胡志偉，徐長貴，王德英，任健，柳嶼博，肖述光，周鑫

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300452）

0 引言

渤海灣盆地是在華北克拉通基底之上發(fā)育的新生代多旋回疊合斷陷盆地，渤海海域是該盆地的海域部分[1]，四周被燕山褶皺帶、太行山造山帶、膠遼隆起帶、秦嶺—大別造山帶等構(gòu)造單元所圍限[2]。自晚古生代以來，渤海海域所處的華北板塊相繼受到北部西伯利亞板塊、南部揚(yáng)子板塊、印度板塊以及東部太平洋板塊的共同作用，深部地幔運(yùn)動與走滑斷裂活動極為活躍[3-5]。中生代印支期北西西—近東西向和燕山期北北東向兩期構(gòu)造體系疊加形成了渤海海域東西分帶、南北分塊的基底構(gòu)造格局。新生代太平洋板塊斜向俯沖形成弧后幔隆伸展與走滑拉分，成為主導(dǎo)渤海海域發(fā)育演化的主要動力，剪切與拉張兩種構(gòu)造應(yīng)力相互疊合形成渤海海域走滑與伸展共生的構(gòu)造格局[6-7]。相比渤海灣盆地陸地部分，渤海海域走滑與伸展共生的構(gòu)造特征主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：①中國東部兩條大型走滑斷裂（北北東向郯廬走滑斷裂、北西西向張家口—蓬萊走滑斷裂）在渤海海域交匯發(fā)育，造成走滑斷裂極其發(fā)育[8-10]；②受持續(xù)伸展作用影響，渤海海域成為中國東部大陸地殼最薄的地區(qū)[11]。這種特殊的地質(zhì)背景造成了渤海海域成因性質(zhì)和斷裂體系的復(fù)雜性，成為長期以來眾多學(xué)者研究和討論的熱點(diǎn)。

關(guān)于渤海海域的成因性質(zhì)，不同學(xué)者觀念差異較大，其中最具爭議性的觀念是裂谷盆地和走滑拉分盆地兩種劃分方案。由于郯廬斷裂帶貫穿渤海海域東部，在中新生代走滑活動強(qiáng)烈，且渤海灣盆地整體呈現(xiàn)為反“S”型特征，故有些學(xué)者將其歸納為拉分性質(zhì)的盆地[12-15]；但盆地在充填結(jié)構(gòu)上具有明顯的古近系斷陷和新近系坳陷雙層結(jié)構(gòu)，又體現(xiàn)出裂谷盆地特征，因此不少學(xué)者認(rèn)為其應(yīng)屬于裂谷盆地更為合適[16-21]。目前關(guān)于走滑斷裂及其伴生構(gòu)造的認(rèn)識已相對成熟，主要包括拉分盆地、花狀構(gòu)造、雁列式褶皺與牽引式彎曲和雙重構(gòu)造[22]。但根據(jù)拉分盆地的地質(zhì)特點(diǎn)，拉分盆地兩側(cè)長邊為走滑斷層所限制，且盆地長軸方向多平行于走滑斷裂展布方向，這顯然與渤海凹陷軸向受不同方向展布斷裂控制的格局不吻合。若按照伸展斷陷模式，渤海海域郯廬與張蓬兩大斷裂表現(xiàn)出強(qiáng)烈的走滑性質(zhì)，盆地內(nèi)形成了豐富的走滑構(gòu)造樣式，特別是新近系受走滑活動影響，斷裂體系廣泛發(fā)育，有別于傳統(tǒng)裂谷盆地拗陷期后斷裂不發(fā)育和沉降速率成指數(shù)衰減的特征[23]。渤海海域經(jīng)歷了古近紀(jì)斷陷、新近紀(jì)拗陷和新近紀(jì)晚期以來（距今12 Ma—現(xiàn)今）的新構(gòu)造運(yùn)動改造 3大階段，特別是新構(gòu)造運(yùn)動期渤海海域走滑活動強(qiáng)烈，斷裂體系發(fā)育，多種構(gòu)造應(yīng)力交織疊合形成的走滑構(gòu)造樣式廣泛分布。隨著渤海油田勘探程度和研究認(rèn)識的提升，發(fā)現(xiàn)無論是走滑拉分模式還是伸展斷陷模式均不能準(zhǔn)確闡釋渤海海域現(xiàn)今構(gòu)造特征。

渤海海域?yàn)樘窖蟀鍓K俯沖背景下受地幔對流伸展與斜向走滑拉分雙動力源控制形成的新生代復(fù)雜疊合斷陷盆地，盆內(nèi)伸展斷陷特征明顯，不同區(qū)域普遍受到不同程度的走滑作用改造[24-28]。但不同演化階段、不同地區(qū)多種性質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的疊加與強(qiáng)弱配比差異很大，導(dǎo)致渤海海域廣泛發(fā)育的走滑斷裂也有別于傳統(tǒng)單一剪切應(yīng)力主導(dǎo)形成的經(jīng)典走滑構(gòu)造，而是體現(xiàn)出明顯的多期構(gòu)造疊加、多種不同構(gòu)造應(yīng)力復(fù)合的疊合走滑特征。本文立足渤海海域雙動力源成盆背景，依據(jù)全三維地震構(gòu)造解釋、構(gòu)造物理模擬和分析測試資料，研究渤海海域走滑斷裂的疊合特征和成因機(jī)制，重點(diǎn)探討走滑斷裂的差異時(shí)空疊合效應(yīng)，以期揭示渤海海域走滑斷裂分區(qū)構(gòu)造特征與油氣成藏內(nèi)在聯(lián)系，指導(dǎo)油氣勘探潛力評價(jià)和有利區(qū)帶優(yōu)選。

1 走滑斷裂疊合成因機(jī)制與構(gòu)造樣式

1.1 走滑斷裂疊合成因機(jī)制

在地殼的伸展、收縮、扭動體制下，地質(zhì)體的構(gòu)造活動受伸展應(yīng)力、擠壓應(yīng)力、水平剪切應(yīng)力為主導(dǎo)的應(yīng)力作用控制，這些構(gòu)造應(yīng)力作用的方式、強(qiáng)弱和持續(xù)時(shí)間往往是不固定的，最終的構(gòu)造變形可能是在同一時(shí)期受到不同性質(zhì)或不同方向動力源引發(fā)的應(yīng)力作用的綜合響應(yīng)，也可能是在不同時(shí)期受到不同性質(zhì)或者不同方向應(yīng)力作用疊加的結(jié)果。在漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)，3種應(yīng)力狀態(tài)或在空間尺度并存，或在時(shí)間尺度疊加，產(chǎn)生多種多樣的構(gòu)造響應(yīng)類型，如走滑-伸展（扭張）構(gòu)造是剪切應(yīng)力和拉張應(yīng)力在空間尺度并存的結(jié)果，擠壓-走滑（壓扭）構(gòu)造是擠壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力在空間尺度并存的結(jié)果，反轉(zhuǎn)構(gòu)造則是張性應(yīng)力與擠壓應(yīng)力在時(shí)間尺度疊加的結(jié)果。因此不同時(shí)間域的應(yīng)力疊加順序、同一空間域疊加應(yīng)力強(qiáng)弱配比都會使最終的構(gòu)造響應(yīng)特征產(chǎn)生明顯差異性。

作為貫穿渤海海域新生代盆地演化的最主要應(yīng)力表現(xiàn)形式，走滑和伸展的疊合效應(yīng)在渤海海域最為普遍，對油氣成藏控制作用最為顯著。通過可實(shí)現(xiàn)同一空間域不同性質(zhì)應(yīng)力疊加、配比的構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)來揭示走滑與伸展的差異疊合效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)選取干燥石英砂作為模擬材料，底部鋪設(shè)橡膠皮作為應(yīng)力傳遞的介質(zhì)，將石英砂染色作為標(biāo)志層進(jìn)行分層鋪設(shè)。實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)走滑和伸展疊合順序及強(qiáng)弱配比進(jìn)行驅(qū)動模擬，驅(qū)動單元勻速運(yùn)動，兩側(cè)驅(qū)動單元速度相同，分別以伸展位移量和走滑位移量的大小代表伸展和走滑兩種構(gòu)造應(yīng)力的強(qiáng)弱，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，使用明膠過飽和溶液對砂箱進(jìn)行固結(jié)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖面（見圖1）。物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示：①在先走滑后伸展應(yīng)力疊加條件下，后期伸展斷層將早期近直立走滑斷層改造，早期走滑產(chǎn)生的次級同向走滑斷層（P剪切斷層）或主走滑斷層（PDZ斷層）易于后期伸展復(fù)活，斷裂帶較寬，傾角變小，剖面上表現(xiàn)為似負(fù)花狀構(gòu)造或多級Y字型構(gòu)造（見圖1a）。②在先伸展后走滑應(yīng)力疊加條件下，早期伸展斷裂難于復(fù)活，晚期走滑斷裂帶平面發(fā)育范圍較窄，P剪切斷層首尾聯(lián)接形成PDZ斷層，切割雁列式的同向走滑斷層（R剪切斷層），剖面上發(fā)育負(fù)花狀構(gòu)造，走滑斷層切割早期的低角度伸展斷層（見圖1b）。③不同強(qiáng)度配比的伸展與走滑應(yīng)力疊加造成構(gòu)造樣式的差異。對于伸展強(qiáng)于走滑應(yīng)力疊加條件，即伸展與走滑應(yīng)力強(qiáng)度配比為4∶1時(shí)，在平面上發(fā)育梳狀樣式，早期的雁列斷層會在晚期被正斷層切割，剖面上發(fā)育似負(fù)花狀構(gòu)造，主斷層呈鏟式。當(dāng)二者強(qiáng)度相近時(shí)，則不形成主干伸展斷層，平面上的雁列式斷層被不連續(xù)伸展斷層切割，一系列正斷層組合形成似負(fù)花狀或多級 Y字型等構(gòu)造樣式（見圖1c）。④對于伸展弱于走滑應(yīng)力疊加條件，即伸展與走滑應(yīng)力強(qiáng)度配比為1∶4時(shí)，在平面上表現(xiàn)為R剪切斷層與伸展斷層相交切，剖面上以負(fù)花狀構(gòu)造為主（見圖1d）。

通過上述物理模擬實(shí)驗(yàn)可知，不同時(shí)間域疊加作用下伸展改造對于先存斷裂的繼承性強(qiáng)于走滑改造，相應(yīng)地走滑改造對于斷裂的新生性要強(qiáng)于伸展改造。同一空間域不同性質(zhì)、不同強(qiáng)弱的應(yīng)力復(fù)合作用會產(chǎn)生截然不同的構(gòu)造樣式。渤海海域斷裂在古近紀(jì)以伸展作用為主，同時(shí)疊加一定的走滑作用，東部海域疊加的走滑作用明顯強(qiáng)于西部海域；新近紀(jì)，渤海海域不同區(qū)域普遍遭受不同強(qiáng)弱程度的走滑改造，既有對早期古近系斷裂的繼承性利用，同時(shí)也新生出大量新近系斷裂，導(dǎo)致渤海海域斷裂疊合特征明顯，與上述物理模擬結(jié)果具有良好的一致性。

圖1 物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.2 疊合斷裂構(gòu)造樣式

構(gòu)造樣式為同一期構(gòu)造變形或同一應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的構(gòu)造形跡的總和，是包含剖面形態(tài)、平面展布和排列組合等方面的地質(zhì)構(gòu)造空間幾何特征的綜合體現(xiàn)。根據(jù)應(yīng)力機(jī)制及構(gòu)造特征，渤海海域疊合斷裂主要發(fā)育伸展-走滑疊合、伸展-擠壓疊合、擠壓-走滑疊合3類成因共15種構(gòu)造樣式。

1.2.1 伸展-走滑疊合成因構(gòu)造樣式

渤海海域疊合斷裂構(gòu)造以伸展-走滑疊合成因構(gòu)造樣式最為發(fā)育，根據(jù)伸展-走滑應(yīng)力的相對大小，可細(xì)分為強(qiáng)走滑-弱伸展疊合、中等走滑-中等伸展疊合、弱走滑-強(qiáng)伸展疊合、雙向走滑疊合共4個(gè)亞類。

強(qiáng)走滑-弱伸展疊合亞類具有直立負(fù)花狀型、疊覆型和走滑雙重型這 3種構(gòu)造樣式。直立負(fù)花狀構(gòu)造樣式是疊合斷裂模式中最接近經(jīng)典走滑樣式的一種，是強(qiáng)走滑疊加弱伸展應(yīng)力的結(jié)果，剖面呈花狀構(gòu)造，具有接近直立的主干斷層，平面上走滑斷裂帶走向穩(wěn)定、連續(xù)性好（見圖2a）。疊覆型構(gòu)造樣式是兩條或兩條以上的斷裂相互疊置并發(fā)生強(qiáng)走滑作用而形成的，剖面呈負(fù)花狀構(gòu)造或似花狀構(gòu)造，疊置區(qū)斷裂主要發(fā)育在主走滑斷裂兩側(cè)近末端，平面呈帚狀，形態(tài)類似于走滑拉分盆地（見圖2b）。走滑雙重型構(gòu)造樣式類似于疊覆型，同樣發(fā)育在走滑斷裂疊置位置，是疊覆型發(fā)育的高級階段（見圖2c）。強(qiáng)走滑-弱伸展疊合構(gòu)造樣式類似于物理模擬中伸展弱于走滑應(yīng)力疊加條件的情形，平面上斷層連續(xù)性好，剖面上斷裂產(chǎn)狀直立，體現(xiàn)剪切應(yīng)力占據(jù)主導(dǎo)地位。

圖2 伸展-走滑疊合成因構(gòu)造樣式

中等走滑-中等伸展疊合亞類包括疊瓦扇型、“H”型和帚狀型 3種構(gòu)造樣式。疊瓦扇型構(gòu)造樣式多形成于走滑斷裂末端，次級斷層與主走滑斷層在平面上相搭接組成扇形，表現(xiàn)為馬尾狀斷層，在剖面上常表現(xiàn)為復(fù)“Y”字構(gòu)造（見圖2d）?！癏”型構(gòu)造樣式是伸展作用與走滑作用在時(shí)間尺度疊加的結(jié)果，早期伸展構(gòu)造被晚期走滑斷裂切割改造，兩者走向正交，晚期走滑斷裂多呈平行或者側(cè)接排列，導(dǎo)致斷裂在平面上呈“H”型排列，剖面上則各自保持了走滑斷裂和伸展斷裂的構(gòu)造樣式（見圖2g）。帚狀型構(gòu)造樣式是走滑作用與伸展作用同時(shí)作用的結(jié)果，平面上伸展斷層尾端發(fā)散，另一端向走滑斷層收斂狀并與之搭接，在剖面上多表現(xiàn)為復(fù)“Y”字型構(gòu)造（見圖2l）。

弱走滑-強(qiáng)伸展疊合亞類包括雁列型、“S”型、橫向調(diào)節(jié)型隱性走滑、垂向傳導(dǎo)型隱性走滑等4種構(gòu)造樣式。雁列型構(gòu)造樣式是由于在弱走滑時(shí)期，走滑作用未形成貫通型的主斷裂帶，平面上表現(xiàn)為一系列同向走滑斷層組合形成雁列狀，剖面上呈負(fù)花狀構(gòu)造（見圖2h）?！癝”型構(gòu)造樣式發(fā)育于走滑斷裂的走向彎曲部位，平面呈“S”形，內(nèi)凹段以發(fā)育增壓型圈閉為主，而外凸段則表現(xiàn)為釋壓型，常伴生有正斷層（見圖2f）。橫向調(diào)節(jié)型隱性走滑構(gòu)造樣式是差異性伸展作用的結(jié)果，地質(zhì)體的非均質(zhì)性導(dǎo)致局部伸展速率不均，為了調(diào)節(jié)伸展速率的差異而形成此種走滑斷層，平面上主走滑斷層兩側(cè)的伸展斷層通常與走滑斷層直交，走滑斷層延伸長度短，垂向切割范圍小，走滑派生斷層不發(fā)育（見圖2e）。垂向傳導(dǎo)型隱性走滑構(gòu)造樣式是不同期走滑作用疊加的結(jié)果，通常發(fā)育在基底存在古老走滑斷裂的沉積蓋層之中，新近紀(jì)走滑活動使基底走滑斷裂復(fù)活，但因晚期走滑作用強(qiáng)度弱，上覆沉積蓋層通常發(fā)育呈雁列排列的小型斷層，剖面上走滑斷層規(guī)模小常難于識別（見圖2j）。

雙向走滑疊合亞類包括“X”型和“L”型兩種構(gòu)造樣式。“X”型構(gòu)造樣式是指兩個(gè)方向的走滑斷裂同期活動并此消彼長、相互影響，從而形成一組平面上呈共軛純剪切走滑斷裂，剖面上呈負(fù)花狀或似負(fù)花狀構(gòu)造（見圖2k）。“L”型構(gòu)造樣式同樣是兩組近正交方向的走滑斷裂相互交切，但是與“X”型不同的是，兩組斷裂并非同期產(chǎn)生，是不同方向走滑斷裂在時(shí)間尺度多期疊加的結(jié)果，晚期走滑斷裂對早期走滑斷裂錯斷切割，在剖面上多呈負(fù)花狀構(gòu)造（見圖2i）。

1.2.2 伸展-擠壓與擠壓-走滑疊合成因構(gòu)造樣式

伸展-擠壓與擠壓-走滑疊合成因均為不同應(yīng)力在時(shí)間尺度疊加的結(jié)果，在渤海海域發(fā)育數(shù)量遠(yuǎn)少于伸展-走滑疊合成因。伸展-擠壓疊合成因包括上正下逆型和正形負(fù)花型構(gòu)造樣式。上正下逆型構(gòu)造樣式類似于傳統(tǒng)意義上的負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造，是伸展構(gòu)造與擠壓構(gòu)造在時(shí)間尺度疊加的結(jié)果，是早期壓性構(gòu)造在新生代伸展應(yīng)力下選擇性復(fù)活形成的構(gòu)造樣式；與負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造不同的是，由于在后期復(fù)活過程中疊加了一定程度的走滑因素，早期斷面形態(tài)得到部分繼承性改造（見圖3a）。正形負(fù)花型構(gòu)造樣式則是伸展-走滑作用與擠壓作用在時(shí)間尺度疊合的產(chǎn)物，早期的伸展-走滑作用產(chǎn)生負(fù)花狀構(gòu)造，晚期遭受微弱擠壓作用，但并未抵消正斷層斷距，僅發(fā)育小型低幅背斜（見圖3b）。

圖3 伸展-擠壓與擠壓-走滑疊合成因構(gòu)造樣式

擠壓-走滑疊合成因主要表現(xiàn)為繼承復(fù)活型構(gòu)造樣式，是早期擠壓作用與晚期走滑作用疊加的結(jié)果，中生代的區(qū)域性擠壓應(yīng)力使大型逆斷層發(fā)育，新生代的走滑作用又導(dǎo)致逆斷層復(fù)活，上盤發(fā)育“薄底”構(gòu)造，主斷層深部較緩，淺部較陡且呈似花狀構(gòu)造（見圖3c）。

整體來看，弱走滑-強(qiáng)伸展以及中等走滑-中等伸展兩個(gè)亞類的構(gòu)造樣式在遼東灣地區(qū)較發(fā)育，弱走滑-強(qiáng)伸展在渤東地區(qū)發(fā)育，雙向走滑構(gòu)造樣式在渤南和渤西地區(qū)較發(fā)育。伸展-擠壓疊合在陡坡帶局部發(fā)育，擠壓-走滑疊合主要發(fā)育在鄰近大型凸起的斜坡帶。

2 走滑活動期次與動力學(xué)機(jī)制

2.1 走滑斷裂新生代多期活動證據(jù)

渤海海域處于郯廬斷裂帶與張家口—篷萊斷裂帶的交匯處，關(guān)于郯廬斷裂帶的起源成因一直存在兩大主流觀念：一種認(rèn)為其作為中朝板塊內(nèi)部的塊體縫合線在前寒武紀(jì)就已存在[29]；另一種認(rèn)為其起源于中生代華北板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞造山過程[30-33]。但無論何種觀念，學(xué)者們普遍認(rèn)為郯廬斷裂帶自形成以來經(jīng)歷了多期活動，且在新生代完成了從左行走滑向右行走滑的轉(zhuǎn)變。

2.1.1 多期走滑活動的構(gòu)造響應(yīng)

走滑斷裂在活動過程中會形成走滑派生張性斷裂，在平面上表現(xiàn)為帚狀或雁行排列。另外，由于走滑斷裂的產(chǎn)狀變化或組合方式變化，同樣可以形成局部擠壓構(gòu)造，多期走滑活動形成多期構(gòu)造樣式的疊加。郯廬斷裂帶在萊州灣凹陷東部分為 3支，通過萊州灣凹陷東西向典型地震剖面可以清晰識別出 3期明顯的走滑活動及其疊合構(gòu)造變形。通過對走滑派生斷層和褶皺卷入變形層系以及構(gòu)造演化的恢復(fù)，識別出該區(qū)走滑斷裂分別在始新世、漸新世和新近紀(jì)存在 3期明顯活動，均形成了傾向不同的走滑斷裂及其伴生構(gòu)造。根據(jù)相關(guān)褶皺卷入變形層系以及構(gòu)造演化恢復(fù)，同樣可以揭示該區(qū)分別在始新世末（沙一段—沙二段沉積末期）、漸新世末（東營組沉積末期）和新近紀(jì)（明上段沉積期）發(fā)育3期構(gòu)造擠壓疊加變形（見圖4）。

圖4 疊合走滑斷裂多期活動的典型地震剖面（Nm—明化鎮(zhèn)組；Np—平原組；Ng—館陶組；Ed—東營組；Ek—孔店組；Es—沙河街組）

2.1.2 磷灰石裂變徑跡分析

裂變徑跡分析方法是利用礦物裂變徑跡對溫度的敏感性來判斷地層的相對隆升和沉降，進(jìn)而判斷地質(zhì)體所經(jīng)歷的構(gòu)造活動[34-35]。本文對郯廬斷裂帶附近凸起區(qū)和斜坡帶的12口鉆井進(jìn)行取樣，包括10個(gè)巖心樣品和2個(gè)巖屑樣品，取樣地層除PL9-1-2井為中生界花崗巖外，其余地層均為東營組和沙河街組的砂巖。

模擬結(jié)果顯示一部分樣品測試結(jié)果不理想，分析原因?yàn)椋孩儆行悠纺甏^新，徑跡較少；②有些樣品的徑跡年齡小于地層沉積年齡，表明樣品曾達(dá)到部分退火帶溫度，乃至進(jìn)入過完全退火帶，徑跡年齡代表了地層冷卻年齡或不同程度退火形成的徑跡年齡組成的混合年齡；③還有些樣品的徑跡年齡大于地層沉積年齡，表明樣品未曾完全退火，徑跡年齡代表了蝕源區(qū)源巖年齡與部分退火年齡的組合。除去以上不理想樣品外，其余樣品的熱史恢復(fù)具有統(tǒng)一的規(guī)律性，揭示緊鄰郯廬斷裂帶的凸起區(qū)和斜坡帶經(jīng)歷了3個(gè)主要隆升降溫時(shí)期，分別為距今54 Ma、距今23～27 Ma和距今5.3 Ma，反映了3個(gè)主要走滑運(yùn)動時(shí)期（見圖5）。

2.1.3 原型盆地恢復(fù)結(jié)果揭示走滑斷裂存在極性反轉(zhuǎn)

走滑斷裂及其派生斷層在局部地區(qū)表現(xiàn)出明顯的控凹作用，影響著凹陷沉積和沉降中心的遷移，因此可以通過恢復(fù)不同時(shí)期原型盆地演變來反推疊合走滑斷裂的活動過程。

圖5 郯廬斷裂帶附近凸起區(qū)和斜坡帶磷灰石裂變徑跡分析熱史曲線

青東凹陷位于渤海南部，東部以走滑斷裂與濰北凸起相接，西部以斜坡帶向青東—墾坨子凸起過渡，早期走滑作用及其伴生斷層活動強(qiáng)烈，北北東向疊合斷裂及其派生斷層與凹陷的形成演化密切相關(guān)。盆地原型恢復(fù)結(jié)果表明，孔店組—沙四段沉積期，青東凹陷軸向呈現(xiàn)北西西走向，表現(xiàn)為郯廬走滑斷裂左旋走滑活動派生形成的北西西向斷層控制凹陷沉積沉降中心的特征；沙三段—沙一+二段沉積期，凹陷軸向發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為北東向展布，北東向展布控凹斷裂與郯廬走滑斷裂的組合樣式指示該時(shí)期郯廬斷裂呈右旋走滑的特征（見圖6）。青東凹陷軸向由北西向到北東向的旋轉(zhuǎn)遷移證實(shí)了郯廬斷裂在沙四段沉積末期—沙三段沉積早期完成了由左旋到右旋的極性反轉(zhuǎn)。

圖6 走滑作用控制下的青東凹陷沉積中心變遷過程

2.2 走滑斷裂多期疊合動力學(xué)機(jī)制

走滑斷裂作為板塊之間的活動邊界和應(yīng)力消減帶，其成因演化往往與板塊間俯沖速率和方向密切相關(guān)。新生代以來，渤海海域進(jìn)入了太平洋構(gòu)造域?yàn)橹鞯陌l(fā)展演化階段，太平洋板塊俯沖速率和方向的多期改變導(dǎo)致渤海海域構(gòu)造運(yùn)動頻繁、區(qū)域應(yīng)力不斷調(diào)整。Engbretson等[36-38]根據(jù)太平洋板塊內(nèi)海底火山島鏈的展布特征、擴(kuò)張速率及年代學(xué)數(shù)據(jù)得出新生代以來西太平洋板塊運(yùn)動方向及速率發(fā)生過 3次變化，在渤海海域引發(fā)較為明顯的構(gòu)造響應(yīng)。始新世中期（距今42.5 Ma），太平洋板塊俯沖方向由北北西向變?yōu)楸蔽魑飨?，俯沖角度由斜交變?yōu)檎唬_速率由30.0 cm/Ma急劇降為5.5 cm/Ma，郯廬斷裂渤海海域段由左旋全面轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚u新世末期（距今23.2 Ma），太平洋板塊俯沖方向變?yōu)楸蔽飨?，俯沖速率增加至9.4 cm/Ma，導(dǎo)致郯廬斷裂渤海海域段發(fā)生壓扭反轉(zhuǎn)，形成眾多壓扭性圈閉，如蓬萊19-3油田壓扭圈閉。上新世以來（距今5.0 Ma），太平洋板塊俯沖方向再次變?yōu)楸蔽魑飨?，俯沖速率略有減小，同時(shí)受到印度板塊北東向碰撞作用的遠(yuǎn)程響應(yīng)，導(dǎo)致渤海海域進(jìn)入新構(gòu)造運(yùn)動期，發(fā)育北東、北西兩組方向的共軛走滑，淺層次級斷裂密集發(fā)育。新生代以來，太平洋板塊俯沖方向和速率的不斷轉(zhuǎn)變引起中國東部及鄰近海域深部地幔發(fā)生變化，深部地幔物質(zhì)隆升形成的拉張伸展和板塊邊緣的斜向擠壓分量是渤海海域疊合走滑斷裂多期活動的主要驅(qū)動力，郯廬斷裂渤海海域段由左旋走滑向右旋走滑轉(zhuǎn)變的時(shí)間為沙四段沉積末期—沙三段沉積初期（距今 45～42 Ma）。

3 疊合斷裂分區(qū)及構(gòu)造特征

斷裂作為渤海海域新生代最重要的構(gòu)造要素，對盆地結(jié)構(gòu)具有明顯控制作用。由于不同地區(qū)早期先存基底斷裂限定的邊界條件不同，加之后期伸展與走滑兩種應(yīng)力時(shí)空疊合差異明顯，因此不同地區(qū)斷裂展布格局和凹陷結(jié)構(gòu)也截然不同，存在明顯的分區(qū)性。依據(jù)主干斷裂展布規(guī)律與疊合走滑構(gòu)造的疊合效應(yīng)，渤海海域發(fā)育遼西 S型弱走滑區(qū)、遼東辮狀強(qiáng)走滑區(qū)、渤西共軛中等走滑區(qū)、渤東帚狀中等走滑區(qū)和渤南平行強(qiáng)走滑區(qū)等5個(gè)疊合走滑區(qū)。

3.1 遼西S型弱走滑區(qū)

遼東灣坳陷位于渤海海域北部，是下遼河坳陷向海域的自然延伸，整體呈現(xiàn)為一系列北北東向斷裂控制的塹壘構(gòu)造，但由于主干控洼斷裂疊合走滑差異明顯，遼東灣坳陷在構(gòu)造樣式和凹陷結(jié)構(gòu)上分為遼西 S型弱走滑區(qū)和遼東辮狀強(qiáng)走滑區(qū)（見圖7、圖8a）。

3.1.1 斷裂幾何學(xué)特征

遼西 S型弱走滑區(qū)的主干控洼斷裂剖面呈上陡下緩鏟式形態(tài)，平面上受弱走滑改造影響，斷裂帶斷面較寬，走向穩(wěn)定性差，均表現(xiàn)為不同程度的S型彎曲展布。該區(qū)主要發(fā)育以S型、疊瓦扇型和帚狀型為代表的強(qiáng)伸展-弱走滑類構(gòu)造樣式。其中，S型主要發(fā)育在主干控洼斷裂中段或交匯處；疊瓦扇型廣泛發(fā)育在走滑斷裂傾末端，遼西帶的錦州20-2北構(gòu)造是典型發(fā)育區(qū)；帚狀型的發(fā)育與斜向走滑活動相關(guān)，在旅大5-2地區(qū)廣泛發(fā)育。

3.1.2 疊合走滑演化特征

遼西地區(qū)的演化受控于強(qiáng)伸展與弱走滑在不同地質(zhì)時(shí)期的疊合作用，具體表現(xiàn)為兩個(gè)方面：①古新世—始新世，遼東灣乃至渤海地區(qū)整體處于伸展裂陷期，在遼西地區(qū)表現(xiàn)為北西—南東向伸展變形，早期強(qiáng)烈的拉張構(gòu)造應(yīng)力背景導(dǎo)致北北東向先存斷裂開始活動并演變?yōu)榭刂仆菹莅l(fā)育的邊界斷裂。漸新世以來，右旋走滑斷裂活動成為遼東灣地區(qū)的主要斷裂活動疊加在伸展構(gòu)造變形之上。②由于遼西地區(qū)不處于郯廬右旋走滑斷裂長期持續(xù)改造的區(qū)域，走滑運(yùn)動對早期伸展構(gòu)造的改造影響有限，這種不同構(gòu)造應(yīng)力活動強(qiáng)度的差異造成遼西地區(qū)伸展構(gòu)造變形保存相對較好，走滑活動的改造使得早期伸展性質(zhì)的主干斷裂相互貫穿聯(lián)接并發(fā)生S型彎曲，最終形成遼西S型弱走滑區(qū)（見圖8b—圖8d）。遼西地區(qū)在新近紀(jì)遭受走滑改造較弱，晚期斷裂不發(fā)育，不利于油氣進(jìn)一步向淺層運(yùn)移，油氣主要在潛山和古近系富集成藏。

圖7 遼東灣地區(qū)構(gòu)造圖

3.2 遼東辮狀強(qiáng)走滑區(qū)

3.2.1 斷裂幾何學(xué)特征

遼東辮狀強(qiáng)走滑區(qū)由遼中凹陷、遼東隆起和遼東凹陷3個(gè)二級構(gòu)造單元組成。相比遼西地區(qū)鏟式斷裂，遼東地區(qū)走滑特征更為明顯，主干控凹斷裂較為直立，局部發(fā)育走滑負(fù)花狀構(gòu)造，絲帶效應(yīng)明顯（見圖8a）。平面上斷裂斷面較窄，走向平直穩(wěn)定，總體呈現(xiàn)辮狀分布，指示斷裂經(jīng)歷了較強(qiáng)的走滑構(gòu)造應(yīng)力作用改造。該區(qū)主要發(fā)育直立負(fù)花狀、疊覆型、雙重型等強(qiáng)走滑-弱伸展類構(gòu)造樣式。

圖8 遼東灣地區(qū)構(gòu)造與演化特征

3.2.2 疊合走滑演化特征

遼東地區(qū)位于郯廬右旋走滑斷裂直接強(qiáng)烈改造作用下形成的辮狀強(qiáng)走滑區(qū)。與遼西地區(qū)類似，古近紀(jì)早期以伸展構(gòu)造運(yùn)動為主，在南、北兩端形成深盆。在東營組沉積期，尤其是東營組沉積后期，遼東和遼西地區(qū)開始差異演化。遼東地區(qū)作為郯廬走滑斷裂東支直接穿過的區(qū)域，遭受了郯廬走滑斷裂右旋走滑活動的強(qiáng)烈改造。晚期的走滑活動對早期伸展構(gòu)造進(jìn)行繼承性改造，具體表現(xiàn)為兩個(gè)方面：①在遼中凹陷南次洼發(fā)育走滑反轉(zhuǎn)構(gòu)造，東營組沉積期走滑作用使早期伸展斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成走滑作用下的擠壓構(gòu)造變形，早期沉積的沙河街組發(fā)生反轉(zhuǎn)抬升導(dǎo)致局部被剝蝕；②根據(jù)斷裂活動及地層發(fā)育特征判斷，遼東 1號斷裂在東營組沉積期開始強(qiáng)烈右旋走滑活動，中生界—古生界潛山剛性塊體逐漸與膠遼隆起分離，形成獨(dú)立的遼東凸起（見圖8b—圖8d）。遼東地區(qū)晚期走滑改造作用比遼西地區(qū)強(qiáng)，不僅形成了金縣1-1油田、旅大6-2油田等古近系高豐度油藏，油氣還可以運(yùn)移至淺層形成以錦州23-2油田為代表的新近系油藏。

3.3 渤西共軛中等走滑區(qū)

3.3.1 斷裂幾何學(xué)特征

在渤海西部地區(qū)，受北北東向郯廬右旋走滑斷裂帶和北西向張家口—蓬萊左旋走滑斷裂帶（簡稱張—蓬斷裂帶）的相互交織、切割作用，盆地整體呈現(xiàn)斗狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成共軛搭接關(guān)系的雙走滑斷裂構(gòu)造格局。區(qū)內(nèi)埕北低凸起、沙壘田凸起、石臼坨凸起等正向構(gòu)造單元軸向?yàn)楸蔽飨?，形成“X”型或“L”型隆凹相間構(gòu)造格局（見圖9）。剖面上，北西向主干斷裂表現(xiàn)為明顯的上陡下緩的鏟式特征，北東向斷裂產(chǎn)狀多為板式正斷層或近于直立（見圖10a）。

圖9 渤海西部地區(qū)構(gòu)造圖

3.3.2 疊合走滑演化特征

渤西地區(qū)的演化受控于北北東向和北西向兩組不同方向走滑斷裂的疊合作用。古新世—始新世，渤海西部地區(qū)表現(xiàn)強(qiáng)烈伸展斷陷，強(qiáng)烈的拉張作用下早期先存的北北東向和北西向斷裂同時(shí)開始活動，在岐口地區(qū)北北東向斷裂控洼作用明顯，而在石臼坨凸起南部、埕北低凸起和沙壘田凸起南部等地區(qū)均以北西向斷裂占據(jù)優(yōu)勢主導(dǎo)地位，成為控制凸起和凹陷分界的邊界斷裂。漸新世以來，北北東向和北西向兩組斷裂走滑活動均不同程度增強(qiáng)，導(dǎo)致大量晚期活動斷裂發(fā)育（見圖10b—圖10d）。新生的晚期活動斷裂搭接在北北東和北西向兩組長期活動斷裂之上，組合形成復(fù)雜的“Y”字型構(gòu)造或半負(fù)花狀構(gòu)造。整體來看，北北東向郯廬斷裂帶與北西向張—蓬斷裂帶作為中國東部兩組區(qū)域性的走滑斷裂體系，在渤海西部地區(qū)交織發(fā)育，形成一組共軛剪切帶。古近紀(jì)晚期兩組走滑斷裂走滑極性相反，活動強(qiáng)度具有此消彼長、相互抑制的特征，淺層伴生斷層十分密集且呈雁行排列。受兩組共軛斷裂的差異疊合作用，渤西地區(qū)凸起區(qū)以墾利11-1油田、秦皇島32-6油田等新近系油藏為主，共軛斷裂帶表現(xiàn)為明顯的深淺互補(bǔ)成藏特征，例如曹妃甸6-4油田。

圖10 渤海西部地區(qū)構(gòu)造與演化特征

3.4 渤東帚狀中等走滑區(qū)

3.4.1 斷裂幾何學(xué)特征

渤東地區(qū)位于渤海東部海域，主要包括渤東低凸起、廟西北凸起、廟西南凸起、渤中凹陷、渤東凹陷和廟西凹陷等構(gòu)造單元。平面上，斷裂較為平直連續(xù)性較差、走向變化較大，表現(xiàn)為由多條北北東向斷裂和北東向斷裂相互連接組合而成的帚狀斷裂體系（見圖11）。剖面上，斷裂產(chǎn)狀較為陡傾，多表現(xiàn)為板式正斷層或直立斷層，局部負(fù)花狀構(gòu)造發(fā)育，走滑特征明顯，其走滑活動強(qiáng)度介于遼西地區(qū)和遼東地區(qū)之間。渤東地區(qū)整體上表現(xiàn)為北北東向走滑斷裂控制下的塹壘組合，凹陷軸向與主干斷裂走向具有良好一致性，以深陡凹陷結(jié)構(gòu)為主要特征（見圖12a）。

該區(qū)主要發(fā)育雁列型、橫向調(diào)節(jié)型隱性走滑、正形負(fù)花型等3類構(gòu)造樣式。其中，雁列型主要發(fā)育在渤東凹陷內(nèi)部；橫向調(diào)節(jié)型隱性走滑由于受差異性伸展作用的影響較大，主要發(fā)育在廟西地區(qū)；正形負(fù)花型主要發(fā)育在渤東低凸起和渤南低凸起鄰區(qū)，例如蓬萊19-3構(gòu)造。

3.4.2 疊合走滑演化特征

渤東地區(qū)與遼東地區(qū)同為郯廬走滑斷裂東支直接穿過的區(qū)域，但其走滑活動強(qiáng)度相對弱于遼東地區(qū)，其發(fā)育演化表現(xiàn)為不同時(shí)期伸展與走滑活動的差異疊合。古新世—始新世，同時(shí)兼具走滑和伸展性質(zhì)的北北東向主干控洼斷裂開始活動，但其走滑性質(zhì)相對較弱，仍以強(qiáng)烈伸展斷陷作用為主，形成一系列北北東向斷裂控制形成的塹壘構(gòu)造組合。漸新世末走滑活動有所加強(qiáng)，伸展活動開始減弱，整體仍表現(xiàn)為弱走滑-強(qiáng)伸展的特征，主要發(fā)育雁列型構(gòu)造樣式；進(jìn)入新近紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動期，走滑活動開始變得強(qiáng)烈，淺層伴生斷層密集發(fā)育，斷裂數(shù)量顯著增多，平面上以北北東向主干斷裂組合而成的帚狀斷裂體系特征基本定型（見圖12b—圖12d）。新近紀(jì)走滑強(qiáng)烈活動形成的局部擠壓作用使負(fù)花狀構(gòu)造中的正斷層反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致該區(qū)正形負(fù)花型構(gòu)造較為發(fā)育；另一方面，新近紀(jì)走滑活動逐漸增強(qiáng)，促進(jìn)油氣向淺層運(yùn)聚成藏，形成了渤東地區(qū)以蓬萊15-2油田、蓬萊7-6油田、蓬萊20-2油田為代表的一系列新近系油田。

圖11 渤海東部地區(qū)構(gòu)造圖

圖12 渤海東部地區(qū)構(gòu)造與演化特征

3.5 渤南平行強(qiáng)走滑區(qū)

3.5.1 斷裂幾何學(xué)特征

渤南平行強(qiáng)走滑區(qū)位于渤海海域南部，屬于濟(jì)陽坳陷的海域部分，郯廬走滑斷裂分 3支近于平行穿該區(qū)而過，其中東支和中支走滑特征更為明顯。平面上，北北東向斷裂與近東西向斷裂兩組斷裂體系接近垂直相交組合形成“H”型格局，北北東向走滑斷裂走向穩(wěn)定，連續(xù)性好，表現(xiàn)為多條斷裂疊覆相接，且切割近東西向伸展斷層（見圖13）。剖面上，北北東向走滑斷裂產(chǎn)狀陡直，走滑特征明顯，體現(xiàn)出對早期近東西向斷裂的強(qiáng)烈改造特征（見圖14a）。近東西向斷裂多為上陡下緩的鏟式正斷層，控制凹陷沉積沉降特征明顯，凹陷主軸向與近東西向斷裂展布方向一致，呈現(xiàn)北深南淺的特征。

相比遼東灣地區(qū)和渤東地區(qū)北北東向斷裂的明顯主導(dǎo)優(yōu)勢地位，渤南地區(qū)北北東和近東西向兩組斷裂體系切割關(guān)系明顯，體現(xiàn)出明顯的早期近東西向斷裂控洼，晚期北北東向走滑斷裂改造的特征。渤南地區(qū)北北東向和北西向兩組斷裂分別在不同地質(zhì)時(shí)期占據(jù)主導(dǎo)地位，整體呈正交特征，因此該區(qū)主要發(fā)育“H”型、垂向傳導(dǎo)型隱性走滑、“L”型等 3類構(gòu)造樣式。其中，“H”型主要發(fā)育分別受郯廬走滑斷裂東支和中支所夾持凹陷陡坡帶；受到晚期走滑活動對早期基底走滑斷裂的強(qiáng)烈改造，垂向傳導(dǎo)型隱性走滑主要發(fā)育于凹陷內(nèi)和斜坡帶；“L”型為不同方向走滑斷裂在時(shí)間尺度疊加的結(jié)果，主要發(fā)育于渤南低凸起西段。

圖13 渤海南部地區(qū)構(gòu)造圖

圖14 渤海南部地區(qū)構(gòu)造與演化特征

3.5.2 疊合走滑演化特征

渤海南部地區(qū)是受早期近東西向伸展斷裂控洼和晚期北北東向走滑斷裂區(qū)域性改造形成的平行強(qiáng)走滑區(qū)。相比其他地區(qū)早期伸展斷裂在晚期均不同程度地被走滑斷裂加以利用改造，導(dǎo)致斷裂體系多樣，構(gòu)造樣式復(fù)雜，渤海南部地區(qū)近東西向伸展斷裂和北北東向走滑斷裂成因演化上相互較為獨(dú)立，均相對完整地保留了各自早期的構(gòu)造形跡。古新世—漸新世，渤海南部地區(qū)處于強(qiáng)烈斷陷期，近東西向斷裂發(fā)生強(qiáng)烈斷陷作用，奠定了渤海南部地區(qū)北斷南超的凹陷格局。相比近東西向斷裂的強(qiáng)烈斷陷活動，該時(shí)期北北東向斷裂走滑活動相對較弱，對凹陷沉積作用控制不明顯（見圖14b—圖14d）。新近紀(jì)，渤海南部地區(qū)進(jìn)入拗陷期，近東西向斷裂的斷陷活動變?nèi)?，而北北東向斷裂的走滑活動開始變得強(qiáng)烈，并逐步取代近東西向伸展斷裂成為渤海南部地區(qū)的主導(dǎo)地質(zhì)要素。新近紀(jì)北北東向走滑斷裂強(qiáng)烈活動一方面造成淺層構(gòu)造破碎和復(fù)雜，另一方面對早期先存斷裂改造，使得一部分基底斷裂復(fù)活和大量淺層斷裂新生，且淺層新生斷層多呈雁行排列（見圖14d）。渤南地區(qū)作為整個(gè)渤海海域受新近紀(jì)走滑活動改造最為強(qiáng)烈的地區(qū)，北北東向走滑斷裂及其派生的淺層新生斷裂作為油氣運(yùn)移通道，有利于油氣進(jìn)一步向淺層運(yùn)移成藏，因此渤海南部地區(qū)北北東向走滑斷裂帶附近往往為淺層油氣富集帶，例如渤中28-34油田群、渤中36-1油田、渤中25-1南油田、墾利9-5/6油田等。針對少數(shù)近東西向斷裂控制的陡坡帶，受走滑改造作用相對較弱，深部油氣也能得到較好的保存，往往易于形成深淺復(fù)式油氣藏，例如鄰近萊北低凸起陡坡帶的墾利10-1油田。

4 結(jié)論

新生代以來受太平洋板塊持續(xù)斜向俯沖，弧后幔隆伸展與斜向走滑拉分成為渤海海域疊合走滑發(fā)育的兩大主要構(gòu)造動力；北北東向郯廬斷裂與北西西向張家口—蓬萊斷裂兩組大型走滑斷裂在渤海海域交匯共生的構(gòu)造格局奠定了疊合走滑斷裂發(fā)育的空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。渤海海域作為盆地演化的最終歸宿，與傳統(tǒng)裂陷盆地拗陷期活動減弱不同，新近紀(jì)以后新構(gòu)造運(yùn)動期走滑活動強(qiáng)烈，形成了疊合走滑作用下豐富的走滑構(gòu)造樣式，根據(jù)疊合走滑斷裂不同強(qiáng)度、不同性質(zhì)、不同配比條件下的疊合表現(xiàn)形式，可劃分為伸展-走滑疊合、伸展-擠壓疊合、擠壓-走滑疊合 3大成因類型 15種典型構(gòu)造。根據(jù)走滑斷裂及其伴生構(gòu)造響應(yīng)、原型盆地恢復(fù)和磷灰石裂變徑跡模擬等證據(jù)，認(rèn)為渤海新生代以來經(jīng)歷了明顯 3期走滑活動，與太平洋板塊俯沖方向和速率的改變吻合程度高，是渤海疊合走滑斷裂發(fā)育的根本內(nèi)在動力。郯廬與張—蓬兩組大型走滑斷裂不僅為板塊間的運(yùn)動提供了活動邊界和應(yīng)力調(diào)節(jié)消減，在空間上的交匯與時(shí)間上的疊合是渤海疊合走滑斷裂發(fā)育的客觀條件。綜合主干控凹斷裂的平面組合類型、剖面構(gòu)造樣式和疊合走滑構(gòu)造強(qiáng)度的差異，渤海可分為遼西 S型弱走滑區(qū)、遼東辮狀強(qiáng)走滑區(qū)、渤西共軛中等走滑區(qū)、渤東帚狀中等走滑區(qū)和渤南平行強(qiáng)走滑區(qū)等5個(gè)疊合走滑區(qū)。