青东凹陷东部边界走滑断层识别、特征分析及对构造圈闭的控制作用＊

吴 奎 王 伟 黄晓波 张中巧 魏天罡 张金辉

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452）

青东凹陷东部边界走滑断层识别、特征分析及对构造圈闭的控制作用＊

吴 奎 王 伟 黄晓波 张中巧 魏天罡 张金辉

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452）

青东凹陷东部边界走滑断层属于郯庐断裂西南分支，控制着凹陷整体构造格局。通过分析地震波组特征、最大振幅属性及数据体切片，开展了青东凹陷东部边界走滑断层识别，对其平面分段特征进行了分析，结合凹陷构造演化史分析，认为东部边界走滑带断裂系统具有明显的走滑扭动成因，沿走向上呈“S型”或“反S型”弯曲展布，造成了不同弯曲部位的局部应力场与应变的不同，从而控制了构造圈闭的形成与古地貌及砂体的展布。在此基础上确定了凹陷边界走滑断裂带南北2个“S型”转弯下降盘的大型鼻状构造，并指出其为有利勘探目标区。

青东凹陷；边界走滑断层；断层识别；特征分析；构造圈闭；控制作用

1 地质概况

青东凹陷位于渤海湾盆地东南部，其西北以青坨子凸起、垦东凸起与沾化凹陷相隔，东及东南被潍北凸起所环绕，西南与东营凹陷相望，属于渤中坳陷一个二级构造单元，面积约1 100 km2［1］（图1）。该区油气勘探始于20世纪80年代，青东5井在沙四上亚段测试获得低产油流，拉开了油气勘探的序幕。2003—2007年中国海油在青东凹陷中部发现了垦利A和垦利B含油气构造，其中KLA－2井沙三段、沙四段经测试获189.1 m3/d的高产油流。2009年中国石化在青东凹陷西斜坡发现并评价了桥东油田，上报控制石油地质储量1 943.53万t，从而证实了该凹陷具有良好的油气勘探前景［1－2］。

图1 青东凹陷区域构造位置图Fig.1 Tectonic location of Qingdong sag

青东凹陷位于郯庐断裂带上，断裂系统复杂，总体上具有2套断裂体系：凹陷东部近南北走向具有走滑性质的边界断裂体系和凹陷内部近东西向基底伸展断裂体系。研究认为，青东凹陷在剖面上具有南北双断、东陡西缓、垒堑交互的特点，在平面上呈“三洼六带”的构造格局［3］；凹陷内自下而上发育了古近系孔店组、沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组以及第四系，其中沙河街组沙三段、沙四段辫状河三角洲与扇三角洲滩坝砂具有较好的储集性，为主要含油层系［4］；凹陷东部边界走滑断层属于郯庐断裂带的一支，中生代前具有左行走滑特征，古近纪又转为右行走滑，断裂体系结构和活动特征非常复杂［4－7］。

据估算，青东凹陷油气总资源量达3亿t以上，为相对富烃凹陷，东部走滑带是油气勘探的有利目标区，只要找到与砂体配置良好的构造就极有可能发现大规模的油气藏［5］。因此，开展青东凹陷东部边界走滑断层的准确识别、特征分析及控圈作用的研究是该区油气勘探的重要课题之一。

2 边界走滑断层识别

2.1 利用波组特征进行判断

渤海湾盆地大型不整合面均具有特有的地震反射特征。其中，古近系底界波组特征表现为“两谷夹一峰”的连续强轴；而新近系底界波组特征表现为“两峰夹一谷”的连续强轴，并具有明显的削截现象（图2）。因此，通过波组特征大体能够区分新近系、古近系和中生界，进而判断边界走滑断层的大致位置。

图2 过青东凹陷东部走滑带典型地震剖面（剖面位置见图1）Fig.2 Typical seismic section through east strike－slip belt of Qingdong sag（section location shown in Fig.1）

2.2 利用最大振幅属性进行识别

通过提取地震资料振幅值，发现青东凹陷新近系底界振幅值小，而古近系底界振幅值大（图2）。另外，在井－震标定过程中，发现新近系底界与古近系底界的反射系数差异较大（图3左）。因此，沿不整合面提取最大振幅值，以不整合面上下10 ms开时窗，得到的古近系底界的振幅值（为20 000～45 000）与新近系底界的振幅值（为5 000～20 000）差异较为明显。因此，最大振幅属性能够较为明显地反映出边界走滑断层的位置（图3右）。

2.3 利用地震数据体切片进行辅助识别

图3 青东凹陷东部走滑带不整合面反射系数和最大振幅属性图Fig.3 Reflection coefficient and maximum amplitude of the unconformity surfaces of east stike－slip belt in Qingdong sag

图4 青东凹陷东部走滑带地震数据体切片Fig.4 Seismic data slices of east strike－slip belt in Qingdong sag

由1 000 ms处的方差切片（图4a）可以看出，青东凹陷东部边界走滑断层北段可分为绿色和紫色2条断层，位置较为清楚，为配合剖面解释提供了较好的依据。由1 500 ms处的振幅切片（图4b）可以看出，该边界走滑断层北段2条断层之间地层与基底的振幅特征相似，从而认为这2条断层之间的地层属于中生界，其中绿色断层为凹陷的边界走滑断层。总体来讲，方差切片在浅层对断裂显示较为清晰，振幅切片在深层对地层显示效果较好。因此，方差切片与振幅切片可以辅助识别边界走滑断层的位置。

3 边界走滑断层特征分析

3.1 平面分段特征

青东凹陷东部边界走滑断层整体呈北北东走向，延伸约30 km，根据边界走滑断层产状及表现形式的不同可将其分为北、中、南三段（图5a）。边界断裂的持续活动控制了凹陷整体构造格局，青东凹陷由北向南可分为北洼、中地垒、中洼、南地垒、南洼等5个次级构造单元（图5b）。

图5 青东凹陷古近系底界断裂系统及古地貌Fig.5 Fault system and ancient landform of the paleogene bottom in Qingdong sag

1）北段特征：具有明显的“二台阶”构造形态，台阶面较宽，台阶较陡，附近沙河街组地层上翘，体现出较强的挤压作用（图6a）。由于边界走滑断层是在早期伸展断层基础上的继承性活动，所以断层面较缓，呈铲式。沙四段厚度较大，埋藏深，边界走滑断层活动性强，持续时间长，所以该段对应的北洼较深。中地垒是较老的基底，分隔北洼和中洼，对其上覆沉积具有明显的控制作用。

2）中段特征：呈单断式，断面较陡，受其控制的中洼较北洼浅（图6b）。由于边界走滑断层沿走向呈直线状，在其早期伸展和晚期走滑过程中，下降盘地层不受凸起限制，基本没有受到局部挤压，形态较平缓。南地垒较中地垒低，但对上覆沉积也具有一定的控制作用，主要体现在沙四段相对北段较薄，沙四段沉积时期边界走滑断层由北段向中段活动性逐渐减弱。

3）南段特征：“二台阶”较窄较小，断面较陡，沙河街组起伏较大，体现出较强的挤压作用（图6c）。边界走滑断层附近沙四段薄，沙四段沉积时期边界断裂活动性最弱，对南洼影响小，所以对应的南洼较浅。

图6 青东凹陷边界走滑断层北、中、南段地震剖面（剖面位置见图5）Fig.6 Seismic sections about northern，middle，southern region segment of boundary strike－slip faults in Qingdong sag（sections’location shown in Fig.5）

3.2 构造演化特征

青东凹陷位于郯庐断裂带上，内部分布多条近东西向走滑派生断裂，剖面上具有东断西超、北断南超的特点，属于中—新生代拉分箕状凹陷。对青东凹陷进行了构造演化史分析（图7），以指导边界走滑断层的识别与解释［6－9］。

1）初始断陷期（孔店组—沙四段）：断陷湖盆是典型的活动伸展盆地，先存控盆边界伸展断层及盆内断层再活动或继承性活动，使湖盆经历了由相对分散、独立的小断陷到彼此串通联合成较大断陷的演化过程。边界走滑断层主要表现为先存的盆地边界走滑断层，具有典型伸展断层的特征，平面上不连续，控制着局部洼陷。

2）断陷伸展期（沙四段上亚段—沙三段）：表现为强烈的断陷伸展盆地的特征。控制凹陷边界的主干伸展断层继承性活动，且大部分主干伸展断层已由早期的平面式断层演化成铲式正断层，内部的基底次级断层基本不再活动，凹陷的沉降沉积中心相对较稳定。边界断层继承性伸展，伸展强度大，并开始右旋走滑，走滑强度较弱。

3）裂后热沉降拗陷期（沙二段—沙一段）：在先存盆地构造基础上进一步裂陷伸展，使断陷湖盆继续发展，发育了沙二、沙一段。在凹陷边界伸展断层继承性活动的同时，凹陷内沉积层发育了大量盖层断层，使凹陷沉降、沉积中心发生分散和不规则的转移。边界断层伸展强度小，但走滑强度逐渐增大。

4）断陷－走滑－隆升期（东营组）：受郯庐断裂右旋走滑控制，边界断层在继续伸展过程中叠加强烈的右旋走滑，将平面上分散的边界断层连接起来，同时产生了大量的次级断层，形成了青东凹陷东部走滑带的边界断裂体系，并使凹陷内部的构造形态及断裂系统复杂化。渐新世末裂陷作用基本结束，相应发生区域隆升使湖盆萎缩，并使先期沉积地层部分遭受剥蚀均夷，形成馆陶组与下伏地层之间的区域性不整合。

5）裂后热沉降拗陷期（馆陶组—明化镇组—第四系）：馆陶组沉积至今，青东凹陷进入稳定的裂后热沉降阶段，边界走滑断层继承性伸展并叠加右旋走滑，但伸展和走滑活动性均较弱，对断裂系统的变化和圈闭的调整影响不大。

图7 青东凹陷构造演化图（剖面位置见图1）Fig.7 Structural evolution of Qingdong sag（section location shown in Fig.1）

4 边界走滑断层对构造圈闭的控制

青东凹陷东部走滑带的运动学特征与郯庐断裂渤海段一致。郯庐断裂古近纪以来表现为右旋走滑和持续的伸展，造成了沿走向上不同部位的局部应力场与应变状态的变化，走滑断层沿走向上呈“S型”或“反S型”展布，两侧表现出凹－凸相间的特征。具体来说，南北向“S型”走滑断层，其左侧地层北部为凸侧、南部为凹侧，其右侧地层北部为凹侧、南部为凸侧。青东凹陷东部边界走滑断层北段和南段均呈“S型”，以中段直线型边界断层相连，其左侧地层为古近系，右侧为刚性基底（图8a）。

边界断裂右旋走滑过程中，局部应力场性质随着断裂形态变化而变化，主要体现为走滑断层走向发生变化的部位是应力的集中区或释放区，往往形成大量的构造圈闭。“S型”走滑断裂凹侧是增压弯曲部位，为断块汇聚区、压应力集中区，易形成较大规模的鼻状构造圈闭，在挤压应力作用下产生大量的次级断层且断层的侧封性能相对较好，有利于油气的聚集与保存。“S型”走滑断裂凸侧是释压拉张部位，为断块离散区、张应力集中区，易形成较多的伸展断块圈闭，在拉张应力作用下产生大量雁行式伸展断裂（图8b），有利于油气的输导及运移［8－13］。

图8 青东凹陷边界断层走滑控圈模式图Fig.8 Strike－slip trap controlling model of boundary faults in Qingdong sag

东部边界走滑断层控制着青东凹陷的古构造形态，南北2个“二台阶”均可作为古地貌上的沟谷与东部物源区潍北凸起相连，形成良好的输砂通道，控制着沙河街组砂体的展布，断裂体系和砂体有效配置为后期油气成藏提供了有利条件。在走滑断层“逢弯必圈”理论指导下，发现了青东凹陷东部边界走滑断层南北2个“S型”转弯部位下降盘的大型鼻状构造，并指出其为有利的勘探目标区（图8c）。

5 结论

1）青东凹陷东部边界走滑断层属于郯庐断裂西南分支，控制了凹陷整体构造格局。根据新近系底界和古近系底界地震波组特征和提取的最大振幅属性分析，结合数据体切片，精确识别了青东凹陷东部边界走滑断层。

2）东部边界走滑断层的分段特征控制了青东凹陷内部的构造格局。青东凹陷构造演化可分为4个阶段。青东凹陷东部边界走滑断层在不同的构造演化阶段其发育特征不同。

3）青东凹陷东部边界走滑带的断裂系统具有明显的走滑扭动成因，沿走向上呈“S型”或“反S型”展布，造成了沿走滑断裂带走向上不同弯曲部位的局部应力场与应变的不同，从而控制了构造圈闭的形成、古地貌及砂体的展布。在走滑断层“逢弯必圈”理论指导下，发现了青东凹陷东部边界走滑断层南北2个“S型”转弯部位下降盘的大型鼻状构造，并指出其为有利的勘探目标区。

［1］陈国童，王亮，牛成民，等.青东凹陷凹中隆控藏作用分析［J］.中国海上油气，2010，22（2）：77－82.

Chen Guotong，Wang Liang，Niu Chengmin，et al.An analysis of inner－sag uplift control over hydrocarbon accumulation in Qingdong sag［J］.China Offshore Oil and Gas，2010，22（2）：77－82.

［2］王亮，杜晓峰，张海霞，等.渤海南部海域青东凹陷油气成藏主控因素分析［J］.石油地质与工程，2009，23（5）：18－24.

Wang Liang，Du Xiaofeng，Zhang Haixia，et al.The analysis of main controlling factors of hydrocarbon accumulation in Qingdong sag of southern Bohai Sea area［J］.Petroleum Geology and Engineering，2009，23（5）：18－24.

［3］向淑敏，李建平，王根照，等.青东凹陷古近系沙三段中亚段构造－古地貌对沉积的控制［J］.大庆石油学院学报，2010，34（1）：1－4.

Xiang Shumin，Li Jianping，Wang Genzhao，et al.Tectonic－paleogeomorphic controlled on deposition of Paleogene Es3min Qingdong sag［J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2010，34（1）：1－4.

［4］俞家声，王普伟，林玉祥.青东凹陷油气资源潜力［J］.油气地质与采收率，2001（1）：5－8.

Yu Jiasheng，Wang Puwei，Lin Yuxiang.Potential of oil and gas resources in Qingdong sag［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2001（1）：5－8.

［5］李春荣，辛仁臣，李建平，等.郯庐断裂对青东凹陷古近纪沉积体系的控制［J］.新疆石油地质，2008，29（2）：209－213.

Li Chunrong，Xin Renchen，Li Jianping，et al.Controls of Tan－Lu fault on Paleogene depositional system in Qingdong sag［J］.XinJiang Petroleum Geology，2008，29（2）：209－213.

［6］侯安平，王旭红，朱文军.柴达木盆地马海平顶山区断裂活动与油气运聚［J］.石油物探，2007，46（6）：643－648.

Hou Anping，Wang Xuhong，Zhu Wenjun.Fracture activities and hydrocarbon accumulation in Pingdingshan area of Mahai，Chaidamu basin［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2007，46（6）：643－648.

［7］单宝忠.济阳坳陷边界断裂几何学特征及其对油气成藏的控制作用［J］.特种油气藏，2007，14（1）：19－21.

Shan Baozhong.Geometry of border faults and their control effect on oil and gas accumulation in Jiyang Depression［J］.Special Oil and Gas Reservoirs，2007，14（1）：19－21.

［8］徐长贵，于水，林畅松，等.渤海海域古近系湖盆边缘构造样式及其对沉积层序的控制作用［J］.古地理学报，2008，10（6）：627－634.

Xu Changgui，Yu Shui，Lin Changsong，et al.Structural styles of the Paleogene lacustrine basin margin and their control on sedimentary sequences in Bohai Sea area［J］.Journal of Palaeogeography，2008，10（6）：627－634.

［9］杨贵丽.济阳坳陷青东凹陷构造格局及构造演化［J］.油气地质与采收率，2011，18（1）：7－10.

Yang Guili.Structural framework and evolution of Qingdong sag，Bohai Bay Basin［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2011，18（1）：7－10.

［10］徐长贵.渤海古近系坡折带成因类型及其对沉积体系的控制作用［J］.中国海上油气，2006，18（6）：365－370.

Xu Changgui.Genetic types of Paleogene slope－break zones and their controls on depositional system in Bohai offshore［J］.China Offshore Oil and Gas，2006，18（6）：365－370.

［11］柳永军，朱文森，杜晓峰，等.渤海海域辽中凹陷走滑断裂分段性及其对油气成藏的影响［J］.石油天然气学报，2012，34（7）：6－10.

Liu Yongjun，Zhu Wensen，Du Xiaofeng，et al.Strike－slip fault subsections and its influence on hydrocarbon accumulation in Liaozhong depression of Bohai Sea area［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2012，34（7）：6－10.

［12］LEZZAR K E，TIERCELIN J J.Control of normal fault interaction on the distribution of major Neogene sedimentary depocenters，lake Tanganyika，east African rift［J］.AAPG Bulletin，2002，86（6）：1027－1059.

［13］COWIE P A，GUPTA S，DAWERS N H.Implications of fault array evolution for synrift depocentre development：insights from a numerical fault growth model［J］.Basin Research，2000，12：241－261.

Identification and characterization of the east boundary strike－slip fault in Qingdong sag and its control on structural traps

Wu Kui Wang Wei Huang Xiaobo Zhang Zhongqiao Wei Tiangang Zhang Jinhui
（Bohai Oil Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin300452，China）

As the southwest branch of Tanlu fault zone，the east boundary strike－slip fault in Qingdong sag controlled the overall tectonic framework in the sag.This strike－slip fault was identified by analyzing wave group，maximum amplitude attributes and data volume slices，and it was considered that the east boundary fault was obviously in origin of strike－slip wrench movement，with some bends of“S type”or“anti－S type”along its strike，by analyzing its areal segmentation and the tectonic evolution history in the sag.The different local stress field and strain at different bends have controlled the formation of structural traps and the distribution of palaeogeomorphic elements and sand bodies.Furthermore，large nose structures were identified in the downthrown sides of two“S type”bends in the northern and southern fault，and the favorable exploration targets were also indicated.

Qingdong sag；boundary strike－slip fault；fault identification；characterization；structural trap；control

TE5122.3

A

2014－05－22改回日期：2014－11－03

（编辑：冯 娜）

吴奎，王伟，黄晓波，等.青东凹陷东部边界走滑断层识别、特征分析及对构造圈闭的控制作用［J］.中国海上油气，2015，27（2）：24－30.

Wu Kui，Wang Wei，Huang Xiaobo，et al.Identification and characterization of the east boundary strike－slip fault in Qingdong sag and its control on structural traps［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（2）：24－30.

1673－1506（2015）02－0024－07

10.11935/j.issn.1673－1506.2015.02.004

＊“十二五”国家科技重大专项“近海隐蔽油气藏勘探技术（编号：2011ZX05023－002）”部分研究成果。

吴奎，男，高级工程师，毕业于原石油大学（华东），获硕士学位，现主要从事构造解释、储层沉积等油气勘探工作。地址：天津市塘沽区闸北路609信箱（邮编：300452）。E－mail：wkuy＠163.com。