0 引言
背斜圈闭具有数量多、油气储量和产量大等特点，在沉积盆地的油气勘探中通常作为优先勘探的圈闭［1］。反转背斜既是背斜的一种类型，也是反转构造的一种表现形式［2-3］，对油气藏的形成一般具有比较优越的条件，使得油气生成、运移和聚集条件在时空上呈较好的匹配，是一类重要的油气圈闭类型［4-6］。针对西湖凹陷的反转背斜构造，在不断完善的地质认识指导下，已在西部斜坡带、中央反转带内的背斜、断背斜圈闭中发现油气显示，其中既包括构造油气藏也包括构造—岩性复合油气藏［7-10］。具有油气显示的反转背斜构造存在多方面的相似性：构造主体的断裂在剖面上组合呈似花状构造样式，但不具有典型走滑特征；“花瓣”断层较“花心”断层断距更大，活动时间更久；形成于龙井运动时期；背斜轴迹呈NNE走向；浅层转折端大多发育近EW向正断层。虽然具有众多相似性，但经历数十年的勘探，西湖凹陷反转背斜内的油气发现仍存在巨大差异：部分背斜圈闭形成了大中型油气田、部分形成了小型气田、部分勘探失利未能发现商业性油气田［7-9］。目前针对这些成藏差异，前人［7，11］在中央反转带取得了“储保耦合”控藏这一关键认识，在该认识的指导下，于中央反转带中北部获得新的勘探发现，至此西湖凹陷非敏感区的反转背斜均已钻探。因此，继续深化西湖凹陷反转背斜成藏主控因素认识已成为目前亟需解决的问题，也是寻找反转背斜下一步有利勘探方向的关键所在。
G构造位于西湖凹陷西斜坡近洼区，具有上述反转背斜的所有相似特点，已钻井具有异常活跃的油气显示，但背斜高点未能形成商业性油气藏，是勘探不理想的反转背斜中较典型的一个。因此，本文基于G构造的断裂特征明确断裂对圈闭、油气运聚和保存的控制作用，为G构造及西湖凹陷内其余反转背斜的勘探潜力评价和下一步勘探方向提供支撑。
1 区域地质背景
西湖凹陷位于东海陆架盆地浙东坳陷内，被虎皮礁隆起、海礁隆起、渔山东低隆起和钓鱼岛隆褶带所环绕，整体呈东南断西北超的半地堑形态，凹陷内部自西北至东南依次由西部斜坡带、中央反转带和东部断阶带组成［12-15］ ［图1（a），图1（b）］。凹陷演化经历了古新世至始新世早期的断陷期、始新世晚期的断拗转换期、渐新世的拗陷期、中新世的构造反转期以及上新世至今的区域沉降阶段，在凹陷内自深部至浅部沉积了古新统，始新统宝石组、平湖组，渐新统花港组，中新统龙井组、玉泉组和柳浪组，上新统三潭组以及第四系东海群［16-17］。在不同组段沉积之间，凹陷先后经历了平湖运动、玉泉运动、花港运动和龙井运动，龙井运动在西湖凹陷新生代各构造运动中波及范围最广、形成的挤压特征最为明显，在玉泉组顶面（T12）或柳浪组顶面（T10）形成了广泛的角度不整合［17-18］，中央反转带及西部斜坡带部分地区在不整合面以下发育了典型的背斜或断背斜构造［图1（c），图2］。
图1 西湖凹陷区域地质背景［（a）—（b）］及G构造断裂分布（c）Fig.1 Tectonic setting of the Xihu Sag ［（a）-（b）］， and faults distribution of the structure G（c） |
西湖凹陷内与G构造类似的反转背斜主要形成于中新世末期的龙井运动。在平湖组沉积期及之前，凹陷以伸展断陷为主，在凹陷中央及大断裂的上盘发育若干沉积中心，形成了多个呈半地堑或地堑结构的洼陷，这些洼陷也是西湖凹陷主力生烃洼陷，已被证实具有良好的生气潜力。在中新世末的龙井运动时期，来自东部的挤压应力，被地堑中部或控洼断裂的上盘似花状构造所吸收，使先期发育的正断层发生反转，部分断层未形成逆断距但在上盘的浅部层系发生了褶皱变形（如西部斜坡带及近洼区），部分形成下正上逆的正反转断层，甚至发育了新生逆断层（如中央反转带），由此控制了背斜和断背斜圈闭的发育。因为这些背斜或断背斜圈闭发育于生烃洼陷的浅部层系，距离油气源近，位于油气运移的指向区，是目前西湖凹陷勘探最成功的圈闭类型［26］。
2 G构造断裂体系特征
G构造内断裂主次关系明确，主要发育F1和F2 2条主控断层、组成似花状构造的次级断层以及浅部近EW向断层；先后受控于伸展正断、伴随岩浆活动以及挤压反转等多期构造活动。
2.1 断裂体系发育特征
F1和F2是G构造的主要控圈断层，断裂体系平面图显示，2条断层倾向东南，在平面展布上均具有弧形特征，北段呈NNE走向，而南段呈SE走向，整体为向西突出的弧形，但垂向上深浅不同的反射界面各断层的形态存在明显差异：① T16界面显示，2条主控断层均不发育［图3（a）］；② T20界面表明，F1断层仅东南侧的SE走向段发育，北段不发育，F2断层整体未错断T20界面［图3（b）］；③ T30反射界面显示，位于北侧的F2断层其NNE走向段较SEE走向段延伸距离更长，而位于东南侧的F1断层其SE走向段较NNE走向段更长，F2断层南部尾端与F1断层北部相接构成了叠覆式硬连接［图3（c）］。剖面上F1和F2 2条断层均呈平面式正断层形态，向下切入前新生界，向上大多错断T21界面，F1局部错断T20界面，总体而言，二者剖面形态差异不大（图4）。
主控断层的东侧发育一系列次级断层，这些次级断层在平面展布上具有一定规律，南部次级断层呈NW走向、中部呈NNW走向、北部呈NNE走向，靠近主控断层的次级断层向东倾、远离的向西倾。平面上这些次级断层与主控断层的关系也存在一定差异，南部次级断层与主控F1断层呈羽状相交，中、北部次级断层与主断层近于平行。剖面上这些次级断层相互搭接与主控断层组合形成了似花状构造样式（图4）。值得一提的是，组成似花状的次级断层向下错断层位存在明显差异，如部分断层可以切入始新统下部的宝石组内，而部分仅错断始新统上部的平湖组上段甚至花港组，因此根据其错断层位，本文将组成似花状构造的次级断层分为“花瓣”和“花心”断层，“花瓣”断层向下大多至T33及以下界面，而“花心”断层主要错断T32及以上界面。
2.2 断裂体系演化过程
2.3 断裂体系与岩浆活动关系
G构造龙井组内自西北至东南，存在3处岩浆岩侵入体和一处喷出岩，岩浆活动所伴生的岩浆岩、裂隙等沟通了下部花港组断裂及上部新近系近EW向断裂，对G构造具有明显的改造作用。岩浆岩与围岩接触关系表明，侵入和喷出活动均形成于龙井期。
等时方差体切片显示［图7（a）—图7（d）］，3处侵入体平面上呈NWW向排列，并且伴生大量裂隙，部分呈放射状分布在各侵入体周缘，部分紧邻侵入体呈不规则走向，这些裂隙向深部可达T21界面（约2 500 ms）与深部断层存在一定程度的相互交切；喷出岩位于龙井组中部（约1 860 ms），埋深较侵入岩稍浅，已被A井钻遇证实为玄武岩，其在平面上具有明显的自东北向西南溢流的特征，火山通道位于侵入岩发育区附近［图7（b）］。地震剖面上可见岩浆岩振幅明显强于周边围岩［图7（e）］，其中侵入岩或次火山岩与围岩呈不整合接触，正下方无明显的火山通道反射特征，岩浆可能来源于上述不规则走向裂隙；喷出岩与围岩呈整合接触，火山通道地震反射特征呈中低频弱振幅杂乱反射，推测为中心式喷发；与岩浆活动伴生的放射状裂隙在剖面上表现为岩墙，地震反射轴呈向上突出，主要集中发育于花港组和龙井组内。
就岩浆岩形成时期，喷出岩与地层沉积等时，为龙井期；而侵入岩在侵入过程中会对上覆已沉积地层造成垂向挤压，形成纵弯褶皱。G构造内侵入岩未造成龙井组以上地层的褶皱发育，同时其紧邻火山通道，表明侵入时期同样为龙井期，可能与喷出岩同期形成［图7（e）］。
3 断裂对油气成藏的控制
自20世纪80年代至2022年，G构造内已钻探井3口，其中位于背斜高点的A井和B井具有异常活跃的气测异常和荧光显示，展示出本区良好的勘探前景，但暂时未能取得商业性油气发现。基于现有勘探资料，从断裂对圈闭形成、油气运聚和保存等方面的影响，明确断裂对G构造油气成藏的控制。
3.1 油气地质特征
3.1.1 下生上储
基于油源对比发现，G构造与西湖凹陷其他油气田一致，具有平湖组生烃、平湖组上段和花港组成储的下生上储、断裂输导特征。
就油气来源而言，已钻井获得的上部花港组油样显示原油甾烷C27—C29形态呈近“L”字形［图8（a）—图8（b）］，这与同一构造下部平湖组烃源岩［图8（c）］和相邻已经证实的主力生烃洼陷西湖A洼烃源岩［图8（d）］形态一致，表明上部油气来自下部平湖组烃源岩。就储层而言，浅部花港组上段与深部花港组下段至平湖组上段存在明显差异：花港组上段10 m以上厚砂层物性好于薄砂层，其中厚砂层孔隙度在20%左右、渗透率在20×10-3 μm2左右，薄砂层孔隙度在15%左右、渗透率在10×10-3 μm2左右；花下段和平上段薄砂层物性稍好于厚砂层，其中薄砂层孔隙度在10%~15%之间、渗透率在2×10-3 μm2左右，而厚砂层孔隙度小于10%，渗透率大多小于1×10-3 μm2（图9）。
图8 G构造已钻井凝析油和主力生烃洼陷烃源岩甾烷特征对比Fig.8 Comparison of sterane characteristics of condensate oil in the structure G and the source rocks in the hydrocarbon generating sag |
3.1.2 上油下气
已钻井地层测试和测井综合解释表明，大概以3 100 m为界，以浅的花港组上段以油藏为主，而3 100 m以深的花港组下段及平湖组以凝析气藏为主，油气主要汇聚于薄砂层，厚砂层未能成藏（图10）。
3.2 断裂对圈闭的控制
构造演化剖面显示，在新生代前平湖组沉积期G构造及邻区在断层的控制下形成了堑垒相间的斜坡形态，其中以F1断层的控制作用最强，东侧地层厚度远大于西侧地垒上覆地层厚度［图11（a）］；平湖期F1断层上盘开始发育了一系列次级断层，至平上期这些次级断层相互搭接，与F1断层组合形成了似花状构造样式［图11（b）］；平湖期末的玉泉运动，西侧地层发生翘倾剥蚀，F1断层上盘地层发生低幅褶皱变形，构造圈闭雏形发育［图11（c）］；花上期起，断层活动性整体较弱，仅个别断层持续活动［图11（d）］；龙井期断层停止活动，与此同时伴随岩浆岩的侵入和喷出［图11（e）］；龙井运动时期，在来自东南侧的挤压作用下，玉泉组大规模隆升剥蚀，F1断层上盘以及断层未错断的浅部层系形成了挤压背斜，控制了断背斜圈闭以及背斜圈闭的形成，与此同时背斜转折端发育了一系列近于平行的近EW向断层，部分次级断层向下可错断花港组至T21界面，向上可错断上新统下部，对断背斜及背斜圈闭具有破坏作用［图11（f）］。
综合断裂体系、火山活动以及圈闭形成过程分析认为，G构造的构造演化可以归结为以下几个阶段［图5—图7，图11］：①古新世至宝石期控圈断层F1最先开始活动；②平湖期控圈断层F2、组成“花瓣”的次级断层以及部分“花心”次级断层开始发育，在主控断层的上盘形成了似花状构造样式；③平湖末期在玉泉运动控制下，圈闭雏形发育；④花港期，“花心”断层持续增多，至花港末期，断层大多停止活动；⑤龙井期，来自深部的岩浆沿着裂隙等火山通道发生侵入或喷出形成了呈NWW走向展布的3处侵入岩和1处向西南溢流的喷出岩；⑥玉泉末期，在龙井运动的强挤压作用下，控圈断层上盘发育背斜褶皱从而控制了背斜和断背斜圈闭的形成，背斜转折端发育了一系列近EW向次级断层，向下最深错断了T21界面。
3.3 断裂对油气运聚的控制
G构造背斜高点烃源断层对油气的垂向输导能力较弱，表现为烃源岩和储集层发育层位断距较小、断层活动时期和主排烃期不匹配两方面。
断裂的断距大小以及活动时期与其对油气的垂向运移能力具有直接关系。断裂一般具有“二元结构”即通常由断层核和破碎带（或分别称为滑动破碎带和诱导裂缝带）组成［27-30］，其中破碎带内通常发育大量裂缝，物性较断层核好，是油气沿断层垂向运移的重要通道。随着与断层核距离的增大，裂缝的数量通常呈指数减少，直至和原岩成同一水平，过渡为不受断裂影响的原岩［31］，而碎裂带的宽度与断层的断距呈正相关关系［31-32］，断距越大，碎裂带越宽，通常对油气的垂向运移能力也就越强。G构造在断距方面，背斜高点井控范围内的烃源断层主要为似花状构造的“花心”断层，其大多切入平中上亚段，仅错断了主力烃源岩层位的顶部（图4，图10），未能错断主力烃源岩附近的T33界面，而在主要储层的T30界面断距为40 m左右（图6）。在西湖凹陷已发现的商业油气藏内，烃源断层基本贯穿整个烃源岩层系，并且烃源岩发育层位断距达到100 m，在储层附近断距为50 m左右，因此烃源断层在主力烃源岩层位及储集层层位的断距过小是断层供烃能力弱的最主要原因。
断层对油气的垂向运移能力不仅与断距呈正相关，与断层的活动时期也存在明显关联［33］，断层的幕式活动期是油气垂向运移最有利的时期。孔隙度为5%~15%的低孔隙性岩石中，断层活动形成的裂缝具有较原岩更高的孔隙度和渗透率［34］，这些新形成的裂缝就成为了良好的油气垂向运移通道，因此断层活动时期是油气垂向运移更有利时期，这一认识广泛应用在国内的油气勘探中［35-36］；断层停止活动后，由于活动时期形成的诱导裂缝及连通孔隙被地层水携带的矿物充填，孔隙度和渗透率降低，对油气的输导能力大大减弱［28，33］。在活动时期方面，研究区主要油气充注期包括6~4 Ma和3~0 Ma 2期充注，在2期充注的时间范围内烃源断层未发生明显活动［图5，图6，图12］，这就大大限制了烃源断层的供烃能力。但值得一提的是，西湖凹陷内的烃源断层大多停止活动于渐新世，并且在主排烃期几乎都不存在明显复活，仍然发现了一系列商业油气田［37］，说明断层主要活动时期与主排烃期不匹配并非烃源断层供烃能力不足的主要因素。
3.4 断裂对油气保存的控制
断裂对油气的保存能力可以分为封堵和破坏两方面，本文围绕控圈断裂的侧向封堵性及晚期近EW向断层对油气保存的影响进行探讨。
控圈断裂封堵性方面，基于V p/V s反演体和已钻井，对相邻已成藏P构造控圈断裂以及F1和F2 2条G构造控圈断裂开展了断层两盘岩性并置和SGR分析（图13）。基于P构造断层侧向封堵性分析，在花港组H6砂组存在厚层砂—砂对接并且成藏，砂砂对接处SGR值在0.38~0.55之间，表明当SGR≥0.38时该区能封住油气。G构造内F1断层两盘岩性并置图表明，纵向上T21界面以下的花下段和平湖组以砂泥对接为主，T21至T20界面的花上段砂砂对接较为普遍；横向上断层南段以砂泥对接为主，而北段砂砂对接较多。F1断层SGR表明，在花下段及以下的砂砂对接部位SGR值大多大于0.38，而花上段局部存在小于0.3的情况。因此F1断层在花上段侧向封堵性较差，在花下段至平上段封堵性从一般到好（表1）。F2断层主要错段层位为花下段及下部层系，断层两盘岩性并置图在这些层系上的特征与F1类似，即花下段和平湖组以砂泥对接为主；横向上在断层中段其砂砂对接比例较南、北段都要大。F2断层SGR表明，平湖组SGR值均大于0.38甚至能达到0.6以上；花下段2套厚砂发育部位SGR值低于0.3。因此F2断层在花下段侧向封堵性较差，在平上段封堵性好（表1）。
表1 G构造控圈断层主要目的层系侧向封堵性分析Table 1 Fault lateral sealing ability on main reservoir strata in the structure G |
| 断层 | 地层 | 岩性对接 | 对接部位SGR | 结论 |
|---|---|---|---|---|
| F1 | 花上段 | 广泛砂砂对接 | 0.21~0.43 | 封堵性差 |
| 花下段 | 局部砂砂对接 | 0.35~0.44 | 封堵性一般 | |
| 平上段 | 砂泥对接为主 | 0.32~0.41 | 封堵性好 | |
| F2 | 花下段 | 局部砂砂对接 | 0.15~0.6 | 封堵性好 |
| 平上段 | 砂泥对接为主 | 0.6~0.7 | 封堵性好 |
G构造中新统的背斜转折端发育有近EW向断层，主要错断层位为柳浪组及玉泉组，但部分断层向下可错断T21界面、深入花下段，与背斜转折端的厚砂直接相接［图4（c），图7（e），图10］，同时其主要活动时期为龙井运动时期（约13~5 Ma）与油气第一期充注（6~4 Ma）相匹配（图12），这就直接导致充注的油气在运移至花上段厚砂之后，继续沿近EW向断层向浅部逸散，未能成藏。已钻井A在龙井组综合解释出油水同层5.8 m，测试日产油10 m3左右，B井龙井组壁心存在荧光显示，这均证实部分油气已垂向运移至龙井组，而花港组优质厚砂未充满就在其以浅层系发现油气，最大可能即为晚期近EW向断层沟通了花上段厚砂与龙井组储层，破坏了圈闭盖层有效性。这种破坏作用在中央反转带的Y构造已经被证实，与之相反的是Z构造因近EW向断层未能切入主力目的层，实现了商业性油气发现［7］。
除此之外岩浆岩裂隙式侵入形成的裂隙式通道对圈闭可能存在一定破坏作用，但不是本文论述重点，这里不做讨论。
4 对油气勘探的启示
基于上述分析，本文认为G构造中断裂对油气运聚及保存起到了非常重要的控制作用，存在背斜高点烃源断层供烃能力较差，控圈断层在花上段侧向封堵较差、近EW向断裂的破坏导致圈闭失效等不利因素。
烃源断层供烃能力较弱：G构造已钻井位于背斜高部位“花心”断层发育区，勘探成效不理想的最主要控制因素是“花心”断层作为烃源断层供烃能力不足，因此烃源断层的供烃能力是类似圈闭成藏的主要控制因素。
圈闭封堵条件一般：背斜控圈断裂在花港组上段发育厚层砂岩形成砂砂对接，并且断距较小导致SGR值较低，可能不足以封堵油气；另外转折端发育的晚期近EW向断层对G构造具有明显的破坏作用，其主要活动时期与西湖凹陷烃源层系的主排烃时期相同，由此导致已经运移至浅部层系的油气垂向上沿近EW向断层继续向浅部层系运移，造成了背斜高点浅部层系的勘探失利或者含气面积较构造面积大大减小。
虽然西湖凹陷内包括G构造在内的部分反转背斜现阶段勘探效果不理想，但其位于洼陷内或控洼断层上盘、紧邻生烃中心，成藏优势十分突出，仍然具有非常大的勘探潜力。基于对G构造的断裂控藏特征以及其余反转背斜的油气地质特征，在深入分析控圈断层侧向封堵性的基础上，将背斜高点勘探不理想以及“大构造、小气藏”的反转背斜圈闭“大而化小”，寻找大背斜内的“小圈闭”是未来勘探方向。背斜翼部“花瓣”断层发育区及未被近EW向断层破坏的次高点等区域的构造、构造—岩性复合圈闭是有利勘探区（图14）。
5 结论
（1）东海盆地西湖凹陷G构造内断裂体系主次关系明确，主要发育F1和F2 2条主控断层、组成似花状构造的次级断层以及浅部近EW向断层共计3组断层；3组断层的主要形成时间存在明显差异，主控断层于新生代早期开始发育，似花状构造次级断层形成于平湖期，而近EW向断层形成于龙井运动时期。断裂活动之外，在龙井期构造内还存在岩浆沿断裂、裂隙的侵入和喷出，使G构造的构造复杂化。
（2）G构造主体表现为被断裂及火山机构复杂化的断背斜形态，先后受控于伸展正断、岩浆活动以及挤压反转等多期构造运动，最终在龙井运动末期定型；G构造背斜高点的烃源断层供烃能力弱，表现为组成烃源断层的似花状构造“花心”断层在主力烃源岩和储层层位断距均较小，而且在主要排烃期未发生明显活动；浅部背斜圈闭失效，表现为花上段控圈断层侧封能力差和晚期近EW向断层破坏。上述因素共同控制G构造背斜高点勘探成效不理想。
（3）西湖凹陷内反转背斜位于或者紧邻富烃洼陷，油气供给充足，勘探重点在于烃源断层供烃能力和背斜圈闭的封堵条件两方面。针对反转背斜接下来的油气勘探应重点关注烃源断层向下错断层位多、断距大以及主力目的层圈闭未被近EW向晚期断层破坏的地区，背斜翼部“花瓣”断层发育区及未被近EW向断层破坏的次高点等区域的构造、构造—岩性复合圈闭是下一步的勘探有利区。
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