东海盆地B构造新生代断裂特征及形成机制研究

祁 鹏，崔 敏，李 锋

(中海油研究总院有限责任公司，北京 100028)

0 引 言

东海盆地发育多个新生代大型构造带[1-4]，B构造是其中规模较大的一个北东向展布的背斜构造。自20世纪80年代以来，B构造已经钻井4口，揭示了多套含油层系，表明该构造存在形成大型油气藏的勘探潜力。前人研究认为，由于断裂活动晚期过于活跃，造成油气的逸散。因此，对B构造新生代断裂体系性质和形成机制进行深入分析是勘探研究的重点工作之一。该文在前人研究的基础上，利用三维地震资料对B构造开展精细构造解释，对其几何学特征、运动学特征和形成机制进行综合分析，刻画了新生代断裂体系构造特征及其对油气运聚的影响，为该构造的油气勘探提供地质依据。

1 B构造基本特征

自新生代以来，幕式构造活动在B构造形成了多种构造样式，其中，最为典型的为正反转构造。正反转构造是指早期受拉张下降，晚期受挤压上隆的一种反转构造。多发生在伸展断层上盘，以早期形成的伸展断层反向重新活动为诱发机制[5-7]。反转断层是由早期伸展正断层发展而来，上部倾角大于下部，表现为上陡下缓[8-9]。由于挤压强度不同，逆冲型正反转构造可分为隐伏型、穿透型和取直型3种样式，对应的挤压作用依次增强[10]。

B构造整体表现为褶皱型正反转构造(图1)，是一个大型的北东走向的背斜，处于西湖凹陷应力转换和释放区，自北向南分段性明显。B构造北段表现为较对称的直立背斜，顶部断层发育较少，主要集中在渐新统及以下地层。背斜西翼断层较为发育，构成了复“Y”型断层样式。中段表现为向西倾斜的不对称宽缓背斜，断层数量较少，以向东倾斜为主。南段表现为具有2个高点的向东倾斜的复合背斜，西侧背斜表现为直立的复杂反“Y”型断层样式，东侧表现为简单的“Y”型断层样式。绝大多数早期断层被渐新统底界面所限制，或以逆断层的形态终止在渐新统下部，少量的主干断层持续活动，穿透了中新统地层，终止于上新统底界面。在挤压应力的长期作用下，B构造翼部发育上缓下陡的张扭性断层，与派生的小断层构成了花状构造样式。

图1B构造正反转构造剖面

2 B构造断裂特征

断裂活动是东海盆地中、新生代构造运动的重要表现形式之一，正反转构造的形成不仅受控于持续活动的断裂，而且在其形成的过程中又新生了不同性质的断裂。根据地震剖面解释结果，B构造断层具有如下基本特征：①纵向上发育两大断层体系，正断层和逆断层主要发育在中深层的渐新统及以下地层，走滑断层及张扭断层主要发育在中浅层的中新统及以上地层(图2)；②平面上断层规模中等，5 km规模以上断层有300多条，大部分断层是渐新世之后发育的挤压反转断层，但这期断层的平面走向和裂陷期的正断层没有明显的区别，主干断层为长期发育的断层；③断层按走向分类主要呈现为2组，一组是NNE—NE向断层，全区分布，构成B构造的主要格架；一组是NW—NWW向断层，属晚期断层。

2.1 断层的基本性质

B构造受东海盆地西湖凹陷区域构造应力场的控制，经历了断陷、拗陷—挤压反转和区域沉降3个演化阶段，断层极其发育。在构造演化过程中，该构造保留了多种性质的断层系统。正断层大多数是残存的早期断陷阶段的断层，发育在研究区的边缘位置，受挤压应力影响较小，主要的展布方向为NE向。正断层组合在剖面上常见到一些“马尾状”、“ 羽状”、“ 阶梯状”和“Y”型等构造样式。逆断层主要发育在中深层。受到持续的挤压作用，大多数早期正断层发生反转形成逆断层。这些断层控制了该构造的基本形态和规模，在平面延伸较远，主断层能达到200km以上，但逆断距普遍较小，一般不超过300 m，平面展布方向以NNE向为主。逆断层在剖面上常见到“阶梯状”、“ 铲式”、“Y”型和反“Y”型等。

B构造的张扭性断层是发育在中浅层的晚期断层，主要发育在其宽缓的一翼。在翼部构造薄弱带，由于水平剪切应力的不均衡性，地质体发生相对位移错位，形成了一系列以近NW或NWW向剪切平移为主的张扭性断层。这些断层在平面上延伸不长，一般为10～50 km，在剖面上上缓下陡，与次级派生断层构成似花状构造样式。

断层在赤平投影网上的统计表明，B构造的断层倾角普遍大于30°，走向以北东向和北西向为主，进一步细分为3组，分别是北北东向逆断层，北东向伸展断层和北西向张扭断层。北西向的断层对北东向的断层形成了切割。

图2B构造浅层发育张扭性断层

2.2 断层的形成机制

B构造不同沉积时期的断层展布特征表明，伸展断层发育最早，逆断层次之，张扭断层最晚。在发育机制上，B构造渐新世之前主要受拉张作用的控制，发育了大量的伸展正断层；渐新世之后主要受近东西向挤压作用，导致了构造正反转，一些早期发育的正断层沿着原断层面向上逆冲，形成了叠瓦状或者反向的逆断层系；随着挤压作用的进一步增强，张扭性断层也逐步发育(图3)。

图3B构造新生代断裂发育机制

2.2.1 裂陷期(前渐新世)

东海盆地西湖凹陷的裂陷活动开始于早白垩世末期，直到始新世沉积末期[11]。该时期形成的断层具有以下特征：①形成时间早，活动时间长。大多数断层活动结束于始新世末期的玉泉运动，部分断层到中新世中晚期才停止活动，这些断层在不同的时候表现为不同的构造性质。②断层规模大。断距从深层到浅层具有明显的继承性，但绝大多数局限于中深层。③控制着早白垩世末期到始新世的沉积活动。凹陷边界断层控制着古新统、始新统、渐新统地层沉积，在其下降盘沉积了巨厚的沉积物，在斜坡之上形成多个局部次洼。④控制局部构造的形成和发育。局部构造的形成都与断层密切相关，形成了一系列断块、断鼻和断背斜构造。

2.2.2 拗陷—挤压反转期(渐新世—中新世)

渐新世，西湖凹陷处于拗陷演化阶段，渐新统地层广泛超覆于斜坡带之上。中新世，东海盆地处于NW—SE 向强烈挤压应力场作用下。中新世末的龙井运动，具有挤压、褶皱、抬升和岩浆活动频繁等综合性质，导致B构造剧烈褶皱，并形成一系列正反转逆断层，大型背斜发育。同时，在局部构造薄弱带，伴生了近E—W向剪切断层，起应力调节作用，主要发育在背斜的翼部以及B构造的北段顶部。

2.2.3 区域沉降期(上新世—现今)

发生于上新世与更新世之间的冲绳海槽运动，应力场性质以张性为主，B构造发育了少量NE、NNE向正断层，一般延伸短、断距小，使构造进一步复杂化，且伴有少量天然气向浅部逸散。

3 B构造演化构造及区域背景

在新生代早期，由于太平洋板块对欧亚大陆的俯冲后撤作用，中国东部地区处于伸展环境中，形成了多个断陷盆地[12-14]，东海盆地也不例外，并一直持续到始新世[15]。东海盆地西湖凹陷表现为断陷作用，北东向正断层十分发育，控制了巨厚的古新世和始新世的沉积地层。始新世末期—渐新世，太平洋板块对欧亚大陆的俯冲由斜向俯冲转为低速正向俯冲，中国东部地区处于微弱的挤压环境中。西湖凹陷在渐新统沉积时期开始受到玉泉运动挤压作用的影响，凹陷地质结构发生了重大变化，由断陷结构转为坳陷结构，凹陷东部开始出现挤压剥蚀，B构造的主断层开始显现反转性质，微弱的背斜开始发育。渐新统沉积末期，受花港运动作用影响，西湖凹陷受挤压作用增强，开始产生小规模反转，进入构造反转期。受中新世末期龙井运动强烈挤压作用的影响，盆地内发生大规模的挤压反转，B构造强烈褶皱隆升，顶部中新统地层遭受强烈剥蚀，B构造最终定型。龙井运动之后，整个东海盆地再次进入区域热沉降阶段，B构造之上接受广泛的上新统—第四系沉积(图4)。

4 B构造中浅层断层控藏分析

B构造在中新世逐渐定型，形成了大规模的背斜圈闭。B1井砂岩储层自生伊利石K-Ar同位素测年结果表明，该构造中浅层的油气充注发生在早中新世。砂岩中的盐水包裹体共检出早、中、晚3期包裹体，主要发育在新生代中期和晚期，即中新世末—第四纪。B构造的断层在新生代长期活动，并且主要断层的断距超过了60 m，贯通了浅部的储层和深部的烃源岩部分，有利于油气的向上运移。从断距在断面上的分布情况看，断层活动性强的部位紧邻构造高点，有利于油气向构造高点的充注(图5)。

从油气充注与B构造的时空配置关系来看，B构造具有极佳的油气充注条件。能量属性表明，浅层发育了团状的异常反射，在剖面上表现为近直立状，与周围反射相比有速度低的特征，疑似是“气云”。这些异常反射在平面上主要分布在断层之上以及断层的交叉部位。利用分频体属性对该异常反射进行刻画，发现其具有低频增强、高频衰减的特征，确定为含气区。

在剖面上，“气云”基本上就在断层的顶部或者侧翼发育，表明中浅层断层是天然气向上运移的重要通道。同时，针对1 000 ms以上地震资料，以10 ms为间距用能量属性逐层扫描，除了在150 ms发现了明显的“气云”之外，未发现大规模的“气云”发育，而且浅层的断层数量丰度低，因此，浅层断层不会成为气藏散失的巨大风险。通过对振幅能量、瞬时频率、“甜点”等多种地震属性进行分析发现，无论是浅部的气云还是钻井标定的中浅层气层均表现为相对亮的反射特征，以均方根振幅属性为例，亮反射的振幅值为2～6。将均方根振幅属性的亮反射提取出来并与相干属性体融合发现，断层附近的亮反射普遍具有厚度大、层数多、延伸远的特点，也从侧面证明这些亮反射极有可能是气层。因此，将断层和亮反射属性相叠合，推测出B构造发育3种油气运聚模式：①复杂反“Y”型断层控藏模式，深部生成的天然气依托主断层自下而上进行疏导，形成了深、中、浅层和极浅层的多层次气层分布；②直立复“Y”型断层控藏模式，天然气主要依托两侧断层的疏导，在背斜顶部聚集，形成多层的气层分布；③张扭性断层控藏模式，深部天然气顺陡直段向上运移，在转折端依靠渐新统顶部的厚层泥岩封堵，在中浅层形成层状气层。

图4 西湖凹陷B构造新生代构造演化过程

图5B构造新生代断裂特征及其构造高点的空间配置

5 结 论

(1) 精细的三维地震解释结果表明，B构造是东海盆地西湖凹陷形成的大型新生代背斜构造，发育典型的正反转构造。

(2) 构造几何学分析表明，B构造断裂体系分为中深层的正断层及逆断层和浅层的走滑断层及扭动断层。运动学和构造演化分析认为，正断层主要形成于渐新世之前的裂陷期，逆断层主要形成于渐新世—中新世的拗陷—挤压期，走滑断层及扭动断层主要是挤压期的产物。

(3) B构造的演化定型与油气充注配置关系好，深、浅层系的断层在纵向上可以形成相互衔接的通道，促使油气在中浅层聚集成藏，成为有利的油气勘探后备领域。