按照经典安德森模式，断层按滑移方向可划分为走向滑移断层和倾向滑移断层，其中走向滑移断层（简称为走滑断层），是断层两盘断块体沿断层走向相对滑移，或以走向滑动位移为主的断层^[1]。塔里木盆地台盆区古生界广泛发育走滑断裂，近年来超深层油气勘探沿走滑断裂带不断取得新突破^[2-3]，如顺北油田阿满过渡带顺北5，顺北1及顺北42X等井先后获得油气发现；富满油田先后落实了F_Ⅰ5，F_Ⅰ16，F_Ⅰ17和F_Ⅰ19等多条油气富集断裂带，并取得了满深1井、满深3井等多口试油日产千吨的高产井，目前已落实含油面积超过10 000 km²，累计上交三级储量油气当量超过10×10¹² t，是近年来塔里木盆地油气勘探取得的最大发现。学者们针对塔里木盆地台盆区走滑断裂开展了大量研究，主要集中在几何学、运动学及动力学方面^[4-6]，目前已经明确了该区走滑断裂具有变形规模分级、平面分区分带、垂向分层变形、演化多期和沿走向分段的特征，且油气藏及储层的分布规律揭示了断裂具有控储、控藏、控富的作用^[7-9]。受地震资料采集的限制，这些研究主要集中于塔中隆起和塔北隆起^[10-11]，而对富满油田东部断裂的研究较缺乏，区内F_Ⅰ16断裂横跨塔北隆起与阿满过渡带，位于油田油气勘探开发的重点区域，但其演化发育特征及油气成藏规律尚不明确，限制了油田的井位部署及油气开发工作。

基于塔里木盆地富满油田最新采集的三维地震资料，结合相干、最大似然及振幅变化率等多种地震属性，对F_Ⅰ16断裂的发育特征、活动期次及成因机制进行解析，并结合储层发育规律及油气分布特征探讨断裂控储、控藏规律，以期加深对F_Ⅰ16走滑断裂发育特征及油气分布规律的认识，为油气勘探的井位部署提供参考。

塔里木盆地位于新疆维吾尔自治区南部，是大型含油气叠合盆地，面积约为40×10^4[12]，可划分为多个具有不同演化特征的构造单元，主要包括库车坳陷、塔北隆起、北部坳陷（阿瓦提凹陷，阿满过渡带及满加尔凹陷）、中央隆起（巴楚隆起、塔中隆起和塔东低隆）和塔西南坳陷等。富满油田所处的阿满过渡带南北夹持于塔北隆起与塔中隆起之间，东临满加尔凹陷，西接阿瓦提凹陷，整体呈马鞍状展布^[13-14]（图 1）。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 塔里木盆地富满油田构造位置及邻区下古生界主要断裂分布（据文献[2]修改） Fig. 1 Regional structural location of Fuman oilfield and distribution of main faults of Lower Paleozoic in adjacent areas in Tarim Basin

阿满过渡带地层发育齐全^[15-17]，从上元古界—新生界均有发育，古生界地层包括下寒武统碳酸盐岩地层、中寒武统盐岩地层、上寒武统—中奥陶统碳酸盐岩地层及上奥陶统—二叠系碎屑岩地层，其中上寒武统—中奥陶统碳酸盐岩地层自下而上可划分为上寒武统下秋里塔格组（Є₃q），下奥陶统蓬莱坝组（O₁p），中下奥陶统鹰山组（O_1-2y）和中奥陶统一间房组（O₂y）（图 2）。目前富满油田主力烃源岩层位为下寒武统玉尔吐斯组（Є₁y），主力勘探开发目的层为中奥陶统一间房组（O₂y）及鹰山组（O_1-2y）上部，但塔里木油田部分超深层（深度大于8 000 m）探井，如轮探1井，中深1井等都钻至上寒武统下秋里塔格组（Є₃q）、下寒武统肖尔布拉克组（Є₁x）和上震旦统奇格布拉克组（Z₂q）均具有油气显示，表明台盆区古生界沿走滑断裂油气资源丰富，勘探开发潜力巨大，垂向上存在多套有效油气储盖组合^[18]。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 塔里木盆地富满油田下古生界碳酸盐岩地层综合柱状图（根据文献[2]修改） Fig. 2 Stratigraphic column of Lower Paleozoic carbonate in Fuman oilfield, Tarim Basin

阿满过渡带自古生界以来经历了4个构造演化阶段：①加里东早期（寒武纪），塔里木盆地北缘及南缘的中昆仑地块、伊犁等中天山地块从塔里木板块分离，形成古昆仑洋、南天山洋及北部古大洋^[19-21]，此阶段塔里木板块内部整体处于拉张环境，阿满过渡带经历了稳定沉降。②加里东中期—海西早期（奥陶纪—泥盆纪），塔里木盆地周缘大洋逐渐发生俯冲闭合，板块周缘由被动大陆边缘转变为主动大陆边缘；南缘古昆仑洋及阿尔金洋发生俯冲闭合^[22]，北部古大洋向中天山地体发生俯冲，造成盆地内部由拉张环境过渡为挤压环境，此时期塔北隆起抬升，阿满过渡带处于挤压环境。③海西中晚期（石炭纪—二叠纪），北缘南天山洋发生剪刀式俯冲闭合，南缘古特提斯洋俯冲闭合^[23-24]，造成盆地内部处于挤压环境，发生大规模岩浆活动，形成大火成岩省。④印支—燕山期（三叠纪—白垩纪），盆地构造应力环境稳定，阿满过渡带发生稳定沉降，并在喜山期（新生界）完成构造定型形成现今格局^[25]。

塔里木盆地台盆区走滑断裂系统的发育具有明显的分区性和分带性（图 3）。依据断裂的发育特征，由北至南将走滑断裂体系划分为三大区：北区-塔北隆起、中区-阿满过渡带及南区-塔中隆起。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 塔里木盆地台盆区走滑断裂体系分区特征 Fig. 3 Zoning characteristics of strike-slip fault system in platform area of Tarim Basin

（1）北区-塔北古隆起

该区受南北向挤压应力场的影响，整体发生翘倾，平面上发育北东（NE）与北西（NW）向2组交织的走滑断裂，形成透入性纯剪型走滑断裂系统。依据断裂平面差异展布特征，可细分为3个构造变形带：①西带，发育在F_Ⅰ5断层的西侧英买力低凸起的大部分区域，走滑断裂平面以NW向展布为主，主要为一级断裂，向南可延伸至阿满过渡带和塔中隆起，终止于F_Ⅰ5断层。②中带，发育在F_Ⅰ5断层的东侧，包括英买力低凸起的局部以及整个哈拉哈塘凹陷，东部与轮南潜山及轮南低凸起相邻，以交切型走滑断裂为主，主要发育NW向和NE向2组X型共轭走滑断裂；平面上断裂相互交错，延伸长度及规模不一，部分可向南或向西延伸至阿满过渡带内，终止于F_Ⅰ5和F_Ⅰ10之上；一级断裂之间发育大量二级或三级断裂，平面上相互交织，构成了错综复杂的网状形态。③东带，包括轮南潜山以及轮南低凸起。走滑断裂的优势发育方向为北东东向（NEE），平面延伸距离长、规模大，部分可向南延伸至塔中隆起和阿满过渡带，如F_Ⅰ16。

（2）中区-阿满过渡带

该区域走滑断裂以连接单剪型为主，整体以F_Ⅰ5断裂为中心对称分布。依据断裂平面展布特征，自西向东也可细分为3个构造带：①西带，分布在F_Ⅰ5断裂以西，走滑断裂以NW向为主，向南延伸至塔中隆起，终止于F_Ⅰ5断裂，主要包括F_Ⅰ1，F_Ⅰ2，F_Ⅰ3和F_Ⅰ4。②中带，分布于F_Ⅰ5断裂东侧，F_Ⅰ20断裂以西，走滑断裂优势发育方位为NE向，平面延伸距离长，部分可连接塔北隆起与塔中隆起；少数断裂平面上表现为多段连接弯曲，平面形态为S形，如F_Ⅰ17断裂。③东带，位于F_Ⅰ20断裂东侧，主要分布于阿满过渡带东侧及古城低凸起，走滑断裂优势发育方向为NE向和NEE向，2组断裂平面延伸距离均较长，向南均可延伸至塔中隆起，平面上发生X型共轭交切，属于交切型走滑断裂。

（3）南区-塔中隆起

塔中隆起区逆冲构造作用发育强烈，形成了一系列平面延伸距离长、规模大的NW向逆冲构造，如塔中Ⅰ号断裂带。沿NW向逆冲构造走向变换位置，NE向走滑断裂发育，且将逆冲断层撕裂，属于调节型走滑。依据走滑断裂的平面展布特征，塔中隆起可分为3个走滑断裂变形带：①西带，分布于F_Ⅰ5断裂以西，走滑断裂以NW向为主，发育规模大，向南延伸，终止于F_Ⅰ5断裂之上。②中带，处于F_Ⅰ5断裂与F_Ⅰ20断裂之间，走滑断裂以NE向为主，部分受逆冲断裂限制，属于终止式走滑断裂；部分走滑断裂发育于逆冲断层转换部位，调节挤压应力，属于调节式走滑断裂。③东带，位于F_Ⅰ20断裂以东，发育NE向和NEE向2组走滑断裂，且互相呈X形共轭交切，属于交切式走滑断裂，断裂平面上延伸距离长，向北可延伸至古城低凸起与满加尔凹陷之中。

F_Ⅰ16断裂位于塔里木盆地富满油田东部，平面延伸距离大于120 km，整体呈NE向展布，由塔北隆起延伸至阿满过渡带（参见图 1，图 3）。对富满油田新采集的三维地震资料进行精细解译，明确了工区内F_Ⅰ16断裂几何学空间展布特征和活动特征。

F_Ⅰ16断裂在富满油田三维工区内长度约为60 km，从南往北走向发生偏转，由NE 30°过渡至NE 10°，依据断裂走向变化特征，划分为3段（图 4）：北段（NE 10°），中段（NE 20°）和南段（NE 30°）。断裂主要在中奥陶统及以下地层活动，垂向上发生分层变形，依据变形特征，可划分为深部构造变形层（上寒武统底面TЄ₃以下）和浅部构造变形层（上寒武统底面TЄ₃—中奥陶统一间房组顶面TO₃t）。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 塔里木盆地富满油田FⅠ16断裂三维多层相干与断裂解释（工区位置见图 1） Fig. 4 Three-dimensional multi-layer coherence and fault interpretation of FⅠ16 fault in Fuman oilfield, Tarim Basin

南段整体沿NE 30°展布，平面延伸距离约为25 km。上寒武统底面（TЄ₃）相干显示（图 4）：平面上多条断裂断续发育，局部发育叠接构造，以右阶叠接为主；一间房组顶面（TO₃t）断裂形态与TЄ₃相似，但断裂单条长度更小，平面发育多个叠接区。剖面上，深部构造层中主干断裂直立，不发育分支，直插基底；浅部构造层中，断裂于TO₃t附近破碎带宽度大，发育分支，组成花状构造，局部于鹰山组底面（TO_1-2y）附近发育花状构造，且造成破碎带内地层同沉积增厚（图 5a，5b），属于多期活动的产物，垂向上呈多花叠置。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 塔里木盆地富满油田FⅠ16断裂剖面发育特征（剖面位置见图 4） Fig. 5 Typical section of FⅠ16 fault in Fuman oilfield, Tarim Basin

中段整体沿NE 20°展布，属于过渡段，平面上呈S形。上寒武统底面（TЄ₃）相干显示（图 4）：断裂平面连续性较强，基本不发育分支，呈多段左阶排列，一间房组顶面（TO₃t）断裂形态与TЄ₃相似，但单条断裂长度更小，发育多个小型叠接区，且主干断裂两侧发育一系列走滑派生构造。剖面上，深部构造层中主断面直立，插入基底，分支断裂发育较少，局部于TЄ₃附近发育分支，构成半花状构造；浅部构造层中，断裂活动强度大，普遍发育分支断裂，在TO₃t附近组合形成花状构造，局部受断裂多期活动影响，在鹰山组底面（TO_1-2y）附近发育花状构造，垂向上呈多花叠置（图 5c，5d）。

北段整体沿NE 10°展布，北部发育2条断裂近平行展布，向南合并为一条，整体形态似马尾状。上寒武统底面（TЄ₃）相干显示（图 4）：断裂活动较强，整体呈线性连续展布，基本不发育分支，一间房组顶面（TO₃t）断裂形态与TЄ₃相似，但断裂长度相对更小，平面上发育多个叠接区。剖面上，深部构造层断裂直立，直插基底，基本不发育分支，局部在TЄ₃附近发育分支，发育花状构造，且在断裂旁侧发育延伸至TЄ₃附近的隐伏断裂；浅部构造层中，北部发育2条主干断裂，主断面直立，于TO₃t附近发育分支，呈正花状构造，且剖面上局部断裂未直接贯通，发育侧向叠接，南部断裂分别于TO₃t和鹰山组底面（TO_1-2y）附近发育分支断裂，垂向上分层开花，且上部为正花状构造，下部为负花状构造（图 5e，5f）。

通过统计F_Ⅰ16断裂在研究区一间房组顶面（TO₃t）和上寒武统底面（TЄ₃）的升降幅度及走滑断裂破碎带宽度（图 6）可知，断裂活动沿走向表现出明显的分段差异，且垂向上深、浅层断裂活动强度也具有分层差异。主要表现为：TO₃t和TЄ₃升降幅度整体特征相似，平面上主体处于上拱变形，具有“北强南弱”的特征，即从北向南变形强度呈下降趋势，北段、中段和南段TO₃t平均上拱幅度分别为40 m，25 m和20 m；垂向上这2个界面的变形均以上拱变形为主，但局部存在差异，表现为浅层上拱、深层下降，如北段中部，浅层隆升幅度可达60 m，而深层下降幅度达40 m，分析认为这可能与断裂的多期活动相关。走滑断裂破碎带宽度与地层升降幅度的变化特征相似，在TO₃t和TЄ₃均表现出“北宽南窄”的特征，垂向上深层破碎带宽度明显小于浅层，浅层破碎带平均宽度为1000 m，深层为500 m。TO₃t和TЄ₃的升降幅度以及破碎带宽度指示了不同期次断裂活动强度的差异，升降幅度越大、破碎带宽度越大，则断裂活动越强。整体而言，F_Ⅰ16断裂活动强度北段大于南段，浅层大于深层。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 塔里木盆地富满油田FⅠ16断裂活动性特征 Fig. 6 Activity characteristics of FⅠ16 fault in Fuman oilfield, Tarim Basin

以断裂分层差异变形特征和古应力环境差异认识为基础，结合破碎带内同沉积地层发育特征进行分析，认为F_Ⅰ16断裂在研究区内的活动可分为2个阶段（图 7）。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 塔里木盆地富满油田FⅠ16断裂演化模式 Fig. 7 Evolution model of F 16 fault in Fuman oilfield, Tarim Basin

第1阶段是加里东早期（中晚寒武世），活动强度相对较弱，表现为断裂在上寒武统底面（TЄ₃）附近发育分支，组合形成花状构造，并与上覆地层形成角度不整合；主干断裂旁侧发育隐伏断裂，仅活动至TЄ₃附近，并发育典型地震“串珠”结构（参见图 5e），分析认为该隐伏断裂形成时期大致在中晚奥陶世，指示研究区内加里东早期发生走滑活动。

第2阶段是加里东中期（奥陶纪），活动强度较大，且存在多幕活化，表现为断裂在一间房组顶面（TO₃t）附近普遍发育分支断裂，整体处于压扭应力环境，组合形成正花状构造，造成TO₃t之上及志留系底界（TS）以下地层发生褶皱变形（参见图 5e），指示断裂在中奥陶世末发生活动并持续至晚奥陶世；局部于鹰山组底面（TO_1-2y）附近发育分支断裂，组合形成负花状构造（与TO₃t指示应力性质相反），造成破碎带内地层发生下降，且破碎带内地层存在同沉积增厚现象（参见图 5b，5e），表明断裂局部在中奥陶世内幕层发生活动，控制了破碎带内地层厚度发育特征。

与台盆区其他大型走滑断裂（F_Ⅰ5，F_Ⅰ10，F_Ⅰ17等）不同，F_Ⅰ16断裂在研究区内浅层未发育雁列式正断层，表明断裂走滑活动终止于加里东中期，晚期未发生活化。结合深、浅构造层变形特征及断裂活动强度，认为加里东中期为研究区F_Ⅰ16断裂的主活动阶段。

塔里木盆地富满油田主力产油层系为奥陶系一间房组（O₂y）和鹰山组（O_1-2y），属于超深层致密碳酸盐岩，原生孔隙基本消失殆尽，基质平均孔隙度一般小于1.08%，渗透率普遍低于1.0 mD^{[2, 26]}，基本不具备有效储集空间。主力产油层系岩心特征显示，有效储集空间为受走滑断裂破碎作用控制的次生裂缝以及流体沿裂缝体系发生溶蚀作用所形成的次生孔、洞，并且部分次生溶蚀孔洞晚期被充填，造成储层具有极强的非均质性（图 8），属于断控缝洞型储层。走滑断裂破碎作用是研究区断控缝洞型储层发育的主控因素，走滑断裂活动可形成复杂的构造裂缝及断层角砾裂缝网络，这些裂缝网络是有效的流体运移通道，浅层大气淡水、盆地压实流、深部热液流体及埋藏期烃类酸性流体均可沿裂缝网络对储层进行溶蚀改造^[27-29]。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 塔里木盆地富满油田奥陶系一间房组碳酸盐岩储层岩心特征 （a）灰色灰岩，部分溶蚀孔洞被充填，MS8井，6 352.46 m；（b）浅灰色砂屑灰岩，沿裂缝溶蚀孔洞，FY302H井，6 355.52 m；（c）断层角砾岩，未充填网状裂缝发育，HD27井，6 291.34 m。 Fig. 8 Core characteristics of carbonate reservoirs of Ordovician Yijianfang Formation in Fuman oilfield, Tarim Basin

研究区一间房组顶面（TO₃t）附近储层地震振幅变化率（图 9）显示：储层平面主要沿走滑断裂带呈条带状分布，且具有明显的分段特征，中段振幅变化率最大，储层发育最好，北段次之，南段振幅变化率最小，储层发育最差。分析认为，储层的平面分布差异特征与断裂的活动强度和平面叠接关系相关，F_Ⅰ16断裂在研究区内的活动强度具有“北强南弱”的特征，断裂北段、中段活动强度大，南段活动相对较弱，而中段平面上位于南、北段之间的叠接区，断裂破碎强度较大，使得储层发育良好。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 塔里木盆地富满油田FⅠ16断裂带奥陶系一间房组储层分布特征 Fig. 9 Reservoir distribution characteristics of Ordovician Yijianfang Formation of FⅠ16 fault zone in Fuman oilfield, Tarim Basin

地震剖面发育特征（图 9c）显示，破碎带围绕走滑断裂发育，其宽度自上而下呈变小趋势，地震“串珠”结构主要分布于O₂y和O_1-2y断裂破碎带内。由于加里东中期断裂局部存在多幕活化，在早奥陶世蓬莱坝组（O₁p）和O_1-2y沉积时期发生断裂破碎作用，使得垂向上碳酸盐岩储层分布具有深、浅分层叠置的特征。

研究区主力烃源岩为下寒武统玉尔吐斯组，油气成藏关键期包括加里东晚期、海西晚期和喜马拉雅期^{[26-27, 30]}。加里东晚期，玉尔吐斯组烃源岩广泛生烃，油气沿断裂带发生垂向运移，部分油气藏因受断裂活动的影响被破坏，使得油气遭受氧化分解形成稠油及沥青。海西晚期，受盆内火成岩广泛发育的影响，寒武系烃源岩生成大量轻质油，并沿走滑断裂带垂向运移成藏。喜马拉雅期，寒武系烃源岩处于生气阶段，中寒武统台缘以东由于没有厚层膏盐岩遮挡，沿断裂带发生强烈气侵，改造早期油气藏，而中寒武统台缘以西发育厚层膏盐岩，阻碍了晚期气侵。因此，富满油田整体具有“西油东气”的特征，以中寒武统台缘为界，东部以干气及凝析气藏为主，西部则以轻质油及中质油藏为主。F_Ⅰ16断裂在研究区内横贯中寒武统台缘带，沿断裂带具有“南油北气”的特点（图 10），断裂带南段钻井均为油井，FY302H井区—FY3井区的原油密度由0.814 5 g/cm³逐渐下降至0.801 6 g/cm³，运动黏度由2.623 mm²/s降低至1.950 mm²/s，属于轻质油；断裂北段钻井均为气井，其中YK3井甲烷组分质量分数为89.64%，属于湿气。该特征与富满油田整体油气分布特征相吻合。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 塔里木盆地富满油田油气藏分布（根据文献[2]修改） Fig. 10 Distribution of oil and gas reservoirs in Fuman oilfield, Tarim Basin

（1）塔里木盆地富满油田F_Ⅰ16断裂具有典型的平面分段特征，依据断裂走向变化特征，由北往南可划分为3段：北段（NE 10°），中段（NE 20°），南段（NE 30°）；断裂垂向上发生分层变形，依据变形特征，可划分为深部构造变形层（TЄ₃以下）和浅部构造变形层（TЄ₃—TO₃t）。

（2）F_Ⅰ16断裂在富满油田三维工区内具有2期多幕的活动特征。第1阶段活动在加里东早期，活动强度相对较小；第2阶段活动在加里东中期，活动强度更大，且局部发生多幕活化，是主要活动期；活动强度具有明显分段特征，活动强度北段大于南段，浅层大于深层。

（3）研究区储层以断控缝洞型储层为主，受断裂破碎作用控制，平面上沿断裂带呈条带状分布；垂向上储层分布具有深、浅分层叠置的特征。

（4）F_Ⅰ16断裂带在研究区整体具有“南油北气”的油气分布特征，南部分布轻质油，而北部以凝析气为主。研究区东侧烃源岩发育及油气充注条件好，走滑断裂沟通烃源岩，垂向上可形成良好的油气组合，后期勘探可进一步关注靠近满加尔凹陷侧的通源断裂。