金湖凹陷铜城断层构造特征与油气成藏

叶绍东

(中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州225009)

金湖凹陷铜城断层构造特征与油气成藏

叶绍东

(中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州225009)

铜城断层是苏北盆地金湖凹陷中一条二级断层，表现为明显的分段性，南段为逆断层，北段为正断层。关于铜城断层的性质及构造演化，长期以来存在不同的认识。基于地震剖面解释的构造分析并结合走滑断层的鉴别标志，认为铜城断层为一典型的走滑断层。走滑作用造成了断层倾向沿走向发生变化，正逆两种断层交替出现。铜城走滑断层不仅有利于形成一系列不同类型的圈闭，而且对低渗透储集层具有明显的改善作用，其伴生的构造圈闭是有利的油气聚集场所。

走滑断层;构造特征;低渗透储集层;金湖凹陷

1 研究区地质概况

金湖凹陷位于苏北盆地西南部，是晚白垩世—新生代形成的南断北超的箕状凹陷，经历了仪征、吴堡、真武、三垛和盐城等多期次构造运动，形成了凹陷内部复杂的断裂系统［1～3］。金湖凹陷内部发育了不同走向与不同级别的断层，南部的杨村断层作为凹陷主边界断层控制了箕状凹陷的形态，石港断层与铜城断层作为凹陷内二级断层控制了凹陷内次凹的分布(见图1)。根据钻井资料，盆地内的沉积地层分为泰州组(K2t)、阜宁组(E1f)、戴南组(E2d)、三垛组(E2s)、盐城组(Ny)和东台组(Qd)，其中铜城断层对阜宁组、戴南组和三垛组的残留厚度分布有明显的影响。

图1 金湖凹陷构造简图Fig.1 Simplified structural map of Jinhu Sag

2 铜城断层构造特征

铜城断层位于苏北盆地金湖凹陷中部，是凹陷中划分汊涧—龙岗次凹的一条二级断层。铜城断层走向近南北向，南端交汇于金湖凹陷的边界断层杨村断层，北部消失于铜城地区，长度约15 km。铜城断层表现为明显的分段性，南段为逆断层，北段为正断层。关于铜城断层的性质及构造演化，长期以来存在不同的认识。杨晓兰等［4］认为铜城断层是具走滑性质的逆断层;邱旭明［5］认为铜城断层是因扭动作用而形成的压性构造或压扭性构造;刘玉瑞［6］认为铜城断层是“P”剪切走滑断层，表现出典型的剪切走滑活动性质。本文从断层系统几何学—运动学—动力学分析思路，通过对铜城断层剖面特点和平面展布特征的剖析，结合区域构造应力场和走滑断裂的鉴别标志［7～14］，认为铜城断层为一典型的走滑断层。同时，对铜城断层与油气成藏的关系进行探讨，分析其对低渗透储集层的改善作用，指出有利的勘探区。

2.1 剖面特征

经三维地震解释，铜城断层的南段，断面东倾，东盘上升，西盘下降，表现为高角度逆断层;北段断面倾向发生变化，断面西倾，东盘上升，西盘下降，显示为正断层。断层走向近南北向，剖面上表现为一条孤立的主断层，产状陡，断面倾角随深度沿主断层走向而变化，断距50～500 m，断层在上部断至始新世三垛组顶部，下部以较高角度呈单根向下延伸，断穿古新统阜宁组一段，深部因地震资料品质变差，断穿层位不清(见图2)。

图2 铜城断层剖面特征图(剖面位置见图1)Fig.2 Profile characteristics of Tongcheng Fault

2.2 平面特征

铜城断层具有以下平面特征:①平面上表现为一条线状主位移带;②雁列构造;③断层两侧沉积物厚度不同。

从时间切片看，由南往北断层两侧地层走向不一致，明显见地层扭曲、相位中断等，但却显示为一条断层(见图3a)。

铜城断层两侧发育一系列次级正断层，右盘次级正断层走向北东，倾向北西，左盘次级正断层走向北东东，倾向北北西，这些次级正断层主要断开层位阜宁组—三垛组，与铜城断层呈锐角相交，构成雁列构造(见图3b)。

图3 铜城断层平面特征图Fig.3 Plane characteristics of Tongcheng Fault

铜城断层两侧沉积物厚度存在差异，三垛组(E2s)和戴南组(E2d)厚度差异明显，西盘厚度明显大于东盘厚度;阜宁组(E1f2—E1f4)厚度也表现为一定的差异性，而且在铜城断层南段和北段特点不同，在南段西盘地层厚度大于东盘地层厚度，而在北段，西盘地层厚度小于东盘地层厚度(见表1)。

表1 铜城断层两侧地层厚度对比表Table1 Stratigraphic thickness comparison between the two sides of Tongcheng Fault

同时，在铜城断层附近的钻井中，从三垛组至泰州组，钻遇厚度不等的辉绿岩(见表2)，表明铜城断层向下切割较深，是岩浆上升的通道。

表2 铜城断裂带辉绿岩统计表Table2 Statistics of intrusive rocks in Tongcheng Fault belt

3 走滑断裂的鉴定

铜城断层的剖面、平面构造特征与走滑断裂鉴定标志［7～14］非常吻合:主断层在深部陡立，平面上表现为一条线状主位移带，两侧发育雁列断层;主断层倾向左右摇摆，造成走向上正逆两种性质的断层交替出现，出现“丝带效应”(所谓“丝带效应”是指走滑断层一般产状较陡，断层倾向不固定，可能会出现时而东倾、时而西倾的现象，如同一条柔软的丝带一样)。从以上特征分析，铜城断层属于盆地内区带级右旋走滑断裂。

断层两侧的沉积物厚度明显差异，尤其阜宁组(E1f2—E1f4)厚度出现南北两段不同(见表1)，这是因为在从南向北的方向上，阜宁组沉积属于南断北超的箕状凹陷沉积，地层厚度南厚北薄，由于走滑，造成断面两侧接触地层厚度的差异。从沉积物厚度差异角度分析，铜城断层在古新世(阜宁组沉积期)以右旋走滑为主，走滑位移量大，至始新世(戴南—三垛组沉积期)以伸展为主，走滑位移量小。

与走滑断裂相伴生的是走滑-拉分盆地，其特征是沉积厚度大，沉积相变化迅速，构造复杂［7～14］。考察铜城断层，其北部消失端具有走滑-拉分盆地的特征。从地震剖面上看，本区构造十分复杂，总体为地堑块，三垛组顶部表现为明显的削截特点(见图4)，戴南组—三垛组沉积厚度大，表现为明显的沉积深凹，受后期的构造反转而形成现今的隆起背景。同时，在走滑-拉分盆地北侧发育崔庄断层，崔庄断层为一逆断层，其走向与铜城断层处于同一直线上，可能属于与铜城断层同期的走滑断层(见图1)。

苏北盆地的构造演化明显受郯庐断裂影响，铜城右旋走滑断层就是郯庐断裂新生代右旋走滑的产物。在区域拉张和右旋走滑的双重应力作用下，铜城走滑断层自古新世(阜宁组沉积期)开始活动，至始新世(戴南组—三垛组沉积期)逐渐加强，至渐新世停止。

4 铜城断层与油气成藏的关系

金湖凹陷的烃源岩主要来自阜宁组四段和阜宁组二段，储集层包括阜宁组二段、阜宁组三段和戴南组。根据烃源岩、储集层配置关系及油气运聚方式，一般将其划分为两个含油气系统:以阜宁组四段为烃源岩，以戴南组为主要储集层系的上含油气系统;以阜宁组二段为烃源岩，以阜宁组二段、三段为主要储集层系的下含油气系统。铜城断层是阜宁组四段和阜宁组二段烃源岩生成的油气纵向运移的有利通道。

图4 铜城断层末端走滑-拉分盆地的地震剖面(剖面位置见图1)Fig.4 The seismic profile of strike-slip pull-apart basin in tip position of Tongcheng Fault

铜城断层带处于金湖凹陷的汊涧和龙岗生油次凹之间，是油气运移的有利指向区，油源条件十分有利。同时，铜城走滑断层及其分支断层相交形成一系列断鼻、断块圈闭，圈闭沿铜城断层两侧分布，东盘以断鼻圈闭为主，西盘均为断块圈闭(见图3)，这些圈闭是油气富集的有利场所［15］。

本区主要储集层为古新统阜宁组砂岩层，主要为三角洲前缘亚相末端的远砂坝和席状砂，砂岩百分含量10%～30%，砂岩粒度细，以粉砂岩为主，单层厚度小，碳酸盐岩含量高，达14.73%～21.3%，孔隙度一般介于10%～15%，渗透率一般小于10×10－3μm2，多数样品的渗透率小于1×10－3μm2，属于低孔低渗储集层［16～17］。

铜城走滑断层对低渗储集层有明显的改善作用。钻井资料显示，靠近铜城断层的多口井钻遇裂缝发育段。如在T6井2074～2127 m井段，砂岩孔隙度9.93%，渗透率0.052×10－3μm2，孔隙度较低，但裂缝相当发育，取心见大量裂缝。由于裂缝大大改善了渗流条件，使试油、试采获得很好的效果。对2118.4～2126.4 m井段裂缝砂岩试油，日产油25.5 m3。该井从1976年生产至今，长达30余年，单井累计产油超过2.7×104t，获得很好的勘探效益。同时，配合压裂措施，铜城断裂带多口井获得工业油流，取得了较好的勘探效果(见表3)。

表3 铜城断裂带油井压裂效果统计表Table3 Statistics of oil-well fracturing effect in Tongcheng fault belt

目前，本区还有较多的储备圈闭，尤其是铜城断层的西盘勘探程度低，铜城断层及其分支断层共同控制的断块圈闭可作为下一步勘探目标。

5 结论

(1)金湖凹陷铜城断层具有走滑断裂性质，自古新世(阜宁组沉积期)开始活动，始新世(戴南组—三垛组沉积期)逐渐加强，至渐新世停止。走滑作用造成了断层倾向沿走向发生变化，正逆两种断层交替出现。

(2)铜城走滑断层对本区低渗透储集层具有明显改善作用，走滑活动促使裂缝发育，大大改善了渗流条件，其伴生构造圈闭是有利的油气聚集场所。

致谢:地震资料解释工作得到罗丽高工的帮助和指导，在此表示诚挚的感谢。

［1］陈安定.苏北箕状断陷形成的动力学机制［J］.高校地质学报，2001，7(4):408～418.CHEN An-ding.Dynamic mechanism of formation of dustpan subsidence，northern Jiangsu［J］.Geological Journal of China Universities，2001，7(4):408～418.

［2］舒良树，王博，王良书，等.苏北盆地晚白垩世—新近纪原型盆地分析［J］高校地质学报，2005，11(4): 534～543.SHU Liang-shu，WANG Bo，WANG Liang-shu，et al.Analysis of northern Jiangsu prototype basin from Late Cretaceous to Neogene［J］.Geological Journal of China Universities，2005，11(4):534～543.

［3］操成杰，周新桂，何彬，等.苏北盆地天长箕状断陷断裂体系及油气成藏规律［J］.地质力学学报，2003，9(1):56～61.CAO Cheng-jie，ZHOU Xin-gui，HE Bin，et al.Fault system and formation law of oil reservoir in Tianchang halfgrabenlike depression in Subei basin［J］.Journal of Geomechanics，2003，9(1):56～61.

［4］杨晓兰，刘玉瑞.铜城逆断层的地质特征与油气聚集［J］.小型油气藏，2000，5(4):4～6.YANG Xiao-lan，LIU Yu-rui.Geological characteristics of Tongcheng thrust fault and hydrocarbon accumulation［J］.Small Hydrocarbon Reservoirs，2000，5(4):4～6.

［5］邱旭明.扭动作用在苏北盆地构造体系中的表现及其意义［J］.江汉石油学院学报，2002，24(2):5～7.QIU Xu-ming.Representation of torsional action in tectonic system of Subei Basin and its significance［J］.Journal of Jianghan Petroleum Institute，2002，24(2):5～7.

［6］刘玉瑞，刘启东，杨小兰.苏北盆地走滑断层特征与油气聚集关系［J］.石油与天然气地质，2004，25(3): 279～293.LIU Yu-rui，LIU Qi-dong，YANG Xiao-lan.Relation between features of strike-slip faults and hydrocarbon accumulation in Subei basin［J］.Oil and Gas Geology，2004，25(3):279～293.

［7］夏义平，刘万辉，徐礼贵，等.走滑断层的识别标志及其石油地质意义［J］.中国石油勘探，2007，(1):17～38.XIA Yi-ping，LIU Wan-hui，XU Li-gui，et al.Identification of strike-slip fault and its petroleum geology significance［J］.China Petroleum Exploration，2007，(1):17～38.

［8］姚超，焦贵浩，王同和，等.中国含油气构造样式［M］.北京:石油工业出版社，2004:26～317.YAO Chao，JIAO Gui-hao，WANG Tong-he，et al.Oil-bearing tectonic style of China［M］.Beijing;PetroleumIndustry Press，2004:26～317.

［9］王义天，李继亮.走滑断层作用的相关构造［J］.地质科技情报，1999，18(3):30～34.WANG Yi-tian，LI Ji-liang.Fault-related tectonics of the strike-slip faulting［J］.Geological Science and Technology Information，1999，18(3):30～34.

［10］Ghislain D J，Ovunc M，Atilla A，et al.Characterization of strike-slip fault–splay relationships in sandstone［J］.Journal of Structural Geology，2007，29(11):1831～1842.

［11］Young S K，Jim R A，David J S.Reactivated strike-slip faults:Examples from north Cornwall，UK［J］.Tectonophysics，2001，340(3～4):173～194.

［12］童亨茂，宓荣三，于天才，等.渤海湾盆地辽河西部凹陷的走滑构造作用［J］.地质学报，2008，82(8): 1017～1026.TONG Heng-mao，MI Rong-san，YU Tian-cai，et al.The strike-slip tectonics in the western Liaohe depression，Bohai Bay basin［J］.Acta Geologica Sinica，2008，82(8):1017～1026.

［13］张延玲，杨长春，贾曙光，等.辽河油田东部凹陷中段走滑断层与油气的关系［J］.地质通报，2006，25(9～10):1152～1155.ZHANG Yan-ling，YANG Chang-chun，JIA Shu-guang，et al.Relationship between strike-slip faults and petroleum in the central segment of the eastern subbasin of the Liaohe oilfield，China［J］.Geological Bulletin of China，2006，25(9～10):1152～1155.

［14］孙冬胜，刘池阳，杨明慧，等.冀中坳陷马西断裂带分段特征及其与油气的关系［J］.石油与天然气地质，2003，24(3):238～244.SUN Dong-sheng，LIU Chi-yang，YANG Ming-hui，et al.Segmentary characteristics of Maxi fault and their relationships with oil and gas in Jizhong depression［J］.Oil and Gas Geology，2003，24(3):238～244.

［15］邱旭明.苏北盆地断块圈闭分类及油气成藏特征［J］.石油与天然气地质，2003，24(4):371～374.QIU Xu-ming.Classification of fault-block traps and characteristics of petroleum reservoiring in Subei basin［J］.Oil and Gas Geology，2003，24(4):371～374.

［16］张心文，叶绍东，金宝林.天长地区阜宁组低渗储层特征及滚动开发对策［J］.西南石油学院学报，2004，26 (5):21～23.ZHANG Xin-wen，YE Shao-dong，JIN Bao-lin.Method of characteristics of low permeability reservoir and rolling development to Funing formation in Tianchang area［J］.Journal of Southwest Petroleum Institute，2004，26(5):21～23.

［17］高德群，陈佳梁，李学英，等.金湖凹陷铜城断裂带低渗透储层特征研究［J］.江苏地质，2005，29(3):147～151.GAO De-qun，CHEN Jia-liang，LI Xue-ying，et al.Characteristics of low permeability reservoirs of Tongcheng fault zone in Jinhu depression of Jiangsu Province［J］.Jiangsu Geology，2005，29(3):147～151.

Abstract:Tongcheng Fault is a second class fault which controlls the development of Tongcheng structural belt in Jinhu Sag.It is divided into two parts by its faulted feature showing reverse fault character at the south part and normal fault feature at the north part.There are different views about its character and evolvement.Tongcheng fault is considered as a typical strike-slip fault based on the structural analysis of seismic profiles.Varied directions of dip result in normal fault and reverse fault alternatively occurring along the fault because of strike-slip movement.Tongcheng strike-slip fault can not only form different types of traps，but also improve physical property of low-permeability reservoir，which is of great advantage to oil and gas accumulation.

Key words:strike-slip faults;structural characteristics;low-permeability reservoir;Jinhu Sag

STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF TONGCHENG FAULT AND HYDROCARBON ACCUMULATION IN JINHU SAG

YE Shao-dong
(Geological Scientific Research Institute of Jiangsu Oilfield Company，SINOPEC，Yangzhou225009，China)

TE121.2

A

1006-6616(2012)02-0187-08

2011-10-16

叶绍东(1968-)，男，高级工程师，从事油田勘探生产和研究工作。E-mail:yesd.jsyt@sinopec.com