浅谈横向构造带及其对沉积作用和油气成藏的影响

张东东，贾 楠，王建强，梁利平，2

(1.大陆动力学国家重点实验室(西北大学)，西北大学含油气盆地研究所，陕西 西安 710069;2.长庆油田输油处，陕西 西安 710018)

浅谈横向构造带及其对沉积作用和油气成藏的影响

张东东1，贾 楠1，王建强1，梁利平1，2

(1.大陆动力学国家重点实验室(西北大学)，西北大学含油气盆地研究所，陕西 西安 710069;2.长庆油田输油处，陕西 西安 710018)

横向构造带是与主体构造体系在走向、几何形态、构造类型上有所不同的一种构造，其与油气藏的分布密切相关。结合前人研究成果，概述横向构造带的概念、类型、成因及其与沉积作用和油气藏之间的相互关系，对歧口凹陷港西－港东断裂之间的横向构造进行分析，认为该横向构造为继接斜坡带，由地质结构不均一和地质作用不均一综合控制形成，对沉积作用和油气疏导、聚集等具有影响作用。

横向构造带;沉积作用;油气藏;港西－港东断裂带

横向构造带是近年来发现的在拉张环境中较为常见的构造，其对张性盆地的几何形态、构造格局、构造演化、沉积相变有着较强的控制作用，也影响着油气、煤和某些金属矿产的聚集与分布。不同学者对横向构造带的定义、特征、分类及其成因机制的认识上尚存在较大的分歧，对横向构造带统一概念，明确分类和形成机制，对于寻找新型油气聚集带有极为重要的意义。

横向构造带在国内外有很多相关术语，如构造变换带、传递带、转换带、调节带、调节构造、联结带、变换断层、transfer zones、accommodation zones、relay ramps、transfer faults、transition structures等等，其研究始于 20世纪70年代，Dahlstrom在研究挤压变形中褶皱—逆冲断层的几何形态时首先提出了 Transfer Zone的概念［1］，O’keefe，Stern，Gibbs等人在80年代发展了横向传递带的概念和分类，Bosworth和 Rosendahl等提出并丰富了“Accommodation Zones”的概念，Morley等在90年代将这种传递带概念应用于研究伸展构造［2］，后来Faulds和Varga将这种横向构造带分为 Transfer Zone和Accommodation Zone 两类［3］。

在国内，刘德来(1994)、胡望水(1994)、邬光辉(1999)、赵红格(2000)、陈发景(2004)等学者先后对这类构造进行了研究，以介绍和编译国外学者的相关理论，结合国内松辽盆地、渤海湾盆地等实际工作研究为主，取得了一些认识［4－17］。但研究过程中出现了对横向构造带的概念混乱、名词术语不统一等问题，所表述含义相似，横向构造带是地层为保持应变和位移量的守恒，形成走向上与区域(优势)构造线垂直或大角度相交，几何形态与主体构造不同的复杂构造带。

1 横向构造带的分类及成因

1.1 横向构造带分类

横向构造带在实际地质研究中比较多见，其分类可依据不同的标准有不同的分类方式。

1)根据结构特征和地质作用的不同，将横向构造分为三类:变换带、调节带和继接带［3，6，7，15］:①变换带，发育于边界伸展断裂被其走向垂直的横断层所截切的部位，这种横切边界伸展断裂并通过位移量调节边界断裂伸展量的断层便称为变换带(图1a)。②调节带，指能够调节叠覆带或正断层系间应变转化的一组构造，应变直接在此带或正断层系间传递，常由若干条中－小型断层和夹于其间的不规则断块组成，一般无规模较大、延伸较长的断层(图1b)。③继接带，往往处于两条近平行展布的大型相邻断层首尾不连的侧接部位(图3c)，继接带对相邻的两条主断层的空间延展和断裂作用的延续起了过渡、衔接或传递作用。

2)根据引起横向构造的伸展正断层在剖面上的相对倾向关系及其组合特征，可划分为同向型和反向型(或共轭型)两大类(图 1，d，e，f)［3］。同向型表示倾向相同的两条正断层之间形成的横向构造，反向型表示倾向相反的两条正断层之间形成的变换构造，又可进一步分为对向型(或聚敛型)和背向型(或发散型)。

3)根据伸展断层在平面上的相互展布关系，横向构造则可划分为趋近型、叠覆型、平行型和同线型 4种类型［9］(图1，g，h，i，j)。

4)根据横向构造带的活跃演化时间，可以将横向构造分为沉积期横向构造和沉积期后横向构造［14］。

5)根据横向构造带的规模将其划分为三个不同级别［5］。一级横向构造带:在横向上将盆地分割为不同的构造和沉积单元，并调节两边构造的伸展形变和沉积模式;二级横向构造带:盆地内调节不同构造单元之间伸展形变的横向构造;三级横向构造带:调节主断层走向上的形变或断面的变化，以及断层上盘构造沉降的差异。

横向构造带往往由一系列的复杂构造组成，并不是由单纯的一类横向构造组成，在实际研究中应结合具体地区综合分析。

图 1 横向构造分类图［4，5，11，14，17］

1.2 横向构造的形成原因

对于横向构造带的成因机制研究还相对薄弱，综合前人研究，认为引起横向构造带出现的原因主要是由于不均一性，地球是一个复杂巨系统，在地质运动中常常出现不均一性，这种不均一性在地质运动中往往会导致差异和变量的产生，而地层应时刻保持应变和位移量的守恒，于是便出现横向构造带调节这种差异和变量。

地质运动中的不均一性可按其对象不同分为地质结构不均一和地质作用不均一(表1)。

1)地质结构不均一性:是指在地质运动中的地质体本身结构存在不均一性，地层岩石组成不同、地层展布不同、基地结构不同、先期存在断层等，在一次地质作用下，各地区因其结构不同其表现也有所差异，进而形成调节这种差异的横向构造，地质结构的不均一表现形式比较多样，如盆地基地结构的差异［5，17］、断层沿走向的分段活动［17］、先存断层活化［4］等。

2)地质作用不均一性:为地质作用在发生过程当中在不同地区存在发生时间、持续时间、强弱、方向等方面的不均一性，这些不均一性引起在不同地区地质作用的表现形式存在差异，从而形成调节这种差异的横向构造，地质作用不均一性在地质过程中比较常见，前人提到的有裂陷作用的迁移及其活动的强弱变化［5］、伸展盆地发展及张应力的演变［8］、不均匀斜向伸展［5］等。

通常横向构造的形成原因比较复杂，多为地质结构不均一和地质作用不均一共同引起，且两者之间也可互为因果。

表 1 横向构造成因类型［4，5，8，17］

2 横向构造带对沉积作用和油气成藏的影响

横向构造带可以将张性盆地分隔为在沉积环境配置、沉积相、厚度展布、充填序列及沉积 －构造演化等方面表现出差异的构造区段［10］。而不同构造区段内部的沉积作用也受到了边界横向构造和内部横向构造的控制和影响，横向构造带对物源的导入及其向凹陷中心多级分散具有明显的控制作用(图2)。一般横向构造带在盆地或坳陷中也较易形成斜坡带，连接隆起和凹陷，故其对水流方向和沉积区域都具有一定的控制作用。在盆地的沉积充填过程中，横向构造带的存在影响着入盆水系和沉积体系的分布，因此决定着盆内生储盖的空间展布与相互匹配组合关系，从而也对油气的分布具有重要的控制作用，其中走向斜坡、斜向背斜和地垒等正向构造变换带内，油气田常常集中分布，继接带常常为油气流体运移的优势通道和指向［10，12，13，17］。横向构造带与储集层的分布密切相关，通常是大量富砂质沉积的源区，带内可以形成各种圈闭，包括断块、尖灭、相变、上超关系等，为油气富集区的形成创造了有利条件。

图2 横向构造控制沉积作用示意图［11］

3 以歧口凹陷港西－港东断裂带为例

3.1 区域地质与基本结构

图3 歧口凹陷港西－港东断裂构造图及地震剖面

图3 歧口凹陷港西－港东断裂构造图及地震剖面

歧口凹陷是位于黄骅坳陷中北部的一个新生代凹陷，经历了多期构造运动，新生代地层发育较全，主要有沙河街组、东营组、馆陶组和明化镇组，其中沙河街组可分为沙三段、沙二段和沙一段。港西断裂为歧口凹陷的一条二级断裂，分隔北大港凸起带和歧北次凹，呈北东走向，南东倾向，长可达34 km，港东断裂位于港西断裂南东侧，长23 km左右，两条断裂走向平行，倾向相同，与港西断裂相隔2～5 km(图3)。地震剖面显示两条断裂均切割全部新生代地层，同属控制沉积断裂，港西断裂邻近北大港凸起，港东断裂邻近歧北次凹，两者深部或有相交，其间存在若干连接断裂。

3.2 断裂活动性

歧口凹陷在新生代主要经历了裂陷Ⅰ期(Es3)、构造平静期(Es2)、裂陷Ⅱ期(Es1 － Ed)和坳陷期(N)［18］，其中断裂活动主要在沙三期(Es3)、沙一期(Es1)、东营期(Ed)和新近纪(N)发育，结合最新三维地震数据，在港西断裂和港东断裂的叠覆区域取5条北西向地震剖面，计算剖面上两条断裂各自的分层古落差，对比其演化特征及规律(图4)。分析结果显示，港西断裂和港东断裂均在沙三期开始活动，各期活动量按高低依次为沙三期、沙一期、东营期和新近纪，在两条断裂的叠覆区域，由南西向北东，各期古落差在港西断裂显示递减特征，在港东断裂则为递增特征，说明两条断裂属侧接断裂，两者在伸展力上为接力关系。同时从断裂活动性上可知，港东断裂在沙三期之后各期活动比重明显强于港西断裂，表明在凹陷活动后期，港东断层较港西断裂更为活跃。

图4 港西－港东断层断裂活动量对比

3.3 横向构造带分析

结合港西断层和港东断层的结构和演化特征，认为在两者之间存在横向构造带(图5)。三维模型显示横向构造为倾向南西的继接斜坡带，对相邻的两条主断层的空间延展和断裂作用的延续起了过渡、衔接或传递作用，且继接斜坡带上发育近东西向的南倾连接断层(图 4，F1，F2，F3)，调节港西断裂上盘向港东断裂下盘过渡所产生的变形量，当两条主断层伸展作用继续发展，位移、倾向和倾角不断变大，主断层叠覆量增大时，继接带将变成了正断层的一部分;剖面上，两条断层同向，属同向型横向构造;平面上，该横向构造处于两条断裂的叠覆区域，属于叠覆型横向构造;形成时间上，港西断层和港东断层都属于控制沉积断层，在沉积期间持续活动，故该横向构造为沉积期横向构造;规模上，该横向构造带主要为调节港西断层和港东断层之间的形变量而产生，属于三级横向构造带。根据港西－港东断裂活动性可知，该横向构造带主要由地质结构不均一性和地质作用不均一性共同控制形成，结构的不同导致研究区在同一伸展作用(Es3)下出现了两条断裂，之间形成继接斜坡带，而在 Es3期后凹陷整体存在由南西往北东的构造迁移，该迁移现象为地质作用的不均一性，致使两条断裂之间的横向构造进一步活跃，从而形成连接断裂等。

图5 港西－港东断层间横向构造解析

3.4 油气意义

歧口凹陷的主要烃源岩在沙三段和沙一段发育［19］，港西断层和港东断层在主要烃源岩沉积期活动且控制沉积，斜坡带作为物源的导入渠道对歧北次凹的沉积同样具有控制作用，在油气运移过程中，斜坡带充当了主要油气运移通道(图6左)，油气经由斜坡带从歧北次凹向北大港凸起带运移，斜坡带同时作为隆起带也成为有利油气聚集区，成为了凹陷的主要油气藏分布区域(图6右)，形成诸多构造油气藏和构造－岩性油气藏，如港东、港西、港中、联盟等油田皆分布于该横向构造带周围。

图6 港西－港东断裂横向构造带油气成藏模式图

4 结语

横向构造带是地层为保持应变和位移量的守恒，形成走向上与区域(优势)构造线垂直或大角度相交，几何形态与主体构造不同的复杂构造带。横向构造带分类不同的人有不同分类标准，本文按不同的依据对横向构造进行分类讨论，其成因复杂，实际工作应结合实例予以综合考虑。横向构造对沉积作用和油气的分布具有重要的控制作用。应用概念分析了歧口凹陷港西－港东断裂之间的横向构造带，认为该横向构造带属于继接斜坡带，其在沉积期间由地质结构不均一和地质作用不均一共同造成，对沉积作用和油气藏有控制作用。

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P618.130.2

B

1004－1184(2012)05－0136－04

2012－06－06

国家科技重大专项(2011ZX05023－001－002);国家自然科学基金重点项目(90814005)。

张东东(1985－)，男，陕西乾县人，在读博士研究生，主攻方向:沉积盆地分析与油气勘探。