含油气盆地分析 02第2讲伸展裂陷盆地
油区构造解析陆内裂陷盆地构造部分1
第二讲陆内裂陷盆地构造漆家福中国石油大学（北京）2008年9月提要一．陆内裂陷盆地的形成与演化二．陆内裂陷盆地的结构特征三．变换带的类型与沉积作用方式裂陷盆地的构造特征一、陆内裂陷盆地的形成与演化裂陷作用：引张力作用于整个岩石圈并导致地壳和岩石圈发生大规模的开裂和断陷的地质作用过程，或造就岩石圈伸展构造的既“裂”又“陷”的构造过程，它与英文中taphrogenesis（我国地质文献上也翻译为地裂运动）和rifting的地质涵义相当。
裂陷盆地：裂谷（rift valley）或裂陷盆地（Rift basin）是裂陷作用最具特征的产物，正断层是裂陷盆地的基本构造要素，正断层的几何学、运动学特征决定了裂陷盆地的构造特征及其演化过程。
盆地构造动力学Sengǒr关于“裂谷”分类方案平面分布的几何特征孤立的裂陷盆地（g1）、星状（放射状分叉的）裂陷盆地群（g2）、链状（线性串联的）裂陷盆地群（g3）、丛状（近平行并联的）裂陷盆地群（g4）和网状裂陷盆地群（g5）等5个类型。
板块构造运动与裂陷盆地的关系板内的裂陷（k1）、离散板块边缘的裂陷（k2）、保守（稳定）板块边缘的裂陷（k3）、聚敛板块边缘的裂陷（k4）和三联点裂陷（k5）5类动力学机制主动裂陷（d1）和被动裂陷（d2）两大类。
裂陷盆地主动裂陷盆地被动裂陷盆地板内裂陷（k1）：孤立（g1）星状（g2）链状（g3）离散板块边缘的裂陷（k2）稳定板块边缘的裂陷（k3）聚敛板块边缘的裂陷（k4）三联点裂陷（k5）孤立的（g1）链状的（g3）早期有隆起过程（k21）：星状（g2）链状（g3）网状（g5）早期没有隆起过程的（k22）：星状（g2）链状（g3）斜向拉张的裂陷（k31）：链状（g3）丛状（g4）拉分裂陷（k32）：孤立（g1）丛状（g4）链状？（g3）走滑撕裂的楔形裂陷（k33）：孤立（g1）与俯冲有关的（k41）与大陆碰撞有关的（k42）伸展弧裂陷（k411）：孤立（g1）链状（g3）中性弧裂陷（k412）：孤立（g1）丛状（g4）链状？（g3）挤压弧裂陷（k412）：孤立（g1）丛状（g4）链状？（g3）碰撞裂陷盆地（k421）：孤立（g1）链状？（g3）与陆内聚敛有关的裂陷（k422）：丛状（g4）孤立？（g1）浮冰状裂陷盆地（k423）：孤立（g1）丛状（g4）链状（偶见）（g3）据Sengǒr，1995）主动裂陷作用与被动裂陷作用 主动裂陷作用（active rifting）是岩石圈底下的软流圈热物质主动上涌，并引起整个岩石圈的水平引张。
含油气盆地构造学 张先平 地大武汉解读
题型：一. 选择题（10x2=20）三．简答题（四选三，20）四．论述题（40）选择题1.含油气盆地：是指具备成烃要素、有过成烃过程并已发现有工业油气流或者有油气形成过程的盆地。
一个含油气盆地必须具备以下四个基本条件：（1）必须具有巨厚的沉积物和丰富的有机物质，这样才能保证含油气盆地有足够的生油母质。
（2）要有一个有机质耐以繁殖、聚集和沉积下来使其避免氧化而向油气转化的古地理环境。
实践证明这就是具有一定水体深度的陆内湖泊和陆棚浅海地带。
（3）要有一个稳定持续下降的大地构造条件。
这样才能使堆积下来的有机质迅速埋藏，并逐渐向利于转化为油气的物理化学条件（如：压力、温度等）方面发展。
（4）含油气盆地必须经历一定程度的构造运动，这样不仅可以推动油气运移和为油气运移创造必要的构造条件，而且为油气聚集提供圈闭场所。
2.地球内部圈层的划分类型（1）地球内部的成分分层根据两个一级成分不连续面，将地球分为三大部分：地壳、地幔和地核。
地壳：是指地球最外的一圈，即在地面以下至莫霍面以上的地球表层。
陆壳30-50km 洋壳5-12km地幔：莫霍面与古登堡面之间。
可分为三层：上地幔、过渡带、下地幔。
地核：古登堡面以下。
包括外核、过渡层、内核三部分。
（2）地球内部的力学分层岩石圈：地球的刚性外壳，包括地壳和上地幔的上部，厚度20-150Km，大陆地区110-150Km，大洋盆地70—80Km，洋脊裂谷20—50Km。
软流圈(50-250km范围内)：岩石圈以下的弱流变区，下界一般认为不超过400Km，顶部约有100Km的地震低速带。
具强度小，粘度低，塑性较高的特点，有局部熔融，易于蠕动变形。
岩石圈板块因软流圈的存在才能运动。
中间层：地幔的其余部分，厚度大于2000Km，强度大不、易变形。
地核：与成分分界相当，对其力学性质知之甚少。
3.大陆地壳与大洋地壳及其特点（1）大陆地壳1、分布在大陆、大陆架和某些岛屿上2、具有双层结构3、厚度大(30-50km)4、时代老、分布时代长5、地壳成分相当于安山岩类6、地质构造复杂（2）大洋地壳1、分布在大洋盆地、洋中脊和边缘海地区2、具有单层结构3、厚度小(5-12km)4、时代新、分布时代短5、洋壳成分相当于玄武岩类6、地质构造简单4.板块构造理论（“大陆漂移说”→“海底扩张说”→“板块构造说”）（1）大陆漂移说提出人物早期法国学者施纳德提出轮廓；后来美国地质学家泰勒等曾经论证过大陆漂移。
石油构造分析-第2讲 伸展盆地及生长构造 第2部分
Conceptualmodel of a narrow rift system showing an along-strike change in the half-graben polarity. The possible variations in synrift sedimentation patterns and sediment input points are shown. Suez rift Amgad I. Younes ，2002
Different types of fault-to-fault transfer zones (stippled areas) in the mapped parts of the Suez rift, CairoSuez area, and the northwestern Red Sea. (A) Relay ramp; (B) linking transfer fault (TF); (C) en echelon step faulting; (D) en echelon horst-graben faulting; (E) tilted fault blocks; (F) zigzag fault array. Faults drawn in heavy lines are those linked by the transfer zone. （Adel R. Moustafa,2002）
富林富烃洼陷勘探
孤北108 孤北210 渤701
陷
垦76-X1 渤78-斜1
孤
孤南46
洼 南 陷 洼 垦
富
林
东
地
区
垦东233
垦东232
孤
-2900
-2800
裂陷盆地含油气性分析
裂陷盆地的构造样式
2.伸展盆地构造的基本样式
根据盆地边界正断层的几何形态和运动学特征的 差异将伸展型断陷盆地的剖面构造样式分为四种类型： 1）由非旋转平面式正断层控制的“地堑与地垒” 非旋转平面式正断层通常是共轭的，其公共的上 盘相对下降形成的断陷构造称为“地堑”，公共下盘相 对上升形成的凸起称为“地垒”。
主动裂陷作用
主动裂陷“热隆起—火山活动 —裂陷盆地形成—热沉降” 被动裂陷“裂陷盆地形成—热隆起—火山活动均衡沉降、 热沉降”
裂陷盆地
裂陷作用及其伸展模式
2.大陆伸展模式
依据岩石圈伸展变形的 行为，划分出两种伸展模式 A 纯剪切模式 在引张力作用下，主伸 展应变轴方向的伸长与主收 缩应变轴的缩短实质产生一 对以主应变为对称轴的共轭 剪切变形带，并且主应变轴 在变形过程中保持不变。这 种由拉张或挤压产生的变形 叫纯剪切。
裂陷盆地
裂陷盆地类型及其特征
（4）陆内裂谷盆地 裂谷是裂谷盆地的常见型式，是指具有 陡而长的两壁平行的沉降谷。形成模式具两 种：一种有热源，形成主动裂谷；另一种归 因于岩石圈的拉伸引起热软流圈的被动上供， 形成被系、 莱茵地堑系、贝加尔地堑系和我国的汾渭地 堑系等。大陆内初始裂谷形成于地幔上涌， 大陆板块破裂并开始分离，但尚未形成海洋 的背景下，相当于威尔逊旋回的大洋胚胎期。
裂陷盆地
裂陷盆地类型及其特征
3）.沉积特征 被动大陆边缘的演化阶段开始为拉张性断裂，即裂 谷阶段。而后当大陆被新生的洋壳向外推挤拉开后在区 域性沉降的基础上发展成为被动大陆边缘。 由于这种构造演化，被动大陆边缘的沉积地分为两 套岩系： ①下面的一套老岩系是裂谷（陆内和陆间 裂谷）阶段的层系，它们一般分布在断陷的前寒武系或 古生界基底之上，由河流相和湖泊相碎屑岩组成，其中 夹玄武岩层。上面覆盖巨厚的蒸发岩系。②上面的一套 新岩系是在大陆被拉开形成大陆边缘后，堆积陆棚－陆 隆型沉积。陆棚处沉积物为浅海碳酸盐岩和碎屑岩系。 在河流入海处与河流相对应的陆隆处，发育三角洲和深 海扇沉积。
第二讲伸展盆地及生长构造
裂陷盆地的构造变换带
一个伸展型断陷盆地往往由 多个由正断层控制的断陷组 成。裂陷盆地中控制各个断 陷地堑或半地堑的主干断层 在平面上的展布有多种样式， 致使断陷盆地也呈现不同的 平面形态，如线型、平行式、 侧列式、雁列式等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转换带是张扭性斜列式裂陷结构的典 型特征之一，具有分割、过渡一级构 造单元及其内部结构的功能。
地堑（ graben）一词也经常出现在描述和讨论伸展盆地。 用于描述以近似平行的正断层为边界断层所控制的长而窄 的断陷构造。
扩张活动的演化阶段
地壳张裂到海洋形成分三个阶段：
1、大陆内裂谷阶段 2、原始洋裂谷阶段
3、海洋形成阶段
被 动 型 大 陆 边 缘 发 育 阶 段 示 意 图
大陆类型板块内部的裂陷盆地
（1）伸展型坳陷盆地指地壳 或岩石圈受引张减薄而形成的 碟状坳陷，盆地不直接受断层 控制
（2）陆内宽裂陷盆地。裂陷 盆地是由一系列平行延伸或 分 叉、斜交的地堑、半地堑组成， 裂陷作用发生在很宽阔的地区。
（3）陆内窄裂陷盆地。裂陷 作用发生在比较窄的范围内， 地堑、半地堑呈链状、斜列式 分布，构成平面上的狭长的沉 降带。
盖层滑脱型构造样式 滑脱型正断层组合
生长断层与油气聚集
绪论 基本概念 基本特征 成因机制 油气聚集 研究方法
基本特征
1）平面特征 2）剖面特征 3）下降盘地层增厚 4）落差随深度增大而增大 5）下降盘发育沉积滑动构造 6）下降盘砂层层数增多以及
石油构造分析
第二讲 伸展盆地及生长构造
伸展作用
地壳或岩石圈遭受水平方向的引张力作用，导致其发 生伸展变形和破裂。它可以导致地壳或岩石圈发生大 规模的裂开、断陷和拗陷，形成伸展盆地和与伸展作 用相关的山带。
裂陷盆地伸展构造分析-录井处讲课程秀申2014.5.12
穿过Sevier Desert的地震剖面和解释剖面
（上图据McDonald，1976；下图据Groshong,1990）
Line741-滑脱构造
Line871-
东濮凹陷主干基底断层和拆离断层面变化导致盆地结构的南北差异
断裂系统分析：
1、NNE向主干基底断裂
带控制盆地结构。
2、兰聊主断层向深层产 状变缓与深层拆离断层衔 接，构成控盆断层。 3、不同尺度（级别）的 断层交织向深层受拆离断 层限制构成伸展连锁断层
东濮凹陷主干基底断层和拆离断层面变化导致盆地结构的南北差异
北区拆离滑脱深度相对较浅，大致在8-10km滑脱
中区拆离断层深度加大，大致在10-12km
北部拆离断层形态
东濮凹陷主干基底断层和拆离断层面变化导致盆地结构的南北差异
向南区过渡拆离断层形态变为坡坪式
东濮凹陷南区地震剖面及其构造解释图 91+97-250+马厂3D102+87-254.2测线
裂陷盆地基本结构类型 共轭非旋转平面式 正断层控制的复合 地堑 相向倾斜的两组正 断层控制的向心式 复合地堑 多米诺式正断层控 制的复合半地堑
铲式正断层控制的 复合半地堑
东濮凹陷构造演化具有阶段性、期次性和渐进性特征
剖面模拟实验过程及结果
东濮凹陷构造演化具有阶段性、期次性和渐进性特征
(柳屯－文北)构造演化剖面 • 沙四期开始发育平面式断层控制的
8
东濮凹陷构造复杂—大型构造发育
东西分带、南北分区、隆洼相间、大型构 造发育。
北区
中区
C’ 南区
东濮凹陷构造复杂—大型构造发育
构造格局表现为“两洼一隆一斜坡”，其中中 央隆起带发育濮城-卫城、文留、桥口、马厂等大 型正向构造，构造面积大（一般100-300km2 ），
压陷盆地专题知识讲座
第一节 压陷（挠曲）盆地形成旳动力学机制
三、造山楔动力学 （二）造山楔旳演化模型
1)在造山楔形成之初，造山楔此前缘加积为主，在楔 状体前缘产生逆断层，以叠瓦状逆冲构造为主，也发 育反冲断层，使楔状体前缘旳坡度降低，并引起楔状 体内部缩短、增厚、楔状体下部也可能在剪切作用下 形成双重构造。 2)伴随造山楔底部旳剪切作用旳加强，底部旳加积变 得愈加明显，楔状体下部形成双重构造、盲冲构造和 褶皱变形，并造成楔状体后缘出现伸展断裂，造山楔 下部还可能发生高压变质作用；
第五章 压陷（挠曲）盆地旳构造学分析
第二节 压陷（挠曲）盆地类型及其特征
一、板块运动体制中旳压陷（挠曲）盆地类型 1、与板块B型俯冲作用有关旳压陷（挠曲）盆地 2、与板块碰撞作用有关旳压陷（挠曲）盆地 3、与克拉通内部挤压环境有关旳压陷（挠曲）盆地 二、前陆盆地和板内压陷（挠曲）盆地旳主要特征 1、前陆盆地与板内压陷（挠曲）盆地 2、前陆盆地系统 3、前陆盆地与板内压陷（挠曲）盆地旳辨认标志
第一节 压陷（挠曲）盆地形成旳动力学机制
二、岩石圈挠曲作用旳弹性理论模式
弹性模型理论分析认识
3）在其他条件相同步，半无限延伸板块挠曲作 用形成旳挠曲凹陷宽度比无限延伸连续板块挠曲 作用形成旳挠曲凹陷旳宽度更窄些，而半无限延 伸板块挠曲作用形成旳前隆比无限延伸连续板块 挠曲作用形成旳前隆旳幅度更大某些。
• 与B型俯冲有关旳压 （挠
• 曲）盆地如图4-5所示， 主要涉及海沟、斜坡、 弧前地域和弧后地域由 挤压作用形成旳沉积盆 地。
一、板块运动体制中旳压陷（挠曲）盆地类型
第二章 盆地的分类和构造特征分析
3.1 两种类型的大陆边缘
主动大陆边缘
西太平洋型（或马里亚纳型）：火山岛弧与 大陆之间有一个或多个弧后边缘海盆或小洋 盆，故也称洋内弧沟系 安底斯型（或科迪勒拉型）：大陆岩浆弧与 大陆衔接于一体，故称为陆缘弧沟系
被动大陆边缘
也称稳定边缘、不活动边缘、大西洋型或离 散型边缘，位于板内，其两侧的大陆与大洋 属于一个统一的板块
第二章 盆地类型和构造特征分析
一、 盆地分类的意义 二、常见的盆地分类 三、以地槽和地台理论为基础的盆地分 类 四、以板块构造理论为基础的盆地分类 五、东部中新生代大陆边缘裂谷盆地 六、克拉通盆地的基本特征 七、前陆盆地的基本特征
一、盆地分类的意义
油气勘探者需要了解不同类型含油气盆 地的油气形成与分布规律，以便在面对一 个新盆地的勘探时作为类比的对象——地 质类比方法。 地质条件相似的两个盆地，其油气的形 成与分布规律也应该基本类似（共性）。 但切记世界上决没有两个完全相同盆地 （个性）。
地台的盖层－－地台的上覆岩系，以角度不整合覆盖于基 底之上。
地台可分为古地台（克拉通，Craton）和年轻地台
张宗命的分类
1.地台型盆地
1. 地台内部盆地:发育于地台内部。 如华北、陕甘宁 2. 地台边缘盆地：位于地台边缘
2.地槽型盆地
1. 山间盆地 2. 山前盆地
补充内容
板块构造环境与盆地沉降机制
• 岩石圈有足够的刚度构成比较连续的板块 • 软流圈是具有流变学特征的地球内部层圈 • 岩石圈本身的强度在垂向上和横向上也是 有变化的
– 大洋岩石圈和大陆岩石圈的流变学特征的差 异十分明显 – 不同的大陆岩石圈的流变学也有差异
大洋岩石圈 0 地壳 地幔
深度 （km）
大陆岩石圈 0 地壳 脆性
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• 地壳的脆性伸展区域和上地幔的韧性伸 展区域在垂向上部分重叠
§2 裂陷盆地的类型及其特征
在板块离散、俯冲和碰撞作用中均可以形成
一、裂陷盆地的类型
陆内裂陷（大 陆裂谷）盆地
陆间裂谷盆地 裂陷槽 被动大陆边缘 盆地
弧后裂陷盆地 弧内裂陷盆地
撞击裂谷
伸展构造（Extentional tectonics)：裂陷作用形成的，一切使
地壳或岩石圈沿水平方向发生伸长变形 的构造的总称。
其中裂陷盆地（Rift basin)是地壳浅 层次的大型伸展构造, 在盆地形成过程中 地壳发生伸长。
K-
平
（衡
黄 骅 盆
地 质
地剖
85 面
12 恢
1复
剖 面
古
）构
造
裂陷盆地在演化过程中沿水平方向的伸展变形
二、各类裂陷盆地的基本特征
基
底：变薄了的陆壳或过渡壳
动力学机制：伸展作用形成
盆地结构和构造样式：地堑、半地堑或它们的 复杂结构；以正断层为主体的伸展构造样式。
演 化：早期的断陷，晚期的拗陷（热沉降）
（进一步分类Βιβλιοθήκη 根据板块构造环境）1、与板内裂陷作用有关的裂陷盆地
• 1）、陆内裂陷（大陆裂谷）盆地
正断层是板块裂陷盆地在 内的基本构造要素，并往往作 用控制盆地形成的边界断层。 因此，裂陷盆地的构造样式取 决于盆地中主干正断层及其组 合的几何学和运动学特征。
一、裂陷盆地的剖面构造样式
• 1、正断层的特征和类型 • 旋转性：旋转，非旋转 • 平曲性：平面，铲式，坡坪式
组合类型
非旋转平面式 旋转平面式 旋转铲式
●错动突然终止，一般终止于 被传递的断层上；
3、简单剪切伸展模式(Wernicke)
• 用简单剪切的模式来解释岩石圈的伸展 变形
• 大型低角度拆离断层是大陆伸展变形的 主要运动面，上盘系统进一步被大量的 正断层肢解
• 地壳的脆性伸展区域和上地幔的韧性伸 展区域在垂向上不重叠
4、分层拆离伸展模式(Eaton)
• 地壳的伸展构造是分层次的，不同层次 的伸展方式可以不同
（陆内宽裂陷盆地和陆内窄裂陷盆地）
• 变薄了的陆壳 • 陆相碎屑岩 • 陆内幔源玄武岩夹层
2、与大陆裂开板块离散运动有关的盆地
2) 陆间裂谷盆地：过渡壳和洋壳，蒸发岩、 和红层
3) 裂陷槽 ：平面上呈三角形 或梯形，盆地宽 度和沉积物厚度沿一个方向与规律变化
4) 被动大陆边缘：过渡壳为主，海相浅海碳 酸盐岩和碎屑岩，无火山岩，存在破裂不 整合
2、纯剪切伸展模式（Mckenzie)
• 用纯剪切的模式来解释岩石圈的伸展变形 • 在引张力作用下，中、上地壳发生脆性破裂，
下地壳和上地幔发生均匀的韧性伸展（颈缩作 用） • 上部地壳：脆性共轭正断作用，下地壳和上地 幔以均匀伸展减薄 • 软流圈在均衡中上升，并导致岩石圈的部分熔 融和火山作用的发生，进一步伸展可以使岩石 圈完全断裂，出现洋壳。
§1 裂陷作用与裂陷盆地的成因
• 一、裂陷作用与裂陷盆地的地质涵义
裂陷作用（Rifting)：引张力作用于 岩石圈，并导致其大规模开裂和断陷的地 质作用过程，是造就岩石圈伸展构造和既 裂又陷的构造过程。最特征的产物的大陆 裂谷。
岩石圈的伸展裂陷作用—— 裂陷沉降机制
一、裂陷作用与裂陷盆地的地质涵义
第二讲 裂陷盆地构造学分析
主讲：童亨茂
资源与信息学院
0 引言
• 在介绍盆地分析的总论（板块构造和含油气盆地 分类）后，本讲开始介绍盆地分析各论（构造学 分析，地层程序分析，沉降史和热史分析，石油 地质分析和评价）
• 盆地构造学分析：
1）盆地的成因；
2）类型及其特征；
3）构造样式；
4）盆地演化
• 裂陷盆地是中国含油气盆地的主要类型，另一方 面也是伸展构造构造的重要表现形式
• 变换带(accommodation zone)存在多种型 式，包括变换断层（也称传递断层， transfer fault)，走向斜坡（strike ramp), 凸起带（high zone)等
• Morley(1990)将变换断层分为三类四型
变换断层和普通走滑断层的区别
●相互错动只发生在被传递的 正断层之间的那一段上；
二、主动裂陷和被动裂陷—
两种裂陷机制
• 根据引张力的起因，Sengor & Burke(1978) 将岩石圈的裂陷作用分为：
主动裂陷（active rifting) 被动裂陷 (passive rifting)
主动裂陷
●软流圈物质主 动上涌→水平扩 张
●裂陷过程是深 部物质上涌的反 映
主动裂陷：裂陷过程是深 部热物质主动上涌的反映
贝努埃裂陷槽
3、与板块聚敛作用有关的裂陷盆地
5) 弧后裂陷盆地：基底为过渡 壳或洋壳，火山碎屑岩，基 底是火山弧或洋壳
6) 弧内裂陷盆地：基底为过渡 壳，火山碎屑岩，基底是火 山弧
弧后裂陷盆地的形成
4、与板块碰撞有关的裂陷盆地
7)撞击裂谷：过渡壳
贝加尔 裂谷
§3 裂陷盆地的构造样式
• 1)裂陷盆地形成→2） 被动裂陷 热隆起→3）火山活动
→4）热沉降
三、大陆伸展模式
－几何模式
• 1、纯剪切和简单剪切
• 纯剪切（pure shear): 变形过程中应变 主轴方向保持不变的变形方式。变形构 造具有对称性（共轴变形）。
• 简单剪切（simple shear):变形过程中 应变主轴方向始终保持变化的变形方式。 变形构造是不对称的（非共轴变形）。
旋转坡坪式
2、裂陷盆地剖面构造样式
1) 由非旋转平面式正断层控制的“地堑和 地垒”
2) 由旋转式平面正断层控制的“多米诺式 半地堑”
3) 由铲式正断层控制的“半地堑”或“滚 动半地堑”
4) 由坡坪式正断层控制的复式半地堑
二、裂陷盆地的构造变换带
• 正断层平面上与多种组合型式（图）。 沿着构造走向，断层的位移往往是相互 消长。这种消长是靠变换带来实现的。
●●
裂力被
陷源动
作 用 导 致
是 区 域 水
裂 陷 ：
热平
物引
质张
的力
被
动
动
上
涌
主动裂陷和被动裂陷的最大区别：
裂陷盆地形成前是否出现区 域上的热隆起，或者说，裂陷盆 地的形成和发展是否是区域热隆 起的后续构造事件。
不同裂陷作用的构造事件序列 （逻辑关系上）
• 1）热隆起→2）火山
主动裂陷
活动→3）裂陷盆地形 成→4）热沉降