莱州湾凹陷位于渤海海域南部，渤海湾盆地济阳坳陷东部，是在中生界基底上发育的新生代凹陷（蔡东升等，2001）。莱州湾凹陷东、西两侧分别为郯庐走滑断裂东支、中支。其南部为潍北凸起，北部依次为黄河口凹陷、渤南低凸起、渤中凹陷（图1）。

莱州湾凹陷已被勘探实践证实是一个小而“肥”的富烃凹陷。东北洼新生界烃源岩已经成熟。新生代走滑、伸展断层活动强烈，受断层控制的断块圈闭、断背斜圈闭和断层-岩性圈闭发育，不同类型圈闭成藏主控因素各有差异。东北洼是有利的油气勘探区，目前已有较多油气发现（彭文绪等，2009; 石文龙等，2019）。

莱州湾凹陷东侧的郯庐断裂带起源于中生代（陆元超等，2022），在新生代发生较强的右行走滑活动。因此莱州湾凹陷在新生代构造演化中，不可避免受到走滑作用的影响，表现为沉积中心由主洼向东北洼迁移（黄雷等，2012a; 牛成民，2012）、派生出与走滑主干断裂斜交的次级断裂（余一欣等，2009，2018）、“复合走滑双重构造”（任健，2015）、“与扭动相关褶皱作用”（陈书平等，2009）等。

莱州湾凹陷新生代共经历断陷期（孔店期—沙三期）、断拗期（沙一二期—东营期）、热沉降坳陷期（东一期—馆陶期）、新构造活动影响期（明化镇期至今）4个阶段（黄雷等，2012a）。其中郯庐断裂带右行走滑活动始于断陷期末（沙三中段沉积时期）（Maruyama et al.，1986; Gong Zaisheng et al.，2010; 黄雷等，2012a，2012b；Huang Lei et al.，2014; 邓辉等，2020），对构造格局产生明显影响的时期发生在断拗期（黄雷等，2012a，2012b; 牛成民，2012），如沉积中心发生多次迁移（彭文绪等，2009; 黄雷等，2012a），主洼东部发育的NNW向盐拱构造也被认为是走滑改造的结果（孙和风等，2008）。

莱州湾凹陷以莱北一号断层为界分为南、北两个洼陷。断层北侧的洼陷称“东北洼”（石文龙等，2019）。东北洼东侧与庙西凹陷以郯庐走滑断裂东支为界，西侧则以斜坡形式过渡至莱北低凸起（图2）。莱北一号断层南侧的洼陷呈近四方形态，称“主洼”，其东、西两侧被郯庐断裂“双轨走滑”夹持（图1）（邓辉等，2020）。

近年来在油田评价过程中，新增三维地震和钻井资料揭示的地层记录表明东北洼发生沉降的时期与主洼并不一致。加之东北洼古近纪各地层厚度、结构与主洼有明显差异（牛成民，2012），本文认为虽然都属于莱州湾凹陷，但两个洼陷的成盆动力和构造属性并不一致。

1 东北洼地层、结构与演化特征

1.1 新生代地层发育情况

最新钻井和三维地震资料揭示，莱州湾凹陷主洼发育古近系孔店组E_1-2k、沙河街组E_2-3s（包括沙四段E₂s₄、沙三段E₂s₃和沙一二段E₃s₁₊₂）和东营组E₃d（包括东三段E₃d₃、东二段E₃d₂、东一段E₃d₁），新近系发育馆陶组N₁g、明化镇组N_1-2m和平原组N₂p。其中，除基底顶面（T₈）外，研究区较为明显的不整合面有沙三段顶面（T₅）和东营组顶面（T₂）。目前的钻井资料和三维地震资料显示，莱州湾凹陷东北洼和莱北低凸起最老地层为沙三中段。

1.2 断裂与洼陷结构特征

东北洼边界、内部见规模和性质不尽相同的断层。依据断层规模的不同，将研究区诸多断层划分为3个级别：一级断层为长期活动的断层，累计断距大，平面延伸范围远超出东北洼边界；二级断层为横跨但不超过东北洼边界的断层，累计断距次于一级断层；三级断层则是平面延伸范围小、断距小，广泛分布，但对洼陷结构和构造演化的影响较小。

一级断层长期活动，包括洼陷东侧的NNE向郯庐断裂东支、南侧莱北一号断裂，分别是新生代长期活动的走滑、伸展断层。二级断层包括洼陷西北斜坡带的一组NEN走向、SEE倾向的断层，以及洼陷内多条上陡下缓、NE走向、SE倾向和近EW走向、S倾向断层（图2）。诸多二级断层在平面上与郯庐断裂“斜交”（余一欣等，2018）并呈现帚状，在剖面深部向走滑断层收敛，垂向上呈负花状构造（图3）。这表明这些二级断层的演化过程与右行走滑作用相关密切。三级断层对洼陷整体构造格局的影响有限，暂不讨论。

东北洼为一长轴为NNE向的三角形态（图1、2），各边界分别表现为东断南阶、西北超覆的特征，在短轴方向为一箕状结构（图3）。但该箕状断陷与伸展裂陷作用形成的典型箕状断陷存在差异：边界断层的主要活动性质是右行走滑而不是伸展，地层自西向东先增厚再向边界减薄，最厚之处并不在边界断层之处。箕状断陷的斜坡带被一组NE走向断层分为两个断阶带。

在东北洼长轴方向上，近平行展布的多条二级断层将洼陷切割成多个断块，且断层的强烈活动使得这些断块强烈翘倾并呈“多米诺”式排列（图4）。整个洼陷处于莱北一号断层新生代伸展活动的上升盘，与之相应的下降盘则是莱州湾凹陷主洼部分。

1.3 东北洼构造演化特征

沙三中段沉积之前，东北洼地区属于莱北低凸起的一部分。沙三中段沉积时期，郯庐断裂带右行走滑活动开始，与此同时东北洼开始接受沉积（邓辉等，2020）。沙三中段至沙三上段沉积时期，洼陷内的诸多二级断层在该时期尚未完全形成，沉积以填平补齐为主，受断层的控制作用相对较弱。

沙一二段至东营组沉积时期，郯庐断裂剧烈走滑活动，洼陷内诸多二级断层强烈伸展，致使洼陷成为莱州湾凹陷沙一二段和东营组的堆积中心。钻井钻遇沙一二段在东北洼可达1400 m，而在主洼不超过800 m。

新近纪以来，东北洼与渤海湾盆地其他地区同步进入拗陷阶段，无论走滑断层或是伸展断层，其活动性均减弱，对沉积的控制作用亦不明显。

沙一二段至东营组沉积时期是东北洼主要的裂陷沉降时期。该时期控制裂陷作用发生的断层是一系列倾向SSE的低角度正断层（现今的二级断层），即主要伸展方向与洼陷长轴方向既不平行也不垂直，而是呈约40°左右夹角。

东营组沉积末期（古近纪末期），东北洼经历了整体抬升，钻井揭示东一段全部缺失，东二上段亦遭受不同程度削蚀。新近纪以来，东北洼进入拗陷阶段，断层活动明显减弱，且总体向渤中凹陷方向倾斜。

2 构造变形解析与属性探讨

2.1 构造变形特征

走滑变形、伸展变形和挤压（收缩）变形在东北洼新生界内均较发育。

走滑断裂带东支由数条NNE走向、近直立的分支断层组成，现今为右行走滑性质。同一断层不同段的走向不同，表现出的其他性质也不同：偏向近SN走向者表现为压扭性质，偏向NE走向者则表现为明显的张扭性质，在地震剖面上分别表现为正、负花状构造（邓辉等，2019）。

除走滑断层外，其他各级断层均为正断层，表明研究区在新生代经历了较强的伸展变形。一些规模较大的二级断层作为断块之间分隔断层，也控制了断块内地层的沉积作用。

研究区新生界不发育明显的逆冲断层，但在被二级断层切割的断块上广泛发育宽缓的向斜、背斜。在垂直其轴向的地震剖面上（图6）不难发现，这些向斜、背斜属于纵弯褶皱，为走滑牵引所致。且褶皱变形强度下强上弱，表明收缩变形是持续发生而不是一蹴而就的。在构造变形强度方面，收缩变形明显弱于走滑变形和伸展变形。

2.2 伸展与收缩变形的空间关系：相互垂直

对研究区的7组地层（沙三中段、沙三上段、沙一段、东三段、东二下段、东二上段、馆陶组）顶面的正断层、褶皱产状进行统计，来分析伸展方向和收缩方向的空间关系。其中，对正断层用平面延伸长度进行加权后统计其走向，而对褶皱仅统计其轴面方位。共统计7组地层顶面上426条正断层和96个宽缓褶皱的轴，以玫瑰图形式呈现。

结果显示，正断层的最优势方位为NEE走向，次优势方位为NE走向；褶皱轴的优势方位为NNW走向。由此可见，伸展变形与收缩变形在空间上是相互垂直的关系。将两个玫瑰图投影在同一走滑应变椭圆中（右行走滑应变椭圆的PDZ与郯庐断裂带走滑方向一致，图7），结果显示正断层的两个优势方位分别与T破裂、R破裂吻合度较高；宽缓褶皱的优势方位与收缩变形轴向相匹配。T破裂是走滑变形带中伸展最强的变形；R破裂是走滑过程中产生的次级同向张剪破裂；收缩变形轴向则是走滑变形带中最强的次级收缩变形。这表明伸展变形和收缩变形的动力源自于郯庐断裂走滑活动过程中产生的伸展分量和挤压分量，即东北洼新生界内的构造变形几乎完全受控于郯庐断裂带的右行走滑活动。

（a）—现今；（b）—馆陶组沉积前；（c）—东二段组沉积前；（d）—东营组沉积前；（e）—沙二段沉积前

(a) —current profile; (b) —before the sedimentation of N₁g; (c) —before the sedimentation of E₃d₂; (d) —before the sedimentation of E₃d; (e) —before the sedimentation of E₃s₂

2.3 伸展与收缩变形的时间关系：同步、持续进行

通过宽缓褶皱的地震剖面（图6）揭示，新生界收缩变形中，无论背斜或者向斜，其变形强度多表现为下强上弱的总体特征，且未因伸展变形的进行而间断。

东北洼规模较大的4条二级伸展断层断距最大处断距统计表明，由深至浅断距依次减小（图8），且各沉积时期均有活动断距（图9），表明4条断层均为持续活动的同沉积断层，伸展断陷作用并未因收缩变形的发育而间断。由此可见，伸展运动与收缩变形在变形时期方面也表现为同步、持续的特点。

伸展变形与收缩变形叠加的现象在反转构造中最为常见。但是东北洼的伸展变形与收缩变形的时空组合特征与反转构造有本质的区别：在空间位移上伸展方向与收缩方向近于垂直而不是相反，在时间上是同步持续而不是交替出现并叠加。这是剪切变形中常见的特点，进一步佐证了其动力源自于郯庐断裂走滑活动过程中伸展分量和挤压分量。

2.4 东北洼构造属性

前文已述，东北洼伸展应力与挤压应力在空间上近于垂直，时间上同步、持续作用；伸展、收缩变形的空间位移均符合走滑应变椭圆模型规律，均受控于郯庐断裂的右行走滑活动。郯庐断裂一方面直接控制洼陷的边界，另一方面控制诸二级断层的伸展活动，进而间接控制了洼陷的沉降。因此东北洼是一个走滑动力形成的洼陷。然而这不能代表整个莱州湾凹陷就是拉分盆地。在构造位置上，东北洼与主洼分别位于莱北一号断层新生代伸展活动的上升盘和下降盘（图2、4），并未同步接收沉积。在结构方面，东北洼并非伸展裂陷形成的典型箕状断陷结构；主洼则是受莱北一号断层的裂陷活动控制形成的典型箕状断陷。在洼陷沉降动力方面，郯庐断裂右行走滑活动及其断层走滑派生的T破裂及R破裂控制了东北洼裂陷、沉降，而主洼的沉降沉积受控于莱北一号断层的近S-N向伸展裂陷作用。在构造演化方面，东北洼发生沉降、接受沉积的时期与郯庐断裂右行走滑活动的开始时期同步，均为沙三中段沉积时期；而主洼的沉降则始于孔店期，明显早于东北洼。因此在构造属性方面，东北洼与主洼不能看作一个整体，而应该区别对待。

前人在探讨莱州湾凹陷构造属性时将整个凹陷看作一个整体，得出的结论并不统一。如基于走滑活动强烈且控制凹陷边界、菱形的平面形态等特征认为是走滑拉分盆地（蔡东升等，2001; 吴时国等，2006）；基于成因方面伸展活动的影响远大于郯庐断裂的右行走滑活动、伸展裂陷早于右行走滑活动、伸展裂陷活动受到右行走滑活动的影响而不是控制等证据认为凹陷是受伸展作用主控的、走滑作用影响的裂谷盆地（黄雷等，2012a; 余一欣等，2018; 邓辉等，2020）。究其细节不难发现其菱形的关键部分是东北洼，如将东北洼剔除则菱形不复存在；而“伸展裂陷盆地”的依据则以主洼的特征居多。

综上所述，在洼陷的动力与成因方面，莱州湾凹陷东北洼形成于右行走滑成因，主洼形成于伸展裂陷作用并受后期走滑作用改造。

3 围区古近纪构造演化

东北洼的走滑成因和演化过程，与渤海莱州湾地区古近纪的构造演化密切相关。

3.1 古近纪早期沉积范围

古近纪早期的沉积范围较现今盆地边界范围更广，主要依据如下：

（1）盆地边界处残存的古近系顶部普遍遭受强烈剥蚀（削截）后被新近系覆盖（图3、10），表明原始沉积范围比现今盆地边界更靠东。

（2）莱州湾凹陷盆地边界以东约7 km之处，现今仍残存一个古近系洼陷，残洼呈三角形态，面积约18 km²（图1、11），最厚处双程时可达600 ms（约700~800 m）。从残洼地层样式来看，该洼陷最后一期强烈削截改造发生在古近纪末期，现今残存的地层应属于古近系下部，其南段北超的特征再次印证了古近纪“早期东西向优势构造的存在（邓煜等，2016）”。

利用趋势外延法对其原始范围进行初步恢复。结果表明残洼现存古近系向西的趋势延伸点已非常接近现今盆地东界（图1）；向东至少可延伸3 km。而这已是剥蚀后的残存地层的延伸，未剥蚀前的原始地层沉积范围会更大，很可能遍布莱州湾海域，并与莱州湾凹陷主洼连成一片。

（3）新近钻探资料揭示，现今郯庐断裂带东支断裂带之东、山东龙口之西莱州湾海域的隆起上有古近系沙河街组中下部（邓煜等，2016）。

由此可见，现今的盆地边界线东是盆内残存古近纪地层连续分布范围的东界，而不是其原始沉积范围的东界，该范围的缩小是后期改造的结果。从目前的研究来看，渤海地区新生代影响较大的构造变革或改造作用主要发生在沙三期末和东营期末（黄雷等，2012b），分别形成T₅和T₂不整合面。研究区亦不例外。

3.2 沙三期的构造变动

关于沙三末期的改造作用以及沙三段顶部的不整合面目前已无争议，而沙三段沉积过程中的构造变动研究程度相对较弱。沙三段沉积过程中的构造变动，由郯庐断裂带右行走滑活动引起，对构造格局的影响并非简单地抬升、剥蚀，而是抬升和沉降并存、改造与建设共行。

右行走滑活动开始后，郯庐断裂带东支与中支加持夹持的近方形块体被动地发生顺时针旋转，进而在夹持块内部产生差异沉降效应：块体东北、西南区产生挤压效应，如莱州湾凹陷西南角抬升、剥蚀，东南角发生挤压盐拱构造，莱北低凸起西南角和东北角仍延续其凸起状态，东北部黄河口东洼沉降减缓，即对洼陷沉降产生“抑制性作用”；旋转块体的东南、西北区产生伸展效应，如莱州湾凹陷和莱北低凸起的东北区和西南区均沉降加速，即对洼陷沉降产生“建设性作用”。诸多有序的消长改造开始发生的最早时期是沙三中段沉积时期，表明郯庐断裂带右行走滑活动始于沙三中段沉积时期（邓辉等，2020）。

在有序消长的改造过程中，莱州湾凹陷东北洼发生沉降，沉积物厚度增加，由凸起区转为洼陷区后并入莱州湾凹陷主洼。这是郯庐断裂右行活动的建设性造洼的结果。

在郯庐断裂带东支东侧地区，部分NE走向、SE倾向的先存断层因右行走滑活动而活化成为走滑-伸展型断层。这些断层根部削截加剧的特征表明其经历了先逆冲剥蚀、后反转伸展的过程。郯庐断裂带左行走滑时，这些断层因受到走滑-挤压分量而兼有逆断层性质。当郯庐断裂带反转为右行走滑时，这些断层同步反转为伸展性质并控制洼陷的沉降。如庙西南凹陷的2个洼陷自沙三（中）段开始裂陷（图12）。郯庐断裂带右行走滑活动时，先存断裂是否成为走滑-伸展断层与其走向有关，右行走滑-伸展型断层的走向范围是沿着PDZ（主剪切滑移）方向顺时针旋转不超过90°的区域（邓辉等，2019）。在研究区以NE走向断层的张性最强。

庙西南凹陷南部古近纪残洼（Huang Lei et al.，2014文中的图3，测线D）的南部边界断层为NWW走向，不是走滑-伸展型断层，其裂陷作用早于郯庐断裂右行走滑活动，洼陷内新生代最老地层为孔店组。图1所示的古近纪残洼控边界断层为NWW走向，也不是走滑-伸展型断层，其伸展裂陷作用与郯庐断裂带右行走滑活动无关。而在不发育走滑伸展型断层以及块体旋转不明显的地区，走滑改造作用以反复性的弱抬升为主，反映在地震剖面上则表现为沙三中—上段内部发育的多个微削截面。如东北洼之东的庙西南凹陷最南部在沙三中段沉积之前，地层内部反射特征以平行、亚平行为主，削截面和超覆面几乎不发育。在沙三中段沉积（右行走滑活动开始）后，内部微削截面和超覆面开始发育，反映走滑改造作用已经有所体现但是相对较弱；在沙三段沉积末期形成更大的削截面（沙三段顶部不整合面），反映改造强度达到最强（图10）。

沙三段沉积末期区域强改造最强之时也并非全区均发生整体抬升剥蚀，而是延续和继承了“消长有序”的规律。旋转挤压效应区沙三段顶部（界面T₅）削截现象多明显可见，且钻井揭示沙三上段普遍缺失，如在莱州湾凹陷主洼西南角与东北角、莱北低凸起西南角和东北角以及黄河口东洼地区。但是旋转伸展区沙三段顶部的削截现象很不明显（图13、14），在莱州湾凹陷主洼的东北角、西南角以及莱州湾凹陷东北洼钻井揭示沙三上段地层发育完整。这表明在一些地区，走滑产生的局部伸展作用足以抵消区域抬升作用，进而避免了强烈剥蚀。

右行走滑活动始于沙三中段沉积时期，但其活动和改造强度并非一开始就很强，而是经历了从弱到强的生长过程，并于沙三段沉积末期达到该阶段的峰值。由于沙三段沉积末期的构造作用对早期地层的改造不是区域性的大范围强烈剥蚀，而是此消彼长、消长有序。因此盆缘抬升、边界收缩的结果不是在沙三段沉积末期改造主导的。

右行走滑开始后，走滑伸展作用形成的NE走向断层控制沙三中—上段地层沉积作用并不同步，如断层F1、F2、F3、F4在沙三中—上段沉积时期活动的断距差异较大。沙三末期区域短暂的抬升之后，走滑作用在沙一二段、东营组沉积时期甚至变得更强。在东北洼表现为F1、F2、F3、F4在沙一二段、东三段、东一二段的活动断距均大于沙三中—上段沉积时期的断距，且三个时期具有最大断距的断层为F2、F3、F4，表现出走滑伸展作用由中间向北、南扩张的特征（图8、9）。

3.3 东营末期的区域改造

研究区东营组沉积期间，未见明显而强烈的构造变动。沙三期“消长有序”的规律在东营期有所继承，但已总体减弱。

东营末期的构造变革比沙三末期波及范围更广，表现为东营组顶面（T₂）的削截现象较沙三段顶面更为广泛而明显（图13、14）。在旋转产生的伸展效应区，沙三段顶部（T₅）几乎未见明显的削截面和钻井地层缺失，但在东营组顶部削截面（T₂）很明显，钻井揭示东一段多缺失。在旋转产生的挤压效应区，东营组顶部的削截程度远强于沙三段顶部，局部地区钻井揭示东二段甚至整个东营组缺失。

由此可见，旋转挤压效区抬升剥蚀更强烈，而旋转伸展效应区未能避免抬升剥蚀。这表明郯庐断裂带的走滑活动参与此次改造但已不再占据主导，走滑伸展分量和挤压分量在此次改造中仅仅起到了减弱和加剧的作用。

东营末期的构造变革以整体抬升为主。在盆缘处，东营末期的削截方向反映出东部抬升更高，且与沙三（末）期的削截方向和抬升方向刚好相反（图10）。郯庐断裂带东侧的抬升也表现出南强北弱的差异，南部莱州湾凹陷主洼东侧残存古近系最少。

东营末期的抬升改造是造成盆缘抬升、边界收缩的原因。现今残存古近纪洼陷内地层均未见水平挤压痕迹，反映出本次区域性的构造抬升不是水平挤压造成的，似乎是岩石圈的垂直运动，与胶辽隆起的抬升有关（Huang Lei et al.，2014）。

4 结论

（1）莱州湾凹陷东北洼新生代伸展变形、走滑变形和收缩变形均较为发育。伸展变形和收缩变形在形成时期上同步持续，空间位移上相互垂直，是郯庐断裂走滑活动过程中伸展分量和挤压分量持续作用的结果。

（2）东北洼的沉降作用与演化过程中的构造变形受控于郯庐断裂右行走滑活动，是走滑动力（包括走滑拉分和走滑旋转）形成的洼陷。虽均属于莱州湾凹陷，但东北洼与南部主洼的盆地属性并不相同：东北洼是走滑成因洼陷、具有走滑拉分性质，而主洼为受伸展作用主控的、走滑作用改造的裂谷盆地。

（3）沙三段沉积（末）期改造作用受右行走滑作用主控，在研究区表现为抬升和沉降并存的差异改造，而不是简单的总体抬升剥蚀，该期改造并未造成盆缘抬升、边界收缩。东营末期的改造则不再受右行走滑主控，而是以整体剥蚀为主，造成盆缘抬升、边界收缩。

参考文献