歧口凹陷南大港斷裂活動性分析及其油氣意義

陳思謙，劉池陽，張東東，曲少東，李 健

（大陸動力學國家重點實驗室／地質學系·西北大學，陜西西安 710069）

歧口凹陷南大港斷裂活動性分析及其油氣意義

陳思謙，劉池陽，張東東，曲少東，李 健

（大陸動力學國家重點實驗室／地質學系·西北大學，陜西西安 710069）

以歧口凹陷三維地震剖面為主要基礎資料，通過計算沙河街組三段、一段以及東營組沉積時期的古落差，剖析了南大港斷裂的活動性。結果表明，南大港斷裂在沙河街組一段沉積時期活動性最強，斷裂未表現出明顯的構造遷移現象，與整個區域斷裂的活動規律“格格不入”，其原因應與基底走滑斷裂的活動有關。另外，還提出了南大港斷裂現今的形態是在明化鎮組后才形成的。最后，論述了南大港斷裂對于油氣生成、運移以及聚集成藏的影響，指出了其重要的油氣意義。

歧口凹陷；南大港斷裂；古落差；構造遷移；構造演化；油氣意義

1 區域地質背景

歧口凹陷位于黃驊坳陷中北部，是渤海灣盆地重要的富烴凹陷之一。古近紀以來，在區域伸展背景下，歧口凹陷斷裂發育、特征多樣（圖1），斷裂活動是凹陷形成與演化的控制因素。歧口凹陷的構造演化可分為裂陷一幕（沙河街組三段－二段），裂陷二幕（沙河街組一段－東營組），穩定熱衰減沉降幕（館陶組）以及加速熱衰減沉降幕（明化鎮組和第四系）［1－3］。

南大港斷裂是位于南大港凸起構造帶上的一條北東走向的二級邊界斷裂，長25 km，自古近紀開始活動［4］，控制著歧南次凹的演化與發展，但以往專門研究該斷裂的文獻卻甚少。

本文結合油區三維地震剖面，剖析了其活動規律及演化過程。在此基礎上，討論了南大港斷裂對油氣的影響。

2 南大港斷裂活動性研究

在平面上，較大斷裂的延展一般具有較明顯的分段性，各段的構造特征、活動特點，甚至演化歷史往往不盡相同［5］。南大港主斷裂（本文所謂的主斷裂系指對沉積起主要控制作用的斷裂。就南大港斷裂而言，其主斷裂為：西南部的F1斷裂，中部的F2斷裂以及東北部的F3斷裂）傾角總體表現出“兩頭陡，中間緩”的特點（圖2）。據此和南大港斷裂在平面上的展布等特征，將其分為西南部、中部以及東北部三段，其中中部與東北部在圖1中分別對應F1，F2以及F1，F3兩條斷裂。本文以油區三維地震剖面為主要基礎資料，剖析南大港斷裂的活動特點和構造特征，進而揭示其活動規律和演化過程。

斷裂活動性的研究方法主要包括生長指數法［6］，斷層活動速率法［7］，滑距分析法［8］以及古落差法［9］。所謂古落差，即為在垂直于斷層走向的剖面上，斷層兩盤相當層之間的鉛直距離。

古落差可在地震剖面上量得頂底界面的反射時間后，經時深轉換而求得，故可操作性較強。本文結合實際情況，使用古落差法評價南大港主斷裂的活動性。

圖2 南大港主斷裂傾角變化

圖3 南大港主斷裂古落差

2.1 西南部

測線1處，南大港斷裂對沉積并無控制作用，在地震剖面上呈直線狀。自測線2處起，南大港斷裂活動性增強（沙河街組一段沉積時期古落差達100 m以上），形態上呈現為鏟狀；其下降盤一側出現若干調節斷裂，它們大多僅僅切割新近系及第四系，對沉積無明顯控制作用（如圖4a）。測線4處，南大港斷裂在形態上開始轉變為上陡下緩的座椅狀。

通過計算，南大港斷裂在西南部古落差平均為：沙河街組三段74 m，沙河街組一段258 m，東營組218.6 m。

2.2 中部

在南大港斷裂控制下，測線5處，歧南次凹的單斜地塹形態已十分明顯。測線6，7，8同時垂直經過南大港斷裂的F1與F2兩條斷裂。通過對古落差的計算，該區域F2活動性強，古落差平均值分別為：沙河街組三段322 m，沙河街組一段541 m，東營組330.5 m，F1活動性較弱。

測線6處（如圖4b），F1斷裂僅切割過明化鎮組地層頂部，對沉積無控制作用，表明該處斷裂形成與明化鎮組沉積之后；測線7處（如圖4c），斷層切割過東營組，對沉積控制作用明顯，說明此處斷裂形成于東營組沉積時期；測線8處（如圖4d），斷層切割過沙河街組三段地層，沙河街組三段古落差為187.7 m，沙河街組一段古落差為172.4 m，東營組古落差為404.4 m；測線11處，F2斷裂已消失，由F1斷裂控制沉積。

圖4 南大港斷裂部分地震剖面解釋

以上分析表明，東營組沉積之前，F1斷裂在現今南大港斷裂中部（測線6至測線7之間）應是分隔開的兩條斷裂。進入東營組沉積時期，測線7處的“F1”斷裂才開始發育；直至明化鎮組后，在測線6處形成“F1”斷裂，才使其在中部連接為一體。

圖5 南大港斷裂中段古近紀演化示意

從圖5中可以看出，F2斷裂在古近紀一直處于活動狀態，F1斷裂雖切割過沙河街組三段地層，但是在東營組沉積時期才形成的。

南大港主斷裂（F2）平均古落差為：沙河街組三段316.8 m，沙河街組一段497.2 m，東營組342.2 m。

2.3 東北部

測線11處（如圖4e），F3斷裂（為該段主體斷裂）出現，F1斷裂與其在地震剖面上側向相接。此處，F1斷裂切割到沙河街組二段地層，但僅控制沙河街組一段與東營組沉積（古落差分別為：389.9 m，119.1 m）。這表明，F1斷裂在此處形成于沙河街組一段沉積時期。F3斷裂古落差為：沙河街組三段357.6 m，沙河街組一段113.4 m，東營組65.8 m。同時，在地震剖面上，歧南次凹的地層開始水平地過渡到埕北斷階帶上。測線12處，F1斷裂雖切割過沙河街組三段地層，然而不控制沉積，表明F1在此處形成于明化鎮組之后；活動性集中在F3斷裂上。測線13處（如圖4f），南大港斷裂帶已與埕北斷階帶側向相接，F3活動性也開始變弱（活動性最強的沙河街組一段古落差也僅為115.1 m），F1斷裂已經消失；再向東北方向，南大港斷裂逐漸消失。

上述分析表明，F3在東北部古近紀一直處于活動狀態，而該段F1斷裂則在沙河街組一段才在測線11處形成（圖6），之后逐漸向東北延伸，至明化鎮組后形成現今形態。

南大港斷裂東北主斷裂古落差平均值：沙河街組三段314.2 m，沙河街組一段337.7 m，東營組147.5 m。

圖6 南大港斷裂東北段古近紀演化示意

總體上，南大港斷裂在沙河街組一段沉積時期活動性最強，且斷裂中部三期的古落差都最大。然而就整個歧口凹陷而言，北東向斷裂在沙河街組三段沉積時期活動性最強［10］，且諸如板橋斷裂，大張坨斷裂，濱海斷裂，張北斷裂，歧東斷裂等多條斷裂都具有明顯的遷移特性（斷層由西南往東北，沙河街組一段和東營組沉積時期斷裂活動量增大，沙河街組三段沉積時期斷裂活動量減小）。

南大港斷裂這種特殊的活動規律應與凹陷內的基底走滑斷裂活動有關。研究表明，歧口凹陷沿岸帶存在一條基底走滑斷裂［11－13］，受基底走滑斷裂影響，歧口凹陷南部的局部地區，沙河街組一段地層發育有玄武巖巖席和沉積滑塌體；靠近張北斷裂（可能是深部基底斷裂在淺部延伸的產物）的沙河街組一段與東營組地層發生了明顯的向斷裂方向的褶皺［14］，這些都是基底走滑斷裂發生過強烈活動的證據。其活動可能影響著南大港斷裂不同部位的活動性，故使南大港斷裂表現出“特性”。

另外，通過分析斷裂的活動性可知，南大港斷裂現今形態是在明化鎮組后才形成的。

3 南大港斷裂的油氣意義

通過對全國范圍內大慶等40個具有典型代表意義的油氣田統計，斷裂對烴源巖、運移、圈閉、油氣聚集、油氣藏分布的重要控制率都在70%以上［15－16］。

南大港斷裂的活動對油氣同樣具有重要影響。一方面，每期活動增加了歧南次凹的埋深，促進了以沙河街組和東營組為主的兩套主力生油層的成熟、演化，形成以Ⅱ1－Ⅰ型為主的烴源巖，為油氣的聚集、成藏提供了良好的物質基礎［10］；另一方面，南大港斷裂與歧南次凹發育的烴源巖大面積接觸，使其控制著油氣運移的路徑、范圍和最終在圈閉中的聚集方式。

南大港斷裂西南側位于歧口凹陷西南緣的構造巖性油氣藏發育區，其與羊二莊等近東西向斷裂一起控制著該區域油氣的聚集成藏，形成了周清莊、王徐莊、羊三木、孔店和友誼等多個油田。南大港斷裂東北側傾末端與張北斷裂下降盤之間，發育了一套東營組三角洲前緣砂體。南大港斷裂控制著油氣垂向上的運移，配以不同的構造背景，可形成背斜、斷鼻斷塊、構造巖性等多種類型油藏［17－18］。

南大港斷裂中部同樣是油氣聚集區帶［19］，該段發育了F1與F2兩條斷裂，它們整體為側接關系，而斷裂側接部位本身就是油氣聚集的有利部位，尤其是中淺層油氣［20］。受南大港斷裂活動的影響，F2斷裂與F1斷裂之間可以形成逆牽引以及斷鼻油氣藏，而F2的上升盤則可以形成斷塊油氣藏。

4 結論

（1）南大港斷裂剖面上的形態以座椅狀為主，活動性以沙河街組一段最強，且未表現出明顯的構造遷移特征，活動規律具有特殊性。

（2）經過對地震剖面的分析認為，南大港斷裂現今形態是在明化鎮組沉積后才形成的。

（3）南大港斷裂對油氣的成熟、演化、運移以及聚集成藏都有重要作用，故具有重要的油氣意義。

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According to three－dimensional seismic profiles of Qikou depression as the main basic information，and calculating paleo fall of the Shahejie formation section III，section I and Dongying formation sedimentary period.Nandagang fault activity has been analyzed.The results showed that the Nandagang fault activity is the strongest in Shahejie formation section I sedimentary period，which did not show obvious tectonic migration，and the activity is different from the activity patterns of the study area，which resulted from the basement strike－slip faults.In addition，in the article，it is pointed out that the current Nandagang fault present formation was formed after Minghuazhen formation.Finally，it is discovered how the Nandagang fault affected the hydrocarbon generation，migration and accumulation and its significance.

01The activity and its hydrocarbon significance of Nandagang fault in Qikou depression

Chen Siqian et al（Continental Dynamics National Key Laboratory／Geology Department，Northwest University，Xi'an，Shaanxi 710069）

Qikou depression；Nandagang fault；paleo fall；tectonic migration；tectonic evolution；hydrocarbon significance

TE111.2

A

1673－8217（2012）04－0001－04

2012－03－26；改回日期：2012－04－19

陳思謙，1987年生，碩士研究生，現主要從事盆地分析研究。

國家自然科學基金（重大研究計劃）重點項目（90814005）；近海富烴凹陷資源潛力再評價和新區、新領域勘探方向（2011ZX05023－001）（“十二五”國家重大科技專項）。

吳官生