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石油地质学 教案9

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石油 地质学 教案
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1 第九章 几种重要的含油气盆地 § 1 前陆盆地 一、概念 1.前陆盆地是指位于造山带前缘与相邻克拉通之间的盆地。这种盆地也有人称为前渊。但一般将前陆盆地系统中的深坳陷部分称作前渊。前渊盆地、山前坳陷均属于这一类。它包括褶皱 —— 冲断带、前渊、前缘隆起和后缘隆起(图 9其中第一部分又称为变形带或造山楔。正是由于造山带的褶皱 —— 冲断作用,导致岩层的构造重叠,产生构造负载,造成岩石圈的挠曲下沉,是一种重要的、典型的挤压挠曲盆地。 阿拉伯地台水平比例尺 垂直比例尺0 805斜带 山前褶皱带山前拗陷第四系上 新 统中 新 统至 渐 新统白 垩 系图 9 斯湾盆地剖面图 2.造山带系指造山作用中经受强裂变形的地壳的狭长形山带。板块观点,造山作用发生于板块聚敛边界,是板块府冲、碰撞作用造成的。 (二)基本类型 1.周缘前陆盆 形成于大陆壳表面向下拖曳与碰撞造山缝合线(带)相接之处,与陆 —— 陆( A 型府冲)有关。相邻造山带倒向盆地,蛇缘岩缝合线(带)比岩基岩浆和火山带更靠近盆地。 2.弧后前陆盆地 形成于大陆壳表面向岛弧造山带的后侧方向向下拖曳,与大洋岩石圈的府冲( B 型府冲)有关,蛇缘岩消减杂岩体比岩基岩浆带和火山岩带更远离这类盆地。 3.破裂前陆盆地 盆地的形成 是因基底卷入前陆变形作用,造成块状隆起和基底 —— 核部褶皱所分隔的孤立盆地,这种变形样式可以发生在周缘或弧后环境中。 根据基底隆起方向与造山带走向正交或平行可分为两类。与造山带近正交分割的前陆盆地,是由于造山带在碰撞后缩短常常引起在其正交方向上的伸延。特别是坳拉槽地区老断层的复活和新的伸展断层发育使前陆裂解形成分割性盆地,构成盆地和隆起相间的格局,与造山带近平行分割的前陆盆地,则为基底核杂岩隆起所分割。 4.再生前陆盆地 中国有些地区的造山作用与同时代的俯冲作用或碰撞作用无关,也缺乏同时代的岩浆弧或蛇绿混杂岩 带为佐证。与这些造山带相邻的盆地常与古特提斯构造阶段,造山带在新特提 2 斯构造阶段的活动有关。其构造样式、沉积样式、沉降特征和油气系统特征与前陆盆地类似,称为再生前陆盆地。其形成机制主要与再旋回造山作用所产生地壳缩短和构造负荷有关。 二、特征: 1.剖面特征: 可能是简单形、复杂形的,背驮盆地和前渊组合,基底冲断作用与沉积共同发生,基底冲断将盆地分段为小盆地,沉积后变形,导致剥蚀。 2.地球物理特征 重力异常在冲断带一侧为正异常,等值线密,向克拉通方向渐变为负异常,等值线疏。磁异常等值图和大地电流测深法中也出现 类似变化。 3.变形特征 盆地一侧为褶皱 —— 冲断带,有褶皱推覆体、叠瓦推覆体等类型,下部常见双重构造。前缘隆起部位常发生挠曲应力产生的张性或扭张性断裂,在后期可能出现反转。盆地内构造样式以台阶状逆断层及断弯褶皱、断展褶皱等为特征,冲断方向自造山带指向克拉通。由于盆地发育在被动大陆边缘之上,被动大陆边缘层序中的正断层在前陆盆地发育期可能反转,向上穿切前陆盆地层序。 4.沉降特征 前陆盆地的沉降为冲断载荷引起的挠曲沉降,沉降幅度向克拉通方向逐渐减少,同时沉积中心也逐渐向克拉通方向迁移。但在连续粘弹性岩石圈情况下 ,前陆盆地的前缘隆起( 不断向构造负荷作用方向迁移,从而在造山带附近产生较深和较狭的沉降中心。 5.岩浆活动 前陆盆地位于陆壳上,一般缺乏岩浆作用事件;但下伏被动大陆边缘层序中可能出现岩浆活动,成对大陆边缘中 —— 被动陆缘也可能出现岩浆岩。 6.矿物成份特征 下部层序以灰、灰绿色石英砂岩组合为主,上部以红、杂色岩屑砂岩为主。成份成熟度由下而上明显降低。反映早期物源以克拉通为主,而后期物源来自造山带。 7.沉积特征 大陆壳相撞形成缝合线,不是各点同时碰在一起,常呈剪刀式闭合。在未完全碰撞之处老洋盆继续存在,称之为残留洋盆。当碰撞造山带发育时,形成前陆盆地山麓磨拉石(沉积)建造。残留洋盆中形成大型三角洲体系,向海盆发育海底扇、浊积岩和远洋沉积,这属于前造山期的复理石建造。随着俯冲、碰撞继续发育,残留洋盆逐渐缩小,最终封闭,前陆盆地不断扩大,磨拉石依次覆于复理石及三角洲体系之上。 前陆盆地与下伏被动陆缘层序间、前陆盆地不同阶段,发育沉积层序间的不整合面。前缘隆起早期的侵蚀不整合与中期应力松驰形成的不整合可以叠合在一起,层内同构造现象普遍。 3 三、石油地质特征 1.源岩条件特征:具被动大陆边缘沉积型和 前陆坳陷型烃源岩系,岩石类型主要为海相碳酸岩、页岩。其成熟的生油气中心总是靠近深坳带侧,受造山期间的挤压以及地层负荷的作用,深坳陷部位的油气沿断层、不整合面或渗透储集层向上或向克拉通一侧进行运移。 2.储层特征: 也可分为两大体系,下部以台地相碳酸盐岩为主体的储集体系和上部以陆相碎屑岩为主体的储集体。 3.圈闭特征: 背斜构造圈闭、断层圈闭和地层圈闭是此类盆地最普遍和最为重要的圈闭。背斜构造圈闭主要为一些逆冲断层相关褶皱,分布在靠近盆地逆冲断裂带一侧。断层圈闭既有裂陷阶段形成的由正断层构成的断块圈闭,亦有后 期造山阶段运动影响,在逆掩冲断作用下形成的冲断层构成的断层圈闭,以及早期正断层反转形成的断块或前缘隆起轴部张扭性断裂形成的圈闭等。与逆冲断层有关的断层圈闭主要发育在山前地带;与正断层活动有关的断层圈闭,一是发育在早期的裂谷盆地内,二是发育在晚期靠近地台一侧。地层圈闭主要发育在靠近克拉通一侧。因多期升降会形成多个不整合面,其地层总是向克拉通方向逐渐超覆,因此不整合类地层圈闭也是前陆盆地常见的一种重要圈闭(图 9 245316112图 9陆盆地油气藏分 布模式 由于造山活动以及冲断带的不断挤压,盆地内油气藏会因此而不断调整、改造和再分配,是油气藏遭受破坏比较严重的一类盆地。 § 2 裂谷盆地 一、概述 裂谷盆地也称伸展盆地,是地壳或岩石圈在引张作用下减薄、破裂和沉陷形成的盆地。伸展构造是指在区域性引张作用下形成的各种构造变形。裂谷盆地和构造所形成的背景可以是各种不同的构造环境下,如重力滑动、拉张、挤压、扭动和上拱等条件,并可出现在岩石圈演化或威尔逊旋回的各个发展阶段。 伸展盆地内可简单划分为大陆裂谷系、大洋中脊裂谷和过渡型或陆间裂谷。按其成因又划分为主动裂谷和被动裂谷。 裂谷盆地一般可划分为三个阶段(图 9初始张裂阶段、断陷阶段和坳陷阶段。 4 2 . 断陷发育阶段陆壳陆壳3 . 拗陷发育阶段陆壳1 . 初始张裂阶段洋壳洋壳洋壳上地幔上地幔上地幔图 9国东部中新生代裂谷盆地演化模式 二、石油地质特征 1.油气生成特征 烃源岩可以有碳酸盐岩、泥页岩,源岩厚度大,有机质以水生生物为主,且丰富、分布广、类型多的特点。地热梯度高,利于有机质向油气的转化。 2.储盖组合特征 坳陷型裂谷在稳定沉积环境下,储集层 发育规模大、横向稳定、成熟度高。断陷盆地在块断运动作用下发育规模小、横向变化大、储集层成因类型多。盖层岩石类型多,主要为泥质岩类、盐岩、膏岩及致密的碳酸盐岩。生储盖组合在裂谷前期为新生古储组合为主,断陷期为自生自储式组合为主,而裂谷后期以古生新储组合为主。 3.运移特点 裂谷盆地中油气运移既存在侧向运移又存在垂向运移,但以垂向运移为主,断裂带控制了裂谷盆地中油气田的地理分布。裂谷盆地断裂体系发育,油气纵向运移十分活跃,有多期运聚、重新分配、多期成藏的特点,油气往往沿断裂向上运移,在断裂两侧富集,纵向含油气井 段长。 4.油气分布特征 裂谷盆地油气藏类型多(图 9主要有背斜油气藏、断块油气藏、岩性油气藏、地层不整合油气藏、地层超覆油气藏。坳陷型裂谷盆地中部,一般发育与基底活动有关的背斜油气藏、断块油气藏;断陷盆地陡坡带则主要发育滚动背斜油气藏、断块油气藏、地层超覆油气藏。洼陷带岩性油气藏发育,缓坡带则以岩性上倾尖灭油气藏、断块油气藏、地层不整合油气藏、地层超覆油气藏为主。 5 9876543211110+3图 9陷盆地油气藏分布模式 § 3 克拉通盆地 一、概念: 地 台的概念( 由 1885)首次提出的,表示地壳上稳定的、自形成后不再遭受褶皱变形的地区。地台内大面积基底出露的地区称作地盾 ( 用(拉通表示地壳上较稳定的部分,与造山带相对照。 936)改称作 指以前寒武系为基底的稳定地区,包含地台和地盾,有时也包含了古生代增生褶皱带。 克拉通盆地包括克拉通内部和克拉通边缘盆地。前者位于克拉通内部常呈简单碟形,倾角平缓,构造变动微弱,沉降量不大,沉降速率 <25cm/者位于克拉通边缘,向海域方向下挠,厚度加大,地层发育齐全岩相不断变化的地区。 按其发育特征,可划分为单旋回型、多旋回型,前者是指以古生界海相沉积为主,其上缺少中新生界覆盖(图 9后者可划分出古生界海相沉积旋回及中生界旋回两个旋回。 第三系里阿斯阶道格阶始新统渐新统上白垩统下白垩统上侏罗统考依波阶壳灰岩阶布特阶二叠系石炭纪盆地基底巴黎100穿巴黎盆地的东西向剖面 二、成因 克拉通盆地长期缓慢下沉的原因至今未得到满意的解答,通常将其归因下列 10 个可能因素: 1.岩石圈热拱起 —— 侵蚀变薄 —— 冷沉降或变冷比重增大,因重力作用而下沉。 2.因构造负荷和沉积负荷作用而发生挠曲。 3.由于先期张裂,岩石圈变薄。 4.由于火山活动,使岩浆损耗、岩浆囊空虚,重力塌陷成盆。 5.由于岩浆侵入活动,造成岩石圈上拱或下弯。 6 6.由于致密物质的贯入、超基性岩脉底辟,在重力均衡调整下发生沉降。 7.由于重力和热变质作用下发生相变,使密度增大和体积缩小产生沉降。 8.由于挤压缩短产生挠曲、沉降。 9.被动大陆边缘的蠕动,即中、下地壳塑性物质向洋逐渐蠕动,造成陆壳变薄。 10.与超级上升和下降地幔柱相联系。 三、石油地质特征 1.沉积特征及生储盖组合 这类盆地 从寒武系到白垩系都有烃源岩分布,岩性有泥页岩及碳酸盐岩,厚度变化较大。不同盆地或同一盆地的不同演化阶段,有机质类型不同。 克拉通盆地有丰富的储层。一般下伏无裂陷的克拉通盆地,沉降速率较慢,沉降为沉积所补偿,保持同步;在盆地发育期间,较快的沉降速率形成饥饿型内克拉通盆地,其四周为碳酸盐滩和三角洲,储层沿盆地周缘分布,有三角洲、海岸砂岩、生物礁及碳酸盐岩滩和台地。在下伏有裂谷分布的克拉通盆地,裂谷作用形成地堑和倾斜的地块,它们均有储集层;快速沉降期常为封盖层的沉积期,在纵向上储集层与盖层有多种匹配形式,在侧向上 ,储集层可相变为非渗透性岩石,形成侧向储盖组合。 2.油气聚集和分布特征 克拉通的油气藏以构造、地层圈闭为主,主要有五种类型:( 1)与基底隆起有关的潜山圈闭油气藏;( 2)基底之上的沉积背斜与基底(断裂)有关的构造圈闭及油气藏;( 3)岩性圈闭油气藏;( 4)其它成因的背斜圈闭及其油气藏;( 5)地层 —— 岩性复合圈闭及其油气藏。 克拉通盆地内主要油气田大部分分布在源岩发育区边缘或外侧,表明盆地内油气以侧向运移为主,多数盆地的油气也具备垂向运移特征。 克拉通盆地具有长期、多旋回演化史,构造沉降及基准面升降的多期性,形 成独特的构造特征、沉积特征,因而油气分布具独特性。 ( 1)油气田发育具分区性,表现为油气藏围绕生油凹呈环状分布,围绕优势运移方向展布,隆起带为主要油气田发育区。 ( 2)油气田分布具分层性,它往往发育多套产油气层。
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