渤海东部先存构造斜向拉伸作用及其石油地质意义

任健，吕丁友，陈兴鹏，刘朋波，官大勇，苏凯，张宏国

（1.中海石油（中国）天津分公司 渤海石油研究院，天津 300452；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛 266580）

0 引言

“斜向拉伸”构造形成机制最早由Withjack以及Mckenzie等人在研究多期伸展裂谷盆地时提出[1-2]，主要用来描述裂谷盆地边界与伸展方向不垂直相交时的构造发育模式。后续不同学者进行了大量关于斜向裂谷拉伸的构造物理模拟实验，实验模型虽然设置不完全相同，有刚性和塑性基底之分，有单次拉伸、多次拉伸之分，但均反映了盆地边界尺度的基底先存断裂斜向拉伸情况，记录并描述了盆地边界以及内部构造的发育情况[3-9]。Tron、Clifton以及Bonini等人的模拟实验均显示，先存裂谷边界断裂与晚期拉伸角度在45°左右可能是正断层发育与斜向滑移、走滑断层发育的重要分界点，大于45°主要发育正断层和少量斜滑断层，小于45°则可能发育走滑断层和斜滑断层[3-4,6]；McClay、Bechis等人也通过模拟实验对不同斜向拉伸角度的裂谷盆地发育过程中的调节区或者转换带的构造发育情况进行了分析[7-9]。另外，盆地内部的先存构造斜向拉伸也是斜向拉伸模式的重要组成部分，这种模式与前文提到的盆地边界尺度的斜向裂谷模式在成因机理类似，但更强调盆地内部更小尺度的先存薄弱带在不同期拉伸情况下断裂复活可能性与复活后的构造发育情况。Morley等[10-12]进行过大量关于盆地内部先存薄弱带晚期斜向拉伸的研究，对其构造样式进行了详细论证并与纯伸展、纯走滑等作用形成的构造样式进行对比；童亨茂等[13-14]将先存构造的斜向拉伸表述为“不协调伸展”，从先存构造的选择性复活应力机制角度进行了论证。关于先存薄弱构造斜向拉伸的构造物理模拟更多强调多期伸展过程中盆地内部先存断裂的晚期活动情况[14-16]，这些实验集中分析早期伸展产生的先存构造薄弱带对晚期伸展构造发育的影响。

先存构造斜向拉伸背景下发育的应力模式并非简单的纯剪切模型，其断层发育与经典的Anderson模式并不完全相同，斜向拉伸的应力发育是复杂化的剪切应力模式。先存构造的存在使后期施加的宏观纯剪切性质的三轴应力发生空间方向和大小的变化，从而在先存构造区附近产生纯剪切和简单剪切复合发育的应力状态，这也解释了随着先存断裂走向与晚期斜向拉伸方向夹角的增大，构造样式由纯剪切的伸展构造样式向简单剪切的走滑构造样式过渡[3-5,16-17]的物理模拟结果，而且因为先存断裂在斜向拉伸的过程中必然产生斜向滑移效果[4,10,16-18]，导致了不同走向角度复活的断裂具有不同大小的走滑-伸展相对分量。

尽管斜向拉伸形成机制方面的研究已经相对深入和成熟，但是对于盆地内部斜向拉伸构造的断裂活动规律方面研究相对较少，对其石油地质意义更是鲜有提及。本文通过对渤海海域东部地区的构造样式进行解剖并对断裂活动规律进行统计，分析其先存构造斜向拉伸作用发育特征及成因，对比实钻井油气显示情况，明确斜向拉伸作用对油气富集的控制。

1 地质背景

研究区所在的渤海湾盆地为发育在华北克拉通之上的陆内裂陷-坳陷盆地[19-20]。晚中生代至古近纪，大规模的地幔上涌和岩石圈减薄形成的引张作用使渤海湾盆地发生主动裂陷作用[21-22]，同时叠加有太平洋板块俯冲和印度洋板块与亚欧板块碰撞造成的郯庐断裂带走滑作用[23-25]，形成了走滑-拉张双动力模式的复合效应。古近纪的主动裂陷作用使渤海湾盆地不同构造位置形成不同走向的拉张断层[26]，叠加的走滑作用也在郯庐断裂带附近产生了方向各异的派生断层。总体而言，渤海湾盆地在古近纪发育有走向不同、数量众多的先存断裂体系，这一点在被郯庐断裂带贯穿的研究区显得尤为明显。新近纪，渤海湾盆地进入裂后热沉降阶段[27]，关于该时期渤海湾盆地的应力发育模式并无统一认识，有研究认为近东西向水平挤压造成了郯庐断裂压扭性右旋走滑[28-30]；也有学者认为该时期日本海的弧后扩张[31-32]或太平洋板块的海沟向洋后退[33]引起了近南北向的拉张作用，而东西向挤压作用只在第四纪以来发生[34]。

研究区位于渤海湾盆地海域部分的东部，包括渤东低凸起南段、渤东凹陷以及部分渤中凹陷等构造单元（见图1）。郯庐走滑断裂带呈北北东向纵贯研究区，古近纪的走滑及其派生作用产生了走向多变的断裂，渤东低凸起南段的西侧边界断裂呈北东向，东侧边界断裂呈北北东向，两者在凸起北缘发生交汇，共同控制了渤东低凸起南段两侧凹陷古近系的沉积作用（见图1a）。在浅层新近系，大量断裂走向呈北东东向展布，部分凸起边界断裂呈北东向继续发育，但对沉积的控制作用已经不明显；在边界断裂末端，断裂“甩尾”现象明显，发育弧形断层，其断层走向由北向南逐渐转变，由北东向转为北东东向（见图1b）。相比古近纪，新近纪明显发生了构造应力场的转变。总体来看，渤东地区古近纪发育有走向多变、数量众多的先存断裂，同时晚期新近纪发生了明显的应力场转变，这两个条件为新近纪斜向拉伸构造的发育提供了条件。

研究区新生界沉积较全，从下至上发育有古近系的沙河街组、东营组（一段—三段）以及新近系的馆陶组（下段+上段）、明化镇组（下段+上段）和第四系的平原组。新近纪该区域由于邻近渤中坳陷沉积沉降中心，沉积厚度较大，将近4 000 m；近年来，该区域在新近系相继发现多个大中型油田，展现了巨大的石油勘探潜力[35-36]。

图1 研究区构造位置及断裂体系

2 研究区先存构造斜向拉伸作用证据及特征

2.1 构造样式

根据构造样式的差异可以将研究区划为北、中、南3个分区。北区（见图2a）的渤东低凸起东支断裂（F1）东倾，与西倾的西支断裂（F2）共同控制低凸起垒块的发育；南区（见图2c）则位于渤东低凸起南段的南倾末端，西支断裂仍连续发育，而东倾的东支断裂在新近纪对低凸起发育的控制作用已经不明显，另一条西倾断裂（F3）变为凸起东支的主要断层；东支的东倾断裂与西倾断裂的转换位置为中区（见图2b），具有东倾断裂在新近纪活动减弱，而西倾断裂新近纪活动增强，两组断裂在此交汇的特点。

2.1.1 断裂类型及展布特征

按照断裂活动类型，研究区断裂可分为早期消亡型、晚期新生型和继承发育型。早期消亡型是指断裂在古近纪活动，但在新近纪停止活动，断裂最多向上切穿至东营组二段下亚段，如F4、F5、F6断裂（见图2），多发育在凸起边界或者渤东、渤中两个凹陷内部，断裂走向为北北东或近北南向，且断裂的横向连续性好，基本贯穿北、中、南三区；晚期新生型是指新近纪才开始发育的断裂，断距垂向上中间大，两头小，或者上大下小，最多向下切穿至东营组三段（见图2），如F7、F8断裂，多发育在凹陷内部和凸起边界，断裂走向呈北东东向或近东西向，在北、中、南三区广泛分布，平面组合呈“雁列”型；继承发育型在古近纪至新近纪持续发育，断裂在垂向上基本贯穿整个新生界，如F1、F2、F3断裂（见图2），多发育在凸起边界，断裂走向多呈北东向，包括渤东低凸起西支断裂以及南区和北区的凸起东支断裂，在继承性发育断层端部通常有新生断层与其搭接，组成平面弧形断层（见图1b）。

2.1.2 断裂特征

在剖面上（见图2），早期消亡断层大多较为陡直，倾角较大，部分早期断层之间有一定的搭接和组合关系；晚期新生断层则常呈掀斜断块、堑垒构造以及对倾的“无根花”状等伸展构造样式；继承发育型断层通常持续控制凸起发育，作为主枝与旁侧的新生型次级断层相搭接，组成“似花状”构造、多级“Y”字型等走滑-伸展或伸展构造样式。对剖面构造样式研究发现，研究区大量发育的弧形断裂实际上由两部分构成（见图3）：北东向分段断裂为继承性发育断裂，而北东东向的部分则向下切穿层位较浅，为晚期断裂，如F1断裂。

在不同位置，古近系断层对新近系变形的控制作用有明显差异：在凹陷区域，先存断层基本未直接影响新近系变形，掀斜、翘倾、牵引和逆牵引等新近系变形主要受到新生断层影响；而在凸起边界区域，古近纪断层在新近纪选择性复活，控制凸起边界新近系的变形，大量的牵引、逆牵引以及复杂断块发育，为后期油气聚集提供了构造圈闭。通过大量对比，可以发现，控制古近纪断层是否复活的因素并非断层规模（如F4、F5、F6断裂规模较大），也并非断层的倾向（如F1、F3断裂倾向不同），而是早期断裂的走向，这一点将在后文进行探讨。

图2 渤东地区构造剖面特征（剖面位置见图1）

2.1.3 新近纪断裂发育机理

对研究区构造样式的解剖表明，其新近纪构造发育情况符合于先存断裂受到晚期近南北向斜向拉伸的结果。在古近系先存断裂斜向拉伸的过程中，盆地边界新生断裂易受到边界先存断裂的影响，断裂走向逐渐趋近于与继承性断裂走向一致，并形成“雁列”状断层组合，而在继承性断裂端部，则可以发生继承性断裂与新生断裂的生长结合，由于新生断层和继承性断层走向不同，形成平面上走向渐变的弧形断层，这两个特征在McClay等人的物理模拟实验中得到了验证[7-8]。在受到边界断裂影响较小的盆地中心（渤东凹陷、渤中凹陷）位置，新生断裂走向则更加偏向于与实际的拉伸方向垂直，但仍受到凹陷边界整体走向的影响[1,15]，断裂组合也呈“雁列”状。先存构造在斜向拉伸过程中，通常会选择性复活，根据“不协调伸展”准则[13-14]，断裂走向与拉伸方向夹角过小，或者断裂在垂向上的倾角过大或过小（具体数值取决于区域主应力大小以及岩层内摩擦系数），都较难以在斜向拉伸过程中复活，这也解释了倾角较大的近南北向或北北东向断层没有在浅层继续发育的原因。在剖面上，研究区的凸起边界断裂表现为以继承性发育断层为主枝而新生断层呈正向或反向与其搭接的特点，这种“似花状”构造样式是先存断裂的斜向滑移的结果[18]，而盆地内部受先存构造影响较小区域，则发育伸展构造样式，这些构造样式发育特点是斜向拉伸作用的重要表现。

2.2 断裂活动性及活动分量

研究区静态构造样式分析符合于古近纪先存断裂在新近纪斜向拉伸的结果，笔者进而利用断层的大量动态活动规律统计，对此观点进行进一步求证。

2.2.1 断裂活动性分析

本文使用断层垂向活动性统计方法，得到了研究区不同时期的活动断裂，将其制作成古近纪（沙河街组沉积期）和新近纪（明化镇组沉积期）的活动断裂图，用以展示不同时期的断裂活动情况（见图4）。结果显示，古近纪活动断裂主要为北北东向至近南北向以及北东向断裂（见图4a），这一点与渤海海域古近纪的整体活动规律相符。古近纪，北北东向郯庐断裂右旋走滑派生北东向断层[37-38]，同时叠加有裂陷作用，主断裂垂向活动速率较大（见图4a中的活动速率统计），起到控凹作用，其结果是走向各异、数量众多的先存断裂得以形成，为新近纪斜向拉伸作用的发生提供了条件。新近纪的活动断裂则主要呈北东向、北东东向，北东向断层多为继承性发育，北东东向多为新生断层，而且北东东向断层的活动速率要明显高于其他走向断层，这一点在走向变化的弧形断层中对比更加明显（见图4b中F1、F2、F3）：由北东东向分段和北东向分段组成的弧形断层明显具有北东东向分段位置比北东向分段位置垂向活动性更高的特征（见图4b中的活动速率统计）。

2.2.2 断裂活动规律统计

大量的实例统计发现，成熟正断层的垂向位移量与断层平面延伸长度在一定范围内呈正相关关系[39-43]，而成熟的走滑断层则通常两盘发生平移，断层平面长度可以延伸较长距离，但不会产生明显的垂向位移量[44]。基于这一原理，斜向滑移断层的垂向位移和平面延伸长度之间的关系应该是介于正断层和走滑断层之间，两者比值小于正断层而大于走滑断层，具有的走滑分量越大，则两者比值越小，具有的拉张分量越大，则两者的比值越高。利用这种方法可以判断断层的走滑-拉张相对比例，对研究区不同走向的新近纪活动断裂的平均垂向位移量与平面延伸长度的比值即单位延伸长度垂向位移量进行了统计，并与常规的断裂数量走向玫瑰花图进行对比（见图5a、图5b）。可以发现，新近纪活动断裂数量走向玫瑰花图呈双峰状态，表明断裂主要走向为北东东向和北东向两个方向，而活动断裂的单位延伸长度垂向位移量玫瑰花图则呈单峰状态，北东东向断裂具有最大的拉伸分量，并且向着与其垂直的北北西方向拉伸分量递进减少，走滑分量递进增强。这也表明，北东向断裂虽在新近纪继承性发育，但是无论继承性断裂还是新生断裂均符合同一个总体规律：随着断层走向与拉张方向夹角变小，走滑分量逐渐增强，拉张分量逐渐减弱。

图3 渤东地区新近系断裂体系图

图4 渤东地区活动断裂分布图

图5 渤东地区活动断裂活动特征统计

本文也统计了研究区古近纪活动断裂的走向以及单位延伸长度垂向位移量，用以与新近纪活动断层对比（见图5c、图5d）。可以发现，古近纪的活动断裂走向在南北向至东西向之间的较大范围内展布，同时，拉张-走滑相对分量的变化规律也不如新近纪明显，北北东向断层的拉张分量最高。这表明研究区古近纪的裂陷作用以南东东—北西西向的区域引张为主[26]，同时叠加有北北东向的走滑派生伸展作用，对整体的断裂走向及活动规律性具有一定的扰动，这与新近纪断裂活动规律明显不同。

通过对古近纪先存断裂的新近纪复活概率（即各个方向的新近纪继承性发育断层与对应方向的古近纪活动断层比值）统计（见图6）发现，不同走向先存断裂在斜向拉伸时复活能力不同，走向与晚期拉张方向接近垂直的北东东向断层复活概率最高，但先存断裂数量并不占优势，而先存断裂数量更多的北北东向（近南北向）断层（见图5c），复活概率却并不高。因而，在北东东向和北北东向之间的北东向先存断层尽管复活概率处于两者之间，却因为先存的数量优势成为主要的继承性发育断裂，成为晚期活动的走向“双峰”之一（见图5a），另一峰则为北东东向新生断层。

图6 古近纪先存断裂新近纪复活概率统计

2.2.3 斜向拉伸构造形成机制

综合上述动态活动规律统计，渤东地区新近纪受到近南北向斜向拉伸作用的观点得到进一步证实。当在一定走向范围内的古近纪活动断裂在新近纪遭受近南北向斜向拉伸作用继承性发育时，先存断裂与近南北向拉伸方向的夹角越大，断裂的伸展分量越强；反之，则走滑分量增强。当近南北向拉伸直接作用于未受先存断裂影响的浅层之时，形成北东东向至近东西向新生断层，断层性质以伸展为主，垂向活动性大。其形成机制如图7所示。

图7 先存断裂斜向拉伸走滑-伸展应力配比原理示意图

2.3 构造物理模拟

关于先存断裂斜向拉伸的构造物理模拟，已经有许多学者进行过相关实验。不同角度的先存断裂在斜向拉伸作用下会产生不同的断裂形态，尽管不同实验中的基底设置有所差异，但总体来说，具有以下特点：①当先存边界断裂走向与晚期拉伸方向夹角大于45°左右时，新生断层主要形成正断层或者以倾向滑移分量为主，主要的断层走向处于与伸展方向垂直的方向和先存边界断裂的方向之间的某一方向[1,15]；如果先存边界断裂走向与晚期拉伸方向夹角小于45°左右时，则除了倾向滑移断层，斜向滑移断层和走滑断层等走滑分量占主导的新生断层开始出现，但是可能分化为两个主要走向[3-4]。②对于复活的先存断裂而言，随着先存断裂走向与晚期拉伸方向的夹角减小，断裂的斜向滑移效果明显增强，逐渐与走滑断层构造样式一致[6,17]。③实验的剖面特征显示，持续发育的先存断裂主枝常与附近的新生断裂交汇，形成“似花状”构造或者多级“Y”字型等构造[5,17]。

本文则根据研究区的实际断裂发育情况，设计了特定的构造物理模拟实验装置（见图8），用以模拟渤东低凸起南段和东侧的渤东凹陷的构造发育情况，其原理与上述实验类似，只是更加符合于研究区实际先存构造展布情况。实验在中国石油大学（华东）构造物理模拟实验室完成，该装置可在二维平面内叠加配比内不同性质、不同期次应力作用并观察其对沙箱作用的结果。实验模型设置为研究区简化的古近系先存构造模型，由硬质泡沫模拟凸起部位，用软橡胶模拟凹陷部位，硬质泡沫和软橡胶的交界位置模拟古近纪活动近南北向走滑断层，同时铺设有泡沫条模拟走滑派生作用产生的北东向“先存断裂”。为了更清楚的展现断裂的开启和封闭效果，实验用湿黏土作为实验材料，这种材料与松散石英砂一样，也被大量构造物理模拟实验使用[38,45]。将3 cm厚的湿黏土平铺于底部材料之上（约相当于3 km的地层深度），驱动马达对两盘进行南北向的匀速拉伸，速度为10 cm/h，实验重复进行多次，保证其可重复性。实验基底设置如图8a所示，实验过程中的3个阶段如图8b—图8d所示。

实验最终结果（见图8d）与渤东低凸起和东侧渤东凹陷的新近系下部实际的构造发育情况（见图3a）一致：“凹陷”位置塑性层发育，断裂数量多，走向与拉伸方向近于垂直，且为新生断裂；“凸起”位置为刚性基底，受到拉伸的情况下形变量很小，断裂数量少；铺设的泡沫条“先存断裂”发生部分复活，形成“继承性发育的断裂”，且“继承性发育断裂”与凸起和凹陷部位的晚期新生断层生长结合，形成弧形断裂弯曲，整体断裂走向为“S”形。而模拟近南北向先存断裂的泡沫和软橡胶交界处则复活时间较晚，明显晚于北东向先存断裂。本次实验对研究区断裂体系的模拟是验证新近纪断裂体系为斜向拉伸结果的有力证据。

图8 渤东地区斜向拉伸构造模拟实验装置及结果

3 关于渤海斜向拉伸作用与压扭走滑作用的探讨

渤海新近纪的构造背景包括东西向挤压导致的压扭性的右旋走滑[28-30]以及近南北向拉伸两种观点[31-34]，前者的动力机制主要是由于渤海湾地区对太平洋板块活动的响应[46-47]，而后者的动力机制则主要来自于日本海的弧后扩张[31-32,34]或太平洋板块的海沟向洋后退作用[33-34]。尽管本文对渤海新近纪的构造动力机制或动力源不作重点讨论，但本文展示的静态、动态构造特征以及物理模拟证据支持后一种观点。正是因为新近纪持续的近南北向拉伸作用导致晚中生代—古近纪产生的大量先存断层部分复活并遭受斜向拉伸作用。

Morley等人[10,12]已经进行过关于斜向拉伸作用、纯走滑作用以及正向拉伸作用区别的探讨。因为这些构造作用都能形成“Z”字型、“雁列”型、侧接型、弧形等相似的断裂构造样式，所以无法通过该类构造样式来区分上述3种运动学机制，但可以通过其他相关构造样式的对比来解决这一问题。本文则主要针对在渤海被混淆的斜向拉伸作用和压扭走滑作用的区别进行一些探讨。

右旋压扭走滑和斜向拉伸作用有着本质的区别，从宏观变形机制角度来看，前者是简单剪切（非共轴）变形，后者以纯剪切（共轴）变形为主（拉伸角度不同以及局部应力扰动也会产生局部简单剪切变形[9,12]）。笔者认为，渤海新近系构造变形并非源于压扭走滑作用而是来自古近系先存构造的斜向伸展作用，主要是基于渤海如下几个重要的构造特征：①压扭性走滑作用产生的R剪切、P剪切以及褶皱和逆断层等伴生断层并未在渤海出现，也并没有其他标准的压性走滑派生构造，只有大量正断层发育（见图2）；②渤海晚期北东东以及近东西向断层在整个渤海海域大面积分布[25,34]，且并非只在郯庐断裂带发育的位置出现，显然是在同一区域应力场作用下的产物，这只有在区域范围的近南北向拉伸应力场的作用下才能形成，而并非压扭走滑作用能够形成；③大量发育的“雁列”状正断层常被认为是走滑断层发育的最早期阶段的R剪切，但实际上，其与主断裂走向的交角明显要比标准的R剪切大，而且这些断层的倾向也并未发生标准R剪切形成的变化[48-50]，应为凹陷边界走向控制的拉伸作用形成的“雁列”断层，剖面上局部断层倾向相反形成类似“无根花”的地堑构造（见图9a），并非压扭产生的“花状构造”；④习惯上将由一条主断层控制、由多条次级断层与主断层搭接的“似花状”构造（如F3断层）识别为简单剪切作用形成的纯走滑甚至是压扭性走滑运动产物；但实际上，纯剪切的斜向拉伸作用控制的斜向滑移乃至正向拉伸作用都可以在剖面上形成这种构造样式，这一点已被Schlische以及马宝军等人的物理模拟所证实[17,51]；⑤渤海的某些“压扭性”构造，如“背形负花”等（见图9b），并非是压扭作用的产物：断层明显为新近纪活动的正断层，且背斜并非同沉积背斜，背斜地层弯曲产生的角度不整合在接近海底的位置，可以推断该类背斜形成时间应当非常晚，甚至为第四纪以来近东西向挤压作用[34,52]的产物，与新近纪断层活动时期明显不匹配。

综上所述，作者认为渤东地区乃至渤海湾盆地更大范围内的“雁列”型断裂展布以及弧形断层的发育并非由于新近纪的压扭性走滑作用产生，而是先存构造晚期斜向拉伸的结果。

图9 渤东凹陷雁列状断层及“背形负花”构造剖面（剖面位置见图1）

4 先存断裂斜向拉伸作用的石油地质意义

斜向拉伸作用对新近系油气富集的控制作用主要体现在3个方面：①斜向拉伸作用下的继承性发育断裂能够起到良好的沟通油源作用：以研究区为例，继承性发育的北东向断裂（如F1、F2、F3断裂）切穿新生界并通过与其搭接的次级新生断层，很好的沟通渤东凹陷和渤中凹陷的古近系烃源，为深层油气向浅层运移提供了通道，新近系油气也主要富集在继承性发育的大断裂附近。相比之下，北东东向的新生断裂（如F7、F8），北北东向的早期消亡断裂（如F4、F5、F6），切割层位或浅或深，对油气浅层富集来说“不上不下”，难以在这些断裂附近获得规模性的油气藏；②新近纪的斜向拉伸作用形成了地层牵引、逆牵引、掀斜、翘倾等多种新近系盖层变形，且新生断层依附于继承性活动的边界断裂，具有搭接、生长连接等等复杂的断裂组合关系，形成了大量的断鼻、断背斜以及断块圈闭，为后期的油气保存提供了重要场所，研究区的油气勘探也主要集中在这些虽然规模不大但是数量众多的构造圈闭中；③斜向拉伸作用下形成的新近系断裂具有不同的走滑-伸展相对分量，因而对油气的相对运移和封闭能力也不一致。前人关于断裂带结构、形态以及地应力等方面的研究[53-55]还有渤海的油气勘探实践都表明[56-58]，张性构造易形成开启的断裂带结构，是地应力的释放区，有利于油气的运移，而不利于断层的封闭；而走滑构造发育的走滑增压带是地应力增大区域，断裂结构闭合程度好且碾磨细化致密，断裂带内通常不利于油气运移，但却有着比伸展断层更好的封闭能力。与上述原理类似，斜向拉伸作用导致不同走向角度的先存断裂存在走滑和拉张分量的差异：走滑分量比较强的断裂封闭程度明显强于伸展分量强的断裂，而张性分量较强的断裂对油气的封闭能力相对于走滑断层则稍显不足，但其却有利于油气运移。从图7的构造物理模拟实验也可以看出，走滑分量大的断裂紧闭，而伸展分量大的断裂则明显呈张开状态。

龙口7-6油田区的平面“S”型断裂体系（见图10）是新近纪斜向拉伸作用的典型“成果”，本文以此为例，对斜向拉伸控油机理进行论证。该油田区位于渤东低凸起的南部倾末端（见图1），由继承性发育的北东向断层和两端的北东东向新生断层“生长结合”形成“S型”的平面断裂体系，油气主要分布于沟通油源的继承性发育断裂或垂向与之搭接的新生断层附近，油气勘探集中在大量的新近系断块和断鼻圈闭中。至2018年，该区域钻探了10口勘探井，取得了不错的勘探效果，但不同部位成藏差异性明显：在储集层、圈闭条件相似的情况下，相距5 km以内的某些探井油层厚度超过70 m，而另一些探井油层仅2～3 m。对其钻探结果剖析发现，斜向拉伸作用决定的断裂运移和封闭能力差异是影响其成藏效果的重要因素，以A井和J井为例：A井在馆陶组获得超过70 m的测井解释油层，油层厚度大，这是由于A井靠近弧形断层，具有同一断层自运自封的能力，该弧形断层南段的北东东向部分伸展分量大、运移能力很强，油气可以沿断面或构造脊向北北东走向部分（走滑分量较强、封闭能力较好的分段部位）运移，聚集成藏。而其北侧J井处的运移断层和封堵断层均为拉张分量较强的新生断层，拉张分量增强使运移断层具有较强的充注能力，但是封闭性却比走滑分量强的断层差很多，充注油气容易发生漏失，该井录井油气显示多达百米，最终在馆陶组测井解释油层却仅有十余米，且含油水层和油水同层的数量很多，明显是油气充注之后发生大量漏失。不仅针对这两口探井，本文利用上述分析原理对油田区的10口探井的运移断层和封闭断层的走向角度与晚期拉张方向的夹角进行统计，并将两者拟合为斜向拉伸富集因子，用F表示：

图10 龙口7-6油田馆陶组顶面构造图

式中α——运移断层走向与拉伸方向的夹角，（°）；β——封闭断层走向与拉伸方向的夹角，（°）。

以此表征斜向拉伸作用机制下，断层方位角度影响的断层运移和封闭能力及其决定的油气成藏条件优劣。

将油田区探井的F值与测井解释的油层厚度进行交会制图，结果如图11所示。可以发现，F值与测井解释油层厚度呈明显的正相关关系，即富集因子越大，运移和封堵断层的匹配效果越好，最终获得的油层厚度也越大。这一结果也证明了该模型在斜向拉伸区油藏评价过程中的适用性。

图11 龙口7-6油田油层厚度与斜拉富集因子对应关系

需要强调的是，断裂的运移和封闭能力是受到断裂带结构、断层岩性质、围岩物性等多种因素的共同影响，单单靠断层性质控制的应力因素进行判断是不严谨的，本文在对斜向拉伸构造成藏区的油气层统计过程中也发现，不同区块间的斜向拉伸富集因子并不能进行横向对比，比如A区块的斜向拉伸富集因子比相距较远的B区块更大，但并不代表A区块的油层厚度比B区块更厚，这也正是因为油气运移和封闭是受到多种因素影响的结果。但是，对于岩性分布均匀，断层晚期活动性相似但是断裂走向差异巨大的小面积单一区块来说，断层性质控制的应力因素对油气富集的影响将愈发明显，通过断层性质对有利成藏位置进行预测的适用性也愈强。

渤东地区乃至渤海湾盆地在新近纪斜向拉伸作用下先存构造复活，形成了众多新近系弧形断层、断块、断鼻等斜向拉伸构造，而大量断层的运移与封堵能力尚有待研究，本文从断层与拉伸方向夹角引出的应力差异提出了分析上述问题的一个角度，也为相似构造发育目标区的下步油气勘探提供了借鉴。

5 结论

渤东地区古近纪遭受了郯庐断裂带走滑及其派生作用以及伸展裂陷的叠合作用，发育了数量众多、走向多变的先存断裂体系，新近纪又发生了明显的构造应力方向的转变，为先存断裂在新近纪复活并发育斜向拉伸提供了条件。

断裂体系可分为继承发育型、早期消亡型和晚期新生型，在凸起边界继承发育型断裂表现为走滑-伸展或伸展构造样式、在凹陷部位的晚期新生型断裂表现为伸展构造样式，断裂多呈“雁列”状展布，构造样式属于先存断裂斜向拉伸构造样式。

渤东地区的断裂体系在新近纪主要遭受近南北向的拉伸作用，而并非以简单剪切形成的压扭性走滑作用为主。

不同走向角度的先存断裂在晚期近南北向斜向拉伸过程中具有不同大小的走滑-伸展相对分量，走滑分量强的断裂具有较好的流体封闭能力，而伸展分量强的断裂具有更好的油气运移能力，该规律影响了斜向拉伸机制主控含油构造的油气富集程度。