渤南洼陷深层沙四段构造特征研究

摘 要： 近几年渤南洼陷沙四段勘探成为新热点，尤其南部罗68井的成功，带动了渤南沙四段的勘探。该区构造活动具有明显的继承性，间歇性的特点。构造发育的继承性使第三系形成了一系列北东、北西和近东西向的断层，尤其深层断层和中浅层断层是两套体系，从而使该区构造更加复杂化。因此在各种资料综合解释的基础上，分析构造样式，恢复构造演化史，建立复杂断块的成因模式，能够有效地指导复杂断块油气藏的勘探和开发。

关键词： 层序地层格架； 构造演化； 构造系统； 断裂组合

中图分类号： P631 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）05-0050-03

1构造与断裂演化特征

1.1构造样式分类

济阳坳陷的地质构造是相当复杂的，是我国甚至世界上研究含油气盆地构造样式最典型的地区。其地质构造均经历了反复的拉张裂陷和挤压隆升―侵蚀作用及交替的走滑变形与变位的演化过程。现今保存于盆地内的构造样式是多期次、多成因构造变形的动态发展组合。

研究中根据构造样式形成的岩石变形机制，将济阳坳陷构造样式划分为伸展构造、收缩构造、走滑构造和反转构造四大构造系统。根据受力性质、大小和方向等因素可进一步划分出次一级构造样式和构造类型。表1表示了济阳坳陷构造样式的基本类型。

1.2构造样式及分布规律

根据盆地内拉张构造的分布，以及正断层的组合状况可将其构造样式划分为以下5种：

①反向翘倾断块构造样式（图1-2-1）

在箕状断陷内产生次级翘倾运动，以其形成小尺度(二级)基底单面山式同生正断层，这种断层往往平行排列分布在斜坡上依次向斜坡翘起而成排成带形成反向翘倾断块构造样式。纵向上主要分布在孔店-沙四地层中。平面上分布在渤南洼陷西部义290-义172井一带。

②顺向断鼻构造样式（图1-2-2）

在不对称箕状断陷斜坡部位往往形成顺向同生正断层。这是由于在持续拉张、翘倾过程中，斜坡部位的碎屑岩向沉降中心滑动，在其滑动背后的沉积体就会撕裂造成节节下滑的顺向同生正断层。顺向断鼻构造主要分布在罗家缓坡带，是一个继承性构造，从中生界到新生界一直发育。

③逆牵引构造样式（图1-2-3）

逆牵引构造样式亦称滚动背斜，是一种与生长断层有关的褶皱。这类构造和沉积同步发生，一般近临生油区，生长断层又可作为油气运移通道，所以它是一种极为有利的背斜储油圈闭。

④滑动断阶构造样式

分布在埕南断裂带箕状断陷陡翼，由于边缘重力不稳造成岩体沿边缘铲形正断层面节节向下滑塌，滑塌体多夹持于破裂带内，构成多个台阶带与箕状断陷边界铲形正断层平行展布，几十公里。剖面特征是滑塌体沉一系列向上分叉，向下合并的铲形正断层节节向断凹一侧下掉滑移，形态上构成倒马尾状。

⑤重力滑动堑背形样式（图1-2-4）

沉积压实堑背形构造样式是重力作垂向运动的表现形式。由于不同沉积物压实差异性的存在，可以导致粗碎屑岩的局部隆起，也必须在侧向重力滑动作用下，使上部地层受到拱张、陷落而形成堑式同生正断层的背形构造样式。

1.3断裂带系统特征

1.3.1断层类型划分

针对本区构造特征，按断层切割地层的规模以及活动的期次，可将研究区内的断层分为以下3种类型。

原生断层：盆地形成时期发育形成的断层。

生长型断层：伴随着盆地形成发展持续活动的断层，切穿整个第三系地层的大的油源断层。

消亡型断层：这类断层是某一特定时期形成断层，形成以后基本没活动或者很弱。

1.3.2断层空间分布

渤南洼陷南坡下构造层断裂走向主要分为三组：NEE向、NE向、NWW向三个优势方向。在平面上呈现出明显的分带性。北部渤深4断层以北的区域主要发育南倾断层，南部发育盆倾断层，断层的优势走向为NWW向。四扣洼陷以东、渤深4断层以南的区域，断层的优势方向为NEE向。罗家鼻状构造带以NE和NEE两组为主。渤深4断层以南，孤南断层以北的区域，断层的优势方向为NEE向。同时在工区内，断层在平面上的倾向以渤深4断层和孤南断层为界，在渤深4北部的断层带基本上是南倾；在渤深4断层南部且孤南断层北部的断层带基本上是北倾断层。

1.3.3断层活动期次

1）古新世至早始新世北西向逆冲反向伸展期

该期主要特征是北西向逆冲构造较大规模的反转，同时叠加了南北向断裂系及北东东向逆冲构造。孔店组时期，处于燕山中、晚期，区域应力场发生重大改变，郯庐断裂由左旋走滑转化为右旋张性走滑。这个阶段，在郯庐断裂带右旋走滑作用下，形成了北西向的孤西断层和受其控制和派生的北西西向断层。

2）晚始新世至渐新世右旋扭张断陷期

该期主要特征是由晚始新世和渐新世两个演化旋回组成北东向右旋扭张断裂系和北东东向张性断裂系。由于受到右旋扭张和近北西向张性应力场的控制，先后形成了北东向和北东东向断层。同时近北西向拉伸，使得渤南凹陷沉降幅度加大，扩张速度加快，断层活动剧烈，形成北断南超的构造特征。

3）中新世至全新世坳陷形成发展期

自中新世馆陶祖时期以来，差异性为特征的断陷活动为“坳陷式”运动所取代。渤南洼陷在这个时期，处于热沉降阶段垂向重力统治了区域构造变形，断层活动性与上两个构造演化期相比大为减弱，形成了落差较小的次级小断裂。

1.3.4断层的组合特征

1）古新世至早始新世北西向逆冲反向伸展期

在这个时期，北西向逆冲构造较大规模的反转，同时叠加了南北向断裂系及可能的北东东向逆冲构造。所以在平面上以平行状、网状为主（图1-3-1）。

2）在晚始新世至渐新世右旋扭张断陷期

在这个时期，断层数量增多，组合类型复杂，断层活动强度较大，断层平面组合类型（图1-3-2）有平行状、交叉状、分叉状、格子状、平行状、“入”字形等。

3）在中新世至全新世坳陷形成发展期

在这个时期，渤南凹陷进入了坳陷发育阶段，凹陷整体沉降，北部下降幅度大，南部下降幅度较小。断裂活动明显减弱，多数断裂停止活动。

2构造演化特征

2.1古近纪断陷阶段

由孔店组-沙四段沉积期开始，埕南断层强烈活动，逐渐成为本区的边界主控断层。在埕南断层的控制下，渤南地区开始发生大规模的基岩掀斜运动，在整体接受沉积的情况下，形成了半地堑式“箕状断陷”的雏形，即北断南超，沉积盖层北厚南薄。东部的一组行的多米诺式基岩断层的活动控制了早期的沉积，从而使西部总体为区域单斜构造，东部却是隆凹相间的构造样式。但是整个地区东部和西部基岩还是均向北东倾斜，而中轴线基岩则向北倾斜，从而还存在西厚东薄的差异沉降。

沙三段沉积时期，在济阳一幕运动的持续作用下，埕南主控断层继续强烈活动，但掀斜幅度变得相对较小，掀斜位移速率明显减慢，而且掀斜作用形成的斜坡地形“坡折带”位置逐渐向凹陷方向迁移。孤南断层的活动规模变得很小，只能影响到局部地区。由于“箕状断陷”的继续发育，主断层的上盘开始出现次级调节断层。而沙三段沉积期末济阳二幕地块又开始上升，沉积间断时间较长，从而在沙二段、沙三段之间形成假整合面。

沙二上亚段（沙二下亚段缺失）、沙一段、东营组沉积时期又开始整体下降，水体面积加大，所以沉积逐层超覆。这一时期渤南地区的伸展方向为近南北向，受沾化凹陷北部主干断层伸展作用的影响，渤南地区主断层的上盘整体向北掀斜，在主断层继续活动的情况下，构造斜坡的盆倾断层也持续活动，且集中在两断裂带处，这些断层的切割改造使渤南洼陷内部断块结构复杂化。

2.2新近纪和第四纪坳陷阶段

新近系与古近系之间为不整合接触。由馆陶组沉积期开始，大规模的构造运动趋于停止，整个后期伸展量很小，全区整体下沉接受沉积，进入坳陷阶段。这一时期主控断层活动趋于停止，只是在差异性重力压实的共同作用下次级断层产生微小的活动，以及产生新生的规模很小的断层。明化镇组沉积期及第四纪整体沉积了作为有效盖层的泥岩。压实作用使断层面由开启变为封闭，为油气的保存提供了有利的条件。

2.3构造活动对沉积模式的制约

①陡坡单阶型坡折带控砂模式

该模式主要发育在义东断坡带以及埕南断坡带发育的早期，以义东更为典型。义东断坡带虽然后期也发育成为多阶型坡折带，但由于受物源方向的影响，对沉积起主导作用的仍然是单阶型坡折带。在沙四早期，断坡带形成了较大的高差，在其前方形成了较厚的冲积扇和近岸水下扇沉积。沙四末期，断层活动停止，由于物源丰富及填平补齐作用，义东断坡带被掩埋，在坡折带的顶部接受了沙三期的沉积。随后由于喜山运动的影响，断裂重新活动，原先被掩埋的坡折带复活，并形成了巨大的高差，在断坡带的前方形成了近岸水下扇沉积，沙三末期，断裂活动减弱乃至停止，不断的沉积作用使近岸一带的水体变浅，造成了近岸水下扇与湖中心的高差及坡降逐渐增大，由于重力垮塌作用，在其前方形成浊积扇沉积。

②陡坡多阶型坡折带控砂模式

该模式主要发育在埕南断坡带发育的中期。此时坡折带比较宽缓，但落差较大、延伸较远，其前方可达洼陷中心，因而对沉积物有很好的分选作用。沙四期，由于沉积基准面较低，在中、高位坡折带产生下切谷，发育不整合层序界面，而在低位坡折带前方发育冲积扇的远端和浊积扇沉积；随着沙三期沉积基准面的缓慢上升，在高位坡折带发育冲积扇沉积，中位坡折带发育下切谷充填及扇三角洲主体沉积，而在低位坡折带发育了扇三角洲远端及滑塌浊积岩沉积。

③缓坡多阶型坡折带控砂模式

该模式主要发育在盆地南部的罗家、孤北缓坡断坡带形成的中期。此类断坡带纵向上断层落差小，横向上从物源区至沉积区前端绵延可达十几千米，对沉积基准面的变化非常敏感。当沉积基准面较低或快速下降时，高位的坡折带以上暴露于水上，可产生陆上下切水道；坡折带以下为浅湖环境，可形成水下冲积扇、辫状河三角洲前缘沉积。随着沉积基准面的上升，在高位坡折带之上，可形成下切水道充填，低位坡折带之下可发育水下冲积扇和浊积扇沉积。

2.4构造活动对储层的控制

孔店沉积时期，渤南洼陷东西边界断层活动强烈，受北西向控洼断层-孤西断层活动的影响，上升盘快速剥蚀和近源短距离搬运，下降盘一侧形成的沉降洼陷陡坡带，洪积―冲积相沉积发育，利于各类扇体、扇群形成，储层发育。

沙四下亚段储层分布受北西向控洼断层的影响，呈北西向条带状分布。受多条北西向断层的影响，来自孤岛凸起和孤西潜山的物源沿断层方向在两个坡折带上沉积较厚，储层发育。

沙四上亚段时期断裂活动强烈，地形反差变化大，以广泛的粗粒扇三角洲发育为特征。物源来自埕东和孤岛凸起水下扇，在古梁和断槽的坡折带发育，近物源区坝砂发育，远物源区则以滩砂为主。

3取得的成果及认识

（1）进一步明确了下、中构造层精细构造特征，落实了不同层系的构造样式。明确了构造活动对构造样式的控制作用。

（2）通过第三系断层活动性的定量研究，划分了主要断裂活动速率，分析断层的活动期次以及与油气运移的匹配关系及不同级别断层在油气运移中的作用。

（3）通过不同时期构造演化分析研究发现，不同构造演化阶段形成不同的构造样式。

（4）通过对渤南洼陷深层断裂与地层沉积关系研究认为，渤南洼陷深层断裂对地层沉积和储层展布具有重要的控制作用。

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