何新建，唐賢君，蔣一鳴，龔瑞雪，朱虹浩

中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海200335

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部坳陷帶中段，是中國近海最大含油氣凹陷[1]，南北長約500km，東西平均寬約130km，總面積約5.9×104km2（圖1）。

圖1 西湖凹陷構(gòu)造格架略圖①平湖構(gòu)造帶，②寶石構(gòu)造帶，③嘉興構(gòu)造帶，④寧波構(gòu)造帶，⑤黃巖構(gòu)造帶，⑥天臺構(gòu)造帶，⑦黃巖東構(gòu)造帶。Fig.1RegionaltectoniccharacteristicsoftheXihuSag①Pinghutectonicbelt,②Baoshitectonicbelt,③Jiaxingtectonicbelt,④Ningbotectonicbelt,⑤Huangyantectonicbelt,⑥Tiantaitectonicbelt,⑦HuangyanEasttectonicbelt.

西湖凹陷自晚白堊世裂陷以來，經(jīng)歷了多期斷裂活動，總體可分為古新世—始新世斷陷、漸新世—中新世拗陷-反轉(zhuǎn)和上新世區(qū)域沉降三期[2]。其中，發(fā)生在中新世中晚期的龍井運動是西湖凹陷內(nèi)擠壓最強、影響最廣泛的一期構(gòu)造運動，在誘發(fā)斷裂強烈活動同時，也控制了一系列巨型反轉(zhuǎn)背斜發(fā)育，形成多個角度不整合界面[1,3-4]。根據(jù)不整合界面相對地層年代推算，龍井運動大致發(fā)生在13～5.3MaBP。已有研究表明西湖凹陷具有晚期成藏特征，中新世中晚期是平湖組烴源巖生成的油氣大量運移、聚集的重要階段[5-8]。

目前，西湖凹陷的油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在平湖組、花港組這兩套地層中，這些地層普遍具有埋藏深、儲層物性較差、勘探-開發(fā)難度較大的特點[6]，要突破儲層物性的瓶頸，只有向花港組以上的中淺層拓展勘探新層系。由于中淺層尚未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性有效烴源巖，早期在“源控論”的勘探指導(dǎo)方針下，距平湖組烴源巖相對較遠(yuǎn)的中淺層“源外”長期以來一直是勘探“禁區(qū)”。近年來，在部分區(qū)帶的中淺層內(nèi)揭示了油氣藏，這些油氣藏與龍井運動作用下通源斷裂晚期活化有關(guān)[6]。前人對中新世中晚期龍井運動構(gòu)造作用研究以中央-洼陷反轉(zhuǎn)帶背斜形成期次[9]、樣式[10-11]、反轉(zhuǎn)強度[12-13]與形成機制[10,13-14]等分析為主，而忽視了對中淺層成藏影響更為重要的斷裂方面研究。對中新世中晚期活動斷裂類型、分布及性質(zhì)的系統(tǒng)性認(rèn)識不足，制約了淺部新層系油氣勘探的進(jìn)展。本文基于近年來西湖凹陷中西部地區(qū)三維連片地震解釋成果，系統(tǒng)分析了中新世中晚期活動斷裂類型、分布及性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上探討斷裂活動對中淺層油氣勘探的指示意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 西湖凹陷地質(zhì)概況

西湖凹陷以新生代碎屑沉積為主，地層最大厚度約15km。自下而上依次發(fā)育古新統(tǒng)，始新統(tǒng)八角亭組、寶石組、平湖組，漸新統(tǒng)花港組，中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組，上新統(tǒng)三潭組以及第四系東海群。西湖凹陷在結(jié)構(gòu)上具有垂向分層、平面分帶特征（圖2）。在垂向上，始新統(tǒng)及以下斷陷為主的構(gòu)造層系總體呈東斷西超箕狀結(jié)構(gòu)，地層厚度變化受斷裂控制；漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)拗陷-反轉(zhuǎn)構(gòu)造層受擠壓作用影響，發(fā)育一系列背斜、向斜褶皺撓曲帶，殘存地層厚度多受控于地層撓曲；上新統(tǒng)—第四系為區(qū)域沉降層[1]。在平面上，西湖凹陷總體可劃分出3 個次級構(gòu)造單元：西部斜坡帶、中央洼陷-反轉(zhuǎn)帶（含中央反轉(zhuǎn)背斜帶和東、西次凹）和東部斷階帶。其中，西部斜坡帶以同向斷階斷裂組合樣式為主，局部存在反向斷階；中央洼陷-反轉(zhuǎn)帶總體上以高角度基底卷入式擠壓反轉(zhuǎn)背斜為主，兩翼東、西次凹不同程度地發(fā)育向斜構(gòu)造；東部斷階帶同向、反向斷階交替發(fā)育，地層翹傾顯著，同時受到強烈的后期巖漿改造，剖面上邊界大斷裂形態(tài)不明顯。

圖2 西湖凹陷盆地結(jié)構(gòu)剖面剖面位置見圖1。Fig.2BasinstructuralprofileoftheXihuSag SeeFig.1forprofilelocation.

1.2 中新世中晚期應(yīng)力背景

中新世以來，隨著菲律賓海板塊向北移動，太平洋板塊向西俯沖的擠壓作用直接傳遞到東海地區(qū)，導(dǎo)致該區(qū)發(fā)生東西向擠壓[1]。區(qū)域擠壓背景下，盆地基底構(gòu)成對上覆地層變形影響較為顯著[15-16]，擠壓應(yīng)力從基底經(jīng)由深斷裂向上覆地層中傳遞，這在擠壓前陸盆地中表現(xiàn)較為典型[17]。已有研究表明西湖凹陷中新世中晚期龍井運動與來自凹陷東緣區(qū)域擠壓力增強有關(guān)[1]，凹陷內(nèi)部擠壓反轉(zhuǎn)背斜差異分布與剛性花崗巖基底引起的局部應(yīng)力場改變有關(guān)[18-19]，剛性花崗巖基底面向擠壓力源一側(cè)的邊緣易誘發(fā)壓應(yīng)力集中釋放，并導(dǎo)致反轉(zhuǎn)背斜發(fā)育。因此，反轉(zhuǎn)背斜在一定程度上反映凹陷內(nèi)部擠壓應(yīng)力作用的分布。西湖凹陷中新世中晚期擠壓應(yīng)力背景以團結(jié)亭-黃巖北一線（圖1）為界，表現(xiàn)出明顯的南北差異。其中，凹陷北段反轉(zhuǎn)背斜主要分布在中央洼陷-反轉(zhuǎn)帶，反映擠壓應(yīng)力作用在中央洼陷-反轉(zhuǎn)帶及其以東的位置；凹陷南段反轉(zhuǎn)背斜在全凹陷廣泛分布，反映擠壓應(yīng)力作用在整個西湖凹陷南段廣泛存在。

2 中新世中晚期活動斷裂特征

2.1 活動斷裂類型

中新世中晚期，西湖凹陷在整體擠壓背景下發(fā)生了顯著斷裂活動。斷裂在平面和垂向上斷穿層位有所差異。對于中淺層油氣成藏，下斷至深層平湖組烴源巖層的通源斷裂是決定油氣垂向運移的關(guān)鍵，根據(jù)斷裂錯斷層位，本文將中新世中晚期活動斷裂分為兩類，包括斷陷期斷裂后期再活化而成的通源型斷裂和中新世中晚期在中淺層新生的懸掛型斷裂。

2.2 活動斷裂特征與分布規(guī)律

在西湖凹陷三期斷裂活動中，早期斷陷期斷裂僅上斷至花港組下段，更晚期的區(qū)域沉降期斷裂多表現(xiàn)局部微弱的斷裂活動；而拗陷-反轉(zhuǎn)期斷裂活動多表現(xiàn)為花港組上段至中新統(tǒng)不同程度地錯斷，活動斷裂最淺上斷界面在T20 至T10 之間。因此，本文根據(jù)西湖凹陷中西部地區(qū)T20、T12 界面斷裂疊合得出中新世中晚期活動斷裂平面分布（圖3）。活動斷裂在平面上表現(xiàn)出集中成帶的分布特征，主要發(fā)育在西部斜坡帶高帶和中央反轉(zhuǎn)背斜帶內(nèi)，各次級區(qū)帶內(nèi)斷裂分布又呈現(xiàn)出明顯南北差異（圖3）。

圖3 西湖凹陷中新世中晚期活化斷裂分布Fig.3Distributionofthemiddle-lateMioceneactivefaultinthe XihuSag

（1）中央反轉(zhuǎn)背斜帶

以發(fā)育近E-W 向（含NWW 向）懸掛斷裂及NENNE 向通源斷裂為主，分別集中分布在背斜帶核部及翼部。其中，NE-NNE 向通源斷裂剖面上有明顯的“下正上逆”特征，斷層多向上終止于中新統(tǒng)中下部龍井、玉泉組中，但斷裂控制的背斜持續(xù)影響至中新統(tǒng)上部（圖2a-d）。背斜核部近E-W 向懸掛斷裂剖面上表現(xiàn)為正斷層，懸于中新統(tǒng)內(nèi)，斷裂控沉積作用弱，斷距最大值位于玉泉組、柳浪組。這些近E-W 向斷裂呈現(xiàn)出明顯的南北差異分布，北段斷裂平面延伸以NWW 向為主，剖面上表現(xiàn)為多個斷裂斜列，向上終止于T10 界面（圖3、4a）。南段斷裂平面延伸以E-W 向為主，剖面上表現(xiàn)為共軛斷裂，控制局部地塹，顯著錯斷至T10 界面以上（圖3、4b）。

（2）西部斜坡帶

活動斷裂主要分布在斜坡帶，鄰近西緣隆起區(qū)，斷裂類型以通源斷裂為主，局部零星發(fā)育懸掛斷裂。通源斷裂平面延伸以NE-NNE 向為主，在斜坡帶南北表現(xiàn)出顯著差異。西部斜坡帶北段斷裂表現(xiàn)為正斷層，多向上錯斷至T12 界面以上，斷裂兩側(cè)地層牽引現(xiàn)象不明顯，并未表現(xiàn)出控制反轉(zhuǎn)背斜的特征（圖2a-b）。西部斜坡帶南段斷裂向上錯斷較弱，多終止于T20 界面附近，但斷裂在剖面上表現(xiàn)出一定“下正上逆”的現(xiàn)象，且伴生顯著反轉(zhuǎn)背斜發(fā)育（圖2c）。此外，南段天臺斜坡帶內(nèi)可見NWW 向延伸、沿漁山低隆起北緣分布的活動斷裂條帶。

（3）西次凹

西次凹范圍內(nèi)懸掛斷裂平面呈條帶狀分布，個別斷裂與下伏平湖組內(nèi)斷層相交接，剖面上表現(xiàn)出一定的花狀斷裂組合特征（圖2c）。

3 中淺層勘探啟示

3.1 活動斷裂性質(zhì)與控制因素

從西湖凹陷中新世中晚期活化斷裂分布圖可以看出（圖3），西湖凹陷中西部活動斷裂的成帶特征與盆地剛性基底分布，表明龍井運動期擠壓背斜及活動斷裂發(fā)育均與剛性基底影響下的擠壓應(yīng)力背景有關(guān)，這與蔣一鳴等論述的擠壓反轉(zhuǎn)背斜分布與剛性基底關(guān)聯(lián)相似[19]。因此，本文在已有的剛性基底相關(guān)認(rèn)識基礎(chǔ)上，結(jié)合活動斷裂上斷層位、斷裂兩盤地層錯移、斷裂一側(cè)伴生中新統(tǒng)背斜發(fā)育情況綜合判定各次級區(qū)帶內(nèi)活動斷裂性質(zhì)（圖5）。

（1）中央反轉(zhuǎn)背斜帶

中新世中晚期在龍井運動擠壓作用下，中央反轉(zhuǎn)背斜帶內(nèi)形成了受NE-NNE 向通源斷裂控制的巨型擠壓反轉(zhuǎn)背斜。因此，這些NE-NNE 向斷裂多為斷陷期斷裂壓性再活化，斷裂“下正上逆”，在北段剛性基底東緣發(fā)育的斷裂壓性特征尤為顯著。此外，背斜核部密集發(fā)育的近E-W 向懸掛斷裂形成于E-W 向擠壓、N-S 向相對弱伸展環(huán)境，這種與主擠壓應(yīng)力背景方向近平行的張性斷裂在青藏高原隆升過程中較為常見[20-21]。受剛性基底差異發(fā)育影響，這種懸掛斷裂在中央反轉(zhuǎn)背斜帶南北表現(xiàn)出明顯差異。南段E-W 向斷裂形成于E-W 向擠壓、NS 向弱伸展環(huán)境，發(fā)育共軛的橫張斷裂（圖4b）。北段斷裂走向偏NWW 向，在近E-W 向區(qū)域擠壓背景下，受剛性巖基底邊緣曲折形態(tài)影響，存在近NS 向局部扭動，嘉興構(gòu)造帶背斜左階斜列、寧波構(gòu)造帶大背斜“S”型曲折形態(tài)（圖1）均與該扭動背景有關(guān)，因此，中央反轉(zhuǎn)背斜帶北段的這些懸掛斷裂兼具扭動特征，剖面上多表現(xiàn)為斜列發(fā)育（圖4a）。

圖4 中央反轉(zhuǎn)背斜帶淺層近E-W 向斷裂地震剖面剖面位置見圖3；a.北段，b.南段。Fig.4SeismicprofileofthenearE-Wtrendingfaultsinthecentralinversionbelt SeeFig.3forprofilelocation.a:thenorthernsectionseismicprofileofthecentralinversionbelt;b:thesouthernsectionseismicprofile ofthecentralinversionbelt.

（2）西部斜坡帶

西部斜坡帶北段高帶通源斷裂剖面上表現(xiàn)為正斷層（圖2a-b），且不伴生反轉(zhuǎn)背斜，因此區(qū)內(nèi)通源斷裂是張性活化斷裂。這種張性斷裂發(fā)育與其特殊的位置有關(guān)，西部斜坡帶北段擠壓力被凹陷中央剛性基底阻擋并順其東側(cè)邊緣釋放，而中央剛性基底之上及其以西區(qū)域則構(gòu)成擠壓收縮下陷的“前淵地帶”，加之凹陷西緣海礁隆起區(qū)相對抬升，重力失衡和局部伸展作用疊加，在西部斜坡帶北段高帶誘發(fā)斷陷期NE-NNE 向斷裂的局部張性活化，這種與“前淵地帶”相關(guān)的張性構(gòu)造在擠壓前陸盆地區(qū)多有報道[22-23]。西部斜坡帶南段由于不存在剛性基底阻擋，包括西部斜坡帶南段在內(nèi)的凹陷南部整體卷入擠壓為主的環(huán)境，因此，西部斜坡帶南段的通源斷裂性質(zhì)與中央反轉(zhuǎn)背斜帶南段一致，為壓性斷裂，并伴生顯著的反轉(zhuǎn)背斜。

（3）西次凹

西次凹內(nèi)發(fā)育的懸掛斷裂條帶明顯受到剛性基底南北邊緣扭動調(diào)節(jié)影響（圖3、圖5），考慮到局部花狀構(gòu)造形態(tài)，本文認(rèn)為該斷裂條帶是具有弱走滑性質(zhì)的扭動破碎帶。

圖5 西湖凹陷中新世中晚期活動斷裂力學(xué)性質(zhì)Fig.5Mechanicalpropertiesofactivefaultsinthemiddleand lateMioceneintheXihuSag

3.2 中新世中晚期斷裂活動對中淺層勘探的啟示

近年來，通過重新認(rèn)識西湖凹陷晚期成藏的基本地質(zhì)條件，進(jìn)一步明確了中淺層具備成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。在油氣來源方面，平湖組煤系烴源巖自13MaBP 開始大量生烴，5MaBP 以來仍處于持續(xù)生烴階段，且根據(jù)Ro成熟度數(shù)據(jù)，凹陷西部斜坡帶烴源巖正處于生烴高峰，中淺層存在源源不斷的物質(zhì)來源[24]。在油氣成藏動力方面，在3500m 以下的深層受生烴影響普遍發(fā)育地層超壓，這也為油氣向中淺層壓力低勢區(qū)運移提供了動力[25]。在油氣充注方面，包裹體分析表明中央反轉(zhuǎn)背斜帶油氣具有多期充注特征，已發(fā)現(xiàn)氣田天然氣組分除了干酪根裂解成分外，還存在原油裂解，現(xiàn)存原油也有明顯的蝕變特征，表明油和氣經(jīng)歷深埋、裂解，深層大規(guī)模低滲-致密氣藏可作為“油氣中轉(zhuǎn)站”晚期向中淺層運移[26]。因此，西湖凹陷中淺層在烴源巖持續(xù)富生烴、超壓驅(qū)動背景下，具備接受下伏平湖組烴源巖晚期生烴和深層“油氣中轉(zhuǎn)站”垂向供給的物質(zhì)基礎(chǔ)，但這只是必要成藏條件。西湖凹陷中淺層要形成油氣大量富集還需有通源斷裂向上錯斷或者其與中淺層懸掛斷裂“接力”，為油氣垂向運移提供通道，且這些淺層斷裂不能斷至淺表海底，使油氣逸散。因此，中新世中晚期龍井運動影響下的活動斷裂向上錯斷，是決定中淺層油氣成藏的關(guān)鍵。根據(jù)斷裂活動特征并結(jié)合已鉆井認(rèn)識，本文提出西湖凹陷北段中淺層是值得進(jìn)一步探索的油氣勘探新領(lǐng)域。

（1）中央反轉(zhuǎn)背斜帶

NE-NNE 向通源斷裂普遍向上錯斷至中新統(tǒng)龍井組，淺層近E-W 向懸掛斷裂普遍從中新統(tǒng)頂界向下錯斷至龍井組甚至花港組上段，兩類斷裂在垂向上“接力”，可使整個中上新統(tǒng)淺部地層均具備接受深部油氣來源的條件。早期觀點認(rèn)為這些近EW 向懸掛斷裂對背斜型油氣藏具有明顯破壞作用，導(dǎo)致油氣向海底逸散[10,26]。在此，本文著重強調(diào)破壞作用觀點是基于中央反轉(zhuǎn)背斜帶南段早期勘探認(rèn)識提出的，該段中新統(tǒng)薄，目的層平湖組埋藏淺，近E-W 向橫張斷裂普遍下斷至平湖組，向上錯斷至上新統(tǒng)，當(dāng)時觀點認(rèn)為這些破壞性斷裂形成于龍井運動之后的上新世時期，加之中新統(tǒng)蓋層條件不佳，導(dǎo)致油氣大量向淺表海底逸散[10]，背斜構(gòu)造上多呈現(xiàn)出“大構(gòu)造、小油藏”特征。而中央反轉(zhuǎn)背斜帶北段NWW 向斷裂與南段近E-W 斷裂在發(fā)育條件上存在差異，NWW 向斷裂大多僅下斷至花港組頂面附近，向上錯斷上新統(tǒng)情況較少。另外，北段中新統(tǒng)厚，平湖組烴源巖埋藏深。根據(jù)斷裂落差分析，NWW 向斷裂主要活動于中新世中晚期，龍井運動結(jié)束后斷裂向上破壞能力有限，同時較厚的中新統(tǒng)中局部存在良好儲蓋條件，利于下伏平湖組早期充注及后期生成的油氣向上運移至花港組上段及中上新統(tǒng)聚集并保存。因此，中央反轉(zhuǎn)背斜帶北段NWW 向斷裂相對于南段近E-W 斷裂而言并不是完全破壞性的張性斷裂，不會導(dǎo)致油氣大規(guī)模向淺表海底面逸散，油氣聚集于花港組上段及中上新統(tǒng)的常規(guī)-低滲砂巖儲層中，得以保存不被破壞，具有良好的成藏條件。

（2）西部斜坡帶周緣

在西部斜坡北段高帶，通源斷裂下降盤一側(cè)平湖組較薄，加之埋藏淺，生烴能力較差，但由于高帶平湖組內(nèi)發(fā)育相對較多的粗相帶砂體及局部不整合面能起到良好的側(cè)向輸導(dǎo)作用，接受來自較深洼陷帶排出烴類氣，并最終通過斷-砂耦合向上運移至淺部層系。斜坡高帶N1 井鉆探結(jié)果表明，淺層花港組及以上地層中雖有一定油氣顯示，但由于NENNE 向斷裂封堵能力較差，并未大量聚集成藏（內(nèi)部報告）。雖存在部分油氣沿斷裂向淺表海底逸散的情況，但大量的油氣很可能在區(qū)域蓋層之下穩(wěn)定分布的砂層中向斜坡高帶西側(cè)的凸起區(qū)側(cè)向運移。已有研究成果顯示，凸起區(qū)并不是結(jié)構(gòu)單一的隆起，亦存在明顯的洼-隆結(jié)構(gòu)，利于局部潛山發(fā)育。埋藏較淺的海礁隆起區(qū)東緣局部潛山鄰近NENNE 向通源斷裂上升盤一側(cè)，易于俘獲經(jīng)斜坡高帶運移的油氣，因此，海礁隆起區(qū)北塊東緣潛山及上覆層系是下一步勘探探索的新區(qū)帶、新領(lǐng)域。

4 結(jié)論

（1）西湖凹陷中新世中晚期龍井運動導(dǎo)致斷裂顯著活化，成藏期斷裂活動并向上錯斷是中淺層油氣富集的關(guān)鍵。各次級構(gòu)造帶中淺層活動斷裂類型、分布及性質(zhì)呈現(xiàn)出顯著差異。其中，中央反轉(zhuǎn)背斜帶主要發(fā)育壓性通源斷裂，上斷至中新統(tǒng)中下部，斷背斜核部伴生張性、張扭性懸掛斷裂，這些斷裂普遍上斷至中新統(tǒng)頂界；西部斜坡帶北段高帶以發(fā)育張性通源斷裂為主，最淺向上斷穿中新統(tǒng)頂界，斜坡帶南段發(fā)育壓性通源斷裂，僅上斷至花港組上部。

（2）西湖凹陷中西部地區(qū)中新世中晚期斷裂發(fā)育特征及分布規(guī)律受龍井運動擠壓背景下剛性基底差異分布的控制。

（3）西湖凹陷北段及鄰近區(qū)帶中淺層是值得進(jìn)一步探索的油氣勘探新領(lǐng)域、新層系。其中，中央反轉(zhuǎn)背斜帶北段在超壓驅(qū)動背景下，油氣通過深層通源斷裂、淺層NWW 向斷裂“接力中轉(zhuǎn)”，向中淺層富集；西部斜坡帶北段張性通源斷裂顯著活化，鉆井資料證實油氣向上運移至淺層，并具有側(cè)向運移的有利條件，因此，斷裂上升盤側(cè)潛山及上覆層系具有一定的勘探潛力。