廟西北洼西部陡坡帶斷裂特征與油氣成藏

王玉秀，王 昕，李 才，韓 芮，劉丹丹，郭 維

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津塘沽 300452)

1 地質背景

斷陷盆地是中國東部中新生代典型的盆地類型，勘探實踐表明，其陡坡帶是油氣聚集的良好場所[1-2]。研究不同類型陡坡帶特征，分析陡坡帶油氣成藏主控因素，明確不同類型陡坡帶油氣富集特征，對完善斷陷盆地陡坡帶油氣成藏規律認識和深化陡坡帶油氣勘探有重要的理論和實踐意義[3]。

廟西北洼是渤海灣東部一箕狀洼陷，其西側通過邊界斷裂與廟西北凸起分割。受渤海灣盆地NNE向右旋走滑和東西向共軛走滑的作用，其西側陡坡帶邊界斷裂NW-SE方向拉張，NE-SW方向擠壓，邊界斷裂具有走滑-拉張的性質，展布方向是NNE,規模大，平面延伸長達42 km，斷距較大，其伴生的次級斷裂呈NE向(圖1)。斷裂活動控制構造圈閉的形成，也是油氣運移的通道，還可以封堵油氣運移形成油氣藏[4-5]。陡坡帶不同位置斷裂在平面、剖面中的特征與組合樣式各不相同，油氣聚集成藏的條件存在差異性。本文在解釋地震資料的基礎上，分析廟西北洼西部陡坡帶斷裂結構特征及其對油氣富集成藏的作用，為今后的油氣藏勘探提供依據。

2 斷裂結構及剖面組合特征

廟西北洼邊界斷裂受拉張及走滑疊加應力場的影響，斷裂非常發育，變形復雜，在剖面上表現為多種樣式的組合特征，按照其斷層復雜程度分為簡單式、復式兩種類型的邊界斷裂結構。

2.1 單斷層的剖面特征

簡單式是由一條主要的邊界斷層組成的斷裂結構，該區主要表現為板式和鏟式兩種類型。

板式：板式陡坡帶主斷面陡峭而平直，斷面傾角為60°以上，呈平板狀，為單條控帶斷層。該類陡坡帶僅是斷層面之上的塊體發生旋轉而斷層面不動。

鏟式：鏟式陡坡斷面呈鏟狀，斷層面與上覆塊體同時發生旋轉，上部傾角為45°～60°，下部為30°～45°[6]。

簡單式邊界斷裂結構主要分布在陡坡帶的中段，次級斷裂相對不發育。

2.2 多斷層的剖面特征

復式斷裂結構是由兩條或者兩條以上斷裂組成的，可以是同生斷層，也可以是主斷層與若干次級斷層組成。不同應力條件下形成不同的斷裂組合樣式，主要表現為“座椅式”、“馬尾式”、“階梯式”和“復雜斷階帶”4種類型。

階梯式：由鏟狀主斷面與多條次級順向斷裂構成，這些次級順向斷裂相互平行成階梯狀，節節下掉，共同控制一個具有成因聯系和相似形態的階梯型構造帶，又稱“多米諾構造”[6-8]。

座椅式(又稱“坡坪式”)：座椅狀斷層斷面形態由較陡傾的“斷坡”和較緩傾的“斷坪”連接而成。其陡坡帶的特點是在呈鏟狀的主斷面上殘留一個基巖潛山，比正常的陡坡多一個“座墩”，因此稱為座椅式或坡坪式。該斷裂結構主要分布于陡坡帶的中段(圖2a)。

圖1 廟西北洼區域位置及陡坡帶斷裂分布

圖2 廟西北洼西部陡坡帶座椅式(a)和馬尾式(b)斷裂結構

馬尾式：由鏟狀主斷層和與其斜交的一系列順向斷層組合而成。這些次級順向斷層下傾方向收斂構成馬尾狀，次級斷層位于主斷層的上盤，呈受主斷層控制的拆離滑脫構造特征(圖2b)。馬尾式斷裂結構在陡坡帶南段和中北段均有發育。

復雜斷階帶：階梯式斷裂與復“y”字型斷裂復合而成。階梯式和復雜斷階帶在陡坡帶北段發育。

3 斷裂結構與油氣成藏關系

由于洼陷邊界斷層演化階段不同造成邊界斷裂結構樣式不同，從而形成不同的構造圈閉樣式，對油氣運聚、成藏起到的控制作用也不盡相同。

3.1 斷裂結構控制構造樣式

不同斷裂結構樣式伴生不同的褶皺構造。識別出四種不同類型的構造，即正牽引構造、逆牽引構造、擠壓背斜和由它們垂向疊加而形成的復合構造。

正牽引構造：通常局限于緊靠斷層面的區域，規模一般較小，靠近斷層一側較陡，遠離斷層一側較緩。簡單式斷裂結構區一般發育正牽引構造。

逆牽引構造：與正牽引構造相比，逆牽引構造的規模一般較大，分布范圍較廣。逆牽引構造的發育表明，位移隨離開斷面距離增加而減小，這是對斷層作用的彈性(撓曲)響應。在邊界大斷層發育過程中，隨著兩盤基巖塊體高差增加，為了保持其相對平衡常產生次級斷裂而形成斷階。當斷階地層傾向與斷層傾向相反時，則形成屋脊式斷塊結構的反向斷塊圈閉；主控斷層的斷面變陡、斷距變大時，伴生次級斷層的斷距也會變大，則容易形成逆牽引背斜[3-9](圖3)。

滾動背斜：新生代盆地，早期受到區域拉張應力場影響，形成正斷層，后受到區域性擠壓作用，形成滾動背斜[9]。研究區由一種邊界斷裂結構向另外一種斷裂結構轉變的位置，往往是局部構造應力轉變的表現，易形成滾動背斜(圖4)。

圖3 逆牽引構造反向斷塊、逆牽引背斜

單一的構造樣式與簡單式的斷裂結構相關，形成的圈閉以斷鼻類型為主。廟西北洼陡坡帶構造樣式多是由以上三種構造在垂向上疊加而成的：①下部為正牽引, 上部為逆牽引構造，②下部為正牽引，上部為滾動背斜。馬尾式、階梯式、復雜斷階帶斷裂都是與下部為正牽引, 上部為逆牽引構造相關。在拉張作用下，若地層傾向與斷層傾向相反，形成翹傾斷塊圈閉。若斷層活動時，下降盤斷層面附近地層下掉彎曲，則形成逆牽引背斜及斷鼻圈閉[3](圖5)。座椅式與下部為正牽引，上部為滾動背斜構造樣式相關。

圖4 滾動背斜

圖5 翹傾斷塊(a) 地塹式逆牽引背斜(b)

3.2 斷裂結構控制油氣運移

廟西北洼陡坡帶緊鄰凹陷生油中心，鉆探證實，該區沙一段和東營組均為有效烴源巖，因此斷裂發育程度控制油氣運聚能力。“馬尾式”及“階梯式”主斷層切入烴源巖，溝通油源，與之相交的次級斷層長期活動，對油氣垂向疏導和再分配，因此油氣運移、充注能力強，油氣富集程度高[11-12]。

座椅式斷裂的主斷裂為長期活動斷層，但是由于在潛山面附近發育一段斷坪面，對油氣垂向運移起著一定的遮擋作用[10]，當油氣運移至斷坪面之下時沿著斷坪面抬升方向做橫向運移以及沿著切至斷坪面的次級斷層垂向再分配，因此，該組合類型的斷裂發育區其油氣相對不富集，油藏高度普遍較小，且斷坪越寬油氣富集程度越差，油氣主要依附于分支斷層，以“花瓣”位置油氣最為富集。

已有構造鉆探證實靠近廟西北洼生油中心的座椅狀斷層斷坪面由南向北逐漸抬高，油氣沿斷坪面分流向北部高處運移，中塊、北塊以馬尾式、階梯式斷裂結構為主，油氣運移通暢，從而在中北塊形成富集區塊(圖6)。

圖6 座椅式運移立體模式(a) 馬尾式、階梯式運移模式(b)

4 結論

廟西北洼西部陡坡帶斷層發育，斷裂結構在剖面表現為不同的組合特征，不同的斷裂結構控制形成不同的圈閉類型和構造樣式[12]，陡坡帶南段馬尾式、階梯式斷裂發育，構造圈閉發育，中段以簡單式邊界斷裂為主，構造圈閉欠發育，南段發育四種類型的邊界斷裂結構，形成斷塊、擠壓背斜、逆牽引背斜等圈閉類型。多斷裂組合對油氣垂向疏導起到積極的作用。馬尾式、階梯式相對于座椅式斷裂組合來說，油氣運移更加通暢。研究認為，逆牽引背斜、滾動背斜和翹傾斷塊圈閉類型好，規模較大，控圈斷層即是油氣運移斷層，是形成規模油氣勘探的有利區域。

[1] 李曉清，程有義，熊保賢，等.正斷層斷面樣式與上盤伴生褶皺及其油氣勘探意義[J].石油地球物理勘探,2001,36(2):206-212.

[2] 慕德梁，孟衛工，李成，等. 斷陷盆地陡坡帶構造樣式與油氣聚集——以渤海灣盆地遼河坳陷西部凹陷陡坡帶為例[J].石油與天然氣地質,2009,30(5):635-642.

[3] 周開義，張放東，高漸珍，等. 白音查干凹陷北部陡坡帶油氣勘探[J].河南石油,2003,17(4):16-18.

[4] 尹麗娟. 濟陽坳陷陡坡帶油氣富集特征[J].海洋石油,2012,32(1):45-48.

[5] 王光奇，李三忠，周立宏，等. 張東斷層成因機制及其與油氣成藏關系[J].石油勘探與開發,2002,29(6):38-40.

[6] 孫龍濤，周蒂，陳長民，等.珠江口盆地白云凹陷斷裂構造特征及其活動期次[J].熱帶海洋學報,2008,27(2):25-31.

[7] 單寶忠.張東斷層成因機制及其與油氣成藏關系[J].特種油氣藏, 2007, 14(1):19-21,33.

[8] 漆家福，王德仁，陳書平，等. 蘭聊斷層的幾何學、運動學特征對東濮凹陷構造樣式的影響[J].石油與天然氣地質,2006,27(4):451-459.

[9] 祁大晟. 滾動背斜形成機理探討[J].新疆石油地質, 1993,14(4):385-389.

[10] 毛慶鑫. 從幾何學及運動學特征探討斷層封閉性[J].硅谷, 2011,(14):169-189.

[11] 李才，王昕，張海義，等. 渤海海域廟西北洼陷新生代斷裂特征及對油氣成藏的控制作用[J].石油地質與工程, 2012,26(1):10-12,25.

[12] 官大勇，王昕，張海義，等. 廟西北凸起不整合面結構及其與油氣成藏關系[J].石油地質與工程, 2013,33(1):29-32.