流動，朝著轉換帶遷移的流體將匯聚于粗碎屑區(qū)，并可能由此進入半地塹中。由于不同的斷距、沉降史和沉積物供給，這些沉積中心將發(fā)育不同的地層，這樣就無法從一個半地塹去直接推測另一個半地塹的垂向地層序列，給地層等時對比帶來很大的不確定性。

共軛盆間轉換帶連接的邊界斷層位于斷裂的反方向上，一般連接的是長條形斷裂帶的半地塹，主要以盆間山脊、共軛轉換斜坡、轉換斷層和同向轉換斜坡的形式出現(xiàn)。盆間山脊(圖2（a））出現(xiàn)在邊界斷塊傾向改變處，這種幾何形態(tài)使得下盤抬高、成脊，可以比周圍的沉積中心高幾百米。如Burtons盆間山脊和Kavala盆間山脊是非洲坦噶尼喀裂谷中的盆間轉換山脊，共軛Kavala盆間山脊把Kalemie半地塹和West Kigoma半地塹分開，北部的共軛Burtons盆間山脊把North Kigoma半地塹和East Kigoma半地塹分開[11]。共軛轉換斜坡(圖2（b））以一系列與邊界斷層似平行的傾斜滑動斷層為特征。以萊茵河上游北部地塹的轉換帶為例，其走向為NE-SW的轉換帶包含了2個極性相反的南北半地塹，北部次盆地的沉積中心與地塹的西部邊界斷層相鄰，橫向沉降和斷層位移的變化使得西部邊界斷層作為北部地塹沉積物的切入點。該轉換帶是構造活躍，發(fā)育構造圈閉，所以在萊茵河北部地塹中，很多油田都處于該轉換帶上[10]。轉換斷層(圖2（c））連接極性相反的邊界斷層，轉換斷層區(qū)一般有2條或更多條斷層線斜交，斷層既具有走向滑動又具有斜向滑動的特征。在蘇伊士海灣南部的Morgan轉換帶和北部的Zafarana轉換帶都屬于此類轉換帶[11]。同向轉換斜坡(圖2（d））一般位于斷裂區(qū)同一傾向的邊界斷層發(fā)育處，經常發(fā)育在有大陸伸展的地區(qū)，以沃薩奇嶺斷層帶為例，該斷層帶包括加拿大落基山脈的一段以及美國猶他州中部至印第安納州東南一線，斷層帶內發(fā)育了很多分割半地塹的同向盆間轉換斜坡，如位于鹽湖城斷塊和韋伯斷塊一線的東部轉換斜坡以及紐約州的萊文斷塊和菲也特斷塊之間的轉換帶[13]。

2．2 盆內轉換帶

盆內轉換帶的規(guī)模較小，一般為幾百米到幾公里，位于單個半地塹內部或半地塹邊界，也可在盆間斷層內部形成，連接一個或多個正斷層，它可調節(jié)構造樣式的差異和斷塊間斷距的變化。盆內轉換帶表現(xiàn)為區(qū)分雁列式正斷層的轉換斜坡和一系列小規(guī)模的斷裂帶，它們不是主要的斷裂屏障，只表現(xiàn)為低幅的地形變化和較小的階梯狀斷層，一般作為局部沉積物運輸的通道，控制了局部相帶的分布，所以對盆地的規(guī)模和地層的發(fā)育特征影響較小。盆內轉換帶主要分為2種形式：盆內轉換斷層和盆內轉換斜坡。盆內轉換斷層(圖3（a））一般在斷層區(qū)產生角度彎曲，并且有沿走向的變形滑動，包括了交織的斷層和小的斷層褶皺，這些斷層都有相對較陡的傾角，相鄰地區(qū)還會發(fā)育同樣的轉換斷層，這樣使得整個斷層區(qū)在平面圖上顯示為一條曲線。如阿布宰尼邁地區(qū)（蘇伊士灣的中部省份）的巴巴轉換斷層，其包含了許多正斷層、逆沖斷層和褶皺。盆內轉換斜坡(圖3（b））調節(jié)了斷塊之間的斷距，形成位于2個雁列式斷塊之間的斜坡區(qū)域。如沿格陵蘭（北美東北的一大島名，屬丹麥）東部發(fā)育的HolgerDanske和Marcusdal盆內轉換斜坡，這2個同向的轉換斜坡在盆地內連接了Konglomeratpas、Arkosedal、Holger danske 3個同向斷層[11]。

圖2 幾種主要的盆間轉換帶示意圖

圖3 盆內轉換帶示意圖

3 根據力學成因分類

轉換帶大多發(fā)育在伸展盆地中，是拉張環(huán)境下伴生的構造帶，但在其他構造環(huán)境中也發(fā)育有轉換帶。由于轉換帶是多方向上力的平衡體，根據轉換帶的力學成因，分為如下類型：走滑型轉換帶、拉分型轉換帶和擠壓型轉換帶。走滑型轉換帶(圖4（a））是一系列平移的斷層在剪切作用下形成的，在剖面上斷層主要表現(xiàn)為負花狀構造。黃河口凹陷中央隆起帶的走滑轉換帶是一個典型實例，該轉換帶通過郯廬斷裂帶西支的剪切作用產生，是黃河口凹陷主要的含油氣構造帶之一，其通過控制圈閉的發(fā)育、砂體的展布和油氣的運移，從而控制中央隆起區(qū)的油氣聚集[12]。拉分型轉換帶(圖4（b））通過張應力作用形成，表現(xiàn)為一系列階梯狀正斷層，一般發(fā)育于寬大的伸展斷陷盆地中，如我國黃驊盆地的羊三木構造變換帶[14]以及松遼盆地北部的轉換帶屬此類型[8]。擠壓型轉換帶(圖4（c））是壓應力作用的產物，在實際盆地中表現(xiàn)為一系列逆沖推覆體的變形特征[1]。

圖4 3種構造成因的轉換帶理想模式

從力學平衡角度來說，走滑型轉換帶形成的同時，在平移斷層的端部不但可以轉換成張性構造，也有可能轉換成壓性構造。所以，在盆地形成過程中的不同階段，地殼之間各種應變都要發(fā)生轉變，轉換帶的類型也會隨之發(fā)生改變，因為大多數應變都是通過轉換帶來調節(jié)平衡。

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