祁 鹏，郭 刚，任亚平，崔 敏，王 欣

(1.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028；2.中国地质大学(武汉)海洋学院，湖北 武汉 430074)

0 引 言

构造运动是地球科学研究领域中一个重要的课题。在诸多研究方向中，石油地质学家更关注的是构造运动如何影响含油气盆地的形成和改造，如何影响油气的生成、运移和聚集等。东海盆地西湖凹陷作为中国近海重要的含油气盆地之一，构造运动对其结构演化和油气成藏的影响一直受到人们的重视。学者们对西湖凹陷新生代的三期挤压反转运动，即玉泉运动、花港运动和龙井运动，进行了详细的论述[1-3]。挤压反转形成的大型背斜构造不仅易识别，而且是油气勘探的重要领域，成为研究热点是必然的。

相较之下，早期的平湖运动由于影响的地层埋藏深，不易识别，常常被人忽视。随着近年来，西湖凹陷油气勘探由构造型圈闭向深层构造-岩性复合型圈闭转型的过程中[4-5]，平湖运动作为西湖凹陷新生代构造演化中重要的一环，逐渐受到人们的重视，出现了零星的文献报道[6-7]。周心怀等[8]认为平湖运动之后，西湖凹陷进入了断-拗转换阶段，但是关于该构造变革过程的地质表征并没有详细的论述。本次研究在西湖凹陷大连片三维地震资料精细解释工作和综合地质分析的基础上，着重刻画了平湖运动在区域上的识别标志，梳理了平湖运动对西湖凹陷构造变形及沉积充填的控制作用，探讨了平湖运动对石油地质条件的影响，对西湖凹陷基础地质研究和油气勘探具有重要的意义。

1 区域地质背景

西湖凹陷是中国东部近海最大的含油气凹陷，整体表现为NNE向的长条状，南北长约400 km，东西宽为70～130 km，总面积约5×104km2。西湖凹陷位于东海盆地东部坳陷带的中部，东面以深大断裂及火成岩带与钓鱼岛隆褶带相邻，西部以斜坡与中部隆起带过渡，南北两端分别是钓北凹陷和福江凹陷。西湖凹陷新生代表现为大规模的碎屑沉积，地层最大厚度约15 km，自下而上依次发育前宝石组，始新统宝石组和平湖组，渐新统花港组，中新统龙井组、玉泉组和柳浪组，上新统三潭组以及第四系东海群(图1)。

图1 西湖凹陷综合地质图[9-11]

西湖凹陷在平面上有东西分带的特点，自西向东分别为西部斜坡带、中部深洼-反转构造带和东部断阶带。西部斜坡带是东海盆地最重要的油气产区，受区域NW向基底大断裂的影响，具有南北分段的特点，自北往南分别为杭州斜坡、平湖斜坡和天台斜坡。

西湖凹陷在纵向上有构造分层的特点，是对复杂构造演化的具体体现。深层表现为以始新统及以下层系构成的东断西超的箕状断陷结构，中层表现为以渐新统-中新统层系构成的中部挤压反转的碟形坳陷结构，浅层表现为以上新统和第四系构成的稳定热沉降的近似水平结构。

2 平湖运动的识别

构造运动在盆地的演化过程中总是会留下印迹，常常会表现为地层的削截、岩性组合和断层活动的突变、沉降中心的迁移、岩浆活动的爆发和古地貌的变化等[9-11]。在西湖凹陷精细地震解释和综合地质分析的基础上，本次工作识别了平湖运动三个方面的标志。

2.1 地质时代标志

大量的研究表明，构造运动常常伴随有岩浆活动。因此，利用钻井获取的火山岩样品进行同位素年龄测定来确定其所处地层的时代，进而推测构造运动发生的大致时间是十分有效的研究手段。多口钻井在西湖凹陷西斜坡钻遇了火山岩，其中一口井在平湖组底部约2 866 m处揭露了玄武安山岩，利用K-Ar体积法测定其年龄为42.5 Ma[12]。这一结果表明，平湖运动发生的时间大致为42.5 Ma，即晚始新世时期，也是平湖组沉积时期。

2.2 地震识别标志

构造运动在地震上常见的特征之一就是角度不整合。在西湖凹陷西斜坡的地震剖面上，对应于平湖组底界面的T40地震反射层在斜坡的中高部位表现为显著的上超下削的反射特征(图2)，代表了平湖运动的发生。该界面在斜坡低部位及洼陷中表现为平行整合接触关系。平湖运动这一典型的地震反射特征在天台斜坡也具有普遍性，但是在平湖斜坡由于主断层强烈的活动而不易识别。

图2 西湖凹陷平湖组底界面地震反射特征

T40地震反射层不仅仅在西湖凹陷西斜坡表现为削截，在西湖凹陷西北侧的长江坳陷也表现为相同特征，甚至于更为显著。在长江坳陷北西向地震剖面上，T40之下为发育大型挤压背斜的不对称半地堑，之上为稳定沉降形成的较平整地层。T40对下伏的挤压背斜形成强烈的角度不整合[13]，也是平湖运动发生的证据之一。

2.3 钻井识别标志

构造运动在钻井上常见的特征之一就是某一界面上、下的岩性组合的极大变化。西部斜坡带钻井揭示在T40上下，即宝石组和平湖组地层，岩性组合发生了较为明显的变化。宝石组以薄砂层为主，厚度一般为2～5 m，而平湖组以较厚砂层为主，普遍在5 m以上，最厚能达到23 m，底部发育砾岩。岩性组合的差异也反映在测井曲线上。T40反射层以上，伽马曲线表现为以中-高幅、厚层箱形、钟形或微齿化箱形为主；T40反射层以下，伽马曲线表现为以低幅钟形、漏斗形和指状为主，并且锯齿化严重(图3)。

图3 西湖凹陷平湖组底界面岩性和测井曲线特征

3 西湖凹陷平湖运动的地质表征

3.1 平湖运动是最后一幕断陷活动

西湖凹陷在新生代早期经历了多幕断陷活动。在平湖组下部及 其以下，西湖凹陷表现为受断层控制的具有极强分割性的隆洼相间的结构特征，在平湖组中上部及以上则逐步过渡为以褶皱变形为主的碟形盆地结构特征[14-15]。中深层的大多数断层基本都终止于平湖组顶界面。虽然少数边界控凹断层长期活动，但是在平湖组沉积之后活动也大幅减弱。这些特征表明，西湖凹陷在始新世发生的平湖运动是该凹陷在新生代多幕断陷活动的最后一幕，之后断陷不再起主要作用，在始新世晚期进入了断-拗转换阶段。

3.2 平湖运动控制了沉降中心的迁移

自宝石组到平湖组沉积晚期，西湖凹陷沉降中心发生了自北东向南西方向的迁移。平湖运动之前，即在宝石组沉积时期，西湖凹陷发育多个相对独立的局部沉降中心，其中最大的沉降中心位于北部地区。平湖运动之后，即平下段沉积时期，西湖凹陷北部的沉降中心虽然继承性发育，但是规模已经变小，并且发生了向南的短距离迁移。平中段沉积时期，沉降中心继续向西南方向扩展，在凹陷中部出现了第二个与北部规模相当的沉降中心，两者连接成长条状；在平上段沉积时期，凹陷北部沉降中心已经消失，中部沉降中心规模达到最大(图4)。

图4 平湖运动控制了西湖凹陷宝石组-平湖组沉积时期沉降中心的迁移

3.3 平湖运动控制了岩浆活动的迁移

岩浆活动在平湖运动前后发生了向西湖凹陷中-南部的集中。东海盆地在古近纪岩浆活动是十分活跃的，也呈现出明显的规律性，具有幕式活动的特点。第一幕岩浆活动发生在古新世时期，主要集中在东海盆地的西部坳陷带，如长江坳陷和丽水凹陷。第二幕岩浆活动发生在早中始新世时期，主要集中在东海盆地的中部隆起带，钓北凹陷也有零星分布。第三幕岩浆活动，对应于平湖运动，岩浆活动在晚始新世迁移到东海盆地的西湖凹陷。在渐新世及之后，岩浆活动仍然十分活跃，主要集中在西湖凹陷中南部(图5)。

图5 平湖运动控制了东海盆地古近纪岩浆活动的迁移[15]

3.4 平湖运动控制了断裂演化

东海盆地及其周缘发育三大断裂体系，分别为NW向断裂系、NE向断裂系和NNE向断裂系。这三大断裂系控制了东海盆地的基本结构。平湖组底面断裂分布图揭示，西湖凹陷发育了大量的NE向和NNE向断裂，这些断裂基本上控制了凹陷内隆洼相间的构造格局(图6(a))。

NE向断裂和NNE向断裂的发育演化与平湖运动密切相关，两组断裂强烈活动的时期是不一致的。过杭州斜坡高部位的测线显示，NE向断层在平湖组沉积之前强烈活动，并控制了宝石组及以下地层的厚层沉积，形成了局部洼地，绝大多数NE向断层向上终止于平湖组底界面(图6(b))。NNE向断层在平湖组沉积时期强烈活动，是对平湖运动的响应。NNE向平湖大断裂的活动最为典型，控制的平湖组沉积厚度要远大于宝石组的沉积厚度(图6(c))，古落差计算结果进一步表明该断层的平湖组古落差是宝石组的2倍(图6(d))。

图6 西湖凹陷平湖组底界面北东向、北北东向断层分布及活动性分析

平湖运动控制了断裂活动的演化，并进一步控制了西斜坡的基本结构。在前平湖组沉积时期，西湖凹陷受NW-SE向伸展作用的控制，中部和北部地区大规模发育NE向断层，并控制了杭州斜坡上的多个局部洼地，以及凹陷北部的深洼陷。这些洼陷均表现为NE-SW走向[16]。在该时期，杭州斜坡北段表现为受顺向断层控制的简单斜坡，南段受隐伏基底断裂的影响，形成双向断层控制的复杂斜坡，平湖斜坡表现为顺向大断层控制的断坡。在杭州斜坡和平湖斜坡的转换部位形成了低隆起。

在平湖组沉积时期，由于平湖运动的控制，西湖凹陷处于NWW-SEE向伸展应力场之下，中部和北部发育的NE向断层活动逐渐减弱，而NNE向断层开始强烈活动，控制了凹陷中部厚层的平湖组沉积。深洼区开始向西湖凹陷中部迁移，其走向也发生了调整。在该时期，杭州斜坡基本延续了前平湖组沉积时期的结构，局部被NNE向断层复杂化，而平湖斜坡受NNE向断层影响，形成更大型顺向大断层控制的断坡，至此斜坡结构基本定型(图7)。

图7 平湖运动控制了西湖凹陷宝石组-平湖组沉积时期的差异伸展作用

3.5 平湖运动是对板块构造事件的响应

平湖运动发生的时间为45～43 Ma。在平湖运动前，也就是45 Ma之前，中国海域盆地的构造演化处于欧亚板块和太平洋板块构建的相互作用力的控制之下[17]。太平洋板块持续以较高速度向欧亚大陆作NNW向俯冲[18]，从而诱使深部热物质发生上涌，造成东部海域发生大规模断陷活动，在NW-SE向伸展应力控制下形成多个NE向展布的盆地，东海盆地西湖凹陷就是其中之一。另一方面，印度板块对欧亚大陆持续的NE向挤压楔入作用使得中国华南大陆发生了顺时针旋转逃逸[19]。在两种作用力的控制下，西湖凹陷中北部NE向断层大规模活动，形成了多个前平湖组沉积时期的沉降中心。

在45～43 Ma期间，西太平洋构造域发生了重大板块构造事件。夏威夷海山岛链的同位素年龄和线性排列的岛链方向的改变指示这个时期太平洋板块对欧亚大陆的俯冲由前期的NNW 向转向NWW 向。这种重大板块构造事件的改变必然在中国东部盆地构造演化中起到决定性影响，例如渤海湾盆地主要凹陷的沉积速率和构造沉降速率在约43 Ma突然增加[20]。西湖凹陷的构造演化自然是无法脱离西太平洋构造域的影响，平湖运动是对此次构造事件的响应，控制了平湖组构造变形和沉积充填。平湖运动将西湖凹陷区域伸展方向由前平湖组沉积时期的NW-SE向转变为NWW-SEE向，前期NE向断层开始弱化，而NNE断层十分活跃，尤其是中部的平湖大断裂。在NNE断层的控制下，沉降中心由北部地区迁移到中部地区。

4 平湖运动对烃源岩的影响

构造运动对盆地构造变形和沉积充填的控制作用，必然体现在油气地质条件上，从而影响到油气勘探实践。平湖组煤系地层是西湖凹陷的主力烃源岩[21-22]。钻井揭示平湖组煤层具有厚度薄、层数多的特点，这与断层强烈的同沉积活动密切相关。平湖运动早期表现为较强烈的断陷作用，极其发育的同沉积断层在西部斜坡带上形成了多个低洼区域。在潮坪沉积环境的控制下，这些低洼区域往往形成泥炭沼泽沉积，能够发育煤层与暗色泥岩互层的较好级别烃源岩[23]。平湖运动造成西湖凹陷的沉降中心逐步从北部迁移到中部，这也体现在煤层厚度在平面上的分布规律。平湖组下部的煤层厚度中心位于凹陷北部，最大厚度可达4 m以上，而中、南部煤层厚度为1～2 m；平湖组上部的煤层厚度中心位于凹陷中部的平湖斜坡，最大厚度可达15 m以上，而北部煤层厚度减薄为3～5 m[24]。

5 结 论

(1)西湖凹陷晚始新世平湖运动是一次区域性构造事件，对应于平湖组底界面，在西斜坡中高部位表现为上超下削的角度不整合接触关系，在低部位和深洼内表现为平行整合接触关系，在钻井上表现为岩性组合的差异和测井曲线的突变。

(2)平湖运动控制了西湖凹陷晚始新世伸展应力场从前平湖沉积时期的NW-SE向转为平湖沉积时期的NWW-SEE向。在这过程中，西湖凹陷早期强烈活动的NE向断层逐渐弱化，而NNE向断层开始兴盛，控制着沉降中心从凹陷北部迁移至中部，岩浆活动从凹陷周缘向内部集中。

(3)平湖运动作为对西太平洋构造域在晚始新世一次重大运动学调整事件的响应，影响了西湖凹陷平湖组煤系地层的展布，具有早期北部厚，晚期中南部厚的特点。