伸展与走滑复合构造活动对细粒沉积岩形成及湖泊裂谷盆地有机质富集的影响：以渤海海域山南凹陷古近纪为例

《Marine and Petroleum Geology》：The Impact of Extensional and Strike-Slip Composite Tectonic Activity on the Development of Fine-grained Sedimentary Rocks and the Enrichment of Organic Matter in Lacustrine Rift Basin: Insights from the Paleogene of the Shanan Sag, Bohai Offshore Basin

湖泊碎屑岩（FGSRs）的发育受构造和气候共同控制，研究 Bohai 海域Shanan 裂陷槽多期构造演化与碎屑岩沉积、有机质富集的耦合关系，通过三维地震、测井、岩石矿物和有机碳含量分析，揭示不同构造阶段对碎屑岩相带和有机质分布的控制机制。

　　在当今能源勘探与开发领域，细粒沉积岩（Fine-grained Sedimentary Rocks, FGSRs）因其卓越的生油能力和储油特性而备受关注。作为优质源岩的重要组成部分，FGSRs不仅在地质构造演化过程中扮演着关键角色，而且其空间分布和有机质（Organic Matter, OM）富集情况直接影响油气资源的形成与保存。因此，深入研究FGSRs的发育特征及其控制因素，对于提高油气勘探效率、优化资源开发策略具有重要意义。

本文聚焦于中国东部渤海湾盆地的沙南凹陷（Shanan Sag, SNS），探讨其在伸展与走滑复合构造背景下的细粒沉积岩和有机质富集特征。通过对高分辨率三维地震数据、钻井资料、岩芯观察以及地球化学分析的综合研究，我们揭示了构造演化如何在不同地质时期影响FGSRs的空间分布及其有机质富集能力。这一研究不仅有助于理解该区域的油气潜力，也为类似构造背景下油气勘探提供了理论支持和实践指导。

在渤海湾盆地的地质演化过程中，构造活动始终是塑造沉积盆地结构和沉积体系的关键因素。特别是进入新生代以来，该区域经历了复杂的构造演化，包括伸展构造和走滑构造的相互作用。这些构造活动不仅改变了盆地的几何形态，还对沉积物的供给、沉积环境的变迁以及有机质的保存条件产生了深远影响。沙南凹陷作为渤海湾盆地西部的一个典型拉张型湖泊盆地，其构造演化历史尤为复杂，涉及多个构造阶段和多期次的断裂活动。尽管过去数十年间对沙南凹陷的油气资源进行了大量研究，但该区域的油气发现仍以小型为主，尚未取得重大突破。这表明，对沙南凹陷构造演化与沉积特征之间关系的深入理解，仍然是提高油气勘探效率的重要方向。

在本研究中，我们通过整合三维地震数据、钻井资料、岩芯和地球化学分析结果，系统分析了沙南凹陷在不同构造阶段下的沉积岩特征和有机质富集情况。研究结果表明，沙南凹陷的细粒沉积岩主要分为三种沉积相带：深湖相、半深湖相和浅湖相。这三种沉积相带分别对应于不同的沉积环境和构造背景，其空间分布和有机质含量受到构造活动的显著影响。在拉伸阶段（Es3L），NW向断裂带的强烈活动形成了北断南超的半地堑结构，促进了半深湖至深湖相沉积物的大量堆积，并为有机质的富集提供了有利条件。而在走滑反转阶段（Es3m-u），NNE向断裂带经历了从左旋到右旋的反转，形成了局部的挤压带，导致早期沉积区的抬升，从而改变了细粒沉积岩的分布格局和有机质的保存条件。在构造沉寂阶段（Es1-2），相对温和的伸展活动促进了浅湖至半深湖相沉积物的广泛分布，并提高了有机质的保存效率。而在转换伸展阶段（Ed组），强烈的伸展作用推动了沉积中心的形成，使得厚层细粒沉积岩得以沉积，同时走滑运动控制了沉积中心的迁移路径。

上述构造阶段的变化，不仅塑造了沙南凹陷的沉积体系，还对有机质的富集和油气的生成、运移及保存产生了重要影响。在拉伸阶段，由于断裂活动频繁，盆地内部的构造变形较为强烈，导致沉积物的快速堆积和有机质的快速埋藏，从而有利于有机质的转化和油气的生成。而在走滑反转阶段，构造活动的复杂性使得沉积环境发生了显著变化，局部区域的抬升可能影响了有机质的保存条件，进而对油气的富集产生影响。构造沉寂阶段的相对稳定条件则有利于有机质的长期保存，从而为油气的生成提供了有利的地质背景。而在转换伸展阶段，强烈的伸展作用不仅增加了沉积物的供给量，还可能通过构造活动影响了沉积物的搬运路径和沉积环境，进而对有机质的富集产生重要影响。

通过分析沙南凹陷的构造演化历史，我们可以发现，构造活动在不同阶段对细粒沉积岩和有机质富集的影响是多方面的。首先，构造活动通过改变盆地的几何形态，影响了沉积物的供给范围和沉积速率。例如，在拉伸阶段，由于断裂活动的强烈，盆地内部的构造变形显著，导致沉积物的快速堆积和沉积体系的复杂化。而在走滑反转阶段，构造活动的反转可能改变了沉积物的供给路径，使得沉积物的分布更加不均。其次，构造活动通过改变沉积环境，影响了有机质的来源和保存条件。例如，在构造沉寂阶段，沉积环境相对稳定，有利于有机质的长期保存和转化。而在构造活跃阶段，由于沉积环境的频繁变化，有机质的保存条件可能受到影响，从而影响油气的生成和富集。此外，构造活动还通过影响盆地的水动力条件，间接影响了有机质的富集。例如，在构造活跃阶段，由于断裂活动频繁，可能导致水动力条件的变化，从而影响有机质的分布和保存。

值得注意的是，构造活动并非孤立存在，而是与沉积环境、气候条件、水文条件等多种因素相互作用，共同影响FGSRs的发育和有机质的富集。例如，在拉伸阶段，NW向断裂带的活动可能改变了盆地的水文条件，从而影响了湖泊的水深和水体稳定性，进而影响有机质的来源和保存。而在走滑反转阶段，NNE向断裂带的反转可能改变了盆地的水动力格局，使得有机质的分布更加不均。此外，气候条件的变化也可能对FGSRs的发育产生影响，例如在湿润气候条件下，湖泊水体的稳定性和生产力可能较高，从而有利于有机质的富集。然而，尽管气候条件对FGSRs的发育有一定影响，但构造活动在空间分布和时间演化上的主导作用更为显著。

本研究的结果表明，构造演化是控制FGSRs空间分布和有机质富集的关键因素。在拉伸阶段，NW向断裂带的活动不仅形成了半地堑结构，还为半深湖至深湖相沉积物的堆积提供了有利条件，从而促进了有机质的富集。在走滑反转阶段，NNE向断裂带的反转改变了盆地的几何形态，形成了局部的挤压带，使得早期沉积区的抬升成为可能，从而影响了细粒沉积岩的分布格局和有机质的保存条件。在构造沉寂阶段，相对温和的伸展活动促进了浅湖至半深湖相沉积物的广泛分布，并提高了有机质的保存效率。而在转换伸展阶段，强烈的伸展作用推动了沉积中心的形成，使得厚层细粒沉积岩得以沉积，同时走滑运动控制了沉积中心的迁移路径，从而影响了有机质的富集情况。

这些发现不仅揭示了沙南凹陷在不同构造阶段下的沉积特征和有机质富集机制，也为类似构造背景下FGSRs的发育提供了理论支持。在拉伸阶段，构造活动的强烈程度直接影响了沉积物的供给量和沉积速率，进而影响FGSRs的厚度和分布范围。而在走滑反转阶段，构造活动的反转可能改变了沉积环境，使得沉积物的分布更加不均，从而影响有机质的富集情况。在构造沉寂阶段，相对稳定的构造条件可能为有机质的长期保存提供了有利环境，进而影响油气的生成和富集。而在转换伸展阶段，强烈的伸展作用可能促进了沉积物的快速堆积，从而增加了FGSRs的厚度，同时走滑运动可能影响了沉积物的搬运路径，进而影响有机质的分布。

此外，研究还表明，构造活动的多期次演化是控制FGSRs空间分布和有机质富集的重要机制。在拉伸阶段，NW向断裂带的活动形成了北断南超的半地堑结构，使得半深湖至深湖相沉积物得以堆积，并为有机质的富集提供了有利条件。而在走滑反转阶段，NNE向断裂带的反转可能改变了沉积物的供给路径，使得沉积物的分布更加不均。在构造沉寂阶段，相对温和的伸展活动促进了浅湖至半深湖相沉积物的广泛分布，并提高了有机质的保存效率。而在转换伸展阶段，强烈的伸展作用可能促进了沉积物的快速堆积，从而增加了FGSRs的厚度，同时走滑运动可能影响了沉积物的搬运路径，进而影响有机质的分布。

综上所述，构造活动在不同阶段对FGSRs的发育和有机质的富集产生了显著影响。通过综合分析三维地震数据、钻井资料、岩芯和地球化学分析结果，我们揭示了沙南凹陷在不同构造阶段下的沉积特征和有机质富集机制。这一研究不仅有助于理解该区域的油气潜力，也为类似构造背景下FGSRs的发育提供了理论支持和实践指导。未来的研究可以进一步探讨构造活动与沉积环境之间的相互作用，以及不同构造阶段对有机质富集的具体影响机制，从而为油气勘探提供更加全面和深入的依据。