渤海海域石臼坨凸起西南緣斷層特征對(duì)油氣成藏的控制作用

龐小軍， 王清斌， 張雪芳， 李　歡， 何　京

( 中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津　300452 )

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渤海海域石臼坨凸起西南緣斷層特征對(duì)油氣成藏的控制作用

龐小軍， 王清斌， 張雪芳， 李歡， 何京

( 中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津300452 )

為解決石臼坨凸起西南緣烴源巖展布、儲(chǔ)層分布、油氣成藏規(guī)律等不明確問題，采用斷層活動(dòng)速率法，研究沙河街組三段(沙三段)至現(xiàn)今斷層的活動(dòng)性，探討不同級(jí)別斷層活動(dòng)性與油氣運(yùn)聚的關(guān)系。結(jié)果表明：沙三段至現(xiàn)今，邊界斷層活動(dòng)呈強(qiáng)—弱—最強(qiáng)—強(qiáng)—弱—弱—弱—強(qiáng)的特征。沙三段至東營(yíng)組二段(東二段)邊界斷層活動(dòng)強(qiáng)，是烴源巖和近源三角洲儲(chǔ)層發(fā)育期，儲(chǔ)層和烴源巖厚度大，儲(chǔ)層范圍小；東一段至現(xiàn)今邊界斷層活動(dòng)弱，為河流相和淺水三角洲儲(chǔ)層發(fā)育期。古近系斷層活動(dòng)強(qiáng)的位置發(fā)育斷層—巖性圈閉；斷層活動(dòng)弱的位置發(fā)育巖性圈閉。新近系受明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今斷層活動(dòng)的影響，發(fā)育斷層—地層圈閉。東營(yíng)組末期烴源巖成熟且油氣開始運(yùn)移；館陶組和明化鎮(zhèn)組下段斷層活動(dòng)弱，油氣向古近系近源三角洲儲(chǔ)層中運(yùn)移并保存。明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今斷層活動(dòng)增強(qiáng)，古近系的油氣藏遭受破壞，油氣向新近系的有利圈閉聚集成藏。當(dāng)明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今的斷層活動(dòng)速率小于25 m/Ma時(shí)，利于該區(qū)油氣在古近系聚集成藏；反之，利于在新近系成藏。長(zhǎng)期活動(dòng)和晚期活動(dòng)的次生斷層主要控制油氣向淺層運(yùn)移和成藏。

渤海海域； 石臼坨凸起； 斷層活動(dòng)； 烴源巖； 儲(chǔ)層； 圈閉； 油氣

0　引言

在陸相斷陷盆地中，斷層控凹、控?zé)N、控砂、控運(yùn)、控圈、控藏等理論一直是油氣地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)，也是對(duì)油氣成藏條件影響的綜合反映[1-7]。羅群闡述斷裂控?zé)N理論，以斷裂為主要控制因素和基本線索尋找有利的含油氣構(gòu)造[1]。王華等研究南堡凹陷同沉積斷裂與沉積格局，認(rèn)為控凹斷裂直接控制局部構(gòu)造帶的可容納空間變化和古地貌形態(tài)，從而形成不同的沉積展布特征[2]。此外，南陽(yáng)凹陷南部邊界大斷裂活動(dòng)性在時(shí)間上經(jīng)歷多期強(qiáng)弱變化，活動(dòng)速率大的地區(qū)往往發(fā)育規(guī)模較大的砂體，斷裂活動(dòng)對(duì)沉積作用的控制明顯[3]。岐口凹陷主力烴源巖的斷層活動(dòng)速率和差異系數(shù)較大地區(qū)對(duì)應(yīng)的圈閉油氣較為富集；反之，富集程度較差[4]。由于石臼坨凸起淺層新近系油氣勘探潛力有限，該區(qū)逐漸向凸起邊緣陡坡帶中深層勘探。近年來，在石臼坨凸起邊緣與凹陷的過渡地區(qū)發(fā)現(xiàn)大量油氣，且具有淺層和深層間互出現(xiàn)的特點(diǎn)，油氣分布比較復(fù)雜，成藏規(guī)律不清。石臼坨凸起西部南緣鉆井較少，人們?cè)趯有虻貙痈窦堋?chǔ)層特征等方面進(jìn)行研究[8-10]，該地區(qū)控凹斷層發(fā)育，對(duì)該地區(qū)斷層特征與油氣成藏之間的關(guān)系還缺乏研究。筆者利用三維地震資料，結(jié)合鉆井、測(cè)井及分析化驗(yàn)等資料，分析該地區(qū)斷層特征，探討斷層活動(dòng)與油氣聚集的關(guān)系，豐富斷裂活動(dòng)對(duì)油氣生成、運(yùn)移、聚集成藏的理論認(rèn)識(shí)，對(duì)研究區(qū)的油氣勘探評(píng)價(jià)具有指導(dǎo)意義，對(duì)預(yù)測(cè)和尋找類似構(gòu)造區(qū)的有利目標(biāo)具有借鑒作用。

1　研究區(qū)概況

石臼坨凸起是渤海灣盆地埕寧隆起的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，北為秦南凹陷，南與沙壘田凸起共同夾持渤中西次洼，西與南堡凹陷過渡，東與渤中凹陷主體相接；研究區(qū)位于石臼坨凸起西南緣，是與渤中西次洼相接的部分[11-15](見圖1)。該構(gòu)造新生界發(fā)育齊全[8-10]，古近系孔店組深灰色泥巖發(fā)育，但分布范圍及厚度有限；沙河街組三段(沙三段)暗色泥巖發(fā)育，是優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育層段，沙河街組一段、二段(沙一、二段)下部發(fā)育一套含鈣質(zhì)及云質(zhì)粗碎屑沉積，上部沉積深灰色泥巖；東營(yíng)組三段(東三段)發(fā)育厚層深灰色泥巖夾砂巖，東營(yíng)組一段、二段(東一、二段)下部為淺灰色砂巖與綠灰色泥巖互層，上部砂巖占主要地位，泥巖呈夾層形式出現(xiàn)；新近系館陶組發(fā)育辮狀河砂礫巖，夾棕紅色泥巖；明化鎮(zhèn)組發(fā)育曲流河相，下段為棕紅色泥巖夾灰綠色細(xì)砂巖，上段砂巖比例增加與灰綠色泥巖互層；第四系平原組以黏土、砂土、粉細(xì)砂為主?？v向上，緊鄰該區(qū)的渤中凹陷主要發(fā)育沙三段、沙一、二段、東三段和東二段等4套烴源巖[10-12,16-18]，沙三段、沙一、二段、東三段和東二段早期的儲(chǔ)層以扇三角洲和辮狀河三角洲沉積為主，東二段晚期至東一段主要以曲流河三角洲與辮狀河三角洲為主，館陶組以辮狀河為主，明化鎮(zhèn)組主要以曲流河與淺水三角洲為主，整體上生儲(chǔ)蓋條件優(yōu)越。鉆井揭示，該區(qū)油氣分布比較復(fù)雜，分布于古近系沙一、二段、東三段、東二段、館陶組，且東部油氣主要聚集在古近系，西部主要集中在新近系。

石臼坨凸起西部南緣邊界控盆斷層及次生斷層發(fā)育，斷層對(duì)烴源巖分布、儲(chǔ)層類型及展布、圈閉類型及油氣運(yùn)聚具有明顯的控制作用。

圖1　石臼坨凸起西部南緣位置、斷層展布、統(tǒng)計(jì)點(diǎn)位置和編號(hào)Fig.1 Location, fault distribution, number and position of statistic point of the western Shijiutuo uplift

2　斷層特征

2.1分布

石臼坨凸起西部南緣邊界斷層與次生斷層較發(fā)育，邊界斷層西部呈近北西—南東走向、傾向南西，東部呈近南西西—北東東走向、傾向南南東，斷層背凸面凹，北側(cè)為石臼坨凸起，南側(cè)為渤中凹陷，整體上呈“V”型展布(見圖1)。次生斷層主要呈近南西西—北東東走向、傾向南南東，局部?jī)A向北北西，且在中部個(gè)別斷層走向由近南西西—北東東過渡為北西—南東，東部次生斷層大多數(shù)向北與邊界斷層相接，向南伸入渤中凹陷，且斷層之間呈近平行狀或多條斷層相接的組合；西部次生斷層與邊界斷層近似平行展布，且斷層之間多呈銳角相接?？v向上，邊界斷層貫穿新生界地層，次生斷層主要發(fā)育于古近系或切穿新生界、新近系—第四系地層。邊界斷層以鏟式和座椅式為主，與次生斷層組合形成負(fù)花狀或順向斷階構(gòu)造樣式(見圖2)。

石臼坨凸起西部南緣邊界斷層及其次生斷層的平面分布,以及垂向組合形成石臼坨凸起西部南緣與渤中凹陷西北部斜坡帶的古地理格局，使斷層不同部位的地層厚度、儲(chǔ)層分布、烴源巖分布、圈閉類型及油氣富集程度受到影響。

2.2活動(dòng)

斷層活動(dòng)速率等于斷層下降盤厚度與斷層上升盤厚度之差與沉積時(shí)間的比值[2-7]，直接反映斷層活動(dòng)的強(qiáng)度。采用斷層活動(dòng)速率法，利用三維地震和鉆井資料，由西向東，計(jì)算石臼坨凸起西部南緣邊界斷層及其多條次生斷層的活動(dòng)速率(見圖3)，各段的平均斷層活動(dòng)速率見圖4。根據(jù)主要成藏期(明化鎮(zhèn)組上段(明上段)至現(xiàn)今)斷層的活動(dòng)性，由西向東將邊界斷層劃分為A(L1-L4)、B(L5-L10)、C(L11-L20)和D(L21-L22)等4個(gè)段(見圖1、圖3)。以館陶組底部為界限，根據(jù)斷層切穿層位及活動(dòng)期次，將斷層進(jìn)一步劃分為長(zhǎng)期活動(dòng)型、早期活動(dòng)型和晚期活動(dòng)型等3種類型(見圖1)。長(zhǎng)期活動(dòng)型斷層在古近系至新近系活動(dòng)，早期活動(dòng)型斷層只在古近系活動(dòng)，晚期活動(dòng)型斷層在館陶組之后開始活動(dòng)。

圖2　石臼坨凸起西部南緣斷層剖面組合樣式Fig.2 Fault section assemblage pattern of the south margin of the western Shijiutuo uplift

圖3　石臼坨凸起西部南緣斷層不同位置不同層位斷層活動(dòng)速率柱狀圖Fig.3 Fault activity rate histogram at different positions and horizon in south margin of the western Shijiutuo uplift

統(tǒng)計(jì)和分析斷層活動(dòng)速率認(rèn)為：

(1)縱向上，沙三段至現(xiàn)今，斷層活動(dòng)具有強(qiáng)—弱—最強(qiáng)—強(qiáng)—弱—弱—弱—強(qiáng)的特征，邊界斷層A段、B段和C段活動(dòng)性呈強(qiáng)—弱—最強(qiáng)—強(qiáng)—弱—弱—弱—強(qiáng)的特征。D段斷層活動(dòng)在館陶組終止，在明化鎮(zhèn)組至現(xiàn)今不活動(dòng)，具有強(qiáng)—弱—最強(qiáng)—強(qiáng)—弱—弱的特征。長(zhǎng)期活動(dòng)的次生斷層活動(dòng)性呈強(qiáng)—弱—最強(qiáng)—強(qiáng)—弱—弱—弱—強(qiáng)的特征，早期活動(dòng)的斷層只在古近系內(nèi)部活動(dòng)，晚期活動(dòng)的斷層只在館陶組至現(xiàn)今活動(dòng)，整體呈弱—弱—強(qiáng)的特征。

圖4　石臼坨凸起西部南緣各沉積時(shí)期不同斷層的平均活動(dòng)速率柱狀圖Fig.4 Average activity rate histogram of different fault in each sedimentary period at south margin of the western Shijiutuo uplift

(2)平面上，同一地質(zhì)時(shí)期，邊界斷層活動(dòng)性呈強(qiáng)—弱交替的變化特征。沙三段沉積時(shí)期，邊界斷層A段、C段和D段活動(dòng)較強(qiáng)，邊界斷層B段及C段與D段之間的過渡帶活動(dòng)較弱。沙一、二段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)繼承沙三段的特征。東三段和東二段沉積時(shí)期，邊界斷層A段、B段和C段等活動(dòng)性由西向東呈弱—強(qiáng)—弱的特征，且活動(dòng)性B段>C段>A段>D段。館陶組和明化鎮(zhèn)組下段(明下段)沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)整體較弱，橫向變化不大。明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今沉積時(shí)期，邊界斷層A段和C段呈弱—強(qiáng)—弱的特征，邊界斷層B段呈強(qiáng)—弱的特征，邊界斷層D段不活動(dòng)，整體上B段最強(qiáng)，A段和C段較弱，D段不活動(dòng)。

(3)空間上，由于各地質(zhì)時(shí)期斷層活動(dòng)不同，斷層空間展布和構(gòu)造演化具有差異性。沙三段沉積時(shí)期，邊界斷層活動(dòng)強(qiáng)，為盆地的強(qiáng)斷陷期，次生斷層不活動(dòng)；沙一、二段沉積時(shí)期，邊界斷層活動(dòng)減弱，為弱斷陷期，次生斷層不活動(dòng)；東三段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)，為強(qiáng)斷陷期，次生斷層開始活動(dòng)；東二段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)由強(qiáng)逐漸減弱，為斷拗轉(zhuǎn)換期，次生斷層活動(dòng)性減弱；東一段至明下段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)進(jìn)一步減弱，甚至停止活動(dòng)，整個(gè)盆地進(jìn)入熱沉降期；明上段至現(xiàn)今沉積時(shí)期，斷層重新活動(dòng)，活動(dòng)性增強(qiáng)，為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期。沙三段至館陶組沉積早期，邊界斷層A段至D段活動(dòng)，且西部比東部活動(dòng)性強(qiáng)；館陶組后期至明下段沉積時(shí)期，邊界斷層整體活動(dòng)弱，甚至停止活動(dòng)；明上段至現(xiàn)今沉積時(shí)期，邊界斷層A段至C段重新開始活動(dòng)，D段處于靜止?fàn)顟B(tài)。因此，該地區(qū)斷層活動(dòng)性與渤海灣盆地的構(gòu)造事件具有一致性，區(qū)別是東三段斷層活動(dòng)表現(xiàn)比較強(qiáng)。

因此，縱向上，斷層同一位置的活動(dòng)性在不同地質(zhì)時(shí)期具有明顯的差異性；平面上，同一地質(zhì)時(shí)期、同一條斷層的不同位置斷層活動(dòng)迥異；空間上，受不同構(gòu)造事件的影響，斷層活動(dòng)具有明顯的差異性，古近系斷層活動(dòng)強(qiáng)，館陶組至明下段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)弱，甚至停止活動(dòng)；明上段至現(xiàn)今沉積時(shí)期，斷層重新活動(dòng)，使邊界斷層及長(zhǎng)期活動(dòng)的次生斷層在古近系的活動(dòng)寬度和規(guī)模比新近系和第四系的大。

3　斷層活動(dòng)與油氣成藏的關(guān)系

石臼坨凸起西部南緣沙三段、沙一、二段、東三段和東二段的暗色泥巖為主要烴源巖；同時(shí)，沙三段至東二段的近源扇三角洲、辮狀河三角洲砂體，以及館陶組的辮狀河、明化鎮(zhèn)組的曲流河和淺水三角洲砂體為該地區(qū)的主要儲(chǔ)集層[9-12,17]。在斷層活動(dòng)性分析的基礎(chǔ)上，探討斷層與烴源巖分布、儲(chǔ)層類型和分布、儲(chǔ)蓋組合、圈閉類型、油氣運(yùn)移及成藏之間的關(guān)系。

3.1烴源巖

石臼坨凸起西部南緣位于渤中凹陷西部北緣。該地區(qū)的油氣來自渤中凹陷的烴源巖，渤中凹陷的烴源巖主要以暗色泥巖、頁(yè)巖和鈣質(zhì)頁(yè)巖等為主，且沙三段烴源巖較好，沙一、二段的次之，東三段與東二段的中等[7-10]。

鉆井資料揭示，沙三段烴源巖以暗色泥巖為主，單層厚度大，巖性較純，有機(jī)質(zhì)成熟度高；沙一、二段以深灰色、灰色頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)泥巖和泥巖為主，單層厚度小，有機(jī)質(zhì)成熟度高；東三段和東二段以深灰色泥巖為主，單層厚度大，有機(jī)質(zhì)成熟度中等。地震資料揭示，沙三段烴源巖以低頻中等連續(xù)中振幅亞平行反射為特征，均方根振幅屬性表現(xiàn)為中—強(qiáng)值；沙一、二段以低頻較連續(xù)強(qiáng)振幅平行反射為特征，均方根振幅屬性表現(xiàn)為強(qiáng)值；東三段以中頻較連續(xù)—連續(xù)中—強(qiáng)振幅平行—亞平行反射為主，均方根振幅屬性表現(xiàn)為中—強(qiáng)值；東二段以中—低頻連續(xù)中—強(qiáng)振幅平行反射為主，均方根振幅屬性表現(xiàn)為強(qiáng)值。利用地震相和地震屬性，結(jié)合鉆井和地球化學(xué)等資料，繪制沙三段、沙一、二段、東三段和東二段等時(shí)期的斷層活動(dòng)速率與烴源巖分布的平面圖。

平面上，以沙三段為例，石臼坨凸起西部南緣邊界斷層活動(dòng)的差異性控制沉降速率在平面上的變化，進(jìn)而控制該地區(qū)的烴源巖分布(見圖5)；斷層活動(dòng)越強(qiáng)的位置，沉降中心離斷層越近，烴源巖越靠近斷層，且厚度越大[5]，如L1-L5沙三段斷層活動(dòng)速率最大達(dá)296 m/Ma，斷層下降盤沉積烴源巖厚度也最大，大于500 m；L6-L9沙三段斷層活動(dòng)速率較小，小于206 m/Ma，下降盤烴源巖沉積厚度小于200 m。垂向上，沙三段、東三段和東二段斷層活動(dòng)整體較強(qiáng)，烴源巖的總厚度和單層厚度較大；沙一、二段斷層活動(dòng)較弱，沉降速率較慢，水體淺且咸，有利于湖相有機(jī)質(zhì)的發(fā)育，烴源巖厚度較小[5,10]。

圖5　西南地區(qū)沙三段斷層活動(dòng)與烴源巖分布的關(guān)系Fig.5 Relationship between fault activity rate and source rock distribution during Es3 at southwest margin

因此，斷層活動(dòng)控制烴源巖在平面上的分布及在縱向上的厚度。東營(yíng)組沉積末期，埋藏較深的烴源巖開始成熟，在后期幕式斷層活動(dòng)作用下，有助于成熟的烴源巖發(fā)生排烴作用。

3.2儲(chǔ)層、蓋層分布

石臼坨凸起西部南緣古近系的儲(chǔ)層主要為沙三段、沙一、二段、東三段和東二段下部的近源扇三角洲、辮狀河三角洲砂體，以及東二段上部和東一段的遠(yuǎn)源曲流河三角洲砂體[8]。由于東三段末期至東二段早期發(fā)育廣泛的湖侵作用，因此形成能夠直接覆蓋在近源砂體之上的厚層泥巖，對(duì)砂巖儲(chǔ)層起到封蓋作用；新近系儲(chǔ)層主要為館陶組的辮狀河與明化鎮(zhèn)組的曲流河、淺水三角洲砂體[9,19]，館陶組上部至明化鎮(zhèn)組，巖性組合為砂泥互層，具有較好的儲(chǔ)蓋組合特征。同沉積時(shí)期的斷層活動(dòng)對(duì)沉積相的展布具有明顯的控制作用，而切穿儲(chǔ)層的斷層后期活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層的物性具有明顯的改善作用[20]。以東三段為例，利用地震反射特征和地震屬性，結(jié)合鉆井、巖心等資料，繪制斷層活動(dòng)速率與儲(chǔ)層展布、沉降速率的關(guān)系圖(見圖6)。

圖6　東三段沉積相展布與斷層活動(dòng)性、沉降速率的關(guān)系Fig.6 Relationship between sedimentary facies distribution and fault activity, sedimentation rate in Ed3

東三段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)整體較強(qiáng)。該地區(qū)西部受西南傾向邊界斷層與北東—西南走向次生斷層組合的影響，發(fā)育一系列北東—西南方向展布的扇三角洲，傾向?yàn)槲髂?；東部受南東傾向邊界斷層與南西西—北東東走向次生斷層的影響，發(fā)育一系列北西—南東方向展布的扇三角洲。由西向東，邊界斷層活動(dòng)性呈強(qiáng)—弱的變化特征，由于斷層活動(dòng)的差異性造成凸起的差異隆升，在凸起邊界及斷層帶形成高—低變化的古地勢(shì)，在斷層活動(dòng)強(qiáng)的位置，斷層下降盤形成較低的古地形，有利于砂體的匯聚。在凸起區(qū)發(fā)育一系列殘留溝谷，由于沉積物快速堆積，斷層帶早期侵蝕的溝谷易被埋藏保存，刻畫東三段沉積時(shí)期的溝谷。地震和鉆井資料揭示，該地區(qū)扇三角洲表現(xiàn)為中頻楔狀前積反射特征，均方根振幅屬性表現(xiàn)為低值，其巖性以砂礫巖夾暗色泥巖為主，礫石較粗，且越靠近斷層，粒度越粗，垂向上厚度較大；斷層活動(dòng)越強(qiáng)的位置，砂礫巖儲(chǔ)層的厚度越大。

古近系沉積時(shí)期，沙三段、東三段、東二段早期斷層活動(dòng)較強(qiáng)，近源砂礫巖體發(fā)育，在砂礫巖體發(fā)育間歇期，湖相泥巖較發(fā)育，且由于扇三角洲或辮狀河三角洲根部物性較差，也起到封堵作用，東二段的湖侵作用也在區(qū)域上形成分布較穩(wěn)定的泥巖蓋層；沙一、二段斷層活動(dòng)弱，早期發(fā)育近源辮狀河三角洲和扇三角洲，晚期受湖侵作用的影響，發(fā)育區(qū)域性的泥巖蓋層；東二段晚期至東一段斷層活動(dòng)較弱，凸起被埋沒，發(fā)育河流相與遠(yuǎn)源曲流河三角洲沉積；館陶組、明化鎮(zhèn)組下段和明化鎮(zhèn)組上段斷層活動(dòng)較弱，主要發(fā)育辮狀河、曲流河、淺水三角洲、泛濫平原及湖相沉積，巖性主要以砂泥巖互層為主，儲(chǔ)蓋組合較好。

平面上，由于斷層差異性活動(dòng)形成沉積區(qū)洼隆相間的古地貌格局，使碎屑沉積物沿溝谷進(jìn)入盆地，并向洼中匯聚?？v向上，斷層活動(dòng)強(qiáng)的沉積時(shí)期，往往形成近源扇三角洲和辮狀河三角洲沉積，且活動(dòng)性越強(qiáng)，厚度越大；斷層活動(dòng)弱的沉積時(shí)期，容易形成辮狀河三角洲、淺水三角洲、辮狀河和曲流河等砂體沉積。沙一、二段末期、東三段和東二段沉積期發(fā)育一套厚度較大的區(qū)域性穩(wěn)定蓋層，而東一段、館陶組和明化鎮(zhèn)組發(fā)育的泛濫平原也可以成為較好的蓋層。

3.3圈閉類型

斷層的差異活動(dòng)往往可以形成不同的圈閉類型。利用三維地震和鉆井資料，分析斷層活動(dòng)與圈閉類型的關(guān)系。古近系斷層活動(dòng)較強(qiáng)，以楔狀砂巖層為主，容易形成斷層—巖性圈閉;在局部斷層活動(dòng)較弱的位置，由于受湖侵作用的影響，發(fā)生地層上超而形成巖性圈閉。館陶組至明化鎮(zhèn)組，砂巖以層狀地層為主，斷層活動(dòng)整體較弱，但受到新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，斷層活動(dòng)增強(qiáng)；受斷層活動(dòng)的影響，砂巖易被錯(cuò)斷而形成斷層—巖性圈閉(見圖7)。

圖7　古近系斷層活動(dòng)與圈閉類型的關(guān)系Fig.7 Relationship between fault activity and trap type in Palaeogene

3.4油氣運(yùn)移及聚集

渤中凹陷沙三段烴源巖距今30 Ma(東二段沉積時(shí)期)進(jìn)入成熟階段，沙一、二段烴源巖在距今24 Ma(東一段沉積時(shí)期)進(jìn)入成熟階段，東三段烴源巖在館陶組沉積時(shí)期進(jìn)入成熟階段[10-12]。流體包裹體測(cè)試分析表明，渤中坳陷古近系圈閉油氣充注時(shí)間小于23.3 Ma(相當(dāng)于館陶組沉積期開始充注)，上新世—第四紀(jì)時(shí)期受區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，油氣發(fā)生調(diào)整，部分油氣向淺層運(yùn)移；新近系油氣充注時(shí)間晚于5.3 Ma(相當(dāng)于明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今沉積時(shí)期)[21]。

研究區(qū)位于渤中凹陷西次洼北緣，緊鄰生烴凹陷，具有優(yōu)越的烴源巖、儲(chǔ)層和蓋層條件。古近系儲(chǔ)層緊鄰烴源巖，油氣具有就近成藏的優(yōu)越條件；館陶組至明化鎮(zhèn)組儲(chǔ)層覆蓋在烴源巖的上部，也具有較好的成藏條件。因此，油氣是在古近系儲(chǔ)層成藏，還是在新近系儲(chǔ)層成藏，主要取決于成藏期油氣是否具備向上運(yùn)移的通道和蓋層是否被破壞。

研究區(qū)古近系和新近系的油氣主要來源于沙三段和沙一、二段[10-12]，前者具有下生上儲(chǔ)和自生自儲(chǔ)組合，后者以下生上儲(chǔ)組合為主。在東營(yíng)組沉積末期開始，烴源巖成熟并開始運(yùn)移，但東一段至明下段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)相當(dāng)弱，油氣無(wú)法沿?cái)鄬酉驕\層繼續(xù)運(yùn)移，只能就近充注成藏，因此在古近系圈閉油氣充注期(明化鎮(zhèn)組下段沉積時(shí)期)，油氣主要保存在古近系儲(chǔ)層中(見圖8)。至新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期，即明化鎮(zhèn)組上段沉積時(shí)期開始，斷層開始活動(dòng)并逐漸增強(qiáng)，古近系油氣藏被破壞，油氣開始向淺層運(yùn)移，并在新近系圈閉中成藏。因此，明化鎮(zhèn)組上段的斷層活動(dòng)強(qiáng)度與油氣在古近系或者在新近系成藏保存有密切的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今斷層活動(dòng)速率發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斷層活動(dòng)速率小于25 m/Ma時(shí)，有利于油氣在古近系成藏；反之，有利于油氣向淺層運(yùn)移，并在新近系成藏。邊界斷層A段和C段斷層活動(dòng)弱，斷層活動(dòng)速率小于25 m/Ma；邊界斷層D段活動(dòng)速率值為0，鉆井揭示，油氣藏主要位于古近系；邊界斷層B段活動(dòng)速率大于25m/Ma，油氣藏主要位于新近系；當(dāng)明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今斷層活動(dòng)速率越大時(shí)，錄井油氣顯示越向淺層移動(dòng)。空間上，油氣往往沿著斷層走向由斷層活動(dòng)弱的位置向斷層活動(dòng)強(qiáng)的位置及構(gòu)造高部位運(yùn)移。

圖8　斷層活動(dòng)期與油氣充注期、油氣藏分布匹配圖

因此，明化鎮(zhèn)組下段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)弱，烴源巖成熟并排烴后，油氣主要在古近系就近成藏。明化鎮(zhèn)組上段至現(xiàn)今沉積時(shí)期，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活化邊界斷層及次生斷層，使它們成為烴源巖與淺層儲(chǔ)層之間的主要通道，當(dāng)斷層活動(dòng)大于25 m/Ma時(shí)，古近系的油氣藏被破壞，并向淺層運(yùn)移成藏；反之，油氣主要在古近系成藏。不同位置斷層活動(dòng)的差異形成現(xiàn)今研究區(qū)復(fù)雜的油氣藏分布。

4　結(jié)論

(1)石臼坨凸起西部南緣邊界斷層在平面上呈“V”型展布，縱向上以鏟式和座椅式為主，與次生斷層組合形成負(fù)花狀或順向斷階構(gòu)造樣式。縱向上，同一位置不同時(shí)期的斷層活動(dòng)不同，且斷層活動(dòng)與渤海灣盆地的構(gòu)造事件基本一致，沙三段至現(xiàn)今沉積時(shí)期，邊界斷層A段、B段和C段及長(zhǎng)期活動(dòng)斷層的活動(dòng)性呈強(qiáng)—弱—最強(qiáng)—強(qiáng)—弱—弱—弱—強(qiáng)的特征，邊界斷層D段在明化鎮(zhèn)組至現(xiàn)今不活動(dòng)；早期活動(dòng)的斷層只在古近系內(nèi)部活動(dòng)，晚期活動(dòng)的斷層只在館陶組至現(xiàn)今活動(dòng)，整體呈弱—弱—強(qiáng)的特征。平面上，同一條斷層在不同位置的斷層活動(dòng)性不同?？臻g上，由于各地質(zhì)時(shí)期斷層活動(dòng)不同，造成斷層空間展布的差異性。

(2)斷層活動(dòng)控制烴源巖的分布和厚度，以及儲(chǔ)層的展布、類型和儲(chǔ)蓋組合。斷層活動(dòng)越強(qiáng)，烴源巖厚度越大，越靠近邊界斷層，且容易形成厚度較大的近源扇三角洲和辮狀河三角洲儲(chǔ)層；斷層活動(dòng)越弱，烴源巖厚度越薄，離邊界斷層越遠(yuǎn)，且容易形成辮狀河三角洲、淺水三角洲、辮狀河和曲流河等儲(chǔ)層。東二段斷層活動(dòng)強(qiáng)，發(fā)育一套厚度較大的區(qū)域性穩(wěn)定蓋層，且斷層活動(dòng)強(qiáng)弱變化有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合的發(fā)育。

(3)斷層活動(dòng)的強(qiáng)弱控制圈閉的類型。古近系斷層活動(dòng)較強(qiáng)，發(fā)育斷層—巖性圈閉，在局部斷層活動(dòng)較弱的位置，發(fā)育巖性圈閉。館陶組至明化鎮(zhèn)組，斷層活動(dòng)整體較弱，受到新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，砂巖地層被錯(cuò)斷，發(fā)育斷層—巖性圈閉或背斜圈閉。

(4)斷層的幕式活動(dòng)和差異活動(dòng)為油氣向圈閉中的運(yùn)移提供路徑，且控制油氣在縱向上的保存和再分配，以及平面上的油氣分布。東營(yíng)組沉積末期，烴源巖開始成熟并生烴，館陶組至明化鎮(zhèn)組下段沉積時(shí)期，由于斷層活動(dòng)極弱，甚至停止活動(dòng)，油氣開始進(jìn)入古近系儲(chǔ)層保存；明化鎮(zhèn)組至現(xiàn)今沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)增強(qiáng)，斷層被活化，油氣開始向淺層運(yùn)移。平原組沉積末期，斷層活動(dòng)整體減弱，有利于新近系油氣藏的保存。

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2015-11-20；編輯：陸雅玲

國(guó)家“十二五”科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023-002;2011ZX05023-001-004;2011ZX05023-006-002)

龐小軍(1985-)，男，碩士，工程師，主要從事沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面的研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.03.005

TE121.3；P618.13

A

2095-4107(2016)03-0032-09