歧口凹陷南大港斷裂活動(dòng)性分析及其油氣意義

陳思謙，劉池陽(yáng)，張東東，曲少東，李 健

（大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／地質(zhì)學(xué)系·西北大學(xué)，陜西西安 710069）

歧口凹陷南大港斷裂活動(dòng)性分析及其油氣意義

陳思謙，劉池陽(yáng)，張東東，曲少東，李 健

（大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／地質(zhì)學(xué)系·西北大學(xué)，陜西西安 710069）

以歧口凹陷三維地震剖面為主要基礎(chǔ)資料，通過(guò)計(jì)算沙河街組三段、一段以及東營(yíng)組沉積時(shí)期的古落差，剖析了南大港斷裂的活動(dòng)性。結(jié)果表明，南大港斷裂在沙河街組一段沉積時(shí)期活動(dòng)性最強(qiáng)，斷裂未表現(xiàn)出明顯的構(gòu)造遷移現(xiàn)象，與整個(gè)區(qū)域斷裂的活動(dòng)規(guī)律“格格不入”，其原因應(yīng)與基底走滑斷裂的活動(dòng)有關(guān)。另外，還提出了南大港斷裂現(xiàn)今的形態(tài)是在明化鎮(zhèn)組后才形成的。最后，論述了南大港斷裂對(duì)于油氣生成、運(yùn)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(gòu)造遷移；構(gòu)造演化；油氣意義

1 區(qū)域地質(zhì)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(jì)以來(lái)，在區(qū)域伸展背景下，歧口凹陷斷裂發(fā)育、特征多樣（圖1），斷裂活動(dòng)是凹陷形成與演化的控制因素。歧口凹陷的構(gòu)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(yíng)組），穩(wěn)定熱衰減沉降幕（館陶組）以及加速熱衰減沉降幕（明化鎮(zhèn)組和第四系）［1－3］。

南大港斷裂是位于南大港凸起構(gòu)造帶上的一條北東走向的二級(jí)邊界斷裂，長(zhǎng)25 km，自古近紀(jì)開(kāi)始活動(dòng)［4］，控制著歧南次凹的演化與發(fā)展，但以往專門研究該斷裂的文獻(xiàn)卻甚少。

本文結(jié)合油區(qū)三維地震剖面，剖析了其活動(dòng)規(guī)律及演化過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，討論了南大港斷裂對(duì)油氣的影響。

2 南大港斷裂活動(dòng)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(gòu)造特征、活動(dòng)特點(diǎn)，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(duì)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(xiàn)出“兩頭陡，中間緩”的特點(diǎn)（圖2）。據(jù)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(duì)應(yīng)F1，F(xiàn)2以及F1，F(xiàn)3兩條斷裂。本文以油區(qū)三維地震剖面為主要基礎(chǔ)資料，剖析南大港斷裂的活動(dòng)特點(diǎn)和構(gòu)造特征，進(jìn)而揭示其活動(dòng)規(guī)律和演化過(guò)程。

斷裂活動(dòng)性的研究方法主要包括生長(zhǎng)指數(shù)法［6］，斷層活動(dòng)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(dāng)層之間的鉛直距離。

古落差可在地震剖面上量得頂?shù)捉缑娴姆瓷鋾r(shí)間后，經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換而求得，故可操作性較強(qiáng)。本文結(jié)合實(shí)際情況，使用古落差法評(píng)價(jià)南大港主斷裂的活動(dòng)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(cè)線1處，南大港斷裂對(duì)沉積并無(wú)控制作用，在地震剖面上呈直線狀。自測(cè)線2處起，南大港斷裂活動(dòng)性增強(qiáng)（沙河街組一段沉積時(shí)期古落差達(dá)100 m以上），形態(tài)上呈現(xiàn)為鏟狀；其下降盤一側(cè)出現(xiàn)若干調(diào)節(jié)斷裂，它們大多僅僅切割新近系及第四系，對(duì)沉積無(wú)明顯控制作用（如圖4a）。測(cè)線4處，南大港斷裂在形態(tài)上開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)樯隙赶戮彽淖螤睢?/p>

通過(guò)計(jì)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(yíng)組218.6 m。

2.2 中部

在南大港斷裂控制下，測(cè)線5處，歧南次凹的單斜地塹形態(tài)已十分明顯。測(cè)線6，7，8同時(shí)垂直經(jīng)過(guò)南大港斷裂的F1與F2兩條斷裂。通過(guò)對(duì)古落差的計(jì)算，該區(qū)域F2活動(dòng)性強(qiáng)，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(yíng)組330.5 m，F(xiàn)1活動(dòng)性較弱。

測(cè)線6處（如圖4b），F(xiàn)1斷裂僅切割過(guò)明化鎮(zhèn)組地層頂部，對(duì)沉積無(wú)控制作用，表明該處斷裂形成與明化鎮(zhèn)組沉積之后；測(cè)線7處（如圖4c），斷層切割過(guò)東營(yíng)組，對(duì)沉積控制作用明顯，說(shuō)明此處斷裂形成于東營(yíng)組沉積時(shí)期；測(cè)線8處（如圖4d），斷層切割過(guò)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(yíng)組古落差為404.4 m；測(cè)線11處，F(xiàn)2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(yíng)組沉積之前，F(xiàn)1斷裂在現(xiàn)今南大港斷裂中部（測(cè)線6至測(cè)線7之間）應(yīng)是分隔開(kāi)的兩條斷裂。進(jìn)入東營(yíng)組沉積時(shí)期，測(cè)線7處的“F1”斷裂才開(kāi)始發(fā)育；直至明化鎮(zhèn)組后，在測(cè)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(jì)演化示意

從圖5中可以看出，F(xiàn)2斷裂在古近紀(jì)一直處于活動(dòng)狀態(tài)，F(xiàn)1斷裂雖切割過(guò)沙河街組三段地層，但是在東營(yíng)組沉積時(shí)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(yíng)組342.2 m。

2.3 東北部

測(cè)線11處（如圖4e），F(xiàn)3斷裂（為該段主體斷裂）出現(xiàn)，F(xiàn)1斷裂與其在地震剖面上側(cè)向相接。此處，F(xiàn)1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(yíng)組沉積（古落差分別為：389.9 m，119.1 m）。這表明，F(xiàn)1斷裂在此處形成于沙河街組一段沉積時(shí)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(yíng)組65.8 m。同時(shí)，在地震剖面上，歧南次凹的地層開(kāi)始水平地過(guò)渡到埕北斷階帶上。測(cè)線12處，F(xiàn)1斷裂雖切割過(guò)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(zhèn)組之后；活動(dòng)性集中在F3斷裂上。測(cè)線13處（如圖4f），南大港斷裂帶已與埕北斷階帶側(cè)向相接，F(xiàn)3活動(dòng)性也開(kāi)始變?nèi)酰ɑ顒?dòng)性最強(qiáng)的沙河街組一段古落差也僅為115.1 m），F(xiàn)1斷裂已經(jīng)消失；再向東北方向，南大港斷裂逐漸消失。

上述分析表明，F(xiàn)3在東北部古近紀(jì)一直處于活動(dòng)狀態(tài)，而該段F1斷裂則在沙河街組一段才在測(cè)線11處形成（圖6），之后逐漸向東北延伸，至明化鎮(zhèn)組后形成現(xiàn)今形態(tài)。

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(yíng)組147.5 m。

圖6 南大港斷裂東北段古近紀(jì)演化示意

總體上，南大港斷裂在沙河街組一段沉積時(shí)期活動(dòng)性最強(qiáng)，且斷裂中部三期的古落差都最大。然而就整個(gè)歧口凹陷而言，北東向斷裂在沙河街組三段沉積時(shí)期活動(dòng)性最強(qiáng)［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(yíng)組沉積時(shí)期斷裂活動(dòng)量增大，沙河街組三段沉積時(shí)期斷裂活動(dòng)量減?。?。

南大港斷裂這種特殊的活動(dòng)規(guī)律應(yīng)與凹陷內(nèi)的基底走滑斷裂活動(dòng)有關(guān)。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(qū)，沙河街組一段地層發(fā)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(chǎn)物）的沙河街組一段與東營(yíng)組地層發(fā)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(fā)生過(guò)強(qiáng)烈活動(dòng)的證據(jù)。其活動(dòng)可能影響著南大港斷裂不同部位的活動(dòng)性，故使南大港斷裂表現(xiàn)出“特性”。

另外，通過(guò)分析斷裂的活動(dòng)性可知，南大港斷裂現(xiàn)今形態(tài)是在明化鎮(zhèn)組后才形成的。

3 南大港斷裂的油氣意義

通過(guò)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)大慶等40個(gè)具有典型代表意義的油氣田統(tǒng)計(jì)，斷裂對(duì)烴源巖、運(yùn)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(dòng)對(duì)油氣同樣具有重要影響。一方面，每期活動(dòng)增加了歧南次凹的埋深，促進(jìn)了以沙河街組和東營(yíng)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(zhì)基礎(chǔ)［10］；另一方面，南大港斷裂與歧南次凹發(fā)育的烴源巖大面積接觸，使其控制著油氣運(yùn)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(cè)位于歧口凹陷西南緣的構(gòu)造巖性油氣藏發(fā)育區(qū)，其與羊二莊等近東西向斷裂一起控制著該區(qū)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(gè)油田。南大港斷裂東北側(cè)傾末端與張北斷裂下降盤之間，發(fā)育了一套東營(yíng)組三角洲前緣砂體。南大港斷裂控制著油氣垂向上的運(yùn)移，配以不同的構(gòu)造背景，可形成背斜、斷鼻斷塊、構(gòu)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(qū)帶［19］，該段發(fā)育了F1與F2兩條斷裂，它們整體為側(cè)接關(guān)系，而斷裂側(cè)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(dòng)的影響，F(xiàn)2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(jié)論

（1）南大港斷裂剖面上的形態(tài)以座椅狀為主，活動(dòng)性以沙河街組一段最強(qiáng)，且未表現(xiàn)出明顯的構(gòu)造遷移特征，活動(dòng)規(guī)律具有特殊性。

（2）經(jīng)過(guò)對(duì)地震剖面的分析認(rèn)為，南大港斷裂現(xiàn)今形態(tài)是在明化鎮(zhèn)組沉積后才形成的。

（3）南大港斷裂對(duì)油氣的成熟、演化、運(yùn)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(xiàn)主要從事盆地分析研究。

國(guó)家自然科學(xué)基金（重大研究計(jì)劃）重點(diǎn)項(xiàng)目（90814005）；近海富烴凹陷資源潛力再評(píng)價(jià)和新區(qū)、新領(lǐng)域勘探方向（2011ZX05023－001）（“十二五”國(guó)家重大科技專項(xiàng)）。

吳官生