裂陷盆地伸展方位与构造作用及对构造样式的控制——以苏北盆地高邮凹陷南部断阶带为例

吴 林，陈清华，刘 寅，王 玺，张晓丹，孙 珂，陈传浩

[1.中国石油 勘探开发研究院，北京 100083； 2.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580；3.中国石油 东方地球物理公司 新兴物探开发处，河北 涿州 072751]

裂陷盆地伸展方位与构造作用及对构造样式的控制
——以苏北盆地高邮凹陷南部断阶带为例

吴 林1,2，陈清华2，刘 寅2，王 玺2，张晓丹3，孙 珂2，陈传浩2

[1.中国石油 勘探开发研究院，北京 100083； 2.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580；3.中国石油 东方地球物理公司 新兴物探开发处，河北 涿州 072751]

南部断阶带为苏北盆地高邮凹陷边界构造带，由吴堡断阶带和真武断阶带两个部分组成，具有复杂的构造作用过程和构造样式。在南部断阶带几何学特征研究基础上，以应力-应变分析理论为指导，利用平衡剖面法反演所得的伸展率进行横向对比，明确高邮凹陷各时期的优势伸展方位，从而分析南部断阶带的构造作用及其对构造样式的控制。结果表明，高邮凹陷优势伸展方位经历了NW向(K2t2—E2d)，NS向(E2s)和NW向(Ny—Qd)的变化过程，首次从定量角度深入认识了高邮凹陷晚白垩世以来的构造应力场方向。由于不同时期优势伸展方位与断阶带呈不同角度斜交，吴堡断阶带经历了纯伸展、右行走滑-伸展与纯伸展3期构造作用，形成了平面斜交式和剖面马尾状的简单断层组合样式；真武断阶带经历了左行走滑-伸展、右行走滑-伸展和左行走滑-伸展3期构造作用，形成了平面网格式与剖面复式马尾状的复杂断层组合样式。伸展速率与走滑速率研究表明，断阶带伸展与走滑作用主要发生在阜宁组、戴南组和三垛组，多期次的走滑-伸展作用是南部断阶带构造样式的主要控制因素。

伸展；走滑；伸展方位；构造样式；断阶带；高邮凹陷；苏北盆地

晚中生代—新生代是中国东部断陷盆地发育的主要时期，这一时期区域应力场频繁变化、断层活动强烈，加强该时期的构造作用研究，对油气勘探具有重要的现实意义[1-3]。苏北盆地是中国东部重要的含油气盆地，高邮凹陷作为内部最为典型与重要的凹陷之一，其运动学研究一直备受关注[4-7]。受到郯庐断裂带活动的影响，高邮凹陷发育于走滑-拉分背景之下，这时区域伸展方向与边界主断层走向斜交，易发生斜滑作用而产生走滑分量[8-9]。然而前人对高邮凹陷的区域伸展方向和伸展程度分析不清晰，缺乏考虑走滑因素[9-11]，也忽略了断阶带内部不同位置构造样式的差异性，不能准确全面地认识断阶带的构造作用过程。因此，本文在南部断阶带几何学特征研究基础上，利用平衡剖面法反演出地质剖面各时期的伸展率，再通过不同地质剖面同一时期伸展率大小的横向对比，明确高邮凹陷各时期的优势伸展方位，进一步分析南部断阶带的构造(伸展与走滑)作用及其对构造样式的控制，并计算南部断阶带各阶段伸展量与走滑量，实现断阶带断陷盆地发育期的运动学研究，为高邮凹陷油气勘探提供科学依据。

1 地质背景

高邮凹陷是在晚白垩世仪征运动基础上发展起来的中、新生代断陷盆地，凹陷结构表现为南断北超，其构造演化与中国东部区域应力场密切相关[8]。中生代时期，板块碰撞引起的区域推覆作用使高邮凹陷基底形成了真武断裂[9]。晚白垩世以来，下扬子地区由古特提斯构造域演变为太平洋构造域，其构造演化主要受控于太平洋板块运动[7]。由于西太平洋区伊泽纳崎板块NNW向高速俯冲于欧亚大陆之下，下扬子地区处于弧后扩张环境[8]，岩石圈减薄，发生 NW-SE 向区域性伸展作用，真武断裂复活并微弱活动，继承性演化为真①断层、吴①断层，沉积泰州组(K2t，65～83 Ma)。古近纪时期，高邮凹陷进入断陷盆地发育阶段，从老到新依次沉积阜宁组(Elf，54.9～65 Ma)、戴南组(E2d，50.5～54.9 Ma)，真②断层和吴②断层强烈活动，成为南部控凹边界断层，同时发育一系列与之平行或斜交的次级断层，这些断层共同构成南部断阶带。晚始新世，太平洋板块的俯冲方向由NNW向转为NWW向，与此同时印度板块与欧亚板块的碰撞使中国大陆东部产生近EW向的区域挤压应力场[8]，而NNE走向的郯庐断裂带同时发生右行走滑作用，两种力学环境派生出近SN向拉张应力场，该时期沉积的三垛组(E2s，38～50.5 Ma)中真②断层三段式、右行左列的分布方式(图1b)也证明了SN向的拉张应力场。新近纪，高邮凹陷进入坳陷阶段，郯庐断裂带活动性明显减弱，高邮凹陷重新接受NW-SE 向区域性伸展作用，但与古新世NW-SE向伸展相比有明显的减弱，披覆性沉积盐城组(N2y，2～24.6 Ma)和东台组(Qd，0～2 Ma)。

2 南部断阶带几何学特征

南部断阶带为高邮凹陷边界构造带，南邻苏南隆起和吴堡低凸起(图1a，b)，北邻高邮凹陷深凹带，由东段的吴堡断阶带和西段的真武断阶带组成[9]，长约100 km。平面走向北东东-北东向，呈条带状，剖面倾向北西西-北西向，呈台阶状北掉。南部断阶带最大沉积厚度达5 000 m，油气富集程度较高，前人对于南部断阶带内部主要断层已有较为详细的总结[8,10-11]，可分为Ⅰ级、Ⅱ级和次级断层，约200余条。

2.1 吴堡断阶带

指吴①断层、吴②断层及周围次级断层组成的构造带，即南部断阶带东段部分，该构造带总体走向NE向(图1b，c)。吴①断层同为控制凹陷和断阶带发育的I级边界断层，平面呈线型发育，走向NE向，剖面形态呈板式(Gz64.48测线)、铲式(Gz72.28测线)，且断层倾角从Gz48.68到Gz72.28有逐渐变小的趋势。吴①断层切穿了晚白垩世泰州组，上、下盘各时期地层厚度不一致，属于生长断层，加强吴①断层活动性分析对高邮凹陷构造演化研究至关重要。吴②断层为后期替代吴①断层控制凹陷发育的Ⅱ级断层，西段斜交于吴①断层中部，走向NE。吴②断层剖面形态呈板式(Gz64.48测线)，在深部相交于吴①断层，并组合成“Y”字型(Gz56.88测线)，吴②断层切穿了新生界，也具有生长性质。次级断层总体走向近EW向，与吴①断层、吴②断层斜交发育，剖面上多呈阶梯状组合出现(Gz48.68、Gz72.28测线)，部分与吴②断层组合成马尾状形态(Gz64.48测线)。

2.2 真武断阶带

指真①断层、真②断层及周围次级断层组成的构造带，即南部断阶带西段部分，该构造带总体走向NEE向(图1b，c)。真①断层为控制凹陷和断阶带发育的Ⅰ级边界断层，平面呈弯曲线型发育，走向NEE向，剖面形态呈铲式(G15，G25和G46测线)、坡坪式(G9和G33测线)，且断层倾角从G3到G46有逐渐变大的趋势。真①断层切穿了晚白垩世泰州组，上、下盘各时期地层厚度不一致，属于生长断层，加强真①断层活动性分析对高邮凹陷构造演化研究同样重要。Ⅱ级断层包括真②断层和纪③断层。真②断层总体平行于真①断层发育，走向NNE向，自西至东又分为真②-3断层(G3和G9测线)、真②-2断层(G9，G15和G25测线)、真②-1断层等3段(G25，G33和G46测线)，3段式真②断层呈雁列式叠置发育，并在深部相交于真①断层，剖面形态呈板式(G3和G15测线)、铲式(G25和G33测线)，真②断层切穿了新生界，也具有生长性质。纪③断层平面走向NE向，连接真①断层和真②-1断层。次级断层发育明显受高级别断层控制，走向包括近EW，NE和NEE向，其延伸距离、断层规模较小，大多只切穿新生界部分层位。值得注意的是，真②断层将次级断层分为特征不同的南、北两个部分：南部次级断层分布在真①断层和真②断层之间，数量较多，平面组合成斜交式、网格式形态，剖面多呈阶梯式组合发育(G25测线)，且在深部交于真①断层，与真①断层组合成马尾状形态(G9，G15和G25测线)；北部次级断层分布在真②断层北部，数量较少，平面组合成斜交式、平行式形态，且在深部交于真②断层，与真②断层组合成马尾状形态(G25和G33测线)。

图1 高邮凹陷南部断阶带构造单元特征Fig.1 Structural elements characteristics of the south fault terrace in the Gaoyou Saga.苏北盆地构造单元；b.高邮凹陷构造单元；c.南部断阶带反射层断裂系统及主干测线位置；d.部分主干测线地质解释剖面

3 高邮凹陷优势伸展方位

3.1 优势伸展方位数学模型

在复杂的伸展构造应力场作用下，盆地不同方位均呈现不同程度的构造变形响应[12-13]，其中伸展程度(即伸展率)最大的方位即为优势伸展方位，加强该内容研究是分析断阶带伸展与走滑作用的重要前提[14-16]。为此本次建立如下二维数学模型[17]，假设某地质体在持续的X轴向拉伸作用下发生均匀递进变形，变形过程中的第i期应变椭圆和第j期应变椭圆如图2所示，考虑到变形过程中的面积守恒定律，相对于第i期来说，第j期应变椭圆存在挤压区和伸展区，下面对伸展区的优势伸展方位进行论证。

如图2，假设第i期应变椭圆的长轴、短轴分别为ai和bi，应变椭圆上第一象限的任意一变形点A的坐标为(xi，yi)，xi>0，yi>0，该变形点与坐标原点的连线即为变形长度di，di与X轴夹角为θi，θi>0，则有如下

图2 均匀递进变形过程中应变椭圆变化示意图Fig.2 Variation of strain ellipse in uniform progressive deformation

公式：

(1)

(2)

(3)

经计算可得：

(4)

(5)

(6)

假设伸展变形作用后的第j期应变椭圆的长轴、短轴分别为aj和bj，由于变形过程中面积守恒，变形点X坐标值增大，Y坐标值相应减小，第j期变形点B(xj，yj)对应第i期变形点A(xi，yi)，xj>0，yj>0，变形长度为dj，dj与X轴夹角为θj，θj>0，则有如下关系式：

(7)

(8)

同理可得dj，xj，yj的计算公式。由前述伸展率计算公式可知，变形点A(xi，yi)到B(xj，yj)的伸展率即为dj/di-1，X轴方向伸展率为aj/ai-1，因此优势伸展方位的论证即转化为dj/di与aj/ai的大小关系比较问题，以t表示该比值，设aibi=ajbj=m(定值)，则有：

(9)

均匀变形过程中局部面积也守恒，由A对应B可知，扇形AOC和扇形BOD面积相等。根据椭圆中扇形面积的数学计算公式可知：

1/2 aibiarctan[(tanθi) ai/bi]

=1/2 ajbjarctan[(tanθi)aj/bj]

(10)

即：

aitanθi/bi=ajtanθi/bj

(11)

代入t可得：

t2= (1+tanθi2)/(1+tanθj 2)

(12)

由于θi>θj，tanθi>tanθj，则t>1，即aj/ai>dj/di。不难得出结论，X轴向拉伸作用下发生的均匀递进变形，该方向的伸展率也最大，即优势伸展方位上的伸展率最大，而定义伸展率最大的方位即为优势伸展方位。因此，优势伸展方位和伸展率最大方位为互等命题，找出伸展率最大的方位即可明确区域伸展方向。

3.2 高邮凹陷优势伸展方位

利用平衡剖面技术，对断阶带不同方位的地质剖面进行构造演化分析[12]，可以得出多组伸展量与伸展率数据，根据前述论证结果分析出优势伸展方位。

地质剖面的选取需注意以下几个原则：①同组地质剖面尽量以一点为中心放射状平均分布；②同组地质剖面的数量越多，越能全面地反映不同方位的伸展率大小；③选取地质剖面尽量少地切过两种走向大或急剧变化的断层；④多考虑几组地质剖面，检验不同方案所表达的地质认识是否一致。本次以高邮凹陷中部永安地区永20井为中心(图1)，选取了12条区域地质剖面，呈“米”字形从不同方向切过整个高邮凹陷，相邻剖面之间间隔15°。根据前人对高邮凹陷构造演化的认识，分5个时期讨论了高邮凹陷晚白垩世以来的优势伸展方位(表1；图3)。

1) NW向伸展期(K2t2—E2d)

K2t2—E1f1时期，优势伸展方位为NW-SE向，伸展率达16.75%，明显大于其它方向伸展率，表明NW-SE向构造应力场开始对高邮凹陷形成拉伸作用。泰二段时期，盆地开始接受区域伸展作用，边界Ⅰ级断层真①断层和吴①断层同时开始活动(图4)，活动速率约50 m/Ma，两断层的东部边缘活动性稍小。边界断层的活动拉开了断陷盆地发育的序幕[8]。

E1f2—E1f4时期，伸展率较泰二段—阜一段时期明显增大，约5%～15%，优势伸展方位依然为NW-SE向，伸展率达17.33%，同时相邻的NWW-SEE和NNW-SSE方向伸展率接近NW-SE方向，约15%左右，表明NW-SE方向强烈拉伸增强了相邻方向的拉伸作用，该时期高邮凹陷伸展作用强烈[8]。真①断层和吴①断层达到活动高峰，活动速率达到100 m/Ma以上，二者中部活动性最大达300 m/Ma左右。受真①断层控制，真②断层和纪③断层开始形成于真①断层的东西两端(图4)，其活动速率约为50 m/Ma，相对小于真①断层。

E2d时期，优势伸展方位依然为NW-SE向，伸展率达9.23%，总体伸展率较阜二段—阜四段时期明显减小，约5%～10%，同时NNE-SSW方向伸展率也不可忽略，显示了优势伸展方位的变化迹象。真①断层活动性呈现阶段性变化，不同段活动速率相差较大，介于0～100m/Ma，这与凹陷内部强烈发育的真②断层有关，在统一拉张作用下，二者活动性相互补偿[8]。若真①断层某段活动速率小，则该段平行处则发育活动速率较大的真②断层。吴①断层走向变化相对较小，主体段活动性依然较大，其走向转折端形成吴②断层[11]，二者活动速率约100～200 m/Ma，也呈现相互补偿的特征。

2) NS向伸展期(E2s)三垛组，各方向伸展率依然较小，但优势伸展方位变为NS方向，伸展率约10.5%，表明此时构造应力场转为NS向拉伸。真①断层不同段活动性差距较小，活动速率为10 m/Ma左右，吴①断层活动性继续减弱，活动速率介于0～10 m/Ma。真②断层3段式正式形成[10](图4)，由西至东依次为真②-3断层、真②-2断层、真②-1断层，呈右旋叠置而形成调节带，活动速率为10～100 m/Ma左右。吴②断层沿走向延伸发育，活动性较戴南组时期有所减小，活动速率为10～100 m/Ma左右。

表1 高邮凹陷不同走向剖面伸展率(剖面位置见图1b)

图3 高邮凹陷不同走向剖面各时期伸展率玫瑰花图Fig.3 Rose diagrams of extensional rate of different strike profiles during each period in the Gaoyou Saga. K2t2—E1f 1;b. K1f 2—E1f 4;c. E2d;d. E2s;e. Ny—Qd

3) NW向伸展期(Ny—Qd)

盐城组之后，高邮凹陷全区统一坳陷沉降[6-7]，各方向伸展率明显减小，优势伸展方位又变为NW-SE方向，NW-SE向拉伸作用逐渐衰退。各级断层活动性明显减小(图4)，活动速率约为0～10 m/Ma左右，断阶带东西两侧活动性明显小于中部。

为了使计算结果更为可信，研究中还选取了吴堡断阶带北部地区的一组“米”字形剖面进行了验证。基于伸展率大小划分高邮凹陷优势伸展方位，其定量研究结果较前人构造演化认识[5-6,8,10]更为精确，同时各伸展期的伸展程度与断层活动性程度一致性较好。

4 南部断阶带伸展与走滑作用

前已述及，晚白垩世高邮凹陷发育以来，构造应力场先后表现为NW，NS和NW向拉伸，而真武断阶带和吴堡断阶带走向分别为NEE和NE向，因此二者不同时期表现出不同类型的伸展与走滑作用。本次自西而东选取21条地质剖面(图1c)对伸展量和走滑量进行计算，其中前14条剖面走向NNW向，垂直切过真武断阶带，后7条剖面走向NW向，垂直切过吴堡断阶带。

4.1 吴堡断阶带

泰州组-戴南组沉积时期，吴堡断阶带接受NW向垂向拉伸，发生纯伸展作用，此时并无走滑分量。通过对NWW向7条地质剖面的计算认为，吴堡断阶带平均伸展量约为1.9 km，其中K2t2—E1f1，E1f2—E1f4和E2d的伸展量分别约为0.3，1.1和0.5 km。

三垛组沉积时期，吴堡断阶带接受NS向斜向拉伸，以伸展作用为主，同时发生右行走滑作用。计算该时期吴堡断阶带的平均伸展量约为0.7 km。同时测量吴堡断阶带总体走向为NE45°，与区域构造应力场方向锐夹角为45°，因此计算其走滑量约为0.7 km。同样需要注意，三垛组走滑位移为-0.7 km。相干体是地震数据中地质信息的集中反映，等时切片往往可以反映沉积体的发育情况[18]。图5a，b为吴堡断阶带周庄地区1 376 ms和1 446 ms相干体等时切片，该时间域对应了戴南组二段时期，经历了后期三垛组NS向的一期斜向伸展作用。图中冲积扇体发育明显，且深部扇体发育在浅部扇体的东北部，钻井、岩心数据表明二者为同一扇体，且物源相同。综合分析认为，该冲积扇体由于右行走滑作用而发生顶部偏移。根据扇体物源通道中间点的错动距离，测算走滑量为687 m，与理论计算结果一致性较好。

图4 高邮凹陷南部断阶带各时期主要断层活动速率Fig.4 Displacement rate of major fault for each period of the south fault terrace in the Gaoyou Sag

盐城组之后沉积时期，吴堡断阶带重新接受NW-SE向垂向拉伸，再次变为纯伸展作用，其伸展量约为0.3 km。

4.2 真武断阶带

泰州组-戴南组沉积时期，真武断阶带接受NW向斜向拉伸，以伸展作用为主，同时发生左行走滑作用。通过对NWW向14条地质剖面的计算认为，真武断阶带平均伸展量为3.5 km，其中K2t2—E1f1，E1f2—E1f4和E2d的伸展量分别约为0.5，1.9和1.1 km。同时测量真武断阶带总体走向为NE65°，该时期区域构造应力场方向NW45°，因此计算其走滑量约为1.3 km，其中K2t2—E1f1，E1f2—E1f4和E2d的走滑量分别约为0.2，0.7和0.4 km。

三垛组沉积时期，真武断阶带接受NS向斜向拉伸，以伸展作用为主，同时发生右行走滑作用。计算该时期真武断阶带的平均伸展量约为1.6 km，而此时断阶带走向与受力方向之间锐夹角为65°，因此其走滑量约为0.7 km。假设左行走滑位移为正，则三垛组右行走滑位移为-0.7 km。

盐城组之后沉积时期，真武断阶带再次接受NW向斜向拉伸，发生左行走滑-伸展作用，伸展量为0.8 km，同理计算其走滑量约为0.2 km。图5c，d为真武断阶带曹庄地区830 ms和840 ms相干体等时切片，该时间域对应了三垛组末期，经历了后期盐城组NW向的一期斜向伸展作用。图中河道沉积体发育明显，二者之间形态略有变化，但均被真②-2断层切割并错开，发生左行走滑作用。根据河道中间相当点的错动距离，测算走滑量约190 m左右，与理论计算结果一致性较好。

图5 高邮凹陷南部断阶带相干体等时切片的地质解释(位置见图1c)Fig.5 Geological interpretation of seismic variance in seismic time slices of the south fault terrace in the Gaoyou Sag(the profile locationwas shown in Fig.1c)a.吴堡断阶带1 376 ms；b.吴堡断阶带1 446 ms；c.真武断阶带830 ms；d.真武断阶带840 ms

结果表明，晚白垩世以来，真武断阶带和吴堡断阶带一直以伸展作用为主，伸展量不断积累增大，并且发生着不同形式的走滑作用，形成了南部断阶带平面带状、剖面箕状的盆地结构，这也是断陷盆地发育的典型盆地结构。吴堡断阶带经历了纯伸展、右行走滑-伸展与纯伸展3期作用，真武断阶带经历了左行走滑-伸展、右行走滑-伸展与左行走滑-伸展3期作用。结合沉积时间可计算出伸展速率与走滑速率。图6表明，断阶带伸展与走滑作用伴随着高邮凹陷的形成演化，并具有初期弱、中期强、晚期弱的特点，其中较强的时期主要指阜宁组、戴南组和三垛组。上述计算的伸展量、走滑量均是针对整个断阶带来说的，而不是某一条断层，但这些应变量可能是该期活动性较强的某一条或几条断层贡献的。同时在计算过程中，忽略了盆地张开过程中断阶带的平面和剖面形态变化。

5 伸展方位与走滑作用对构造样式的控制

近年来，国内外关于正向、斜向裂陷作用及其构造样式研究越来越受重视，前人研究成果表明[19-23]，当中间主应力方向与先存边界断层平行时(图7a)，可产生平面平行式、剖面马尾状的断层组合样式，其主要成因机制为伸展作用，对应正向裂陷作用；当中间主应力与先存边界断层斜交时(图7b)，可产生平面斜交式、剖面马尾状的断层组合样式，其主要成因机制为伸展-走滑作用成因[22-23]，对应斜向裂陷作用。漆家福(2012)利用应力摩尔圆解释了上述两种裂陷作用下构造样式类型的成因和应力状态[20]。吴堡、真武断阶带在统一动力学背景下经历了多期次不同形式的正向、斜向裂陷作用过程，其构造样式也具有明显可对比性，本次以此为典型案例，分析裂陷作用中伸展与走滑作用对构造样式的控制。

图6 高邮凹陷南部断阶带伸展与走滑速率曲线Fig.6 Linear relationship between the rate of extension and the rate of strike-slip in the south fault terrace in the Gaoyou Sag①真武断阶带伸展速率曲线；②吴堡断阶带伸展速率曲线；③真武断阶带走滑速率曲线；④吴堡断阶带走滑速率曲线

图7 伸展与伸展-走滑构造发育模式及应力状态图解[14]Fig.7 Maps showing the structural pattern and its stress pattern during extension and extension-slip[14]

吴堡断阶带平面上发育一系列雁列式张剪断层，且与主断层呈锐夹角相交，剖面上发育马尾状断层组合，说明吴堡断阶带具有伸展-走滑成因[8]，且只发育一期的伸展-走滑作用，锐夹角指示了三垛期的右行走滑-伸展作用。

真武断阶带平面上网格式组合的两组断层均与主断层斜交，剖面上马尾状或阶梯状断层组合被真②断层分割为两组，认为真武断阶带为伸展-走滑成因，而且很可能发育多期次不同形式的伸展-走滑作用。研究认为，近EW走向次级断层与主断层的锐夹角指示了三垛期的右行走滑-伸展作用，右行右列的3段式真②断层也可证明这一点；近NE走向次级断层与主断层的锐夹角指示了泰州组—戴南组、盐城组—东台组的左行走滑-伸展作用。

图8 高邮凹陷南部断阶带西部地区次级断层落差(m)Fig.8 Secondary fault’s throw(m) in the west of the south fault terrace in the Gaoyou Saga.戴南组一段；b.三垛组一段；c.盐城组一段

以南部断阶带西部为例，该地区断层发育程度高(图1c)，其走向主要分为3组，分别为NEE，NE和NW向，本次统计了该地区13条断层不同时期的断层落差，断层活动可分为3期。戴一段时期，在NW向伸展作用下，NEE走向的真②-2断层形成较大落差，同时发育了NE走向的次级断层，斜交于真②-2断层(图8a)，形成了第1期平面斜交式、剖面马尾状构造样式。垛一段时期，真②-2断层在NS向伸展作用下继续活动，而NE走向次级断层活动性明显减弱(图8b)，形成了另外一组与真②-2断层斜交的NW走向次级断层，即第2期平面斜交式、剖面马尾状构造样式。盐一段时期，伸展方向又变为NW向，NE走向次级断层再次活动，斜交于真②-2断层，而NW走向的次级断层并无断层落差(图8c)，即形成了第3期平面斜交式、剖面马尾状构造样式，类似于第1期。因此，当多期次断层活动可叠合形成复杂的断层组合样式。

6 结论

1) 在应力-应变分析和理论推导的基础上，利用平衡剖面法反演所得的伸展率进行横向对比，可明确盆地各时期的优势伸展方位，尽管这种地质剖面反演法是一种老思路，但应用到盆地构造应力场定量分析研究中并不多见，可为成熟探区构造解析提供新的思路。高邮凹陷各时期的优势伸展方位经历了NW向(K2t2—E2d)，NS向(E2s)和NW向(Ny—Qd)的变化过程，首次从定量角度深入认识了高邮凹陷晚白垩世以来的构造应力场方向。不同伸展方向下，南部断阶带内部吴①、吴②、真①、真②断层具有不同的活动特征。

2) 由于吴堡断阶带和真武断阶带走向不同，在K2t2—E2d，E2s和Ny—Qd时期，吴堡断阶带经历了纯伸展、右行走滑-伸展、纯伸展3期作用，真武断阶带经历了左行走滑-伸展、右行走滑-伸展、左行走滑-伸展3期作用。断阶带不同时期的伸展量、伸展速率、走滑量、走滑速率计算结果表明，伸展与走滑作用主要发生在阜宁组、戴南组和三垛组时期。

3) 多期次、多形式的走滑-伸展作用对南部断阶带构造样式具有控制作用，吴堡断阶带一期右行走滑-伸展作用形成了平面斜交式、剖面马尾状的简单断层组合样式，真武断阶带3期走滑-伸展作用形成了平面网格式、剖面复式马尾状的复杂断层组合样式。

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(编辑 董 立)

Extension direction and tectonism in rift basins and their control on structural style: A case study on the south fault terrace in the Gaoyou Sag,Subei Basin

Wu Lin1,Chen Qinghua2,Liu Yin2,Wang Xi2,Zhang Xiaodan3,Sun Ke2,Chen Chuanhao2

[1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Beijing100083,China; 2.SchoolofGeoscience,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao,Shandong266580,China; 3.NewResourcesGeophysicalExplorationDivision,BGPInc.,CNPC,Zhuozhou,Hebei072751,China]

As the tectonic boundary belt,the south fault terrace,which consists of Wubao fault terrace and Zhenwu fault terrace,has complicated tectonic history and style.Based on the geometrical characteristics of the south fault terrace,guided by the stress-strain theory and extensional rate from the balanced section,we figured out the dominate extensional direction in different periods and analyzed the amount of extension and strike-slip of the south fault terrace,and their control on structural style.The evolution of the dominate extension direction of the Gaoyou sag can be divided into three stages since the late Cretaceous,including NW(K2t2-E2d),NS(E2s),and NW(Ny-Qd).Detailed understanding of the direction of stress field in the Gaoyou sag was obtained since the late Cretaceous in a quantitative way for the first time.Because the dominate extensional direction is not always parallel with the axis of fault terrace,Wubao fault terrace experie-nced 3 periods of tectonism,extension,right-lateral slip-extension,and extension.This resulted in the simple faults style with skew traces in plane view and horse tail-like in profiles.Similarly,Zhenwu fault terrace also experienced 3 periods of tectonism,left-lateral slip-extension,right-lateral slip-extension and left-lateral slip-extension,which resulted in the complicated faults style of grid fault trace in plane view and duplex horse tail-like in profiles.The study on the history of extension rate and strike-slip shows that E1f,E2dand E2swere the main periods of extension and strike-slip,which played a key role in the formation of structural style.

extension,strike-slip,extensional direction,structural style,fault terrace,Gaoyou Sag,Subei Basin

2015-04-14;

2016-12-12。

吴林(1987—)，男,博士，含油气盆地分析与构造地质学。E-mail:wulin06@petrochina.com.cn。

国家自然科学基金项目(41472176)。

0253-9985(2017)01-0029-10

10.11743/ogg20170104

TE122.2

A