裂陷盆地中的构造变换带及其石油地质意义

综上所述， 裂陷盆地是地壳伸展构造变形的产 物， 控制裂陷盆地形成和演化的构造变形可以方便 地称为伸展构造系统。伸展构造系统应该包含三种 不同型式的构造变形： 其一是主干正断层， 它们是 区域伸展构造的主要变形形式； 其二是构造变换 带， 它们是主干正断层位移沿走向发生变化及多条 正断层相互作用导致发育的构造变形， 变换断层是 构造变换带的极限形式； 其三是构造调节带， 它们 是主干正断层产状、位移沿断层倾向变化导致发育 的构造变形， 调节断层是构造调节带的极限形式
引张应力作用于地壳或岩石圈， 使之发育大量正 断层， 并导致地壳减薄和发育由正断层控制的断陷盆 地。这一地质过程称为裂陷作用［ １］ ， 所形成的沉积盆 地称为裂陷盆地（ ｒｉｆｔｉｎｇ ｂａｓｉｎ） 。裂陷盆地边缘和内 部发育大量不同尺度的正断层， 断层间或是以相交、 合并、 分叉等方式直接连锁在一起， 或是以平行雁 列、侧列等方式发生“软连接”。 在引张应力作用下 这些正断层在运动学（ 包括位移量、位移方式及位移 的空间分配等） 上相互呼应， 一条正断层与相邻的另 一条或几条断层相互作用， 导致断层之间的岩桥 （ ｒｏｃｋ ｂｒｉｄｇｅ） 发生构造变形。单条断层沿断层走向也 可能因为产状、 位移量等发生变化而诱发不同形式 的构造变形。 这种类型的构造变形都是由于裂陷盆 地中正断层的伸展位移而发生的调节性变形， 称为构 造调节带或构造变换带［ ２］ 。本文在分析裂陷盆地中 变换带构造变形特征的基础上， 讨论了变换带对裂 陷盆地沉积作用的影响及其油气成藏的意义。
漆家福： 裂陷盆地中的构造变换带及其石油地质意义
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图 １ 平移断层与变换断层在正断层构造系统中活动特征的区别示意图 （ａ） 平移断层切割正断层的平面图； （ｂ） 正断层系统中发育变换断层的平面图； （ｃ） 平移断层剖面， 剖面位置见图（ａ）中的 Ａ—Ａ＇； （ｄ） 变换断层剖面， 剖面位置见图（ｂ）中的 Ｂ—Ｂ＇ 各正断层中， 粗线表示正断层上盘切割线， 细线表示正断层下盘切割线， 阴影部分表示断层面。 图（ａ） 中的 Ｆ１ 和 Ｆ２ 原为同一条正断层， 后被平移断层 Ｆ３ 错开； Ａ１， Ａ２， Ａ３ 为位于平移断层 Ｆ３ 不同位置的观测点 ， ａ１， ａ２， ａ３ 为 对应各观测点的断层平移量。图（ｂ）中 Ｆ４， Ｆ５ 和 Ｆ６ 为不同位置的正断层（ 伸展断层） ， 与变换断层 Ｆ７ 连锁在一起， Ｂ１， Ｂ２， Ｂ３ 为位 于变换断层 Ｆ７ 不同位置的观测点， ｂ１， ｂ２， ｂ３ 为对应各观测点的断层平移量。ｅ１， ｅ２， ｅ４， ｅ５， ｅ６ 分别为各对应正断层的伸展量。 图（ｃ） 、（ｄ）中断层 Ｆ３ 和 Ｆ７ 两侧的“Ａ”、“Ｔ”表示断层平移方向， Ａ 表示远离读者； Ｔ 表示朝向读者
第 １２ 卷 第 ４ 期
２００７年 １０ 月
海相油气地质
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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理论·前沿
文章编号： １６７２－ ９８５４（２００７）－ ０４－ ００４３－ ０８
裂陷盆地中的构造变换带及其石油地质意义
漆家福
漆家福
（ 中国石油大学（ 北京） 资源与信息学院）
摘 要 构造变换带是裂陷盆地中的重要构造变形。讨论了构造变换带的含义、类型 及 对 油 气 聚 集 的 意 义 。 裂 陷 盆 地 主 干 正 断 层 之 间 的 几 何 关 系 可 以 分 为 同 向 倾 斜 、背 向 倾斜和相向倾斜共 ３ 种组合方式； 正 断 层 之 间 的 构 造 变 换 方 式 可 以 分 为 缓 冲 式 、接 力 式、消长式、传递式和消减式等 ５ 种形式， 构成 １５ 种类型的构造变换带。不同方式的断 裂组合所形成的不同构造变换带类型会随着主干正断层位移的渐进增大发生相应的 转变。构造变换带是有利的油气聚集区带： （ １） 它常常是主边界断裂带上地形高差变化 较小的部位， 是主要碎屑物源注入裂陷盆地的入口处， 有利于发育储集层； （ ２） 长期处 于盆地内部相对高的构造部位， 而且近邻生油凹陷， 是油气运移指向区带； （ ３） 它是裂 陷盆地构造变形相对复杂的区带， 有利于发育多种样式的油气圈闭。
关键词 裂陷盆地； 构造变换带； 构造类型； 油气聚集
中图分类号： ＴＥ１１１．２
文献标识码： Ａ
漆家福 １９５７ 年生， 教授、博士生导师。１９８２ 年本科毕业于武汉地质学院地质普查与勘探专
业， １９９０ 年于中国地质大学（ 北京） 获石油地质与勘探专业博士学位。从事含油气盆地分析与油 区构造解析研究。 代表性论著有 《下辽河—辽东湾新生代裂 陷 盆 地 构 造 解 析 》、《油 区 构 造 解 析》等。通讯地址： １０２２４９ 北京市昌平区府学路； 电话： （ ０１０） ８９７３４６０４
收稿日期： ２００７－ ０８－ ２２ 基金项目： 国家重点科学基金项目（ 编号： ４０７７２０８５） 资助
ＭＡＲＩＮＥ ＯＲＩＧＩＮ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＧＥＯＬＯＧＹ
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海相油气地质 ２００７年 第 １２ 卷 第 ４ 期
叠覆构成的过渡性构造带，“变换带” 是指连接正 断 层 之 间 的“ 具 有 一 定 走 滑 分 量 的 横 向 、斜 向 断 层 或 断 层 带 ”。Ｆａｕｌｄ 等［ ５］ 所 定 义 的 变 换 带 与 Ｍｏｒｌｅｙ 等［ ４］ 所称的变换断层相当。“变换断层”具有一定 的走滑分量， 但是不同于一般意义的平移断层， 应 该具有两方面的特征： 第一， 变换断层在走向上与 正断层垂直或大角度斜交， 并与正断层相连接； 第 二， 变换断层的走滑位移和与之相交的正断层的伸 展位移相关， 其形成和演化过程与正断层的伸展位 移同步进行。如同板块构造系统中的转换断层 （ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｆａｕｌｔ） 不 同 于 一 般 意 义 的 平 移 断 层 （ ｔｒａｎｓｃｕｒｒｅｎｔ ｆａｕｌｔ） 一样［ ７］ ， 裂陷盆地伸展构造系统 中的变换断层也不同于一般的平移断层。这种变换 断层的走滑位移是由与之连接的正断层的伸展位 移变换而成的。而且， 位于该变换断层一侧的正断 层， 其伸展位移通过变换断层可以传递给另一侧的 正断层， 或者一个断块体的伸展应变通过变换断层 传递给另一断块体。从运动性质上看， 变换断层的 位移是被动的， 受与之连接的正断层位移的支配。 Ｌｉｓｔｅｒ 等［ ８］ 认 为 ， 一 些 被 动 大 陆 边 缘 盆 地 中 的 变 换 断层可能直接与洋中脊的换转断层连接在一起， 也 就是说洋中脊的转换断层是在早期大陆裂谷时期 的变换断层基础上演化而成的。
（ 图 ２） 。必须强调， 构造调节带和构造变换带都是 适应主干正断层 （ 系） 位移而发生的构造变形， 与 主干正断层的活动有密切联系。因此主干正断层 （ 系） 的活动是相对主动的， 构造调节带和构造变 换带的变形是相对被动的。构造调节带和构造变换 带通常叠置在一起， 在研究中将它们严格区分开来 有时十分困难， 但是从理论上理解裂陷盆地中的构
当正断层的走向发生变化， 或发育侧断坡、斜 断坡时， 正断层的部分断层面与伸展方向不垂直， 这些部位在伸展构造变形过程中实际上也是起变换 断层的作用。平移断层与变换断层在剖面上可能都 表现为陡倾的角度和由于走滑位移造成两侧地层的 不协调， 但是后期的平移断层可以切割早期的正断 层 （ 图 １ｃ） ， 而变换断层常常只发育在正断层上盘 系统中 （ 图 １ｄ） ， 或与正断层的侧断坡、斜断坡连 接在一起。
正断层之间也可以不通过变换断层相连， 而是 部分重叠或完全平行。它们向深层延伸可以直接相 交， 或消失在某一韧性层中。但是， 只要这些正断 层同时活动， 它们之间的岩桥就会通过相应的变形 来调节它们彼此的位移， 这种形式的变形属于构造 变换带。
广义上， 裂陷盆地中的构造变换带概念可以理 解为由正断层伸展位移诱导出的构造变形带。事实 上裂陷盆地中的所有构造变形除了正断层本身就是 由正断层诱导出的构造变形， 而且有些正断层本身 也可能是另一些正断层位移诱导出的次级断层。正 断层伸展位移诱导出的构造变形大致可以分为两类： 其一是单条正断层位移引起上盘 （ 或两盘） 断块变 形， 包括发育滚动背斜、构造斜坡、次级断层等等； 其二是正断层位移沿走向发生变化及多条正断层相 互作用引起的断块变形， 包括横向断层、斜向断层、 斜向褶皱、走向斜坡等等。虽然区分这两者有时是 很困难的， 但是理解这两类不同构造变形的存在是 有意义的。如果将正断层位移诱导形成的这两类构 造变形都称为构造变换带， 则可能导致构造变换带 概念的泛用， 失去了应用这一概念的科学意义。
裂陷盆地中的变换断层一般与主干伸展断层直 交或大角度相交， 但是并非所有与主干正断层近垂 直的断层都是变换断层。有些断层虽然具有变换断 层的产状特征， 但是它的形成和演化过程可能与盆 地区的伸展作用无关， 不应该视为变换断层。如图１ａ 所示， 横向断层 Ｆ３ 是伸展断层 Ｆ１ 和 Ｆ２ 形成之后发 育的平移断层。在 Ｆ３ 形成之前， Ｆ１ 和 Ｆ２ 是连在一 起 的 同 一 条 断 层 。 Ｆ３ 形 成 之 后 ， 发 生 平 移 运 动 ， 将早先的伸展断层切割成两段， 并造成变换断层的 假 象 。 显 然 ， 断 层 Ｆ３ 走 向 上 各 观 测 点 Ａ１， Ａ２， Ａ３ 其 平 移 位 移 量 ａ１， ａ２， ａ３ 与 断 层 Ｆ１ 和 Ｆ２ 的 伸 展 量 ｅ１ 和 ｅ２ 无 关 ， 它 是 切 割 伸 展 断 层 后 的 平 错 距 离 ， 其位移量沿断层 Ｆ３ 的走向处处相等或呈渐变趋势 （ 断层两盘相对位移从破裂点沿断层面向两端逐渐 减小直至消失 ） 。图 １ｂ 中的横向断层 Ｆ７ 是与正断 层 Ｆ４， Ｆ５， Ｆ６ 同时发育的变换断层， 它虽然也有走 滑位移， 但是沿断层走向的不同部位其走滑位移 量、甚至走滑方向都可能因与之连接的各正断层的 伸 展 位 移 量 的 大 小 差 别 而 发 生 变 化 。 在 图 １ｂ 中 ，
沿变换断层 Ｆ７ 的 三 个 观 测 点 Ｂ１， Ｂ２， Ｂ３ 的 走 滑 位 移量 ｂ１， ｂ２， ｂ３ 均不相同， 甚至位移方向也可以不 同。如果伸展断块体内部没有应变 ， 观测点 Ｂ１ 为 左旋走滑位移， 其位移量等于正断层 Ｆ６ 的伸展位 移量 ｅ６ 。假设正断层 Ｆ４ 的位移量 ｅ４ 大于 ｅ６， 则观 测点 Ｂ２ 为右旋走滑位移， 其位移量等于 ｅ４ 与 ｅ６ 之 差。断 层 Ｆ５ 的 位 移 量 记 作 ｅ５， 对 于 观 测 点 Ｂ３， 其 位 移 量 及 位 移 方 向 由 ｅ４ 的 值 与 ｅ５， ｅ６ 之 和 的 值 共 同决定， 前后两值之差为其位移量。当前者大于后 者时， 观测点 Ｂ３ 表现为右移性质 （ 如图中箭头所 示） ， 而当前者小于后者时， 表现为左移性质 （ 图 中剪切箭头方向应该反向） 。