郯庐断裂带渤海段断裂活动差异性对新近系油气成藏的影响＊

宗 奕 邹华耀 滕长宇

(1.中国地质大学(武汉)资源学院; 2.中国石油大学(北京)资源与信息学院)

郯庐断裂带渤海段断裂活动差异性对新近系油气成藏的影响＊

宗 奕1邹华耀2滕长宇2

(1.中国地质大学(武汉)资源学院; 2.中国石油大学(北京)资源与信息学院)

采用断裂活动速率方法对郯庐断裂带渤海段主干断裂活动的差异性进行了分析,并探讨了断裂活动差异性对该地区新近系油气成藏的影响。结果表明:渤中段南部和莱州湾段主干断裂晚期活动性较强(>20 m/M a),晚期较强烈的主干断裂活动为油气晚期充注提供了垂向运移的条件,围绕主干断裂分布了一系列新近系油田;而辽东湾段主干断裂晚期活动速率较低(<20 m/Ma),不利于油气从古近系烃源岩向上发生垂向运移,因而在新近系尚未有大中型油田发现。

郯庐断裂渤海段 断裂活动速率 差异性 新近系 油气成藏

郯庐断裂带是中国东部一条巨大的北北东走向构造变形带,南起湖北广济,向北经庐江、郯城并穿过渤海延伸至东北地区,我国境内总长度约2 400 km。郯庐断裂在平面展布上具有明显的分段性,由南至北可划分为3段,即苏皖段、山东段(又称沂沭断裂带)和沈阳-渤海段(又称营潍断裂带)[1]。郯庐断裂是一个大规模的走滑断裂系统,具有多期复杂的构造演化历史。

郯庐断裂带渤海段横亘渤海海域东部,对渤海湾盆地的形成和演化有着重要的作用[2]。根据断裂带不同地段的发育、发展和活动形式上的差异,郯庐断裂带渤海段又可划分为辽东湾段、渤中段和莱州湾段[3]。前人对郯庐断裂带渤海段不同单元的差异性研究主要集中于对其构造样式和成因机制的分析,进而得出其对油气成藏的影响[4-9],而笔者则采用断裂活动速率方法对郯庐断裂带渤海段不同单元的断裂活动差异性对新近系油气成藏的影响进行分析,以揭示该地区新近系油藏差异分布的原因。

1 郯庐断裂带渤海段发育特征

郯庐断裂带辽东湾段主要表现为2个分支,走向为NNE(图1),其中东支构造样式以明显的负花状构造为主,控制了辽东低凸起的形成[8],与走滑断裂伴生的浅层次生正断层系统断层密度低且单条断层延伸性较差;西支贯穿辽中凹陷,在JX1-1油田附近强烈反转,在其它区域以伸展为主。从整体上来看,辽东湾段主要以走滑断裂为主,浅层断层较少(图2、表1)。

图1 郯庐断裂带渤海段主干断裂与油气田分布图

图2 郯庐断裂带辽东湾段典型横剖面图(剖面位置见图1)

表1 郯庐断裂带渤海段发育特征

郯庐断裂带渤中段长约70 km,与辽东湾段大致成NE26°[3]。从黄河口凹陷到渤南低凸起,渤中段表现为3个分支,走向为NNE,其中西支从垦东凸起西侧进入渤海,中支通过莱北低凸起西侧并将渤南低凸起错断,东支位于莱北低凸起和渤南低凸起东侧且表现为2条断裂;而在渤东低凸起和渤东凹陷附近,郯庐断裂分别表现为入字型构造和单支(图1)。另外,渤中段与辽东湾段在横剖面形态上也有着较大的差异,该段浅层断层单条规模较小,断裂间距仅1km左右,以复合“Y”字样式、“羽状”样式和“卷心菜”样式为主,没有辽东湾段构成的强烈反转。从整体上来看,渤中段主要以正断层为主,浅层断层发育密集,主要呈卷心菜式(图3、表1)。

图3 郯庐断裂带渤中段典型横剖面图(剖面位置见图1)

郯庐断裂带莱州湾段主要表现为东西两支,走向NNE,具有明显的“正花”、“负花”状构造和典型的走滑性质,形成了一系列反转断裂背斜[3],羽状浅层正断层系统与走滑构造相伴生。从整体上来看,莱州湾段走滑性质明显,浅层断层发育(图4、表1)。

图4 郯庐断裂带莱州湾段典型横剖面图(剖面位置见图1)

2 断裂活动差异性对渤海海域新近系油气成藏的影响

用来描述断裂活动性的方法主要有断层生长指数法、断层落差法和断裂活动速率法,利用断裂活动速率法对断裂的活动性进行描述,可以弥补断层落差法由于缺少时间概念所带来的不足,同时可以避免断层生长指数法要求凹陷内不同部位在不同时代的沉积速率一致且断层上下盘没有大的沉积间断[10-11]因而适用性不强的问题。因此,本次研究选取断裂活动速率法来描述断裂的活动特征。

断层活动速率是指一定时期内某一地层单元断裂活动形成的落差与相应沉积时间的比值,即

式中:Vf为断裂活动速率,m/M a;T为沉积时间, Ma;Hd、Hu为断层下降盘和上升盘地层厚度,m。

断裂既可为油气运聚的通道,又可为油气散逸的通道。研究表明,郯庐断裂带莱州湾段的活动不仅形成了规模较大的构造,也形成了良好的油气输导通道,使得莱州湾凹陷东部走滑带浅层油气相对富集[8];渤中地区主要在新近纪发生大规模油气充注,特别是PL 19-3油田的发现,证明了渤中段断裂活动对油气成藏具有明显的控制作用,新构造运动在形成了大量的构造圈闭的同时也促进了油气的运移和再分配[12-13];辽东湾地区也存在晚期成藏现象,断裂的晚期活动对于油气成藏有着一定的作用。本次研究主要选取莱州湾段东支、渤中段东支一条主干断裂和辽东湾段东支两条主干断裂来分析晚期(新构造运动期,5.1M a以来)断裂活动差异性对渤海海域新近系油气成藏的影响。本次研究所选地震测线见图1。

图5为郯庐断裂带渤海段断裂活动速率对比图。由图5能够看出:辽东湾段东支两条主干断裂(即辽中1号断层和辽中2号断层)的活动速率全部低于20 m/Ma,活动速率的变化幅度较小,显示出受到较小应力作用。渤中段断裂活动速率变化较大,分布在8～45 m/Ma之间,其中第1数据点位于LD32-3油田附近,断裂活动速率在21 m/M a;第2、第3数据点主要位于渤东凸起的北部,断裂活动速率低于20 m/M a;第4、第5数据点位于渤东凸起的南部,断裂活动速率在20～30 m/Ma;第6、第7数据点位于PL19-3油田附近,断裂活动速率大于40 m/Ma,而且呈越来越高的形式。莱州湾段断裂活动速率总体较高,分布在30～45 m/M a之间,数据点分布较均一,主干断裂从北到南一直保持着较大的活动速率。这说明,郯庐断裂带辽东湾段、渤中段和莱州湾段的断裂活动速率有着较大的差异,这必将对以断裂作为油气运移通道的新近系油藏的形成产生重要影响。

图5 郯庐断裂渤海段断裂活动速率对比图

从目前渤海海域已发现油田(藏)的分布(图1)可以看出,渤中地区和莱州湾地区新近系油田大部分分布于郯庐断裂主干断裂两侧,而辽东湾地区新近系尚未有大中型油田发现,这与郯庐断裂带渤海段各单元断裂晚期活动差异性有着重要关系。辽东湾地区至今之所以尚未有较大规模新近系油田发现,主要是因为辽东湾段主干断裂晚期活动性较弱,不利于油气从古近系烃源岩向上发生垂向运移成藏。渤中段北部主干断裂晚期活动速率相对较高,已发现LD32-2油田;而渤中段南部即PL 19-3油田附近主干断裂晚期活动性较强,是新近系大油田形成的重要原因。莱州湾段主干断裂晚期活动性较强,且具有典型的走滑特征,油气垂向运移渠道畅通,易于新近系油田的形成。另外,从区域油气充注历史来看,环渤中地区在新构造运动时期(5.1 M a以来)有油气的大规模充注[13],晚期较强烈的主干断裂活动为油气晚期充注提供了垂向运移的条件,断裂活动越强烈越有利于油气的垂向运移。

3 结论

(1)郯庐断裂带渤海段各单元晚期断裂活动性有着明显的差异,其中辽东湾段断裂活动速率较低,均低于20 m/Ma;渤中段断裂活动速率变化幅度较大,以PL19-3油田附近最高达45 m/Ma;莱州湾段断裂活动速率总体较高,均高于30 m/M a。

(2)晚期断裂活动差异性对渤海海域新近系油气成藏有重要影响,其中晚期活动速率较高(>20 m/Ma)的主干断裂利于油气成藏,而晚期活动速率较低(<20 m/Ma)的主干断裂则不利于油气成藏。

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(编辑:崔护社)

Impacts of differential faulting along Bohai segment of Tanlu Fault Zone on Neogene hydrocarbon accumulation

Zong Yi1Zou Huayao2Teng Changyu2
(1.China University of Geosciences,Wuhan,430074; 2.China University of Petroleum,Beijing,100029)

By using a method of faulting rate(FR), the main differential faulting along Bohai segment of Tanlu Fault Zone(TLFZ)has been analysed, and its impacts on Neogene hydrocarbon accumulation have been discussed.The results indicate that the main faulting is relatively stronger along the southern Bozhong segment and Laizhou wan segment(>20 m/Ma),and that such faulting has created a condition of vertical hydrocarbon migration, with a series of Neogene oilfields around the main segments of TLFZ.By contrast,Liaodong wan segment is relatively weaker in main faulting(<20 m/Ma),which is detrimental to upwardly vertical migration of hydrocarbon from Paleogene source rocks,with no large and major oilfield discovered in Neogene sequence.

Bohai segment in Tanlu Fault Zone; faulting rate;differential;Neogene;hydrocarbon accumulation

＊中海石油(中国)有限公司天津分公司项目(SC06TJ-TQL-004)资助部分研究成果。

宗奕,女,2009年获中国地质大学(武汉)博士学位,主要研究方向为油气成藏机理。地址:武汉市洪山区鲁磨路388号中国地质大学资源学院(邮编:430074)。电话:027-67883077。E-mail:zongyi1981@hotmail.com。

2009-09-23 改回日期:2010-03-11