桩西古潜山负反转构造特征

吴江南

（胜利油田森诺胜利工程有限公司 勘探开发部，山东 东营257000）

反转构造是继伸展构造、逆冲推覆构造、走滑构造之后，含油气盆地分析的一个重要地质概念。反转构造分为两种类型：正反转构造和负反转构造。正反转构造存在较普遍，认识较多，是已存在了正断层和地堑系体系后，被挤压成为褶皱和逆冲构造；对负反转构造研究较晚，认识较少，是已存在褶皱和逆冲断层后，被拉伸成为正断层和地堑系［1-4］。反转构造几何形态的演化，对油气运移影响很大，是油气评价的重点内容，已成为构造模拟剖面重建、油气分区分带以及井位部署的重要依据［5］。应用勘探地震资料和地质资料，对桩西中古生界潜山带的负反转构造样式进行深入研究，具有重要的理论与实践意义。

1 研究区地质概况

桩西潜山带位于沾化凹陷东部，在沾化、桩东、埕北3凹陷的交汇处，勘探面积220km2，构造上处于埕岛、长堤、埕东三大断裂体系的应力交汇处，断裂系统极为发育，地质构造格局复杂多样。

桩西潜山带以中、古生界隆起为背景，古近系和新近系超覆、披覆于中、古生界隆起之上，形成以中部高、四周低的潜山披覆构造为主体，南以桩南断层为界与孤北洼陷相隔，东、西、北三面以斜坡及断层分别与长堤潜山北部、埕东潜山北斜坡、埕岛潜山相接，西北角有一中生界隆起伸向埕北凹陷。中、古生界潜山构造呈中部高、东西低、北西走向的三角形，构造幅度1 500m。中生界继承了古生界隆起的背景，顶部埋深为2 800～3 800m，构造幅度1 000m左右。新生界由下至上由于底部沙河街的沉积超覆和后期构造活动的减弱，构造幅度越来越小，至沙一段底部构造幅度为100～150m，馆陶组底部构造幅度减少至约150m，到明化镇组底部构造已基本夷平。

2 断裂体系及构造演化特征

2.1 断裂体系特征

研究区构造受印支期、燕山期、喜山期3期构造运动的影响，断裂系统由早期褶皱伴随产生的滑脱逆冲断层逐渐向晚期的张性、张扭性断层转换，应力方向由南北方向向北西西方向转换，如印支期产生的埕岛-埕北30一带太古界顶面附近的断层为拆离滑脱断层；燕山期产生的埕北31断层，属张性、张扭性断层；喜山期产生的埕北30至长堤一带的北东向“S”型断层，属扭张性断层、张性断层［6］。

这些断层在各期次活动中不断发生变化，相互切割交错，在交汇处形成复杂的断裂组合，控制形成潜山、洼陷、隆洼相间的构造样式。

研究区平面断裂组合以3种形式存在：其一，古生界为一条主要大断裂，中生界为分段错裂，左行雁行式排列，控制潜山发育和洼陷沉积，近东西向组合，分布于埕岛南部和桩西南部，对油气运移及成藏起重要作用；其二，古近纪和新近纪发育右行走滑断层，断距两端小而中间大，右行雁列式排列，北东向组合，分布于埕岛、桩西以东，主要起控制油气的输导和成藏的作用；其三，中生代的左行走滑断层，深切潜山形成潜山圈闭，正向构造轴线受断层线控制，北西向组合，主要分布于埕岛、桩西两个潜山主体部位。

2.2 构造演化特征

研究区第一次应力转型发生在印支中、晚期，受北北东-南南西挤压应力作用，隆起并被风化剥蚀，其后至燕山初期由于压应力的消失，在构造薄弱部位，产生滑脱断阶和负反转断块体。

燕山早期，由于地壳强烈抬升，并伴以强烈的冲断-褶皱作用和大规模的岩浆活动，张裂运动使济阳地区原北西向逆断层反转为正断层，构造运动逐渐增强，应力场由挤压转为拉张，构造环境由隆起剥蚀转为一定规模的裂陷沉积；中期受北北东向挤压应力均影响，同时，郯庐断裂左旋走滑平移达到高潮，研究区发生强烈的构造运动，产生了一系列北西向负反转断层和负反转褶皱，晚侏罗世晚期，北西向拉张断裂和北北东向、北东向走滑断裂活动剧烈，形成断陷湖盆，潜山带的雏形也基本成形；燕山晚期，郯庐断裂自左旋到右旋的转换导致研究区表现为强烈挤压，钻井资料揭示的典型压性构造有桩西地区桩古29逆断层，埕岛地区中、古生界的多条北北西逆断层。该时期的构造滑动是左旋应力向右旋应力转换的结果，由张扭为主转换为压扭性为主［7］。

喜山早期受右旋剪应力作用，北东向走滑断裂和北西向张性断裂不断活动，孔店-沙四下段沉积特征为充填低洼；喜山中期受左旋剪应力作用，北东向断裂的伸展拉张强烈，古近纪巨厚的断陷沉积形成，潜山带遭受改造或剥蚀；喜山中、晚期断裂活动减弱，地壳整体抬升被蚀平；喜山晚期地壳整体下沉，接受新的沉积。

3 负反转构造特征

当拉张伸展的方向与前一地质历史时期的挤压方向近于相反时，基底中的逆冲体系易发生应力集中，从而发生负反转作用。在负反转作用过程中，逆冲断层能否重新活动取决于两个主要因素：一是断层倾角，角度大的较难活动，角度小的较易活动；二是后期叠加的应力场方向，应力方向垂直于断层走向的容易，其他方向的较难。前期逆冲上升，上盘地层遭到严重剥蚀，下盘地层保存完整；后期上盘下滑，表现为同期沉积断层的特征。

根据两期断面的相互关系，该区负反转构造主要表现为3类构造型式：截断取直型负反转、单条冲断系负反转和复杂冲断系的局部负反转，在前期逆断层上盘形成半地堑，并充填了裂谷期地层。这种前压后张的构造配置本质上是两期性质相反的构造作用的最终结果，是负反转的经典样式。

3.1 截断取直型负反转

截断取直型负反转是指一个冲断系后缘被一个新形成的陡倾张性断层所取直、截断，但不涉及冲断层两侧重复出现的地层。老30-桩海10井近东西向地震剖面显示，该区燕山末期发育了走向北东、倾向北西的一系列缓倾角逆断层，当逆断层逆冲受阻时，便切层逆冲形成若干个逆断层，构成叠瓦冲断组合。喜山早期，在逆冲断层应力集中的后缘，被正断层截切并反向下滑，形成负反转构造（图1），并形成花状构造。其显著特征为：该断裂向深部延伸，归并于变缓的断层面上，并处于纯拉张状态而无收缩，在断层上升盘则保留原逆冲形态，这种取直型负反转主要在桩西潜山北部与埕北凹陷结合部的老30-292井区发育。

图1 老30井-桩海10井近东西向地震剖面（截断取直型花状负反转构造）

3.2 单条冲断系的负反转

单个冲断系的负反转构造中，单个冲断层系断面下部活化，常被张拉断层利用，其断坪部分仍保留着逆断层的性质。老22-桩古32-桩古18井近北东向地震剖面中，西部的两条逆断层仍保存的十分清楚，桩古18井区附近的逆断层下盘的侵蚀面已低于上部的冲断面，仅表现为张性而无收缩的断层性质（图2）。桩古18井的钻井资料证实，该断层是一个先逆后正的断层，新生代的拉张作用下滑仅利用了原来逆冲断层后缘陡倾断层，这种负反转主要在桩西潜山西部边界逆断层区发育。

图2 老22—桩古18井近东西向剖面（单条冲断系层的负反转）

3.3 复杂冲断系的局部负反转

复杂冲断系的局部负反转由若干个冲断层组合构成叠瓦状冲断系，在张引裂陷、伸展构造体制作用下，其反转具有明显的选择性。即利用每个冲断带后缘陡倾的冲断层，在张引和重力作用下活化发生负反转。但是，从叠瓦断层系根带至前缘带，由于重力势能依次变小，其反转作用的程度亦依次减弱，正断层规模也依次减小，这是叠瓦状冲断系负反转的普遍规律。这种复杂冲断系的局部负反转主要在桩西潜山主体部位发育［8］（图3）。

图3 桩西潜山推覆体剖面图（复杂冲断系的局部负反转）

桩西潜山带的负反转构造具有反转不均匀的特征，即负反转构造仅在晚期正断层的下降盘部位存在，越靠近晚期正断层，构造反转的力度越大。这主要是断层互相截切造成的。

4 负反转构造对油气勘探的作用

负反转构造的存在说明研究区构造演化经历了由早期挤压应力到晚期拉张应力的转换。早期挤压形成的北西向构造带在晚期拉张应力作用下使研究区具备了良好的油气成藏条件。

第一，研究负反转构造，对中、古生界地层的追踪对比和解释，提高绘制构造图的精度具有重要意义，从而提高勘探目标的成功率。

第二，负反转构造对古潜山油藏形成的贡献在于形成良好的圈闭和储层。早期挤压形成正向褶皱构造，后期逆断抬升地层不断遭受剥蚀，其表面形成大量的构造裂缝、溶洞，这就为油气聚集提供了空间。储层和正向褶皱构造的有效结合，为形成潜山油气藏奠定了基础。

印支-燕山期因挤压作用，在逆断层下盘形成挤压褶皱，其轴线平行于逆断层走向，在褶皱顶部派生一系列张性构造裂缝，主裂缝走向北西且平行逆断层，如桩古9、桩古9-2、桩古10-17井等高产井均为该类裂缝后期的风化、剥蚀和溶蚀作用提高了储集性能，特别是为潜山的峰区，溶蚀作用更强烈，形成大的溶洞。

第三，负反转断层活动持续时间长，连通性好，是理想的油气运移通道。低潜山构造带一般分布在箕状凹陷的深凹部位，距油源近，构造分布和隆起幅度较大，又具有多层系、多类型的特点，是复式油气聚集带［9］。

负反转构造的构造发育及演化为烃类聚集创造了理想的地质条件。如在盆地的初期发育，因伸展断层充分利用了原来的逆断层，其强烈倾滑作用可为富含有机质的湖相油源岩沉积提供理想的条件。桩西潜山周边的孤北、埕北、黄河口等凹陷，生油能力巨大，油气资源极为丰富。盆地内曾遭风化剥蚀、淋滤的各种基岩断块储层因强烈扭动形成各种各样的潜山断块。主断块往往受先逆后正的断层控制，它紧邻生油洼陷，是形成古潜山油气藏的最佳地带，拉张期后有效泥岩盖层又披覆其上，有利于形成以潜山为主的复式油气藏［10-12］。

桩西古生界潜山发现了桩古18、桩古19、桩古9、桩古10、桩古13、桩古21、桩古14、桩古4、老30等9个高产含油区块。计算了9个区块50个单元储量，Ⅲ级探明含油面积30.4km2，石油地质储量4 200×104t。

5 结 论

（1）桩西中、古生界潜山在经历了挤压应力到张性断裂的交替变化后，其发育的负反转构造主要有截断取直型负反转、单条冲断系负反转和复杂冲断系的局部负反转3种构造样式。

（2）负反转构造对桩西潜山及上覆第三系的油气运聚和保存起到关键作用，控制并形成了研究区多层系、多类型的复式油气聚集带。

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