渤海海域走滑断裂叠合特征与成因机制

胡志伟，徐长贵，王德英，任健，柳屿博，肖述光，周鑫

（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300452）

0 引言

渤海湾盆地是在华北克拉通基底之上发育的新生代多旋回叠合断陷盆地，渤海海域是该盆地的海域部分[1]，四周被燕山褶皱带、太行山造山带、胶辽隆起带、秦岭—大别造山带等构造单元所围限[2]。自晚古生代以来，渤海海域所处的华北板块相继受到北部西伯利亚板块、南部扬子板块、印度板块以及东部太平洋板块的共同作用，深部地幔运动与走滑断裂活动极为活跃[3-5]。中生代印支期北西西—近东西向和燕山期北北东向两期构造体系叠加形成了渤海海域东西分带、南北分块的基底构造格局。新生代太平洋板块斜向俯冲形成弧后幔隆伸展与走滑拉分，成为主导渤海海域发育演化的主要动力，剪切与拉张两种构造应力相互叠合形成渤海海域走滑与伸展共生的构造格局[6-7]。相比渤海湾盆地陆地部分，渤海海域走滑与伸展共生的构造特征主要表现在两个方面：①中国东部两条大型走滑断裂（北北东向郯庐走滑断裂、北西西向张家口—蓬莱走滑断裂）在渤海海域交汇发育，造成走滑断裂极其发育[8-10]；②受持续伸展作用影响，渤海海域成为中国东部大陆地壳最薄的地区[11]。这种特殊的地质背景造成了渤海海域成因性质和断裂体系的复杂性，成为长期以来众多学者研究和讨论的热点。

关于渤海海域的成因性质，不同学者观念差异较大，其中最具争议性的观念是裂谷盆地和走滑拉分盆地两种划分方案。由于郯庐断裂带贯穿渤海海域东部，在中新生代走滑活动强烈，且渤海湾盆地整体呈现为反“S”型特征，故有些学者将其归纳为拉分性质的盆地[12-15]；但盆地在充填结构上具有明显的古近系断陷和新近系坳陷双层结构，又体现出裂谷盆地特征，因此不少学者认为其应属于裂谷盆地更为合适[16-21]。目前关于走滑断裂及其伴生构造的认识已相对成熟，主要包括拉分盆地、花状构造、雁列式褶皱与牵引式弯曲和双重构造[22]。但根据拉分盆地的地质特点，拉分盆地两侧长边为走滑断层所限制，且盆地长轴方向多平行于走滑断裂展布方向，这显然与渤海凹陷轴向受不同方向展布断裂控制的格局不吻合。若按照伸展断陷模式，渤海海域郯庐与张蓬两大断裂表现出强烈的走滑性质，盆地内形成了丰富的走滑构造样式，特别是新近系受走滑活动影响，断裂体系广泛发育，有别于传统裂谷盆地拗陷期后断裂不发育和沉降速率成指数衰减的特征[23]。渤海海域经历了古近纪断陷、新近纪拗陷和新近纪晚期以来（距今12 Ma—现今）的新构造运动改造 3大阶段，特别是新构造运动期渤海海域走滑活动强烈，断裂体系发育，多种构造应力交织叠合形成的走滑构造样式广泛分布。随着渤海油田勘探程度和研究认识的提升，发现无论是走滑拉分模式还是伸展断陷模式均不能准确阐释渤海海域现今构造特征。

渤海海域为太平洋板块俯冲背景下受地幔对流伸展与斜向走滑拉分双动力源控制形成的新生代复杂叠合断陷盆地，盆内伸展断陷特征明显，不同区域普遍受到不同程度的走滑作用改造[24-28]。但不同演化阶段、不同地区多种性质构造应力的叠加与强弱配比差异很大，导致渤海海域广泛发育的走滑断裂也有别于传统单一剪切应力主导形成的经典走滑构造，而是体现出明显的多期构造叠加、多种不同构造应力复合的叠合走滑特征。本文立足渤海海域双动力源成盆背景，依据全三维地震构造解释、构造物理模拟和分析测试资料，研究渤海海域走滑断裂的叠合特征和成因机制，重点探讨走滑断裂的差异时空叠合效应，以期揭示渤海海域走滑断裂分区构造特征与油气成藏内在联系，指导油气勘探潜力评价和有利区带优选。

1 走滑断裂叠合成因机制与构造样式

1.1 走滑断裂叠合成因机制

在地壳的伸展、收缩、扭动体制下，地质体的构造活动受伸展应力、挤压应力、水平剪切应力为主导的应力作用控制，这些构造应力作用的方式、强弱和持续时间往往是不固定的，最终的构造变形可能是在同一时期受到不同性质或不同方向动力源引发的应力作用的综合响应，也可能是在不同时期受到不同性质或者不同方向应力作用叠加的结果。在漫长的地质历史时期内，3种应力状态或在空间尺度并存，或在时间尺度叠加，产生多种多样的构造响应类型，如走滑-伸展（扭张）构造是剪切应力和拉张应力在空间尺度并存的结果，挤压-走滑（压扭）构造是挤压应力与剪切应力在空间尺度并存的结果，反转构造则是张性应力与挤压应力在时间尺度叠加的结果。因此不同时间域的应力叠加顺序、同一空间域叠加应力强弱配比都会使最终的构造响应特征产生明显差异性。

作为贯穿渤海海域新生代盆地演化的最主要应力表现形式，走滑和伸展的叠合效应在渤海海域最为普遍，对油气成藏控制作用最为显著。通过可实现同一空间域不同性质应力叠加、配比的构造物理模拟实验来揭示走滑与伸展的差异叠合效应。实验选取干燥石英砂作为模拟材料，底部铺设橡胶皮作为应力传递的介质，将石英砂染色作为标志层进行分层铺设。实验过程中根据走滑和伸展叠合顺序及强弱配比进行驱动模拟，驱动单元匀速运动，两侧驱动单元速度相同，分别以伸展位移量和走滑位移量的大小代表伸展和走滑两种构造应力的强弱，实验结束后，使用明胶过饱和溶液对砂箱进行固结，获得实验结果剖面（见图1）。物理模拟实验结果揭示：①在先走滑后伸展应力叠加条件下，后期伸展断层将早期近直立走滑断层改造，早期走滑产生的次级同向走滑断层（P剪切断层）或主走滑断层（PDZ断层）易于后期伸展复活，断裂带较宽，倾角变小，剖面上表现为似负花状构造或多级Y字型构造（见图1a）。②在先伸展后走滑应力叠加条件下，早期伸展断裂难于复活，晚期走滑断裂带平面发育范围较窄，P剪切断层首尾联接形成PDZ断层，切割雁列式的同向走滑断层（R剪切断层），剖面上发育负花状构造，走滑断层切割早期的低角度伸展断层（见图1b）。③不同强度配比的伸展与走滑应力叠加造成构造样式的差异。对于伸展强于走滑应力叠加条件，即伸展与走滑应力强度配比为4∶1时，在平面上发育梳状样式，早期的雁列断层会在晚期被正断层切割，剖面上发育似负花状构造，主断层呈铲式。当二者强度相近时，则不形成主干伸展断层，平面上的雁列式断层被不连续伸展断层切割，一系列正断层组合形成似负花状或多级 Y字型等构造样式（见图1c）。④对于伸展弱于走滑应力叠加条件，即伸展与走滑应力强度配比为1∶4时，在平面上表现为R剪切断层与伸展断层相交切，剖面上以负花状构造为主（见图1d）。

通过上述物理模拟实验可知，不同时间域叠加作用下伸展改造对于先存断裂的继承性强于走滑改造，相应地走滑改造对于断裂的新生性要强于伸展改造。同一空间域不同性质、不同强弱的应力复合作用会产生截然不同的构造样式。渤海海域断裂在古近纪以伸展作用为主，同时叠加一定的走滑作用，东部海域叠加的走滑作用明显强于西部海域；新近纪，渤海海域不同区域普遍遭受不同强弱程度的走滑改造，既有对早期古近系断裂的继承性利用，同时也新生出大量新近系断裂，导致渤海海域断裂叠合特征明显，与上述物理模拟结果具有良好的一致性。

图1 物理模拟实验结果

1.2 叠合断裂构造样式

构造样式为同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造形迹的总和，是包含剖面形态、平面展布和排列组合等方面的地质构造空间几何特征的综合体现。根据应力机制及构造特征，渤海海域叠合断裂主要发育伸展-走滑叠合、伸展-挤压叠合、挤压-走滑叠合3类成因共15种构造样式。

1.2.1 伸展-走滑叠合成因构造样式

渤海海域叠合断裂构造以伸展-走滑叠合成因构造样式最为发育，根据伸展-走滑应力的相对大小，可细分为强走滑-弱伸展叠合、中等走滑-中等伸展叠合、弱走滑-强伸展叠合、双向走滑叠合共4个亚类。

强走滑-弱伸展叠合亚类具有直立负花状型、叠覆型和走滑双重型这 3种构造样式。直立负花状构造样式是叠合断裂模式中最接近经典走滑样式的一种，是强走滑叠加弱伸展应力的结果，剖面呈花状构造，具有接近直立的主干断层，平面上走滑断裂带走向稳定、连续性好（见图2a）。叠覆型构造样式是两条或两条以上的断裂相互叠置并发生强走滑作用而形成的，剖面呈负花状构造或似花状构造，叠置区断裂主要发育在主走滑断裂两侧近末端，平面呈帚状，形态类似于走滑拉分盆地（见图2b）。走滑双重型构造样式类似于叠覆型，同样发育在走滑断裂叠置位置，是叠覆型发育的高级阶段（见图2c）。强走滑-弱伸展叠合构造样式类似于物理模拟中伸展弱于走滑应力叠加条件的情形，平面上断层连续性好，剖面上断裂产状直立，体现剪切应力占据主导地位。

图2 伸展-走滑叠合成因构造样式

中等走滑-中等伸展叠合亚类包括叠瓦扇型、“H”型和帚状型 3种构造样式。叠瓦扇型构造样式多形成于走滑断裂末端，次级断层与主走滑断层在平面上相搭接组成扇形，表现为马尾状断层，在剖面上常表现为复“Y”字构造（见图2d）。“H”型构造样式是伸展作用与走滑作用在时间尺度叠加的结果，早期伸展构造被晚期走滑断裂切割改造，两者走向正交，晚期走滑断裂多呈平行或者侧接排列，导致断裂在平面上呈“H”型排列，剖面上则各自保持了走滑断裂和伸展断裂的构造样式（见图2g）。帚状型构造样式是走滑作用与伸展作用同时作用的结果，平面上伸展断层尾端发散，另一端向走滑断层收敛状并与之搭接，在剖面上多表现为复“Y”字型构造（见图2l）。

弱走滑-强伸展叠合亚类包括雁列型、“S”型、横向调节型隐性走滑、垂向传导型隐性走滑等4种构造样式。雁列型构造样式是由于在弱走滑时期，走滑作用未形成贯通型的主断裂带，平面上表现为一系列同向走滑断层组合形成雁列状，剖面上呈负花状构造（见图2h）。“S”型构造样式发育于走滑断裂的走向弯曲部位，平面呈“S”形，内凹段以发育增压型圈闭为主，而外凸段则表现为释压型，常伴生有正断层（见图2f）。横向调节型隐性走滑构造样式是差异性伸展作用的结果，地质体的非均质性导致局部伸展速率不均，为了调节伸展速率的差异而形成此种走滑断层，平面上主走滑断层两侧的伸展断层通常与走滑断层直交，走滑断层延伸长度短，垂向切割范围小，走滑派生断层不发育（见图2e）。垂向传导型隐性走滑构造样式是不同期走滑作用叠加的结果，通常发育在基底存在古老走滑断裂的沉积盖层之中，新近纪走滑活动使基底走滑断裂复活，但因晚期走滑作用强度弱，上覆沉积盖层通常发育呈雁列排列的小型断层，剖面上走滑断层规模小常难于识别（见图2j）。

双向走滑叠合亚类包括“X”型和“L”型两种构造样式。“X”型构造样式是指两个方向的走滑断裂同期活动并此消彼长、相互影响，从而形成一组平面上呈共轭纯剪切走滑断裂，剖面上呈负花状或似负花状构造（见图2k）。“L”型构造样式同样是两组近正交方向的走滑断裂相互交切，但是与“X”型不同的是，两组断裂并非同期产生，是不同方向走滑断裂在时间尺度多期叠加的结果，晚期走滑断裂对早期走滑断裂错断切割，在剖面上多呈负花状构造（见图2i）。

1.2.2 伸展-挤压与挤压-走滑叠合成因构造样式

伸展-挤压与挤压-走滑叠合成因均为不同应力在时间尺度叠加的结果，在渤海海域发育数量远少于伸展-走滑叠合成因。伸展-挤压叠合成因包括上正下逆型和正形负花型构造样式。上正下逆型构造样式类似于传统意义上的负反转构造，是伸展构造与挤压构造在时间尺度叠加的结果，是早期压性构造在新生代伸展应力下选择性复活形成的构造样式；与负反转构造不同的是，由于在后期复活过程中叠加了一定程度的走滑因素，早期断面形态得到部分继承性改造（见图3a）。正形负花型构造样式则是伸展-走滑作用与挤压作用在时间尺度叠合的产物，早期的伸展-走滑作用产生负花状构造，晚期遭受微弱挤压作用，但并未抵消正断层断距，仅发育小型低幅背斜（见图3b）。

图3 伸展-挤压与挤压-走滑叠合成因构造样式

挤压-走滑叠合成因主要表现为继承复活型构造样式，是早期挤压作用与晚期走滑作用叠加的结果，中生代的区域性挤压应力使大型逆断层发育，新生代的走滑作用又导致逆断层复活，上盘发育“薄底”构造，主断层深部较缓，浅部较陡且呈似花状构造（见图3c）。

整体来看，弱走滑-强伸展以及中等走滑-中等伸展两个亚类的构造样式在辽东湾地区较发育，弱走滑-强伸展在渤东地区发育，双向走滑构造样式在渤南和渤西地区较发育。伸展-挤压叠合在陡坡带局部发育，挤压-走滑叠合主要发育在邻近大型凸起的斜坡带。

2 走滑活动期次与动力学机制

2.1 走滑断裂新生代多期活动证据

渤海海域处于郯庐断裂带与张家口—篷莱断裂带的交汇处，关于郯庐断裂带的起源成因一直存在两大主流观念：一种认为其作为中朝板块内部的块体缝合线在前寒武纪就已存在[29]；另一种认为其起源于中生代华北板块与扬子板块的碰撞造山过程[30-33]。但无论何种观念，学者们普遍认为郯庐断裂带自形成以来经历了多期活动，且在新生代完成了从左行走滑向右行走滑的转变。

2.1.1 多期走滑活动的构造响应

走滑断裂在活动过程中会形成走滑派生张性断裂，在平面上表现为帚状或雁行排列。另外，由于走滑断裂的产状变化或组合方式变化，同样可以形成局部挤压构造，多期走滑活动形成多期构造样式的叠加。郯庐断裂带在莱州湾凹陷东部分为 3支，通过莱州湾凹陷东西向典型地震剖面可以清晰识别出 3期明显的走滑活动及其叠合构造变形。通过对走滑派生断层和褶皱卷入变形层系以及构造演化的恢复，识别出该区走滑断裂分别在始新世、渐新世和新近纪存在 3期明显活动，均形成了倾向不同的走滑断裂及其伴生构造。根据相关褶皱卷入变形层系以及构造演化恢复，同样可以揭示该区分别在始新世末（沙一段—沙二段沉积末期）、渐新世末（东营组沉积末期）和新近纪（明上段沉积期）发育3期构造挤压叠加变形（见图4）。

图4 叠合走滑断裂多期活动的典型地震剖面（Nm—明化镇组；Np—平原组；Ng—馆陶组；Ed—东营组；Ek—孔店组；Es—沙河街组）

2.1.2 磷灰石裂变径迹分析

裂变径迹分析方法是利用矿物裂变径迹对温度的敏感性来判断地层的相对隆升和沉降，进而判断地质体所经历的构造活动[34-35]。本文对郯庐断裂带附近凸起区和斜坡带的12口钻井进行取样，包括10个岩心样品和2个岩屑样品，取样地层除PL9-1-2井为中生界花岗岩外，其余地层均为东营组和沙河街组的砂岩。

模拟结果显示一部分样品测试结果不理想，分析原因为：①有些样品年代较新，径迹较少；②有些样品的径迹年龄小于地层沉积年龄，表明样品曾达到部分退火带温度，乃至进入过完全退火带，径迹年龄代表了地层冷却年龄或不同程度退火形成的径迹年龄组成的混合年龄；③还有些样品的径迹年龄大于地层沉积年龄，表明样品未曾完全退火，径迹年龄代表了蚀源区源岩年龄与部分退火年龄的组合。除去以上不理想样品外，其余样品的热史恢复具有统一的规律性，揭示紧邻郯庐断裂带的凸起区和斜坡带经历了3个主要隆升降温时期，分别为距今54 Ma、距今23～27 Ma和距今5.3 Ma，反映了3个主要走滑运动时期（见图5）。

2.1.3 原型盆地恢复结果揭示走滑断裂存在极性反转

走滑断裂及其派生断层在局部地区表现出明显的控凹作用，影响着凹陷沉积和沉降中心的迁移，因此可以通过恢复不同时期原型盆地演变来反推叠合走滑断裂的活动过程。

图5 郯庐断裂带附近凸起区和斜坡带磷灰石裂变径迹分析热史曲线

青东凹陷位于渤海南部，东部以走滑断裂与潍北凸起相接，西部以斜坡带向青东—垦坨子凸起过渡，早期走滑作用及其伴生断层活动强烈，北北东向叠合断裂及其派生断层与凹陷的形成演化密切相关。盆地原型恢复结果表明，孔店组—沙四段沉积期，青东凹陷轴向呈现北西西走向，表现为郯庐走滑断裂左旋走滑活动派生形成的北西西向断层控制凹陷沉积沉降中心的特征；沙三段—沙一+二段沉积期，凹陷轴向发生逆时针旋转为北东向展布，北东向展布控凹断裂与郯庐走滑断裂的组合样式指示该时期郯庐断裂呈右旋走滑的特征（见图6）。青东凹陷轴向由北西向到北东向的旋转迁移证实了郯庐断裂在沙四段沉积末期—沙三段沉积早期完成了由左旋到右旋的极性反转。

图6 走滑作用控制下的青东凹陷沉积中心变迁过程

2.2 走滑断裂多期叠合动力学机制

走滑断裂作为板块之间的活动边界和应力消减带，其成因演化往往与板块间俯冲速率和方向密切相关。新生代以来，渤海海域进入了太平洋构造域为主的发展演化阶段，太平洋板块俯冲速率和方向的多期改变导致渤海海域构造运动频繁、区域应力不断调整。Engbretson等[36-38]根据太平洋板块内海底火山岛链的展布特征、扩张速率及年代学数据得出新生代以来西太平洋板块运动方向及速率发生过 3次变化，在渤海海域引发较为明显的构造响应。始新世中期（距今42.5 Ma），太平洋板块俯冲方向由北北西向变为北西西向，俯冲角度由斜交变为正交，俯冲速率由30.0 cm/Ma急剧降为5.5 cm/Ma，郯庐断裂渤海海域段由左旋全面转变为右旋。渐新世末期（距今23.2 Ma），太平洋板块俯冲方向变为北西向，俯冲速率增加至9.4 cm/Ma，导致郯庐断裂渤海海域段发生压扭反转，形成众多压扭性圈闭，如蓬莱19-3油田压扭圈闭。上新世以来（距今5.0 Ma），太平洋板块俯冲方向再次变为北西西向，俯冲速率略有减小，同时受到印度板块北东向碰撞作用的远程响应，导致渤海海域进入新构造运动期，发育北东、北西两组方向的共轭走滑，浅层次级断裂密集发育。新生代以来，太平洋板块俯冲方向和速率的不断转变引起中国东部及邻近海域深部地幔发生变化，深部地幔物质隆升形成的拉张伸展和板块边缘的斜向挤压分量是渤海海域叠合走滑断裂多期活动的主要驱动力，郯庐断裂渤海海域段由左旋走滑向右旋走滑转变的时间为沙四段沉积末期—沙三段沉积初期（距今 45～42 Ma）。

3 叠合断裂分区及构造特征

断裂作为渤海海域新生代最重要的构造要素，对盆地结构具有明显控制作用。由于不同地区早期先存基底断裂限定的边界条件不同，加之后期伸展与走滑两种应力时空叠合差异明显，因此不同地区断裂展布格局和凹陷结构也截然不同，存在明显的分区性。依据主干断裂展布规律与叠合走滑构造的叠合效应，渤海海域发育辽西 S型弱走滑区、辽东辫状强走滑区、渤西共轭中等走滑区、渤东帚状中等走滑区和渤南平行强走滑区等5个叠合走滑区。

3.1 辽西S型弱走滑区

辽东湾坳陷位于渤海海域北部，是下辽河坳陷向海域的自然延伸，整体呈现为一系列北北东向断裂控制的堑垒构造，但由于主干控洼断裂叠合走滑差异明显，辽东湾坳陷在构造样式和凹陷结构上分为辽西 S型弱走滑区和辽东辫状强走滑区（见图7、图8a）。

3.1.1 断裂几何学特征

辽西 S型弱走滑区的主干控洼断裂剖面呈上陡下缓铲式形态，平面上受弱走滑改造影响，断裂带断面较宽，走向稳定性差，均表现为不同程度的S型弯曲展布。该区主要发育以S型、叠瓦扇型和帚状型为代表的强伸展-弱走滑类构造样式。其中，S型主要发育在主干控洼断裂中段或交汇处；叠瓦扇型广泛发育在走滑断裂倾末端，辽西带的锦州20-2北构造是典型发育区；帚状型的发育与斜向走滑活动相关，在旅大5-2地区广泛发育。

3.1.2 叠合走滑演化特征

辽西地区的演化受控于强伸展与弱走滑在不同地质时期的叠合作用，具体表现为两个方面：①古新世—始新世，辽东湾乃至渤海地区整体处于伸展裂陷期，在辽西地区表现为北西—南东向伸展变形，早期强烈的拉张构造应力背景导致北北东向先存断裂开始活动并演变为控制洼陷发育的边界断裂。渐新世以来，右旋走滑断裂活动成为辽东湾地区的主要断裂活动叠加在伸展构造变形之上。②由于辽西地区不处于郯庐右旋走滑断裂长期持续改造的区域，走滑运动对早期伸展构造的改造影响有限，这种不同构造应力活动强度的差异造成辽西地区伸展构造变形保存相对较好，走滑活动的改造使得早期伸展性质的主干断裂相互贯穿联接并发生S型弯曲，最终形成辽西S型弱走滑区（见图8b—图8d）。辽西地区在新近纪遭受走滑改造较弱，晚期断裂不发育，不利于油气进一步向浅层运移，油气主要在潜山和古近系富集成藏。

图7 辽东湾地区构造图

3.2 辽东辫状强走滑区

3.2.1 断裂几何学特征

辽东辫状强走滑区由辽中凹陷、辽东隆起和辽东凹陷3个二级构造单元组成。相比辽西地区铲式断裂，辽东地区走滑特征更为明显，主干控凹断裂较为直立，局部发育走滑负花状构造，丝带效应明显（见图8a）。平面上断裂断面较窄，走向平直稳定，总体呈现辫状分布，指示断裂经历了较强的走滑构造应力作用改造。该区主要发育直立负花状、叠覆型、双重型等强走滑-弱伸展类构造样式。

图8 辽东湾地区构造与演化特征

3.2.2 叠合走滑演化特征

辽东地区位于郯庐右旋走滑断裂直接强烈改造作用下形成的辫状强走滑区。与辽西地区类似，古近纪早期以伸展构造运动为主，在南、北两端形成深盆。在东营组沉积期，尤其是东营组沉积后期，辽东和辽西地区开始差异演化。辽东地区作为郯庐走滑断裂东支直接穿过的区域，遭受了郯庐走滑断裂右旋走滑活动的强烈改造。晚期的走滑活动对早期伸展构造进行继承性改造，具体表现为两个方面：①在辽中凹陷南次洼发育走滑反转构造，东营组沉积期走滑作用使早期伸展断层发生反转，形成走滑作用下的挤压构造变形，早期沉积的沙河街组发生反转抬升导致局部被剥蚀；②根据断裂活动及地层发育特征判断，辽东 1号断裂在东营组沉积期开始强烈右旋走滑活动，中生界—古生界潜山刚性块体逐渐与胶辽隆起分离，形成独立的辽东凸起（见图8b—图8d）。辽东地区晚期走滑改造作用比辽西地区强，不仅形成了金县1-1油田、旅大6-2油田等古近系高丰度油藏，油气还可以运移至浅层形成以锦州23-2油田为代表的新近系油藏。

3.3 渤西共轭中等走滑区

3.3.1 断裂几何学特征

在渤海西部地区，受北北东向郯庐右旋走滑断裂带和北西向张家口—蓬莱左旋走滑断裂带（简称张—蓬断裂带）的相互交织、切割作用，盆地整体呈现斗状结构，构成共轭搭接关系的双走滑断裂构造格局。区内埕北低凸起、沙垒田凸起、石臼坨凸起等正向构造单元轴向为北西向，形成“X”型或“L”型隆凹相间构造格局（见图9）。剖面上，北西向主干断裂表现为明显的上陡下缓的铲式特征，北东向断裂产状多为板式正断层或近于直立（见图10a）。

图9 渤海西部地区构造图

3.3.2 叠合走滑演化特征

渤西地区的演化受控于北北东向和北西向两组不同方向走滑断裂的叠合作用。古新世—始新世，渤海西部地区表现强烈伸展断陷，强烈的拉张作用下早期先存的北北东向和北西向断裂同时开始活动，在岐口地区北北东向断裂控洼作用明显，而在石臼坨凸起南部、埕北低凸起和沙垒田凸起南部等地区均以北西向断裂占据优势主导地位，成为控制凸起和凹陷分界的边界断裂。渐新世以来，北北东向和北西向两组断裂走滑活动均不同程度增强，导致大量晚期活动断裂发育（见图10b—图10d）。新生的晚期活动断裂搭接在北北东和北西向两组长期活动断裂之上，组合形成复杂的“Y”字型构造或半负花状构造。整体来看，北北东向郯庐断裂带与北西向张—蓬断裂带作为中国东部两组区域性的走滑断裂体系，在渤海西部地区交织发育，形成一组共轭剪切带。古近纪晚期两组走滑断裂走滑极性相反，活动强度具有此消彼长、相互抑制的特征，浅层伴生断层十分密集且呈雁行排列。受两组共轭断裂的差异叠合作用，渤西地区凸起区以垦利11-1油田、秦皇岛32-6油田等新近系油藏为主，共轭断裂带表现为明显的深浅互补成藏特征，例如曹妃甸6-4油田。

图10 渤海西部地区构造与演化特征

3.4 渤东帚状中等走滑区

3.4.1 断裂几何学特征

渤东地区位于渤海东部海域，主要包括渤东低凸起、庙西北凸起、庙西南凸起、渤中凹陷、渤东凹陷和庙西凹陷等构造单元。平面上，断裂较为平直连续性较差、走向变化较大，表现为由多条北北东向断裂和北东向断裂相互连接组合而成的帚状断裂体系（见图11）。剖面上，断裂产状较为陡倾，多表现为板式正断层或直立断层，局部负花状构造发育，走滑特征明显，其走滑活动强度介于辽西地区和辽东地区之间。渤东地区整体上表现为北北东向走滑断裂控制下的堑垒组合，凹陷轴向与主干断裂走向具有良好一致性，以深陡凹陷结构为主要特征（见图12a）。

该区主要发育雁列型、横向调节型隐性走滑、正形负花型等3类构造样式。其中，雁列型主要发育在渤东凹陷内部；横向调节型隐性走滑由于受差异性伸展作用的影响较大，主要发育在庙西地区；正形负花型主要发育在渤东低凸起和渤南低凸起邻区，例如蓬莱19-3构造。

3.4.2 叠合走滑演化特征

渤东地区与辽东地区同为郯庐走滑断裂东支直接穿过的区域，但其走滑活动强度相对弱于辽东地区，其发育演化表现为不同时期伸展与走滑活动的差异叠合。古新世—始新世，同时兼具走滑和伸展性质的北北东向主干控洼断裂开始活动，但其走滑性质相对较弱，仍以强烈伸展断陷作用为主，形成一系列北北东向断裂控制形成的堑垒构造组合。渐新世末走滑活动有所加强，伸展活动开始减弱，整体仍表现为弱走滑-强伸展的特征，主要发育雁列型构造样式；进入新近纪新构造运动期，走滑活动开始变得强烈，浅层伴生断层密集发育，断裂数量显著增多，平面上以北北东向主干断裂组合而成的帚状断裂体系特征基本定型（见图12b—图12d）。新近纪走滑强烈活动形成的局部挤压作用使负花状构造中的正断层反转，导致该区正形负花型构造较为发育；另一方面，新近纪走滑活动逐渐增强，促进油气向浅层运聚成藏，形成了渤东地区以蓬莱15-2油田、蓬莱7-6油田、蓬莱20-2油田为代表的一系列新近系油田。

图11 渤海东部地区构造图

图12 渤海东部地区构造与演化特征

3.5 渤南平行强走滑区

3.5.1 断裂几何学特征

渤南平行强走滑区位于渤海海域南部，属于济阳坳陷的海域部分，郯庐走滑断裂分 3支近于平行穿该区而过，其中东支和中支走滑特征更为明显。平面上，北北东向断裂与近东西向断裂两组断裂体系接近垂直相交组合形成“H”型格局，北北东向走滑断裂走向稳定，连续性好，表现为多条断裂叠覆相接，且切割近东西向伸展断层（见图13）。剖面上，北北东向走滑断裂产状陡直，走滑特征明显，体现出对早期近东西向断裂的强烈改造特征（见图14a）。近东西向断裂多为上陡下缓的铲式正断层，控制凹陷沉积沉降特征明显，凹陷主轴向与近东西向断裂展布方向一致，呈现北深南浅的特征。

相比辽东湾地区和渤东地区北北东向断裂的明显主导优势地位，渤南地区北北东和近东西向两组断裂体系切割关系明显，体现出明显的早期近东西向断裂控洼，晚期北北东向走滑断裂改造的特征。渤南地区北北东向和北西向两组断裂分别在不同地质时期占据主导地位，整体呈正交特征，因此该区主要发育“H”型、垂向传导型隐性走滑、“L”型等 3类构造样式。其中，“H”型主要发育分别受郯庐走滑断裂东支和中支所夹持凹陷陡坡带；受到晚期走滑活动对早期基底走滑断裂的强烈改造，垂向传导型隐性走滑主要发育于凹陷内和斜坡带；“L”型为不同方向走滑断裂在时间尺度叠加的结果，主要发育于渤南低凸起西段。

图13 渤海南部地区构造图

图14 渤海南部地区构造与演化特征

3.5.2 叠合走滑演化特征

渤海南部地区是受早期近东西向伸展断裂控洼和晚期北北东向走滑断裂区域性改造形成的平行强走滑区。相比其他地区早期伸展断裂在晚期均不同程度地被走滑断裂加以利用改造，导致断裂体系多样，构造样式复杂，渤海南部地区近东西向伸展断裂和北北东向走滑断裂成因演化上相互较为独立，均相对完整地保留了各自早期的构造形迹。古新世—渐新世，渤海南部地区处于强烈断陷期，近东西向断裂发生强烈断陷作用，奠定了渤海南部地区北断南超的凹陷格局。相比近东西向断裂的强烈断陷活动，该时期北北东向断裂走滑活动相对较弱，对凹陷沉积作用控制不明显（见图14b—图14d）。新近纪，渤海南部地区进入拗陷期，近东西向断裂的断陷活动变弱，而北北东向断裂的走滑活动开始变得强烈，并逐步取代近东西向伸展断裂成为渤海南部地区的主导地质要素。新近纪北北东向走滑断裂强烈活动一方面造成浅层构造破碎和复杂，另一方面对早期先存断裂改造，使得一部分基底断裂复活和大量浅层断裂新生，且浅层新生断层多呈雁行排列（见图14d）。渤南地区作为整个渤海海域受新近纪走滑活动改造最为强烈的地区，北北东向走滑断裂及其派生的浅层新生断裂作为油气运移通道，有利于油气进一步向浅层运移成藏，因此渤海南部地区北北东向走滑断裂带附近往往为浅层油气富集带，例如渤中28-34油田群、渤中36-1油田、渤中25-1南油田、垦利9-5/6油田等。针对少数近东西向断裂控制的陡坡带，受走滑改造作用相对较弱，深部油气也能得到较好的保存，往往易于形成深浅复式油气藏，例如邻近莱北低凸起陡坡带的垦利10-1油田。

4 结论

新生代以来受太平洋板块持续斜向俯冲，弧后幔隆伸展与斜向走滑拉分成为渤海海域叠合走滑发育的两大主要构造动力；北北东向郯庐断裂与北西西向张家口—蓬莱断裂两组大型走滑断裂在渤海海域交汇共生的构造格局奠定了叠合走滑断裂发育的空间结构基础。渤海海域作为盆地演化的最终归宿，与传统裂陷盆地拗陷期活动减弱不同，新近纪以后新构造运动期走滑活动强烈，形成了叠合走滑作用下丰富的走滑构造样式，根据叠合走滑断裂不同强度、不同性质、不同配比条件下的叠合表现形式，可划分为伸展-走滑叠合、伸展-挤压叠合、挤压-走滑叠合 3大成因类型 15种典型构造。根据走滑断裂及其伴生构造响应、原型盆地恢复和磷灰石裂变径迹模拟等证据，认为渤海新生代以来经历了明显 3期走滑活动，与太平洋板块俯冲方向和速率的改变吻合程度高，是渤海叠合走滑断裂发育的根本内在动力。郯庐与张—蓬两组大型走滑断裂不仅为板块间的运动提供了活动边界和应力调节消减，在空间上的交汇与时间上的叠合是渤海叠合走滑断裂发育的客观条件。综合主干控凹断裂的平面组合类型、剖面构造样式和叠合走滑构造强度的差异，渤海可分为辽西 S型弱走滑区、辽东辫状强走滑区、渤西共轭中等走滑区、渤东帚状中等走滑区和渤南平行强走滑区等5个叠合走滑区。