遼中凹陷北段斷裂差異演化特征

孫超亞，李坤，任東超，吳昌榮

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059）

遼中凹陷北段斷裂差異演化特征

孫超亞，李坤，任東超，吳昌榮

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059）

遼中凹陷北段位于遼東凸起和遼西凸起之間，主要由遼中1號、遼中2號、遼西3號3條斷裂組成，斷裂走向基本為NE向。斷裂傾向由南到北：遼中1號斷裂傾向由SE到NW，遼中2號斷裂傾向由NW到SE，遼西3號斷裂傾向沒有太大的變化。傾角有輕微的改變，斷裂深度由南到北逐漸變深，伴生斷裂增多。遼中凹陷北段構(gòu)造樣式復(fù)雜主要構(gòu)造樣式包括伸展構(gòu)造樣式和走滑構(gòu)造樣式，其中以地塹-半地塹、鏟式-逆牽引、花狀構(gòu)造最為典型。該區(qū)域古近紀(jì)—新近紀(jì)的構(gòu)造演化期次主要為強烈斷陷期、弱伸展裂陷期、斷坳強化期和反轉(zhuǎn)期。遼中1號斷裂在東營組沉積時期活動強度最大，在館陶組和沙二段—沙一段沉積時期幾乎不活動。遼中2號斷裂在東營組沉積時期活動強度最大，表現(xiàn)為走滑活動。遼西3號斷裂在孔店組—沙三段沉積時期活動強度最大，在明化鎮(zhèn)組—第四系沉積時期停止活動。

斷裂樣式；差異演化；坡坪式斷層；遼中凹陷

遼中凹陷不僅是遼東灣地區(qū)最為重要的油氣產(chǎn)區(qū)，也是遼東灣有利勘探區(qū)之一。隨著這幾年對地質(zhì)認(rèn)識的不斷突破和對該地區(qū)的不斷勘探，先后發(fā)現(xiàn)了多個油氣田。遼中凹陷北段斷裂發(fā)育［1-5］，并表現(xiàn)出一定的差異變形特征［6-8］。前人根據(jù)地震資料和不斷的勘探，證明了不同斷裂之間的相互連接作用方式以及斷裂對油氣聚集和成藏的影響［7-9］，但對遼中凹陷北段斷裂的具體分布、差異演化，有很多地方研究不夠深入。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，進一步明確遼中凹陷北段斷裂差異特征及演化階段，對深入認(rèn)識遼中凹陷北段油氣富集規(guī)律、明確勘探目標(biāo)具有重要意義。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

遼東灣坳陷主要的構(gòu)造單元分別是遼東凹陷、遼東凸起、遼中凹陷、遼西低凸起和遼西凹陷，這5個二級構(gòu)造單元控制了遼東灣坳陷的整體格局。在遼東灣坳陷中部，夾于遼西凸起和遼東凸起之間，在幾個凹陷之中面積最大的就是遼中凹陷，它是一個東斷西超的箕狀凹陷，在平面上呈NE—SW向的狹長條帶狀。

遼中凹陷北段位于遼中凹陷北部，主要由遼中1號、遼中2號和遼西3號等3條次級斷裂組成。其中，遼中2號斷裂、遼西3號斷裂分別在遼中凹陷左右兩側(cè)，右側(cè)的遼中2斷裂將遼中凹陷和遼東凸起分離開，左側(cè)的遼西3號斷裂將遼中凹陷和遼西凸起分離開，而遼中1號斷裂將遼中凹陷橫穿。

2　遼中凹陷北段斷裂樣式

遼中凹陷北段3條斷裂走向大致一樣。遼中1號斷裂南部走向為NE向，北部為NEE，斷裂性質(zhì)主要表現(xiàn)為伸展性，整體表現(xiàn)為坡坪式正斷層。遼中2號斷裂南部走向為NNE，北部走向為NE，主要表現(xiàn)為走滑性質(zhì)，傾角較大，沿走向方向傾向有差異，表現(xiàn)了走滑斷裂的絲帶效應(yīng)［6］。遼西3號斷裂斷裂性質(zhì)表現(xiàn)為伸展性，主要為上陡下緩的鏟式正斷層、由斷坡和斷坪組成的坡坪式正斷層和“Y”字型正斷層［8］。

2.1遼中凹陷北段斷裂特征

遼中凹陷北段各斷裂間存在著明顯差異（見圖1），下面取遼中凹陷北段的3個剖面來具體分析3條斷裂的差異特征：

1）遼中1號斷裂。該斷裂主要表現(xiàn)為伸展性，在孔店組—沙四段沉積時期的伸展作用比較強烈之后逐漸變?nèi)酢＿|中1號斷裂傾向為SW向，向下斷至基地，向上基本上切割了整個新近系，整體表現(xiàn)為坡坪式正斷層（見圖1，B—B′）。

2）遼中2號斷裂。該斷裂向下都斷至基底，往上都延伸到新近系中，主干斷裂較陡，次級斷裂一般發(fā)育在淺層，分布在東營組上部和新近系中，次級斷裂與主干斷裂一起構(gòu)成了花狀構(gòu)造（見圖1，C—C′）。該斷裂傾角較大，沿走向方向傾向有差異，表現(xiàn)了走滑斷裂的絲帶效應(yīng)。斷裂下部向SE傾，上部向NW傾。

3）遼西3號斷裂。該斷裂向下都斷至盆地基底，向上都終止于東營組地層中。其斷裂性質(zhì)表現(xiàn)為伸展性，斷裂樣式主要為鏟式正斷層和坡坪式正斷層（見圖1，B—B′）以及“Y”字型正斷層。斷裂走向和傾向基本沒有變化，走向為NE向，傾向為SW向，傾角較緩。斷面整體表現(xiàn)為S型。

2.2遼中凹陷北段構(gòu)造樣式

構(gòu)造樣式主要為伸展構(gòu)造樣式和走滑構(gòu)造樣式，遼中凹陷北段既有伸展構(gòu)造樣式，也有走滑構(gòu)造樣式（見圖2）。

2.2.1花狀構(gòu)造

如圖1中A—A′所示，該剖面上遼中1號斷裂傾向SW向，在東三段出現(xiàn)拐點，傾向開始變化，故而出現(xiàn)上部傾向比下部相對較平緩，剖面上斷距較小。遼中2號斷裂傾向為NW向，在孔店組上部傾向發(fā)生變化，下部傾向比上部較陡，遼中2號斷裂與遼中1號斷裂傾向相反，組成了一個地塹，形成了遼中凹陷。遼西3號斷裂傾向NW向，斷裂中間無拐點。

2.2.2坡坪式正斷層

遼中1號斷裂傾向為SE向，向上斷至平原組和明化鎮(zhèn)組，向下延伸至盆地基地，整體表現(xiàn)為上部較陡中間相對平緩下部變陡的坡坪式正斷層 （見圖1，B—B′）。遼中2號斷裂傾向為NW向，向上延伸至館陶組和明化鎮(zhèn)組向下斷至盆地基地，表現(xiàn)為坡坪式正斷層，在沙河街組和孔店組發(fā)育伴生斷裂。

2.2.3鏟式正斷層

遼中1號斷裂傾向為NW，向上斷至平原組和明化鎮(zhèn)組，向下斷至盆地基地，在基底處發(fā)育伴生斷裂，主干斷裂與伴生斷裂一起構(gòu)成“似花狀構(gòu)造”。遼中2號斷裂傾向SE向，整體變現(xiàn)為上陡下緩的鏟式正斷層，在盆地基地發(fā)育伴生斷裂，與主干斷裂一起構(gòu)成“花狀構(gòu)造”（見圖1，C—C′）。

2.3遼中凹陷北段斷裂樣式差異對比

遼中凹陷北段主干斷裂由南到北也有一定的差異（見圖2），遼中1號斷裂由南到北傾向從SE向逐漸過渡到NW向，伴生斷裂由南到北也逐漸增多［10］。遼中2號斷裂傾向由南到北從NW向到SE向，構(gòu)造樣式從坡坪式變?yōu)榛顦?gòu)造。遼西3號斷裂由南到北斷裂從斜斷裂到鏟式斷層再到斜斷裂，斷裂深度向下都是斷至盆地基地。

3　遼中凹陷北段演化特征

遼東灣古近紀(jì)到新近紀(jì)的構(gòu)造演化可分為5個階段［10-12］：1）孔店組到沙河街組四段的伸展裂陷Ⅰ幕；2）沙河街組三段沉積時期的裂陷Ⅱ幕；3）沙河街組二段到沙河街組一段沉積期的熱沉降階段；4）東營組沉積期的走滑拉分裂陷Ⅲ幕；5）館陶組和明化鎮(zhèn)組沉積時期的坳陷下沉階段（見圖3）。

3.1演化階段分析

遼中凹陷北段斷裂演化過程可以分為：1）強烈斷陷期（E1-2k—E2s3）。該期為斷裂伸展早期，沙三段沉積時期為斷層強烈伸展期，斷裂發(fā)生強烈伸展活動，斷距較大，沉積厚度較厚，遼中1號、遼中2號、遼西3號斷裂都已形成（見圖3）。2）弱伸展裂陷期（E2s1—2）。該時期為繼承性弱伸展裂陷期，主要表現(xiàn)為遼西3號斷裂繼承性弱伸展，斷層發(fā)生小幅度活動，斷距較小。3）斷坳強化期（E3d2—3）。該時期表現(xiàn)為斷裂強烈伸展Ⅱ期，遼中1號、遼中2號等斷裂均表現(xiàn)為繼承性張裂，遼中凹陷內(nèi)部NW傾向鏟式正斷層也開始初始張裂，遼西3號斷裂繼續(xù)發(fā)育為上陡下緩的鏟式正斷層，與伴生斷層組成了斷階構(gòu)造，遼中2號斷裂繼續(xù)發(fā)育，為坡坪式正斷層，其派生的伴生斷裂活動強烈斷距較大，遼中1號斷裂繼續(xù)發(fā)育，發(fā)育同沉積伴生斷層，區(qū)域以伸展走滑作用為主。4）反轉(zhuǎn)期（E3d1沉積末期）。東營組沉積末期，遼中地區(qū)發(fā)生區(qū)域規(guī)模的反轉(zhuǎn)活動，在東一段沉積時期遼中1號斷裂繼續(xù)發(fā)育，遼中2斷裂發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，遼西3號斷裂活動強度較弱。

3.2演化強度分析

斷裂的形成是多個時期多種應(yīng)力作用的結(jié)果［11］，是一個遞進變形的動態(tài)演化過程。一條斷裂在各個時期的演化和運動強度不一樣，不同的斷裂在同一時期的活動強度也不一樣［13］。通過分析對比遼中凹陷北段不同斷裂各個時期的活動總結(jié)出了遼中1號、遼中2號、遼西3號斷裂活動差異對比圖（見圖4）（圖4中橫坐標(biāo) 1，2，3，4，5分別代表測線 LZ54，LZ63，LZ73，LZ81，LZ93。

從圖4可以看出：遼中1號斷裂在孔店組—沙三段沉積時期南北較弱，中間活動強度相對較強，隨走向到北部逐漸增強；東二段沉積時期活動強度從南到北由弱到強交替出現(xiàn)；東一段沉積時期—館陶組沉積之前中部到北部活動強度由強到弱再到強。遼中2號斷裂在孔店組—沙三段沉積時期和沙二段—沙一段沉積時期都是在北部活動強度較強；東三段沉積時期南部活動強度較大，中部較弱，由中部到北部逐漸變強，東二段沉積時期由南到北強弱交替出現(xiàn)。遼西3號斷裂在沙二段—沙一段沉積時期和東三段沉積時期都是由南到北逐漸減弱，到北部活動強度非常弱，在東一段沉積時期活動較強。

3.3演化速率分析

斷裂活動有一定的差異性，不同時期的活動強度都不一樣，但是從整體來看還是能夠反映出一定的規(guī)律。通過對遼中凹陷主干斷裂帶進行演化分析，然后再計算出遼中凹陷主干斷裂帶在不同時期的活動速率（見圖5）。由圖4、圖5可以看出：遼中1號斷裂為正斷層，從沙一段、沙二段到東營組一段伸展活動逐漸增強，為強烈斷裂時期，斷裂活動速率從20 m/Ma增長到60 m/Ma；遼中2號斷裂在孔店組、沙河街組、東營組三段斷裂活動比較強，孔店組到沙三段、沙四段斷裂處于伸展活動早期活動速率為80 m/Ma，在沙一段、沙二段斷裂繼承性伸展，東二段為斷裂強烈伸展期，活動速率達到了180 m/Ma。遼西3號斷裂在孔家店組到沙三段時期形成，斷裂開始發(fā)生伸展活動，在沙三段之后繼續(xù)發(fā)生活動，活動強度較強，活動速率為40~65 m/Ma。

4　結(jié)論

1）遼中凹陷北段主干斷裂的走向大致為NNE或者NE，主要斷層為坡坪式正斷層、鏟式正斷層和走滑斷層，主干斷裂和派生斷裂常形成花狀構(gòu)造。

2）遼中凹陷北段由南到北斷裂傾向都發(fā)生了不同程度的改變，遼中1號斷裂傾向由SE到NW，遼中2號斷裂傾向由NW到SE，遼西3號斷裂傾向沒有太大的變化，傾角有輕微的改變。3條斷裂由南到北斷裂深度加深，伴生斷裂增多。

3）遼中1號斷裂和遼中2號斷裂在東營組沉積時期活動強度最大，遼西3號斷裂在孔店組—沙三段沉積時期活動強度最大。

4）遼中凹陷北段演化過程可以劃分為孔家店組到沙三段的強烈斷陷期，沙一段、沙二段的弱伸展裂陷期，東二段東三段的斷坳強化期，東一段反轉(zhuǎn)期。

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（編輯趙旭亞）

Differential evolution characteristics of northern Liaozhong Sag

SUN Chaoya，LI Kun，REN Dongchao，WU Changrong
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Liaozhong concave section is located in the northern Liaozhong Sag between the Liaodong uplift and Liaoxi uplift.It is constituted by three faults，Liaozhong No.1 Fault，Liaozhong No.2 Fault and Liaoxi No.3 Fault.The main strike of the fault is NE，and the fault dips are as follows:Liaozhong No.1 Fault is from SE to NW；Liaozhong No.2 Fault is from NW to SE；with less strike change and slight dip angle change，the fault depth of Liaoxi No.3 Fault becomes deeper gradually from south to north with more associated faults.The main structural styles are tectonic style and strike-slip tectonic style，including graben-half graben，shovel type-inverse traction，and flower structure，etc.The stages of the regional tectonic evolution are mainly faulted period，weak extensional rifting，faulting depression intensive and phase inversion period.In the depositional period of Dongying Formation，the activity intensity of Liaozhong No.1 Fault is the most active，and almost inactive in the Guantao Group and the first and second Members of Shahejie Formation.Liaozhong No.2 Fault in the depositional period of Dongying Formation is also the most active，showing strike slip activity.The activity intensity of Liaoxi No.3 Fault in Kongdian Formation-Shahejie Member 3 is most active，and stops activities in the deposition period of Minghuazhen Formation-sedimentary period of Quaternary.

breaking style；differential evolution；sloping floor type fault；Liaozhong Concave

國家科技重大專項專題“遼中凹陷油氣成藏規(guī)律及勘探方向研究”（2011ZX05023-001-014）

TE121.1+1

A

10.6056/dkyqt201604008

2015-11-01；改回日期：2016-04-20。

孫超亞，男，1990年生，在讀碩士研究生，主要從事含油氣盆地研究。E-mail：747532909@qq.com。

引用格式：孫超亞，李坤，任東超，等.遼中凹陷北段斷裂差異演化特征［J］.斷塊油氣田，2016，23（4）：442-446.

SUN Chaoya，LI Kun，REN Dongchao，et al.Differential evolution characteristics of northern Liaozhong Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（4）：442-446.