东海陆架盆地西湖凹陷一直是油气勘探热点地区^[1]，这里断裂和构造特征交错分布，形成了复杂的地貌特征，自西向东依次分为西部斜坡带、中央洼陷反转带和东部断阶带3个构造子单元^[2-3]。1982年在西部斜坡带陆续发现并探明了孔雀亭、宝云亭等油气田，目前探明油气储量超百亿方^[4-5]。杨彩虹等^[6]、江东辉等^[7]、李宣玥等^[8]认为西湖凹陷主要受控于3组NE向断裂带，其中东部断阶带伴随反倾羽状断裂或同向断阶的形成；中央洼陷反转带发育断阶、次级地堑及地垒等构造，具有“Y”字形等断裂组合样式；西部斜坡带发育东倾调节性断裂，进一步形成多级断阶构造。周心怀等^[9]、陈哲等^[10]认为西湖凹陷西部斜坡带整体受NNE向断裂控制，被NW向断裂分割，呈南北分区的构造格局，斜坡区之间结构差异明显。一直以来，盆地演化过程，圈闭的形成、分布及油气运聚过程等关键成藏因素都与断裂密切相关^[11-12]，单超等^[13]、张宙等^[14]、蔡华等^[15]和刘亚茹等^[16]都认为西湖凹陷经历了断陷期、断-坳转换期、坳陷反转期、区域沉降期4个阶段，深大断裂在宏观上控制着圈闭的分布，不同时期的断裂对油气聚集起着不同的控制作用，断-坳转换期断裂是油气运移的主要通道，这些断裂具有良好的渗透性，可以成为油气从烃源岩向储集层运移的通道。由于西湖凹陷构造差异较大，目前对西斜坡区孔雀亭区断裂体系的差异演化过程还缺乏系统的认识，严重影响了勘探开发的成功率。

基于西湖凹陷断裂的构造特征研究，通过精细断裂解释、构造剖面复原、断层活动速率法等技术手段，对孔雀亭区断裂几何学、运动学特征进行分析，并探讨断裂带活动规律、差异演化及控藏效应，以期指导该区油气勘探。

西湖凹陷位于东海陆架盆地浙东坳陷东部，孔雀亭区位于西湖凹陷西部斜坡带的中北部，面积约650 km²，东与中央洼陷反转带相邻，南与海礁隆起相接，西北部位于西部斜坡带深处，被海礁隆起与中央洼陷反转带包围，整体呈NNE向菱形的展布特征^[17-19]（图 1a）。研究区新生界自下而上依次发育古新统，始新统八角亭组（E₂bj）、宝石组（E₂b）与平湖组（E₂p），渐新统花港组（E₃h），中新统龙井组（N₁l）、玉泉组（N₁y）、柳浪组（N₁ll），上新统三潭组（N₂s）与更新统东海群（Q_pdh）^[20-21]。平湖组为主力生烃层，是在断-坳转换期间形成的海陆过渡相煤系地层，深度为600~5 000 m，烃源岩的岩性主要是深色泥岩和煤层，厚度大且广泛分布^[22-24]。研究区断-坳转换阶段次级断裂发育，垂向输导能力强，同时还发育了大规模的泥岩盖层，利于油气保存^[25-26]（图 1b）。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区断裂体系构造位置（a）及岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Plan of fault system(a)and stratigraphic column(b)in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

西湖凹陷孔雀亭区断裂发育，对主干断裂的走向、倾向、倾角及组合样式等进行统计发现，断裂性质均为伸展断裂，以铲式正断层为主；走向多变，发育NE向，NNE向及近NS向3组方向主干断裂，主要为Ⅲ级（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区主干断裂要素统计 Table 1 Main fault elements in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin 断裂名称 级别 性质 断裂样式 走向 倾向 倾角 组合样式 F1 Ⅱ 伸展 铲式正断层 NNE SE 40°~70° 帚状构造、同向断阶 F2 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NNE NWW 35°~65° 复合“Y”字形 F3 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NNW SW 40°~60° “Y”字形 F4 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NNE SE 40°~80° 同向断阶，复合“Y”字形 F5 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NNE—NE SEE 40°~60° “Y”字形 F6 Ⅲ 伸展 板式正断层 NNE—NE SE 50°~60° 同向断阶 F7 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NNE SE 20°~60° 同向断阶 F8 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE—NNE SEE 30°~50° 复合“Y”字形 F9 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SE 35°~65° 同向断阶 F10 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SE 40°~75° 同向断阶 F11 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SEE 35°~65° 同向断阶 F12 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SEE 25°~65° 同向断阶 F13 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SE—SEE 25°~60° 反“Y”字形 F14 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SE 30°~65° 同向断阶 F15 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SEE 35°~65° 同向断阶 F16 Ⅲ 伸展 铲式正断层 NE SEE 25°~65° 复合“Y”字形

下载CSV 表 1 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区主干断裂要素统计 Table 1 Main fault elements in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

研究区断裂在横、纵向上均呈分区分带差异特征，按断裂走向、断裂与地层倾向关系及组合样式可分为西部同向断裂带和东部反向断裂带2个区带。

西部同向断裂带：平面上，断裂与地层倾向相同，以NE向为主，NNE向为辅，多为Ⅲ级断裂，Ⅳ和Ⅴ级断裂也大量稳定分布；剖面上，断裂以正断层为主，主要倾向为SE向和SW向，地层起伏波动较缓，发育多个次级地堑，可见似花状构造组合样式。

东部反向断裂带：平面上，断裂倾向与地层倾向相反，以NNE向为主，NE向及近NS向为辅，多为Ⅳ级断裂，整体发育数量较少；剖面上，断裂类型以正断层为主，主要倾向为SE向，斜坡宽缓，可见“Y”字形、反“Y”字形组合样式（图 2）。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区NE向分区断裂体系剖面结构特征（剖面位置见图 1a） Fig. 2 Structural characteristics of the NE oriented zoning fault system profile in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

研究区西部斜坡带在构造上表现为较统一的单向斜坡，NE向F4—F16断裂与次级及派生等小型断裂整体倾向相同，构成一系列同向断裂展布，而东部断阶带发育的NW向、SW向反向主干断裂与边界断裂F1倾向相反，形成一系列多米诺斜列展布。以F2，F4等主干断裂为界，自西向东可分为同向第一断阶、同向第二断阶、同向第三断阶、反向第一断阶、反向第二断阶5个断阶带（图 3）。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区NW向分带断裂体系剖面结构特征 Fig. 3 Structural characteristics of the NW trending fault system profile in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

（1）同向第一断阶带。边界断裂F1倾向为SE向，活动性较强，持续发育，向上终止于T₁⁰（上新统底），向下断至基底界面（上白垩统以下）；由北至南倾角变大、断距变大，可见同向断阶、帚状构造（如 图 3中BB′剖面所示）。

（2）同向第二断阶带。F11，F12及大量Ⅳ级断裂同倾向排列展布组成同向断阶，小型断裂多与相邻大规模断裂的倾向相同，断距相对较小，见反“Y”字形构造样式（如图 3中DD′和EE′剖面所示）。

（3）同向第三断阶带。F16断裂与其Ⅳ级伴生断裂组成复合“Y”字形构造样式，与F13等Ⅲ级断裂组成同向断阶构造样式（如图 3中FF′剖面所示）。

（4）反向第一断阶带。地层起伏波动较缓，断裂倾向逐渐改变，由SE向变为SW向，发育多个次级地堑，可见“Y”字形、反“Y”字形、帚状及复合“Y”字形等构造样式（如图 3中BB′和CC′剖面所示）。

（5）反向第二断阶带。F3断裂与其右侧Ⅳ级和Ⅴ级断裂等同倾向排列展布，可见反“Y”字形构造样式（如图 3中BB′和CC′剖面所示）。

西湖凹陷的形成与演化受到多重地质因素的影响。晚白垩世（100.0~56.0 Ma），太平洋板块、印度板块均沿NNE方向与欧亚板块发生碰撞和俯冲，导致中国东部及其海域受到一个右旋张扭应力场的控制。古新世—中新世（56.0~5.3 Ma），太平洋板块沿NWW向对欧亚板块东南缘俯冲，日本海盆地开始强烈弧后扩张，新形成的菲律宾板块持续向NNW方向运动，直接影响了东海陆架盆地的发展，使西湖凹陷中央发生大规模反转。上新世（5.3~2.6 Ma），弧后深部物质的上涌和软流圈的上升，导致了地壳的拉伸，进一步促进了研究区裂谷盆地的形成，此外，该时期印-澳板块与欧亚板块的碰撞所产生的远程效应，也间接地影响了西湖凹陷的构造格局和演化过程^[27-28]。受不同时期构造应力变化影响，孔雀亭区分带断裂的活动规律及形成演化具有分期差异性。

研究区构造剖面复原演化研究显示，断裂带活动可分为断陷期（上白垩统—古近系宝石组沉积期）、断-坳转换期（古近系平湖组沉积期）、坳陷反转期（古近系花港组沉积期—新近系柳浪组沉积期）和区域沉降期（新近系三潭组沉积期—第四系）4个阶段，断-坳转换阶段是断裂活动最为强烈的时期。统计F2，F3，F4，F5，F11，F12，F13和F14等8条主干断裂的活动速率（表 2），探讨断裂活动规律（图 4）。

表 2(Table 2)

表 2 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区主干断裂断-坳转换阶段活动性定量评价数据统计 Table 2 Quantitative evaluation data of main fault activity in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin 分区 断裂名称 分段 分带 活动速率/（m·Ma-1） T30—T31 T31—T32 T32—T33 T33—T34 T34—T40 东部 F2 北段 反向第一断阶 5.5 29.1 15.1 10.4 14.9 中段 15.2 31.5 19.6 24.1 23.1 南段 5.4 15.6 3.9 5.6 7.1 F3 北段 反向第二断阶 24.8 11.2 7.6 7.1 9.6 中段 13.9 21 16.9 15.6 6.1 南段 13.8 8.3 12.1 11.3 5.1 西部 F4 北段 同向第一断阶 13.8 17.4 6.9 31.5 2.5 中段 11.4 25.6 11.5 25.1 6.4 南段 8.3 26.1 14.3 39.8 3.5 F5 北段 同向第一断阶 16.7 17.3 11.8 15.3 2.7 中段 8.2 8.7 9.6 22.1 6.4 南段 13.7 11.1 5.8 10.8 3.5 F11 北段 同向第二断阶 8.3 11.5 7.6 11.7 5.5 中段 2.7 21.2 3.8 14.3 4.9 南段 5.4 5.8 2.6 1.4 1.5 F12 北段 同向第二断阶 8.2 8.7 1.9 12.4 1.1 中段 12.1 5.8 1.9 7.6 6.5 南段 11.4 11.1 4.3 7.2 5.9 F13 北段 同向第三断阶 5.4 5.6 12.4 5.6 1.6 中段 10.8 20.1 9.4 8.3 3.1 南段 8.1 2.8 13.1 19.9 5.8 F14 北段 同向第三断阶 5.5 11.4 5.8 5.7 1.6 中段 16.5 10.2 1.9 6.1 2.6 南段 13.7 11.7 1.9 15.1 2.4

下载CSV 表 2 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区主干断裂断-坳转换阶段活动性定量评价数据统计 Table 2 Quantitative evaluation data of main fault activity in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区主干断裂活动速率对比 Fig. 4 Comparison chart of activity rates of main faults in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

东部反向断裂带：主干断裂的活动规律整体表现为早强晚弱，断陷—断-坳转换期断裂活动强烈，至坳陷反转期活动强度减弱。反向第一断阶带主干断裂F2在断陷—断-坳反转阶段活动强烈，在平湖组下段沉积时活动速率达到极大值，平湖组上段沉积时开始减弱，直至坳陷反转阶段花港组沉积期，其活动趋于停止。反向第二断阶带主干断裂F3在断陷—坳陷反转阶段的活动性表现为先增强后减弱，至平湖组组沉积期末趋于停止。

西部同向断裂带：主干断裂的活动规律整体表现为早弱晚强，即在断陷阶段活动性较弱，在断-坳转换期活动强度逐渐增强，至坳陷反转期活动性达到最强。同向第一断阶带主干断裂F4，F5在断陷阶段活动强度最高，断-坳转换期活动强度减弱，坳陷反转期活动性有所增强，直至花港期活动趋于停止；同向第二断阶带主干断裂F11，F12以及同向第三断阶带主干断裂F13和F14，在断陷期的活动性表现为减弱趋势，在平湖组下段沉积期活动速率达到极小值，断-坳转换期活动性逐渐增强，至坳陷反转期活动性增强，直至花港期活动趋于停止。

在明确研究区断裂分区、分带特征，展布方式平面特征和构造样式等剖面特征的基础上，优选切过东西断裂带的地震剖面进行精细断裂解释，在构造剖面复原技术的指导下，再现断裂带4个阶段的演化差异（图 5）。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区断裂体系分期演化剖面（剖面位置见图 1a） Fig. 5 Staged evolution profile of fault system in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

断陷期（K₂—E₂b），研究区处于NW—SE向强断陷背景，东部反向第一、二断阶带F2，F3断裂剧烈活动，呈高角度铲式正断层，控制沉积区域洼陷；F2断裂及其他Ⅲ级断裂共同切割区域洼陷，表现为洼中洼特征。西部同向第二、三断阶带F12，F13等断裂伸展活动较弱，表现为一系列NE向高角度板式正断层同向断阶排列。该时期东西分区特征已具雏形，东部整体断裂活动及洼陷沉积更强。

断-坳转换期（E₂p），西湖凹陷主要应力方向为NWW—SEE，完成了从弱拉张到弱挤压的转换，东部整体区域地层沉积厚度更大，反向第一、二断阶带F2，F3等断裂继续剧烈活动，Ⅲ级次生断裂及Ⅳ，Ⅴ级小微断裂大量发育，区域地层抬升剥蚀。西部同向第一、二断阶带Ⅲ级断裂继续伸展，次生断裂发育。该阶段研究区断裂活动最强烈，东西分带的特征已具雏形，西部断裂活动较强，东部地层洼陷沉积强。

坳陷反转期（E₃h—N₁ll），研究区处于左行压扭应力背景，弱挤压状态进一步加强，东部反向断阶带断裂活动性整体减弱；西部同向第一断阶带F1，F12等断裂持续活动，其余断裂则大都活动至花港组沉积期末停止，此时仅可见同向第一断阶带F1断裂剧烈活动。

区域沉降期（N₂s—Q），断裂几乎停止活动，剖面上同沉积特征消失，进入沉降阶段，东西分区分带构造格局基本定型。

西湖凹陷孔雀亭区油气藏类型主要分为反向断槽-局部自圈油气藏、顺向断阶-岩性尖灭油气藏2类。

（1）反向断槽-局部自圈油气藏

该类油气藏主要发育于研究区东部反向第二断阶带反向断裂下降盘。平湖组沉积期砂体在反向断裂下降盘呈NE向沿断槽堆积，形成物源方向高部位受地貌或地层控制岩性尖灭，侧向受断层遮挡的构造-岩性复合圈闭。该类圈闭具有双源供烃的特点，反向断裂一方面与深层烃源岩沟通，一方面与异源烃源灶（K-1洼）沟通（图 6），形成双源型构造-岩性油气藏；部分砂体形成的孤立岩性圈闭则主要形成自生自储型岩性油气藏。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区油气藏类型（a）及油气富集区分布（b） Fig. 6 Types of oil and gas reservoirs(a)and distribution of oil and gas enrichment areas(b)in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

（2）顺向断阶-岩性尖灭油气藏

该类油气藏主要发育于研究区西部同向第二断阶带顺向断裂下降盘。平湖组沉积期砂体在顺向断裂根部形成砂体富集区，砂体主要形成西侧受顺向断裂遮挡、南北两侧岩性侧向尖灭的构造-岩性复合圈闭，另有部分砂体则易形成上倾尖灭的岩性圈闭。构造-岩性圈闭具有单源供烃的特点，仅深层烃源岩（K-2洼）供烃，依托于该区的油气输导体系，形成单源型构造-岩性油气藏。

研究区油气成藏有利区主要分布在反向第一、二断阶带及同向第一、二断阶带F2，F3，F5，F6断裂附近，圈闭类型越好，气柱高度越大，油气相对越富集；反向第二断阶带F2，F3断裂控制的油气层数、厚度均优于顺向断裂控藏。

研究区反向第一、二断阶带的构造脊与成藏期活动断裂匹配良好，烃源岩生成的油气可沿成藏期活动的油源断裂向上运移至平湖组，油气在上覆盖层之下输导层内优先向构造脊汇聚，之后沿构造脊向更浅部位的低势区继续侧向运移至K-1和K-3井区汇聚成藏。以典型井K-3井为例（图 7），将烃类包裹体同期盐水包裹体均一温度投影到埋藏史-热史图上可知，平湖组发育2期油气包裹体，第一、二期的充注时间分别为10.0~7.3 Ma和3.6~2.0 Ma。第一期成藏以沿断裂侧向运移为主，第二期成藏以近源成藏，沿断裂纵向运移为主。结合上文分析可知，油气主要充注区位于东部反向第二断阶带，为双源输气，即K-1，K-3井区高成熟度天然气垂向、侧向运移。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 东海盆地西湖凹陷K-3井烃源岩热演化及油气充注情况 Fig. 7 Thermal evolution and filling time of hydrocarbon source rocks

研究区同向第二断阶带由于缺少构造脊的输导，油气汇聚量有限，垂向通源断裂是该区K-4，K-5井区成藏的主要运移通道，部分通源断裂上断至T₂⁰界面（花港组顶部），其附近油气成藏较多。从研究区成藏组合断裂控运控藏平面模式可知，同向第一、二断阶带单源输气，如K-4，K-5井区高成熟度天然气以垂向运移为主（图 8）。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 东海盆地西湖凹陷孔雀亭区断裂对油气运聚控制模式（剖面位置见图 1a） Fig. 8 Control mode diagram of fracture on oil and gas migration and accumulation in Kongqueting area of Xihu Sag, East China Sea Basin

研究区新生界主要产层花港组和平湖组的油气藏分布与断裂系统紧密相关。从钻井数据可知，纵向上油气藏分布在多个层系，除K-7井区外，其余井区均具有“上油下气”的特征，但差异聚集明显，龙井组未见油气显示，花港组气层主要分布在H3与H6—H8砂层组，平湖组P2—P10砂层组均有气（油）层分布。从分带油气聚集规律来看，研究区由西向东重点成藏层系位置逐渐靠上，西部区域在整个平湖组成藏，其中同向第一断阶带以油藏为主，而同向第二断阶带以气藏为主，均在部分井发现“上油下气”的特征。东部则以反向第二断阶带F2，F3断裂附近的平湖组油藏、花港组下段天然气藏最发育，且成藏效果较好，该区断裂附近油层占比更大，上断层凸面脊可在充注期作为有利的垂向油气运移通道，同时F2，F3断裂活动性强，断距较大，油气相对更富集，成藏效率较高。因此，可以认为东部反向第二断阶带勘探潜力更大。

（1）东海盆地西湖凹陷孔雀亭区断裂体系具有明显分区分带差异特征，根据断裂走向和断裂组合样式分为东部反向断裂带和西部同向断裂带，以主干断裂为界，自西向东可分为5个断阶带。

（2）研究区经历断陷期、断-坳转换期、坳陷反转期以及区域沉降期4个演化阶段，断裂体系具有明显分期差异特征，其活动性表现出“东部反向断裂早强晚弱、西部同向断裂早弱晚强”差异演化特征。

（3）研究区油气藏类型主要分为西部顺向断阶-岩性尖灭油气藏和东部反向断槽-局部自圈油气藏。东部反向第二断阶带F2，F3断裂附近平湖组和花港组下段为成藏有利区。