發(fā)布時間：2019-12-30所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:基于渤海海域大量的油氣勘探資料與成果，在運用油區(qū)構(gòu)造解析理論對遼東灣拗陷斷裂構(gòu)造的幾何學(xué)、運動學(xué)特征深入剖析的基礎(chǔ)上，通過古地質(zhì)構(gòu)造恢復(fù)、主干斷層活動性和構(gòu)造演化分析等綜合研究，揭示遼東灣拗陷新生代斷裂特征及對油氣的控制作用。研究結(jié)果
摘要:基于渤海海域大量的油氣勘探資料與成果，在運用油區(qū)構(gòu)造解析理論對遼東灣拗陷斷裂構(gòu)造的幾何學(xué)、運動學(xué)特征深入剖析的基礎(chǔ)上，通過古地質(zhì)構(gòu)造恢復(fù)、主干斷層活動性和構(gòu)造演化分析等綜合研究，揭示遼東灣拗陷新生代斷裂特征及對油氣的控制作用。研究結(jié)果表明，遼東灣拗陷發(fā)育諸多伸展走滑雙重構(gòu)造，多種構(gòu)造樣式相鄰?fù)?研究區(qū)主要形成4種類型斷裂:早期伸展斷裂、中期伸展走滑斷裂、晚期走滑斷裂和長期活動斷裂。新生代盆地演化過程中，主要有3期斷裂活動:新生代早期至沙河街組三段沉積期末(38Ma)，主要形成NE，NNE向伸展斷裂;東營組沉積期，在NE向斷裂伸展活動的基礎(chǔ)上疊加了右旋走滑活動;新近紀(jì)中晚期(12Ma以來)，因郯廬斷裂帶走滑活動和區(qū)域動力學(xué)調(diào)整過程的影響，NE向斷裂表現(xiàn)為右旋走滑活動。研究后認(rèn)為，斷裂的形成和演化極大地控制了油氣的聚集成藏，尤其是構(gòu)造演化過程中所發(fā)生的構(gòu)造改造作用，肢解和改造了前期的沉積-沉降格局，在富烴凹陷中新形成的斷凸和與之相伴而生的良好儲層，加上高角度斷層對油氣運移的直通道作用，構(gòu)成了凹中隆油氣賦存成藏的極好配置和優(yōu)越條件。
關(guān)鍵詞:斷裂特征;構(gòu)造改造;油氣成藏;郯廬斷裂帶;遼東灣拗陷
遼東灣拗陷斷裂構(gòu)造極其發(fā)育，分布廣泛，活動期次多，東、西部斷裂構(gòu)造特征、性質(zhì)、活動屬性及強(qiáng)度等有別[1-3]。加之，中國東部著名的深大斷裂———郯廬斷裂在遼東灣拗陷穿過，且中東部諸多構(gòu)造帶本身就是郯廬斷裂帶的組成部分，構(gòu)造活動尤為強(qiáng)烈[4]。在新生代盆地同裂谷發(fā)育期間，郯廬斷裂帶發(fā)生多期伸展、走滑活動，極大地影響了盆地的構(gòu)造特征及演化[5-6]。這一構(gòu)造演化背景造成了盆地內(nèi)部發(fā)育豐富且典型的伸展及走滑-伸展復(fù)合構(gòu)造變形行跡，也使該區(qū)成為開展以上相關(guān)斷裂構(gòu)造變形特征及油氣賦存效應(yīng)等問題研究的良好場所[1-7]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對該斷裂帶不同時期的構(gòu)造屬性[8-9]、變形樣式[10-13]、控盆模式[6]及動態(tài)演化過程[14-19]的研究，已取得豐碩成果，認(rèn)為斷裂構(gòu)造新生代的活動演變對油氣賦存成藏具有重要的影響[20-25]。然而，關(guān)于斷裂構(gòu)造的發(fā)育、活動、演化及其對油氣的控制作用尚不明確，給遼東灣地區(qū)油氣地質(zhì)的勘探帶來極大挑戰(zhàn)。
近年來，隨著油氣地質(zhì)勘探的深入開展和科技水平的不斷創(chuàng)新，遼東灣地區(qū)的三維地震資料連片處理、解釋技術(shù)已日趨完善。本文正是基于遼東灣拗陷新近的油氣勘探資料與成果，通過地震資料構(gòu)造解釋、古地質(zhì)構(gòu)造恢復(fù)和地質(zhì)資料綜合分析，對遼東灣拗陷的斷裂特征進(jìn)行深入剖析，明確其形成、發(fā)育及其動態(tài)演變的過程，進(jìn)而探究斷裂對油氣聚集的控制作用，為研究區(qū)的油氣地質(zhì)勘探提供基礎(chǔ)資料與決策依據(jù)。
1研究區(qū)地質(zhì)背景
遼東灣拗陷隸屬于濱太平洋構(gòu)造域亞洲東部新生代盆地群渤海灣盆地東北部，是下遼河拗陷向海域的延伸，具典型裂谷盆地特征。現(xiàn)今構(gòu)造格局自西向東可劃分為遼西凹陷、遼西低凸起、遼中凹陷、遼東凸起和遼東凹陷5個次級構(gòu)造單元，其中凹陷多為箕狀斷陷結(jié)構(gòu)，平面上呈NE向展布(見圖1)。遼東灣拗陷新生代地層自下向上依次發(fā)育:古近系孔店組、沙河街組、東營組和新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系平原組。從整體上看，遼東灣拗陷南、北部地層發(fā)育有別。古近紀(jì)地層在北部發(fā)育齊全，南部部分地區(qū)缺失沙三段—沙一段。而新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組則呈現(xiàn)北薄南厚、北粗南細(xì)的特點[19]。這反映了遼東灣拗陷新生代構(gòu)造變動在空間上的差異。在構(gòu)造演化與盆地充填上，研究區(qū)與整個渤海灣盆地一致，經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷和新近紀(jì)拗陷兩個演化階段[15-18]，發(fā)育同裂陷期沉積和裂后拗陷期沉積兩個沉積序列。基底主要包括太古界和中上元古界的變質(zhì)巖及花崗巖、古生界碳酸鹽巖和中生界碎屑巖及火成巖;在不同地區(qū)，基底的時代和巖性不同。
目前的科學(xué)研究及勘探實踐表明[22]，遼東灣拗陷共存在8條基底主干斷裂，自西向東依次為遼西一號(F1)、遼西二號(F2)、遼西三號(F3)、遼中一號(F4)、遼中二號(F5)、旅大二號(F8)、遼東一號(F6)、遼東二號(F7)。這些斷裂平面展布特征錯綜復(fù)雜，走向多變，優(yōu)勢走向以NE向為主，不同時期斷裂構(gòu)造屬性及表現(xiàn)形式有別，凹陷和凸起帶沿著斷裂帶呈NE向條帶狀發(fā)育(見圖1)。
2斷裂發(fā)育特征及其成因
2.1構(gòu)造樣式及剖面組合特征
伸展活動和走滑活動在盆地中會產(chǎn)生不同類型的構(gòu)造樣式，如伸展斷層相關(guān)的地塹、滾動背斜等，走滑活動相關(guān)的花狀構(gòu)造等;反之，這些不同的構(gòu)造樣式可以反映出相關(guān)斷層所對應(yīng)的幾何學(xué)、運動學(xué)特征。研究中，對研究區(qū)斷層的相關(guān)構(gòu)造樣式進(jìn)行識別，繼而通過不同構(gòu)造樣式所反映的運動學(xué)特征來評估研究區(qū)斷層的性質(zhì)。
斷層活動是遼東灣拗陷的主要構(gòu)造變形，并直接控制了盆地內(nèi)的構(gòu)造樣式。研究區(qū)因伸展活動和走滑活動同期并存，這些斷層及其控制的構(gòu)造樣式的幾何學(xué)與運動學(xué)特征在整個盆地內(nèi)表現(xiàn)出明顯的時空差異性。其構(gòu)造樣式主要可劃分為:伸展構(gòu)造樣式(鏟式正斷層、坡坪式斷層、地塹、箕狀半地塹、鏟式逆牽引);走滑構(gòu)造樣式(正花狀構(gòu)造、負(fù)花狀構(gòu)造);伸展-走滑復(fù)合構(gòu)造樣式(半花狀構(gòu)造、似花狀構(gòu)造、“Y”字型斷塊)，其遼東灣拗陷不同地區(qū)的分布有別(見圖2)。
2.2斷裂發(fā)育期次及成因
依據(jù)斷裂與兩側(cè)沉積地層的切割關(guān)系及活動演變特征，將遼東灣拗陷發(fā)育的斷裂劃分為:早期伸展斷裂、中期伸展走滑斷裂、晚期走滑斷裂和長期活動斷裂4種類型(見圖3)。不同類型斷裂的發(fā)育特征、期次及演變過程與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場、周鄰板塊的動力學(xué)調(diào)整過程有關(guān)。
2.2.1早期伸展斷裂早期伸展斷裂是指孔店組沉積期—沙河街組三段沉積期末發(fā)育形成的斷裂，主干斷裂走向以NNE，NE向為主(見圖1)，如遼西一號(F1)、遼西三號斷裂(F3)。其主要分布在遼西凹陷和遼中凹陷斜坡帶，多表現(xiàn)為伸展構(gòu)造活動屬性，向下斷至前新生界，向上止于東營組底部，對早期斷陷地層的沉積具有明顯的控制作用，形成構(gòu)造同向或反向斷階帶，分割凹陷基底為多個次級小斷塊，且不同部位發(fā)育的斷裂產(chǎn)狀有別(見圖3)。
早期伸展斷裂的形成及活動與古太平洋板塊俯沖方向和速率的多次轉(zhuǎn)變有關(guān)。在古新世至早始新世，板塊運動由原來的NWW轉(zhuǎn)變?yōu)橄虮边\動，平均匯聚速率達(dá)7.8cm/a;中始新世，運動方向轉(zhuǎn)為NNW向，二者之間的匯聚速率為3.8cm/a[26]。該俯沖作用引起的弧后擴(kuò)張，以NW—SE向拉張應(yīng)力場為主，是中國大陸東部諸多新生代盆地發(fā)生廣泛的伸展活動。在該期間，遼東灣拗陷局部地區(qū)發(fā)生了伸展裂陷作用，沉積充填孔店組—沙四段，盆地總體上表現(xiàn)為初始斷陷結(jié)構(gòu)。始新世中晚期，古太平洋板塊的運動方向再次由NNW向轉(zhuǎn)變?yōu)镹WW向，并向歐亞大陸正向俯沖。與此同時，歐亞板塊與印度板塊也發(fā)生全面碰撞[26-27]，斷裂以強(qiáng)烈的伸展活動為主，盆地的沉積-沉降中心呈NE走向，主干邊界斷裂對沙三段的沉積具有明顯的控制作用。因此，產(chǎn)生NE向的早期伸展斷裂，控制了遼東灣拗陷早期斷陷構(gòu)造格局。
2.2.2中期伸展走滑斷裂中期伸展走滑斷裂是指沙河街組二段沉積期—東營組沉積期末，盆地經(jīng)過主力烴源巖發(fā)育的始新世沙三期強(qiáng)烈斷陷期后向拗陷期轉(zhuǎn)變過程中，在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用下形成的具有走滑性質(zhì)的伸展斷裂，主干斷裂走向以NE向為主，次級斷裂走向以NE，NNE和近EW向為主。早期NE向伸展斷裂因遭受區(qū)域右旋走滑力偶的作用而在早期伸展構(gòu)造活動的基礎(chǔ)上疊加右旋走滑活動，斷裂延伸遠(yuǎn)，連續(xù)性好。其中，沙河街組一、二段沉積期，地層沉積厚度較薄，分布較為穩(wěn)定，斷裂伸展活動較弱;東營組三段沉積期，地層沉積厚度大，斷裂伸展活動強(qiáng)烈，具有較高的沉降速率[15]和斷層活動速率;東營組一、二段沉積期，受郯廬斷裂晚期走滑活動的影響，表現(xiàn)為一定的走滑活動(見圖3)，局部地區(qū)可見壓扭作用形成的反轉(zhuǎn)構(gòu)造[20-21]，主要發(fā)育在遼中凹陷郯廬斷裂帶內(nèi)。
中期伸展走滑斷裂的形成發(fā)育主要受控于印度板塊與歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)力場同太平洋板塊俯沖應(yīng)力的疊加;板塊邊界傳遞到板塊內(nèi)部的應(yīng)力作用，使郯廬斷裂的NE和NNE向右旋走滑作用顯著增強(qiáng)，進(jìn)而在裂陷作用下所形成的伸展斷裂受到右旋走滑斷裂的構(gòu)造改造變形[15]，這可能是遼東灣拗陷乃至渤海海域在漸新世東營組沉積中晚期以來廣泛發(fā)育右旋走滑性質(zhì)斷裂的主要原因所在。2.2.3晚期走滑斷裂晚期走滑斷裂是指盆地在拗陷期形成過程中，于新近紀(jì)中晚期(12Ma)以來，集中發(fā)育在中期伸展走滑斷裂帶上的斷裂;其主走滑斷裂一般規(guī)模較大，延伸較遠(yuǎn)，繼承了東營組沉積中晚期以來的走滑活動性質(zhì)。斷裂主要走向以NE，NNE和近EW向為主，其中，NNE和近EW向斷裂為主的走滑斷裂活動所形成的伴生次級蓋層斷裂，主要分布于遼東凸起北段地區(qū)(見圖4a)。如遼東二號斷裂(F7)，主干斷層近于直立插入前新生界，兩側(cè)地層厚度相當(dāng)，對拗陷期的地層沉積沒有控制作用(見圖3);次級斷裂與主走滑斷裂在平面上的交角，很好地指示為該斷裂活動為右旋走滑活動(見圖4a)。
晚期走滑斷裂的形成及發(fā)育主要與印度板塊同歐亞板塊的再次動力學(xué)調(diào)整過程有關(guān)。同時，板內(nèi)產(chǎn)生的NNE向構(gòu)造應(yīng)力場，加劇了郯廬斷裂晚期(12Ma以來)的右旋走滑活動。對渤海海域影響最為明顯的構(gòu)造事件是12Ma以來的加速沉降和渤中地區(qū)北西向張家口—蓬萊斷裂強(qiáng)烈活動，淺表層斷層密集發(fā)育[7]。
2.2.4長期活動斷裂長期活動斷裂是指向下切割前新生界，向上斷至新近系內(nèi)部，具多期活動的基底深大斷裂，其不同活動期構(gòu)造屬性及表現(xiàn)形式有別。西部地區(qū)此類斷裂以多期伸展構(gòu)造活動為主，如遼西二號斷裂(F2);東部地區(qū)早期以伸展構(gòu)造活動為主，中晚期表現(xiàn)為一定的走滑活動(見圖4b)，如遼中二號斷裂(F5)，部分地區(qū)可見走滑斷裂利用或肢解早期伸展斷裂并對其進(jìn)行改造的行跡[15]。長期活動斷裂主要發(fā)育在凹陷與凸起的交界部位和郯廬斷裂帶內(nèi)，對遼東灣拗陷含油氣構(gòu)造或富油氣帶具有明顯的控制作用。
3斷裂活動特征
3.1斷裂活動期次的厘定
3.1.1斷層活動速率反映的斷裂主要活動期同生斷層活動速率是反映斷裂活動強(qiáng)度和時期的重要指標(biāo)[28]:選取長期活動的基底主干斷層，依據(jù)垂直于構(gòu)造走向的典型地震剖面的平衡剖面及構(gòu)造演化綜合分析，求取研究區(qū)內(nèi)各主干斷層的平均活動速率(見圖5a，b)。
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油氣管道主要用于完成油料接卸及輸轉(zhuǎn)任務(wù)，其在石油工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，很多石油化工人員在評定職稱時會要求發(fā)表相關(guān)的核心論文，而對油氣管道工作者來說，自己挑選合適的核心期刊也是有難度的，為此也多次咨詢期刊天空小編的意見，小編也查閱了相關(guān)資料，在這里給大家分享油氣管道論文可以發(fā)表的核心期刊，也是以往評職人員反饋回來的優(yōu)秀期刊，單位是比較認(rèn)可的。有投稿的作者，可以咨詢期刊天空在線編輯。
斷層活動速率分析表明:遼東灣拗陷的主干斷層新生代活動特征具有明顯的兩期強(qiáng)烈伸展活動，即主要為沙河街組三段沉積期和東營組沉積期，其次為沙河街組一、二段沉積期和新生代早期。不同沉積期各主干斷層活動具有如下特點:于孔店組沉積期至沙河街組三段沉積期末，遼東灣拗陷西部地區(qū)的遼西一號(F1)、二號斷層(F2)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的伸展活動，而其他的主干斷層伸展活動較弱，差異明顯，最高斷層活動速率可達(dá)120m/Ma，而最低才為10m/Ma;沙河街組一、二段沉積期，各主干斷層活動速率有所差異，但相對分布較為集中在20～40m/Ma;東營組沉積期，遼東灣拗陷西部地區(qū)的遼西一號(F1)、二號斷層(F2)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的伸展活動，但遼西三號斷層(F3)的活動強(qiáng)度較弱，中東部地區(qū)其他主干斷層的活動強(qiáng)度變化各異;新近紀(jì)以來，遼東灣拗陷中東部地區(qū)主干斷層的活動性強(qiáng)于西部地區(qū)，尤其是在明化鎮(zhèn)組沉積期，斷層活動強(qiáng)度的差異性表現(xiàn)得更為明顯。
3.1.2盆地伸展變形強(qiáng)度反映的斷裂主要活動期地質(zhì)平衡剖面主要構(gòu)造活動期的伸展率可以做為反映斷裂構(gòu)造活動強(qiáng)度和活動時期的有效參數(shù)，本研究通過垂直于優(yōu)勢斷裂走向的地質(zhì)平衡剖面來剖析構(gòu)造變形過程。從各主干剖面求取的伸展率表明(見圖6)，遼東灣拗陷新生代的構(gòu)造演化過程中存在兩期強(qiáng)烈的伸展活動，即沙河街組三段沉積期和東營組沉積期，盆地平均伸展率可達(dá)4.5%和3.2%，為斷裂主要伸展活動期，這也與上述主干斷層平均活動速率分析相一致;不同地區(qū)差異明顯，整體表現(xiàn)為南強(qiáng)北弱的伸展活動特點。
3.2斷裂活動演變的過程
古地質(zhì)構(gòu)造恢復(fù)是探索含油氣盆地構(gòu)造特征及演化的有效手段之一，它不僅能復(fù)原盆地每個階段的構(gòu)造形態(tài)和變形樣式，還可以描述構(gòu)造活動的性質(zhì)和演變過程。本研究利用主干地震剖面制作平衡剖面來解析遼東灣拗陷斷裂及其組合的主要形成期與動態(tài)演變過程。
平衡剖面復(fù)原的結(jié)果揭示(見圖7)，遼東灣拗陷斷裂及其組合構(gòu)造主要形成期為新生代早期、沙河街組三沉積期、東營組沉積期和新近紀(jì)中晚期，不同時期的斷裂及其組合特征及活動屬性有別。
新生代早期(65～42MaB.P)，主干斷層表現(xiàn)為伸展構(gòu)造活動，西部地區(qū)伸展活動較東部地區(qū)明顯，遼西一號斷層(F1)控制早期斷陷地層的沉積，遼西凹陷表現(xiàn)為東斷西超的箕狀斷陷結(jié)構(gòu);東部地區(qū)遼東凸起尚未存在，遼中凹陷與遼東凹陷相連為“古遼中凹陷”，遼中一號斷層(F4)具伸展構(gòu)造活動屬性，遼東一號斷層(F6)并未活動。
沙河街組三段沉積期(42～38MaB.P)，主干斷層仍表現(xiàn)為強(qiáng)烈的伸展活動，東西部地區(qū)接受較厚的沙三段沉積，“古遼中凹陷”的延展范圍較之前明顯擴(kuò)大，與遼西低凸起和遼西凹陷構(gòu)成兩凹-凸的構(gòu)造格局。沙三期末為關(guān)鍵構(gòu)造變革界面，該界面之下，表現(xiàn)為箕狀半地塹結(jié)構(gòu);該界面之上，表現(xiàn)為斷拗轉(zhuǎn)換特征的拗陷結(jié)構(gòu)。
