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应用落差法研究真武断裂带西部生长断层

2015-09-11

西部探矿工程 2015年2期
关键词:真武阜宁断裂带

尹 鹤

(新疆油田公司勘探开发研究院,新疆 克拉玛依 834000)

真武断裂带属于苏北盆地高邮凹陷南部断阶带的西部,夹持在真①断层和真②断层之间,包括真①断层、真②断层和一些与其平行、同性质的正断层,是高邮凹陷的南部边界,同时也是苏北盆地的南部边界断裂带,分隔了苏北盆地和苏南隆起区。真武断裂带的总体走向为北东、北北东向,倾向为北西,总长度约为80km。真武断裂带西部,即高邮凹陷南部断阶带的西段,由西向东主要包括了黄珏南和邵伯2个地区。真武断裂带西部紧邻邵伯生油深凹,具备有利的烃源条件运聚条件。区内自下而上沉积了白垩系浦口组、赤山组、泰州组,古近系阜宁组、戴南组、三垛组,新近系盐城组以及第四系东台组等地层,本次研究的重点层位是阜宁组、戴南组和三垛组。

仪征、吴堡和三垛等几次大规模构造运动结束后,在真武断裂带西部发育了以北东向和近东西向两组断裂为主的复杂断裂系统(图1)。平面上,真①与真②两条边界断层呈折线形展布。剖面上,真①、真②和次级断层由南向北依次北倾,呈“断阶式”排列;各断层上盘地层下降幅度大、沉积厚,下盘地层超覆或尖灭,甚至遭受剥蚀[1]。

1 断层落差的求取

断层落差也称铅直断层滑距[2],指在垂直于断层走向的剖面上,断层两盘相当层之间的铅直距离。断层落差可以在地质剖面图和地震剖面上测量,也可以根据构造图计算。大多数生长断层在发育过程中两盘都在下降,只是下降幅度不同[3-5],其落差是上盘下降幅度与下盘下降幅度之差。在沉积补偿的情况下,沉降幅度等于沉积物的厚度,可以用两盘地层厚度分别代表生长断层两盘的下降幅度。只要断层线附近沉积表面没有明显的高度差,可以用两盘的地层厚度差代表两盘的下降幅度差,不必考虑整个盆地是否沉积补偿。实际上,除了盆地边界主控断层和盆地内部凸起与凹陷的分界断层之外,盆地内部其它断层很难造成沉积表面的明显高度差。因此,生长断层的落差可表示为上盘厚度与下盘厚度之差[6-7]。

研究生长断层的活动历史需要计算各地质历史时期的落差,即生长断层古落差,系指某地质历史时期的铅直断层滑距,可以用同一地质历史时期两盘沉积地层的厚度差表示[8](图2),即:

式中:Di——第i时期生长断层的古落差,m;

Hi——第i时期下降盘厚度,m;

图1 真武断裂带西部阜一末期(T33)断裂系统图

hi——第i时期上升盘厚度,m。

计算断层古落差应考虑压实作用、剥蚀作用、塑性流动、古水深等因素的影响[9]。

图2 生长断层古落差示意图

2 真武断裂带西部生长断层落差图分析

结合地震剖面的解释和构造演化剖面的编制,计算了真武断裂带西部黄珏南和邵伯地区阜宁期、戴南期、三垛期和盐一期的生长断层落差,编制了断层落差图。

真①断层早在泰州组沉积时就已经发育,直到盐城期才停止活动,真①断层的落差在此并未涉及。受真①断层活动的影响,次级断层在阜宁期普遍活动,从阜一期到阜四期的断层落差图可以看出,阜一期断层活动强度很小,活动断层也不多;阜二期断层活动普遍性要强于阜一期,且整体活动强度增大,为断阶带次级断层最大活动时期,其中黄珏南地区断层最大落差138.4m,最小处为21.9m,平均为65.2m,和阜一期一样,断阶带北部断层活动强度大于南部断层,而真邵地区断层落差最大为176.9m,最小为63.9m,平均为107.6m,明显大于黄珏南地区,总体来看,真邵地区南东部断层活动强度大于北西部断层;阜三期次级断层活动普遍性和活动强度都明显降低,到阜四期,活动断层减少,断层落差值也变小,活动强度减弱,到戴一初期,断阶带内次级断层仅在南部断层的局部活动,其余停止活动。整体来看,黄珏南地区次级断层断层落差北部大于南部,而在邵伯地区,南东部断层的活动强度大于北西部断层。戴一期到盐一期主要是主控断层真②、真②′、真②-1以及真②断层派生的次级断层在活动。从戴一期到盐一期的断层落差图可以看出,戴一期受吴堡运动的影响,黄珏南地区真②′断层、真②′派生的次级断层以及真邵地区真②断层在本期开始活动,到戴二期黄珏南及真邵西部真②断层开始活动,且活动强度很大;垛一期真邵地区真②-1断层开始活动,活动强度很小,但真②断层北部次级断层活动增加;到垛二期,受三垛运动的影响,断层活动强度增大;盐一末期,主控断层和次级断层基本都停止活动。从断层落差图总体来看,邵伯地区的断层活动强度明显大于黄珏南地区。

3 断层落差法对主控断层的分析

黄珏南和邵伯地区由南向北依次发育真①、真②′、真②以及真②-1等4条主要控油断层,它们在平面上呈北东向展布,具有断距大、延伸远等特点,属一、二级断层的范畴,长期以来对其形成时期的认识不清,严重影响了勘探部署及剩余油挖潜工作的质量与精度,现通过对主控断层真②、真②′以及真②-1的断层落差直方图(图3)分析来确定出断层的活动时期和强度。

图3 主控断层落差直方图

3.1 真②断层

由图3(a)(b)真②断层平均落差直方图可以看出,黄珏南地区真②断层活动相对较晚,在戴二初期开始活动,断层落差较大(65.8~461.1m),平均为173.2m,活动性较强。在垛一期持续强烈活动,断层落差增大(71.5~648.8m),平均为218m。垛二期活动最为强烈,断层落差达到最大(111.7~393.2m),平均落差为294m,到盐一期断层落差明显减小(34~116m),平均落差为67.2m,直至停止活动。

邵伯地区真②断层在戴一期开始活动,断层落差值较大(594.4~697.5m),在戴二期和三垛期断层持续强烈活动,断层落差值很大,且在戴二期达到最大值(809.9~826.7m),活动最为强烈;进入盐城期之后,断层活动强度减弱,断层落差也变小(108.1~353.3m),到盐城末期停止活动。

3.2 真②′断层

从图3(c)黄珏南真②′断层平均落差直方图可以看出,受吴堡运动的影响,真②′断层在戴一期开始活动。黄珏南地区真②′断层在戴一期活动强度相对较弱,断层落差值也相对较小(54.4~124.2m),平均为84.4m,戴二期到垛二期持续强烈活动,并在垛二期达到最强烈活动时期,断层落差也最大(170.8~263.6m),平均落差值为216.6m,盐一期断层活动开始减弱,断层落差值减小(33~49.9m),末期停止活动。

3.3 真②-1断层

从图3(d)邵伯地区真②-1断层平均落差直方图可以看出,真②-1断层活动稍晚,在垛一期才开始活动,活动很微弱,断层落差很小(15.7~36.5m),在垛二期受三垛运动的影响,断层落差达到最大(108.8~122.7m),活动最强烈,之后落差减少(96.8~99.2m),活动强度减弱,到盐一末期停止活动。

4 断层落差法对次级断层的分析

通过断层落差法对次级断层的分析研究表明,次级断层活动具有很大的差异性,按照断层活动时期的不同,可以将研究区内次级断层分为2类:早期活动断层,活动时期主要为阜宁期,在阜宁末期或戴南早期停止活动,且南部断层活动停止时期晚于北部断层,主要分布在断阶带内,如断层(6)(25)(38)号等,这类断层主要是在真①断层活动的影响下形成和发育的;晚期活动断层,活动时期为戴南期到盐一期,在三垛末期或盐一末期停止活动,主要分布在真②与真②′断层之间以及真②断层北部,如断层(10)(34)(13)(29)号等,这类断层主要受控于真②与真②′断层的形成和发育。

5 断层活动的差异性分析

真武断裂带西部的断层活动存在很大的差异性,结合断层落差图和构造演化剖面可以看出,断层的形成有一定的次序,不同的断层形成于不同的地质时期,黄珏南断层的发育次序依次为:真①断层、真①与真②′断层之间的次级断层、真②′断层、真②′与真②断层之间的次级断层、真②断层、真②断层北部的次级断层,邵伯地区断层的发育次序为:真①断层、真①与真②断层之间的次级断层、真②断层、真②与真②-1断层之间的次级断层、真②-1断层,与前述通过构造演化剖面得出的结论一致。其中真①断层早在泰州期已经开始活动并控制了地层的沉积;黄珏南以及邵伯断阶带内的次级断层主要形成于阜宁期;黄珏南地区真②′断层形成于戴一初期并切割了之前形成的次级断层,随后发育了真②′与真②断层之间的一系列次级断层;邵伯地区的真②断层形成于戴南初期,而黄珏南地区真②断层则形成的相对较晚,在戴二期开始发育;在三垛初期邵伯地区的真②-1断层开始活动。随着三垛运动的结束,黄珏南和邵伯地区构造活动趋于平静,各断层在盐城期相继停止活动,形成了现今的构造格局。从平面上看,断层的发育也是不均衡的,这包括2个方面的内容,一方面指同一条断层在不同地段的活动程度不同;另一方面则是指在同一地段不同断层的活动程度也有所差异。同一断层在不同地段的活动程度不同,这主要是指在同一地质时期沿断层的伸展方向断层的活动强度具有差异性,如真②断层在黄珏南地区活动性要明显强于在邵伯地区的活动性。同一地段不同断层的活动强度也有所不同,例如在同一测线处真②与真②-1断层的活动性差异明显,一强一弱,相互补偿,维持着整个断裂系统的平衡(表1)。

6 总结

表1 zs760i测线上真②-1与真②断层的断层落差对比表

由于真武断裂带西部构造运动的多期次性及断裂系统的复杂性,长期以来对其内部断层形成时期及发育历史的认识模糊不清,直接影响了含油断块的落实程度。通过落差法对真武断裂带西部断层分析表明,阜宁期主要是次级断层活动时期,断层落差在阜二期最大,活动性最强,且黄珏南地区断阶带北部断层活动强度大于南部断层,而在邵伯地区,南东部断层的活动强度大于北西部断层。阜宁期之后,断阶带内次级断层基本停止活动,一、二级主控断层真②、真②′和真②-1逐渐开始活动,伴随着主控断层的活动,在真②断层和真②′断层之间以及真②断层北部派生出一系列次级断层;主控断层在戴二期和垛二期断层落差较大,活动性最强。总体来说,邵伯地区断层活动强度大于黄珏南地区。

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