東營凹陷新生代扭張構造樣式及控藏規(guī)律

張偉忠，查 明，張云銀，陳 程，曲志鵬，張 林，高 平

[1.中國石油大學(華東) 地球科學與技術學院，山東 青島 266580； 2.中國石化 勝利油田分公司 物探研究院，山東 東營 257022；3.中國地質科學院 地質力學研究所，北京100071]

扭張構造是指以伸展作用為主，疊加走滑作用的構造形式。20世紀70年代Freud提出了扭張(transtension或divergent strike-slip)的概念，并且將走滑扭動作用引入來解釋油氣的圈閉、盆地及造山帶的演化，之后眾多國外學者開始對扭張構造開展研究[1-5]。國內學者在20世紀90年代將“扭動構造”引入到地質構造研究中，逐步形成了“東張、西壓兼有扭性”的認識[6]。近年來隨著各種地質資料的不斷豐富以及對郯廬斷裂與動力學機制研究的深入，研究人員逐漸認識到郯廬斷裂對渤海灣盆地及其中各個次級凹陷構造形成演化具有重要的影響[7-9]。目前在渤海灣盆地的渤海海域、臨清凹陷、東營凹陷和惠民凹陷等證實發(fā)育有張扭構造。

東營凹陷內的張扭構造研究僅集中在局部地區(qū)[10-17],尚未系統(tǒng)性地從整個凹陷角度開展扭張構造的靜態(tài)特征及控藏規(guī)律研究。在已發(fā)現(xiàn)的扭張構造帶中，均具有多層系含油特點，因此明確扭張構造帶基本特征，解剖控藏規(guī)律具有重要的實際勘探意義[18-20]。

1 地質概況

東營凹陷位于渤海灣盆地的東南部，是濟陽坳陷內的一個次級構造單元。 北部以斷陷方式接觸濱縣凸起和陳家莊凸起，南部以超覆方式接觸魯西隆起和廣饒凸起，東部靠近郯廬斷裂帶，向西為青城凸起(圖1)。

中生代早期，在燕山運動作用下，東營凹陷內形成了北西向的構造格局，發(fā)育了滋鎮(zhèn)，石村小營-陽信，羅西-陳南等幾條大的北西向斷裂[21]。到中生代晚期，西太平洋板塊由斜向俯沖轉為正向俯沖，使中國東部大陸下出現(xiàn)了軟流圈上涌、巖石圈拆沉，產(chǎn)生大量區(qū)域性北東向的大斷層，從而造成了大規(guī)模的斷陷，郯廬斷裂帶也由左旋變?yōu)橛倚＝?jīng)多期構造運動的疊加，以早期中生代北西向構造格局為基礎，形成了八面河、王家崗、高青等11個具有扭張構造特征的構造帶。

2 扭張構造樣式特征

2.1 斷層組合樣式

通過對大量地震剖面的解釋和對比，解剖相干體及其他屬性體的水平切片及地層切片，將東營凹陷扭張構造平面組合樣式劃分為雁列式、帚狀和側接式等3種類型，剖面組合樣式劃分為半花狀、樹形花狀及卷心式花狀3種類型(圖2)。

2.1.1 斷層平面組合樣式

雁列式扭張構造樣式發(fā)育于東營凹陷緩坡帶金家、柳橋、石村、王家崗以及八面河等地區(qū)。由規(guī)模相同、性質相同、走向大體一致的斷層組合而成，平面上呈雁列式展布。依據(jù)構造帶旋向和力學性質，雁列式扭張構造有左旋和右旋兩種類型。右旋扭張構造以王家崗和八面河構造帶最為典型，左旋扭張構造以王66和石村小營構造帶為代表。

帚狀式扭張構造主要發(fā)育于東營凹陷陡坡帶高青、青西和利津地區(qū)。平面上，由若干條弧形彎曲的次級斷層與同向彎曲的高級別主干斷層相交組合而成。從構造帶旋向和力學性質上也可以分為北東向右旋和北西向左旋兩種類型，其中高青地區(qū)扭張構造帶是典型的北東走向右旋構造帶，青西地區(qū)扭張構造則是北西走向左旋構造帶的代表。

側接式扭張構造發(fā)育于凹陷帶內郝現(xiàn)地區(qū)，介于雁列式與帚狀式之間，與帚狀構造不同的是主干斷裂不發(fā)育，雁列式展布的同級別次級斷層呈弧形彎曲，同一側互相搭接形成“主斷層”，構成似帚狀構造。剖面上形成典型的負花狀構造。側接式組合易與帚狀組合混淆，主要的判斷依據(jù)是是否發(fā)育主控斷層。

圖1 東營凹陷主要構造帶平面分布特征Fig.1 Distribution of the major structural belts in Dongying Depression

圖2 東營凹陷扭張構造斷層組合樣式Fig.2 Fault complexes of transtensional structures in Dongying Depression

2.1.2 斷層剖面組合樣式

半花狀扭張構造發(fā)育在盆地陡坡帶扭動特征較強的區(qū)域，發(fā)育1～2條先存斷裂，先存斷裂一側次級斷裂較為發(fā)育，且次級斷裂與先存斷裂依次相交，組成花狀構造的一半，稱為半花狀構造。高青地區(qū)斷裂帶是典型的半花狀構造，主動盤一側為新生代地層，塑性強，次級斷裂發(fā)育少。被動盤一側是中生代和古生代地層，脆性強，次級斷裂發(fā)育多，在扭動和拉張疊加應力場的作用下，先存斷裂持續(xù)活動，最終形成了半花狀構造。

樹形花狀構造發(fā)育在盆地的斜坡帶，發(fā)育1～2條主斷層，且主斷層傾角大，近乎直立。次級斷層在主斷層頂部依次相交，形成樹形花狀構造。王家崗和八面河斷裂帶在剖面上就是典型的樹形花狀構造，構造帶兩側地層均有一定的運動距離，且強度基本一致，地層厚度也基本相同。樹形花狀構造樣式反映了扭動強度大，拉張強度弱的應力場特征。

卷心式花狀構造發(fā)育在盆地的洼陷帶，以郝現(xiàn)構造最為典型。一般發(fā)育在上構造層，無主控斷層，兩組級別相近，傾向相反的低級別斷層依次交切，形成類似于卷心菜式的花狀構造，反映了盆地晚期強走滑弱拉張的應力場特征。

2.2 地層變形樣式

扭張構造除了在垂向上的變形構造，也包含了水平方向上一系列區(qū)別于拉張構造的變形特征[22-23]。通過多個構造帶的細致解剖，將東營凹陷扭張構造的地層變形特征分為了拖曳變形、錯斷變形及伴生斷層等3種類型(圖3)。

拖曳變形樣式又可以分為主動盤拖曳變形和兩盤拖曳變形兩種形式。拖曳變形樣式常見于雁列及側接扭張構造樣式中。主動盤拖曳變形樣式是扭張構造主動盤沿水平方向運動的塑性變形結果，沿主動盤的運動反方向具有拖曳的特征。這種變形樣式是由于兩盤的主次運動及塑性強度的差異造成的，一般發(fā)育在斷距較大的次生斷層下降盤。兩盤變形樣式是指沿斷面兩側具有較窄的地層塑性變形帶，兩盤地層均有一定的變形特征，地層的變形方向與本盤的運動方向相反。這種變形特征反映了構造帶兩側具有相同程度的動力學特征，應力場特征也基本一致。

錯斷變形是指受兩盤水平運動的影響發(fā)生脆性錯斷的一種變形樣式。這種變形樣式并未發(fā)生拖曳變形，反映了斷層的晚期活動特征，常見于雁列式扭張構造樣式中。錯斷變形樣式可以分為地層錯斷變形和斷層錯斷變形。地層水平錯斷是扭張構造典型的變形特征，也是較難識別的一種變形樣式，這主要是由于相當層難以識別。在柳橋地區(qū)通過井震結合的方法明確了相當層的位置，識別出了地層錯斷變形樣式，也進一步證明了柳橋構造帶的扭張?zhí)卣鳌鄬渝e斷變形相對較易識別，早期發(fā)育的斷層受到晚期斷層的切割作用，發(fā)生水平錯斷，反映了多期斷裂的疊合發(fā)育特征。

圖3 東營凹陷扭張構造地層變形特征Fig.3 Formation deformation characteristics of the transtensional structures in Dongying Depression

伴生斷層樣式是指在主動盤一側受到地層加厚及拉張應力的作用形成了多條與主斷裂相交的次級斷層，同時也一般會伴生拖曳變形構造。常見于帚狀及側接式扭張構造樣式中。次級斷裂變形是較易識別的變形樣式，主動盤一側往往對應深洼區(qū)，在重力及拉張應力的疊加作用下，形成多條近平行的次級斷裂。

2.3 扭張構造帶復合樣式及分布規(guī)律

通過分析高青、金家、王家崗-八面河、柳橋、青西與利津等11個扭張構造的走向、旋向及構造樣式的組合關系，結合區(qū)域構造應力場特征，總結出了帚狀-半花狀(右旋、左旋)、雁列-樹型花狀(右旋、左旋)及側接卷心式花狀(右旋)等3種主要類型的扭張構造復合樣式(表1)。

不同復合樣式的扭張構造在盆地內部具有明顯的分布規(guī)律，這主要是由于先存構造對區(qū)域應力場的調整，不同地區(qū)走滑強度和走滑—伸展作用配比關系差異性造成的(圖4)。北部陡坡帶受到凸起基巖的限制及先存斷裂走向的影響，主要發(fā)育北東向右旋帚狀-半花構造樣式，如高青帚狀構造帶與濱南利層的塑性拱津構造帶。北西向左旋帚狀-半花勝構造樣式，如勝北構造帶與青西構造帶。中部凹陷帶受到鹽膏張及扭-張應力場的疊加作用，發(fā)育了右旋側接-卷心式花狀構造樣式，如郝現(xiàn)構造帶。南部緩坡帶地層變薄，走滑強度變大，發(fā)育了北西向左旋雁列-樹形花狀構造樣式，如石村小營構造帶、王66扭張構造帶；北東向的右旋雁列-樹形花狀樣式，如柳橋扭張構造帶、王家崗扭張構造帶與八面河扭張構造帶。

3 扭張構造樣式控藏規(guī)律

3.1 控制圈閉類型

東營凹陷內扭張構造的復合樣式控制了多樣的圈閉類型(圖5)。帚狀-半花狀扭張構造樣式收斂端與發(fā)散端控制的圈閉類型有差異，以高青為例，發(fā)散端各次級斷層與主斷層順向依次發(fā)育，形成順向斷塊圈閉，收斂端單條主斷裂持續(xù)發(fā)育，下降盤發(fā)育水下扇為主的近岸沉積體系，形成構造-巖性圈閉。

表1 東營凹陷扭張構造帶復合樣式特征Table 1 Characteristics of fault complexes of transtensional structural belts in Dongying Depression

圖4 東營凹陷扭張構造帶分布Fig.4 Distribution of the transtensional structural belts in Dongying Depression

以王家崗和八面河為代表的雁列-樹形花狀扭張構造中一般多發(fā)育斷塊型構造圈閉，常見塹壘斷塊及切割斷塊兩種類型。塹壘斷塊由同向的雁列斷層系與反向的次級斷層組合而成，切割斷塊由兩組雁列斷層系相互切割形成，一組雁列斷層由主扭應力場形成，斷距大，另外一組雁列斷層由次扭應力場形成，斷距小，斷層終止于主雁列斷層系。

側接扭張構造樣式由早期發(fā)育的雁列式斷層后期同側逐漸搭接而形成，早期斷層平面上表現(xiàn)為弧形特征，在斷距最大處發(fā)育有濁積砂、三角洲前緣砂等儲層類型，與斷層匹配形成構造-巖性復合型圈閉。

3.2 控制油氣成藏模式

3種扭張構造樣式控制了不同類型的沉積相帶及圈閉樣式，而扭張構造的演化特征也控制了兩段式、分割式及弧形等3種不同類型的成藏模式(圖6)。

3.2.1 帚狀兩段式成藏模式

帚狀構造樣式在發(fā)散端與收斂端具有不同的成藏模式，發(fā)散端一般為較緩的斜坡帶，發(fā)育有扇三角洲，小型水下扇等沉積類型，儲層發(fā)育。次級斷層垂向連通性好，與砂體配置形成有效的油氣運移通道，若上傾方向斷層形成側向封堵，則會形成多個斷塊油氣聚集帶。收斂端部位應力場特征以扭動為主，斷面緊閉易形成斷層側向封堵，下傾方向往往緊鄰生油凹陷，有利于來源于下傾方向的油氣聚集?？傊?，帚狀發(fā)散端以輸導為主，油氣側向運移距離遠；收斂端以封閉為主，油氣近源聚集(圖6a)。

圖5 東營凹陷與扭張構造樣式有關的圈閉類型Fig.5 Trap types associated with transtensional structural types in Dongying Depression

圖6 扭張構造控藏模式Fig.6 Oil and gas accumulation patterns controlled by transtensional structures in Dongying Depressiona.帚狀兩段式控藏模式;b.雁列分割式控藏模式;c.側接弧形控藏模式

3.2.2 雁列分割型成藏模式

雁列式扭張構造分布于東營凹陷的斜坡帶，原地不具備生油條件，油氣來源于北部的洼陷帶。雁列式扭張構造一側形成扭張凸起，一側形成扭張溝谷，溝谷一側控制了儲層的發(fā)育。同時多期斷裂相互切割，形成了塹壘、切割型斷塊圈閉群。本區(qū)骨架砂體是油氣側向運移的主要通道，斷層側向封堵是主要的控藏因素。扭張溝谷分割儲層，骨架砂體側向運移，斷層側向封堵油氣，形成雁列分割型成藏模式(圖6b)。

3.2.3 側接式弧形斷層成藏模式

郝現(xiàn)側接式扭張構造發(fā)育在東營凹陷的中央隆起帶，位于烴源巖的發(fā)育范圍內，成藏主控因素是儲層的發(fā)育。側接式扭張構造帶主要的沉積類型是三角洲前緣的濁積砂體，預測其發(fā)育的位置一度成為制約本區(qū)勘探的問題之一，結合前人的研究及勘探實踐表明，早期發(fā)育的弧形分支斷層控制了下降盤濁積砂的發(fā)育，形成了構造-巖性及巖性圈閉群。本區(qū)的油氣運移距離較近，以自生自儲為主(圖6c)。

4 結論

1) 東營凹陷內扭張構造的典型特征表現(xiàn)為地層的變形特征及斷層的組合方式。地層變形樣式有拖曳、錯斷和伴生斷層3種類型，拖曳構造常見于帚狀構造樣式中，反映了較大強度的水平運動，錯斷變形常見于雁列式扭張構造中，可以分為地層錯斷和斷層錯斷。伴生斷層樣式是指在主動盤一側次級斷層發(fā)育的特征，同時也一般會伴生拖曳變形構造，常見于雁列及側接扭張構造中。斷層平面組合有帚狀、雁列及側接三種類型，剖面組合有半花狀、樹形花狀及卷心式花狀3種。

2) 扭張構造斷層平面與剖面組合具有一一對應的關系，形成了帚狀-半花狀、雁列-樹型花狀、側接卷心式花狀等3種復合構造樣式。其中帚狀-半花狀復合樣式分布于東營凹陷的陡坡帶、雁列-樹型花狀復合樣式分布于凹陷的斜坡帶，側接卷心式花狀復合樣式分布于洼陷帶。

3) 扭張構造的成藏模式有差異：帚狀分散端易于輸導，側向運移距離遠，形成構造、構造-巖性油氣聚集帶；收斂端易于封閉，形成構造-巖性、巖性油氣聚集帶。側接扭張構造中的弧形斷層是控制儲層發(fā)育的主要因素；雁列扭張構造分割作用強烈，扭張溝谷控制儲層發(fā)育，斷層側向封堵油氣，形成分割型成藏模式。

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