断陷油气盆地在断陷期发育大量断裂与坡折，对砂体及油气的富集起到重要的控制作用^[1-2]。保俶斜坡带为东海盆地西湖凹陷西部的陡坡断裂发育带，近年来，通过构造圈闭部署井位的思路，在古近系平湖组与花港组获得了油气突破，目前构造圈闭基本完成预探部署，构造-岩性复合油气藏与岩性油气藏成为下一步勘探的核心目标，目前的勘探成果显示，断裂、坡折控制构造-岩性复合圈闭及岩性圈闭的分布，对断裂与坡折控砂模式的研究和该区的下步勘探具有重要意义^[3-4]。

“断裂及坡折控砂”通常指的是由于断裂活动导致地貌坡度发生变化，进而影响大范围沉积物的分布，地貌坡折作为沉积盆地中的关键地貌要素，受断裂活动、沉积改造，对局部砂体展布起控制作用。断裂-地貌坡折不仅控制着沉积物的分布模式，还直接影响着油气的聚集和保存^[5-6]。在渤海湾盆地、琼东南盆地以及海拉尔盆地等盆地的研究表明，不同类型的坡折带对沉积具有差异性控制作用，进而影响油气的分布规律^[7]。王英民等^[8]、张善文等^[9]研究了东营凹陷下第三系古近系的多级坡折带，指出这些坡折带包括断裂坡折带、挠曲坡折带、沉积坡折带以及侵蚀坡折带，在平面上和剖面上具有复杂的组合模式，并对层序、沉积及非构造圈闭的发育具有不同的控制作用。冯有良等^[10]认为断陷湖盆的盆缘发育了断槽、断裂调节带及下切河谷等沟谷类型，这些沟谷控制了砂、砾岩扇体发育的位置，而同沉积构造坡折带进一步控制了砂、砾岩体在湖盆内的展布。刘震等^[11]提出了“多级控砂”的概念，强调了断陷类型、构造带类型、坡折带类型、体系域类型及沉积相类型等因素共同影响并逐级控制着砂岩体在断陷湖盆中的形成与分布。吴海波等^[12]、谭建财等^[13]研究了构造坡折带的发育特征、空间分布、演化过程及组合样式，认为坡折带的发育特征、分布规律及其对沉积的控制作用，制约了沉积物的分散过程和砂体的分布样式。西湖凹陷保俶斜坡带古近系宝石组—平湖组沉积时期断陷活动强烈，砂体主要受北东向断裂坡折及北西向挠曲坡折共同控制，周荔青等^[14]提出了断控期与坡控期的控砂模式，但是，缺少断控期与坡控期坡折控砂的具体区分方法。整体而言，前人对研究区坡折带的研究主要为定性的分析，缺乏具体、定量的坡折划分依据。

在前人研究成果基础上，通过层序识别、古地貌恢复、坡折定量分类与分级等方法，对西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组主要断裂和坡折的发育特征进行分析，并对坡折进行分类，探讨其控砂机制及其控砂模式在油气勘探中的应用，为该地区的油气勘探提供更精准的指导，揭示砂体展布规律，提高油气勘探的成功率和效率，并且为其他地区的油气勘探提供借鉴。

东海盆地西湖凹陷位于欧亚板块东南缘，经历了复杂的构造运动，包括基隆运动、瓯江运动、玉泉运动、龙井运动及冲绳海槽运动，形成了多个区域性不整合面，对地层的沉积、变形及断裂活动产生了重要影响^[15-16]（图 1）。西湖凹陷保俶斜坡带北段为典型的断陷湖盆沉积，古近系宝石组（E₂b）—平湖组（E₂p）沉积时处于断陷时期，发育区内主要含油气层系，宝石组—平湖组也是研究区重点层段。其顶、底识别出的层序界面是二级层序界面（隆升不整合面），其内部识别出的层序界面是三级层序界面（侵蚀不整合面）^[17-18]。共识别出3个二级层序界面，界面上下地层接触关系为微角度不整合，从老到新依次为SSBT₄⁰、SSBT₃⁴和SSBT₃⁰；识别出7个三级层序界面，宝石组3个，平湖组4个，均为砂岩—泥岩的岩性突变面，从老到新依次为SBB3、SBT₃⁵、SBB1、SBT₃³、SBT₃²、SBP5和SBT₃¹。7个三级层序界面将宝石组—平湖组由下至上划分为宝石组下下段（E₂b₁）、宝石组下上段（E₂b₂）、宝石组上下段（E₂b₃）、宝石组上上段（E₂b₄）、平湖组下下段（E₂p₁）、平湖组下上段（E₂p₂）、平湖组中下段（E₂p₃）、平湖组中上段（E₂p₄）及平湖组上段（E₂p₅）。3个二级层序界面、7个三级层序界面在垂向上整体表现为岩性岩相突变，多为层序界面下伏沉积水体相对较浅的沉积亚相（三角洲平原—三角洲前缘）突变为上覆沉积水体相对较深的沉积亚相（三角洲前缘—前三角洲）（图 2）。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 东海盆地西湖凹陷保俶斜坡带构造位置（a）及古近系岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Tectonic location(a)and stratigraphic column of Paleogene(b)of the northern section of Baochu slope zone in Xihu Sag, East China Sea Basin

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 西湖凹陷保俶斜坡带北段宝石组—平湖组典型层序地层界面地震反射特征 Fig. 2 Seismic reflection characteristics of typical sequence stratigraphic boundary of Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone of Xihu Sag

构造样式为同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造形迹的总和，体现了盆地中构造组合的几何形态特征^[19-20]；断层的构造组合样式能够反映盆地演化的动力学背景，控制盆地的沉积物的充填模式及相带展布，也决定了油气圈闭的类型。西湖凹陷保俶斜坡带北段断裂发育，其中PH、LY-LE断层在平面上将平北斜坡自北西向南东划分为近隆山、隆翼山及远隆山3个构造带，具有“东西分带”的特征。在沉积时期处于断陷期，以拉张作用为主，构造活动表现为断裂坡折和地貌坡折，受断裂和坡折控制，沉积物快速堆积，发育断阶、地堑、地垒构造及“Y”字形组合等构造样式，对沉积体系具有控制作用^[21]。根据构造样式不同，将研究区宝石组—平湖组发育的断层组合分为5类，即滑动断阶断层组合、平行断阶断层组合、堑垒组合、似花状构造断层组合和“Y”字形组合（图 3）。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组5种典型的断层组合模式 Fig. 3 Five typical fault combination patterns of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation of the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

（1）滑动断阶断层组合。该类断层组合是一种特殊的断裂系统几何排列模式，其形态类似于一把倒置的扫帚，由多条正断层或逆断层以放射状或扇形排列，呈向外辐射的形态特征。多条断层从中心向外延伸的排列模式使得断层之间的夹角逐渐增大。在近隆山，北东东向断层的多个下降盘，以PH断层为主控断层，在平面上发育滑动断阶断层组合。

（2）平行断阶断层组合。该类断层组合可以分为顺向平行断阶与反向平行断阶2种组合样式。顺向平行断阶样式为与保俶斜坡带倾向一致的多条正断层以平行的方式出现并相互平行排列，上盘岩块相对于下盘岩块向下滑移，断层面倾角通常较小。反向平行断阶样式则为多条倾向与斜坡倾向相反的正断层呈现断距相对均匀的平行断裂系统。

（3）堑垒断层组合。该类断层组合表现为垒、堑相间的构造形态，是早期北西向构造叠加晚期NEE向张扭、NE向张性构造进一步复杂化而成的，主要发育于近隆山及隆起侧翼。正断层倾向多变，主要平行于主控断裂展布，在剖面上呈现为“堑-垒”状组合，局部表现为弧形特征，其中拱起的“垒”受双向紧邻正断层夹持，为油气有利聚集区。

（4）似花状构造断层组合。该类断层组合表现为多条断裂带以平行的方式出现并倾向相对排列，断裂在纵向上呈现出由深向浅逐渐远离的发散型“似花状”形态。多平行断裂组合通常发生在地壳受拉伸或挤压应力作用下，具体形成于地壳的构造环境与构造运动，在拉伸区域，地壳受到拉伸应力并形成伸展性断裂，多条平行的断裂带形成。似花状构造主要发育在远隆山斜坡处。

（5）“Y”字形组合。该类断层组合发育一条主要断裂，其他断裂在平面上呈现出与之平行或近平行的特征，上盘发育同向的次级断层组，派生更低序次的反向断层，广泛发育于近隆山—远隆山。

根据断陷盆地的构造活动性、地貌形态及沉积响应特征等，采用基于古地貌恢复的坡折分类分级技术对西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组坡折进行定量划分。

古地貌恢复通常是在综合分析地震、测井、录井等资料基础上，开展层序划分、地层对比，并对目的层顶、底面进行精细三维地震层位解释；然后，将深度域底面减去顶面得到残余厚度；再结合区域构造运动、层序格架、古气候、相对海平面变化，进行剥蚀量恢复与残余厚度的差异压实校正，进而得到沉积时期的古地貌^[22]。研究区断陷盆地断层发育程度高，因此，进行古地貌恢复时还需要消除断裂的影响。其主要流程为：①为消除断裂构造对地层建模的影响。通过构造恢复技术模拟地层沉积的逆过程，利用DepoSpace沉积域建模，实现构造平衡恢复式的构造恢复^[23-24]，该方法可以去除断裂造成的层面假象，计算出在初始沉积状态下的构造模型，并支持后续属性建模在沉积域的计算，消除复杂断层造成的影响。②DepoSpace模型计算得出现今层序界面（深度域构造顶、底面）及深度域残余厚度。③采用层序地层界面差值法计算宝石组—平湖组剥蚀厚度。以平湖组顶界面T₃⁰地震反射界面（平湖组三级层序顶界SSBT₃⁰）、宝石组底界面T₄⁰地震反射界面（宝石组三级层序底界SSBT₄⁰）作为区域地层的顶、底面，在远隆区可得到宝石组—平湖组最大沉积厚度；根据DepoSpace模型，恢复向陆一侧沉积厚度减薄趋势得到构造运动前原始界面顶（O—SSBT₃⁰）、底（O—SSBT₄⁰）；通过层序内部拟界面分别与现今界面的厚度差得到剥蚀厚度。④通过差异压实公式对残余厚度进行差异压实校正，得到差异压实校正后的厚度图，根据Manuel Martín-Martín（2019）等^[25]提出的差异压实公式，其表达式为：

式中：Z1'、Z2'分别为构造运动前原始顶、底界面，m；$\varnothing $（Z）为现今孔隙度与深度关系；Z1'、Z2'分别为现今的顶、底界面，m、k为校正参数。⑤将残余厚度差异压实校正厚度图与层序界面差值剥蚀厚度叠加并圆滑，恢复得到平下段与宝石组沉积期的古地貌图^[26]（图 4）。⑥通过步骤②—⑤分别对平下段（E₂p_1-2）及宝石组E₂b₁，E₂b₂，E₂b₃，E₂b₄共5个三级层序进行古地貌恢复，宝石组—平下段处于断陷期，平中段、平上段处于断坳转换期。以E₂b₄为例（图 5），通过DepoSpace模型与压实校正公式计算该层段的残余地层厚度（图 5a）；采用层序地层界面差值法，以SSBT₃⁴和SBB1为该层的顶、底，计算地层剥蚀量，沿实际远离古隆起的现今层序界面分别至SSBT₃⁴和SBB1的第一个起剥点，按照构造面趋势进行差值恢复构造运动前原始界面，将现今界面与构造起剥点后的原始界面拼接，形成SSBT₃⁴和SBB1的真实层序界面，并进行差值，差值为0~64 m。（图 5b）。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 基于层序地层界面差值法恢复西湖凹陷保俶斜坡带古近系宝石组—平湖组层序地层厚度模式图 Fig. 4 Restoration of sequence stratigraphic thickness of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone of Xihu Sag based on sequence stratigraphic interface difference method

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 西湖凹陷保俶斜坡带古近系E2b4古地貌恢复流程 Fig. 5 Paleogeomorphology restoration of Paleogene E2b4 in Baochu slope zone of Xihu Sag

根据断层组合样式及区域沉积层序特征，在恢复沉积时期的古地貌基础上，开展坡折量化分级分类。首先对古地貌的倾角进行分级，划分出不同级别的坡折并确定每条坡折的边界；然后，对每条坡折上的多个位置对应的地层倾向进行校正，确定坡折对应的主倾向；将倾角的概念引入坡折带定量识别中，结合坡折控制其下部砂体沉积可容空间的地质意义，对研究区同沉积断裂坡折进行分类，可划分为断裂坡折{倾角（5.5°，10.0°），Ⅰ级}、地貌坡折{倾角（3.5°，5.5°），Ⅱ级}及沉积坡折{倾角（2.0°，3.5°），Ⅲ级}3类^[27]。

（1）断裂坡折。该类坡折倾角最大，与断层的走向完全一致。通常是指由断陷湖盆内的同沉积断裂带、阶状断裂面及其断裂调节带引起的地貌坡度的突变带^[28]。主要的次级构造单元（隆起、断阶、斜坡及洼陷）之间分界的大型同沉积断层往往形成大型断裂坡折，大型断层受区域主应力作用连接形成断裂坡折带。

（2）地貌坡折。该类坡折倾角居中，通常与断层的走向形成一定夹角。受到古地貌、构造运动与沉积层序共同控制，是指在沉积盆地中充足的沉积物供给条件下受限的沉积体边界。主要划分为挠曲坡折与层序界面坡折，挠曲坡折是一种由持续的古隆起控制的挠曲斜坡断裂带，控制着地层之上的顺序边界向斜坡较高部分的“单向超覆”；层序界面坡折的存在对层序地层的划分、地层叠加样式、层序内体系域构成分析以及层序地层模式的建立具有重要的影响。

（3）沉积坡折。该类坡折在研究区倾角最小，延伸距离有限，与断层的走向呈较大夹角，甚至垂直于相邻的断层走向。是主要受沉积侵蚀作用控制而形成，是局部的微型坡折，典型的沉积坡折是由水道的深度下切或者古丘的侵蚀残留控制的侵蚀性斜坡，是沉积物在重力或者牵引力的作用下向较软的早期地层剥蚀、侵蚀的结果，例如沉积物向残留的丘体或沿谷地的下部“双向超覆”或充填。

以宝石组E₂b₄层为例，对坡折量化分类，结果（图 6）显示：恢复后古地貌坡折倾角主要为3.5~10°，以Ⅰ、Ⅱ级坡折为主，Ⅰ级坡折主要分布在古鼻隆南翼，呈近东西向展布，Ⅱ级坡折主要分布在古鼻隆北翼，往往分布在Ⅰ级坡折延伸处或Ⅰ级坡折之间；Ⅰ级坡折与断裂走向基本一致，Ⅱ级坡折与断裂呈一定夹角，而Ⅲ级坡折与断裂走向无关，往往分隔古地貌相对平坦的地带（倾角0~2°）。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系E2b4层坡折量化分类平面图 Fig. 6 Quantitative classification plan of Paleogene E2b4 of the northern section in Baochu slope zone, Xihu Sag

断裂坡折可提供最优的上倾方向与侧向遮挡，地貌坡折提供较优的上倾方向与侧向遮挡，沉积坡折提供的上倾方向遮挡有限；通过统计古地貌同类坡折突变高程差，得出断裂坡折控制垂向可容空间（沉积厚度）73~68 m，地貌坡折控制45~80 m，沉积坡折控制15~45 m（图 7）。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系E2b4古地貌（a）及坡折量化分类剖面特征（b） Fig. 7 Paleogeomorphology(a)and profile characteristics of quantitative classification of slope breaks(b)of Paleogene E2b4 in the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

通过对西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组断裂样式和坡折量化分类的研究，明确其对沉积微相的控制作用，为沉积微相的空间分布提供约束条件。

（1）断裂坡折。研究区发育滑动断阶及平行断阶断层组合样式，为多级输砂提供了古地貌背景，控制着西部物源顺着多级断阶向斜坡下部输砂，在地震反射剖面上可见大量前积地震反射，为典型的断裂坡折控砂特征（图 8）。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组断裂坡折控砂地震反射特征 Fig. 8 Seismic reflection characteristics of fault slope break sand control of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

（2）地貌坡折。保俶斜坡带北段近隆山—远隆山形成Y字形组合样式，向东部沉积展布受到地貌坡折（挠曲坡折）控制，形成限制型水下分流河道（图 9）。河道展布受地貌坡折（挠曲坡折）控制，向河道侧翼上倾尖灭，有利岩性油气藏成藏保存。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组地貌（挠曲）坡折控砂地震反射特征 Fig. 9 Seismic reflection characteristics of landforms(flexural)slope breaks sand control of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

（3）沉积坡折。研究区近隆山发育堑垒断层组合样式，地堑上部河道砂体发育受限，其南北两翼主要受局部沟槽控制砂体运输与沉积，形成以沉积河道冲刷作用为主导的沉积坡折控砂模式，地震剖向上可见大量下切及前积反射特征；地垒两翼发育垂向加积及侧向迁移帚状朵叶体沉积，整体表现为典型的断裂控砂-地貌坡折控砂的综合特征（图 10）。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组沉积坡折控砂及地貌坡折控砂地震反射特征（T30拉平） Fig. 10 Seismic reflection characteristics of sand control of sedimentary-landforms slope break of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone of Xihu Sag (T30 flattening)

综上分析可知，研究区3类坡折的分布区域及其控砂机制各不相同：断裂坡折（Ⅰ级坡折）主要受构造断裂活动控制，发育反韵律的滑动-滑塌-变形沉积，沉积序列以滑塌残留沉积为主，为杂乱排列的砂砾、泥砾，而砂体展布形态以滑塌扇及滑动朵叶体为主。地貌坡折（Ⅱ级坡折）受构造挠曲坡折及中—弱的沉积改造共同控制，其沉积序列以反韵律为特征，主要发育陡坡滑移作用形成的沉积构造（如包卷层理）。沉积坡折（Ⅲ级坡折）主要受沉积作用（如河道下切）控制，发育大型楔状交错层理及底部滞留沉积，具有典型的河流相“二元结构”沉积序列特征（图 11）。

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组坡折分类分级控制沉积序列组合类型示意图 Fig. 11 Sedimentary sequence combination types controlled by slope breaks classification and grading of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

对研究区宝石组—平湖组岩心相、地震相及区域砂体预测结果进行综合分析，再结合构造、断裂特征、古地貌及砂体沉积特征，总结了4种控砂模式：①近隆山发育堑垒断层组合，为断裂-地貌坡折帚状控砂模式，发育水下分流河道及滑移朵叶体沉积（图 12a）；②隆翼山—远隆山发育地貌-沉积坡折控砂模式，挠曲坡折控制多期摆动的限制型河道（图 12b）；③隆翼山—远隆山发育多级断阶断裂坡折控砂模式，发育朵叶状滑塌沉积（图 12c）；④近隆山—远隆山发育平行断槽断裂坡折控砂模式，发育沿断槽分布的强限制型河道沉积（图 12d）。

图 12

Fig. 12

下载原图 图 12 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组—平湖组断裂坡折-地貌坡折-沉积坡折控砂模式 Fig. 12 Fault-landforms-sedimentary slope break sand control patterns of Paleogene Baoshi-Pinghu Formation in the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

东海盆地西湖凹陷保俶斜坡带北段物源来自于西部遭受强烈剥蚀的海礁凸起，古近系宝石组—平湖组物源主要有两支，分别向研究区内南、北的2个沉积中心搬运砂体，一支为海礁凸起南部物源向东运移沉积物；另一支为海礁凸起北部物源向北东方向运移沉积物。北部物源在研究区沉积时主要发育堑垒断层组合的断裂-地貌坡折帚状控砂、地貌坡折-沉积（挠曲）坡折控砂2种模式，平湖组受断裂作用减弱，以地貌-挠曲坡折控制朵叶体控砂为主；南部物源在研究区沉积时主要发育多级断阶断裂控砂、平行断槽断裂坡折控砂模式、地貌-挠曲坡折控砂3种模式。

研究区南北地势陡、隆起向东则缓，砂体展布存在南北差异：南部平中下段多级断裂控制砂体发育，Ⅰ级坡折控制滑塌沉积，形成坡积扇，局部朵叶体为物源轴向输送砂体。由西向东同沉积断裂发育程度较低，过渡为挠曲坡折控制下的轴向输砂富集模式。北部同沉积断裂持续性发育并控制北部物源的输送，断裂根部富砂，发育帚状发散朵叶体沉积。整体而言，研究区坡折控制着沉积体发育，其中Ⅰ级坡折下盘常发育滑塌较远的滑塌沉积；Ⅱ级坡折下盘常发育陡坡沉积；Ⅲ级坡折下盘常发育缓坡沉积，分支水道常流经Ⅱ，Ⅲ级坡折倾角较小的部位，流经Ⅰ，Ⅱ级坡折时在坡脚形成坡积扇（图 13）。坡折是砂体沉积的重要控制因素，特别是对岩性油气藏的形成和分布具有重要影响，深入研究坡折带特征，可有效预测岩性油气藏、构造-岩性油气藏有利区带分布，指导勘探目标优选。

图 13

Fig. 13

下载原图 图 13 西湖凹陷保俶斜坡带北段古近系宝石组上上段（E2b4）坡折控砂展布特征 Fig. 13 Distribution of slope breaks control sand of E2b4 layer of Paleogene Baoshi Formation in the northern section of Baochu slope zone, Xihu Sag

（1）西湖凹陷保俶斜坡带北段古隆起区划分为近隆山、隆翼山及远隆山3个构造带，发育5类断层组合样式：滑动断阶、平行断阶、堑垒组合、似花状构造及“Y”字形组合，古近系始新统宝石组识别出4个三级层序，平湖组识别出5个三级层序。

（2）研究区坡折可划分为断裂坡折（Ⅰ级坡折）、地貌坡折（Ⅱ级坡折）及沉积坡折（Ⅲ级坡折）3类。断裂坡折主要受构造断裂控制，发育反韵律沉积序列，以滑动-滑塌-变形沉积为主，砂体展布形态以滑塌扇及滑塌朵叶体为特征；地貌坡折受构造挠曲坡折及中—弱的沉积改造共同控制，以反韵律的陡坡滑移作用为主；沉积坡折主要以河道侵蚀为主，受到河道下切等作用，发育大型楔状交错层理，具有典型的河流相“二元结构”沉积序列特征。

（3）研究区发育4种控砂模式：在近隆山发育堑垒断层组合，为断裂-地貌坡折帚状控砂模式；隆翼山及远隆山发育地貌-沉积坡折控砂模式；隆翼山—远隆山发育多级断阶断裂坡折控砂模式；近隆山—远隆山发育平行断槽断裂坡折控砂模式。