轉(zhuǎn)換帶的分類淺述

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)）長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434023）

轉(zhuǎn)換帶，也叫變換帶、轉(zhuǎn)化帶或調(diào)節(jié)帶，最早由Dahlstrom[1]在研究加拿大落基山脈擠壓變形產(chǎn)生的逆沖推覆體時(shí)提出。轉(zhuǎn)換帶是盆地中一種特殊的構(gòu)造帶，通過調(diào)節(jié)單個(gè)斷層和盆地單元之間斷距的變化來調(diào)節(jié)構(gòu)造的變形，這種特殊的應(yīng)力調(diào)節(jié)帶還可以將變形產(chǎn)生的斷層位移轉(zhuǎn)移到其他的斷層上，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造應(yīng)力在三維空間的守恒。轉(zhuǎn)換帶與盆地的主構(gòu)造有著密不可分的關(guān)系，這就決定了轉(zhuǎn)換帶控制著盆地大規(guī)模的油氣聚集，所以在油氣勘探中起到了關(guān)鍵作用。20世紀(jì)80年代以來，Gibbs[2-3]、Rosendahl[4]、Scott等[5]、Morley等[6]、Faulds等[7]對(duì)東非裂谷系中的轉(zhuǎn)換帶進(jìn)行了大量研究，其中尤以 Morley的研究影響最大。劉德來等[8]和胡望水等[9]分別在松遼盆地和渤海灣盆地的油氣勘探中進(jìn)行了轉(zhuǎn)換帶研究，取得了顯著的成果。近十幾年來，在全球裂谷盆地中發(fā)育的轉(zhuǎn)換帶上發(fā)現(xiàn)了大量的油氣，如萊茵河上游地塹、黃河口凹陷、蘇伊士海灣等[10-12]。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過利用轉(zhuǎn)換帶的研究來指導(dǎo)油氣勘探已近40年，但對(duì)轉(zhuǎn)換帶的分類、成因及其地質(zhì)意義等方面的認(rèn)識(shí)還有待進(jìn)一步研究。下面，筆者對(duì)轉(zhuǎn)換帶的分類及其在油氣勘探中的作用進(jìn)行闡述。

1 根據(jù)幾何形態(tài)分類

Morley等[6]依據(jù)轉(zhuǎn)換帶內(nèi)大斷層之間的相對(duì)傾向關(guān)系將轉(zhuǎn)換帶分為3種類型：共軛會(huì)聚型、共軛離散型和同向型。共軛表示轉(zhuǎn)換帶內(nèi)大斷層之間傾向相反，其中傾向彼此相向傾斜的為共軛會(huì)聚型，而傾向彼此相背傾斜的為共軛離散型。在裂谷盆地中，共軛轉(zhuǎn)換帶代表著裂谷盆地發(fā)生不對(duì)稱和傾向反向的變化，盆地的構(gòu)造樣式復(fù)雜多變，一般在長(zhǎng)條狀的深大斷裂中較常見，而同向型轉(zhuǎn)換帶出現(xiàn)在一系列具有傾向相同的斷層之間，盆地表現(xiàn)為階梯狀，一般發(fā)育在寬大的伸展盆地中。

在區(qū)域上，盆地的伸展變形是依靠轉(zhuǎn)換帶內(nèi)主要的2條邊界斷層來實(shí)現(xiàn)應(yīng)變轉(zhuǎn)換和位移轉(zhuǎn)換。依據(jù)平面上邊界斷層的接觸關(guān)系，轉(zhuǎn)換帶又可進(jìn)一步細(xì)分趨近、超接、平行和同線型，具體內(nèi)容如下：①趨近型轉(zhuǎn)換帶。該類型轉(zhuǎn)換帶出現(xiàn)在2條斷層末端相互靠近但又未疊加的部位，代表了較小的斷層平移量。在裂谷形成初期，為了保持應(yīng)變的守恒，趨近型轉(zhuǎn)換帶除了斷層平移外，地層還要發(fā)生其他類型的形變。②超接型轉(zhuǎn)換帶。該類型轉(zhuǎn)換帶出現(xiàn)在2條斷層末端已相互出現(xiàn)疊加處，顯示了最大的斷層平移量，這是趨近型轉(zhuǎn)換帶進(jìn)一步演化的結(jié)果，在大多數(shù)裂谷盆地中普遍存在。趨近型和超接型的劃分可影響轉(zhuǎn)換帶內(nèi)構(gòu)造的走向、樣式及位移變化量，同時(shí)反映了盆地的發(fā)育程度。③平行轉(zhuǎn)換帶。該類型轉(zhuǎn)換帶并未出現(xiàn)在斷層的末端，而是由2條互相平行的斷層組成，以類似于地壘、地塹和階梯狀正斷層的形式出現(xiàn)。在走向上，當(dāng)1條斷層停止位移，相應(yīng)的位移量就會(huì)轉(zhuǎn)移到對(duì)面的斷層上，如果這種位移量不能有效地發(fā)生轉(zhuǎn)移，則該構(gòu)造帶不能成為轉(zhuǎn)換帶，所以，并不是所有地壘、地塹和階梯狀正斷層都是轉(zhuǎn)換帶。④同線型轉(zhuǎn)換帶。該類型轉(zhuǎn)換帶出現(xiàn)在1條傾向發(fā)生反向的斷層和另1條傾向發(fā)生同向的斷層連接處，斷層的末端形成八字形，且與小型轉(zhuǎn)換帶呈指狀交叉，這種轉(zhuǎn)換帶類型僅出現(xiàn)在共軛離散型中。

2 根據(jù)構(gòu)造規(guī)模分類

根據(jù)轉(zhuǎn)換帶的構(gòu)造規(guī)模分為盆間轉(zhuǎn)換帶和盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶（見圖1）。從圖1可以看出，A、B 2個(gè)盆間轉(zhuǎn)換帶把Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個(gè)半地塹分開，轉(zhuǎn)換帶B為共軛型轉(zhuǎn)換帶，轉(zhuǎn)換帶A為同向型轉(zhuǎn)換帶。單個(gè)斷層被盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶a、b、c所分開。在實(shí)際盆地中，盆間轉(zhuǎn)換帶的規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶的規(guī)模。

圖1 盆間轉(zhuǎn)換帶和盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶關(guān)系示意圖

2．1 盆間轉(zhuǎn)換帶

盆間轉(zhuǎn)換帶的規(guī)模為幾公里到幾十公里，連接單個(gè)半地塹的復(fù)雜帶，包括盆間山脊到寬大的斷裂帶以及較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換斜坡(見圖2）。盆間轉(zhuǎn)換帶對(duì)盆地地層和水系的演化有明顯影響，使得半地塹之間地層差異較大，并且是軸向沉積體系進(jìn)入斷裂區(qū)的通道，分隔不同的地塹沉積中心。例如在裂谷盆地中，盆間轉(zhuǎn)換帶主要影響裂谷內(nèi)的長(zhǎng)軸方向流體流動(dòng)，朝著轉(zhuǎn)換帶遷移的流體將匯聚于粗碎屑區(qū)，并可能由此進(jìn)入半地塹中。由于不同的斷距、沉降史和沉積物供給，這些沉積中心將發(fā)育不同的地層，這樣就無法從一個(gè)半地塹去直接推測(cè)另一個(gè)半地塹的垂向地層序列，給地層等時(shí)對(duì)比帶來很大的不確定性。

共軛盆間轉(zhuǎn)換帶連接的邊界斷層位于斷裂的反方向上，一般連接的是長(zhǎng)條形斷裂帶的半地塹，主要以盆間山脊、共軛轉(zhuǎn)換斜坡、轉(zhuǎn)換斷層和同向轉(zhuǎn)換斜坡的形式出現(xiàn)。盆間山脊(圖2（a））出現(xiàn)在邊界斷塊傾向改變處，這種幾何形態(tài)使得下盤抬高、成脊，可以比周圍的沉積中心高幾百米。如Burtons盆間山脊和Kavala盆間山脊是非洲坦噶尼喀裂谷中的盆間轉(zhuǎn)換山脊，共軛Kavala盆間山脊把Kalemie半地塹和West Kigoma半地塹分開，北部的共軛Burtons盆間山脊把North Kigoma半地塹和East Kigoma半地塹分開[11]。共軛轉(zhuǎn)換斜坡(圖2（b））以一系列與邊界斷層似平行的傾斜滑動(dòng)斷層為特征。以萊茵河上游北部地塹的轉(zhuǎn)換帶為例，其走向?yàn)镹E-SW的轉(zhuǎn)換帶包含了2個(gè)極性相反的南北半地塹，北部次盆地的沉積中心與地塹的西部邊界斷層相鄰，橫向沉降和斷層位移的變化使得西部邊界斷層作為北部地塹沉積物的切入點(diǎn)。該轉(zhuǎn)換帶是構(gòu)造活躍，發(fā)育構(gòu)造圈閉，所以在萊茵河北部地塹中，很多油田都處于該轉(zhuǎn)換帶上[10]。轉(zhuǎn)換斷層(圖2（c））連接極性相反的邊界斷層，轉(zhuǎn)換斷層區(qū)一般有2條或更多條斷層線斜交，斷層既具有走向滑動(dòng)又具有斜向滑動(dòng)的特征。在蘇伊士海灣南部的Morgan轉(zhuǎn)換帶和北部的Zafarana轉(zhuǎn)換帶都屬于此類轉(zhuǎn)換帶[11]。同向轉(zhuǎn)換斜坡(圖2（d））一般位于斷裂區(qū)同一傾向的邊界斷層發(fā)育處，經(jīng)常發(fā)育在有大陸伸展的地區(qū)，以沃薩奇嶺斷層帶為例，該斷層帶包括加拿大落基山脈的一段以及美國(guó)猶他州中部至印第安納州東南一線，斷層帶內(nèi)發(fā)育了很多分割半地塹的同向盆間轉(zhuǎn)換斜坡，如位于鹽湖城斷塊和韋伯?dāng)鄩K一線的東部轉(zhuǎn)換斜坡以及紐約州的萊文斷塊和菲也特?cái)鄩K之間的轉(zhuǎn)換帶[13]。

2．2 盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶

盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶的規(guī)模較小，一般為幾百米到幾公里，位于單個(gè)半地塹內(nèi)部或半地塹邊界，也可在盆間斷層內(nèi)部形成，連接一個(gè)或多個(gè)正斷層，它可調(diào)節(jié)構(gòu)造樣式的差異和斷塊間斷距的變化。盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶表現(xiàn)為區(qū)分雁列式正斷層的轉(zhuǎn)換斜坡和一系列小規(guī)模的斷裂帶，它們不是主要的斷裂屏障，只表現(xiàn)為低幅的地形變化和較小的階梯狀斷層，一般作為局部沉積物運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃刂屏司植肯鄮У姆植迹詫?duì)盆地的規(guī)模和地層的發(fā)育特征影響較小。盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶主要分為2種形式：盆內(nèi)轉(zhuǎn)換斷層和盆內(nèi)轉(zhuǎn)換斜坡。盆內(nèi)轉(zhuǎn)換斷層(圖3（a））一般在斷層區(qū)產(chǎn)生角度彎曲，并且有沿走向的變形滑動(dòng)，包括了交織的斷層和小的斷層褶皺，這些斷層都有相對(duì)較陡的傾角，相鄰地區(qū)還會(huì)發(fā)育同樣的轉(zhuǎn)換斷層，這樣使得整個(gè)斷層區(qū)在平面圖上顯示為一條曲線。如阿布宰尼邁地區(qū)（蘇伊士灣的中部省份）的巴巴轉(zhuǎn)換斷層，其包含了許多正斷層、逆沖斷層和褶皺。盆內(nèi)轉(zhuǎn)換斜坡(圖3（b））調(diào)節(jié)了斷塊之間的斷距，形成位于2個(gè)雁列式斷塊之間的斜坡區(qū)域。如沿格陵蘭（北美東北的一大島名，屬丹麥）東部發(fā)育的HolgerDanske和Marcusdal盆內(nèi)轉(zhuǎn)換斜坡，這2個(gè)同向的轉(zhuǎn)換斜坡在盆地內(nèi)連接了Konglomeratpas、Arkosedal、Holger danske 3個(gè)同向斷層[11]。

圖2 幾種主要的盆間轉(zhuǎn)換帶示意圖

圖3 盆內(nèi)轉(zhuǎn)換帶示意圖

3 根據(jù)力學(xué)成因分類

轉(zhuǎn)換帶大多發(fā)育在伸展盆地中，是拉張環(huán)境下伴生的構(gòu)造帶，但在其他構(gòu)造環(huán)境中也發(fā)育有轉(zhuǎn)換帶。由于轉(zhuǎn)換帶是多方向上力的平衡體，根據(jù)轉(zhuǎn)換帶的力學(xué)成因，分為如下類型：走滑型轉(zhuǎn)換帶、拉分型轉(zhuǎn)換帶和擠壓型轉(zhuǎn)換帶。走滑型轉(zhuǎn)換帶(圖4（a））是一系列平移的斷層在剪切作用下形成的，在剖面上斷層主要表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造。黃河口凹陷中央隆起帶的走滑轉(zhuǎn)換帶是一個(gè)典型實(shí)例，該轉(zhuǎn)換帶通過郯廬斷裂帶西支的剪切作用產(chǎn)生，是黃河口凹陷主要的含油氣構(gòu)造帶之一，其通過控制圈閉的發(fā)育、砂體的展布和油氣的運(yùn)移，從而控制中央隆起區(qū)的油氣聚集[12]。拉分型轉(zhuǎn)換帶(圖4（b））通過張應(yīng)力作用形成，表現(xiàn)為一系列階梯狀正斷層，一般發(fā)育于寬大的伸展斷陷盆地中，如我國(guó)黃驊盆地的羊三木構(gòu)造變換帶[14]以及松遼盆地北部的轉(zhuǎn)換帶屬此類型[8]。擠壓型轉(zhuǎn)換帶(圖4（c））是壓應(yīng)力作用的產(chǎn)物，在實(shí)際盆地中表現(xiàn)為一系列逆沖推覆體的變形特征[1]。

圖4 3種構(gòu)造成因的轉(zhuǎn)換帶理想模式

從力學(xué)平衡角度來說，走滑型轉(zhuǎn)換帶形成的同時(shí)，在平移斷層的端部不但可以轉(zhuǎn)換成張性構(gòu)造，也有可能轉(zhuǎn)換成壓性構(gòu)造。所以，在盆地形成過程中的不同階段，地殼之間各種應(yīng)變都要發(fā)生轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)換帶的類型也會(huì)隨之發(fā)生改變，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)變都是通過轉(zhuǎn)換帶來調(diào)節(jié)平衡。

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