走滑構(gòu)造變形特征及其形成圈閉分布

李明剛，吳克強(qiáng)，康洪全，賈懷存，程濤

（中海油研究總院，北京 100027）

引言

走滑構(gòu)造作用可以形成復(fù)雜的構(gòu)造系統(tǒng)，是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的一個(gè)重要的前沿課題。自從扭動(dòng)斷層概念提出以來(lái)，走滑構(gòu)造的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展[1-3]。走滑構(gòu)造作用不僅影響著盆地的形成與演化，在油氣成藏方面也有重要的作用[4-7]。近年的油氣勘探中發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的與走滑構(gòu)造作用相關(guān)的油氣圈閉，因而受到廣泛關(guān)注。

郯廬斷裂是一條著名的走滑斷裂帶，勘探實(shí)踐表明其渤海海域段油氣資源非常豐富，探明儲(chǔ)量占整個(gè)渤海油田的70%，目前落實(shí)的走滑構(gòu)造圈閉基本都獲得了油氣發(fā)現(xiàn)。但是走滑構(gòu)造圈閉并不是沿著走滑斷裂帶滿帶分布，而只是在特定的區(qū)域存在。因此查明走滑構(gòu)造圈閉的分布規(guī)律，對(duì)走滑斷裂帶的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。本文試圖在走滑構(gòu)造變形特征梳理的基礎(chǔ)上，總結(jié)走滑構(gòu)造圈閉的成因與分布模式，指導(dǎo)走滑變形區(qū)的油氣勘探。

1 走滑構(gòu)造的識(shí)別標(biāo)志

走滑構(gòu)造是地殼或巖石圈在位移矢量近水平的剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生的構(gòu)造變形，包括走滑主位移帶及各種由斷層走滑位移引起的伴生構(gòu)造。具體的走滑構(gòu)造樣式與走滑斷層的位移方式有關(guān)。走滑斷層以兩盤斷塊體相對(duì)走滑位移為主要運(yùn)動(dòng)特征，按照位移方式一般有張扭、壓扭和平行扭動(dòng) 3種。一般來(lái)講平行扭動(dòng)形成“真正的”簡(jiǎn)單剪切走滑變形，而張扭和壓扭位移方式，由于走滑斷層的位移方向多與斷層線斜交，進(jìn)而引起斷層兩盤斷塊或走滑斷層上覆地層變形。走滑構(gòu)造普遍存于盆地構(gòu)造體系中，并與其他構(gòu)造樣式共同構(gòu)成了盆地構(gòu)造體系。走滑構(gòu)造是1種重要的含油氣構(gòu)造樣式，常表現(xiàn)出一些特征性的變形特征[8-9]，為認(rèn)識(shí)走滑構(gòu)造奠定了有利條件。

1.1 剖面識(shí)別標(biāo)志

（1）花狀構(gòu)造。花狀構(gòu)造是鑒定走滑構(gòu)造最重要的標(biāo)志。在花狀構(gòu)造中，主干走滑斷層上緩下陡，淺層近對(duì)稱性發(fā)散，深層近直立切入盆地基底。花狀構(gòu)造進(jìn)一步可以劃分為正花狀構(gòu)造和負(fù)花狀構(gòu)造。正花狀構(gòu)造是在壓扭作用下產(chǎn)生的，花心部分?jǐn)鄩K向上位移表現(xiàn)出背斜特征，斷層表現(xiàn)出逆斷層的特征；負(fù)花狀構(gòu)造在張扭作用下產(chǎn)生的，花心部分?jǐn)鄩K向下位移表現(xiàn)出向斜特征，斷層大多具有正斷距。理論上分析，正花狀構(gòu)造和負(fù)花狀構(gòu)造可以同時(shí)出現(xiàn)在同一走滑構(gòu)造帶的不同構(gòu)造部位。

（2）絲帶和海豚效應(yīng)。絲帶和海豚效應(yīng)是走滑斷層沿著斷層走向不同位置的剖面上表現(xiàn)出的正斷層和逆斷層的特點(diǎn)。絲帶效應(yīng)是指走滑斷層近直立，但是沿走滑斷層走向斷層傾向有變化，造成不同剖面有正斷層和逆斷層的表現(xiàn)；海豚效應(yīng)是在走滑斷層斷面傾向一致的情況下，由于斷層走滑位移引起斷層兩盤在不同位置的差異升降，表現(xiàn)出正斷層和逆斷層的特點(diǎn)。

（3）斷層兩側(cè)地層厚度不協(xié)調(diào)。斷層走滑位移會(huì)引起斷層兩盤錯(cuò)動(dòng)變形，如果同一地層存在厚度的變化，則斷層的走滑位移會(huì)導(dǎo)致剖面上斷層兩側(cè)地層厚度有顯著的差異。

1.2 平面識(shí)別標(biāo)志

平面上，走滑構(gòu)造也具有特定的變形特征。而且不同構(gòu)造層系走滑構(gòu)造的平面組合樣式差異明顯。深部構(gòu)造層，走滑斷層主斷面連續(xù)分布，切割盆地基底，表現(xiàn)出線狀延伸、帶狀展布的特點(diǎn)。中部構(gòu)造層，隨著走滑作用的減弱，走滑斷層主斷面逐漸“羽化”，平面上首尾相接，表現(xiàn)出帚狀特征，局部或有雁列特征。淺部構(gòu)造層，主斷面不發(fā)育，大量次級(jí)斷裂構(gòu)成雁列式的帶狀展布。

2 走滑構(gòu)造樣式及演化

走滑構(gòu)造樣式隨著走滑斷層位移的漸進(jìn)發(fā)展會(huì)發(fā)生一定的變化（圖1）。基底走滑斷層發(fā)育早期，盆地蓋層常常發(fā)育寬緩的雁列褶皺帶來(lái)調(diào)節(jié)斷層的走滑位移，蓋層的雁列褶皺與基底斷塊頂面可以產(chǎn)生滑脫。隨著走滑位移量的增大，盆地蓋層雁列褶皺寬度加大并出現(xiàn)各種次級(jí)剪切破裂，斷續(xù)的雁列走滑斷層開始發(fā)育，這些走滑斷層可能沒(méi)有直接與基底中的主干走滑斷層相聯(lián)接，但是它們可以在基底走滑斷層帶的漸進(jìn)變形過(guò)程中逐漸勾通，形成連續(xù)好、貫通整個(gè)盆地蓋層的線型走滑斷層帶[10-12]。晚期，走滑遞進(jìn)變形使得基底走滑斷層與蓋層走滑斷層連接在一起，蓋層走滑變形帶的寬度又變窄，走滑位移相對(duì)集中在貫穿基底與蓋層的主干走滑斷層上。

圖1 走滑構(gòu)造演化模式

3 走滑構(gòu)造圈閉的成因與分布

通過(guò)以上分析可知，在走滑變形區(qū)走滑構(gòu)造沿著走滑斷層呈帶狀展布，可以通過(guò)剖面組合樣式以及平面展布規(guī)律等一些標(biāo)志性特征綜合識(shí)別。然而，走滑構(gòu)造變形引起的相關(guān)圈閉并不是沿著走滑構(gòu)造帶普遍發(fā)育。理論分析和勘探實(shí)踐證實(shí)走滑構(gòu)造圈閉僅分布在走滑斷層水平位移變換成垂直位移的區(qū)帶，具體分布在以下4個(gè)位置。

（1）單條走滑斷層的端部。走滑斷層位移沿著斷層走向逐漸減小直至尖滅，這種位移變化的特征在斷層兩盤形成前壓（增壓）后拉（釋壓）的應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致兩盤端部呈現(xiàn)出2個(gè)壓縮區(qū)和2個(gè)拉伸區(qū)的四象限應(yīng)變分布特征，產(chǎn)生一些與走滑斷層斜交的張剪性或壓剪性斷裂（圖 2a）。收縮區(qū)擠壓隆升，拉伸區(qū)伸展沉降，進(jìn)而發(fā)育各種構(gòu)造圈閉。

圖2 單條走滑斷層位移相關(guān)的圈閉分布

（2）單條走滑斷層內(nèi)彎曲段。走滑斷層彎曲部位是斷層位移受阻或應(yīng)力釋放的區(qū)域，走滑斷層以壓扭或張扭的位移方式形成收斂增壓和離散釋壓區(qū)（圖 2b）。在增壓彎曲段水平擠壓分力引起地殼收斂隆升，容易形成背斜類圈閉，規(guī)模大；在釋壓彎曲段水平拉伸分力導(dǎo)致地殼拉張沉降，容易形成斷塊類圈閉，圈閉分散。

（3）多條斜列走滑斷層重疊部位。多條走滑斷層有左階和右階2種斜列的組合形式。在斜列走滑斷層的重疊部位，走滑作用誘導(dǎo)的垂直位移疊加，是圈閉發(fā)育區(qū)。圈閉發(fā)育狀況與具體斷裂組合方式及走滑方向有關(guān)。右階右旋和左階左旋走滑斷層帶的重疊部位，釋壓疊覆，拉張裂陷沉降，容易形成斷塊類圈閉甚至發(fā)展為拉分盆地；右階左旋和左階右旋走滑斷層帶的重疊部位，增壓疊覆，壓扭反轉(zhuǎn)隆起，容易形成背斜類圈閉（圖3a）。

圖3 多條走滑斷層位移相關(guān)的圈閉分布

（4）多條共軛走滑斷層交會(huì)區(qū)。共軛走滑斷層的交會(huì)區(qū)是應(yīng)力集中收斂或發(fā)散釋放的區(qū)域，在這樣的應(yīng)力場(chǎng)背景下引起地殼收縮隆起或拉張斷陷，進(jìn)而形成相關(guān)的圈閉類型。如圖3b所示，北東向右旋和北西向左旋走滑斷層的共軛交會(huì)區(qū)，一、三象限為收斂增壓區(qū)，容易形成隆起構(gòu)造；二、四象限為拉張釋壓區(qū)，盆地沉降形成斷塊構(gòu)造甚至發(fā)育凹陷區(qū)。渤海的勘探實(shí)踐證實(shí)了該規(guī)律。在北西向張家口—蓬萊左旋斷裂體系和北東走向郯廬右旋斷裂帶的交會(huì)處，一、三象限增壓疊覆，壓扭反轉(zhuǎn)形成正地形的圈閉群，而二、四象限為釋壓拉張區(qū)，強(qiáng)烈斷陷是渤海海域主要凹陷的發(fā)育區(qū)。

總體而言，走滑構(gòu)造圈閉類型可以劃分為2類，一類與單條走滑斷層相關(guān)，另一類與多條走滑斷層相關(guān)。受走滑斷層控制，沿著走滑斷層帶狀分布，具體分布在4個(gè)位置：?jiǎn)螚l走滑斷層的端部、單條走滑斷層內(nèi)彎曲段、多條斜列走滑斷層重疊部位和多條共軛走滑斷層交會(huì)區(qū)。走滑構(gòu)造圈閉不同分布位置都存在增壓收縮和釋壓拉張2種應(yīng)力狀態(tài)。其中增壓收縮區(qū)多發(fā)育背斜—斷背斜類圈閉，圈閉較為整裝單一，面積較大；而釋壓拉張區(qū)一般發(fā)育斷塊—斷鼻類圈閉，圈閉較為分散，規(guī)模相對(duì)較小（表1）。渤海的勘探實(shí)踐證實(shí)增壓區(qū)的地質(zhì)儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于釋壓區(qū)的地質(zhì)儲(chǔ)量，因此應(yīng)著重重視增壓區(qū)的勘探。

表1 走滑構(gòu)造圈閉分布規(guī)律

4 勘探實(shí)例分析

走滑構(gòu)造圈閉在上述4個(gè)走滑斷層水平位移轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪蔽灰频膮^(qū)帶普遍發(fā)育，這一規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有助于走滑變形區(qū)一些構(gòu)造圈閉的成因解釋與圈閉落實(shí)。

錦州25-1油田位于渤海海域遼東灣探區(qū)遼西凹陷的北部，是1個(gè)億噸級(jí)的大型油氣田。該油田6、11井區(qū)所在的“凹中隆”成因認(rèn)識(shí)一直存在爭(zhēng)議。眾所周知，NE向郯廬走滑斷裂帶從遼東灣地區(qū)穿過(guò)，因此油田圍區(qū)存在的 NE向基底斷裂應(yīng)該是郯廬斷裂帶的分支，而具有走滑變形的性質(zhì)。通過(guò)系統(tǒng)刻畫、落實(shí)油田圍區(qū)的NE向基底走滑斷裂，提出了“凹中隆”合理的解釋方案：處于F1和F2兩條左階右旋走滑斷層的重疊位置，走滑斷層位移引起該區(qū)擠壓疊覆，形成反轉(zhuǎn)隆起構(gòu)造。走滑斷層控圈的思維同樣適用于海外地區(qū)的油氣勘探。由于南美與西非大陸旋轉(zhuǎn)拉張裂離的作用，桑托斯盆地鹽下斷裂體系晚期與區(qū)域伸展應(yīng)力場(chǎng)斜交，表現(xiàn)出走滑的性質(zhì)，進(jìn)而控制了鹽下局部反轉(zhuǎn)構(gòu)造圈閉的發(fā)育。如L構(gòu)造存在的3個(gè)構(gòu)造高點(diǎn)都是受左旋走滑斷裂帶控制形成的局部擠壓反轉(zhuǎn)構(gòu)造。西部和中部構(gòu)造受單挑走滑斷層控制，都處于左旋走滑斷層彎曲增壓部位，斷層位移受阻，擠壓收斂形成的反轉(zhuǎn)背斜、斷背斜構(gòu)造。東塊構(gòu)造主要是受2條右階左旋走滑斷層的疊覆增壓位置，地層壓扭形成反轉(zhuǎn)斷背斜構(gòu)造。

5 結(jié)論與啟示

（1）走滑斷層作用控制相關(guān)構(gòu)造圈閉總體沿著走滑斷層帶水平位移轉(zhuǎn)換為垂直位移的區(qū)段帶狀分布，具體分布在4個(gè)位置：?jiǎn)螚l走滑斷層端部、單條走滑斷層內(nèi)彎曲段、多條斜列走滑斷層重疊部位和多條共軛走滑斷層交會(huì)區(qū)。

（2）走滑構(gòu)造圈閉不同分布位置都存在增壓收縮和釋壓拉張2種應(yīng)力狀態(tài)，發(fā)育不同的圈閉類型。

（3）走滑變形區(qū)應(yīng)該樹立“走滑控圈”的思維，堅(jiān)持尋找、識(shí)別大型的走滑斷層，每條新走滑斷層的確認(rèn)，必定能夠沿著落實(shí)的斷裂發(fā)現(xiàn)一系列走滑相關(guān)圈閉，進(jìn)而打開新的勘探局面。

[ 1]Harding T P. Petroleum t raps associated with wrench faults[ J].AAPG Bulletin, 1974, 58( 7):1290-1304.

[ 2]Davis G H , Bump A P, Garcia P E, et al. Conjugate Riedel deformation band shear zones [ J ].Journal of Structural Geology, 1999, 22( 2): 169-190.

[3]陳書平，呂丁友，王應(yīng)斌，等.渤海盆地新近紀(jì)-第四紀(jì)走滑作用及油氣勘探意義[ J].石油學(xué)報(bào)，2010,31（6）：894-899.

[ 4]彭文緒, 辛仁臣, 孫和風(fēng), 等. 渤海海域萊州灣凹陷的形成和演化[J].石油學(xué)報(bào), 2009, 30( 5):654-660.

[ 5]龔再升, 蔡?hào)|升, 張功成. 郯廬斷裂對(duì)渤海海域東部油氣成藏的控制作用[J].石油學(xué)報(bào), 2007,28( 4): 1-10.

[ 6]蔡?hào)|升, 羅毓暉, 武文來(lái), 等. 渤海淺層構(gòu)造變形特征、成因機(jī)理與渤中坳陷及其周圍油氣富集的關(guān)系[J].中國(guó)海上油氣( 地質(zhì)), 2001, 15( 1): 35-43.

[ 7]余一欣，周心懷，徐長(zhǎng)貴，等.渤海遼東灣坳陷金縣構(gòu)造變換帶發(fā)育特征[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2013,27（5）：999-1004.

[8]孫洪斌，張鳳蓮.遼河盆地走滑構(gòu)造特征與油氣[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2002,26（1）：16-21.

[9]童亨茂，宓榮三，于天才，等.渤海灣盆地遼河西部凹陷的走滑構(gòu)造作用[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008,82（8）：1017-1026.

[10]李明剛，楊橋，張健. 黃驊拗陷新生代構(gòu)造樣式及其演化[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011,33（1）：71-77.

[11]馬慶佑，沙旭光，李玉蘭，等.塔中順托果勒區(qū)塊走滑斷裂特征及控油作用[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2012,34(2):120-124.

[12]江濤，邱玉超，鄧校國(guó)，等.狹長(zhǎng)走滑斷陷盆地構(gòu)造對(duì)沉積—成藏的控制作用——以伊通盆地為例[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2012,34(3): 267-271.