遼東地區構造演化及其對構造樣式的影響

朱文森，柳永軍，張江濤

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

遼東地區位于渤海灣盆地遼東灣坳陷內東北部，北鄰下遼河坳陷，南接渤中凹陷、渤東凹陷。其內部二級構造單元包括遼中凹陷、遼西凹陷、遼東凹陷、遼西凸起及遼東凸起，主體呈北北東向展布，其中遼東凸起處于郯廬斷裂內的遼中2號和遼東1號斷裂之間，是由南北兩個似菱形的基巖塊體錯列組成[1-5]（圖 1）。

研究區內已有探井30余口，多數分布在凸起區及陡坡帶，其中凸起區鉆井部分鉆遇古生界或中生界，陡坡帶鉆井大多鉆至沙三段。研究區主要含油層位為館陶組、東營組和沙河街組。目前發現了錦州32–4、錦州27–6S、錦州 27–6、錦州 27–2、錦州22–1、錦州23–1、錦州17–3、錦州23–2和錦州23–2N共9個含油氣構造。

圖1 遼東地區構造區域位置

1 研究區構造層的劃分

以三維地震數據、巖心和測井數據為基礎，結合周邊凹陷地層數據，建立了研究區新近系垂向地層格架。新近系主要發育T8、T5和T2三個構造層序反射界面，將新近系劃分為孔店組和沙河街組組成下部構造層，東營組組成中部構造層，館陶組、明化鎮組和第四系組成上部構造層（圖2）。三套構造層沉積特征的差異性對應了凹陷3期不同的構造演化階段：孔店組–沙河街組沉積期的強烈斷陷階段、東營組沉積期強走滑–弱伸展斷坳轉換階段、新近系-第四系沉積期的熱沉降坳陷階段[6-7]。

圖2 遼東地區地震剖面結構特征

2 斷裂發育特征

斷裂是研究區最主要的構造變形方式，控制了凸起的形成發育及其與凹陷之間的耦合關系。筆者根據地震、鉆井資料，繪制了研究區各重要界面T6、T3、T2現今斷裂體系分布圖，分別對應下部構造層斷裂體系、中部構造層斷裂體系和上部構造層斷裂體系[8-10]。整體而言，研究區主要發育以NNE向斷裂為主枝、近EW向斷裂為側枝的拉張-走滑斷裂體系，其中NNE向主干斷裂主要包括遼中1號斷裂、遼中2號斷裂和遼東斷裂，控制了研究區的凹-凸組合關系及構造帶的發育特征，次級斷裂主要包括遼中凹陷內部和遼東凹陷內部的斷裂體系[11-12]。

2.1 剖面特征

遼中1號斷裂剖面上南北差異明顯，南段斷面直立，切割深度較深，上部與次級斷裂組合形成負花狀構造，沿著斷層發育的底辟構造導致地層的上拱，東二段地層在底辟附近明顯上超；北段斷面由近直立發育轉為東傾，底辟不發育，負花狀構造減弱。遼中2號斷裂主斷面北西傾，斷面下緩上陡，為典型的鏟式斷層，上部與次級斷層形成“Y”字形組合。遼東斷裂剖面上主斷面南東傾，斷層近直立，上部與次級斷層形成“Y”字形組合，局部地區上部層系受晚期走滑的影響形成似花狀構造（圖2）。

2.2 平面特征

對比各構造層系斷裂系統圖，研究區現今不同構造層系的斷裂體系存在著明顯差異，體現了多期次構造差異演化的疊加效應。

下部構造層。主干斷層走向以北北東向為主，斷距大，遼中1號斷層傾向由南向北逐漸由北西向變為南東向，體現了斷層面發育的絲帶效應。次級斷層以北東向、近東西向及北北東向發育為主，斷層數量較少，組合類型簡單（圖3a）。

中部構造層。斷層數量增加，斷距減小，主干斷層走向北北東向。遼中1號斷裂北段呈雁列式排列，至東營期遼中2號斷裂南段呈多條側列式斷層，遼中凹陷發育多條次級斷裂，北東走向，為右旋背景下形成的具有走滑性質的拉張正斷層；中部多北西傾，北部兩種傾向都發育，呈雁列式排列（圖3b）。

上部構造層。南部次級斷裂數量減少，北部次級斷裂明顯較南部發育；主干斷裂呈雁列式排布，次級斷裂以北東東向和北東向發育為主，與主干斷層斜交，平面組合樣式主要有雁列式、帚狀和斜交式（圖3c）。

整體而言，研究區不同層系斷裂發育具有明顯的差異性。遼中1號斷裂由下部層系的一條連續斷層到上部構造層轉變為由近EW向的小斷裂沿NNE向雁列的斷裂帶；遼中凹陷中部由遼中1號斷裂派生出來的帚狀斷裂體系上部層系較下部層系發育，南部由遼中2號斷裂派生出來的帚狀斷裂體系中部層系發育；遼東凹陷內部次級斷裂體系上部層系發育較弱。

3 構造演化階段

研究區各構造層斷裂發育特征存在明顯的差異，表明新生代不同時期構造演化過程存在較大差異。本文選取與研究區內主要斷裂走向基本垂直的北西西向地質剖面進行平衡剖面恢復，明確研究區凹陷與凸起的演化及其耦合過程[13-17]（圖4）。

3.1 強伸展斷陷階段

3.1.1 裂陷Ⅰ幕

Ek～Es4時期，遼東凸起和遼東凹陷發育，遼中凹陷地層厚度變化差異性較大，南部沉積中心靠近遼中1號斷裂東側發育，至北部逐漸過渡到靠近遼中2號斷裂東側發育，斷裂發育較少，構造樣式主要以伸展構造為主。

3.1.2 裂陷Ⅱ幕

Es3時期，遼東凸起和遼東凹陷仍未形成，遼東凹陷地層厚度中心發育特征與前期不一致，南部沉積中心靠近遼中2號斷裂發育，向北先逐漸向遼中1號斷裂靠近，之后又向遼中2號斷裂靠近。該時期斷裂逐漸增多，與前期繼承性斷層組合成多級“Y”字形組合等伸展構造樣式，遼中1號斷裂繼承上一期的發育特征。

Es1～Es2時期，研究區南部遼東凸起和遼東凹陷開始沉積，遼東凹陷開始形成的過程中，將遼東凸起從膠遼隆起中分離出來，體現了凹陷與凸起形成的耦合。該時期全區地層沉積較穩定，且地層發育較薄，次級斷裂數量增多。南區次級斷裂主要發育在遼中1號斷裂和遼中2號斷裂之間，北區則在遼中凹陷全區發育，形成翹傾斷塊、“Y”字形組合等伸展和伸展-走滑構造樣式。

圖3 遼東地區各構造期次斷裂系統

圖4 遼東地區構造演化剖面

3.2 強走滑-弱伸展斷坳轉換期

裂陷Ⅲ幕：Ed3沉積期，南部沉積中心位于遼中1號斷裂西側，西側地層明顯較東側厚；沉積中心逐漸向遼中2號斷裂遷移，至北區主要發育于遼中凹陷洼陷帶，且地層沉積范圍繼續增大，伴隨著遼東凸起的形成，遼東凹陷完全形成。此時遼東凸起完全從膠遼隆起中分離出來，次級斷裂大量發育。Ed2時期，地層及斷裂都繼承上一時期的發育特征，次級斷裂數量更多。Ed末期，研究區遭受擠壓抬升，同時由于遼中1號斷裂的壓扭作用，地層在凸起及遼中1號斷裂花心部位強烈剝蝕。

3.3 熱沉降坳陷期

N+Q時期，盆地發生區域性熱沉降，地層全區沉積，厚度穩定，次級斷裂繼承性發育；直至明化鎮早期，斷裂活動停止，盆地進入熱沉降階段。

4 研究區構造樣式

構造樣式系指同一期構造變形或同一應力作用下所產生的構造總和。基于上述斷裂特征及其演化過程的分析，郯廬斷裂帶的演化與深部地?；顒庸餐刂屏诉|東灣地區的構造演化，在構造上體現出了走滑與拉張作用并存的特點。但是在不同的構造階段、不同的構造部位走滑與拉張的強度存在差異，從而造成了構造樣式的橫向和垂向差異。

對應于3套構造層斷裂發育所處應力環境的差異，形成了3套斷裂構造樣式。下構造層發育伸展構造樣式，主要包括反向翹傾斷塊、順向滑動斷階，體現了斷陷階段區域應力是以純拉張為主；中構造層發育走滑構造樣式和伸展–走滑構造樣式，主要包括直立斷層、似花狀構造、花狀構造、重力背形等，體現了斷坳過渡階段區域應力場是以拉張–走滑為主；上部構造層發育弱走滑構造樣式，主要包括似花狀構造、“Y”字形組合等（圖5）。

圖5 遼東地區各構造層構造樣式

5 結論

（1）劃根據實際鉆井和測井資料，將遼東地區地層劃分為由孔店組-沙河街組組成的下部構造層，東營組組成的中部構造層，館陶組、明化鎮組和第四系組成的上部構造層。

（2）遼東地區新生代以來經歷了3次大的構造格局轉變：古新世–始新世強烈伸展斷陷階段、漸新世強走滑–弱伸展斷坳轉換階段、新近紀–第四紀熱沉降坳陷階段。

（3）遼東地區基于斷裂的發育特征及演化過程，以T6、T3、T2為界面劃分了3套斷裂體系。下部構造層斷裂體系區域應力是以純拉張為主，發育伸展構造樣式，中部構造層斷裂體系區域應力是以拉張–走滑為主，發育伸展–走滑和走滑構造樣式，上部構造層發育弱走走滑構造樣。

[1] 漆家福，張一偉，陸克政，等．渤海灣新生代裂陷盆地的伸展模式及其動力學過程[J]．石油實驗地質，1995，17（4）：316–323．

[2] 萬桂梅，湯良杰，金文正，等．遼東灣JZ27-33 區塊伸展型右行走滑雙重構造系統[J]．中國地質，2012， 37（6）：1 584–1 591．

[3] 湯良杰，萬桂梅，周心懷，等．渤海盆地新生代構造演化特征[J]．高校地質學報，2008，14（2）：191–198．

[4] 姚超，焦貴浩，王同和，等．中國含油氣盆地造樣式[M]．北京：石油工業出版社，2004：318–423．

[5] 漆家福，夏義平，楊橋．油區構造解析[M]．北京：石油工業出版社，2006：142–155．

[6] 周心懷，劉震，李濰蓮．遼東灣斷陷油氣成藏機理[M]．北京：石油工業出版社，2009：153–202．

[7] 龔再升，蔡東升，張功成．郯廬斷裂對渤海海域東部油氣成藏的控制作用[J]．石油學報，2007，28（4）：1–10．

[8] 湯良杰，陳緒云，周心懷，等．渤海海域郯廬斷裂帶構造解析[J]．西南石油學報，2011，33（1）：170–176．

[9] 楊明慧．渤海灣盆地變換構造特征及其成藏意義[J]．石油學報，2009，30（6）：816–823．

[10] 余一欣，周心懷，魏剛．渤海灣地區構造變換帶及油氣意義[J]．古地理學報，2008，10（5）：555–560．

[11] 柳永軍，朱文森，徐長貴，等．渤海海域遼中凹陷走滑斷裂分段性及其對油氣成藏的影響[J]．石油天然氣學報，2012，34（7）：6–10．

[12] 柳永軍，徐長貴，吳奎，等．遼東灣坳陷走滑斷裂差異性與大中型油氣藏的形成[J]．石油實驗地質，2015，37（5）：555–560．

[13] 林舸，王岳軍，李自安．盆地基本構造樣式與天然氣成藏[J]．大地構造域成礦學，1999，23（3）：197–204．

[14] 余一欣，周心懷，徐長貴，等．渤海海域新生代斷裂發育特征及形成機制[J]．石油與天然氣地質，2011，32（2）：274–279

[15] 余一欣， 周心懷， 徐長貴，等．渤海遼東灣坳陷金縣構造變換帶發育特征[J]．現代地質，2013，27（5）：999–1 004．

[16] 張世奇，紀友亮，高嶺．平衡剖面分析技術在松遼盆地構造演化恢復中的應用[J]．新疆地質，2003，21（4）：489–490．

[17] 朱偉林，米立軍，龔再升，等．渤海海域油氣成藏與勘探[M]．北京，科學出版社（第一版），2009：89–91．