2.1.1 典型剖面特征

张蓬断裂渤海沙垒田凸起东北段（下文简称张蓬断裂沙东北段）具有典型的走滑断裂带特征：剖面上, 其主走滑断裂及其派生断裂组合成负花状形态, 表现出伸展-走滑的应力背景^{[19, 22, 25, 26, 27]}; 主走滑断面近乎直立, 断裂倾向在研究区南段朝东、北段朝西, 表现出走滑断层典型的丝带效应^{[25, 26, 27]}（见图2）。同时, 研究区的东侧为正断层、铲式正断层和“ Y” 形断层组合等伸展构造控制的箕状断陷（见图2）。可见研究区是伸展构造和走滑-拉分构造的叠合发育区, 体现了渤海地区的双动力源特征^{[18, 19, 20, 21, 22, 23, 24]}。

图2

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	图2 张蓬断裂沙东北段剖面特征（剖面位置见图1）

2.1.2 走滑派生断层与走滑方向

张蓬断裂沙东北段在东营组以下的深层为一条北西— 南东向贯穿全区的断层（见图3a、图3b）, 但在东营组及其上覆的浅层, 张蓬断裂不再是一条断层, 而是逐渐变成一系列具有走滑-伸展特征的派生断层, 这些派生断层剖面上表现为花状构造的花瓣, 平面上呈北东东— 南西西雁列展布, 形成了一个宽度为10~20 km的断裂带（见图3c、图3d）。同时, 张蓬断裂沙东北段主断裂与派生断裂之间的夹角指示其新生代以来为左旋走滑构造^{[17, 37]}。

图3

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	图3 研究区断裂平面展布图

2.2.1 区域断裂演化

长期活动断裂的活动期次反映了构造的演化期次^{[38, 39]}。通过对研究区长期活动断裂的研究表明, 研究区主要发育3期构造运动^{[17, 18, 19, 20, 21, 22, 28, 35]}（见图1、图4）：①裂陷早幕, 古新统孔店组— 始新统沙河街组沉积时期, 该阶段主要发育了一些控凹的正断层, 断层的数量较少, 但单条断层的活动速率较大, 断层走向主要为北北西— 南南东向; ②裂陷晚幕, 渐新统东营组沉积时期, 该时期断裂的活动速率最高, 走滑-伸展断层的数量有一定程度的增加, 断层的主要走向变成北东东— 南西西向; ③新构造运动, 上新统明化镇组— 第四系平原组沉积时期, 经过中新世的整体热沉降后, 断裂又重新活化, 张蓬断裂带走滑-伸展特征派生断层的数量开始大量增加, 其派生断层数量占到了全区断层的72%, 且断层活动速率较大, 断层的走向与裂陷晚幕基本一致, 主要为北东东— 南西西向（见图5）。

图4

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	图4 研究区长期活动断层活动速率图（不同颜色线代表不同断层）

图5

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	图5 明化镇组沉积期断裂展布及断层上新世活动速率图（油气充注点根据断裂活动速率分析和有利于浅层油气成藏的门限筛选得到）

2.2.2 走滑构造的活动时间

在了解区域断裂活动史的基础上, 对张蓬断裂沙东北段的走滑活动史进行了分析。由于几乎所有的走滑断裂活动, 都会形成一系列张扭性的派生断裂, 所以派生断裂活动史可以间接反映主走滑断裂的活动史^[17]。通过对张蓬断裂沙东北段的走滑派生断层的分析表明, 其走滑活动开始于渐新世裂陷晚幕, 主要有两期走滑活动, 即渐新世裂陷晚幕和上新世— 第四纪新构造运动期, 后者的断裂活动强度几乎是前者的3倍, 形成了大量的派生断层（见图6）。

图6

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	图6 研究区走滑派生断层活动速率图（不同颜色线代表不同断层）

张蓬断裂的走滑活动发生在裂陷晚幕和新构造运动期, 但“ 缺席” 了伸展构造为主的裂陷早幕。笔者认为, 研究区是早期（裂陷早幕）伸展和晚期（裂陷晚幕, 新构造运动）走滑-拉分的叠合构造发育区。

对比张蓬断裂陆地段的活动时间^{[6, 7, 8, 9]}, 渤海沙东北段活动较陆地段活动更早, 张蓬断裂可能是由渤海海域向陆地发育。

2.2.3 与郯庐断裂带的演化关系

结合郯庐断裂带^{[15, 16, 17]}, 笔者认为张蓬断裂的左旋走滑与郯庐断裂新生代的右旋走滑都没有发生在渤海海域的裂陷早幕, 但几乎同时发育于渐新世裂陷晚幕和新构造运动时期, 它们具有共轭走滑断裂同时、协同发育的特征, 其共轭走滑活动促进了渤海海域在古— 始新世伸展背景下, 渐新世走滑-拉分再裂陷和上新世构造继承性活化（见表1）。

表1

表1

表1 张蓬断裂沙东北段与郯庐断裂带共轭关系表[15, 16, 17] 断裂 构造样式 断裂带走向 派生断裂走向 走滑方向 新生代断裂活动性质 走滑断距 断裂规模 应力背景 张蓬断裂 沙东北段 花状构造、丝带效应、 反转构造 北西— 南东向 近东西向 左旋 渐新世和上新世— 第四纪左旋走滑断层 约4 km 区域 大断裂 早期不存在, 晚期走滑 郯庐 断裂带 花状构造、丝带效应、 双重构造、反转构造 北东— 南西向 近东西向 右旋 古新世— 始新世伸展断层、 渐新世和上新世— 第四纪右旋张扭断层 约20 km 区域 大断裂 早期伸展, 晚期走滑

表1 张蓬断裂沙东北段与郯庐断裂带共轭关系表[15, 16, 17]

张蓬断裂现今仍处于左旋走滑的构造活动中^{[6, 7, 8, 9]}, 但对其走滑位移量尚缺乏研究。走滑断距的估算一直是走滑构造研究的难点^{[40, 41, 42, 43]}。笔者综合采用了基底参考点走滑断距分析法、基底地貌相似性走滑断距分析法、沉积体系对比走滑断距分析和走滑活动断距累加原理, 对张蓬断裂沙东北段渐新世、上新世— 第四纪两个主要走滑时期的走滑量和新生代总走滑量进行了估算。

2.3.1 新生代总走滑量

新生界基底在张蓬断裂沙东北段左旋走滑过程中发生错动, 其错动的距离是张蓬断裂沙东北段新生代的总断距。笔者采用两种方法对其走滑量进行了计算。

①基底参考点走滑断距分析法。走滑活动前, 东西两盘的基底地貌应该是相似度最高的^[25]。根据此原理, 在走滑断裂的两盘各选取两组以上地貌特征比较相似的参考点, 量取各组断点在走滑断裂上垂直投影位置之间的距离, 并求取平均值。通过这个方法, 在张蓬断裂沙东北段主走滑断层两盘基底上选取了3组参考点（A和A° 、B和B° 、C和C° ）, 量取3组断距, 计算平均值, 得到新生代平均断距为4 km。同时, 通过反向走滑（右旋）4 km, 得到张蓬断裂沙东北段活动之前的古地貌, 古地貌过渡平顺, 也证明了走滑量估计合理（见图7）。

图7

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	图7 基底参考点走滑断距分析图

②基底地貌相似性走滑断距分析法。同样根据走滑前两盘地貌相似原理^[25], 通过基底地貌相似性断距分析法计算断距：选取走滑断裂附近两盘沿走滑断裂走向的4 km古地貌线为样本, 对样本线进行200等分, 并将两盘匀速按着每步200 m反左旋, 即右旋错动恢复古地貌（见图8）, 依次计算每一次错动对应两盘海拔差平方和：

\[{{P}_{k}}=\sum\limits_{i=1}
{200}{{{\left( {{H}_{i}}-{{H}_{i+k}} \right)}
{2}}} \ \ （1）\]

当P_k为最小值时, 两盘的地貌最为接近, 则走滑断距为：

$L=0.2{{k}_{\text{min}}}$ （2）

经过计算机编程计算发现, 当右旋步数为20时P_k最小, 进而计算出新生代走滑断距为4 km。这与参考点分析法估算的断距相等, 证明了新生代走滑断距应该为4 km。通过反向走滑（右旋）4 km, 得到张蓬断裂沙东北段活动之前的古地貌, 古地貌过渡平顺, 证明新生代走滑量估计合理。

图8

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	图8 基底地貌相似性断距分析法示意图（东西两盘的地貌参考线位置见图7a）

2.3.2 上新世— 第四纪走滑量

如果走滑断层切割沉积体, 那么沉积体会发生错动, 因此沉积体记录了沉积之后的走滑位移量^[43]。据此原理, 笔者采用沉积体系对比走滑断距分析法估算了馆陶组上新世— 第四纪的走滑量：馆陶组砂砾岩体的地震相为中— 弱振幅弱连续性反射, 根据地震属性刻画了该砂砾岩体的范围, 发现张蓬断裂沙东北段主走滑断裂东西两侧的砂砾岩体错动明显（见图9）。通过东西两盘砂砾岩体及其沉积体系的参考点分析与测量, 馆陶组沉积之后上新世— 第四纪的走滑断距是3 km（见图9）。

图9

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	图9 走滑断距分析图

2.3.3 渐新世走滑位移量

根据走滑活动断距的累加原理, 新生代走滑位移量等于渐新世走滑位移量与上新世以来走滑位移量之和, 因此, 渐新世走滑位移量等于新生代走滑位移量（4 km）减去上新世以来走滑位移量（3 km）, 由此可得渐新世走滑位移量为1 km。

通过以上研究表明：新生代张蓬断裂沙东北段总的走滑位移量为4 km, 其中渐新世走滑位移量为1 km, 上新世— 第四纪走滑错动3 km, 上新世— 第四纪走滑活动较渐新世更为强烈。这与走滑派生断层的断层活动变化速率趋势一致, 也符合张蓬断裂第四纪以来活动较强、地震活动频繁的构造背景^{[6, 7, 8, 9]}。

与其共轭走滑断裂— — 郯庐断裂新生代的右旋走滑特征相比^{[15, 16, 17]}（见表1）, 张蓬断裂沙东北段总的左旋走滑位移量为4 km, 远小于郯庐断裂10~20 km的右旋走滑位移量^{[3, 5, 19, 40]}, 这说明张蓬断裂活动尺度弱于郯庐断裂。郯庐断裂渐新世的活动强于上新世— 第四纪, 张蓬断裂上新世— 第四纪活动强于渐新世, 即前者早强晚弱, 而后者早弱晚强。渐新世以来, 张蓬断裂与郯庐断裂活动强度互为消长。笔者推测, 从古近纪到新近纪, 喜马拉雅运动的远端效应和太平洋板块俯冲方向变化的共同作用使华北板块由向北东向挤出变为向东挤出^{[3, 5, 6, 19]}, 由此导致共轭断裂之间活动强度的相互转化, 同时也造成现今张蓬断裂带的地震活动较郯庐断裂更为活跃。

综合研究表明, 研究区是早期（裂陷早幕）伸展、晚期（裂陷晚幕— 新构造运动）走滑-拉分的叠合区域。晚期的走滑-拉分运动是在早期伸展构造背景下的盆地格局的重要变革, 发生盆岭再造, 形成了中央构造带。

张蓬断裂沙东北段的左旋活动控制了中央构造带的演化（见图10）：①走滑错动形成的“ 海豚效应” 奠定了中央构造带的基础。张蓬断裂左旋斜切了沙垒田凸起高部位的“ 一角” , 这“ 一角” 相对于西盘沙垒田凸起的主体向北错动了4 km, 平移到了凹陷区, 发生“ 海豚效应” ^{[25, 26, 27]}, 形成了凹陷区相对较高的中央构造带的雏形（见图7、图10）。可见左旋走滑的“ 海豚效应” 是形成中央构造带的基础。②走滑拉分、差异升降促使中央构造带进一步强化。在张蓬断裂沙东北段主走滑断裂斜切凸起“ 一角” 的同时, 由于研究区张蓬断裂的断面为“ S” 形弯曲, 因此在凸起边缘产生了一个局部的“ 左旋左阶” 的走滑拉分区^{[44, 45]}（见图10）, 地层下陷, 盆地边缘向西再造, 促使中央构造带西侧剧烈沉降, 也导致了中央构造带的相对隆升。

图10

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	图10 中央构造带形成机制示意图

由此可见, 除了差异沉降, 走滑错动的“ 海豚效应” 也是断裂带内伸展、走滑-拉分叠合和盆岭再造的重要原因。

通过对北西向中央构造带与北东向渤中8-4和渤中8-3构造带演化剖面的对比分析（见图11）发现, 渤中8-4、渤中8-3构造带与中央构造带早期独立演化, 晚期协同演化。①裂陷早幕, 古新世— 始新世时期, 发生伸展背景下的早期裂陷, 形成渤中8-4和渤中8-3构造带, 此时中央构造带还是沙垒田凸起的一部分; ②裂陷晚幕, 渐新世时期, 伴随着张蓬断裂左旋走滑的剧烈活动, 在早期伸展构造背景下叠合发育走滑构造, 中央构造带走滑错动形成, 并与渤中8-4和渤中8-3构造带凹中隆协同演化; ③新构造运动, 上新世— 第四纪时期, 伴随着张蓬断裂走滑-拉分作用的加强, 正断层大量发育, 研究区构造进一步破碎化并最终定形, 上新世是张蓬断裂带圈闭群形成的主要时期, 这为油气的“ 晚期成藏” ^{[10, 11, 12, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35]}奠定了基础。

由此可见, 研究区的盆岭再造是早期伸展, 晚期走滑-拉分这个盆地格局剧烈改变过程中构造叠加的结果, 它既包含了新构造带— — 中央构造带的形成, 也影响了先存构造带— — 渤中8-4、渤中8-3构造带的继承性发育和定形。