李鶴永

(中國(guó)石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

高郵凹陷漢留斷裂帶構(gòu)造特征及演化

李鶴永

(中國(guó)石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

漢留斷裂帶是高郵凹陷重要的油氣富集帶，在對(duì)漢留斷裂帶構(gòu)造幾何學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析的基礎(chǔ)上，明確了漢留斷裂帶發(fā)育6種構(gòu)造樣式，其斷層平面組合和剖面形態(tài)自西向東具有三段式分布特征：西段拱張式、中段扭張式和東段拉張式。主干斷層演化具有西早東晚、中段強(qiáng)兩端弱的特征。漢留斷裂帶構(gòu)造展布及演化的差異性主要受控于深部巖漿上拱及不同時(shí)期應(yīng)力場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)變。

拱張 扭張 拉張 構(gòu)造樣式 構(gòu)造演化 漢留斷裂帶 高郵凹陷

漢留斷層位于蘇北盆地高郵凹陷深凹帶的北界，是中央深凹帶與北部斜坡帶的分界斷層(圖1)，其西起蘇南(通揚(yáng))隆起，東至富民構(gòu)造北部，全長(zhǎng)約70 km，總體走向?yàn)楸睎|東向。由漢留主干斷層及其兩側(cè)次級(jí)斷層構(gòu)成的復(fù)雜斷裂帶，即漢留斷裂帶，是高郵凹陷主要的油氣聚集帶之一。沿漢留斷裂帶自西向東依次發(fā)現(xiàn)有赤岸、馬家嘴、聯(lián)盟莊、永安和富民油田等多個(gè)油田。目前油田間仍有部分空白區(qū)，這些地區(qū)雖成藏條件優(yōu)越，但因斷裂復(fù)雜，構(gòu)造破碎、圈閉落實(shí)難度大，勘探難以持續(xù)推進(jìn)。因此理清構(gòu)造面貌及構(gòu)造樣式是解決勘探瓶頸的關(guān)鍵。目前針對(duì)高郵凹陷整體斷裂格局及真武-吳堡斷裂的相關(guān)研究較多[1-5]，漢留斷裂帶研究則較少。本文在近年來(lái)新采集的高精度三維地震資料基礎(chǔ)上，重新梳理了漢留斷裂帶構(gòu)造格局，總結(jié)了構(gòu)造樣式，為空白區(qū)勘探提供了有益的借鑒。

1 漢留斷裂帶幾何學(xué)特征

1.1 斷裂構(gòu)造平面特征

蘇北盆地?cái)嗔褬?gòu)造樣式復(fù)雜且分區(qū)差異性明顯[1，6-8]，漢留斷裂帶同樣如此，其斷層平面展布較不規(guī)則且分區(qū)分段差異性明顯(圖2)。斷裂帶西段次級(jí)斷層走向和傾向多變，主體呈北東東向南傾，主要發(fā)育網(wǎng)格狀斷層組合，整體上呈相對(duì)聚斂的趨勢(shì)。中段主要由多條雁列狀展布的南傾主干斷層及其分支斷層組成，主干斷層規(guī)模較大。東段的斷層走向近東西向，近平行排列，主體北傾，規(guī)模相對(duì)較小。

圖1 蘇北盆地高郵凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

圖2 漢留斷裂帶T25地震反射界面斷層傾向特征圖

1.2 斷裂構(gòu)造剖面特征

漢留斷裂帶斷裂特征復(fù)雜多樣，主干斷層剖面形態(tài)及樣式自西向東呈有規(guī)律變化。

斷裂帶西段斷層發(fā)育雜亂，局部受侵入巖干擾較強(qiáng)。主干斷層斷距較小，最大斷距不超過200 m，但切穿地層較老，底部斷至泰州組一段收斂于真①斷層之上。真①斷面在漢留斷裂帶西段呈明顯的上拱特征，上盤揭示有大量的巖漿侵入活動(dòng)，該段斷層的形成與深部巖漿上拱密切相關(guān)(圖3)。

圖3 漢留斷裂帶西段HM-Line120測(cè)線構(gòu)造解釋剖面

中段與西段相比，漢留主干斷層斷距明顯增大，最大超過500 m。平面上呈雁列式展布，剖面上發(fā)育有似花狀構(gòu)造(圖4)，揭示其走滑扭動(dòng)特征[8-11]。

圖4 漢留斷裂帶中段DLP-Line1460測(cè)線構(gòu)造解釋剖面

漢留斷裂帶東段主干斷層活動(dòng)逐漸減弱消失，斷層走向以近東西向?yàn)橹?，斷層斷距減小。中淺層發(fā)育的斷層不再以南傾為主，北傾斷層數(shù)量顯著增多，組成一系列大致平行的地塹、地壘構(gòu)造(圖5)，表現(xiàn)為以拉張和下陷作用為主。

圖5 漢留斷裂帶東段DLP-Line1520測(cè)線構(gòu)造解釋剖面

圖6 漢留斷裂帶構(gòu)造樣式分類

1.3 構(gòu)造樣式

受凹陷邊界、深部構(gòu)造及局部應(yīng)力環(huán)境等影響，漢留斷裂帶內(nèi)部發(fā)育多種構(gòu)造樣式，主要有平行式、斜交式、雁列式、指狀、柵狀和網(wǎng)狀等6種(圖6)。沿漢留斷裂帶自西向東斷裂構(gòu)造樣式呈現(xiàn)分段有規(guī)律變化。

西段表現(xiàn)為網(wǎng)狀和柵狀構(gòu)造樣式，斷層發(fā)育密集，走向傾向多變。其形成主要是在深部巖漿上拱作用下，拆離斷層(即真①斷層)斷面隆升，在真①上盤產(chǎn)生拱張式伸展，形成復(fù)雜的網(wǎng)狀及柵狀構(gòu)造樣式。由于斷層發(fā)育密集，斷層間應(yīng)力及應(yīng)變的轉(zhuǎn)換作用頻繁，易形成多條斷層控制的斷塊圈閉及斷鼻圈閉。

中段主要以指狀和雁列式構(gòu)造樣式為特征。主干斷層南傾，雁列狀排列，活動(dòng)強(qiáng)烈。該段構(gòu)造樣式主要是在戴南-三垛期經(jīng)歷近南北向強(qiáng)烈斜向伸展活動(dòng)形成的扭張式構(gòu)造樣式[9-11]。在主干分支斷層間，構(gòu)造轉(zhuǎn)換作用強(qiáng)烈，產(chǎn)生一系列斷鼻構(gòu)造、轉(zhuǎn)換斷層及轉(zhuǎn)換斜坡，這些為構(gòu)造圈閉的形成提供了良好的條件[2]；構(gòu)造轉(zhuǎn)換作用同時(shí)形成了多個(gè)局部構(gòu)造背景，如聯(lián)東、永安構(gòu)造，這些構(gòu)造背景為油氣富集提供了良好的條件。

東段以平行式和斜交式為特征。該段位于漢留斷裂帶尾端，扭動(dòng)作用減弱，主要在伸展拉張作用下形成。

2 漢留斷裂帶運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

蘇北盆地在其形成演化過程中曾經(jīng)歷多次性質(zhì)不同的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，如儀征運(yùn)動(dòng)、吳堡運(yùn)動(dòng)、三垛運(yùn)動(dòng)和鹽城運(yùn)動(dòng)等[1，11-14]，經(jīng)歷了多期次和多方向的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)變。受盆地多期多變構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，高郵凹陷漢留斷裂帶斷層性質(zhì)復(fù)雜、類型多樣，差異活動(dòng)顯著。

對(duì)斷層活動(dòng)的定量分析主要采用斷層生長(zhǎng)指數(shù)、斷層落差、斷層活動(dòng)速率三類參數(shù)來(lái)表征[15-17]。對(duì)于戴南組及其以上地層，漢留斷層上升盤和下降盤均有大量鉆井證實(shí)，地震反射界面標(biāo)定較準(zhǔn)確，對(duì)斷層活動(dòng)性分析參數(shù)的統(tǒng)計(jì)較為可靠；但對(duì)于阜寧-泰州組地層，漢留斷層下降盤鉆井揭示較全者甚少，且地震反射雜亂，斷層活動(dòng)性分析相關(guān)參數(shù)較難統(tǒng)計(jì)。因此，對(duì)于阜寧-泰州組沉積時(shí)期的斷層活動(dòng)性分析主要依據(jù)地震剖面特征進(jìn)行大概推測(cè)。綜合地震解釋剖面及斷層活動(dòng)定量分析，漢留斷裂帶斷層活動(dòng)整體具有“西早東晚、中段強(qiáng)兩端弱”的特征。

地震剖面解釋表明，漢留斷裂帶西段較中段主干斷層規(guī)模小的多，但切穿地層較老(圖3)，且主干斷層從泰州組至三垛組沉積時(shí)期長(zhǎng)期活動(dòng)。漢留斷裂帶中段主干斷層切至阜寧組中部即收斂于真①斷層之上(圖4)，推測(cè)漢留斷裂帶中段主干斷層最早在阜二段沉積時(shí)期才開始活動(dòng)，阜四段沉積時(shí)期活動(dòng)性增強(qiáng)。下降盤有一口井(Z86井)揭示阜四段地層厚447 m，是上升盤阜四段地層厚度(L5井，阜四段，295 m)的1.5倍，說(shuō)明阜寧組末期漢留斷層中段活動(dòng)較強(qiáng)。至戴南-三垛組沉積時(shí)期中段活動(dòng)最強(qiáng)，斷層生長(zhǎng)指數(shù)超過2.0(圖7)。漢留斷裂帶東段主干斷層活動(dòng)逐漸減弱至消失，斷層底部多收斂消失至阜四段塑性地層中，說(shuō)明該段斷層活動(dòng)較晚，多數(shù)在戴南組沉積中晚期開始活動(dòng)。總體上，漢留斷裂帶斷層活動(dòng)具有“西早東晚”的特征。

對(duì)漢留斷裂帶中東段漢①～④號(hào)主干斷層的活動(dòng)性的定量分析(圖7)表明，漢①斷層戴一段沉積時(shí)期已強(qiáng)烈活動(dòng)，三垛組沉積期活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到頂峰，鹽城組沉積期活動(dòng)較弱；漢②～④號(hào)斷層初始活動(dòng)時(shí)間為戴二段沉積期，并在三垛組沉積期活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到頂峰，鹽城組沉積期漢②、③號(hào)斷層繼承性活動(dòng)并逐漸減弱。從活動(dòng)期次來(lái)說(shuō)整體具有“西早東晚”的特征；從活動(dòng)強(qiáng)度來(lái)看，漢①斷層中段活動(dòng)最強(qiáng)，戴南及三垛組沉積時(shí)期生長(zhǎng)指數(shù)均大于2.0，向兩側(cè)活動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱。

圖7 漢留斷裂帶漢①～④號(hào)斷層活動(dòng)強(qiáng)度分析

對(duì)漢留斷裂帶中東段漢①～④號(hào)主干斷層拉張強(qiáng)度的分析(圖8)表明，漢①斷層中段至②號(hào)斷層中段區(qū)間拉張強(qiáng)度最大，向兩側(cè)逐漸變小，漢③到漢④斷層往東有再次變大的現(xiàn)象，但較漢①、②號(hào)斷層弱得多。因此，斷層生長(zhǎng)指數(shù)和拉張強(qiáng)度均表明，漢留斷裂帶斷層活動(dòng)總體上具有“中段強(qiáng)兩端弱”的特征。

圖8 漢留斷裂帶漢①～④號(hào)斷層拉張強(qiáng)度分析

3 漢留斷裂帶演化及成因

綜合漢留斷裂帶斷裂構(gòu)造幾何學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，結(jié)合蘇北盆地區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景及深部地質(zhì)因素，分析認(rèn)為漢留斷裂帶成因及演化具有如下特征(圖9)。

漢留斷層為高郵凹陷東南部邊界斷層(真①斷層)上盤內(nèi)部的一條次級(jí)斷層。蘇北中新生代盆地形成之前，該區(qū)在印支-燕山期強(qiáng)烈擠壓作用下形成一系列北東走向的沖斷推覆體系[1，18]，真①斷層是其中江都-東臺(tái)沖斷推覆體系前鋒部位的一條逆沖斷層。晚白堊世即泰州組沉積時(shí)期以來(lái)，蘇北盆地因區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)換而呈現(xiàn)為伸展活動(dòng)[19]，真①斷層帶沿早期逆沖斷面發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)活動(dòng)，在此基礎(chǔ)上沉積了泰州組-阜一段地層，該時(shí)期(吳堡運(yùn)動(dòng)早期)漢留斷裂帶西部地區(qū)發(fā)生深部巖漿上拱作用，在真①斷層上盤產(chǎn)生拱張性斷層，部分漢①斷層西端分支開始發(fā)育。

阜二～阜四段沉積時(shí)期(吳堡運(yùn)動(dòng)晚期)，在近北北西向區(qū)域拉張和基底差異隆升作用下，早期形成的斷層進(jìn)一步發(fā)生繼承性活動(dòng)或拱張活動(dòng)，漢留斷裂帶的漢①斷層開始向東發(fā)育和延伸，同時(shí)在靠深凹一側(cè)也發(fā)育了次級(jí)調(diào)節(jié)斷層，與漢①斷層共同組成地塹結(jié)構(gòu)。

戴南～三垛組沉積時(shí)期(三垛運(yùn)動(dòng)期)，高郵凹陷進(jìn)入強(qiáng)烈斷陷階段，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生輕微偏轉(zhuǎn)，呈近南北向拉張，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向與基底斷裂斜交，整體呈現(xiàn)扭張式活動(dòng)。戴一段沉積時(shí)期，漢①斷層活動(dòng)強(qiáng)烈并向東延伸。戴二段沉積時(shí)期，漢②～④號(hào)斷層逐漸發(fā)育。三垛組沉積期，區(qū)域扭動(dòng)作用仍十分強(qiáng)烈，漢①～④號(hào)斷層強(qiáng)烈活動(dòng)并彼此交接，形成一系列平面呈雁列狀展布的斷裂構(gòu)造帶，同時(shí)漢留斷裂帶局部段落產(chǎn)生走滑分量，剖面上發(fā)育似花狀構(gòu)造。

新近紀(jì)(鹽城運(yùn)動(dòng)期)，蘇北盆地進(jìn)入坳陷發(fā)展階段，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)為北西向拉張，同時(shí)區(qū)域拉張作用明顯減弱，主要斷層活動(dòng)減弱至趨于停止。

圖9 高郵凹陷漢留斷裂帶斷裂構(gòu)造演化模式

4 結(jié)論

(1)漢留斷裂帶幾何學(xué)分析表明，漢留斷裂帶主要發(fā)育6種構(gòu)造樣式，斷層平面組合和剖面形態(tài)具有明顯的三段式特征：西段表現(xiàn)為以網(wǎng)狀和柵狀構(gòu)造樣式為主的拱張式特征，其形成主要受控于深部巖漿上拱活動(dòng)；中段表現(xiàn)為以雁列式和指狀為主的扭張式特征，其形成主要受控于斷裂帶演化中后期的右旋扭張活動(dòng)；東段表現(xiàn)為以平行式和斜交式為主的拉張式特征，其形成主要受控于晚期的伸展活動(dòng)。

(2)漢留斷裂帶運(yùn)動(dòng)學(xué)分析表明，漢留主干斷層活動(dòng)具有西早東晚和中段強(qiáng)兩端弱的特征：主干斷層開始活動(dòng)時(shí)間依次漸晚；斷裂帶中段活動(dòng)最強(qiáng)，向兩側(cè)活動(dòng)強(qiáng)度依次降低。

(3)漢留斷裂帶的形成主要受控于深部巖漿上拱、不同時(shí)期應(yīng)力場(chǎng)方向轉(zhuǎn)變的控制：早期受深部巖漿上拱的影響表現(xiàn)，為拱張式伸展；中期受強(qiáng)烈的近南北向斜向拉張的作用，表現(xiàn)為扭張式伸展；晚期受北西-南東向弱拉張作用影響，表現(xiàn)為拉張式伸展。

(4)通過對(duì)漢留斷裂帶構(gòu)造特征及演化的分析，明確了漢留斷裂帶不同地區(qū)的構(gòu)造樣式及成因演化特征，為漢留斷裂帶構(gòu)造解釋和圈閉描述提供了有益的借鑒。

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Characteristics and evolution of Hanliu fault zone in Gaoyou Sag,Subei Basin

Li Heyong

(Exploration&DevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225009,China)

Hanliu fault zone is an important prolific zone for oil and gas accumulation. Based on the structural geometry and kinematic characteristics of Hanliu fault zone, there are 6 types of structures in the fault zone. The fault plane combination and the profile shape have three-segment features from west to east: arched-extension type in western section, transtension type in middle section and tension type in eastern section. The evolution of main faults has characteristics of the earlier in the western than the eastern and the stronger in the middle than that at both ends. The difference of structural distribution and evolution is mainly controlled by the upper arching of deep magma and the change of stress field in different periods.

arched-extension；transtension；tension；structural style；structural evolution；Hanliu fault zone；Gaoyou Sag

TE121

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.03.001

2017-03-31；改回日期：2017-07-06。

李鶴永(1974—)，博士后，高級(jí)工程師，主要從事油氣勘探地質(zhì)研究。E-mail:li_heyong@qq.com。

中國(guó)石油化工股份有限公司科技項(xiàng)目“蘇北盆地構(gòu)造體系、演化與成藏研究”(P15077)；中石化江蘇油田分公司科技項(xiàng)目“漢留斷裂帶油氣富集規(guī)律研究及圈閉評(píng)價(jià)”(JS14001)。

(編輯 楊芝文)