史 浩，周東紅，呂丁友

萊州灣凹陷東部新生代走滑構(gòu)造特征及油氣勘探意義

史 浩，周東紅，呂丁友

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津塘沽 300452）

萊州灣凹陷位于渤海南部海域，為中生界基底之上發(fā)育的新生代半地塹。郯廬斷裂帶分東西兩支穿過萊州灣凹陷東部，在新生代蓋層中表現(xiàn)出渤海最復(fù)雜最典型的為NNE向的右旋走滑斷裂特征。其中東支斷裂在漸新世以后活動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育多條NNE向走滑斷層及NE向伴生斷層組成的復(fù)雜斷裂帶。走滑斷裂帶內(nèi)斷層展布符合右旋單剪作用下的脆性走滑剪切模式，地震方差切片存在右旋運(yùn)動(dòng)拖拽斷裂證據(jù)。通過對(duì)主斷裂活動(dòng)期次分析表明，研究區(qū)主要有三期大的構(gòu)造活動(dòng)，同時(shí)形成了三期構(gòu)造反轉(zhuǎn)。應(yīng)力分布的局域性導(dǎo)致了形變特征的差異性，產(chǎn)生了褶皺、擠壓反轉(zhuǎn)、掀斜斷塊、花狀構(gòu)造等典型的構(gòu)造類型。研究區(qū)首次利用三維地震資料對(duì)本區(qū)構(gòu)造特征進(jìn)行了分析，研究認(rèn)為走滑活動(dòng)形成了良好的構(gòu)造背景、優(yōu)越的油源及運(yùn)移等成藏條件，具有較大的油氣勘探潛力。

萊州灣凹陷；郯廬斷裂；右旋走滑；反轉(zhuǎn)；油氣勘探

郯廬斷裂是縱貫我國(guó)東部一條區(qū)域性的深大斷裂，普遍存在于我國(guó)東部主要盆地構(gòu)造體系之中，并在新生代表現(xiàn)為典型的右旋走滑特征。近年來(lái)的油氣勘探結(jié)果也表明，郯廬斷裂新生代構(gòu)造活動(dòng)對(duì)渤海海域的油氣藏分布有著直接或間接的影響[1,2]，是尋找油氣藏的重要的有利區(qū)帶之一。

萊州灣凹陷位于華北板塊東部、渤海海域南部，為中生界基底之上發(fā)育的新生代半地塹（圖1）。剖面上表現(xiàn)為北斷南超、東斷西超的凹陷結(jié)構(gòu)。郯廬斷裂萊州灣段分東、西兩支主斷裂通過該凹陷兩側(cè)，并控制和影響了該凹陷的結(jié)構(gòu)特征。該凹陷東部，漸新世以后郯廬斷裂萊州灣段東支斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育多條走滑斷層，對(duì)凹陷漸新世以來(lái)的構(gòu)造演化具有明顯的影響，形成了類型多樣、形態(tài)較好的構(gòu)造圈閉。2010年，KL6-4-1及KL6-5-1井相繼成功鉆探，并獲得了重要的油氣發(fā)現(xiàn)，證明了本區(qū)是一個(gè)有利勘探新區(qū)。

圖1 萊州灣凹陷區(qū)域位置圖

1 萊州灣凹陷東部新生代走滑構(gòu)造特征

圖2 萊州灣凹陷東部地震660 ms方差切片

圖3 萊州灣凹陷東部古近系末期斷裂系統(tǒng)圖

根據(jù)本區(qū)的三維地震方差體切片和振幅切片可清楚地看到，本區(qū)斷裂非常發(fā)育，主要發(fā)育走滑斷裂及其伴生斷裂，走滑斷裂構(gòu)造疊加在早期伸展斷裂構(gòu)造之上而又保持相對(duì)的獨(dú)立性和完整性[3]，構(gòu)成本區(qū)新生代復(fù)雜的走滑構(gòu)造系統(tǒng)（圖2，圖3）。

1.1走滑斷裂特征

平面上，發(fā)育呈線形或帶狀分布、NNE走向、雁行排列的走滑斷裂組成的斷裂帶。研究區(qū)南側(cè)，靠近盆地邊緣，走滑斷層F1斷層與盆地邊界斷層Fb合二為一，向北與Fb斷層分離并呈NNE走向向北延伸；F2斷層與F1斷層呈左階斜列特點(diǎn)；F3斷層形成于盆地邊界斷層的轉(zhuǎn)折處，向北逐漸延伸并分叉成兩條斷層F3a、F3b；F1與F3斷層走向具有明顯的變化特征：由南向北，走向呈NNENE變化。整體來(lái)看，本區(qū)走滑斷裂在走向上顯示出明顯的分帶性和右旋變形特征，符合右旋單剪作用下的脆性走滑剪切模式，在1 200 ms附近方差切片可見典型的右旋走滑活動(dòng)證據(jù)（斷裂兩側(cè)表現(xiàn)出典型的牽引彎曲現(xiàn)象）（圖4）。

剖面上，主要發(fā)育1～2條高角度的走滑斷層組成的斷裂帶（圖5）。在研究區(qū)中南部，處于盆地邊部，新生代走滑斷裂沿著盆地邊部斷裂面發(fā)育，表現(xiàn)為一條正斷層（F1），傾向西傾，斷層上陡下緩；在研究區(qū)中部，主要發(fā)育2條陡傾的走滑斷層，斷層向上延伸至海底，向下直插入基底，主走滑斷層帶中部地層發(fā)生了明顯的向西逆沖—推覆作用，同時(shí)盆地發(fā)生擠壓反轉(zhuǎn)、蓋層褶皺變形及花狀構(gòu)造的等伴生構(gòu)造特征（圖5A剖面） ；在研究區(qū)北部，主要發(fā)育2條走滑斷層（F2、F3b），斷面上陡下緩，均向西傾，走滑西側(cè)及走滑帶內(nèi)部，地層發(fā)生較強(qiáng)烈的向東逆沖—推覆作用（圖5B剖面）。整體來(lái)看，走滑斷層斷面在新近紀(jì)較陡，在古近紀(jì)變緩，斷面傾向變化明顯，南側(cè)西傾，中部東傾，北側(cè)西傾，斷面表現(xiàn)出典型的“絲帶效應(yīng)”特征，斷層兩側(cè)地層產(chǎn)狀、斷距變化較大，蓋層厚度突變，它們是深斷裂在新生代時(shí)期右旋變形的典型表現(xiàn)，以右旋走滑擠壓分量形成的壓扭變形為主要特征。

圖4 萊州灣凹陷東部新近系右旋走滑斷裂特征（1 200 ms方差切片）及右旋走滑應(yīng)力橢球模式（據(jù)Sylvester，1988年修改）

圖5 萊州灣凹陷東部右旋走滑斷裂特征

1.2伴生斷裂特征

從古近系末期的斷裂平面展布來(lái)看（圖3），走滑帶西側(cè)及走滑帶內(nèi)以NE向展布為主的斷裂非常發(fā)育，多終止于走滑斷層或分布于走滑斷層間或聯(lián)結(jié)兩條走滑斷層，組成了典型的走滑伴生斷裂。

走滑斷裂F2西側(cè)：NEE-NE走向、SSE-SE傾向、平面上呈帚狀的一組正斷層，向東終止于走滑斷層F2；走滑斷裂帶F2與F3內(nèi)：發(fā)育NE（局部NNE）走向、NW傾向、平面上呈近平行斜列的一組正斷層；斷面傾角上陡下緩，向下逐步向古近系早期伸展斷裂滑脫，古近系、新近系持續(xù)活動(dòng)，地層掀斜變形特征明顯，與走滑斷層形成典型的花狀構(gòu)造樣式[4]（圖5）。

本區(qū)伴生斷裂特征表明，新生代整體上受郯廬走滑斷裂右旋活動(dòng)影響較大，以右旋走滑拉張分量形成的正斷層為主要特征。

2 走滑斷裂的演化特征和活動(dòng)期次分析

2.1區(qū)域演化特征

郯廬走滑斷裂帶是多種因素、多期構(gòu)造活動(dòng)復(fù)合疊加作用的產(chǎn)物，演化的不同時(shí)期動(dòng)力學(xué)機(jī)制各不相同，但整體受控于東亞大陸的演化。中生代至古近紀(jì)早期（42 Ma之前），由于揚(yáng)子板塊向北楔入，持續(xù)作用于華北板塊，太平洋板塊向北北西向俯沖，使北北東向的郯廬斷裂帶發(fā)生左旋走滑運(yùn)動(dòng)。古近紀(jì)晚始新世沙三期（42 Ma以來(lái)）太平洋西岸的構(gòu)造發(fā)生了轉(zhuǎn)折，太平洋板塊由北北西向俯沖轉(zhuǎn)為北西西向俯沖，使郯廬斷裂帶轉(zhuǎn)為右旋走滑運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)期以來(lái)，在渤海灣盆地東側(cè)營(yíng)濰走滑構(gòu)造帶轉(zhuǎn)為右行活動(dòng)；漸新世東營(yíng)期（32 ～ 27.4 Ma），渤海灣盆地的走滑構(gòu)造系統(tǒng)加劇了走滑運(yùn)動(dòng)，在盆地的局部派生了擠壓應(yīng)力場(chǎng)，伸展作用減弱，反轉(zhuǎn)構(gòu)造和花狀構(gòu)造在走滑構(gòu)造帶上比較發(fā)育；之后，盆地進(jìn)入了坳陷階段[5-7]。從本區(qū)典型剖面分析表明，新生代前定型的郯廬斷裂系所產(chǎn)生的深斷裂是新生代以來(lái)盆地構(gòu)造演化的基本背景條件，新生代以來(lái)郯廬走滑斷裂的演化與早期深斷裂具有一定的繼承性。

2.2走滑斷裂主要活動(dòng)期次分析

走滑分支斷層是走滑斷裂主要活動(dòng)期的產(chǎn)物，是走滑斷裂的伴生斷裂，與主干走滑斷裂組成的正（負(fù)）花狀構(gòu)造樣式，可以分析走滑斷裂的應(yīng)力狀態(tài)和主要活動(dòng)期次。另外，構(gòu)造反轉(zhuǎn)活動(dòng)是與區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)的。產(chǎn)生于本區(qū)走滑斷裂帶內(nèi)的構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成機(jī)制主要為走滑扭壓作用產(chǎn)生的構(gòu)造反轉(zhuǎn)變形。

圖6 走滑斷裂主要活動(dòng)期次分析圖

圖6A是過走滑斷裂的地震剖面，從中可以清楚的看到，主要有三期走滑分支斷裂（ⅰ、ⅱ、ⅲ），分別對(duì)應(yīng)于始新世、漸新世和新近紀(jì)斷裂活動(dòng)；這三期構(gòu)造活動(dòng)形成了與之相伴生的三期反轉(zhuǎn)構(gòu)造（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）（圖6B）。

其中，始新世末期到漸新世時(shí)期，發(fā)育多條分支斷裂，即走滑ⅱ期分支斷裂，表明本時(shí)期是走滑斷裂的主要活動(dòng)期，同時(shí)也是區(qū)域上的構(gòu)造大規(guī)模反轉(zhuǎn)期，地震剖面表現(xiàn)為區(qū)域的不整合（漸新世末）特征，本區(qū)走滑斷裂帶同時(shí)還伴有明顯的擠壓反轉(zhuǎn)變形特征，即Ⅱ期反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

圖7 研究區(qū)始新世E2s2底可視化圖

3 油氣勘探意義

本區(qū)的油氣發(fā)現(xiàn)主要集中于古近系Ed3和Es3，這與本區(qū)典型的走滑構(gòu)造特征有著密切的關(guān)系。

3.1走滑活動(dòng)創(chuàng)造了優(yōu)越的生烴環(huán)境——萊州灣凹陷東北次洼

古近紀(jì)晚始新世沙三期以來(lái)，在區(qū)域右旋應(yīng)力場(chǎng)的作用下，使走滑帶西側(cè)地層以NE向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變了古近系裂陷期形成的萊州灣凹陷菱形結(jié)構(gòu)，凹陷沉積中心發(fā)生了遷移，形成了萊州灣凹陷東北次洼（圖1、圖7）。同時(shí)，活動(dòng)性強(qiáng)的控洼或控凹陷的斷層及活動(dòng)性強(qiáng)的走滑伴生斷層產(chǎn)生了大的垂直斷距和掀斜活動(dòng)，導(dǎo)致了在這些斷層的下降盤沉積物的快速堆積和沉積，在弱氧化強(qiáng)還原的環(huán)境中形成很好的烴源巖,為油氣富集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[6]。

3.2走滑活動(dòng)形成了良好的油氣聚集場(chǎng)所——圈閉

區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)在局部地區(qū)存在差異性，從而形成了不同的構(gòu)造類型，決定了圈閉和油氣藏類型的多樣性。本區(qū)主要有三種圈閉類型：①走滑伴生斷裂形成的掀斜斷塊群；②走滑斷裂夾持形成的擠壓反轉(zhuǎn)半背斜；③走滑斷裂夾持形成的斷背斜。這些構(gòu)造圈閉面積較大，且多層系發(fā)育，類型較好，為油氣聚集提供了良好的儲(chǔ)集空間。

3.3走滑活動(dòng)形成了通暢的運(yùn)移條件——走滑伴生斷裂

走滑主斷裂是長(zhǎng)期活動(dòng)的斷裂，多期走滑活動(dòng)在沉積地層中所派生的若干與其斜交的伴生斷層發(fā)育，直接溝通烴源巖，形成了良好的油氣運(yùn)移通道，而具有壓扭性的主走滑斷裂則起到良好的側(cè)封作用（圖8）。

圖8 研究區(qū)油氣運(yùn)聚模式

4 結(jié)論

萊州灣凹陷東部新生代具有典型的右旋走滑特征，具有典型的右旋走滑活動(dòng)證據(jù)，發(fā)育典型的走滑構(gòu)造樣式，凹陷結(jié)構(gòu)明顯受走滑斷裂控制。

通過對(duì)本區(qū)斷裂活動(dòng)期次分析表明，本區(qū)主要經(jīng)歷三期大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即始新世末期、漸新世末期、新近紀(jì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，第四紀(jì)基本結(jié)束；三期大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了三期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，即沙三段沉積末期、東營(yíng)組沉積末期和明化鎮(zhèn)組沉積末期。

本區(qū)走滑構(gòu)造活動(dòng)，形成了良好的油氣成藏條件——烴源、運(yùn)移通道和聚集場(chǎng)所，呈現(xiàn)出較大的勘探潛力。

[1] 鄧運(yùn)華．郯廬斷裂帶新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)渤海東部油氣聚集的控制作用[J]．中國(guó)海上油氣（地質(zhì)），2001，15（5）：301-305．

[2] 胡賢根，譚明友，張明振．濟(jì)陽(yáng)坳陷東部走滑構(gòu)造及其形成機(jī)制[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（5）：42-45．

[3] 漆家福．渤海灣新生代盆地的兩種構(gòu)造系統(tǒng)及其成因解釋[J].中國(guó)地質(zhì)，2004，31（1）：15-21．

[4] 王國(guó)純．郯廬斷裂與渤海海域反轉(zhuǎn)構(gòu)造及花狀構(gòu)造[J]．中國(guó)海上油氣（地質(zhì)），1998，12（5）：289-295．

[5] 朱光，王道軒，劉國(guó)生，等．郯廬斷裂帶的演化及其對(duì)西太平洋板塊運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)[J]．地質(zhì)科學(xué)，2004，39（1）：36-49．

[6] 夏慶龍，田立新，周心懷，等．渤海海域構(gòu)造形成演化與變形機(jī)制[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2012．

[7] 侯貴廷，錢祥麟，蔡?hào)|升．渤海中、新生代盆地構(gòu)造活動(dòng)與沉積作用的時(shí)空關(guān)系[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（3）：19-23．

精準(zhǔn)“B超”讓復(fù)雜油藏?zé)o處藏

2014年以來(lái)，渤海油田勘探開發(fā)捷報(bào)頻傳——渤中8-4構(gòu)造在新近系收獲百米厚油層 ；5月，墾利3-2油田群成功投產(chǎn)。

成績(jī)的取得由多種因素促成，但在渤海石油研究院院長(zhǎng)田立新看來(lái)，新近系高精度地震儲(chǔ)層描述技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

新近系儲(chǔ)層描述技術(shù)是渤海石油研究院十年磨一劍之作。據(jù)介紹，目前，新近系油氣儲(chǔ)量超過渤海油田總儲(chǔ)量構(gòu)成的60%，產(chǎn)量貢獻(xiàn)也超過年總產(chǎn)量的50%，其對(duì)于渤海油田實(shí)現(xiàn)油氣產(chǎn)量目標(biāo)的重要性不言而喻。

雖找準(zhǔn)了方向，但新近系油藏的復(fù)雜性讓勘探開發(fā)困難重重。中海油總公司勘探專家、研究院地球物理方法首席工程師沈章洪打了個(gè)比方，新近系儲(chǔ)層像撒在地毯上的餅干，橫向看是一朵朵的，縱向每個(gè)儲(chǔ)層都有厚薄的變化。要想保證鉆井的命中率，打井前必須做一個(gè)精確的“B超”，把儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)得八九不離十。

勘探地震首席工程師呂丁友說，渤海新近系陸相沉積環(huán)境下的儲(chǔ)層橫向變化較大，規(guī)律性難以把握，要照搬國(guó)外技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層難度極大。

2003年以來(lái)，渤海油田通過產(chǎn)、學(xué)、研一體化，系統(tǒng)開展了渤海海域新近系油藏地球物理創(chuàng)新研究和技術(shù)攻關(guān)。首次發(fā)現(xiàn)的新近系儲(chǔ)層最敏感的地球物理識(shí)別參數(shù)，成了攻關(guān)的突破口。研究院創(chuàng)新性地提出受速度橫向變化控制的低幅度圈閉是渤海油田新近系勘探突破的關(guān)鍵，建立了新近系低幅度圈閉的識(shí)別方法和技術(shù)流程。

此外，科研團(tuán)隊(duì)集成創(chuàng)新了新近系儲(chǔ)層精細(xì)描述技術(shù)體系。其中Radon譜約束下的地震數(shù)據(jù)規(guī)則化反演及海量地震三維可視化兩項(xiàng)技術(shù)獲國(guó)家發(fā)明專利，多項(xiàng)自主研發(fā)技術(shù)在地球物理行業(yè)國(guó)際頂尖科技論壇——美國(guó)勘探地球物理學(xué)家學(xué)會(huì)（SEG）年會(huì)上獲得國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)；該技術(shù)體系同時(shí)獲得國(guó)家儲(chǔ)委的高度認(rèn)可，并被采納形成了國(guó)家級(jí)行業(yè)技術(shù)規(guī)范——《海上石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范》。2013年年底，新近系高精度地震儲(chǔ)層描述技術(shù)榮獲總公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

由于項(xiàng)目研究過程與勘探開發(fā)實(shí)踐緊密結(jié)合，因此成果的產(chǎn)業(yè)化也相當(dāng)迅速。自2003年以來(lái)，渤海油田新近系勘探發(fā)現(xiàn)的渤中29-4、渤中28-2南等十多個(gè)油田，為渤海油田2010年實(shí)現(xiàn)3 000×104t油氣產(chǎn)量及后續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供了有力的支持。此項(xiàng)技術(shù)還指導(dǎo)了渤中19-4、秦皇島32-6等十多個(gè)油田的開發(fā)和綜合調(diào)整，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度、開發(fā)井的鉆井成功率及油井產(chǎn)能大幅提升，其預(yù)測(cè)砂體的鉆遇率超過98%，處于國(guó)際領(lǐng)先水平

摘編自《中國(guó)海洋石油報(bào)》2014年8月11日

Cenozoic Strike-slip Tectonic Character and the Significance of Oil and Gas Exploraton in Eastern Laizhou Bay

SHI Hao, ZHOU Donghong, LV Dingyou
（Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tanggu Tianjin300452,China）

Laizhou bay sag is located in the south of Bohai sea region, being a Cenozoic half-graben developed on the basement of Mesozoic. Tan-Lu fault belt is divided into two fault branches, the west fault branch and east fault branch, running across Laizhou bay sag, being the most complex and typical NNE direction dextral strike-slip fault belt in Cenozoic. The east branch fault was extremely active after Oligocene, resulting in the development of a number of NNE direction strike-slip faults and NE direction associated faults, forming complex fault belt. The fault distribution within strike-slip fault belt is consistent with the brittle shear model of dextral simple shear. The dextral drag faulting evidence can be seen on seismic variance slices. Through analysis of phases of fault activities, it is indicated that this area has experienced three major tectonic activities, forming three tectonic inversions. Due to the regional distribution of dextral stress field, the deformation characteristics is different, resulting in the formation of multi-type structural styles, such as folds, compression inversion structures, tilted fault blocks and flower-shaped structures. In the study area, the tectonic characteristics has been analyzed for the first time with 3D seismic data. The result shows that this area has excellent tectonic setting, predominant source rocks and good hydrocarbon migration conditions, and the hydrocarbon exploration potential is great.

Laizhou bay sag; Tan-Lu fault; strike-slip; inverse; oil and gas exploration

TE121.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.034

1008-2336（2014）03-0034-06

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”（2011ZX05023-006-002）。

2013-08-02；改回日期：2013-11-08

史浩，男，1977年生，工程師，碩士，從事地震資料綜合解釋和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究工作。E-mail：shihao@cnooc.com.cn。