渤海湾盆地前新生代基底广泛发育不同走向的先存断层,其中 NW 向走滑断层在新生代发生显著复活,深刻塑造了盆地的复杂构造格局。前人对单一伸展或走滑作用下的沉积演化已开展大量研究,但在走滑-伸展叠加背景下,先存断层的差异复活如何控制裂陷期同沉积断层发育,进而影响源汇系统的地貌分异与沉积充填过程,仍缺乏系统的定量认识,制约了陆相断陷盆地的砂体预测与油气勘探部署。
本研究以渤海湾盆地埕北凹陷南部缓坡带古近系为研究对象,综合利用 17 口钻井测井数据和高精度三维地震资料,采用断层几何学-运动学分析、古地貌定量恢复、沉积相精细表征等方法,系统剖析了先存断层复活对源汇系统各要素的控制机制,取得了一系列创新性成果。
研究首先厘定了先存埕南断层的分段性及其对新生同沉积断层的控制作用。NWW 向的埕南断层作为中生代形成的先存构造,在古近纪裂陷过程中发生分段复活,可划分为东、中、西三段,其分段边界的应力集中区精准控制了 NE 向缓坡 1 号、2 号同沉积断层的发育位置。基于断层活动强度、区域应力场方向及地层接触关系,将埕北凹陷古近纪构造演化明确划分为三个阶段:初始裂陷期(66-42 Ma,孔店组 -沙河街组四段)、裂陷高峰期(42-32 Ma,沙河街组三段-沙河街组一段)和裂后热沉降期(32-23.3 Ma,东营组)。
研究揭示,先存断层活动是驱动缓坡带源汇系统演化的核心动力。埕南断层的活动强度直接控制了物源区的隆升速率、缓坡带的坡度与坡折带发育,进而决定了古河谷的规模、沉积物搬运能力和沉积相的平面展布。NE 向同沉积断层形成的断槽成为优势沉积物输送通道,控制了大型扇体的发育位置与延伸方向。定量分析表明,断层活动强度与古河谷深度、砂体体积呈显著正相关,证实了构造活动对沉积物供给的主导控制作用。此外,研究首次明确提出断湖盆的可容纳空间主要受构造沉降速率控制,而非传统认为的古湖泊面积,修正了湖盆可容纳空间的控制模式。

图1.埕北凹陷不同裂陷阶段源汇系统演化模式图
a. 初始裂陷期;b. 裂陷高峰期;c. 裂后热沉降期
本研究建立了走滑-伸展叠加背景下 “先存断层分段→同沉积断层发育→古地貌分异→沉积充填响应”的源汇系统演化动态模式,为陆相断陷盆地缓坡带的砂体分布预测提供了新的理论与方法支撑,对渤海湾盆地及全球类似断陷盆地的油气勘探具有重要指导意义。

图2.埕南断层活动与缓坡带源汇系统关键参数的定量关系
(a)断层垂直位移与一级缓坡坡度的关系;(b)断层垂直位移与二级缓坡坡度的关系
(c)古河谷深度与断层活动速率的关系;(d)古河谷容量与缓坡带扇体体积的关系
研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊Journal of Oceanology and Limnology。论文第一作者为太阳成tyc7111cc2022级硕士(2025级博士)贾丛硕,通讯作者为太阳成tyc7111cc李伟副教授
论文信息:Jia, C., Li, W. & Wu, Z. How reactivated pre-existing normal faults influence the dynamics of source-sink system and sediment fill: a case study of eastern Chengbei sag. J. Ocean. Limnol. (2026). https://doi.org/10.1007/s00343-025-5023-2