金湖凹陷石港断裂发育特征及其控圈作用

2020-12-10邱旭明

复杂油气藏 2020年3期

陈伟，邱旭明

（中国石化江苏油田分公司，江苏扬州225009）

中国东部的中新生代裂陷盆地大多以伸展作用为主导，形成了以拉张正断层为主的构造样式。受区域应力场、郯庐断裂活动的影响，这些盆地部分断裂兼有走滑性质，从而综合表现为扭张断裂特征［1-5］。前人的研究主要集中在扭张断层的识别和成因机制方面［6-11］，而针对张性、扭张断裂不同性质的转化，扭张断裂构造带发育及圈闭形成的控制作用方面研究较少。本文通过对苏北盆地金湖凹陷石港断裂带的解析，在研究石港断裂带的演化和分段发育特点的基础上，探讨扭张断裂控带成圈作用，并建立相应模式，以期对该类型断裂构造发育模式及控带成圈作用提供指导，提高油气勘探成功率。

1 区域地质概况

金湖凹陷位于苏北盆地东台坳陷的西部，是晚白垩世-新生代形成的“南断北超”箕状断陷［12-13］（图1）。金湖凹陷是苏北盆地富油凹陷之一，经历了仪征、吴堡、三垛等主要的构造运动，自下而上发育三套构造层，即下构造层（泰州组、阜宁组）、中构造层（戴南组、三垛组）和上构造层（盐城组、东台组），并且形成了复杂的断裂系统。其中石港断裂带是位于凹陷中北部的一条重要的二级断层，控制了其西侧三河次凹的形成，成藏条件有利，形成了大量的断鼻、断块油藏。

图1 苏北盆地构造区划

2 石港断裂带发育特征

石港断裂带整体呈北东走向，西北倾向，延伸长度约40 km。石港主断裂及其伴生断层的组合在平面上、纵向上的不同位置存在较大变化，从而使得整个断裂带具有丰富多彩的构造样式。

2.1 石港断裂带平面发育特征

下构造层（T33反射层—阜宁组二段内部标志层反射）（图2a），石港断裂带整体上表现为单一主干断层发育特征，与次级断层呈斜交组合。从南往北呈现出三种发育特征，南段（金南地区）石港主断层呈北东东走向，次级断层呈人字型或入字型组合；中段（桥河口地区）石港主断层呈北东走向，和次级断层呈羽状组合；北段（前锋、白马河地区）石港主断层北北东走向，呈链接式组合。

中构造层（T24反射层—戴南组二段底界反射）（图2b），石港断裂带整体上表现为多条雁列断层平行交替排列的特征。从南往北同样呈现三种发育特征，南段表现为帚状组合；中段呈S型断层雁列组合；北段表现为平直断层雁列组合。

综上所述，石港断裂带在下构造层和中构造层呈现不同的发育特点，且从南往北不同位置断层的走向及组合特征均有明显变化，但所形成的构造样式都具有扭张特点。

图2 金湖凹陷石港断裂带中、下构造层平面展布

2.2 石港断裂带剖面特征

剖面显示，石港断裂带发育明显的上下两套断裂系统，且整体表现为正断层特征，主断面南缓北陡；断层组合反映的扭动（或走滑）特征明显，且由南往北形式不一。

石港断裂南段断层统一倾向，主断层与次级断层呈梳状组合，次级断层相互平行，下端交于石港主断面之上（图3a）；石港断裂中段下构造层呈单一断面，中构造层呈撒开的似花状组合（图3b）；石港断裂北段，其中前锋北地区主断面近直立，与次级断层组成典型负花状构造（图3c），白马河地区断裂发育较少，呈陡立的y字型组合（图3d）。

图3 金湖凹陷石港断裂带不同位置地震解释剖面

3 石港断裂带成因演化分析

石港断裂是在中生代基底先存断裂基础上发育形成的，同时还受到区域应力场变化的影响，从而使得在不同时期、不同位置表现为不同的变形特征（图4）。

图4 金湖凹陷石港断裂带桥河口地区构造演化剖面

泰州-阜宁组沉积期：印度板块、太平洋板块的不对称运动导致软流圈向东蠕散使岩石圈减薄，导致沉积盖层也发生蠕散型的相对均匀的伸展变形，先期形成的逆冲推覆构造发生回滑［14-15］。此时受北西-南东向区域拉伸应力场控制，基底断裂复活，石港断裂继承了先存断层发育特征，表现为一条断层贯穿南北，但是由于基底走向的变化，使得石港断层的发育也表现为三段式，南部呈北东东走向、中部呈北东走向、北部呈北北东走向，其中南部、中部断裂走向与伸展方向近垂直，表现为正断层特征，北部断裂走向与伸展方向斜交，为斜向拉伸，表现为扭张断裂特征，呈链接式组合。

戴南组-三垛组沉积期：印度板块向北挤入与欧亚板块发生硬碰撞［16］，产生“右旋扭动”力偶，同时受到郯庐断裂右行走滑活动影响［17］，苏北盆地区域应力场转变为近南北方向伸展，同时具有右行扭动应力。所以石港断裂表现为扭张断裂发育特征，并且由于前期断裂走向的差异使得不同段也形成了不同的断裂组合，如南段表现为帚状组合、中段表现为S型雁列组合，而北段由于走向（北北东向）与伸展方向（南北向）近平行，走滑特征更明显，主断面近直立，表现为典型的负花状构造、平直断层雁列组合等。

4 扭张断裂控圈作用

扭张作用下构造样式的多样性也造就了圈闭发育的多样性。如图5所示，石港断裂带主要构造样式为帚状构造和雁列构造两种类型，这两种断层组合实质上是扭张断裂在发育过程中形成的断层转换带。但是由于转换带类型的差异导致了局部应力场的变化，从而使得对圈闭的形成发育起着不同的控制作用。

图5 金湖凹陷石港断裂带断层转换带模式

如石港断裂南部发育的帚状构造带，主干断层呈右行扭张，而分支断层为南北向拉张的正断层，所以该类型帚状构造带分支断层发育部分整体表现为释压特征（图5a），发育的圈闭类型主要为双断层或多断层控制的断块圈闭。

而石港断裂带中部发育的雁列构造带整体表现为扭张特征，内部多条S型断层平行交替排列，首尾相互重叠且不相连接，因此也有学者称之为叠覆型转换带［18］。石港断裂中部该类型构造带表现为右行左阶特征，因此相邻的两条断层叠置部位通常为增压区（图5b），形成背形构造，有利于断背斜等构造圈闭的发育。对于单条S型右行扭张断层而言，其左阶式部位也是增压区（图6），同样有利于具有背形特征的构造圈闭发育。

图6 S型右行扭张断层应力模式

通过上述分析，总结扭张断层控带成圈模式，即扭张断层的发育控制了构造带（或转换带）的发育，不同级别扭张断层形成的构造带规模不一。在这些构造带内部由于局部应力场的变化，易形成增压区，从而有利于形成具有背形构造特征的断鼻、断块圈闭。图7所示为雁行扭张断裂控带成圈模式。两条雁列主干断层之间为增压区，由于调节断层的发育，可形成断鼻、断块圈闭；上升盘在S型断层左阶部位发育断鼻、断块圈闭；在下降盘主要发育断块圈闭。这样就形成了沿着石港断裂中部雁列构造带叠覆部位发育的圈闭群。

图7 雁行扭张断层控带成圈模式

5 勘探实践及启示

在此理论的指导下，针对石港断裂带中部桥河口地区钻探2口探井。其中A块（QX19）位于两条主干雁列断层之间，并被调节断层切割，形成断块圈闭（图8a），从过该块的剖面可见低幅背形特征（图8b）；B块（QX18）位于雁列断层上升盘，同样也具有低幅背形特征（图8a、图8c）。钻探结果显示，A、B两块钻探的两口井均获得了工业油流，证实了该理论的实用性。