东海陆架盆地新生界地层断裂体系特征探析

王 晋

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，上海 200050）

东海陆架盆地是1 个中生代和新生代叠合的盆地，处于澳大利亚板块、太平洋板块和欧亚板块汇聚的地带，构造运动非常活跃，至少发育9 次以上大型构造运动[1]，因此断裂构造十分发育，需要对这些断裂特征进行系统的总结。

1 断裂级次及命名

根据断层对坳陷边界及内部构造单元的控制作用，选择30 条断裂作为东海陆架盆地主干断裂，进行系统研究，按照从上到下，从左到右的顺序进行断层的命名。

通过对整个东海陆架盆地的地震解释，东海陆架盆地有5 条一级控盆边界断裂，分别是东边西湖—基隆大断裂，凌云断裂、奉贤断裂、台北主断裂、平湖—宝石大断裂。其特点是断层走向延伸很长，最长可超过800 km，深度很大，可达16 000 km。这些断裂往往长期发育，边沉积、边断裂，断距非常大，最大可达8.8 km[2]。它的出现往往不是单一的断裂，而是由若干位置相近、走向与倾向相同的主断裂组成的断裂或断裂带。它们常常成为一级构造单元或二级构造单元的分界线，对东海的构造、沉积及火成岩的分布具有明显的控制作用。

东海陆架盆地主控断裂体系图中涉及的除5 条一级断裂以外的25 条断裂均被归为二级断裂[3]。这些断裂长度一般在30 km～200 km，沿倾向切割程度较深，断距较大，最大断距可达5 km～6 km，常常成为凸起与凹陷、低凸起、构造带与深凹的边界，对凹陷中的沉积具有明显的控制作用。部分凹陷边界的二级断裂具有长期发育及犁状形态特征。

三级断裂长度一般在15 km～50 km，多为中等规模的断层，三级断裂只发育于盖层并控洼或控带，它们主要对构造带和局部构造起控制作用，其中有正断层也有逆断层（个别反转断层），但以正断层居多。

2 断裂系统的平面分布特征

东海陆架盆地的断裂在平面上的展布方向主要分为北东到北北东向、北西向和近东西向3 组[4]。

2.1 北东至北北东向断裂

该组断裂是东海陆架盆地数量最多，分布范围最广的一组断裂，其走向与区域构造走向一致，平面上呈向东突出的弧形展布，构成了东海陆架盆地内的主要构造格局。对盆地内区域构造的分带性和沉积规模起控制作用。北东向伸展断裂主要分布在长江坳陷、海礁隆起、渔山东低隆起、台北坳陷，紧靠闽浙隆起。该组断裂是闽浙隆起构造的延续，控制沉积断陷盆地的边界。主要活动期为古新世，有少数可延续到渐新世，这是中生代基底断裂的继承，有些控制白垩纪沉积断陷盆地，可控制古新世沉积断陷盆地，迭加在一起。该组断裂的性质经历了张性、剪切和挤压型的演变。北北东向伸展断裂主要分布在钓鱼岛隆起带西侧边缘及西湖凹陷带以及钱塘凹陷北部。从钓鱼岛西侧基底上，它控制元古代地层分布，早期可能为一个基底张性断裂，始新统、渐新统及中新统的分布看也呈张性活动。这个断裂也控制了西湖凹陷，其活动时间主要为始新世-中新世。

从分布上看，该组断裂在盆地各构造单元均有分布。其中有控制盆地边界和区域构造单元的大断裂，有控制凹陷内沉积的主断裂，也有控制局部构造形成的断裂。它们既发育在凹陷的边缘，也发育在凹陷内部，但主要发育在斜坡带和中央背斜或凸起带。由于盆地基底和沉积特征的差异，在不同的坳陷内该组断裂分布特征存在差异。北部该组断裂由南向北近于平行产出的断裂逐渐增多，间距由密到疏，呈“帚状”向北发散展布；南部该组断裂为雁行状，呈向东微突弧形展布。

从力学性质看，该组断裂有正、逆2 种性质，早期多为张性断裂，晚期在挤压应力场影响下，西湖凹陷中央背斜带形成一系列高角度的逆断层乃至发育为冲断层。

从演化阶段看，该组断裂由西向东，活动历史由老到新，发育在不同地层中。西部坳陷带断裂最早，发育在晚中生代—古新世地层中。东部坳陷带断裂稍晚，发育在始新世—渐新式地层中。东部坳陷带的钓北凹陷东侧和钓鱼岛隆起带西缘断裂最年轻，主要发育在中新世地层中。

NNE及近SN向断裂在玉泉运动中产生了一组近SN向逆冲推覆断层，该组断裂性质也产生了巨大转变，由张扭变为挤压。这种转变说明应力作用方式发生巨大转化。

由于断裂方位不同，它们在同一种作用方式、同一应力场中其表现完全不同。当在SN 向反扭力偶作用下，NE及NEE 向断裂呈现压扭性性质；而NNE 及SN 向断裂即呈张性或张扭性。当在SN 向顺扭力偶作用下，NNE 或SN向断裂呈现压性、压扭性，而NE 及NEE 向断裂呈现张扭特征。这可能就是长江坳陷、台北坳陷和西湖凹陷控凹断裂在时间上发展不同的原因，即作用方式的改变是其主要原因之一，当然还有壳下作用等重要因素。

2.2 北西向断裂

该组断裂与构造走向近于垂直，构成了东海前新生代“南北分块”的构造格局，造成陆架盆地内各坳陷的沉积、构造。岩浆活动与油气富集的规律均有明显的差异。从分布上看，东海陆架盆地内该组断裂主要分布在西部坳陷带及中央隆起带，东部坳陷带较少，主要分布在西湖凹陷南部的北北东断裂雁行之间或是北北东向主断裂的派生断裂。

从力学性质上看，该组断裂属于剪切平移性质断裂，断裂比较隐蔽，在地震资料中不易发现，但在重磁资料中有所反映。在断裂两侧重磁异常常常被错断或扭曲，表明盆地基底和盖层沉积存在差异。

从演化阶段看，该组断裂是古老基底或基础层内部的断裂，在新生代期间又重新复活。

2.3 近东西向

近东西向是东海较年轻的断裂系统，该组断裂规模较小，在东海陆架盆地主控断裂体系图中未能反映出来。这种近东西向的断层主要发育在凹陷的中央反转带上，带有剪切性质。

东海陆架盆地内断裂发育存在空间、时间上的差异，导致不同时期在同一区域、同一时期不同区域的断裂系统存在差异性。

中生代末新生代初，盆地内基底断裂发育，主要是西湖—基隆、海礁—东引、奉贤等断裂，这些断裂成为控制盆地边界和区域构造单元的重要要素。这些断裂自西向东大致平行展布，西部坳陷带北东向，东部坳陷带总体北北东向，西倾断裂占主导。

古新世时期活动断裂大都继承基底断裂的特征，东海陆架盆地的构造格架已经形成。西部坳陷带断裂活动占主导，断裂呈左阶雁列式展布，总体呈北东向。整个盆地内南部断裂发育，北部较少，自南向北断裂的分布由多变少、由密到疏、由开阔到收缩呈帚状展布。

始渐新世时期，西部坳陷带断裂活动微弱，东部坳陷带断裂活动发育，断裂平面展布图上呈现出“西带荒芜、东带繁茂”的特征。东部坳陷带内西湖凹陷的断裂尤为发育，总体呈北北东向，凹陷两端断裂大致呈现出“马尾状”的展布特征。东部坳陷带南部断裂平行展布。

中新世时期东部坳陷带的断裂规模减小，西湖凹陷内先存断裂多发生强烈褶皱反转，逆冲断层发育，呈右阶雁列式展布；钓北凹陷断裂反转微弱，断裂平行展布。西部坳陷带内断裂活动微弱，发育规模小，大体呈左阶排列。东、西部坳陷带总体构造线存在差异：东部坳陷带北北东甚至近南北向，西部坳陷带北东向。

3 断裂的纵向展布特征

在剖面上，东海陆架盆地的断裂系统可分为上、下2 个部分断裂体系：下部断层体系（T30 以下）断裂发育早，活动期短，多发育多米诺断阶；上部断层体系（T30以上）断裂多为与边界控盆大断裂正、反向伴生断裂组合[5]。上部断裂体系主要分布在渐新统地层和中新统地层组成的拗陷构造层，如图1（a）所示。有部分断层可下延至始新统。上部断裂体系对沉积不表现出控制作用，断距较小。上部断裂体系有3 个走向分别是近NS向，NX向和近EW向。

下部断裂体系主要分布在古新统地层和始新统地层组成的断陷构造层，如图1（b）所示。一部分的下部断裂体系延伸至渐新统。该下部断裂体系控制渐新统和以下地层的沉积。这个时期的断裂体系一般都是北北东-北东方向延伸。这些断层在西湖凹陷构造反转时活动。从多张典型地震剖面中可以看到下正上逆的反转断层特征。

在JS-1 井区及JS-1 井南、LJ-2 井区、LJ-2 井西、DH-1 井区等地区大量发育旋转扭动断层。剖面组合样式表现为“y”字形、反“y”字形，左侧SE 倾向断层作为扭动边界，右侧发育大量反向正断层。旋转扭动断层为顺向断层与反向断层组合模式，但东西部断裂组合有一定差异：东部反向帚状断裂终止于顺向断层，顺向断层两侧地层产状差异明显，可能反映了该区断裂水平位移量较大。西部顺向断裂规模较小，没有向下延伸，平面上呈弧形，可能与该地区水平位移量较小有关。

阶梯状断层主要发育在西湖凹陷西部斜坡带PH-10井区及平北地区；据上下盘级别断层的数量及与主干断层的倾向关系，分为反向“y”字形、同向“y”字形、多级“y”字形。“y”字形断层是在伸展作用和重力作用下，由主干断层派生上盘低级别断层而成，在西斜坡平北地区最发育。

叠瓦状逆断层在剖面上呈叠瓦状，是逆断层中最常见的一种组合形式，主要发育在西湖凹陷南部天台构造带、北部宁波构造带。背冲型逆冲断层中2 套向相反方向逆冲的断层是在同一构造应力场中形成的，并且与所在构造系统同时形成，主要发育在西湖凹陷北部宁波构造带。

4 不同类型断裂系统成因分析

4.1 正断层成因分析及东部边界断层详细分析

古新世—始新世时期，在NW-SE 向区域拉张应力场（σ3）及垂向重力（σ1）作用下，盆地边缘形成了正断层所要求的应力条件[2]，从而在西湖凹陷的边界及凹陷内部形成了一系列沿NNE 向（σ2）展布的正断层。

西湖凹陷早期形成的正断层大部分都具有生长性。当地层破裂为一系列断块以后，各断块在主应力作用下，断层上盘岩体沿水平轴滑动，并产生新的空间，沉积了新的地层，构成了地堑、半地堑断陷型凹陷。

东部大断层为西湖凹陷与钓鱼岛隆褶带之间的边界断层，从目前现有资料看，自南向北均表现为正断层，断面西倾，断裂走向呈北北东向。东部大断裂对古近系、始近系地层沉积具有明显的控制作用，是一条沿基底断裂活动的早期大断裂。根据最新的地震解释研究成果，东部大断裂自南向北并非由一条连续的大断层所组成，而是由多条断距不等、长短不一、方向有变化的断层所组成。

4.2 逆断层成因分析及西湖凹陷反转构造详细分析

与古新世－始新世时期相反，至中新世末期，西湖凹陷区域应力场转变为NW－SE 向挤压应力场（σ1），并且明显强于垂向重力（σ2），在此应力条件下，凹陷内地层发生褶皱，随着褶皱变形的发生与发展，凹陷边缘及内部逐渐形成一系列沿NNE 向（σ3）展布的逆断层。

西湖凹陷目前看到的逆断层主要有2 类:1）在早期正断层的基础上，正断层活化并且反转回滑形成的逆断层。2）是在挤压褶皱情况下新形成的逆冲断层。

西湖凹陷中新世末期构造反转所形成的背斜，其轴面以区域性南东倾为主，表明坳陷层的褶皱作用除了受到下伏基底断层的活化反转控制之外，还受到区域左旋挤压力的影响而发生纵弯褶皱变形。随着褶皱作用的增加，原来的正断层回滑变成了逆断层。当回滑距离超过原断距时，逆断层已见不到正断距；当回滑距离小于原断距时，剖面上可以呈现下正上逆反转断层特征。

5 结语

东海陆架盆地新生界地层断裂在平面上的展布方向分为北东到北北东向、北西向和近东西向3 组。

东海陆架盆地新生界地层断裂在纵向上，上部断层体系断裂多为与边界控盆大断裂伴生断裂组合，下部断层体系发育早，活动期短，多发育多米诺断阶。

东海陆架盆地新生界地层断裂受古新世—始新世时期拉张应力场和垂向重力的影响，形成了一系列北北东方向的正断层，这些早期的正断层控制了地层的沉积。其中最大的一条东部边界大断层是多个时期、相同性质的断层呈雁列状排布。

东海陆架盆地新生界地层断裂受中新世末期挤压应力场和垂向重力的影响，形成了西湖凹陷中央洼陷反转带褶皱内的逆断层，这些逆断层的延伸方向与褶皱展布方向一致为北北东向。形成逆断层有2 个原因：1）在正断层的基础上反转形成的。2）在挤压应力场环境下新形成的逆冲断层。