伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义
第22卷第4期西安工程学院学报V o l 122N o 142000年12月 JOU RNAL O F X I πAN EN G I N EER I N G UN I V ER S IT Y D ec 12000伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义郑大海,杨明慧,杨斌谊(西北大学地质学系,陕西西安710069)[摘要] 岩石圈的层状结构使拆离作用在沉积盆地中成为一种普遍发生的现象。
拆离作用具有4种岩石圈伸展模式。
拆离构造具有发育剪切滑移带、多级次滑脱、构造形态上下不协调、发育动力变质岩和地层重复或缺失等特征。
拆离作用形成的几种伴生构造可作为油气储集的地质体。
[关键词] 沉积盆地;拆离作用;伴生构造[中图分类号] P 542.2 [文献标识码] A [文章编号] 10079955(2000)04001403[作者简介] 郑大海(1972),男,在读硕士生,盆地构造专业。
1 概念与分类[收稿日期] 20000130滑脱这一概念早在本世纪初即由国外学者提出,用以描述变形作用沿一个(或几个)地层层面拆离的现象,随着对地球结构的认识加深,地质学家们已公认地球的结构是一个圈层系统,岩石圈本身也是一个层状系统,由于地层的温度、压力、组分和强度等特征随深度的变化而发生变化,因此在这样一种层状系统中的变形和构造也必将是成层的。
自60年代至今,随着地球物理探测调查工作的开展,人们认识到大量的拆离断层、犁式断层、铲式断层、薄皮构造及其他大量各种形式的伸展构造组合、不同尺度上的界面在构造变形中的差异以及板块构造学说的兴起,使重力构造学说进入一个迅速发展的阶段。
在我国,马杏垣在对河南嵩山地区的研究过程中,对重力构造进行了深入研究,提出重力不稳和密度不均可作为构造驱动力的观点,使我国在这方面与世界上保持了同步,对指导生产与实践活动起了极大的促进作用。
对于重力构造的分类,前人已有较细致的研究。
V an B emm den 的波动说理论将重力构造分为表皮型、中皮型、深皮型和壳下型;马杏垣将重力构造分为侧向运动和垂向运动两大类,每一大类又有较细致的分类;N o rth (1964)根据是否需要挤压力和活动岩体被运载的方式,分为自由滑动、挤压滑动、挤压塌滑和自由塌滑5类;索书田将地壳上部层次的重力滑动构造,分为两大类和8个亚类。
在实际情况当中,垂直方向的运动与水平方向的运动常常是相辅相成,甚至有时可相互转化,两大类之间必然存在一些过渡类型,以两种方向其中某一种占优势为主,因此在滑动构造进行命名时,可用一些复合型的名词,而不必拘泥于固有的分类模式。
2 大陆岩石圈伸展的拆离断层模式大规模的拆离断层将脆性的上地壳与下部韧性地层分离开来。
在拆离带以发育糜棱岩为特征,并沿拆离面发生大规模的位移,有时拆离断层向下以缓倾的形式进入到地壳剪切带中,有时仅仅中止于纯剪切变形带。
L ister 等(1991)在对被动大陆边缘研究的过程中,综合考虑岩石圈成层分布、不同层变形特点不尽相同的因素,给出5种与岩石圈伸展有关的拆离断层模式(图1):①拆离面穿越上下地壳,以单一拆离带形式出现;②拆离面穿越上下地壳时,由于分界面上下层位的强度不同,断层形态发生变化以断坪、断坡形式出现,反映出上下变形的不一致图1 岩石圈伸展剥离断层模式(据L ister等,1991)性;③下地壳因遭受伸展作用而发生韧性变形,导致上地壳拆离带向下浸没于韧性变形带中,同时,上下地壳之间发生较大距离的水平运动;④几何学特征与③相似,不同之处在于,上下不同变形带不曾沿界面发生大规模的侧向运移;⑤复合型模式,上述几种模型的综合模式。
3 拆离构造特征3.1 发育有缓倾或近水平的剪切滑移带这个滑移带可能是一条断层,两条断层,或是一套逐层剪切带、双冲断层带、网状断层带,或是碎裂流变带、固态流变的褶叠层等。
它们是在弱岩层中顺着软弱带,并且顺着强岩层夹层中斜向剪切而从一个软弱带转向相邻的软弱带,因此整个拆离断裂带与地层近于平行,在平面与剖面上呈弧形分布,剖面特征呈犁式、铲状和座椅状。
3.2 发育有多层次拆离滑脱构造岩石圈是一个呈层状分布且各层近于平行的层圈系列,由浅层至深层,各界面间距、上下密度差异及侧向展布均发生不同程度的变化。
在沉积岩石圈中,其界面一般为岩系界面、地层不整合面、特殊岩性层及高孔隙液压带,因此拆离面存在主滑面、次生滑面与伴生断裂面,其组合关系也具有一定的规律性。
在沉积盆地拆离研究过程中,所说的薄皮构造即是沉积盖层在主滑脱面上的变形构造,这种薄皮构造的概念最早在研究造山带过程中提出,在中国的陆相沉积盆地中也广泛存在,其特征与经典的薄皮构造模式相类似。
3.3 拆离面上下盘的构造形态和变形强度显著不协调上覆地层通常发生强烈变形,可形成较厚的揉皱破碎带,带内以褶皱为主,伴有众多的节理与断裂,褶皱形态也复杂多样,具有独特的组合样式,箱状、平卧状、倒转、隔档式,褶皱面的倒向具有一定的规律性,是确定滑动方向的良好标志,统计出平均倾倒方向即拆离方向。
塑性较强的地层在应力作用下由于塑性流动引起褶皱变形,使岩层局部增厚或减薄,造成各种不同形变特征的构造,通常所说的“透镜状”或“豆荚状”不协调褶皱就是由于地层的局部膨胀及相邻地层段变薄而形成。
3.4 沿拆离面发育有糜棱岩化或动力变质岩由伸展作用或重力引起的拆离构造大都伴有很厚的“滑裂岩”和形态多姿的沉积岩岩墙,滑裂岩可沿拆离面断续分布。
其成分是上覆岩层的碎块,或是下伏变质的岩石碎块,大小混杂,质地坚硬,硅化强烈。
拆离面下部具有较深层次的变质作用和变形,接近断层变质作用可退变为较低级,部分岩层发生进一步的碎裂化作用,形成碎裂的糜棱岩、碎裂岩甚至到断层泥,说明在拆离后下盘的岩石变形已接近地表条件下的变形。
3.5 沿拆离面的顺层滑动造成滑面之上的地层有不同程度的缺失或重复沉积盆地形成的中后期阶段,沉积物成岩或半成岩后可发生顺层滑脱,这在盆地中是一种普遍现象,滑动系统是由较年青的地层组成,在老的基底面上以褶皱为主伴有少量断裂,这些褶皱的强度往下在软弱的主拆离面逐渐消失,在剖面上可见向下坡倒转甚至翻转,倒转翼前缘紧闭,伴有逆冲断层,因此地层不可避免的出现重复;相反,年青地层滑动也可产生构造剥蚀(同时有基底卷入现象发生)现象。
因此,在一个地区的地层中缺失了大套地层,或重复了某段地层,很可能是由于盖层滑动产生的结果。
514期 郑大海等:伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义图2 冀中拗陷RN 983D CRO SS L I N E 820地震解释剖面4 拆离作用形成的构造及其石油地质意义层状分布的岩石圈沿界面发生多级次的拆离滑脱作用,其形成的构造基本上沿层面(层圈界面、岩层界面、构造层界面等)分布,形成的构造多种多样,上下构造既有成因上的联系又有相对独立的特点。
4.1 滑脱型断裂在沉积盆地中,盖层沿基底发生拆离时,受边界断层控制,整个基底滑脱面看作是断层向下的延伸,次一级的拆离断层常在盖层内部产生,断层下降盘地层滑脱的不均衡形成一些有利于油气聚集的鼻状构造。
4.2 韧性挤压揉褶构造较深层塑性较强的地层在应力作用下可产生平行层理的物质流动而引起膨胀作用和揉皱,使得岩层局部增厚或减薄,形成各种不同特征的构造:拖曳褶皱、不协调箱状褶皱或豆荚状构造(见图1),渤海湾盆地冀中拗陷RN 983D CRO SSL I N E 820地震解释剖面所示(图2),基底面之上的地层发生韧性变形,豆荚状构造本身与上覆、下伏地层均属变形性质完全不同的沉积,其本身为相对独立的体系,在油源充分的条件下,其内部的油气运移和储集也是自成一体的。
上下拆离面为油气运移提供通道,后期变形作用改变了其内部结构,为油气提供良好的储集空间。
4.3 滑覆体前缘构造沉积盖层滑动的结果是在前缘形成挤压环境,发育众多的逆冲断层,另一种可能是如果前方受凸起或斜坡阻挡,滑动的动能引起物质上拱转化为重力势能。
结果造成拆离面之上的地层发生上拱弯曲形成一些形态相对简单的单斜或背斜构造,后期又因滑动减弱而下陷被一些小规模的断层所切割,形成一系列塌陷型的断块型背斜。
冀中拗陷南部地区的几个大规模背斜的形成都与重力滑动有着密切的关系。
勘探实践证明这是一种有利的油气构造。
4.4 滑脱面掩盖的构造滑覆作用的结果不可避免地导致地层出现重复或缺失,滑覆对下伏体是一种掩盖,隐蔽了有机能源矿产。
滑脱面破坏了沉积矿产的连续性,并造成上下构造不协调的现象,给油气勘探带来许多困难,但揭示它的构造特征,具有重要的实际意义。
5 结论(1)沉积地层的层圈状结构导致拆离作用在伸展性盆地中成为一种普遍现象,在对我国东部盆地的研究过程中总结出一些拆离构造的特征,这些特征可用于识别在地质历史中发生的重力滑脱作用。
(2)拆离作用所形成的构造是形成油气圈闭的有利地质体,应当视为一种油气勘探的新领域。
[ 参 考 文 献 ][1] 索书田.重力滑动构造[J ].地球科学,1983,22(3):1122.[2] 马杏垣,索书田.论滑覆及岩石圈内多层次滑脱构造[J ].地质学报,1984.(3):205213.[3] 杨巍然.论岩石圈的层状构造[J ].地球科学.1983,22(3):2332.(下转第21页)61西安工程学院学报22卷不可少。
(4)砂岩后生变化强烈,除使物性进一步变差外,还造成同层岩性的严重非均质性。
使得钻探布井的风险进一步增加。
(5)由于处于T 3y 时期湖盆的中心附近,所以砂层粒度细,以粉细砂岩为主、并具有砂层数多、单层厚度薄、含油层系多的特点。
[ 参 考 文 献 ][1] 张学例.布伦庙地区上古界储集层特征及评价[J ].西安石油学院学报,1999,14(6):69.CHARACTER ISTI CS OF THE M ES OZ O I C RESERVO IRBED IN ORDOS BASIN S OUTH XUN Y I -Y IJUN AREAZHAN G Xueli ,W AN G D ai guo ,CH EN G Shuhu i(R eserch Institu te of T h ird p etroleum E x p lora tion B rig ad e of CN S P C ,X iany ang 712000,C h ina )[Abstract ] M ain reservo ir bed in ORDO S basin sou th Zh iluozu Yananzu Yanchangzu is studied in aspects of sedi m en tary depo sit stone rock sp read in vertically rock characteristics po ro sity and perm ea -b ility .It is show n that po ro sity andperm eab ility are low er ,In vertical ,Zh iluozu is the best relatively ,Yananzu is the second ,Yanchangzu is the th ird .R eservo ir bed no rm ally are fine grained rock .D iagenesis is in ten se .A s po ro sity and perm eab ility is low er ,it is necessary that o il bed is remo lded .[Key words ] Zh iluozu ;Yananzu ;Chang 6;Chang 8;R eservo ir Characteristics(上接第16页)[4] 朱志澄.再探逆冲推覆构造的进展和方向[J ].地质科技情报,1985,4(1):917.[5] 吕朋菊,张明利,朱兴珊.泰山周围下古生界与泰山群不整合面上滑动构造的发现[J ].地质论评,1990,36(5):473478.[6] 王桂梁,曹代勇,姜波,等.华北南部的逆冲推覆、伸展滑覆与重力滑动构造——兼论滑脱构造的研究方向[M ].徐州:中国矿业大学出版社,1992.1718,87111.[7] L ister G S .et .al .D etachm ent models fo r the fo rm ati on ofpassive continental m arins [J ].T ectonics ,1991,10(5):10381064.[8] A xen G J .T he gem etry of p lanar dom inostyle no rm al abovea di pp ing basal detachem ent [J ].Jo irnal of struvtural Geo logy ,1988,11(8):405411.ANALY SIS OF D ETACH M ENT STRUCTURE IN EXTENSI ON BASIN AND THE SIGN IF I CANCE OF PETROL U M GEOLOGTZH EN G D ahai ,YAN G M inghu i ,YAN G B inyi(D ep t .of Geolog y ,N orthw est U n iversity ,X i πan 710069,C h ina )[Abstract ] D etachm en t movem en ts are taken p lace natu rally in sedi m en tary basin becau se of the layered structu re of the litho sphere .T here are fou r k ind of litho sphere ex ten ti onal detachm en t fau lt models.T he featu res of detachm en t structu re are having sliding shear zone ,m u lti level detachm en t differen t types of up and dow n structu re ,rich in dynamom etmoph ic rock and disappearing o r overlapp ing of stratum .T he associated structu res of detachm en t movem en t are p robab lely advance un its to o il and gas .[Key words ] sedi m en tary basin ;detachm en t movem en t ;associated structu re124期 张学例等:鄂尔多斯盆地南部旬邑-宜君地区中生界储层特征。
解析柴达木盆地基底构造特征及其控油意义
解析柴达木盆地基底构造特征及其控油意义摘要：柴达木盆地受祁连山和昆仑山的相向挤压控制，因此发育了柴北缘断裂、昆北断裂、祁连南缘断裂等区域性断裂构造。
同时在阿尔金构造带的重大影响下，发育形成了阿南断裂、格尔木——锡铁山断裂等区域性构造。
在两组不同方向上断裂构造的叠加作用力下，使柴达木中后期盆地呈现出北东——南西向以及北东——南西向分带的特征，同时在油气资源的形成、分布等方面产生重大的影响。
关键词：柴达木盆地构造特征控油意义一、概述柴达木盆地柴达木盆地处于青藏高原北部，四周分别是祁连山、昆仑山以及阿尔金山，是我国西部油气勘探中发现的三大盆地之一，是我国重要的油气资源库。
然而，因为柴达木盆地的特殊构造位置以及构造过程，导致盆地在形成与演变过程中，不仅受周边自然条件的影响，而且深受基底构造的控制影响。
二、基底构造特征1.重力柴达木盆地的重力异常等值线在轴向上呈现出北北西方向特征，负异常中心处于三湖地区，盆地内部异常值变化较小。
盆地边缘出现非常密集的重力梯级带，反映了昆北断裂、柴北边缘断裂以及祁连山南部边缘断裂的存在必然性。
在重力异常图的剩于区域上，塔尔丁——鱼卡这条线存在一条北东方向的重力梯级带，异常值自西向东呈现增大趋势，西部较东部埋藏浅，中间存在基底断裂。
2.磁场在航磁异常方面，柴达木盆地与昆仑山没有明显的界限，因此可以理解为昆仑山北部大量的具有较强磁性的变质岩可以无限延伸至柴达木盆地下，从而构成盆地的结晶类基底。
据有关专家研究结果显示，柴达木盆地被布伦台——鱼卡断裂一分为二，西部较东部沉积厚度大。
3.大地电磁测深研究表明，柴达木盆地的西部基底呈现出凹凸有致的整体格局，大致分为茫崖凹陷、大风山隆起、一里坪坳陷、昆北断阶、阿南断阶等构造单元。
并且在盆地东部区域发现断裂两侧的磁异常现象有很大的差异性，表现为北侧的异常值比南部低很多。
专家推测这种磁性异常极有可能体现了盆地的基底差异。
在盆地东部区域，基底的发育形成逆冲断层，将东部地区划分成昆北断阶、欧南断陷、花海子山间盆地等小构造单元。
胶莱盆地深部拆离系统及其区域构造意义_张岳桥
第27卷 第4期O IL &GAS GEO LOGY 2006年8月收稿日期:2006-07-05第一作者简介:张岳桥(1963 ),男,教授(博士生导师),构造地质与大地构造 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40572120)文章编号:0253-9985(2006)04-0504-08胶莱盆地深部拆离系统及其区域构造意义张岳桥1,李金良2,柳宗泉3,任凤楼3,袁嘉音2(1.南京大学地球科学系,江苏南京210093; 2.中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;3.中国石油化工股份有限公司胜利油田有限公司地质科学研究院,山东东营257000)摘要:地震剖面解释结果揭示了胶莱盆地深部两个低角度拆离断裂系统:一个发育于盆地南部诸城凹陷,主拆离面向南缓倾,深度为8~10k m;另一个发育于盆地北部高密凹陷和莱阳凹陷深部,由一系列北倾犁式正断层组成,主拆离面向北或北北东缓倾。
根据受控凹陷的地层记录分析、剖面复原分析和伸展量估算,并结合地表断裂滑动矢量反演结果,认为盆地南部拆离系统主要形成于早白垩世莱阳组沉积时期,该时期诸城凹陷南北向伸展量达36%~41%,最大伸展方向可能为北西-南东。
该拆离系统继承了早期胶南(或苏鲁)造山带深部滑脱构造面,其后期拆离复活主导了胶莱盆地南部不对称伸展构造样式,控制了狭长展布的莱阳期沉积凹陷发育。
北部拆离系统主要形成于晚白垩世盆地伸展阶段,伸展作用可能延续到古新世时期,控制了盆地王氏组沉积。
这个时期横穿莱阳凹陷和高密凹陷南北向伸展量估计为20%~25%,最大的伸展方向近南北向。
该拆离系统调节了胶莱盆地近南北向拉分伸展,其形成与盆地东、西两侧北北东向边界断裂带右旋剪切作用有关。
胶莱盆地深部两个深部拆离系统的时空复合或叠合造就了盆地内部复杂的伸展构造样式。
识别这两个拆离系统不仅对盆地形成机理和动力学背景提供了重要的深部构造制约,对盆地油气勘探也具有重要的指导意义。
临南洼陷走滑伸展构造及其油气地质意义的开题报告
临南洼陷走滑伸展构造及其油气地质意义的开题报告
本文旨在探讨临南洼陷走滑伸展构造及其油气地质意义。
首先，本文将对临南洼陷的地质背景和地质特征进行简要介绍。
其次，本文将阐述走滑伸展构造的基本特征及其对临南洼陷的影响。
最后，本文将探讨走滑伸展构造对临南洼陷油气地质的影响，为后续油气勘探和开发提供参考。
一、临南洼陷的地质背景和地质特征
临南洼陷位于华北地台南部，东部连接着渤海湾盆地，西部紧邻中条山。
该区域属于中生代地层，主要由华北岩群、燕山期沉积岩、古近系地层组成。
该区域沉积环境复杂，地质构造发育，是中国北方最重要的石油天然气产区之一。
二、走滑伸展构造的基本特征及其对临南洼陷的影响
走滑伸展构造是指在两个平行断层之间发生的特殊地质构造形式，主要由剪切应变和伸展应变引起。
在临南洼陷中，多条平行的褶皱带在走滑伸展构造的作用下被拉伸和变形，造成了地层厚度的变化和断层体系的发育。
同时，走滑伸展构造的作用还使得该区域的成岩作用和烃源岩的演化受到了影响。
三、走滑伸展构造对临南洼陷油气地质的影响
走滑伸展构造对于临南洼陷的油气地质有着重要的影响。
首先，走滑伸展构造的作用使得烃源岩的演化和分布发生了变化，进而影响了油气聚集的地质条件。
其次，走滑伸展构造的作用改变了天然气封闭层的形成和分布，对天然气的储存和产出产生了影响。
最后，走滑伸展构造的作用使得构造圈闭的形成和分布产生了变化，对油气勘探和开发具有指导意义。
综上所述，走滑伸展构造对于临南洼陷油气地质的影响是不可忽视的。
通过对走滑伸展构造的探讨和分析，可以为临南洼陷的油气勘探和开发提供重要的参考和指导。
盆地分析(6)伸展盆地-变换构造带
Rosendahl(1987)认识到，调节带的几何学特征很大程度上依赖 于两个正断层组之间叠覆的程度。在叠覆的相对倾斜的正断层组之 间的背斜隆起带被称为“低地势调节带” (low-relief accommodation zones)。使用“低地势”这个术语是因为，东非裂 谷中这些带的绝大部分都沉没在大型盆地之中。相背倾斜的正断层 组的叠覆部分之间相对未沉降的地区被Rosendahl等(1986)称为“盆 内脊”(interbasinal ridges),而被Reynolds(1984)和Rosendahl(1987) 称为“高地势调节带”(high-relief accommondation zones)。
本人认为,可将“构造分段作用” (segmentation) 和 “变换构造”(transition structure) 作为含义最广的两 个对应概念来理解。 前者指造成区域或局部构造发生分段的一种构造作 用型式，是由多方面因素引起的，它具有动力学或运动 学的含义； 后者主要指分段作用形成的结果或表现型式即变换 构造，具有几何学的含义。
Larsen(1988)、Peacock和Sanderson(1994)提出了转换斜 坡（relay ramps）的概念，并进行了深入的分析。其构造特征 表现为：发育于两条同向倾斜的正断层的叠覆部位，是联结一 条逐渐终止的正断层的上盘与另一条逐渐终止的正断层的下盘 之间的斜坡构造，并有效地传递两个雁行排列的同向正断层之 间的应变。类似的构造也被称为断层桥（Ramsay和Huber,1987)。
J.E.Faulds(1998)提出了伸展构造的“分段作用” (segmentation)的概念；讨论了“调节带”和“传递带” 的概念及其在伸展区的“构造分段”中的作用
他指出，伸展区带的分段作用(segmentation)是由单条断层 上或断层系上位移的不均匀分布造成的。 单条断层上的位移在断层的中段附近达到最大，而向两端 逐渐减弱(图1)。一条正断层的总体长度大体上与垂向位移量成 比例。单条正断层或一组断层在各种不连续的地方终止 。 如转换斜坡(relay ramps)联结一条 断层的上盘与另一条断层的下盘， 并有效地传递两个雁行排列的同 向正断层之间的应变。在这些不 连续地段中位移量和断层倾向的 变化产生了伸展地块的分段作用， 它们最终导致各单个盆地的产生 和下盘的抬升(图1B和1C)。
构造演化在石油系统分析中的意义
0.75 0.7 0.65
4240000
风 3井
碱 1井
0.6
4220000
4220000
0.55 0.5
4200000
旱 2井
4200000
0.45 0.4 0.35 0.3 0.25
茫 南 1井
4140000
弯 参 1
4140000
0.2
柴 西 地 区 下 油 砂 山 组 沉 积 前 预 测 路 乐 河 组 有 机 质 成 熟 度 （ Ro％ )平 面 分 布 图
弯 参 1 16440000 16460000 16480000
4140000
-6500
Q3+4沉 积 前 古 构 造 轮 廓 及 油 气 运 移 路 径 图
16280000 4280000 16300000 16320000 16340000 月 1井 沟 4井 采 东 尖 西 1 咸 7井 4260000 柴 3井 狮 深 7 七 23井狮 深 5 七 东 2 红 地 107井 阿 4240000 地 3井 阿 参 1井 阿 参 2井 狮 深 20井 -3000 油 14井 油 6井 风 2井 风 4井 碱 2井 -4000 -4500 4220000 -5000 -5500 -6000 4200000 -6500 -7000 -7500 坪 1井 4180000 -8000 -8500 落 参 1井 4160000 4160000 -9500 -10000 -10500 4140000 16280000 16300000 16320000 16340000 16360000 16380000 16400000 16420000 弯 参 1 16440000 16460000 16480000 4140000 -11000 -9000 4240000 -3500 红 13井 跃 127井 参 1 砂 19井 砂 20井 南 10 风 3井 碱 1井 -2000 -2500 梁 3井 -1500 4260000 尖 6井 5井 尖 16360000 16380000 16400000 16420000 16440000 牛 参 1井 16460000 16480000 4280000
伸展构造盆地的平衡剖面及其构造意义_以松辽盆地南部为例
收稿日期:2002-06-18基金项目:国家自然科学基金项目(No.40172070);吉林油田勘探开发科学研究院项目.伸展构造盆地的平衡剖面及其构造意义以松辽盆地南部为例颜丹平1,2,田崇鲁3,孟令波4,张建增2,周美夫5(1.教育部岩石圈构造、深部过程及探测技术重点实验室,北京100083;2.中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083;3.石油大学地质科学系,北京102249;4.吉林油田勘探开发研究院,吉林松原138000;5.香港大学地球科学系,香港)摘要:挤压构造的平衡地质剖面分析已经广泛应用于造山带构造分析,但伸展构造区的平衡地质剖面分析实例仍然很少.运用盆地分析的技术与方法,分层序或阶段将地质构造依次恢复、地层逐层回剥,并通过在松辽盆地南部吉林两井油田扶余油层4条剖面的实践,复原出不同时代盆地构造与地层发育的连续剖面,揭示出松辽盆地南部主要构造样式是以浅表构造层次的负花状构造及深层剥离断层发育为特征;断层生长指数、盆地的伸展史和伸展量等参数显示,晚白垩世是构造转型的重要阶段,此前主要为走滑构造样式形成阶段,此后则主要为伸展滑脱构造发育阶段.在此基础上,提出松辽盆地具有伸展-走滑双重力学构造性质,可能是一个弧后构造盆地.关键词:平衡地质剖面;伸展盆地;构造变形史;两井油田;松辽盆地.中图分类号:P54 文献标识码:A 文章编号:1000-2383(2003)03-0275-06作者简介:颜丹平(1964-),男,博士,副教授,主要从事构造地质学、盆地构造及构造地球化学的教学与研究工作.E mail:yandp@cug 平衡地质剖面是指可以把剖面上的变形构造通过几何学原则全部复原成合理的未变形状态的剖面.为了建立合理的地质横剖面,Dahlstrom [1]和De paor [2]等总结了2条原则:(1)对在几何学上合理的横剖面,在不存在间断的情况下,其岩层的长度是一致的;(2)在一个特定的地质环境下,只可能存在一套特定的构造.平衡剖面要求剖面线平行于构造运动方向,即垂直于构造带的走向,其基本约束条件是变形前后物质的体积不变,即 体积不变原则!,在垂直构造走向的剖面上表现为 面积不变原则!.归纳起来即是,如果一条构造剖面能够复原至未变形的状态,那么它就是一条合理的地质横剖面.目前,上述原则大多运用于挤压构造变形的定量研究以及在此基础上进行的构造复原实践中,如:在Appalachi ans[3,4]、Andes[5]、Alps[6,7]、天山[8]、Pyrenean[9]和喜马拉雅[10]等造山带中绘制的平衡地质剖面及构造复原剖面,不仅使造山带构造得到了合理而令人信服的解释,而且可以定量描述变形形成和发育过程.近年来,利用深部地震资料绘制的平衡地质剖面则使其精度大大提高[10,11].然而在伸展构造区,特别是伸展构造盆地中,地层与构造往往是同步发展的,即在构造发生、发展的同时,伴随着老地层的逐步埋藏和新地层的沉积.而且受区域性阶段性构造运动的影响,盆地演化也显示出阶段性,这又往往形成构造变形的叠加;此外,地层的压实作用与剥蚀作用也是张性盆地构造演化中普遍存在的问题.因此,如何合理地、定量地对伸展盆地构造进行解析是盆地构造分析中的一个难点.目前,这方面的研究尚处于探索之中[12~14].笔者遵循盆地构造分析的基本思路,运用盆地反演的技术与方法,分层序或阶段将地质构造依次恢复、地层逐层回剥进行压实恢复.通过在松辽盆地南部吉林两井油田扶余油层4条剖面的实践,复原出不同时代盆地构造变形与地层的连续剖面,以此揭示松辽盆地南部主要含油层的演化过程与构造发展历史.通过计算断层生长指数、盆地的伸展史、断层滑脱深度等参数,综合分析总结盆地基本构造样第28卷第3期地球科学 中国地质大学学报Vol.28 No.32003年5月Ear th Science Journal of China University of GeosciencesM ay 2003式及发育演化的阶段.在此基础上,对松辽盆地构造性质及盆地构造类型进行了探讨.1 地质背景松辽盆地是在兴蒙造山带华力西造山作用基础上发育起来的,其主体成盆时期是从侏罗纪开始,并在早白垩世中期,形成了统一的 古松辽盆地![15].两井油田扶余油层位于松辽盆地南部中央坳陷带.经吉林两井油田钻孔揭示,钻遇地层自下而上有:白垩系泉头组三段、四段、青山口组、姚家组、嫩江组及第三系与第四系.两井油田泉头组四段扶余油层资料最为丰富,其顶面构造埋深1600~1900m,其构造总体面貌为向西南倾斜的斜坡区,构造倾角约为3∀,并发育有向西南倾的让字井鼻状构造和北西、北东走向呈条状断块的首字井条状构造,并形成垒、堑相间的构造格局(图1).油田基本特征是高角度正断层极为发育,断层延伸不远,约3~5km,长者10~15km ,断距20~60m ,一般30m 左右,以北北西向为主.断层在图1北段中部和南东区域分别构成复杂的断层聚合带,但在2个区之间形成明显的构造转换带,断层发育明显减少(图1).#吉林油田勘探开发研究院.两井油田扶余油层(新增)石油探明储量报告,1997.2 两井油田平衡地质剖面与构造发育史剖面2.1 岩石力学基本参数为综合分析张性盆地的构造变形史、伸展史和沉降 埋藏史,必须从地层发育的角度对沉积地层进行压实恢复和剥蚀恢复.这首先需要获得沉积岩石的基本岩石力学参数,如杨氏模量、泊松比、平均密度、内聚力、内摩擦角和抗张强度等.根据吉林两井油田地震解译、地质测井和钻井资料的综合资料成果#,将区内主要地层划分为K 2 Q 、K 1(嫩江组)、K y (姚家组)、K q (青山口组)、K q 4-∃(泉四段1沙组)、K q 4-%(泉四段2沙组)、K q 4-&(泉四段3沙组)、K q 4-∋(泉四段4沙组)和下伏地层共9个层位.其中在泉四段5个层位中获得了系统的岩心样品,并在北京科技大学岩图1 两井油田扶余油层顶面构造(右上角插图为松辽盆地南部构造略图,据#修改)Fig.1T ectonic map on the peak surface of F uyu oil bearinglayer in L iang jing area and a tectonic outline of southern Songliao basin in the inser t石力学实验室进行了岩石力学测试,获得了系统的岩石力学参数,其他层位岩石力学参数则根据吉林油田研究院有关沙泥岩比值计算获得,断层参数主要根据对吉林油田、辽河油田、胜利油田和中原油田等的综合研究实践基础而推断得出(.由上述试验、计算和推断获得的所有岩石力学参数如表1所示.(田崇鲁,颜丹平.低渗透致密储层裂缝精细描述技术及发育规律研究.石油天然气总公司研究报告,2000.2.2 平衡地质剖面与构造发育史剖面运用中国地质大学(北京)和石油勘探开发科学研究院共同研制的盆地构造模拟软件(BSM D)[16],对两井地区4条综合地质构造剖面(图1)进行了平衡剖面解释,并分析和反演了构造发育史剖面(图2).这些构造剖面具有以下基本特征:(1)扶余油层主要发育高角度正断层,断层有规律地组合成地堑-地垒构造样式.从平面上分析,断层发育极不均一.在图1北段中部及南东区域密集发育,断层延伸长度较大,而其他区域则表现规模小、发育程度低的特点.在平衡地质剖面上,如果将上述断层向深部延276地球科学 中国地质大学学报第28卷表1 各主要构造模拟层系岩石力学参数T able 1Rock mechanics parameters fo r the simulating beds层系E /M Pa 泊松比 /(g )cm -3)c /kPa /(∀)F /M Pa K 2-Q 1.800.140 2.35031.441.0 3.79K 1 1.900.145 2.40031.438.0 3.79K y 2.100.153 2.43332.131.0 3.40K q 2.200.158 2.46132.141.0 3.40K q 4∃2.300.170 2.45436.128.73.62K q 4 % 2.330.180 2.43336.131.85 3.74K q 4 & 2.350.183 2.52437.140.9 3.74K q 4 ∋ 2.380.184 2.52437.130.8 3.62下伏地层 2.410.215 2.59036.540.03.68断层1.500.150主要岩性:K 2-Q .松散的砂、砾;K 1.河湖相粉砂、泥岩;K y .泥岩夹粉砂岩;K q .粉砂与泥岩互层;K q 4 ∃.粉砂岩为主;K q 4 %.粉砂岩为主;K q 4&.粉砂岩为主;K q 4∋.粉砂岩为主;E .杨氏模量;c .内聚力; .内摩擦角;F .抗张强度;资料来源:泉头组四段为实测,测试者:北京科技大学王宝学等,其他则根据油田研究院有关砂泥岩比值计算获得.伸,断层组合成一个清晰的负花状构造(图2d 最为典型).实际上,由于扶余油层及其上覆和下伏地层深度有限(均在2000m 左右,图1),因此,平衡地质剖面所勾绘的仅为这一负花状构造的顶部.由表2可知,平衡地质剖面的拆离断层深度在4.5~8km,说明上述断层产状变缓并构成构造滑脱的部位远在扶余油层之下,上述断层密集区域为负花状构造的花心区;但这一深度比长英质岩石脆-韧性过渡的10~15km 正常深度要小得多.根据油田勘探资料,推测这是区内高地热流值作用的结果.(2)在图2平衡地质剖面建立基础上,通过地层的逐层回剥,获得了平衡剖面的构造发育史剖面(图2),并且获得了每条平衡地质剖面中各条断层的生长指数.断层活动速率从扶余油层至上白垩统和第四系变化不大,以上白垩统作为分割第四系与下伏地层的界面,部分断层只在界面以下活动,多数断层则表现长期活动特征.(3)由构造发育史剖面分析,建立并计算获得了各主要层位的伸展量值(表2).晚白垩世及以后的伸展量在205~360m,而此前的伸展量多在50m 以下,二者相差4倍以上,说明上白垩统界面上下断层活动强度有明显的不同,晚白垩世前后是构造运动阶段的重要分界线,并形成2个清晰的构造演化阶段.(4)对比表2中的伸展量值,4条平衡地质剖面中,剖面1,3和剖面4(南北两端)伸展量值要大于剖面2.显示这一地区(两井油田)伸展应变量大小的大致分布是南北两端变形强,而中部变形相对较小一些;相应地剖面1,3和4断层位移量要大于剖面2.特别是早白垩世以前,这种变形趋势尤其显著.(5)局部地段存在构造反转.从表2中的数据还发现,4号剖面在青山口组沉积时期出现负伸展量值,表明发生了构造反转现象.从地质上分析,这是由两井油田东南部近南北走向的逆冲走滑断层作用,并造成地层缩短所致.这说明两井所在的松辽盆地在白垩纪构造演化过程中,不是一个单纯的伸展盆地,而更可能是兼具走滑和伸展性质的双重力学性质构造盆地,其收缩则应为局部应力场作用所形成.3 问题讨论松辽盆地被认为是典型的伸展构造盆地,并在此原则指导下对其伸展构造变形样式及形成机制进表2 平衡地质剖面1~4的伸展量T able 2Ex tensio n measures of balanced sections 1-4地层剖面1层长/m 断层位移/m 剖面长度/m 伸展量值/m 剖面2层长/m 断层位移/m 剖面长度/m 伸展量值/m K 2 Q 17640.29286.8448017924.00285.27930017719.83205.8915017924.00205.028400K 117640.29214.8471017632.10103.33050017719.83133.6229017634.5524.168070K y 17640.2910.3076117633.22 1.62094217719.8342.6571317681.74 2.279584K q 17640.2911.1697117644.327.60292417719.8316.8042517718.437.698458K q 417640.2935.2696217675.0635.020********.8320.7460317714.097.498456地层剖面3层长/m 断层位移/m 剖面长度/m 伸展量值/m 剖面4层长/m 断层位移/m 剖面长度/m 伸展量值/m K 2 Q 17664.13262.3172017924.00261.0952*******.09362.7633017924.00361.836900K 117664.1330.9358317641.51 4.16110617563.0984.5863417578.2349.863970K y 17664.1337.4975117646.079.71824317563.0942.0945117543.6711.337330K q 17664.1324.1401417667.6213.81925017563.0928.8013817533.02-0.635750K q 417664.1322.5429217691.1624.78630017563.0924.0226417553.087.006591折离断层深度:剖面1~4分别为4582.95,7190.94,7296.37,7828.97m.277第3期 颜丹平等:伸展构造盆地的平衡剖面及其构造意义 以松辽盆地南部为例图2 剖面1-4的平衡地质剖面(a,b,c,d)及反演构造剖面(a1-d4)F ig.2Balanced sections(a,b,c,d)and their developped tectonic sections(a1-d4)for sect ions1-4行过系统的研究和总结[17,18].近年,在松辽盆地局部构造及盆地构造样式解译和分析基础上,发现了一些特征性的变形样式[19],如反转构造[20,21]和转换构造带[22],这为盆地构造分析与形成机制研究提出了新的问题:这些构造样式是伸展构造下的附属产物,还是具有其特殊的力学成因机制?在两井油田扶余油层发育的高角度正断层构造组合,在浅层次(2000m)下表现为负花状构造样式,表明走滑(斜滑)构造作用在其中起着重要的作用,局部地段的构造反转也进一步说明,斜滑机制是存在的;在4.5~8km深度即发育构造滑脱带,将长英质岩石在低角度正断层作用下的脆-韧性变形发育深度大大降低,预示区内这一时期具有很高的地热流值,这表明伸展作用机制是盆地构造变形的主要制约和控制原因.综上所述,松辽盆地具有走滑-伸展的复合力学性质.长期以来,对松辽盆地的盆地类型存在较大争论,有克拉通内坳陷盆地、克拉通复合盆地、双弧后裂谷盆地和弧后裂谷盆地等不同认识[15].实质上,争论的焦点在于走滑-伸展机制对盆地形成、演化的时空制约关系.两井油田平衡地质剖面分析结果清楚表明,盆地主要的伸展作用发生在晚白垩世以后,而在晚白垩世以前,伸展变形量相对要小得多,走滑剪切作用可能占主导作用,晚白垩世是盆地构造278地球科学 中国地质大学学报第28卷力学性质转型的重要时期.Ren等[23]最近关于中国东部伸展盆地的研究成果则在此基础上作了进一步的论证,并认为松辽盆地在成因上可能主要受西太平洋板块俯冲构造格局的影响,是一个弧后构造盆地.4 结论(1)两井油田扶余油层及上覆地层断层构造样式,总体受深部低角度滑脱正断层控制,滑脱断层深度达4.5~8km.在浅表构造层次下,呈地堑-地垒的组合构造样式;(2)大规模伸展作用发生在晚白垩世及以后,晚白垩世前可能主体为伸展走滑构造盆地,并形成负花状组合构造样式.晚白垩世是盆地构造性质转型的重要时期;(3)区域上分析,包括两井油田区在内的松辽盆地,可能主体为一个弧后构造盆地,受太平洋板块俯冲作用控制.研究过程中,汪新文博士、王小牛老师提供了平衡地质剖面分析的技术支持,北京科技大学岩石力学实验室王宝学帮助进行了岩石力学参数测试.在此,一并表示衷心的谢意.参考文献:[1]Dahlstrom C D A.Balanced cross sections[J].CanadianJournal of Earth Sciences,1969,6:743-757.[2]Depaor D G.Balanced section in thrust belts, 1.co nstruction[J].AA PG,1988,72(1):73-90.[3]Reks I J,G ray D R.Strain pattern and shor tening in afolded thrust sheet:an example from t he souther n Ap palachians[J].T ectonophysics,1983,93:99-128. 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Song liao basin w ith the technology and method, including deformation history restoration,decompaction and erosion restoration.The structure of different ages and the continuous sedimentary sections have been restored.T he results show that the structural styles possess the characteristics of negative flow er structure in the shallow level and ex tensional detachment in deep level.The parameters,including fault grow th index,the basin ex tensional history and fault detachment depth,indicate that Late Cretaceous is an im portant stage for the structure transferring mainly w ith a strike slip style before this time and an ex tensional structure and detachment after this time.Therefore,a basin model w ith tw in dy nam ic property and back arc characters is proposed.Key words:balanced geolog ical section;extensional basin;deformational history;Liangjing oilfield; Song liao basin.280地球科学 中国地质大学学报第28卷。
伸展褶皱作用及其油气勘探意义
摘 要 ：伸展 褶皱 是张性 盆地区构造变形的重要组成 部分 ，其 分布相 当普遍 ，多属于与 正断层 相关 的褶皱。伸展 褶皱 的 分类 可以采用褶 皱轴 向与成因类型相结合 的方案 。按褶 皱轴 向与相关 正断层 或区域 构造线 的关 系可分为纵 向、横 向和 斜向褶 皱 ３大类 ；按褶皱 作用 的成因机制又可分 为伸展 断弯褶 皱 、伸展 断展褶皱 、断层牵 引褶 皱 、逆牵 引褶皱 、均 衡 褶 皱 、断层 位移梯度褶皱 、构造变换带褶皱 、横 向收 缩褶皱 、转 换伸 展褶皱 等多种类 型。伸展 褶皱是 伸展 型盆地 中最 重要的油气圈闭构造 ，而且可 以控制沉积相带 的分布 ，有利 于形成 良好的储集 岩系 ，促进油 气运移 ，并 与断层 、岩性 、 地层相结合形成多种类型的复合油气藏 ，控制油气 的富集 区带 。
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第２ ２卷 第 １期 ２０ ０ ８年 ２月
Байду номын сангаас
现
代
地
质
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ １２ ．１ Ｆ ｂ２ ０ ｅ． ０ ８
ＧＥＯＳＣＩ ＥＮＣＥ
伸 展 褶 皱 作 用及 其 油气 勘 探 意 义
汪 新 文
（ 国地 质 大 学 地 球 科 学 与 资 源 学 院 ，北 京 中 １０ ８ ） ０ ０ ３
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松辽盆地源35区块扶余油层地震油藏描述的开题报告
松辽盆地源35区块扶余油层地震油藏描述的开题报告一、研究背景和意义松辽盆地是中国油气勘探开发历史悠久的区域之一，其中源35区块是该盆地中比较重要的区块之一。
该区块地处准噶尔造山带南缘，构造复杂，油气藏条件多样。
在该区块内，扶余油层是一个重要的油藏，目前已经发现了多个扶余油田，但是对于该油层的地震油藏描述研究还不充分。
了解扶余油层地震油藏的特征和规律，对于进一步深入开展该区块的油气勘探开发具有重要意义。
首先，可通过地震油藏描述研究，了解扶余油层的空间分布和孔、隙结构等地质特征，为油气勘探决策提供科学依据；其次，可通过研究地震属性与地质参数的关系，建立有效的地震油藏预测模型，为油气勘探开发提供技术支撑。
二、研究目标和内容本文旨在通过对源35区块扶余油层地震油藏的描述研究，探究该油层的地震特征、油气藏空间分布规律以及与地质参数的关系等。
具体研究内容包括：1. 对扶余油层地震属性进行分析和研究，确定有效的地震属性解释方法。
2. 基于地震影像，综合地质资料和井测数据，描述扶余油层油气藏的空间分布规律和地质特征。
3. 分析地震属性与地质参数的关系，建立地震油藏预测模型。
三、研究方法1. 采用地震数据处理软件包，对源35区块的地震资料进行分析和处理，提取出扶余油层地震属性。
2. 根据地震资料和现有油气勘探开发资料，建立源35区块的地震景观模型，对扶余油层进行三维可视化，分析其空间分布规律和地质特征。
3. 通过分析地震属性与地质参数的关系，建立地震油藏预测模型。
四、预期成果1. 确定扶余油层的地震特征和地质特征，为该油层的油气勘探开发提供科学依据和技术支持。
2. 建立有效的地震油藏预测模型，为该区块的油气勘探开发提供技术保障。
3. 探索了一种地震油藏描述方法，可为类似地质区域的油气勘探开发提供参考。
松辽盆地陆相页岩油气调查取得重要突破
松辽盆地陆相页岩油气调查取得重要突破松辽盆地陆相页岩油气调查取得重要突破近年来，我国石油行业一直在积极开展页岩油气勘探，尤其是在陆相页岩油气领域方面取得了一系列重要突破。
最近，松辽盆地陆相页岩油气调查也取得了重要突破，为我国的能源保障做出了贡献。
一、松辽盆地陆相页岩油气调查的重要性松辽盆地是我国重要的石油天然气产区，也是新生代陆相沉积盆地中油气资源最为丰富的区域之一，其中包括重要的页岩油气资源。
在当前我国不断追求能源安全的背景下，松辽盆地陆相页岩油气的开发和利用具有重大战略意义。
二、松辽盆地陆相页岩油气调查成果的主要内容松辽盆地陆相页岩油气调查主要涉及盆地底部到西部边缘的区域，面积达数万平方公里。
通过200余口钻孔，数百万米地层详细描述和分析，数千项岩心油气地化分析，数十个采集区的现场产能评价和试采，以及大量的地震、地球化学等综合地球物理调查方法综合，以及岩石微观实验数据分析等方法，取得了如下主要成果：1、确定了盆地页岩油气成藏类型；2、建立了对地区各级物源、古地貌、沉积和构造演化影响的分析；3、分析了各类岩石成熟度、孔隙特征、储集能力、裂缝发育程度、微观构造特征、天然裂缝系数、物性特征等关键因素；4、识别了对生烃、成烃、储层发育和停滞等方面的主控因素；5、详细揭示了油气规律及其主控因素；6、采用页岩油气藏湿法提取技术，实现了微钻取样的有效生产，取得了较高的油气产量。
三、松辽盆地陆相页岩油气调查成果的意义松辽盆地陆相页岩油气调查的成果，对于我国石油行业和国家能源保障具有重要意义。
主要体现在以下几个方面：1、确定页岩油气藏形成的主要因素，对页岩油气勘探及成藏准确定位提供了参考依据；2、明确页岩油气储层的特点，对页岩油气勘探技术的改进及优化提供了指导；3、建立了一套科学合理的陆相页岩油气勘探技术体系，为其在松辽盆地的勘探和开发提供了支撑保障；4、为我国陆相页岩油气勘探和开发提供了成功经验和技术参考。
实验报告
构造物理模拟实验报告——铲式伸展、挤压和反转构造的砂箱模拟实验1、引言挤压构造变形是地壳变形的基本样式，而伸展盆地是油气形成聚集的重要场所。
在我国东部与西部的各主要含油气盆地中，挤压、伸展构造对于盆地的形成、演化以及油气运移聚集有着不同程度的控制作用，加强对挤压、伸展构造的深入研究具有十分重要的经济、地质意义。
利用砂箱实验装置，模拟挤压构造变形、铲式伸展变形和在不同边界条件下的伸展断层系统的形成过程，为充分理解断层系统的几何学、动力学演化过程提供了有力的依据。
2、模型设计2.1、铲式拆离伸展模型模型固定端一侧用聚苯塑料块构成一个铲式的边界断层，沿此铲式边界断层在模型的底部铺一层帆布，帆布的一端连接在活动端挡板底缘。
随着活动端的向外移动，牵动帆布以及上覆的砂一起运动，在铲式边界断层上盘发生变形。
采用边伸展边加砂模拟同沉积作用。
砂层厚度为1-1.2cm ，各层间以白色薄砂层为标志层，拉伸速率为4mm/min ，总伸展量为20cm 。
图1.铲式伸展构造实验装置2.2挤压变形模型（推土机模式）图2.挤压构造实验装置实验材料为砂子，砂层厚度为1-1.2cm ，各层间以白色薄砂层为标志层。
挤压速率为4mm/min ， 总挤压量为20cm 。
2.3、反转变形模型在砂箱底部铺一层胶皮，胶皮的两端分别连接在活动端挡板底缘和固定端挡板底缘。
实验过程先拉伸后挤压，实验材料为砂子，砂层厚度为1-1.2cm ，各层间以白色薄砂层为标志层。
拉伸速率为4mm/min ，总拉伸量为20cm ，且每隔25分钟加砂一次模拟同沉积地层；挤压速率为4mm/min ， 总挤压量为20cm 。
图3.反转构造实验装置3、实验结果3.1、铲式拆离伸展模型实验结果 伸展开始前的砂层如图4-a 。
图4-a 变形前砂层形态在伸展至0.5cm 时，在靠近活动端一侧的砂层受基底不均匀拉张和重力作用产生一条断层（图4-b 断层1）。
图4-b 伸展0.5cm时砂层形态伸展至4cm时，边界断层处砂层开始发生旋转，在深部水平拆离断层面上出现一条深度较大的、与边界断层反向倾斜的正断层（图4-c断层3），倾角近45°。