同沉积构造发育特征及其油气地质意义

４ 影响因素
４．１ 岩石性质 不同的岩性条件发育不同类型的同沉积构造。岩
层塑性越大， 越易形成逆牵引等褶曲构造； 岩石脆性越 大， 越易形成同向或反向次级断层。泥岩塑性最大而脆 性最低， 砂砾岩脆性最大而塑性最低， 砂泥岩则介于两 者之间。据前人研究： 砂、泥岩互层， 且砂泥比为 ３．５∶６．５ 时， 较易发育次级断层与褶曲的同沉积构造组合［５］。根 据陈书平对沾车地区滚动背斜的研究， 在盆地边缘或 控制性断层附近很少发现滚动背斜， 是因为那里沉积 物的粒度往往较粗， 岩石脆性较大， 而在坳陷或凹陷的 斜坡地带， 最容易形成滚动背斜［６］， 是因为斜坡带上沉 积物粒度相对较细， 主要为砂泥岩互层沉积。 ４．２ 生长断层
关键词 同沉积断层； 逆牵引构造； 牵引构造； 次级断层； 封闭断层
中图分类号： ＴＥ１２１．２
文献标识码： Ａ
Ｃｈａｒ ａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｅｔｒ ｏｌｅｕｍ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｒ ｕｃｔｕｒ ｅ
Ｌｉ Ｚｈｅｎ（Ｏｆｆｓｈｏｒ ｅ Ｏｉｌ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ， Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ， ＳＩＮＯＰＥＣ， Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７２３７， Ｃｈｉｎａ）． Ｔｈｅ ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｆａｕｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ． Ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｏｉｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｂｅａｒｉｎｇ ｂａｓｉｎｓ ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｈｉｇｈｌｙ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｉｎ ｅａｓｔｅｒｎ Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｉｔ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’ｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｏ ｓｏｕｒｃｅ ｒｏｃｋｓ， ｔｏ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｒｏｃｋｓ ａｎｄ ｔｏ ｏｉｌ ｔｒａｐｓ． Ａｔ ｌａｓｔ， ｉｔ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ ａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｆａｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｆａｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｉｌ ｍｉｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓｙｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｆａｕｌｔ， ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｄｒａｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｄｒａｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｆａｕｌｔ， ｓｅａｌｉｎｇ ｆａｕｌｔ．
图 ２ 同沉积构造组合 随着生长断层的不断发育， 沉积作用使下降盘沉 积更多的沉积物。当沉积物充填到逆牵引挠曲造成的
空间后， 沉积物的重量 Ｇ 分别在挠曲面和断面上产生 了 ｐ１ 和 ｐ２ ２ 个压力。其中， ｐ１ 又可分解为水平方向上 的力 ｐ１ｘ 和垂直方向上的力 ｐ１ｙ（ 见图 ３） 。ｐ１ｙ 起压实作 用， 而 ｐ１ｘ 则为一侧向压力 ， 这一侧向 压力与远离 断面 一端的限制作用形成一对局部挤压力， 使逆牵引挠曲 逐 渐 演 化 为 同 沉 积 背 斜 ［ ３］ 。
１ 概况
同沉积构造在断层活动与沉积充填压实共同作用 下形成， 其主控断层称为同沉积断层或生长断层。同沉 积构造主要发育于拉张应力场环境中伸展型正断层下 降盘， 是重要的隐蔽含油气构造， 在我国东部含油气盆 地中常见， 如济阳坳陷发育的大量不同规模的北北 东—北东向正断层， 由于拉张断裂的持续活动， 使得济 阳 坳 陷 下 第 三 系 同 沉 积 构 造 十 分 发 育 ［ １］ ，已 成 为 典 型 的 构造景观（ 见图 １） 。
图 ４ 沾车地区大 １ 断层
４．２．２ 断面倾角 断层面倾角越大， 上盘岩层的旋转幅度越大。当断
层面倾角为 ４５°时，最有利于产生同沉积背斜， 此时剪
２
第 １５ 卷第 ４ 期
李 震： 同沉积构造发育特征及其油气地质意义
２００８ 年 ７ 月
切应力达到最大值， 岩石处于剪切应力与岩石破裂极 限相平衡的状态， 其水平分力和垂直分力接近相等， 可 使岩 层 向 断 层 面 回 倾 达 到 最 大 值 ［７］， 断 面 倾 角 继 续 增 大， 至剪切应力大于岩石破裂极限， 上盘岩层中沿应力 集中的区域发生破裂， 从而形成次级断层。 ４．２．３ 断层活动性
５ 油气成藏
与同沉积构造有关的油藏类型， 主要有低位扇体 形成的岩性油藏、同沉积断裂封堵形成的断块油藏、滚 动背斜油藏［１］。同沉积构造的形成与发展， 对于油气的
生成、运移、聚集、储集、保存等都有着重要作用。 ５．１ 同沉积断层与烃源岩
同沉积断层的主要活动期一般与烃源岩沉积期相 对应。通过研究济阳坳陷沙四上、沙三中下、沙一段等 ３ 套烃源岩的热成熟演化规律及其空间展布形态， 表 明： 优质生油层的发育及分布， 与各凹陷北部陡坡和南 部缓坡同沉积构造的活动与分布有着良好的时空配置 关系， 这也是济阳坳陷沙河街组地层油气富集的主要 原因［５］ 。 ５．２ 同沉积构造与储集体
同沉积构造的发育模式是断层活动与沉积作用共 同控制的。生长断层的强烈活动，使下降盘的沉积速率 远大于上升盘， 因而在断面上沉积物大量堆积， 沉积物 受到的重力可分解为垂直断层面与平行断层面 ２ 个方 向的分力 Ｇｐ 和 Ｇｔ。如果 Ｇｔ＞Ｇｐ， 并且断面倾斜超过了沉 积物在其上 保持 稳 定 的 最 大 角（稳 定 角）， 沉 积 物 就 向 下运动， 形成重力滑塌［９］， 在最大可能处产生破裂。随 着下降盘下陷， 砂体大幅度沉积， 上覆荷载愈来愈大， 破裂会持续发育并成为同沉积断层的同向次级断层； 并且随着砂体的推进， 在此同沉积断层的前方同样也 会产生新的断层， 向湖盆中心方向的断层依次变新且 节节下掉［１０］， 最终形成同向次级 断层组合的 “多”字型 同沉积构造。当沉积物源不充足时， 沉积物堆积慢， 断 层上盘沿断层面下滑时， 由于沉积物的堆积不足以弥 补断层沉降速度， 在断层上盘Leabharlann Baidu下下降的拖力将使上 盘地层下弯， 形成同沉积背斜构造， 如果地层脆性较高 而未能塑性弯曲时， 则形成反向次级断层［９］。沉积速率 越大， 单层厚度越大， 单层厚度越大越不容易形成褶 皱， 单层厚度越小越容易形成褶皱［６］。因此， 相对较小 的沉积速率有利于形成地层褶曲型同沉积构造。
（ 见图 ２） 。所以， 同沉积构造主要表现为地层弯曲和错 断 ２ 种发育模式的联合。
图 １ 济阳坳陷广利沉积背斜构造剖面
３ 发育机理
同沉积构造发生在区域性拉张背景下。由于伸展 断层的水平伸展和构造沉降， 在上盘地层与断层的接 触面上形成了不同特征的接触带， 断面曲率小的部位
收稿日期： ２００７－ １０－ ２３； 改回日期： ２００８－ ０４－ ３０。 作 者 简 介 ： 李震， 男， １９８０ 年生 ， 技 术 员 ， 主 要 从 事 构 造 地 质 学 方 面的研究。Ｅ－ ｍａｉｌ： ｌｉｚｈｅｎｌｘｙ＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ。
图 ３ 同沉积断面上受力分解
次级断层产生于断层与沉积共同作用形成的局部 构造应力条件下。生长断层在发生构造沉降作用时， 其 上盘地层沿弯曲的断层面向下滑动， 并且地层逐渐向 断层面倾斜， 倾斜向着远离断面方向的程度逐渐减弱， 并最终变为无倾斜。当上盘地层滑过断层面高曲率点 时， 上盘与断层面接触处岩层的应力状态发生急剧改 变， 遭受了较强烈的局部构造应力作用， 在一些小裂隙 的末端， 转折点或分支点附近， 最易发生应力集中， 当 应力超过岩石强度时， 便会加大微裂隙， 逐渐发育为次 级断层［４］ 。
第 １５ 卷第 ４ 期
断块油气田 ＦＡＵＬＴ－ ＢＬＯＣＫ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ ＦＩＥＬＤ
文章编号： １００５－ ８９０７（ ２００８） ０４－ ００１－ ０４
同沉积构造发育特征及其油气地质意义
２００８ 年 ７ 月
李震
（ 胜利油田分公司海洋采油厂， 山东 东营 ２５７２３７）
摘 要 同沉积构造是在断层活动与沉积充填压实共同作用下形成的一种构造， 是我国东部已进入高勘探阶段的中 新生代含油气盆地下一步油气勘探的重要目标。文章系统总结了同沉积构造的发育机理、影响因素， 综合分析了同沉积构 造对烃源岩、储集体和含油气圈闭的控制作用， 并研究了同沉积断层及其次生断层在油气运移和聚集过程中的双重作用。
伸展断层的水平伸展运动一般都伴随盆地区域性 的构造沉降。渤海湾盆地早第三纪的沉降就主要与伸 展作用有关， 地壳伸展引起盆地断块间差异升降运动 导致沉积凹陷发生构造沉降， 沉降量、沉降速率与伸展 量 和 伸 展 速 率 大 致 呈 线 性 相 关 ［ ８］ 。 因 此，同 沉 积 断 层 的 活动性表现为水平伸展与构造沉降， 且两者的发生和 发展同步。断层活动较弱时， 上盘地层同沉积构造不发 育， 断层活动较强时， 易发育同沉积构造， 如沾车地区， 伸展率较大、总滑距较大的生长断层下降盘发育滚动 背斜构造［６］。据钟延秋等人研究， 济阳凹陷同沉积褶曲 构 造 的 褶 曲 幅 度 与 主 断 裂 的 活 动 强 度 成 正 比 ［ ５］ 。 ４．３ 沉积作用
伸展型正断层的断面形态分为铲形、坡坪形和平 面形 ３ 种类型。当断面形态为铲形和坡坪形时， 易引起 层面反倾， 形成同沉积背斜或反向次级断层， 如沾车地 区 ６０３ 地震测线剖面上， 显示大 １ 断层具有铲式下凹 断面特征，其上盘 Ｔ２ 反射界面发育滚动背斜构造（见图 ４）［６］； 而当断面形态为平面形时， 则易形成 牵引构造或 同向次级断层。
同沉积构造研究， 对于我国已进入高勘探阶段的 中新生代含油气盆地， 具有重要的理论与实践意义。
２ 组合形式
随着生长断层的持续活动以及沉积物的不断充 填， 断层下降盘逐渐形成了同沉积背斜（ 逆牵引褶皱） 和同沉积鼻状构造（ 牵引褶皱） 等褶曲型同沉积构造。 另外， 生长断层， 尤其是铲式伸展正断层的下降盘还容 易产生大量次级断层， 这些次级断层有的与生长断层 倾向相同， 有的与生长断层倾向相反， 它们将早期形成 的 褶 曲 地 层 横 向 切 割 ， 形 成 了 同 向 “多 ”形 、同 向 “Ｙ” 形 、反 向 “Ｙ”形 及 复 合 “Ｙ”形 的 同 沉 积 构 造 组 合 形 式
１
２００８ 年 ７ 月
断
块
油
气
田
第 １５ 卷第 ４ 期
形成闭合接触带， 断面曲率大的部位形成空隙接触带。 空隙接触带易使生长断层下降盘产生逆牵引挠曲， 闭 合接触带上则易产生正牵引构造； 如果下降盘岩层脆 性较大， 则会在空隙带和闭合带上分别形成反向次级 断 层 与 同 向 次 级 断 层 ［ ２］ 。
同沉积构造活动及其产生的构造古地貌制约着沉 积体系的展布， 继承性发育的同沉积断裂及其组合影 响了裂陷期盆地可容纳空间的变化， 从而控制着砂体 的展 布 规 律 ［１１］， 如 濮 卫 洼 陷 的 形 成 与 演 化 与 其 东 西 ２ 侧控洼断裂带— ——东倾的卫东文东断裂带和西倾的濮 城—陈营断裂带的发展演化密切相关， 沙三中亚段沉 积时期物源方向较多， 这些物源一般具有继承性和间 歇性特点， 因此不同时期发育不同成因的砂体。洼陷东 部以低位三角洲、水下河道砂和湖底扇沉积体系砂体 为主， 砂体较厚， 但储集条件较差； 洼陷西部及北部以 滨浅湖砂坝沉积体系为主， 砂体有重叠 ， 又有交叉， 储 层孔隙度较高， 西北部水下分流河道和滨浅湖砂坝相 带， 油气储集条件最好。 ５．３ 同沉积构造与构造圈闭
边断裂、边沉积的生长断层是同沉积构造发育的 基础条件， 同沉积构造的发育模式受控于生长断层各 方面的性质特征。生长断层在发育过程中， 沉积作用所 导致的重力滑动和差异压实作用在一定程度上促进了 断层的活动， 使得生长断层的生长指数较高， 如济阳坳 陷生长断层的生长指数 为 １．２￣２．０［５］， 相比于一 般断层 比较高。 ４．２．１ 断面形态