張東東，賈 楠，王建強(qiáng)，梁利平，2

(1.大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西北大學(xué))，西北大學(xué)含油氣盆地研究所，陜西 西安 710069;2.長(zhǎng)慶油田輸油處，陜西 西安 710018)

淺談橫向構(gòu)造帶及其對(duì)沉積作用和油氣成藏的影響

張東東1，賈 楠1，王建強(qiáng)1，梁利平1，2

(1.大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西北大學(xué))，西北大學(xué)含油氣盆地研究所，陜西 西安 710069;2.長(zhǎng)慶油田輸油處，陜西 西安 710018)

橫向構(gòu)造帶是與主體構(gòu)造體系在走向、幾何形態(tài)、構(gòu)造類型上有所不同的一種構(gòu)造，其與油氣藏的分布密切相關(guān)。結(jié)合前人研究成果，概述橫向構(gòu)造帶的概念、類型、成因及其與沉積作用和油氣藏之間的相互關(guān)系，對(duì)歧口凹陷港西－港東斷裂之間的橫向構(gòu)造進(jìn)行分析，認(rèn)為該橫向構(gòu)造為繼接斜坡帶，由地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一和地質(zhì)作用不均一綜合控制形成，對(duì)沉積作用和油氣疏導(dǎo)、聚集等具有影響作用。

橫向構(gòu)造帶;沉積作用;油氣藏;港西－港東斷裂帶

橫向構(gòu)造帶是近年來發(fā)現(xiàn)的在拉張環(huán)境中較為常見的構(gòu)造，其對(duì)張性盆地的幾何形態(tài)、構(gòu)造格局、構(gòu)造演化、沉積相變有著較強(qiáng)的控制作用，也影響著油氣、煤和某些金屬礦產(chǎn)的聚集與分布。不同學(xué)者對(duì)橫向構(gòu)造帶的定義、特征、分類及其成因機(jī)制的認(rèn)識(shí)上尚存在較大的分歧，對(duì)橫向構(gòu)造帶統(tǒng)一概念，明確分類和形成機(jī)制，對(duì)于尋找新型油氣聚集帶有極為重要的意義。

橫向構(gòu)造帶在國(guó)內(nèi)外有很多相關(guān)術(shù)語(yǔ)，如構(gòu)造變換帶、傳遞帶、轉(zhuǎn)換帶、調(diào)節(jié)帶、調(diào)節(jié)構(gòu)造、聯(lián)結(jié)帶、變換斷層、transfer zones、accommodation zones、relay ramps、transfer faults、transition structures等等，其研究始于 20世紀(jì)70年代，Dahlstrom在研究擠壓變形中褶皺—逆沖斷層的幾何形態(tài)時(shí)首先提出了 Transfer Zone的概念［1］，O’keefe，Stern，Gibbs等人在80年代發(fā)展了橫向傳遞帶的概念和分類，Bosworth和 Rosendahl等提出并豐富了“Accommodation Zones”的概念，Morley等在90年代將這種傳遞帶概念應(yīng)用于研究伸展構(gòu)造［2］，后來Faulds和Varga將這種橫向構(gòu)造帶分為 Transfer Zone和Accommodation Zone 兩類［3］。

在國(guó)內(nèi)，劉德來(1994)、胡望水(1994)、鄔光輝(1999)、趙紅格(2000)、陳發(fā)景(2004)等學(xué)者先后對(duì)這類構(gòu)造進(jìn)行了研究，以介紹和編譯國(guó)外學(xué)者的相關(guān)理論，結(jié)合國(guó)內(nèi)松遼盆地、渤海灣盆地等實(shí)際工作研究為主，取得了一些認(rèn)識(shí)［4－17］。但研究過程中出現(xiàn)了對(duì)橫向構(gòu)造帶的概念混亂、名詞術(shù)語(yǔ)不統(tǒng)一等問題，所表述含義相似，橫向構(gòu)造帶是地層為保持應(yīng)變和位移量的守恒，形成走向上與區(qū)域(優(yōu)勢(shì))構(gòu)造線垂直或大角度相交，幾何形態(tài)與主體構(gòu)造不同的復(fù)雜構(gòu)造帶。

1 橫向構(gòu)造帶的分類及成因

1.1 橫向構(gòu)造帶分類

橫向構(gòu)造帶在實(shí)際地質(zhì)研究中比較多見，其分類可依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類方式。

1)根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和地質(zhì)作用的不同，將橫向構(gòu)造分為三類:變換帶、調(diào)節(jié)帶和繼接帶［3，6，7，15］:①變換帶，發(fā)育于邊界伸展斷裂被其走向垂直的橫斷層所截切的部位，這種橫切邊界伸展斷裂并通過位移量調(diào)節(jié)邊界斷裂伸展量的斷層便稱為變換帶(圖1a)。②調(diào)節(jié)帶，指能夠調(diào)節(jié)疊覆帶或正斷層系間應(yīng)變轉(zhuǎn)化的一組構(gòu)造，應(yīng)變直接在此帶或正斷層系間傳遞，常由若干條中－小型斷層和夾于其間的不規(guī)則斷塊組成，一般無規(guī)模較大、延伸較長(zhǎng)的斷層(圖1b)。③繼接帶，往往處于兩條近平行展布的大型相鄰斷層首尾不連的側(cè)接部位(圖3c)，繼接帶對(duì)相鄰的兩條主斷層的空間延展和斷裂作用的延續(xù)起了過渡、銜接或傳遞作用。

2)根據(jù)引起橫向構(gòu)造的伸展正斷層在剖面上的相對(duì)傾向關(guān)系及其組合特征，可劃分為同向型和反向型(或共軛型)兩大類(圖 1，d，e，f)［3］。同向型表示傾向相同的兩條正斷層之間形成的橫向構(gòu)造，反向型表示傾向相反的兩條正斷層之間形成的變換構(gòu)造，又可進(jìn)一步分為對(duì)向型(或聚斂型)和背向型(或發(fā)散型)。

3)根據(jù)伸展斷層在平面上的相互展布關(guān)系，橫向構(gòu)造則可劃分為趨近型、疊覆型、平行型和同線型 4種類型［9］(圖1，g，h，i，j)。

4)根據(jù)橫向構(gòu)造帶的活躍演化時(shí)間，可以將橫向構(gòu)造分為沉積期橫向構(gòu)造和沉積期后橫向構(gòu)造［14］。

5)根據(jù)橫向構(gòu)造帶的規(guī)模將其劃分為三個(gè)不同級(jí)別［5］。一級(jí)橫向構(gòu)造帶:在橫向上將盆地分割為不同的構(gòu)造和沉積單元，并調(diào)節(jié)兩邊構(gòu)造的伸展形變和沉積模式;二級(jí)橫向構(gòu)造帶:盆地內(nèi)調(diào)節(jié)不同構(gòu)造單元之間伸展形變的橫向構(gòu)造;三級(jí)橫向構(gòu)造帶:調(diào)節(jié)主斷層走向上的形變或斷面的變化，以及斷層上盤構(gòu)造沉降的差異。

橫向構(gòu)造帶往往由一系列的復(fù)雜構(gòu)造組成，并不是由單純的一類橫向構(gòu)造組成，在實(shí)際研究中應(yīng)結(jié)合具體地區(qū)綜合分析。

圖 1 橫向構(gòu)造分類圖［4，5，11，14，17］

1.2 橫向構(gòu)造的形成原因

對(duì)于橫向構(gòu)造帶的成因機(jī)制研究還相對(duì)薄弱，綜合前人研究，認(rèn)為引起橫向構(gòu)造帶出現(xiàn)的原因主要是由于不均一性，地球是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，在地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中常常出現(xiàn)不均一性，這種不均一性在地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中往往會(huì)導(dǎo)致差異和變量的產(chǎn)生，而地層應(yīng)時(shí)刻保持應(yīng)變和位移量的守恒，于是便出現(xiàn)橫向構(gòu)造帶調(diào)節(jié)這種差異和變量。

地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的不均一性可按其對(duì)象不同分為地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一和地質(zhì)作用不均一(表1)。

1)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一性:是指在地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的地質(zhì)體本身結(jié)構(gòu)存在不均一性，地層巖石組成不同、地層展布不同、基地結(jié)構(gòu)不同、先期存在斷層等，在一次地質(zhì)作用下，各地區(qū)因其結(jié)構(gòu)不同其表現(xiàn)也有所差異，進(jìn)而形成調(diào)節(jié)這種差異的橫向構(gòu)造，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不均一表現(xiàn)形式比較多樣，如盆地基地結(jié)構(gòu)的差異［5，17］、斷層沿走向的分段活動(dòng)［17］、先存斷層活化［4］等。

2)地質(zhì)作用不均一性:為地質(zhì)作用在發(fā)生過程當(dāng)中在不同地區(qū)存在發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)弱、方向等方面的不均一性，這些不均一性引起在不同地區(qū)地質(zhì)作用的表現(xiàn)形式存在差異，從而形成調(diào)節(jié)這種差異的橫向構(gòu)造，地質(zhì)作用不均一性在地質(zhì)過程中比較常見，前人提到的有裂陷作用的遷移及其活動(dòng)的強(qiáng)弱變化［5］、伸展盆地發(fā)展及張應(yīng)力的演變［8］、不均勻斜向伸展［5］等。

通常橫向構(gòu)造的形成原因比較復(fù)雜，多為地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一和地質(zhì)作用不均一共同引起，且兩者之間也可互為因果。

表 1 橫向構(gòu)造成因類型［4，5，8，17］

2 橫向構(gòu)造帶對(duì)沉積作用和油氣成藏的影響

橫向構(gòu)造帶可以將張性盆地分隔為在沉積環(huán)境配置、沉積相、厚度展布、充填序列及沉積 －構(gòu)造演化等方面表現(xiàn)出差異的構(gòu)造區(qū)段［10］。而不同構(gòu)造區(qū)段內(nèi)部的沉積作用也受到了邊界橫向構(gòu)造和內(nèi)部橫向構(gòu)造的控制和影響，橫向構(gòu)造帶對(duì)物源的導(dǎo)入及其向凹陷中心多級(jí)分散具有明顯的控制作用(圖2)。一般橫向構(gòu)造帶在盆地或坳陷中也較易形成斜坡帶，連接隆起和凹陷，故其對(duì)水流方向和沉積區(qū)域都具有一定的控制作用。在盆地的沉積充填過程中，橫向構(gòu)造帶的存在影響著入盆水系和沉積體系的分布，因此決定著盆內(nèi)生儲(chǔ)蓋的空間展布與相互匹配組合關(guān)系，從而也對(duì)油氣的分布具有重要的控制作用，其中走向斜坡、斜向背斜和地壘等正向構(gòu)造變換帶內(nèi)，油氣田常常集中分布，繼接帶常常為油氣流體運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道和指向［10，12，13，17］。橫向構(gòu)造帶與儲(chǔ)集層的分布密切相關(guān)，通常是大量富砂質(zhì)沉積的源區(qū)，帶內(nèi)可以形成各種圈閉，包括斷塊、尖滅、相變、上超關(guān)系等，為油氣富集區(qū)的形成創(chuàng)造了有利條件。

圖2 橫向構(gòu)造控制沉積作用示意圖［11］

3 以歧口凹陷港西－港東斷裂帶為例

3.1 區(qū)域地質(zhì)與基本結(jié)構(gòu)

圖3 歧口凹陷港西－港東斷裂構(gòu)造圖及地震剖面

圖3 歧口凹陷港西－港東斷裂構(gòu)造圖及地震剖面

歧口凹陷是位于黃驊坳陷中北部的一個(gè)新生代凹陷，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，新生代地層發(fā)育較全，主要有沙河街組、東營(yíng)組、館陶組和明化鎮(zhèn)組，其中沙河街組可分為沙三段、沙二段和沙一段。港西斷裂為歧口凹陷的一條二級(jí)斷裂，分隔北大港凸起帶和歧北次凹，呈北東走向，南東傾向，長(zhǎng)可達(dá)34 km，港東斷裂位于港西斷裂南東側(cè)，長(zhǎng)23 km左右，兩條斷裂走向平行，傾向相同，與港西斷裂相隔2～5 km(圖3)。地震剖面顯示兩條斷裂均切割全部新生代地層，同屬控制沉積斷裂，港西斷裂鄰近北大港凸起，港東斷裂鄰近歧北次凹，兩者深部或有相交，其間存在若干連接斷裂。

3.2 斷裂活動(dòng)性

歧口凹陷在新生代主要經(jīng)歷了裂陷Ⅰ期(Es3)、構(gòu)造平靜期(Es2)、裂陷Ⅱ期(Es1 － Ed)和坳陷期(N)［18］，其中斷裂活動(dòng)主要在沙三期(Es3)、沙一期(Es1)、東營(yíng)期(Ed)和新近紀(jì)(N)發(fā)育，結(jié)合最新三維地震數(shù)據(jù)，在港西斷裂和港東斷裂的疊覆區(qū)域取5條北西向地震剖面，計(jì)算剖面上兩條斷裂各自的分層古落差，對(duì)比其演化特征及規(guī)律(圖4)。分析結(jié)果顯示，港西斷裂和港東斷裂均在沙三期開始活動(dòng)，各期活動(dòng)量按高低依次為沙三期、沙一期、東營(yíng)期和新近紀(jì)，在兩條斷裂的疊覆區(qū)域，由南西向北東，各期古落差在港西斷裂顯示遞減特征，在港東斷裂則為遞增特征，說明兩條斷裂屬側(cè)接斷裂，兩者在伸展力上為接力關(guān)系。同時(shí)從斷裂活動(dòng)性上可知，港東斷裂在沙三期之后各期活動(dòng)比重明顯強(qiáng)于港西斷裂，表明在凹陷活動(dòng)后期，港東斷層較港西斷裂更為活躍。

圖4 港西－港東斷層斷裂活動(dòng)量對(duì)比

3.3 橫向構(gòu)造帶分析

結(jié)合港西斷層和港東斷層的結(jié)構(gòu)和演化特征，認(rèn)為在兩者之間存在橫向構(gòu)造帶(圖5)。三維模型顯示橫向構(gòu)造為傾向南西的繼接斜坡帶，對(duì)相鄰的兩條主斷層的空間延展和斷裂作用的延續(xù)起了過渡、銜接或傳遞作用，且繼接斜坡帶上發(fā)育近東西向的南傾連接斷層(圖 4，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3)，調(diào)節(jié)港西斷裂上盤向港東斷裂下盤過渡所產(chǎn)生的變形量，當(dāng)兩條主斷層伸展作用繼續(xù)發(fā)展，位移、傾向和傾角不斷變大，主斷層疊覆量增大時(shí)，繼接帶將變成了正斷層的一部分;剖面上，兩條斷層同向，屬同向型橫向構(gòu)造;平面上，該橫向構(gòu)造處于兩條斷裂的疊覆區(qū)域，屬于疊覆型橫向構(gòu)造;形成時(shí)間上，港西斷層和港東斷層都屬于控制沉積斷層，在沉積期間持續(xù)活動(dòng)，故該橫向構(gòu)造為沉積期橫向構(gòu)造;規(guī)模上，該橫向構(gòu)造帶主要為調(diào)節(jié)港西斷層和港東斷層之間的形變量而產(chǎn)生，屬于三級(jí)橫向構(gòu)造帶。根據(jù)港西－港東斷裂活動(dòng)性可知，該橫向構(gòu)造帶主要由地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一性和地質(zhì)作用不均一性共同控制形成，結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致研究區(qū)在同一伸展作用(Es3)下出現(xiàn)了兩條斷裂，之間形成繼接斜坡帶，而在 Es3期后凹陷整體存在由南西往北東的構(gòu)造遷移，該遷移現(xiàn)象為地質(zhì)作用的不均一性，致使兩條斷裂之間的橫向構(gòu)造進(jìn)一步活躍，從而形成連接斷裂等。

圖5 港西－港東斷層間橫向構(gòu)造解析

3.4 油氣意義

歧口凹陷的主要烴源巖在沙三段和沙一段發(fā)育［19］，港西斷層和港東斷層在主要烴源巖沉積期活動(dòng)且控制沉積，斜坡帶作為物源的導(dǎo)入渠道對(duì)歧北次凹的沉積同樣具有控制作用，在油氣運(yùn)移過程中，斜坡帶充當(dāng)了主要油氣運(yùn)移通道(圖6左)，油氣經(jīng)由斜坡帶從歧北次凹向北大港凸起帶運(yùn)移，斜坡帶同時(shí)作為隆起帶也成為有利油氣聚集區(qū)，成為了凹陷的主要油氣藏分布區(qū)域(圖6右)，形成諸多構(gòu)造油氣藏和構(gòu)造－巖性油氣藏，如港東、港西、港中、聯(lián)盟等油田皆分布于該橫向構(gòu)造帶周圍。

圖6 港西－港東斷裂橫向構(gòu)造帶油氣成藏模式圖

4 結(jié)語(yǔ)

橫向構(gòu)造帶是地層為保持應(yīng)變和位移量的守恒，形成走向上與區(qū)域(優(yōu)勢(shì))構(gòu)造線垂直或大角度相交，幾何形態(tài)與主體構(gòu)造不同的復(fù)雜構(gòu)造帶。橫向構(gòu)造帶分類不同的人有不同分類標(biāo)準(zhǔn)，本文按不同的依據(jù)對(duì)橫向構(gòu)造進(jìn)行分類討論，其成因復(fù)雜，實(shí)際工作應(yīng)結(jié)合實(shí)例予以綜合考慮。橫向構(gòu)造對(duì)沉積作用和油氣的分布具有重要的控制作用。應(yīng)用概念分析了歧口凹陷港西－港東斷裂之間的橫向構(gòu)造帶，認(rèn)為該橫向構(gòu)造帶屬于繼接斜坡帶，其在沉積期間由地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一和地質(zhì)作用不均一共同造成，對(duì)沉積作用和油氣藏有控制作用。

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P618.130.2

B

1004－1184(2012)05－0136－04

2012－06－06

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023－001－002);國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(90814005)。

張東東(1985－)，男，陜西乾縣人，在讀博士研究生，主攻方向:沉積盆地分析與油氣勘探。