淺談橫向構造帶及其對沉積作用和油氣成藏的影響

張東東，賈 楠，王建強，梁利平，2

(1.大陸動力學國家重點實驗室(西北大學)，西北大學含油氣盆地研究所，陜西 西安 710069;2.長慶油田輸油處，陜西 西安 710018)

淺談橫向構造帶及其對沉積作用和油氣成藏的影響

張東東1，賈 楠1，王建強1，梁利平1，2

(1.大陸動力學國家重點實驗室(西北大學)，西北大學含油氣盆地研究所，陜西 西安 710069;2.長慶油田輸油處，陜西 西安 710018)

橫向構造帶是與主體構造體系在走向、幾何形態、構造類型上有所不同的一種構造，其與油氣藏的分布密切相關。結合前人研究成果，概述橫向構造帶的概念、類型、成因及其與沉積作用和油氣藏之間的相互關系，對歧口凹陷港西－港東斷裂之間的橫向構造進行分析，認為該橫向構造為繼接斜坡帶，由地質結構不均一和地質作用不均一綜合控制形成，對沉積作用和油氣疏導、聚集等具有影響作用。

橫向構造帶;沉積作用;油氣藏;港西－港東斷裂帶

橫向構造帶是近年來發現的在拉張環境中較為常見的構造，其對張性盆地的幾何形態、構造格局、構造演化、沉積相變有著較強的控制作用，也影響著油氣、煤和某些金屬礦產的聚集與分布。不同學者對橫向構造帶的定義、特征、分類及其成因機制的認識上尚存在較大的分歧，對橫向構造帶統一概念，明確分類和形成機制，對于尋找新型油氣聚集帶有極為重要的意義。

橫向構造帶在國內外有很多相關術語，如構造變換帶、傳遞帶、轉換帶、調節帶、調節構造、聯結帶、變換斷層、transfer zones、accommodation zones、relay ramps、transfer faults、transition structures等等，其研究始于 20世紀70年代，Dahlstrom在研究擠壓變形中褶皺—逆沖斷層的幾何形態時首先提出了 Transfer Zone的概念［1］，O’keefe，Stern，Gibbs等人在80年代發展了橫向傳遞帶的概念和分類，Bosworth和 Rosendahl等提出并豐富了“Accommodation Zones”的概念，Morley等在90年代將這種傳遞帶概念應用于研究伸展構造［2］，后來Faulds和Varga將這種橫向構造帶分為 Transfer Zone和Accommodation Zone 兩類［3］。

在國內，劉德來(1994)、胡望水(1994)、鄔光輝(1999)、趙紅格(2000)、陳發景(2004)等學者先后對這類構造進行了研究，以介紹和編譯國外學者的相關理論，結合國內松遼盆地、渤海灣盆地等實際工作研究為主，取得了一些認識［4－17］。但研究過程中出現了對橫向構造帶的概念混亂、名詞術語不統一等問題，所表述含義相似，橫向構造帶是地層為保持應變和位移量的守恒，形成走向上與區域(優勢)構造線垂直或大角度相交，幾何形態與主體構造不同的復雜構造帶。

1 橫向構造帶的分類及成因

1.1 橫向構造帶分類

橫向構造帶在實際地質研究中比較多見，其分類可依據不同的標準有不同的分類方式。

1)根據結構特征和地質作用的不同，將橫向構造分為三類:變換帶、調節帶和繼接帶［3，6，7，15］:①變換帶，發育于邊界伸展斷裂被其走向垂直的橫斷層所截切的部位，這種橫切邊界伸展斷裂并通過位移量調節邊界斷裂伸展量的斷層便稱為變換帶(圖1a)。②調節帶，指能夠調節疊覆帶或正斷層系間應變轉化的一組構造，應變直接在此帶或正斷層系間傳遞，常由若干條中－小型斷層和夾于其間的不規則斷塊組成，一般無規模較大、延伸較長的斷層(圖1b)。③繼接帶，往往處于兩條近平行展布的大型相鄰斷層首尾不連的側接部位(圖3c)，繼接帶對相鄰的兩條主斷層的空間延展和斷裂作用的延續起了過渡、銜接或傳遞作用。

2)根據引起橫向構造的伸展正斷層在剖面上的相對傾向關系及其組合特征，可劃分為同向型和反向型(或共軛型)兩大類(圖 1，d，e，f)［3］。同向型表示傾向相同的兩條正斷層之間形成的橫向構造，反向型表示傾向相反的兩條正斷層之間形成的變換構造，又可進一步分為對向型(或聚斂型)和背向型(或發散型)。

3)根據伸展斷層在平面上的相互展布關系，橫向構造則可劃分為趨近型、疊覆型、平行型和同線型 4種類型［9］(圖1，g，h，i，j)。

4)根據橫向構造帶的活躍演化時間，可以將橫向構造分為沉積期橫向構造和沉積期后橫向構造［14］。

5)根據橫向構造帶的規模將其劃分為三個不同級別［5］。一級橫向構造帶:在橫向上將盆地分割為不同的構造和沉積單元，并調節兩邊構造的伸展形變和沉積模式;二級橫向構造帶:盆地內調節不同構造單元之間伸展形變的橫向構造;三級橫向構造帶:調節主斷層走向上的形變或斷面的變化，以及斷層上盤構造沉降的差異。

橫向構造帶往往由一系列的復雜構造組成，并不是由單純的一類橫向構造組成，在實際研究中應結合具體地區綜合分析。

圖 1 橫向構造分類圖［4，5，11，14，17］

1.2 橫向構造的形成原因

對于橫向構造帶的成因機制研究還相對薄弱，綜合前人研究，認為引起橫向構造帶出現的原因主要是由于不均一性，地球是一個復雜巨系統，在地質運動中常常出現不均一性，這種不均一性在地質運動中往往會導致差異和變量的產生，而地層應時刻保持應變和位移量的守恒，于是便出現橫向構造帶調節這種差異和變量。

地質運動中的不均一性可按其對象不同分為地質結構不均一和地質作用不均一(表1)。

1)地質結構不均一性:是指在地質運動中的地質體本身結構存在不均一性，地層巖石組成不同、地層展布不同、基地結構不同、先期存在斷層等，在一次地質作用下，各地區因其結構不同其表現也有所差異，進而形成調節這種差異的橫向構造，地質結構的不均一表現形式比較多樣，如盆地基地結構的差異［5，17］、斷層沿走向的分段活動［17］、先存斷層活化［4］等。

2)地質作用不均一性:為地質作用在發生過程當中在不同地區存在發生時間、持續時間、強弱、方向等方面的不均一性，這些不均一性引起在不同地區地質作用的表現形式存在差異，從而形成調節這種差異的橫向構造，地質作用不均一性在地質過程中比較常見，前人提到的有裂陷作用的遷移及其活動的強弱變化［5］、伸展盆地發展及張應力的演變［8］、不均勻斜向伸展［5］等。

通常橫向構造的形成原因比較復雜，多為地質結構不均一和地質作用不均一共同引起，且兩者之間也可互為因果。

表 1 橫向構造成因類型［4，5，8，17］

2 橫向構造帶對沉積作用和油氣成藏的影響

橫向構造帶可以將張性盆地分隔為在沉積環境配置、沉積相、厚度展布、充填序列及沉積 －構造演化等方面表現出差異的構造區段［10］。而不同構造區段內部的沉積作用也受到了邊界橫向構造和內部橫向構造的控制和影響，橫向構造帶對物源的導入及其向凹陷中心多級分散具有明顯的控制作用(圖2)。一般橫向構造帶在盆地或坳陷中也較易形成斜坡帶，連接隆起和凹陷，故其對水流方向和沉積區域都具有一定的控制作用。在盆地的沉積充填過程中，橫向構造帶的存在影響著入盆水系和沉積體系的分布，因此決定著盆內生儲蓋的空間展布與相互匹配組合關系，從而也對油氣的分布具有重要的控制作用，其中走向斜坡、斜向背斜和地壘等正向構造變換帶內，油氣田常常集中分布，繼接帶常常為油氣流體運移的優勢通道和指向［10，12，13，17］。橫向構造帶與儲集層的分布密切相關，通常是大量富砂質沉積的源區，帶內可以形成各種圈閉，包括斷塊、尖滅、相變、上超關系等，為油氣富集區的形成創造了有利條件。

圖2 橫向構造控制沉積作用示意圖［11］

3 以歧口凹陷港西－港東斷裂帶為例

3.1 區域地質與基本結構

圖3 歧口凹陷港西－港東斷裂構造圖及地震剖面

圖3 歧口凹陷港西－港東斷裂構造圖及地震剖面

歧口凹陷是位于黃驊坳陷中北部的一個新生代凹陷，經歷了多期構造運動，新生代地層發育較全，主要有沙河街組、東營組、館陶組和明化鎮組，其中沙河街組可分為沙三段、沙二段和沙一段。港西斷裂為歧口凹陷的一條二級斷裂，分隔北大港凸起帶和歧北次凹，呈北東走向，南東傾向，長可達34 km，港東斷裂位于港西斷裂南東側，長23 km左右，兩條斷裂走向平行，傾向相同，與港西斷裂相隔2～5 km(圖3)。地震剖面顯示兩條斷裂均切割全部新生代地層，同屬控制沉積斷裂，港西斷裂鄰近北大港凸起，港東斷裂鄰近歧北次凹，兩者深部或有相交，其間存在若干連接斷裂。

3.2 斷裂活動性

歧口凹陷在新生代主要經歷了裂陷Ⅰ期(Es3)、構造平靜期(Es2)、裂陷Ⅱ期(Es1 － Ed)和坳陷期(N)［18］，其中斷裂活動主要在沙三期(Es3)、沙一期(Es1)、東營期(Ed)和新近紀(N)發育，結合最新三維地震數據，在港西斷裂和港東斷裂的疊覆區域取5條北西向地震剖面，計算剖面上兩條斷裂各自的分層古落差，對比其演化特征及規律(圖4)。分析結果顯示，港西斷裂和港東斷裂均在沙三期開始活動，各期活動量按高低依次為沙三期、沙一期、東營期和新近紀，在兩條斷裂的疊覆區域，由南西向北東，各期古落差在港西斷裂顯示遞減特征，在港東斷裂則為遞增特征，說明兩條斷裂屬側接斷裂，兩者在伸展力上為接力關系。同時從斷裂活動性上可知，港東斷裂在沙三期之后各期活動比重明顯強于港西斷裂，表明在凹陷活動后期，港東斷層較港西斷裂更為活躍。

圖4 港西－港東斷層斷裂活動量對比

3.3 橫向構造帶分析

結合港西斷層和港東斷層的結構和演化特征，認為在兩者之間存在橫向構造帶(圖5)。三維模型顯示橫向構造為傾向南西的繼接斜坡帶，對相鄰的兩條主斷層的空間延展和斷裂作用的延續起了過渡、銜接或傳遞作用，且繼接斜坡帶上發育近東西向的南傾連接斷層(圖 4，F1，F2，F3)，調節港西斷裂上盤向港東斷裂下盤過渡所產生的變形量，當兩條主斷層伸展作用繼續發展，位移、傾向和傾角不斷變大，主斷層疊覆量增大時，繼接帶將變成了正斷層的一部分;剖面上，兩條斷層同向，屬同向型橫向構造;平面上，該橫向構造處于兩條斷裂的疊覆區域，屬于疊覆型橫向構造;形成時間上，港西斷層和港東斷層都屬于控制沉積斷層，在沉積期間持續活動，故該橫向構造為沉積期橫向構造;規模上，該橫向構造帶主要為調節港西斷層和港東斷層之間的形變量而產生，屬于三級橫向構造帶。根據港西－港東斷裂活動性可知，該橫向構造帶主要由地質結構不均一性和地質作用不均一性共同控制形成，結構的不同導致研究區在同一伸展作用(Es3)下出現了兩條斷裂，之間形成繼接斜坡帶，而在 Es3期后凹陷整體存在由南西往北東的構造遷移，該遷移現象為地質作用的不均一性，致使兩條斷裂之間的橫向構造進一步活躍，從而形成連接斷裂等。

圖5 港西－港東斷層間橫向構造解析

3.4 油氣意義

歧口凹陷的主要烴源巖在沙三段和沙一段發育［19］，港西斷層和港東斷層在主要烴源巖沉積期活動且控制沉積，斜坡帶作為物源的導入渠道對歧北次凹的沉積同樣具有控制作用，在油氣運移過程中，斜坡帶充當了主要油氣運移通道(圖6左)，油氣經由斜坡帶從歧北次凹向北大港凸起帶運移，斜坡帶同時作為隆起帶也成為有利油氣聚集區，成為了凹陷的主要油氣藏分布區域(圖6右)，形成諸多構造油氣藏和構造－巖性油氣藏，如港東、港西、港中、聯盟等油田皆分布于該橫向構造帶周圍。

圖6 港西－港東斷裂橫向構造帶油氣成藏模式圖

4 結語

橫向構造帶是地層為保持應變和位移量的守恒，形成走向上與區域(優勢)構造線垂直或大角度相交，幾何形態與主體構造不同的復雜構造帶。橫向構造帶分類不同的人有不同分類標準，本文按不同的依據對橫向構造進行分類討論，其成因復雜，實際工作應結合實例予以綜合考慮。橫向構造對沉積作用和油氣的分布具有重要的控制作用。應用概念分析了歧口凹陷港西－港東斷裂之間的橫向構造帶，認為該橫向構造帶屬于繼接斜坡帶，其在沉積期間由地質結構不均一和地質作用不均一共同造成，對沉積作用和油氣藏有控制作用。

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P618.130.2

B

1004－1184(2012)05－0136－04

2012－06－06

國家科技重大專項(2011ZX05023－001－002);國家自然科學基金重點項目(90814005)。

張東東(1985－)，男，陜西乾縣人，在讀博士研究生，主攻方向:沉積盆地分析與油氣勘探。