西湖凹陷平北區古隆起發育特征及其對斷裂的控制作用

劉亞茹，周 平，唐賢君

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海200335）

西湖凹陷西部斜坡是東海陸架盆地內重要的油氣勘探區帶，已發現平湖、平北等多個商業油氣田，從發現的含油氣圈閉類型上看，以復雜斷塊、斷鼻及斷背斜為主，構造對平北區的油氣成藏控制作用顯著[1]。西湖凹陷平北區基底古隆起普遍較發育，古隆起背景下的斷裂結構樣式較復雜，平北區多數圈閉經鉆探后發現具有較高的商業儲量[2]。

西湖凹陷斷裂活動與油氣分布的關系密切[3-6]，以往曾對西湖凹陷平北區斷裂類型、斷裂分布及斷裂演化進行了研究[6]，并依據三維地震資料詳細分析了西湖凹陷平湖斜坡帶內的斷裂幾何學、運動學等特征[3,7]，但均沒有提及古隆起與斷裂發育的關系。唐賢君等在分析平北區斷裂發育特征時雖提到其與古隆起的關系[2]，但多關注的是斷裂發育對古隆起的影響，而古隆起對斷裂的控制作用研究較少。本文通過大量的基于三維地震資料的斷裂剖面圖和平面圖及三維構造圖，剖析了古隆起發育特征及平北區的斷裂結構樣式，并詳細分析了平北區古隆起對斷裂發育的控制作用，以指導本區圈閉及油氣的探索與發現。

1區域地質背景

平北地區位于西湖凹陷西部斜坡帶中段，西鄰東海陸架盆地中央隆起帶的海礁隆起，向南與平湖油氣田所處的平中區相連，向北與杭州斜坡帶相接，東部為中央洼陷反轉帶（圖1）。平北斜坡帶所屬的西湖凹陷在演化階段上大體經歷了斷陷、斷—拗轉換、拗陷—反轉和區域沉降4期[8]。

西湖凹陷內的地層受控于基底構造形態特征，是在基底構造形態上沉積疊加而成，自下而上順序沉積了古生界、中生界、始新統八角亭組、下始新統寶石組（E2b）、中上始新統平湖組、漸新統花港組（E3h）、中新統龍井組（N11l）、玉泉組（N12y）、柳浪組（N13l）、上新統三潭組（N2s）及第四系東海群（Qpdh）地層。平北斜坡帶作為凹陷西部斜坡的一部分，經歷了凹陷主要的構造演化階段[9-10]，沉積了一套以新生界為主的地層。受區內大斷裂、下伏地層構造形態和多期次構造運動影響，不同地層在不同構造部位的地層沉積厚度、構造變形程度、地層接觸關系等都會有很大差異（表1）。

2平北斜坡帶結構特征

平北地區構造整體呈NNE-NE 走向，受早期剛性古基底發育影響，平湖主斷裂在向該區延伸中明顯發散，構造面貌由平南的斷崖型陡坡變為緩坡，形成逐步東傾下掉的高、中、低帶。區內西緣緊鄰海礁隆起處自南向北繼承性發育了寶云亭、武云亭和孔雀亭三個鼻狀基底古隆起；區內東北緣寧波14-5古隆是西湖凹陷中北部新涼古隆起的一部分（圖2）。

2.1古隆起發育特征

圖1西湖凹陷平北區構造位置圖Fig.1 Tectonic location of Pingbei area in Xihu sag

表1西湖凹陷構造演化簡表Table 1 Summary of tectonic evolution of the Xihu sag

圖2西湖凹陷平北區新生界底部三維構造圖Fig.2 Three-dimensional structural map of the Cenozoic bottom of the Pingbei area,Xihu sag

古隆起發育是平北區基底結構的主要特征。盡管這些古隆均為先存古隆，但無論是在形態、走向延伸上還是成因上均有顯著差異：在走向上，寶云亭、武云亭古鼻狀隆呈NE 走向，孔雀亭古鼻狀隆起呈近E-W 向，寧波14-5 古隆呈NNE-NE 走向（圖2）；結合地震、鉆井資料綜合分析，古隆成因上，可分為北東向裂離型，包括寶云亭、武云亭和寧波14-5 古隆起；東西向增生型，主要為孔雀亭古隆起。在古隆起所圍限下，平北中部發育局部次洼（如寧波19洼），大體呈北東方向延伸。

（1）寶云亭—武云亭古隆起

平北區中部發育的基底寶云亭、武云亭古隆是其西側海礁隆起的外延，在地震剖面上，可以看出這些古隆與海礁隆起相連通（圖3）。海礁隆起隆升過程中，帶動了這些古隆的差異隆升。在平面上這些古隆總體呈NE 走向分布，海礁隆起構造形態也表現出北東向西傾斷裂所控制的隆洼相間格局（圖2），而且海礁隆起區與寶云亭古隆上北東向斷層所控制的火山巖年代也較為接近，為75Ma左右，明顯早于北北東向平湖主斷裂附近的45Ma 左右的火山巖年齡。說明西湖凹陷張裂之前平北區基底總體的構造面貌與西側的海礁隆起相似，受北東向西傾早期（古新世前）斷裂控制，在西湖凹陷始新世張裂作用下，從海礁隆起東緣裂離形成現今的古隆。

圖3西湖凹陷平北區海礁隆起—寶云亭古隆起地震剖面Fig.3 Seismic section of the reef Haijiao paleouplift-Baoyunting paleouplift in Pingbei area,Xihu sag

（2）孔雀亭古隆起

平北區北部高帶發育基底孔雀亭古隆起，總體呈近EW 向延伸，西緣緊鄰海礁隆起。鉆井揭示基底主要為巨厚的安山巖、安山質熔巖角礫巖互層，反映孔雀亭古隆主要由火山巖層所構成，在Tg 界面形態上，孔雀亭古隆起所處位置為NE 向延伸的地塹、SE 向延伸的半地塹（圖4），說明孔雀亭古隆起主要形成于晚白堊世之后、中始新世之前，是海礁隆起巖漿增生作用下形成的，火山巖層的大量堆積主要受控于北西西向斷層和北東向斷層的共同作用。

（3）寧波14-5古隆起

圖4西湖凹陷平北區過孔雀亭古隆起地震剖面圖Fig.4 Seismic section of the Kongqueting paleo-uplift in the Pingbei area of Xihu sag

平北區北部低帶發育基底寧波14-5 古隆起，總體受NE向基底斷層所控制，平湖組沉積時期受到NNE-NS向斷層改造，在西湖凹陷范圍內，寧波14-5 古隆構成了新涼古隆起西緣的一部分。新涼古隆總體走向NNE，也是原海礁隆起的一部分，大概在始新世時期從海礁隆起裂離，并在始新世末期，邊緣的新涼古隆部位經受了近NNE-NS 向斷層改造。

2.2斷裂結構樣式

在古隆起的差異分布背景下，平北區按基底結構特征和斷裂延伸方向，可分為南部平湖區、中部武云亭—寶云亭區、北部孔雀亭區和寧波8洼區。各區主要受顯著的基底斷裂及其控制的古隆起所分隔，不同區帶斷裂結構樣式呈現出顯著的差異性（圖5）。

圖5西湖凹陷平北區T40斷裂結構樣式平面圖Fig.5 Floor plan of T40 fault structure in Pingbei area,Xihu sag

（1）南部平湖區：

主要位于寶云亭古隆以南，受控于平湖大斷裂，分隔海礁隆起與斜坡深洼，在斷陷早期地層厚度上，斷裂上盤和下盤地層厚度差異顯著，顯示該區斷陷期為主拉張中心，總體結構表現為順向單斷斷階型（圖6）。

（2）中部武云亭—寶云亭區

位于寶云亭—武云亭古隆起以西，向北以一條NW 向基底斷裂與孔雀亭區所分隔，受控于一系列NE向延伸的反向基底斷層（圖7），并控制局部小洼的發育（寧波19洼）。在斷陷早期地層厚度上，寶云亭區地層厚度明顯薄于平湖區和孔雀亭區，顯示該區斷陷早期活動相對特殊，拉張作用不明顯，總體結構表現為反向多級斷階型。

圖6西湖凹陷平北區南部平湖剖面圖（剖面位置見圖5a）Fig.6 Pinghu sectio n in the south of Pingbei area, Xihu sag (see Fig.5a for the location)

圖7西湖凹陷平北區寶云亭剖面圖（剖面位置見圖5b）Fig.7 Baoyunting section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5b for the location)

（3）北部孔雀亭區

位于寶云亭古隆以北，區內中高帶分布有孔雀亭古隆，低帶分布有新涼古隆西緣的一部分。該區主要受控于一系列NE 向延伸、順向下掉的基底斷裂，構成順向多階斷階型結構樣式，僅在低帶局部發育有反向基底斷層（圖8）。在斷陷早期地層厚度上，孔雀亭區地層厚度具有多個中心，但地層厚度上要薄于平湖區，顯示該區斷陷早期為相對次級的拉張中心。

圖8西湖凹陷平北區孔雀亭剖面圖（剖面位置見圖5c）Fig.8 Kongqueting section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5c for the location)

（4）北部寧波8 洼區

其北側緊鄰杭州斜坡帶杭州35 古隆，南部緊鄰孔雀亭古隆，西部位于海礁隆起東端，東部被新涼古隆遮擋，形成寧波8次級洼陷，構造單元由西往東分為西部斷階帶、寧波8洼區和新涼古隆區。洼陷內部斷裂系統較為復雜，主斷裂為切穿基底的NNE 向斷層，內部受到工區內多期次構造運動影響，發育多個似花狀斷裂體系[11]，地層扭曲變形嚴重（圖9），沉積中心位于西部斷階帶順向斷層與新涼隆反向斷層形成的地塹區。同時，寧波8洼沉積中心東北部與西湖凹陷主洼相連，可能是主洼的一部分。

圖9西湖凹陷平北區寧波8洼剖面圖（剖面位置見圖5 d）Fig.9 Ningbo 8 depression section of Pingbei area in Xihu sag(see Fig.5d for the location)

3古隆起對平北區斷裂的控制作用

在其他條件相同的情況下,基底先存斷裂按照活動性系數從大到小的次序依次活動，并控制盆地蓋層斷層的發育。受基底先存斷裂控制的斷層有以下特征：發育的位置和延伸方向（走向）決定于基底先存斷裂的位置和延伸方向；往往表現為繼承性活動的特征；一般構成裂陷盆地的格架斷層[12]。平北區斷陷期處于近東西向的拉張應力環境，以發育張性斷裂為主要特征。在始新世特別是平湖組沉積時期，主要發育NE-NNE向張性斷裂，受古隆起發育影響，這些NE 向主斷裂局部發生扭動或產生調節斷層，通過區域小斷層梳理，區內存在較多與NNE-NE向主控斷層存在一定交角的次級斷層，不同區帶次級斷層的延伸方向也存在顯著的差異，構成不同樣式的斷裂組合（圖5）。

（1）南部平湖區：斷裂延伸方向主要與平湖主斷裂延伸方向平行，呈NNE 向延伸，與拉張方向垂直，傾向向東，剖面上構成順向多米諾式斷裂組合，結合該區斷陷早期巨厚的地層厚度，反映該區發育張性為主的斷裂組合。

（2）中部武云亭—寶云亭區：主控斷裂延伸方向主要呈NE向，控制寶云亭、武云亭古隆起的發育。在寶云亭古隆之上，次級斷層延伸方向主要呈近N-S 向；在武云亭古隆起西緣，次級斷層延伸方向主要呈NW 向。由于NE向先存斷層及其所控制的古隆起與拉張方向斜交，這些不同方向次級斷層多是在NE向主控斷層扭動基礎上形成的，形成張扭性斷裂組合，該區斷陷早期地層厚度明顯薄于平湖區（圖6、圖7），也進一步印證該區斷陷期主要為復合扭動的應力背景。

（3）北部孔雀亭區：主控斷層延伸方向總體呈NNENE 向，與拉張方向近于垂直，西緣中高帶斷層傾向向東，控制孔雀亭古隆發育，東緣低帶斷層傾向向西（圖8），控制新涼古隆西緣的發育。區內主要發育張性斷裂組合，斷陷早期地層厚度較厚，但仍薄于平湖區（圖6、圖8），反映該區為相對次級的擴張中心。在總體張性的背景下，在孔雀亭古隆起和新涼古隆起之間，NNE 向骨干斷層多發生S 型彎折，還局部發育一些近NEE-EW 向小斷層，反映該區在張裂的大背景下還存在局部扭動。

（4）寧波8 洼區：該區斷裂系統東西分帶特征比較明顯，斷裂體系整體表現為走向NNE的正斷層，斷距較大，延伸較長，控制斷陷期沉積地層分布，北部西端斷裂斷距變小、延伸長度變短。受西側海礁隆起和東側新涼古隆起的影響，寧波8 洼東部臨近新涼古隆起多發育傾向向西的反向斷層，西部多發育傾向向東的順向斷層，中部形成規模較大的地塹（圖9）。該區主要受SEE 向的張力拉伸，張扭性弱，因此北部與南部斷裂延伸方向基本一致。

從斷陷期平北區T40 斷裂結構樣式平面圖（圖5）中可以看出：斷陷期斷裂在基底斷裂基礎上發育而成，走向以NE、NNE 向兩組斷裂為主，且發育少量的NW 向斷裂，走向優勢方位為NE向（40-50°）和NNE 向（30°）。斷層走向從南往北由NE 向逐漸轉變為NNE 向，斷裂數目逐漸往北增多且呈現為發散狀，具有帚狀弧形斷裂發育特征。

通過對平北區斷裂特征的分析，總體發育張性斷裂組合，中部的武云亭和孔雀亭區主要發育張扭性斷裂組合。自南向北，平北區張性、張扭性斷裂組合交替發育。張扭性斷裂組合的存在主要與古隆起的發育有關，斷陷期，NE向寶云亭古隆起與近東西向拉張應力斜交，在古隆之上及古隆翼部誘發扭動，孔雀亭古隆起與寧波14-5古隆起軸線與SEE 向拉張應力斜交，同樣誘發張扭性斷裂活動，寧波8洼區則多發育帚狀或雁列式斷裂。S型或弧形斷裂多是在基底斷裂基礎上發育而成，一般在古隆起軸向與張力方向斜交的情況下，造成了早期微地塊之間的差異位移，形成局部應力扭動區，導致了S 型或弧形斷裂的發育。因此，在平北區古隆起對局部應力的分解，是誘發斷層扭動轉換的關鍵因素。

4結論

（1）西湖凹陷平北區自南向北繼承性發育了寶云亭、武云亭、孔雀亭三個鼻狀基底古隆和寧波14-5 古隆起。在走向上，寶云亭、武云亭古鼻狀隆起呈NE 向，孔雀亭古鼻狀隆起呈近EW 向，寧波14-5 古隆呈NNE-NE 向；在成因上，寶云亭、武云亭和寧波14-5古隆起為裂離型；孔雀亭古隆起為增生型。

（2）結構樣式上，南部平湖區總體結構表現為順向單斷斷階型，為張性斷裂組合；中部武云亭—寶云亭區總體結構表現為反向多級斷階型，為張扭斷裂組合；北部孔雀亭區為順向多階斷階型，僅在低帶局部發育有反向基底斷層，為張扭斷裂組合；北部寧波8洼區為發育多個似花狀斷裂體系的地塹型，為張性斷裂組合。

（3）斷陷期，孔雀亭區和武云亭區的古隆起軸向與拉張應力斜交，造成了早期微地塊之間的差異位移，誘發張扭性斷裂活動，形成局部應力扭動區，導致了S型或弧形斷裂組合的發育。古隆起對局部應力的分解，是誘發斷層扭動轉換的關鍵因素。

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