張丹丹，戴俊生，鄒 娟，王 珂

(中國石油大學 (華東)地球科學與技術學院，山東青島266580)

1 研究區(qū)概況

廊固凹陷是渤海灣盆地冀中坳陷北部的一個次級構造單元，西鄰大興凸起，東南部以牛駝鎮(zhèn)凸起與霸縣凹陷相接，東以河西務東主斷層與武清凹陷相鄰，是一個古近紀箕狀斷陷湖盆［1～2］(見圖1)。鮮強等［3］、曹敬華等［4］結合層序地層學理論與油氣成藏理論對廊固凹陷構造演化、油氣藏成藏模式進行了研究;宋榮彩等［2］依據(jù)區(qū)域構造背景和盆地沉積演化的差異將廊固凹陷西部邊界斷層大興斷層劃分為北段、中北段、中南段和南段等4段;曾慶魯［5］研究認為凹陷東部邊界斷層河西務斷層活動強度大，持續(xù)時間長，南部形成時間比北部早。邊界大興斷層與河西務斷層對于廊固凹陷的沉積和演化具有重要的控制作用，前人對這兩條邊界斷層的活動性研究較多，而對于廊固凹陷內三級、四級斷層的定量研究尚有欠缺。由于三級、四級斷層也在一定程度上影響著油氣的運移、聚集、保存等，因此分析這些斷層的活動性對油氣勘探具有重要的指導意義。

本文利用斷層落差法和生長指數(shù)法，對廊固凹陷各級活動斷層在古近紀的活動性進行了定量研究，但其中一級河西務斷層由于活動時期較晚，后期地層遭受嚴重剝蝕，無法求得斷層落差和生長指數(shù)，本文中不做詳細研究。

圖1 廊固凹陷構造位置圖［2］Fig.1 Structural location of Langgu Sag

2 斷裂基本特征

廊固凹陷斷裂系統(tǒng)復雜，斷層數(shù)量多且活動性強，綜合斷層延伸距離、活動強度、活動時間等因素，可將凹陷中的活動性斷層分為4個級別 (見圖2，表1)。一級斷層包括大興斷層和河西務斷層，走向均為北東方向，傾向南東;斷層延伸距離長，活動強烈，其中大興斷層為該凹陷的控凹斷層，持續(xù)活動時期長，而河西務斷層活動時期較晚。二級斷層包括桐柏鎮(zhèn)斷層、王居斷層、楊稅務斷層和琥珀營斷層，其中桐柏鎮(zhèn)斷層走向為北西西向，活動時期長，活動比較強烈;而其他3條斷層的走向均為北東向，延伸距離較長，但活動時期較晚。三級斷層共有7條 (見圖2)，走向均為北東向，其中劉其營斷層、半截河斷層與別古莊西斷層僅在孔店—沙四期活動，中岔口斷層和中岔口北斷層僅在沙三期活動，安29斷層 (永清斷層)與安36斷層于沙四期開始活動，在沙三期停止活動。四級斷層都是一些未命名的小斷層，多為大斷層派生出的次級斷層，數(shù)量較多，但規(guī)模較小，僅在較短時期內活動，走向多為近北東方向。

從上述分析可知，廊固凹陷13條三級以上活動性斷層中，除桐柏鎮(zhèn)斷層走向為北西西向外，其余斷層走向均為北東向;斷層傾向以南東和北西方向為主，早期開始活動的斷層傾向以南東方向為主，如大興斷層、劉其營斷層和半截河斷層，而沙三時期開始活動的斷層傾向多為北西方向。

圖2 廊固凹陷各級斷層平面分布圖Fig.2 Planar distribution of the all levels of faults in Langgu Sag

表1 廊固凹陷三級以上斷層基本情況Table 1 Basic information of the main faults in Langgu Sag

3 邊界斷層分段性研究——以大興斷層為例

主要采用斷層落差法［6～8］和生長指數(shù)法對廊固凹陷內斷層活動性進行研究。生長指數(shù)是指斷裂上盤某地層的厚度與其下盤同層位地層厚度的比值［6］，生長斷層的古落差可用同一地質歷史時期兩盤沉積地層的厚度差表示［7］。由于斷層生長指數(shù)法存在一些缺陷［9］，因此本文在分析斷層活動性時以斷層古落差為主，生長指數(shù)為輔。文中以下所提到的斷層落差都是指斷層古落差。

某一地質歷史時期內，同一條斷層在不同地震剖面上求取的落差和生長指數(shù)存在較大差異，說明在不同位置的活動性存在差異［10］，即斷層存在分段性，邊界大興斷層是這類斷層最典型的代表。大興斷層是本區(qū)的控凹斷層，它在平面上延伸距離遠，活動時期長，沿著斷層走向，斷層活動具有分段性。圖3為大興斷層在幾個典型時期內的斷層落差折線圖，從地震剖面Line1216到Line3264，剖面自南西到北東方向排列，地震剖面Line1728、Line2140及Line2880為大興斷層分段的分界線 (見圖2)，在不同的時期斷層分段性存在一定的差異。

圖3 大興斷層古近紀斷層落差折線圖Fig.3 Broken line graph of Paleogene fault throw in Daxing Fault

沙四早期，以地震剖面Line1728、Line2140、Line2880為分界，大興斷層根據(jù)活動性差異可以分為4段，由南西到北東向，各段的斷層落差平均值從1889 m下降到350 m，表明斷層活動逐漸減弱。沙四中期，以地震剖面Line1728、Line2880為界可將大興斷層分為3段，即南段、中段和北段，中段延伸距離最長;落差平均值分別為1565 m、970 m、368 m，斷層活動逐漸減弱。沙四晚期，以地震剖面Line2140、Line2880為界，大興斷層可分為3段，由南西方向到北東方向，斷層平均落差分別為2500 m、1200 m、370 m，斷層活動逐漸減弱，但與沙四早、中期相比，該時期斷層的南段、中段活動明顯增強。沙三中期，大興斷層的分段與沙四中期一致，而且由南西到北東方向，斷層落差減小，斷層活動減弱。

4 不同時期斷層活動性

廊固凹陷內存在多條活動斷層，這些斷層的活動時期和活動強度都存在明顯差異。尤其從沙四期進入沙三期，一些斷層 (如半截河斷層)停止活動而另一些斷層 (如中岔口斷層)開始活動。根據(jù)活動斷層的落差和生長指數(shù)繪制了各地質時期內斷層落差平面圖和斷層生長指數(shù)平面圖，進而分析廊固凹陷各時期斷層活動特征。由于廊固凹陷在沙一期和東營期地層抬升遭受剝蝕作用，缺失嚴重，無法求得落差與生長指數(shù)，因此本文對這2個時期的斷層活動特征不作討論。

4.1 孔店—沙四期

4.1.1 孔店期

孔店期廊固凹陷大興斷層落差值最大，活動最強烈;三級斷層多集中在凹陷東南部，斷層落差小于100 m，斷層活動弱;四級斷層中鄰近大興斷層的活動較強烈，遠離大興斷層的活動較弱。整體上在孔店期凹陷西北部斷層活動強，東南部斷層活動比較弱 (見圖4a，圖5a)。

圖4 廊固凹陷孔店—沙四期斷層落差圖Fig.4 Fault throw figures during the sedimentary period of E k to E s4 in Langgu Sag

圖5 廊固凹陷孔店—沙四期斷層生長指數(shù)圖Fig.5 Fault growth index figures during the sedimentary period of E k to E s4 in Langgu Sag

4.1.2 沙四早期

沙四早期大興斷層具有分段性，與孔店期相比，活動增強;凹陷東南部劉其營斷層、半截河斷層等落差仍小于100 m，活動依然較弱;而別古莊西斷層及其西北部的幾條斷層落差多位于130～250 m之間，活動比較強烈 (見圖4b，圖5b)。在整體上由凹陷的西北部到東南部，斷層活動逐漸減弱。

4.1.3 沙四中期

沙四中期大興斷層自南西向北東活動逐漸減弱;二級桐柏鎮(zhèn)斷層落差在250～650 m之間，斷層活動較強;凹陷東南部的幾條三級斷層，除別古莊西斷層南段落差大于100 m，活動比較強烈外，其余幾條三級斷層落差多小于100 m，生長指數(shù)小于1.25，活動比較弱;靠近大興斷層的四級斷層規(guī)模很小，但活動比多數(shù)三級斷層稍強 (見圖4c，圖5c)。

4.1.4 沙四晚期

沙四晚期，大興斷層中南部的活動明顯增強;三級活動性斷層仍然多集中在凹陷的東南部，但其分布范圍向東北方向擴展，斷層平均落差都小于100 m，生長指數(shù)多小于1.20，活動較弱，且別古莊西斷層、半截河斷層等的延伸長度變短 (見圖4d，圖5d)。從整體看依然是凹陷西北部活動強，東南部活動弱。

孔店—沙四期，廊固凹陷活動性的三級斷層多集中在凹陷的東南部，而四級小斷層多集中在大興斷層附近，其活動主要受大興斷層控制。總體來說，凹陷東南部三級活動性斷層數(shù)量較多，但落差值和生長指數(shù)較小，說明這些斷層活動時期比較早，活動比較弱;大興斷層活動強烈且分段性明顯，鄰近四級小斷層數(shù)量多，多數(shù)延伸距離短、活動時期短。

4.2 沙三—沙二期

4.2.1 沙三早期

沙三早期，廊固凹陷中三級以上活動性斷層數(shù)量比較少，斷層整體活動比較強。大興斷層活動最強烈，由南西到北東斷層活動逐漸減弱;桐柏鎮(zhèn)斷層與凹陷東南部幾條斷層落差多在400～600 m之間，活動比較強烈;靠近大興斷層的四級小斷層數(shù)量較多，但活動比較弱(見圖6a，圖7a)。

圖6 廊固凹陷沙三-沙二期斷層落差圖Fig.6 Fault throw figures during the sedimentary period of E s3 to E s2 in Langgu Sag

圖7 廊固凹陷沙三—沙二期斷層生長指數(shù)圖Fig.7 Fault growth index figures during the sedimentary period of E s3 to E s2 in Langgu Sag

4.2.2 沙三中期

沙三中期，廊固凹陷中三級以上活動性斷層數(shù)量明顯增多，其分布范圍不僅局限于凹陷的東南部，開始向東北部方向擴展，斷層傾向多為北西方向。大興斷層落差大，為該時期活動最強烈的斷層;桐柏鎮(zhèn)斷層、王居斷層、楊稅務斷層、中岔口北斷層等落差在100～500 m之間，生長指數(shù)多在1.30左右，活動比較強;其他少數(shù)斷層 (如中岔口斷層)落差值小，活動比較弱 (見圖6b，圖7b)。

4.2.3 沙三晚期

沙三晚期，廊固凹陷活動性斷層數(shù)量明顯減少，斷層傾向多為北西方向 (見圖6c，圖7c)。大興斷層分段性不明顯，落差多在500～1000 m之間，活動明顯減弱，其附近的四級小斷層活動也較弱;王居斷層活動由中部向兩側逐漸減弱;楊稅務斷層和中岔口斷層落差大于100 m，生長指數(shù)大于1.30，活動較強。

4.2.4 沙二期

沙二期，廊固凹陷中活動性斷層數(shù)量較少，且集中在凹陷的北部 (見圖6d，圖7d)，大興斷層與王居斷層活動較強。

沙三—沙二期，廊固凹陷內活動性斷層分布范圍向北東方向擴展，斷層傾向以北西方向為主。整體上，凹陷內三級以上斷層多分布在凹陷的東部，而四級小斷層多分布在凹陷的西部。大興斷層在各時期活動均比較強烈，但在后期斷層分段性不明顯，活動也明顯減弱;凹陷內三級以上斷層活動多數(shù)比較強烈，少數(shù)四級斷層活動也較強。

5 斷層活動性成因分析

斷層活動既受控于構造演化背景，同時也反映不同時期構造演化特征，次級斷層活動多與主斷層密切相關［5］。廊固凹陷古近紀經(jīng)歷了3個構造演化階段，分別為斷陷初始期 (孔店期—沙四期)、強烈斷陷期 (沙三期)和斷陷回返期 (沙二期)［3，11］。

孔店—沙四期為斷陷初始期，在區(qū)域應力作用下，隨大興凸起 (見圖1)的隆起，大興斷層開始發(fā)育［5］，活動逐漸增強;大興斷層附近的四級斷層活動則受控于大興斷層。凹陷東部的河西務構造帶南部受牛駝鎮(zhèn)凸起 (見圖1)隆起影響［5］，活動比較早，受此構造活動控制，在該時期凹陷內的活動性斷層主要集中在凹陷的東南部。

沙三期為強烈斷陷期，河西務構造帶抬升，地層遭受剝蝕嚴重，尤其在南部缺失沙三上段到東營組，因此沙三晚期可進行定量研究的活動性斷層數(shù)量明顯減少，而且與沙三早、中期相比，活動性斷層分布范圍向北移動;大興斷層劇烈拉張，活動依然比較強烈［3］。總的來說，從沙三早期到沙三晚期，活動的斷層主要受河西務構造帶抬升和大興斷層活動的控制作用，整體活動增強，分布范圍向北部擴展。

沙二期為斷陷回返上升期，該時期地層遭受剝蝕嚴重，僅在局部地區(qū)分布，導致可進行定量研究的活動性斷層數(shù)量較少。

6 結論

廊固凹陷活動性斷層較多，但活動時期和活動強度存在很大差別;其中大興斷層活動存在分段性，整體上由南西到北東方向斷層活動逐漸減弱。

孔店—沙四期，凹陷東南部斷層活動弱，西北部斷層活動強;該時期的斷層傾向開始多為南東方向，之后北西傾向斷層數(shù)量逐漸增多;至沙三—沙二期，活動性斷層分布范圍向北東方向擴展，凹陷中三級以上斷層活動比較強;而隨著幾條南東傾向的活動性斷層停止活動，該時期的斷層傾向以北西方向為主。

廊固凹陷古近紀斷層活動主要受控于構造演化背景，斷陷初始期，大興斷層受到大興凸起隆起影響，凹陷東南部活動性斷層則受控于牛駝鎮(zhèn)凸起的構造活動;強烈斷陷期，活動的斷層主要受河西務構造帶抬升和大興斷層活動的控制，整體活動增強，分布范圍向北部擴展;斷陷回返上升期，地層遭受剝蝕嚴重，可進行定量研究的活動性斷層數(shù)量較少。

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