渤海湾盆地断裂趋势带特征及控油作用

摘要

断裂趋势带（隐性断裂带）是指盆地沉积盖层内发育的弱变形（隐蔽性较强）构造带，属于断裂带形成演化早、中期阶段的产物。由于缺乏明显的断裂面（带）和显著的位移而难以识别。近年来的研究发现，弱变形趋势带是沉积盆地盖层中客观存在的构造现象，并且与油气聚集关系密切，一般可以通过不同地质单元（次级断层、油藏、圈闭、相带、凹陷、岩体、潜山等）有规律排列等现象进行识别。 沉积盆地断裂趋势带可以划分为基底断裂走滑型、基底差异升降型、基底（潜山）旋扭型和盖层滑动型等成因类型。本文在对沉积盆地断裂趋势带内涵及成因型分析的基础上，应用地质单要素初步识别，地质、地球物理多因素综合判断，结合基底断裂解释最后共识别出 35 条断裂趋势带；这些断裂趋势带在平面上多表现为次级构造断续成带分布的特征，如雁列式小断层、侧列式小断层、一系列沉积扇体或油气圈闭等呈串珠或断续状沿固定方向展布，剖面上表现为半花状、弱花状或者类花状构造，具有基底断裂走滑（平行走滑、离散走滑、斜向滑移）、块体旋转等多种成因机制；研究认为：渤海湾盆地盖层断裂趋势带平面构造模式为弱变形-弱雁列式、中等变形-强雁列式、中强变形-断续带状、强变形-连续带状；剖面构造模式为三层穿透型、下盖层发育型、盖层穿透型；平面组合模式有条带状、平行条带状、交叉状和网格状等。 根据渤海湾盆地断裂趋势带成因及断裂带上次级断层发育特点，应用构造物理模拟实验方法研究基底断裂走滑活动对盆地沉积盖层产生断层的过程，设计了基底断裂拉张走滑、区域走滑、变盖层厚度与变剪切强度等三组实验。实验一得到了八面河、王家岗断裂趋势带的拉张角度，并提出了一种通过伴生断层与主断裂夹角反推区域构造应力场的方法；实验二研究了区域走滑与基底断裂拉张走滑过程中盖层裂缝发育的差异性，并证实了渤东断裂趋势带区域扭动而并非基底断裂活动的成因机制；实验三揭示了由弱到强的变形过程中断裂趋势带演化各阶段次级断层的分布、次级断层密度、次级断层规模、拉分构造的定性定量变化，以及主断面形成前（隐性）后（显性）变形特征的差异；实验结果表明：在恒定的粘土板厚度下，较高的剪切强度形成更宽的断裂趋势带，更大量的R'剪切，R剪切具有较大间距且数量减少；对于给定的剪切强度，随着粘土板厚度增加，断裂趋势带宽度增大，且 R 剪切的数量按比例减小；在实验基础上结合实例构造特征将断裂趋势带划分为①初期弱雁列式隐性期（诱导裂缝期）；②早期强雁列式隐性期（局部破裂期）；③中期断续连通雁列式（主破裂期）；④中后期基本连通雁列式（主滑动期）等四个演化阶段，最后形成走滑断层。 实验分析认为，R 剪切长度受盖层厚度影响，与基底断裂走滑量有关，计算了各组实验中 R 剪切长度、基底断裂走滑量、张扭角度等参数用于多元回归分析。应用SPSS（数据分析）软件，以基底走向滑动量/实验盖层厚度(DNBD)为自变量 x1、横向滑动量/实验盖层厚度为自变量x2(x2=x1*tanα)、雁列缝长度/实验盖层厚度为因变量y，进行了多元二次函数拟合，根据八面河、王家岗地区古近系各时期实际地层厚度，实验估算的张扭角度，古近系各时期构造图所量取的R 剪切长度，计算出了八面河、王家岗断裂趋势带各个时期的基底断裂走滑量，并对断裂趋势带构造活动强度进行了定量分析，得到了断裂趋势带向走滑断层转变时的临界值DCV(Critical value)。 最后结合实例提出了渤海湾盆地断裂趋势带的4种圈闭分布模式：雁列状断块圈闭模式、带状断块圈闭模式、平行状复合圈闭模式、网格状复合圈闭模式，并根据渤海湾盆地歧口断裂趋势带南、中、北段断裂趋势带的变形强度建立了三类油气垂向分布模式：①三层聚集式油气分布模式：具有较好的圈闭、输导及动力条件，多层位分布“甜点”，垂向上形成复式油气聚集带，也可称为三明治式垂向分布模式；②夹层聚集式油气分布模式：沟通新近系的油源断层不发育，新近系具有较好的封盖条件，油气具有向古近系富集的规律，也称为馅饼式垂向分布模式；③盖层聚集式油气分布模式：具有较好的烃源岩和储集层条件，且垂向上具有较好的输导性，油气主要向新近系富集，也称为披萨式垂向分布模式；在此基础上，根据断裂控藏物理模拟实验结合研究实例：建立了渤海湾盆地断裂趋势带不同演化阶段的四类成藏模式：R剪切单一通道运移-孤立聚集成藏模式、R剪切主通道运移-雁列串珠状聚集成藏模式、P剪切主通道运移-断续带状聚集成藏模式、全通道运移-连续带状聚成藏模式；断裂趋势带上串珠状油藏附近的空白段落、多走向断裂趋势带网格状交汇位置是有利目标区，该认识为进一步油气勘探提供新理论，并指出油气勘探新方向。

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