北大港构造带主干断裂活动性分析

2014-12-15张小龙

地下水 2014年6期

张小龙，王磊

(西北大学地质学系，陕西西安710069)

断裂构造是地壳上发育最广泛的一种地质构造[1]，断裂不仅控制凹陷的沉积和发育，而且影响绝大多数圈闭的形成和发展，一些巨大的油气聚集带本身就是一个二级构造带或断裂带[2]。因此，一定程度上断裂决定了油气的运移、聚集、保存等条件。准确认识及分析断裂活动性，对油气勘探具有重要意义。

断裂活动性的研究方法主要包括生长指数法[3]，滑距分析法[4]，古落差法[5]及断层活动速率法[6]等。不同的断裂活动研究方法有其假设条件和优缺点。对于静止断裂，上升盘的缺失导致生长指数无法计算;滑距分析法虽能反映出断裂纵向活动分量，但不能体现出断裂在时间轴上的强弱变化[7];古落差法对于不同层系、不同倾角断裂活动强度对比效果差。因此，为了更好的了解断裂的活动性，本文将综合运用生长指数、滑距及古落差3种指标来研究主干断裂的活动性。

1 区域地质概况

歧口凹陷位于黄骅坳陷中北部，古近系含油层系众多，勘探潜力巨大，是渤海湾盆地中重要的富油气凹陷[8－9]。北大港构造带是歧口凹陷继承性发育的大型潜山构造带，为歧口凹陷的一个次级正向构造单元。其西北有大张坨断层及刘岗庄断层与板桥次凹相分，南部有滨海断层与歧北次凹相隔，与板桥次凹和歧北次凹共同组成“一凸两凹”的构造格局。

北大港构造带是受基底构造控制的大型构造带，走向呈NNE向[10。经过多期构造活动，形成了隆凹相间的构造特征，具有南高北低、西高东低的基本地质结构。其古近系自下而上依次接受了沙河街组和东营组的较厚沉积。沙河街组可细分为3个岩性段，即沙河街组一段、沙河街组二段、沙河街组三段。

北大港构造带内发育较多条断裂、特征多样。根据断裂对构造单元及地层沉积的控制作用，本文以北大港地区三维地震剖面为主要基础资料，通过综合运用生长指数、活动速率和古落差3种指标来剖析该构造带内三条主干断层，即边界断裂——滨海断裂、大张坨断裂、刘岗庄断裂的活动性。

2 主干断裂基本特征

北大港构造带内断裂较多，构造式样复杂多样，呈现出多样性的组合特征。滨海断裂、大张坨断裂及刘岗庄断裂为北大港构造带内的控沉边界断裂，其均为正断层，走向均为北东向(见表1)，断裂组合样式多种多样。

表1 研究区主干断裂要素表

断裂在平面组合上主要表现为雁列式、帚状构造等。刘岗庄、大张坨及其次级断裂沿NE向的排列则为雁列式组合;帚状构造样式在北大港构造带东段表现最为明显。在剖面上，主要表现为平面式、铲式或坡坪式等特征[11]，并以铲式为主;断裂组合上可划分出“Y”型、阶梯型、“人”字型、地堑型等。其中Y字型组合在研究区最为常见，在单断箕的缓坡靠近主干断裂常常发育，如刘岗庄断裂、滨海断裂的东部等[12]。

2.1 滨海断裂

滨海断裂位于北大港构造带东南翼，是一条切穿整个沉积盖层段至结晶基底的深大断裂，为该区内最大的控制沉积断裂。其走向为北东向，倾向南东向。平面上，南起翟庄子，北至港15井附近，呈北东向展布，延伸范围较广;剖面上，滨海断裂断面上陡下缓，呈铲式，由浅层到深层，断裂倾角从55°过渡到30°左右。上盘主要发育了“Y”字型组合，下盘断裂不太发育。

2.2 大张坨断裂

大张坨断裂是发育在北大港构造带北翼的正断层，其南部与刘岗庄断裂相继接，为北大港凸起的北部边界断裂。其延伸长度约为23 km，平面走向为北东向。断面倾向北西向，断层倾角上陡下缓，断层面呈犁式，上盘发育反向正断层，基本上组成“Y”字型，下盘少量次级断层形成断阶式组合。断层在南北两端均为帚状断裂体系，并相应控制了有关构造。

2.3 刘岗庄断裂

刘岗庄断层位于北大港构造带与沈青庄潜山的分界线上，为北大港构造带北侧的分界断裂。其走向为北东向，倾向为北西向，断层面上陡下缓，呈犁式。剖面组合形式主要以“Y”型为主。

3 主干断裂活动性分析

北大港构造带构造背景比较复杂，断裂较多，构造带的构造格局、沉积演化均与这些断裂的活动有关，同时这些断裂的持续活动也为后期的油气运移提供了有利的通道。因此，研究该构造带内断裂的活动性具有重要的意义。

本文研究主要采用断裂生长指数、断裂滑距及古落差3种参数来定量研究北大港构造带内3条主干断裂的活动性。针对本区的区域地质特征，为了更好的研究断裂的活动特征，利用选取12条垂直于断层走向方向的地震剖面，进行时－深关系转换，并对沉积地层进行了剥蚀厚度校正和压实校正，经过计算得到了研究区内3条主干断裂的生长指数、断裂滑距和古落差。

3.1 滨海断裂的活动性

从滨海断裂的生长指数图(见图1)可以看出，滨海断裂是一条切穿沙三段至东营组的同沉积断层。其中沙一期的生长指数较大，反映出此时期断裂的生长速度较大。滨海断裂古落差图(见图2)显示，其活动性在同一时期不同区段或不同时期同一区段的差别都较大。滨海断裂自沙三期开始，活动性较强，平均古落差为187 m;至沙二期，活动性减弱，平均古落差仅为44 m;而后至沙一期，活动性极剧增强，达到峰值，平均古落差达245 m;东营期，活动性有所减弱，平均古落差为112 m。总体来看，滨海断裂具有幕式活动特点，沙三期和沙一期为两个活动高峰期。

图1 滨海断裂生长指数

综合分析滨海断裂生长指数及古落差，通过对比发现，图2中测线7处的平均古落差最大，换言之，其活动性最强，而这与图1中测线5反映出的断裂活动性最强不符。分析认为，测线7处，断裂活动剧烈，断裂的上盘和下盘同时沉降，都接受厚度较大的沉积，造成了古落差增大，而生长指数确并非最大。

图2 滨海断裂古落差

3.2 大张坨断裂的活动性

从大张坨断裂的活动性可以看出(见图3、图4)，大张坨断裂从沙三期开始发育并继承性活动。整体来看，大张坨断裂具有明显的分段性，整个沙河街期该断裂东、西分段明显，在横向上东部的活动性比西部活动性强;发育时限上，从沙三期至沙一期，断裂活动性依次增强，至沙一期达到最大，而后东营期有所减弱。根据测线1至测线6，可以看出，大张坨断裂滑距和古落差具有较好的正相关性，即断层滑距增加或减小的同时，古落差随之增大或变小。同时，大张坨断裂滑距图和古落差图都反映出沙一期和东营期为活动高峰期，其中沙一期达到最大。

图3 大张坨滑距

图4 大张坨古落差

3.3 刘岗庄断裂的活动性

从刘岗庄断裂的活动性可以看出(见图5、图6)，刘岗庄断裂从沙三期发育并继承性活动。根据图5中测线7处的生长指数显示，从沙三期至沙一期，刘岗庄断裂基本不活动，直至东营期，才开始活动，这与图6中测线7处滑距指标的反映相一致。东营期，测线7处断裂才开始活动，其滑距仅为91 m。从测线8处到测线11处，刘岗庄断裂在沙三期至东营期一直活动，其活动性差异较大。测线12处，其所反映的断裂活动性与测线7处相当，仅在沙一期断裂才有活动，其滑距为285 m。

图5 刘岗庄生长指数

图6 刘岗庄滑距

从整体来看，刘岗庄断裂的生长指数指标与滑距指标具有较好的吻合性。两种指标都反映出刘岗庄断裂自西向东活动性减弱。其中沙三期和沙一期为断裂活动高峰期，其中沙一期断裂滑距达到最大，最高可达747 m。而刘岗庄断裂在沙二期和东营期活动性普遍较小，甚至不活动。根据测线7处和测线12处断裂的活动性，分析认为，沙三期，刘岗庄断裂主体开始发育，至沙一期，北大港构造带经历较大的构造活动，断裂活动剧烈，刘岗庄断裂向西生长延伸至测线12处。东营期，断裂在测线12处不再活动，向东却延伸至测线7处，但活动量较小。