青東凹陷東部邊界走滑斷層識別、特征分析及對構造圈閉的控制作用＊

吳 奎 王 偉 黃曉波 張中巧 魏天罡 張金輝

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452）

青東凹陷東部邊界走滑斷層識別、特征分析及對構造圈閉的控制作用＊

吳 奎 王 偉 黃曉波 張中巧 魏天罡 張金輝

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452）

青東凹陷東部邊界走滑斷層屬于郯廬斷裂西南分支，控制著凹陷整體構造格局。通過分析地震波組特征、最大振幅屬性及數(shù)據(jù)體切片，開展了青東凹陷東部邊界走滑斷層識別，對其平面分段特征進行了分析，結合凹陷構造演化史分析，認為東部邊界走滑帶斷裂系統(tǒng)具有明顯的走滑扭動成因，沿走向上呈“S型”或“反S型”彎曲展布，造成了不同彎曲部位的局部應力場與應變的不同，從而控制了構造圈閉的形成與古地貌及砂體的展布。在此基礎上確定了凹陷邊界走滑斷裂帶南北2個“S型”轉彎下降盤的大型鼻狀構造，并指出其為有利勘探目標區(qū)。

青東凹陷；邊界走滑斷層；斷層識別；特征分析；構造圈閉；控制作用

1 地質(zhì)概況

青東凹陷位于渤海灣盆地東南部，其西北以青坨子凸起、墾東凸起與沾化凹陷相隔，東及東南被濰北凸起所環(huán)繞，西南與東營凹陷相望，屬于渤中坳陷一個二級構造單元，面積約1 100 km2［1］（圖1）。該區(qū)油氣勘探始于20世紀80年代，青東5井在沙四上亞段測試獲得低產(chǎn)油流，拉開了油氣勘探的序幕。2003—2007年中國海油在青東凹陷中部發(fā)現(xiàn)了墾利A和墾利B含油氣構造，其中KLA－2井沙三段、沙四段經(jīng)測試獲189.1 m3/d的高產(chǎn)油流。2009年中國石化在青東凹陷西斜坡發(fā)現(xiàn)并評價了橋東油田，上報控制石油地質(zhì)儲量1 943.53萬t，從而證實了該凹陷具有良好的油氣勘探前景［1－2］。

圖1 青東凹陷區(qū)域構造位置圖Fig.1 Tectonic location of Qingdong sag

青東凹陷位于郯廬斷裂帶上，斷裂系統(tǒng)復雜，總體上具有2套斷裂體系：凹陷東部近南北走向具有走滑性質(zhì)的邊界斷裂體系和凹陷內(nèi)部近東西向基底伸展斷裂體系。研究認為，青東凹陷在剖面上具有南北雙斷、東陡西緩、壘塹交互的特點，在平面上呈“三洼六帶”的構造格局［3］；凹陷內(nèi)自下而上發(fā)育了古近系孔店組、沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組以及第四系，其中沙河街組沙三段、沙四段辮狀河三角洲與扇三角洲灘壩砂具有較好的儲集性，為主要含油層系［4］；凹陷東部邊界走滑斷層屬于郯廬斷裂帶的一支，中生代前具有左行走滑特征，古近紀又轉為右行走滑，斷裂體系結構和活動特征非常復雜［4－7］。

據(jù)估算，青東凹陷油氣總資源量達3億t以上，為相對富烴凹陷，東部走滑帶是油氣勘探的有利目標區(qū)，只要找到與砂體配置良好的構造就極有可能發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的油氣藏［5］。因此，開展青東凹陷東部邊界走滑斷層的準確識別、特征分析及控圈作用的研究是該區(qū)油氣勘探的重要課題之一。

2 邊界走滑斷層識別

2.1 利用波組特征進行判斷

渤海灣盆地大型不整合面均具有特有的地震反射特征。其中，古近系底界波組特征表現(xiàn)為“兩谷夾一峰”的連續(xù)強軸；而新近系底界波組特征表現(xiàn)為“兩峰夾一谷”的連續(xù)強軸，并具有明顯的削截現(xiàn)象（圖2）。因此，通過波組特征大體能夠區(qū)分新近系、古近系和中生界，進而判斷邊界走滑斷層的大致位置。

圖2 過青東凹陷東部走滑帶典型地震剖面（剖面位置見圖1）Fig.2 Typical seismic section through east strike－slip belt of Qingdong sag（section location shown in Fig.1）

2.2 利用最大振幅屬性進行識別

通過提取地震資料振幅值，發(fā)現(xiàn)青東凹陷新近系底界振幅值小，而古近系底界振幅值大（圖2）。另外，在井－震標定過程中，發(fā)現(xiàn)新近系底界與古近系底界的反射系數(shù)差異較大（圖3左）。因此，沿不整合面提取最大振幅值，以不整合面上下10 ms開時窗，得到的古近系底界的振幅值（為20 000～45 000）與新近系底界的振幅值（為5 000～20 000）差異較為明顯。因此，最大振幅屬性能夠較為明顯地反映出邊界走滑斷層的位置（圖3右）。

2.3 利用地震數(shù)據(jù)體切片進行輔助識別

圖3 青東凹陷東部走滑帶不整合面反射系數(shù)和最大振幅屬性圖Fig.3 Reflection coefficient and maximum amplitude of the unconformity surfaces of east stike－slip belt in Qingdong sag

圖4 青東凹陷東部走滑帶地震數(shù)據(jù)體切片F(xiàn)ig.4 Seismic data slices of east strike－slip belt in Qingdong sag

由1 000 ms處的方差切片（圖4a）可以看出，青東凹陷東部邊界走滑斷層北段可分為綠色和紫色2條斷層，位置較為清楚，為配合剖面解釋提供了較好的依據(jù)。由1 500 ms處的振幅切片（圖4b）可以看出，該邊界走滑斷層北段2條斷層之間地層與基底的振幅特征相似，從而認為這2條斷層之間的地層屬于中生界，其中綠色斷層為凹陷的邊界走滑斷層?？傮w來講，方差切片在淺層對斷裂顯示較為清晰，振幅切片在深層對地層顯示效果較好。因此，方差切片與振幅切片可以輔助識別邊界走滑斷層的位置。

3 邊界走滑斷層特征分析

3.1 平面分段特征

青東凹陷東部邊界走滑斷層整體呈北北東走向，延伸約30 km，根據(jù)邊界走滑斷層產(chǎn)狀及表現(xiàn)形式的不同可將其分為北、中、南三段（圖5a）。邊界斷裂的持續(xù)活動控制了凹陷整體構造格局，青東凹陷由北向南可分為北洼、中地壘、中洼、南地壘、南洼等5個次級構造單元（圖5b）。

圖5 青東凹陷古近系底界斷裂系統(tǒng)及古地貌Fig.5 Fault system and ancient landform of the paleogene bottom in Qingdong sag

1）北段特征：具有明顯的“二臺階”構造形態(tài)，臺階面較寬，臺階較陡，附近沙河街組地層上翹，體現(xiàn)出較強的擠壓作用（圖6a）。由于邊界走滑斷層是在早期伸展斷層基礎上的繼承性活動，所以斷層面較緩，呈鏟式。沙四段厚度較大，埋藏深，邊界走滑斷層活動性強，持續(xù)時間長，所以該段對應的北洼較深。中地壘是較老的基底，分隔北洼和中洼，對其上覆沉積具有明顯的控制作用。

2）中段特征：呈單斷式，斷面較陡，受其控制的中洼較北洼淺（圖6b）。由于邊界走滑斷層沿走向呈直線狀，在其早期伸展和晚期走滑過程中，下降盤地層不受凸起限制，基本沒有受到局部擠壓，形態(tài)較平緩。南地壘較中地壘低，但對上覆沉積也具有一定的控制作用，主要體現(xiàn)在沙四段相對北段較薄，沙四段沉積時期邊界走滑斷層由北段向中段活動性逐漸減弱。

3）南段特征：“二臺階”較窄較小，斷面較陡，沙河街組起伏較大，體現(xiàn)出較強的擠壓作用（圖6c）。邊界走滑斷層附近沙四段薄，沙四段沉積時期邊界斷裂活動性最弱，對南洼影響小，所以對應的南洼較淺。

圖6 青東凹陷邊界走滑斷層北、中、南段地震剖面（剖面位置見圖5）Fig.6 Seismic sections about northern，middle，southern region segment of boundary strike－slip faults in Qingdong sag（sections’location shown in Fig.5）

3.2 構造演化特征

青東凹陷位于郯廬斷裂帶上，內(nèi)部分布多條近東西向走滑派生斷裂，剖面上具有東斷西超、北斷南超的特點，屬于中—新生代拉分箕狀凹陷。對青東凹陷進行了構造演化史分析（圖7），以指導邊界走滑斷層的識別與解釋［6－9］。

1）初始斷陷期（孔店組—沙四段）：斷陷湖盆是典型的活動伸展盆地，先存控盆邊界伸展斷層及盆內(nèi)斷層再活動或繼承性活動，使湖盆經(jīng)歷了由相對分散、獨立的小斷陷到彼此串通聯(lián)合成較大斷陷的演化過程。邊界走滑斷層主要表現(xiàn)為先存的盆地邊界走滑斷層，具有典型伸展斷層的特征，平面上不連續(xù)，控制著局部洼陷。

2）斷陷伸展期（沙四段上亞段—沙三段）：表現(xiàn)為強烈的斷陷伸展盆地的特征?？刂瓢枷葸吔绲闹鞲缮煺箶鄬永^承性活動，且大部分主干伸展斷層已由早期的平面式斷層演化成鏟式正斷層，內(nèi)部的基底次級斷層基本不再活動，凹陷的沉降沉積中心相對較穩(wěn)定。邊界斷層繼承性伸展，伸展強度大，并開始右旋走滑，走滑強度較弱。

3）裂后熱沉降拗陷期（沙二段—沙一段）：在先存盆地構造基礎上進一步裂陷伸展，使斷陷湖盆繼續(xù)發(fā)展，發(fā)育了沙二、沙一段。在凹陷邊界伸展斷層繼承性活動的同時，凹陷內(nèi)沉積層發(fā)育了大量蓋層斷層，使凹陷沉降、沉積中心發(fā)生分散和不規(guī)則的轉移。邊界斷層伸展強度小，但走滑強度逐漸增大。

4）斷陷－走滑－隆升期（東營組）：受郯廬斷裂右旋走滑控制，邊界斷層在繼續(xù)伸展過程中疊加強烈的右旋走滑，將平面上分散的邊界斷層連接起來，同時產(chǎn)生了大量的次級斷層，形成了青東凹陷東部走滑帶的邊界斷裂體系，并使凹陷內(nèi)部的構造形態(tài)及斷裂系統(tǒng)復雜化。漸新世末裂陷作用基本結束，相應發(fā)生區(qū)域隆升使湖盆萎縮，并使先期沉積地層部分遭受剝蝕均夷，形成館陶組與下伏地層之間的區(qū)域性不整合。

5）裂后熱沉降拗陷期（館陶組—明化鎮(zhèn)組—第四系）：館陶組沉積至今，青東凹陷進入穩(wěn)定的裂后熱沉降階段，邊界走滑斷層繼承性伸展并疊加右旋走滑，但伸展和走滑活動性均較弱，對斷裂系統(tǒng)的變化和圈閉的調(diào)整影響不大。

圖7 青東凹陷構造演化圖（剖面位置見圖1）Fig.7 Structural evolution of Qingdong sag（section location shown in Fig.1）

4 邊界走滑斷層對構造圈閉的控制

青東凹陷東部走滑帶的運動學特征與郯廬斷裂渤海段一致。郯廬斷裂古近紀以來表現(xiàn)為右旋走滑和持續(xù)的伸展，造成了沿走向上不同部位的局部應力場與應變狀態(tài)的變化，走滑斷層沿走向上呈“S型”或“反S型”展布，兩側表現(xiàn)出凹－凸相間的特征。具體來說，南北向“S型”走滑斷層，其左側地層北部為凸側、南部為凹側，其右側地層北部為凹側、南部為凸側。青東凹陷東部邊界走滑斷層北段和南段均呈“S型”，以中段直線型邊界斷層相連，其左側地層為古近系，右側為剛性基底（圖8a）。

邊界斷裂右旋走滑過程中，局部應力場性質(zhì)隨著斷裂形態(tài)變化而變化，主要體現(xiàn)為走滑斷層走向發(fā)生變化的部位是應力的集中區(qū)或釋放區(qū)，往往形成大量的構造圈閉?！癝型”走滑斷裂凹側是增壓彎曲部位，為斷塊匯聚區(qū)、壓應力集中區(qū)，易形成較大規(guī)模的鼻狀構造圈閉，在擠壓應力作用下產(chǎn)生大量的次級斷層且斷層的側封性能相對較好，有利于油氣的聚集與保存。“S型”走滑斷裂凸側是釋壓拉張部位，為斷塊離散區(qū)、張應力集中區(qū)，易形成較多的伸展斷塊圈閉，在拉張應力作用下產(chǎn)生大量雁行式伸展斷裂（圖8b），有利于油氣的輸導及運移［8－13］。

圖8 青東凹陷邊界斷層走滑控圈模式圖Fig.8 Strike－slip trap controlling model of boundary faults in Qingdong sag

東部邊界走滑斷層控制著青東凹陷的古構造形態(tài)，南北2個“二臺階”均可作為古地貌上的溝谷與東部物源區(qū)濰北凸起相連，形成良好的輸砂通道，控制著沙河街組砂體的展布，斷裂體系和砂體有效配置為后期油氣成藏提供了有利條件。在走滑斷層“逢彎必圈”理論指導下，發(fā)現(xiàn)了青東凹陷東部邊界走滑斷層南北2個“S型”轉彎部位下降盤的大型鼻狀構造，并指出其為有利的勘探目標區(qū)（圖8c）。

5 結論

1）青東凹陷東部邊界走滑斷層屬于郯廬斷裂西南分支，控制了凹陷整體構造格局。根據(jù)新近系底界和古近系底界地震波組特征和提取的最大振幅屬性分析，結合數(shù)據(jù)體切片，精確識別了青東凹陷東部邊界走滑斷層。

2）東部邊界走滑斷層的分段特征控制了青東凹陷內(nèi)部的構造格局。青東凹陷構造演化可分為4個階段。青東凹陷東部邊界走滑斷層在不同的構造演化階段其發(fā)育特征不同。

3）青東凹陷東部邊界走滑帶的斷裂系統(tǒng)具有明顯的走滑扭動成因，沿走向上呈“S型”或“反S型”展布，造成了沿走滑斷裂帶走向上不同彎曲部位的局部應力場與應變的不同，從而控制了構造圈閉的形成、古地貌及砂體的展布。在走滑斷層“逢彎必圈”理論指導下，發(fā)現(xiàn)了青東凹陷東部邊界走滑斷層南北2個“S型”轉彎部位下降盤的大型鼻狀構造，并指出其為有利的勘探目標區(qū)。

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Identification and characterization of the east boundary strike－slip fault in Qingdong sag and its control on structural traps

Wu Kui Wang Wei Huang Xiaobo Zhang Zhongqiao Wei Tiangang Zhang Jinhui
（Bohai Oil Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin300452，China）

As the southwest branch of Tanlu fault zone，the east boundary strike－slip fault in Qingdong sag controlled the overall tectonic framework in the sag.This strike－slip fault was identified by analyzing wave group，maximum amplitude attributes and data volume slices，and it was considered that the east boundary fault was obviously in origin of strike－slip wrench movement，with some bends of“S type”or“anti－S type”along its strike，by analyzing its areal segmentation and the tectonic evolution history in the sag.The different local stress field and strain at different bends have controlled the formation of structural traps and the distribution of palaeogeomorphic elements and sand bodies.Furthermore，large nose structures were identified in the downthrown sides of two“S type”bends in the northern and southern fault，and the favorable exploration targets were also indicated.

Qingdong sag；boundary strike－slip fault；fault identification；characterization；structural trap；control

TE5122.3

A

2014－05－22改回日期：2014－11－03

（編輯：馮 娜）

吳奎，王偉，黃曉波，等.青東凹陷東部邊界走滑斷層識別、特征分析及對構造圈閉的控制作用［J］.中國海上油氣，2015，27（2）：24－30.

Wu Kui，Wang Wei，Huang Xiaobo，et al.Identification and characterization of the east boundary strike－slip fault in Qingdong sag and its control on structural traps［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（2）：24－30.

1673－1506（2015）02－0024－07

10.11935/j.issn.1673－1506.2015.02.004

＊“十二五”國家科技重大專項“近海隱蔽油氣藏勘探技術（編號：2011ZX05023－002）”部分研究成果。

吳奎，男，高級工程師，畢業(yè)于原石油大學（華東），獲碩士學位，現(xiàn)主要從事構造解釋、儲層沉積等油氣勘探工作。地址：天津市塘沽區(qū)閘北路609信箱（郵編：300452）。E－mail：wkuy＠163.com。