辽中凹陷南洼 A 走滑构造特征及成因分析 刘丰 吴奎 王冰洁 张如才 郑彧 中海石油(中国)有限公司天津分公司 摘 要： 基于三维地震资料精细解释结果, 在辽中凹陷南洼 A 识别出两条主干走滑断层, 受其发育特征差异性的控制, 形成了不同的伴生构造类型结合物理模拟实验对其构造成因进行了分析, 结果表明, 由于两条主走滑断层两侧在不同位置应力条件和活动性的差异, 走滑断层与其伴生断层形成了多级“Y”形、负花状和下铲上花状三种构造样式, 并相应形成走滑双控叠覆伸展构造、走滑主控断内伸展构造和走滑主控断内挤压构造三种构造类型, 各种构造类型具有不同的圈闭效应和油气运移条件关键词： 辽中凹陷; 走滑断裂; 断裂特征; 构造特征; 作者简介：刘丰, 硕士, 工程师, 1983 年生, 2010 年毕业于长江大学石油地质专业, 现从事石油地质研究及油气勘探工作收稿日期：2017-08-02基金：国家科技重大专项“近海大中型油气田形成条件与分布” (2011ZX05023-006) Strike-slip structure characteristics and genesis analysis of A tectonic, south of Liaozhong sag in the Liaodong bay depressionLIU Feng Tianjin Branch of CNOOC China Ltd.; Abstract： Based on 3D seismic data interpretation results, two main strike-slip faults in A tectonic, south of the Liaozhong sag in the Liaodong bay depression were identified.Under the control of the diversity of its developmental characteristics, different kinds of associated tectonic were formed.Combined with the physical simulation experiment, the tectonic causes were analyzed.The results indicated the clear existence of strike-slip faults and its associated tectonic formed by the petroleum geological significance and two major strike-slip faults on both sides because of the difference of stress conditions and activity in different positions, strike-slip faults and their associated fault formed multi-stage‘Y', negative flower structure and shovel type negative flower structure three types of tectonic style, and accordingly formed strike-slip double stretch superposition structure, strike-slip master fault extensional structure and strike-slip fault in extrusion structure control three structure types, with different trap effect and hydrocarbon migration conditions.Keyword： Liaozhong sag; strike-slip fault; fracture characteristics; structure characteristics; Received： 2017-08-02近年来, 在渤海海域沿走滑断裂带发现了一系列大规模的油气田, 证实走滑断裂带是油气有利聚集区。
在辽中凹陷走滑断裂带也发现了一系列含油气构造, 其中 92%以上分布于走滑断裂带上, 获得可观的地质储量研究区逐渐演变为一个重要的油区, 对走滑断层的进一步研究是促进该区油气高效勘探的有效手段本文以辽中凹陷南洼 A 构造为研究区, 利用研究区三维地震资料对构造进行解析, 有效识别出走滑断裂带1 区域地质背景辽东湾坳陷位于渤海湾盆地的东北部, 自西向东可分为“辽西凹陷–辽西凸起–辽中凹陷–辽东凸起–辽东凹陷”五个二级构造单元, 走向为 NNE–SSW 向, 呈狭长条带状展布, 表现出“三凹两凸”的构造格局 (图 1a) 研究区位于辽中凹陷南洼, 主要发育了Ⅰ号和Ⅱ号两条主干走滑断层, 随着这两条主干走滑断层的形成和活动, 产生了一系列的伴生断层, 主走滑断层及其伴生断层组成A 构造主体, 受不同断层控制可以将 A 构造分为南、北两块 (图 1b) 2 走滑断层识别走滑断层产生于独特的应力背景之下, 它具有一系列独特的几何学特征, 这是判识其是否存在的重要标志在剖面上, 走滑断裂带主断面产状近于直立插入基底, 具有上缓下陡的特征;走滑断层形成的伴生断层与主走滑断层组合成丰富的构造样式从平面上看, 走滑断裂带形迹十分丰富, 可以是一条光滑的连续线, 也可以是由多条断层构成的雁列状断层组[10]。
在研究区三维地震资料基础上, 在地震剖面上能识别出负花状构造样式, 在空间上主断面具有丝带效应的特征, 这些都是走滑断层发育的重要证据2.1 走滑剖面标志花状构造是鉴定走滑构造最重要的剖面标志[11]从横切区内的三维地震局部剖面上, 可以看出走滑断层主断面均具有相对的上缓下陡的特征Ⅰ号走滑断层在深层构造层近直立地切入基底, 在中浅层构造层局部受引张, 或者是斜向离散走滑, 发育一系列的伴生断层, 形成向上发散、分支而形成漏斗状的“Y”形破裂带或者花形破裂带, 在剖面上组成多级“Y”字形和负花状的构造样式 (图 2a、b) Ⅱ号走滑断层同样在中深层构造层近直立, 在浅层构造层则表现为负花状构造样式, 整体形态在剖面上表现为典型的下铲上花状构造样式 (图2c) 丝带效应是指走滑断层近直立, 但是沿走滑断层走向断层倾向有变化, 造成不同剖面有正断层和逆断层的表现 (图 3) [4]从图 2 中 (1) 、 (2) 实例剖面主断面特征来分析, Ⅰ号走滑断层从南至北倾向逐渐由 SE 向演变为 NW向, 即同一条断层沿断层走向在空间上表现出倾向交替变化的丝带效应, 是研究区走滑断层存在的另一个证据。
图 1 研究区构造位置和构造特征 下载原图图 2 走滑断层剖面发育的构造样式 (剖面位置见图 1) 下载原图2.2 不同深度水平方差切片特征研究区构造主体受Ⅰ号和Ⅱ号走滑断层的控制, 这两条走滑断层呈叠置关系, 在不同构造层两条走滑断层也表现出不同特征从不同深度三维地震水平方差切片可以分析走滑断层不同构造层发育特征, 深部构造层 (2 600 ms, 图 4c) Ⅰ号走滑断层主断面呈 NE 走向连续分布, 表现为连续的近线状延伸的特点, 并发育 NNE 向伴生断层;Ⅱ号走滑断层主断面表现为连续微弯曲特点, 两条主走滑断层通过伴生断层硬连接于一起[12]中部构造层 (1 800ms, 图 4b) Ⅱ号走滑断层活动减弱出现雁列化, 走滑主断面消亡, 演变为一系列 NNE 向雁行式伴生断层;Ⅰ号走滑断层在南段表现出雁列化的现象, 而北段仍表现为连续线状延伸特征浅部构造层 (1 000 ms, 图 4a) 两条走滑断层的主断面均消亡, 演变为雁行式的断层组从走滑断层及其伴生断层的平面展布特征来看, 两条走滑断层在沙河街组和东营组时期的活动性最强, 之后便一同开始减弱, 而Ⅱ号走滑断层减弱更明显, 在东营组末期主断面消亡。
断裂在水平方差切片的不同深度表现特征, 与走滑断层普遍演化模式一致, 可以直观地表现研究区两条走滑断层的发育特征图 3 走滑断层的丝带效应 下载原图3 走滑构造特征及成因受郯庐走滑断裂的影响, A 走滑构造在新生代时期右旋剪切应力场作用下, 断层普遍具有右旋走滑特征[6,16], 不同构造层、不同区域断层性质差异明显图 4 研究区不同深度三维地震水平方差切片显示走滑断层平面展布 下载原图3.1 构造类型走滑断裂系统中局部走滑变形带的发育特征一般与走滑断层的叠置关系以及走滑位移等因素关系密切[17], 这也是走滑构造类型划分的重要依据之一[18]按照走滑构造变形带所发育的位置及其应力状态进行次级构造单元划分[19], 将研究区划分为Ⅰ号走滑断层主控断内伸展构造、走滑断层双控叠覆伸展构造和Ⅱ号走滑断层主控断内挤压构造三种构造类型Ⅱ号走滑主控断内挤压构造是指受Ⅱ号走滑断层单条控制, 在其两侧应力挤压部位形成的构造变形区;走滑双控叠覆伸展构造和Ⅰ号走滑主控断内伸展指两条走滑断层之间和单条走滑断层两侧在应力拉张部位形成的构造变形区, 以各类张性和张扭性构造为主研究区伴随Ⅱ号走滑断层演化而形成的典型挤压构造为 A 构造 N 块, 伴随Ⅰ号走滑断层演化而形成的 A 构造 S 块为走滑双控叠覆伸展构造和单控断内伸展构造组成 (图 5) 。
基于走滑断层及其发育的伴生断层, 结合右行力偶走滑应变椭圆分析, 单控断内构造带伴生断层均位于主位移带 (PDZ) R 剪切破裂和 R′剪切破裂的位置这些伴生断层与主走滑断层夹角越小, 走滑性越强;双控叠覆伸展构造带的伴生断层受两条主走滑断层的共同影响, 断层多为近东西向具有伸展性质的正断层3.2 断裂平面特征通过统计各构造层断层走向、平面延伸长度和发育密度, 对断层平面特征进行分析在深层构造层, Ⅰ号走滑断内伸展构造区的伴生断层走向以 NE 向为主, 断层在平面延伸长度较长, 多数达 2~4 km, 断层发育密度 0.92 条/km走滑双控叠覆伸展构造区的伴生断层走向为 NNE 或近 EW 向, 伸展作用相对强, 断层平面延伸长度以大于 2 km 为主, 断层密度 0.48 条/kmⅡ号走滑断内挤压构造区的伴生断层以 NNE 向为主, 延伸长度以 1~2 km 为主, 断层密度 0.5 条/km (图5) 在中部构造层, Ⅱ号走滑断层活动减弱, 主断面消亡, 发育 NE 向为主的雁行式断层组, 断层在平面延伸长度以小于 2 km 为主, 发育密度 0.61 条/km;Ⅰ号走滑伸展构造区的伴生断层基本上继承深层构造层特征, 但是南段雁列化, 主要伴生断层走向以 NE 向为主, 平面延伸长度稍变长, 以 4 km 以上为主, 断层密度 0.49 条/km;双控叠覆伸展构造区的伴生断层走向转变为近 EW 向, 平面延伸长度变长, 断层密度减小为 0.31 条/km (图 6a) 。
在浅部构造层, 以雁行式伸展正断层为主, 在 A 构造 S 块比 N 块的断层平面延伸长度及发育密度都相对大 (图 6b) 图 5 研究区断裂系统和构造类型分布 下载原图图 6 研究区不同构造层断裂系统特征分布 下载原图3.3 成因分析渤海海域走滑构造是在地幔热隆起 (伸展动力) 和斜向挤压 (走滑动力) 双动力作用下形成的[20]郯庐断裂的走滑作用与盆地的伸展作用相互叠加、相互影响, 这一动力学过程在辽东湾断陷区表现极为明显, 为走滑构造带在该区的发育提供了良好动力学背景从辽东湾地区勘探地震资料揭示的走滑断层的展布特征来看, 区内发育多条北东向大型走滑断层,。