0 引言

我国东部多个陆相断陷盆地斜坡区广泛发育，占凹陷面积的50%左右^[1]，在多个盆地斜坡区探明有大量油气藏，其中以渤海湾盆地的冀中文安斜坡与蠡县斜坡、济阳东营南斜坡、辽河西部斜坡、歧口凹陷歧北斜坡较为突出^[2-4]。结合盆地演化与形成机制、斜坡结构形态、坡折带发育控制因素等，前人对东部断陷盆地斜坡类型提出了多种划分方案，如将歧口凹陷的斜坡分为简单斜坡、多阶挠曲斜坡、阶状断层斜坡、构造反转型斜坡与旋转掀斜斜坡等^[5]，并进一步提出大型缓坡带斜坡区具有高、中、低分异的特征^[6]。

地貌学学者最早提出“坡折带”的概念，其是指地形坡度发生突变部位。层序地层学学者认为坡折带可以控制砂体沉积及层序地层模式的发育，按成因可以分为断层坡折带、挠曲坡折带、沉积坡折带和侵蚀坡折带^[7-8]。其中，挠曲坡折带油气资源前景广阔，已成为陆相湖盆中的勘探开发与研究热点，如济阳坳陷东营凹陷挠曲坡折带低位扇附近的亿吨级隐蔽油气藏、黄骅坳陷歧北斜坡内超亿吨级规模增储区^[2-6]。多阶挠曲型斜坡由于古地貌或古构造的差异导致地层发生多个折曲变形，由于结构及构造特征、沉积特征和烃源岩特征等均存在较大的差异，导致不同挠曲及挠曲不同位置的油气藏类型、输导体系、油气运移过程等成藏机制的差异^[6-9]。本次研究以黄骅坳陷多阶挠曲型斜坡——歧北斜坡为例，通过研究斜坡形成和演化过程中古地貌和断层耦合下的斜坡结构和构造特征，高、中、低斜坡不同挠曲位置，从输导体系、油气运移路径和运移动力等方面，揭示多阶挠曲斜坡的油气成藏机制。

歧北斜坡位于黄骅坳陷歧口凹陷西南部，勘探面积在1 000 km²以上，倾向NE，北边界在港西凸起附近，南边界为南大港断层，高部位紧邻孔店—羊三木凸起，低部位延伸至歧口主凹内^[10](图 1)。

a. 沙三段顶界；b. 沙一段顶界。①低斜坡；②；中斜坡；③高斜坡。 图 1 歧北斜坡古地貌图 Fig. 1 Paleo-geomorphology map of Qibei slope

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歧口凹陷构造演化可以划分为5个阶段，即初始裂陷期、扩张断陷期、稳定发展期、衰减期和坳陷期^[9]。歧北斜坡发育在孔店—羊三木凸起基底构造向凹陷倾伏背景上，在中生代时期斜坡形成，古近纪继承性发育，新近系时期斜坡平稳沉降。斜坡的形成受到孔店—羊三木凸起导致的差异沉降作用与侧向港西凸起断层活动的双重影响，并发育了挠曲坡折^[11-13]。歧北斜坡与其他挠曲斜坡的结构特征相比，受侧向二级大断层的影响，具有明显的特殊性。斜坡南北两个边界为二级断层，西侧为高凸起，东侧向歧口主凹倾没。斜坡倾向宽缓，长轴方向的延伸长度受凸起规模及其与凹陷之间的距离控制，短轴方向的宽度则受侧向断层控制。歧北斜坡长轴方向发育了三阶挠曲坡折(图 1，2)，长轴方向可进一步划分出高、中、低斜坡部分(图 1)，短轴方向以滨海断层、港东断层、南大港断层为边界，发育近东西走向的坡折构造。

高斜坡与孔店—羊三木凸起之间为断层侵蚀坡折带，叠置有垂直或斜交斜坡走向的基底断层，古近系发育近东西向反向断层，沟槽发育，沙河街组地层薄。高、中斜坡之间发育近东西向的挠曲坡折构造，而中、低位斜坡之间被近北北西向展布的水下低隆起分隔。高斜坡前新生代基底反转翘倾，古近系沉积存在差异，构造沉降向东依次加强，沙河街组、东营组渐次超覆在斜坡之上(图 2)。中斜坡基底断层相对不发育，以挠曲为主，中生界及石炭—二叠系均下倾减薄，沙河街组则呈楔状上倾减薄、超覆。低斜坡向东与歧口主凹相连，沙河街组沉积厚度大(图 2)。在斜坡上斜交走向线所引的任一直线均为视倾斜线，视倾斜线与其在水平参考面上的投影线的夹角为视倾角，连续记录长轴方向高中低斜坡的视倾角得到长轴方向斜坡坡度。单位时间内沉积物对可容空间的充填量即为沉积速率，连续记录长轴方向高、中、低斜坡单位时间内充填量得到长轴方向沉积速率。总体来说，斜坡长轴方向隆起区到凹陷区之间坡折处沉积地层呈挠曲状弯曲，局部坡度(视倾角)变化幅度更明显。从低斜坡到高斜坡，地形坡度整体先增大后减小，中斜坡中部坡度最大，同时，低斜坡到中斜坡沉积速率逐渐减小，至高斜坡沉积速率最小且基本保持不变(图 3)。

图 2 歧北斜坡近东西向长轴方向三阶古地貌挠曲形态 Fig. 2 Flexural morphology of the third-order paleogeomorphology near the east-west long axis of Qibei slope

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图 3 歧北斜坡近东西向长轴方向坡度(a)和沉积速率(b)变化图 Fig. 3 Changes in the slopes (a) and sedimentation rates (b) near east-west long axis of Qibei slope

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歧北斜坡内发育的二级断层滨海、港东、南大港断层平面延伸广，剖面切穿深，同时三者也是基底、生长、同生断层(图 4、5)。依据断距的变化上述3条断层又可进一步划分出西、中、东3段。平面上，这一类的二级断层附近次级断层发育，往往与之形成帚状组合，剖面上往往与次级断层形成Y字型或复杂Y字型组合，连接了断层间沙一段和沙三段储层，沟通了沙一段和沙三段烃源岩，因此它们附近往往油气丰度很高，纵向上含油气层位众多。歧北挠曲斜坡的中、小型断层较发育。以古近系的沙一段为例，歧北低、中斜坡断层多为北东走向，且平面组合以平行或雁列式为主，高斜坡断层则多偏东西走向，且以斜交式、帚状为主，尤其是近凸起和断层附近的构造强烈变形区(图 4)。剖面上，歧北东西长轴方向(图 5a)，高斜坡多见复杂Y字型，中斜坡见顺向铲式、复杂Y字型、阶梯型，低斜坡见顺向铲式、坡坪式与Y字型。歧北南北短轴方向(图 5b)二级断层呈顺向铲式切穿烃源岩，深入基底，往往以之为主干衍生发育Y字型组合，凹陷内发育反向铲式、坡坪式、Y字型与“入”字型。板式断层往往在斜坡部偶尔出现，断距较小，断面平直；铲式断层基本在斜坡各部位都有出现，且往往作为主干衍生出次级断层，形成Y字或复杂Y字组合；坡坪式断层往往紧贴前古近系基底发育；阶梯状(往往呈顺向)与复杂Y字型组合常见于斜坡各部位；Y字型往往常见于铲式断层上盘，易于形成滚动背斜(顺向Y字)或断鼻构造(反向Y字)(图 5c)。

a. 沙一段顶界；b. 馆陶组顶界；c. 断层平面组合样式。 图 4 歧北斜坡及周边断层平面展布及断层平面组合样式 Fig. 4 Fault plane distribution and fault plane combination style of Qibei slope and its periphery

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a. 近东西长轴方向；b. 近南北短轴方向；c. 断层剖面组合样式。 图 5 歧北斜坡构造剖面图及断层剖面组合样式 Fig. 5 Structural profile and fault profile combination style of Qibei slope

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断层输导性受多种要素的影响，其中断层倾角、断层倾向与地层倾向的关系、断层面的形态、断层活动性及断层内部的结构等是重要因素。

歧北斜坡内部或边界处发育的二级断层，基本都呈现出铲式形态，也即上陡下缓的断面形态，油气容易聚集在这些断层的深部，这种形态也往往在剖面上容易与其他次级或分支断层形成Y字型组合。另外，若断层与地层倾向相同，则为盆倾生长断层，有利于油气向浅部的垂向传导；若断层与地层倾向相反，则为反向断层，这种反向断层断面往往表现为压应力，可能会变为油气侧向运移的封堵层^[14-15]。滨海、港东断层相对歧北次凹为盆倾生长断层，南大港断层相对歧北次凹呈反向断层。因此歧北短轴方向的滨海、港东断层附近油气富集层位相对较浅(图 6)。断面走向形态表明，滨海断层中东段、港东断层中段、南大港断层中段相对凸面更发育，更有利于油气沿延伸方向汇聚运移成藏(图 7)。

图 6 歧北斜坡相关二级断层断面产状形态 Fig. 6 Occurrence pattern of secondary faults related to Qibei slope

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a. 滨海断层；b. 港东断层；c. 南大港断层。R. 凹凸体。 图 7 歧北斜坡相关二级断层断面走向形态图 Fig. 7 Strike pattern map of secondary faults related to Qibei slope

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通过平均断层活动速率法与古落差法，重点分析歧北斜坡边界处发育的滨海、港东、南大港断层的特征。综合认为主要存在3期断层活动: 以第一、二期Es₃、Es₁Ed为主，Ng组沉积期后断层活动减弱；第三期为Nm时期。这3期断层都表现出活动性增强的趋势，3条二级断层整体呈现出“强(Es₃)—渐弱(Es₂)—稍强(Es₁)—稍强(Ed)—微弱(Ng)—增强(Nm)”的变化特征(图 8)。3期断层活动在时间上与歧口凹陷经历的3期裂陷转换(Es₃Es₂、Es₁Ed、NgNm)相符合。分时期、分段来看，滨海断层中东段、港东断层中段、南大港中段相对古落差更大，活动速率整体更高，尤其是Ed和Es₃时期(图 8)。

图 8 歧北斜坡主要断层古落差与平均活动速率 Fig. 8 Paleo-drop and average activity rate of main faults in Qibei slope

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歧口凹陷古近纪时期发育西部沧县、北部燕山、东部沙垒田、南部埕宁4个主要盆外物源及孔店—羊三木、港西2个盆内物源。歧北斜坡砂体沉积主要受西部沧县物源和内部孔店—羊三木物源的影响，其中孔店—羊三木物源规模较小，且为长轴方向的缓坡顺坡物源，顺坡向沟槽发育。沙三段沉积早期，沿孔店凸起周边发育一系列反向正断层，北东向顺坡延伸，形成古地貌沟槽，为砂体进入斜坡提供输送的通道，使得沉积物易于向中斜坡区输送，除沙三段外，其他层位范围较小。西部沧县物源与歧口凹陷的接触关系整体表现为断层陡坡坡折接触，坡折处水动力变化明显，沉积物在坡脚处迅速卸载堆积，具有“断槽输砂、坡折控砂”的典型特征，形成了多期砂体沿中、低斜坡区叠置发育的特点^[16-19]。

砂地比是表征砂体连通性的重要参数，罗晓容等^[20]建立了砂地比与砂体输导概率的对应关系，提出砂地比大于0.5时对应的连通概率可达0.95，砂体间完全连通。以沙三段和沙一段沉积相特征和砂体分布为例，对砂体输导概率进行了评价。沙三段沉积时期，歧北斜坡长轴方向来自孔店—羊三木物源方向的三角洲砂体，分布范围广，可以延伸至中斜坡，砂体长轴方向在中、高斜坡连通概率高；短轴方向来自西部沧县隆起物源的水下扇砂体经过滨海断层和港东断层，在歧北低斜坡和中斜坡低部位堆积，在低斜坡砂体连通性好(图 9)。沙一段沉积时期，由于湖盆扩张，长轴方向的中、高斜坡发育碳酸盐台地沉积；短轴方向发育继承性的来自西部沧县隆起物源的水下扇砂体，因此，砂体的连通概率在滨海断层和港东断层的下降盘低斜坡部位较高(图 10)。总体来说，短轴方向砂体连通情况相对更好，各层位继承性发育，与一系列断层形成阶梯状输导路径。

图 9 沙三段歧北斜坡沉积相图(a)和砂体连通概率图(b) Fig. 9 Sedimentary facies diagram(a) and sand body connectivity probability diagram(b) of Es3 in Qibei slope

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图 10 沙一段歧北斜坡沉积相图(a)和砂体连通概率图(b) Fig. 10 Sedimentary facies diagram(a) and sand body connectivity probability diagram(b) of Es1 in Qibei slope

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歧北斜坡内部主要发育三期不整合，分别位于古近系底界(Es₃底部)、沙河街组内部(Es₃顶部)、古近系与新近系之间(Ng底部)^[21]。歧北斜坡在长轴方向，构造稳定的低斜坡发育整一—整一型不整合，向高斜坡逐渐演化出整一—超覆、削截—超覆型，直至凸起周缘出现削截—整一型。歧北短轴方向由于发育二级断层(滨海、港东)，且都为正断层，上盘下降导致地层弯曲变形，在凸起附近一般发育整一—超覆，削截—整一型不整合(图 2、5, 表 1)。

表 1 歧北斜坡不整合类型及特征 Table 1 Types and characteristics of unconformity in

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由于多阶挠曲型斜坡结构特征和构造样式的差异性，导致歧北斜坡不同部位的断层、砂体和不整合的分布及输导性能存在较大差异。根据输导体系的特征及性能的差异性，并结合输导体系与烃源岩分布的关系，可以将歧北斜坡的输导体系的组合方式分为4种类型：源内砂体输导体系、近源断-砂组合输导体系、近源砂体输导体系、远源断层-砂体-不整合组合输导体系。在长轴方向，低斜坡发育源内砂体，中斜坡则逐渐变为近源砂体，高斜坡至凸起处发育断层-砂体-不整合组合。短轴方向，低斜坡发育源内砂体，向凸起处逐渐过渡为断层-砂体、断层-砂体-不整合组合(图 11, 12)。

图 11 歧北斜坡输导组合平面分布特征 Fig. 11 Plane distribution characteristics of transport combination in Qibei slope

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a. 过长轴方向；b. 过短轴方向。 图 12 歧北斜坡输导组合剖面分布特征 Fig. 12 Distribution characteristics of transport combination section of Qibei slope

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油气自烃源岩中生成后进入储集层中，沿着输导体系进行运移，浮力和流体剩余压力差是油气运移的主要动力。斜坡倾角越高，烃类流体可能受到的浮力越大，储层越靠近烃源岩，异常压力越高，压力系数越大，剩余压力差越大，流体流动能力越强。歧北斜坡长轴方向, 隆起区到凹陷区之间的坡折处沉积地层呈挠曲状弯曲，局部坡度(视倾角)变化幅度更明显^[22]。从低到高斜坡，地形坡度整体先增大后减小，中斜坡中部坡度最大，说明中斜坡浮力作用强，流体沿斜坡流动性大(图 3)。短轴方向，滨海断层中东段、港东断层中段、南大港断层中段由于断层断距大、地层坡度陡，导致油气浮力作用下更强，流体沿断层带流动性更大。从流体压力的分布特征(图 13)来看：歧北斜坡的低斜坡区由于临近生烃中心，生烃作用和欠压实作用强烈，超压发育，压力系数可超过1.4；中斜坡区存在一定的超压，但压力系数明显降低，一般在1.2~1.4之间；而高斜坡区流体压力继续降低，一般不发育超压。综合上述两方面的动力分布特征可知：长轴方向上，低斜坡流体主要在源储异常压力差作用下成藏，中、高斜坡主要靠浮力和源储异常压力差的配合成藏；而短轴方向的低斜坡区向凸起部位，浮力作用和源储异常压力差均更为发育，油气成藏动力强。

a. 沙三段；b. 沙一段。 图 13 歧北斜坡压力系数等值线图 Fig. 13 Isoline map of pressure coefficient of Qibei slope

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歧北斜坡发育古近系Es₃与Es₁两套烃源岩，主要分布在歧口主凹与歧北次凹，生烃中心在歧口主凹内(图 11)。Es₃烃源岩相对富集更多Ⅱ₂-Ⅲ型干酪根，且整体有机质丰度，生烃强度都强于Es₁烃源岩。Ed期大量生烃，Ng-Nm达到高峰，至第四纪仍大量生烃^[23-27]。

在砂岩输导层中，油气的侧向运移输导路径示踪的本质是基于“地质色层效应”，即原油的性质及其化合物组分将会随着运移距离增长发生规律变化。由于含氮原子杂环的咔唑类分子极性较强，随运移距离增加，暴露型异构体(如2, 7-二甲基咔唑，缩写为2, 7-DMC)相对减少，屏蔽型(如1, 8-二甲基咔唑，缩写为1, 8-DMC)逐渐增加，同时由于苯并[a]咔唑的线性分子相较苯并[c]咔唑的半球状分子运移更快，线性分子异构体的含量将会随着油气运移距离的增长而增加^[28]。随着运移距离增加，C₂₉甾烷20S/(20S+20R)和C₂₉甾烷ββ/(ββ+αα)也会出现增大的趋势。采用Trinity软件对歧北斜坡油气运移路径进行模拟(图 14)，结果显示，在长轴方向较少的油气由临近歧口主凹的低斜坡向高部位运移，且最远运移距离仅到中斜坡，便转向两侧二级断层，沿断脊继续运移，1, 8-DMC相对比值(图 15图例比值)、苯并[a]咔唑相对比值(图 15图例比值)和C₂₉甾烷20S/(20S+20R)和C₂₉甾烷ββ/(ββ+αα)均由低斜坡向中斜坡逐渐增加(图 15, 16)。但歧北斜坡的油气主要集中向歧北斜坡的短轴方向运移，滨海断层中东段、港东断层中段、南大港断层中段下盘的断-砂组合，往往是油气优势运移路径，1, 8-DMC、苯并[a]咔唑和C₂₉甾烷20S/(20S+20R)和C₂₉甾烷ββ/(ββ+αα)等参数由源内低斜坡区向两侧的断砂组合区均出现了增加，尤其是向港东断层至滨海断层带增加明显(图 15, 16)。

图 14 歧北斜坡沙一段Trinity油气运移路径模拟图 Fig. 14 Simulation map of Trinity oil and gas migration path of Es1 in Qibei slope

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图 15 歧北斜坡原油含氮化合物参数分布 Fig. 15 Parameter distribution of crude oil nitrogenous compounds in Qibei slope

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图 16 歧北斜坡原油甾烷类生物标志化合物参数分布 Fig. 16 Parameter distribution of sterane biomarkers in crude oil from Qibei slope

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基于多阶挠曲型斜坡结构、输导体系与烃源岩的配置关系、油气运移动力和路径，总结出歧北斜坡存在两种成藏模式。长轴物源方向表现为具有坡折背景的“缓坡—双边断脊优势—源控型”成藏模式；短轴方向表现为“近源—阶梯状输导—断控型”成藏模式(图 17)。

图 17 歧北挠曲斜坡油气成藏模式图 Fig. 17 Oil and gas accumulation model map of Qibei flexure slope

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歧口凹陷主力烃源岩Es₃源岩在Ed时期达到生油高峰，Nm时期达到生气高峰，次要烃源岩Es₁源岩在Nm时期达到生油高峰。由于孔店—羊三木凸起与港西凸起、北部燕山物源的影响，在斜坡带分别发育了长、短轴方向的砂体。长轴物源砂体在多阶缓坡发育，但由于物源相对较小，除沙三段外，砂体延伸范围较局限于中斜坡内，近源砂体连通性好，油气在浮力和源储压力差作用下，先沿近源砂体短距离运移，后转向两侧二级断层，沿断脊继续运移，油气的分布也受控于烃源岩分布范围，源内发育Ed与Nm两期成藏，近源或远源地区多为Nm一期成藏。短轴方向砂体在低斜坡和中斜坡发育，砂体连通性高，与斜坡北侧的滨海断层、港东断层组成阶梯状输导体系，油气主要在相对较高的源储压力差作用下，沿断-砂组合输导体系运移，近源成藏，油气分布受控于断层带的活动性和输导性。

1) 歧北斜坡长轴方向发育了三阶挠曲坡折，以挠曲坡折构造为界，可分为高斜坡、中斜坡、低斜坡3个部分，地形坡度整体先增大后减小，中斜坡中部坡度最大。短轴方向以滨海断层、港东断层、南大港断层为边界，发育近东西走向的坡折构造，次级断层发育，剖面和平面上呈多种组合方式。

2) 受断层倾角、断层倾向与地层倾向关系、断层面的形态、断层活动性及断层内部的结构等因素的影响，歧北挠曲斜坡主断层输导性强、分段性明显，滨海断层中东段、港东断层中段、南大港断层中段在Ed和Es₃时期活动性强。长轴方向砂体在中、低斜坡连通性好，而短轴方向砂体连通情况相对更好，各层位继承性发育，与一系列断层形成阶梯状输导路径。源内砂体输导体系、近源断—砂组合输导体系、近源砂体输导体系、远源断层—砂体—不整合组合输导体系等组成了歧北斜坡的4种输导体系组合。

3) 基于多阶挠曲型斜坡结构、输导体系与烃源岩的配置关系、油气运移动力和路径，总结出歧北斜坡存在两种成藏模式。长轴物源方向表现为具有坡折背景的“缓坡—双边断脊优势—源控型”成藏模式；短轴方向表现为“近源—阶梯状输导—断控型”成藏模式。