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含油气盆地分析(1)

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含油 盆地 分析
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含油气盆地分析程日辉(13514479990)2011.1.1§含油气盆地分析的基本原理及盆地类型§含油气盆地分析的内容和方法§板块构造与沉积盆地分类§含油气盆地构造学分析§裂陷盆地§压陷(挠曲)盆地§走滑盆地§含油气盆地地层学和沉积学分析§盆地地层学分析§盆地沉积体系分析§含油气盆地沉降史和热史分析§盆地沉降史§盆地热史§含油气盆地石油地质学分析§盆地油气形成与富集的基本条件§盆地石油地质条件综台分析与评价主要课程内容1.含油气盆地分析的基本原理及盆地类型1.1合油气盆地分析的内容和方法1.1.1盆地和含油气盆地§盆地三重涵义:地貌盆地、沉积盆地和构造盆地§沉积盆地三个要素:§一物质,即沉积盆地是由沉积地层组成的;§二地质时代,即沉积盆地发生在一定的地质时代;§三是空间,即沉积盆地是具有盆状形态的地壳构造单元§含油气盆地是具备成烃要素、有过成烃过程并己发现有商业价值的油气聚集的沉积盆地。1.1.2内容和程序1.1.2.1盆地分析的内涵-与时俱进§1.Pettijhon(1940),从沉积学出发提出“沉积盆地分析”。§2.Mail(1984),盆地分析的结果只是揭示一个沉积盆地的古地理演化,内容涉及到地层学、构造学和沉积学。§3.Allen(1990),盆地分析就是将沉积盆地作为实体进行地球动力学综合研究。§盆地分析的主题应是研究盆地的地质、地球物理、地球化学特征,盆地类型、盆地演化及盆地成因,并结合成矿条件(成油要素)综合研究,以揭示盆地含矿性(含油气性)及矿产(油气)的形成、演化、分布规律,为勘探资源提供可靠的依据。1.1.2.2盆地分析的原理§地球组成的分层性§地球流变学分带§板块运动§应力与应变§热流传导与对流§岩石流变学地球组成的分层性§大洋地壳:3层结构-沉积层-玄武岩-辉长岩和橄榄岩§大陆地壳:2层结构-花岗岩质层-玄武岩-榴辉岩§地幔:2层结构-上地幔和下地幔§Moho面:低速带,界面处p波加速,密度增大地球的内部圈层§地壳§莫霍面(平均33km)§地幔§古登堡面(2900km)§地核§地球平均半径6371km§地球平均密度5.5g/cm3地球流变学分带§岩石圈:刚性,地壳和地幔上部,其底部为等温面1100-1300℃-地幔岩石凝固温度,热学岩石圈。其上部是弹性岩石圈,下部的蠕变缓和了弹性应力,但亦足够的刚性。§软流圈:软弱易流动,其上部为低速带,P波、S波速度降低,部分熔融。§沉积盆地中的垂直运动(沉降、隆起)是流变带变形的响应岩石圈75km软流圈300km§地壳§上地幔(650km)§下地幔(2900km)§外核(液态)(5100km)§内核(6371km)板块运动§岩石圈板块的边界类型:§离散边界—洋中脊,大洋盆地扩张中心,发育转换断层。§聚敛边界§俯冲边界—大洋岩石圈吃掉下行板块,洋-洋边界、洋-陆边界§碰撞边界—大陆岩石圈吃掉下行板块,陆-陆碰撞§稳定边界—相邻板块平行运动,转换断层应力与应变§岩石圈中的应力§体力-重力ρg,单位体积§面力-垂直方向为静岩压力ρgh§Arry均衡-大陆和大洋岩石圈不同的岩柱所造成的面力相等。“山根”和“盆地镜像”§偏应力:岩石受到构造作用力,三个方向的应力极少相等,总水平面力由静岩压力和构造分力组成。构造分力是偏应力。§剪切力:平行于表面作用的面力。应力与应变§岩石圈中的应变§应变是固体在应力作用下的变形。§形不变体积变:各方向应变为长度变化率。§形态变化-剪切应变:矩形变成平行四边形,直角变锐角,应变为角度变化之半的负值。§固体旋转:大小为两边变化角差值之半的负值。§纯剪切:两角相等,无固体旋转,应变缘于剪切。§简单剪切:固体旋转,且一角为0。应力与应变§线弹性:应力与应变成正比,胡克定律。§单轴应力方向上的压缩会被另2个正交方向上伸展量的一半所补偿。§只有两个非0主应力分量,为平面应力状态,与构造引起岩石圈水平应力状态相似。§二维挠曲:对于无限延伸的弹性固体板块而言,一般挠曲方程可以表达为§D为抗挠刚度,与岩石圈力学性质和厚度有关;P为板块纵截面上的水平力(挤压为正,引张为负);Pa(x)为向下的沿x轴分布的垂直载荷力;W为挠曲度,指挠曲变形后相对于变形前质点的垂直位移量(向下为正,向上为负);Λρ是地幔物质和盆地充填物质之间的密度差;x为水平坐标轴。式中ΛρgW为岩石圈向下挠曲过程引起的挠曲板块底部的恢复力。热流传导与对流§通过热的传导、对流和辐射作用,热量发生传递和流动。§传导是一种扩散作用,动能是靠分子间碰撞传递的。对流传热要求有介质的运动。§岩石圈中热主要通过传导作用传递,地幔中来自地球深部的热传递形式主要是对流。§傅里叶定律:热通量q与温度梯度成正比:§q=-K.dT/dy1.1.2.3盆地研究的内容和程序§含油气盆地分析的基本思路§4M、4S和3T(朱夏1981):§4M指研究油气生成、聚集的条件和指标,包括:§①物质基础(Material)、②成熟度(Maturation)、③运移(Migration)、④保持(Mainteance)。§4S指研究盆地的地质因累,包括①沉积作用(sedimentation)、②沉降作用(subsidence)、③应力场和应力条件(StressfieldandStresscondition)、§④构造型式或形态(structuralstyle)§3T指研究盆地的时空展布和控制性因素,包括;①构造背景或处境(Tectonicsettings)、②时代或时间(Time)、③热史、热体制或温度条件(Thermalhistory,regimeorcondition)。§含油气盆地分析就是在以上的基础上,将影响油气形成的因素相互联系起来综合分析,最终对一个地区的油气远景作出评价。不同尺度的盆地分析§不同尺度的盆地分析应该有不同的内容和研究思路。§盆地分析通常分成3种尺度:§盆地群或盆际、§盆地整体、§盆内局部构造或单位。盆地群或盆际研究§超盆地分析主要研究盆地形成演化的区域环境、深部背景、变化规律及其基本属性,包括:§①构造位置、盆-岭关系、盆间关系研究;§②古气候、古纬度、古地理环境研究;§③盆地的地质时代及古原型盆地研究;§④盆地和超盆的地球动力学、盆地类型研究;§⑤盆地深部结构、不同层次构造关系和不同期次盆地叠置关系研究。盆地整体研究§将盆地作为一个独立系统,研究该系统内发生的地质过程或作用(processes)及其各种地质响应(responses),包括:§①盆地的层序、旋回、幕或地质事件分析,盆地形成演化的阶段或期次性研究;§②盆地构造变形体系、样式、类型、叠加、构造演化和不同时期应力场分析,以及不同层次构造变形关系研究;§③盆地沉降史分析、沉降量及沉降速率特征的比较,以及沉降量与变形量相关性研究;§④盆地构造-沉积充填模式分析、构造-岩相带划分、构造-岩石组合及其序列研究;§⑤盆地的构造-岩浆活动、热活动、热史分析。盆地内部含油气区带研究§指二级构造带或局部构造的解析,研究油气区带的基本要素、某些控制二级构造带的主干断层或断裂带、盆地构造内部二级构造带中各构造要素之间的关系,以及构造演化和形成机理。§“油藏描述”也应该属于盆地内部含油气区带研究的范畴,它已经发展成为含油气盆地分析学科中一种相对独立的技术。§对于石油与天然气勘探来说,盆地分析是以盆地为研究对象,以盆地石油地质调查开始到优选出有利含油气区带的综合勘探评价的系统工程。不同勘探阶段的盆地分析§不同勘探阶段,盆地分析的研究内容不同,分三个阶段:§第一阶段,勘探程度较低,未有工业性油气发现。盆地分析要初步搞清盆地基底结构、盆地构造格局、地层层序、沉积岩分布,初步确定主要烃源岩层系及主要烃源岩区,估算远景资源量,评价盆地勘探前景,并通过多盆地比较,分类排队,优选出有含油气远景的盆地。§第二阶段,盆地有工业性油气发现,有联网地震测线。以探井为骨干,地震测线为基础,建立盆地地质模型,重现地史、热史、生烃史、排烃史。查明地层、岩性横向变化,构造形态和断层分布;搞清油源关系、有效烃源岩体和储集岩体分布;通过计算出盆地生烃量、排烃量及其分布,以及预测油气资源数量及其分布,优选出有利含油气区带。§第三阶段,含油气盆地达到较高勘探程度。对各种地质特征和石油地质规律有了进一步认识,特别是通过对已发现的各类油气藏的分析研究,对油气运移聚集规律有了较深入的认识。进一步充实盆地地质模型,更准确地再现盆地地史、热史、生烃史、排烃史,再现盆地油气运移聚集史,定量地预测油气资源数量及其三维空间分布,确定各类有利含油气区带及其潜力,特别是要进行对圈闭含油性的评价及地层岩性油气藏和隐蔽油气藏的预测。1.1.2.3含油气盆地分析的方法1.2板块构造与沉积盆地分类大陆裂谷和被动大陆边缘形成Tectonicbasinclassification1.2板块构造与沉积盆地分类伸展盆地大地构造分类与俯冲有关盆地的大地构造分类与碰撞有关盆地的大地构造分类走滑和扭转盆地2.含油气盆地构造学分析§2.1裂陷盆地的构造学分析§2.1.1裂陷作用与裂陷盆地的成因§2.1.1.1裂陷作用与裂陷盆地的地质涵义§裂陷作用与伸展构造§裂陷作用为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(rifting),产物是裂谷(riftvalley)。§伸展构造(extensionaltectonics)是指在裂陷作用下形成的一切使地壳或岩石圈沿水平方向发生伸长变形构造的总称。§裂谷与裂陷盆地§裂谷是引张作用使整个岩石圈破裂而形成的狭长沉降带。§裂陷盆地为大量的“裂陷”构成大范围的沉降区。§地堑(graben)指那些极度下沉的长条形凹槽,与裂谷的地质涵义不同,地堑只是个描述性名词,描述地壳浅在层次的规模相对小一些的构造。有一些断陷构造是一侧以正断层为边界,另一侧为构造斜坡,称为半地堑(half-graben)。2.1.1.2主动裂陷作用与被动裂陷作用§主动裂陷作用(activerifting)是指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。§被动裂陷作用(passiverifting)的力源是板块构造演化过程中产生的区域水平引张力,地壳或岩石圈的裂陷伸展也可能导致岩石圈底下的软流阉热物质的被动上涌。§主动裂陷和被动裂陷的最大区别就是裂陷盆地形成前是否出现区域的热隆起、裂陷盆地的形成和发展过程是否属于区域热隆起的后续构造事件。2.1.1.3大陆伸展模式剪切伸展模式2.1.1.3大陆伸展模式简单剪切伸展模式2.1.1.3大陆伸展模式拆离断层及大陆分层伸展模式2.1.2裂陷盆地类型及其特征裂陷盆地类型2.1.3裂陷盆地的构造样式§裂陷盆地的构造样式取决于构成盆地中的主干正断层及其断层组合的几何学和运动学特征。§2.1.3.1裂陷盆地的剖面构造样式§正断层的几何学和运动学特征§Wernicke等(1982)在研究美国西部盆岭区的伸展构造时将正断层按其几何形态和运动学特征分为两类三型。即按断层面形态分为“平面式”(planar)和“铲式”(listric,亦译为犁式);按断层两盘岩层及断层面本身是否发生旋转运动分为“非旋转”(non-rotational)和“旋转的”(rotational)两类。伸展盆地构造的基本样式§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”(grabenandhorst);§②由旋转平面式正断层控制的“多米诺式半地堑系”(dominohalf-grabensystem);§③由铲式正断层控制的“半地堑”(half-graben)或“滚动式半地堑”(rolloverhalf—graben);§④由坡坪式正断层控制的“复式半地堑”(断陷半地堑+断坡凹陷,half-grabenandrampsag)。2.1.3.2裂陷盆地的构造变换带§一个伸展型断陷盆地住往由多个由正断层控制的断陷组成。多个裂陷盆地也可以在同一个构造背景上形成,构成裂陷盆地省。§裂陷盆地中控制各个断陷地堑或半地堑的主干正断层在平面上的展布有多种型式,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、锯齿状、狗腿式或分叉式。§裂陷盆地两侧可能只有一侧发育主边界断层,另一侧为构造斜坡。即使裂陷盆地发育两条平行延伸的主边界断层,多数情况两条断层的位移也是不同程度的,往住是相互消长,此强彼弱。而主要伸展断层之间发育的构造变换带(transferzone)在盆地构造演化中起着十分重要的作用。2.1.3.2裂陷盆地的构造变换带§盆地伸展构造系统中的构造变换带可以以不同尺度和不同型式发生,这取决于不同地段伸展构造样式的变化情况及伸展主干断层的位态和规模。连接基底主断层的一些横向、斜向断层可谓是典型的变换带,其横向或斜向断层扮演着犹如板块构造系统中的转换断层的角色,为变换断层(transferfault)。§变换断层的运动性质受被传递的主干伸展断层的位态及伸展位移方式、位移量等多种因素影响,一般多具有一定量的走滑运动。同一变换断层的不同地段可以是完全相反的走滑运动方向。裂陷盆地中的变换断层亦多兼有正向倾滑运动特征。2.2压陷(挠曲)盆地的构造学分析§压陷(挠曲)盆地泛指那些在挤压作用下地壳收缩变形过程中形成的沉积盆地§2.2.1压陷(挠曲)盆地形成的动力学机制§2.2.1.1压陷-挠曲作用§在挤压力作用下地壳或岩石圈发生破裂并致使一部分地壳断块休(或板块)相对上升,而另一些地壳断块体(或板块)相对陷落成为盆地的构造作用称为“压陷作用”§压陷作用使一个(一些)地壳断块体(或岩石圈板块)上冲到另一个(一些)地壳断块休(或岩石圈板块)之上,下伏的地壳断块体在受到上覆地壳断块体的垂直载荷作用力时还会发生挠曲变形,这种构造作用称为挠曲作用(flexing)。§“压陷”是挤压体制下盆地形成的最根本的动力学机制,“挠曲”是盆地形成过程的具体体现。2.2.1.3造山楔动力学§造山楔是指在俯冲带(通常是A型俯冲)之上的楔状增生体,主要由沉积岩层组成。在来自后方的水平推挤力作用下(这种力源可能与板块的聚敛运动有关),造山楔内部会发生逆冲-褶皱变形和重力滑动,从而使造山楔内部的结构及应力状态在演化过程中发生变化,并对前陆板块的挠曲作用产生重要影响。§造山楔对前陆挠曲变形的影响表现三方面(Allen,1990):§(1)对于前陆板块来说,造山楔是一种壳上负载,它的形态和构造影响前陆板块的挠曲作用,因此造山楔的形态和构造影响着前陆盆地的形态和构造。§(2)造山楔的缩短、增厚或伸展滑移,都会导致挠曲扳块的负载状态发生变化,从而影响前陆板块的挠曲变形。因此造山楔的发展演化影响着前陆盆地的发展演化。§(3)造山楔的构造拾升与侵蚀能够为沉积盆地提供碎屑来源,因此造山楔的剥蚀史与前陆盆地的沉降史有联系,造山楔的岩矿物质与盆地地层中的碎屑成分有联系。2.2.1.3造山楔动力学§造山楔本身的构造变形主要与造山楔向前陆地区推进时其底部的剪切作用有关。Platt(1986)提出了一个造山楔的演化模型,包括四个演化阶段:§①在造山楔形成之初,造山楔以前缘加积为主,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,使楔状体前缘的坡度降低,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随着造山楔底部的剪切作用的加强,底部的加积变得更加明显,楔状体下部形成双重构造、盲冲构造和褶皱变形,并导致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;§③底部加积持续进行,伸展作用使造山楔下部的高压岩层抬升,造山楔后缘的伸展作用促使前缘发生某种程度的逆冲收缩变形;§④底部加积和伸展作用使高压变质岩层拾升,造山楔顶部岩层遭受剥蚀,造山楔演化到成熟阶段。2.2.2压陷(侥曲)盆地类型及其特征§2.2.2.1板块运动体制中的压陷(挠曲)盆地类型§与板块B型俯冲作用有关的压陷(挠曲)盆地§主要包括海沟、斜坡、弧前地区和弧后地区由挤压作用形成的沉积盆地§斜坡盆地位于岩浆弧与海沟的斜坡上,盆地基底由俯冲杂岩组成。与海沟的主要区别是,斜坡盆地的沉积物不应该包含从俯冲的洋壳表面利落下来的深海沉积;与弧前盆地的主要区别是,斜坡盆地的基底是俯冲杂岩增生楔,而弧前盆地的基底主要是岩浆弧基底,此外斜坡与弧前之间存在地形上的一个坡折。与板块碰撞作用有关的压陷(挠曲)盆地§与板块碰撞作用有关的压陷(挠曲)盆地包括残留盆地和周缘前陆盆地。§残留盆地指碰撞造山带内部或边缘以尚未俯冲消失的洋壳为底的盆地。沉积物主要来源于周围碰撞造山带,以发育浊流形成的复理石沉积和与碰撞造山带有关的海相磨拉石沉积为特点。残留盆地可以向周缘前陆盆地过渡。§周缘前陆盆地指造山带与克拉通之间的前陆地区发育的挠曲盆地,以瑞士的阿尔卑斯山前的磨拉石盆地最为典型,因此磨拉石盆地也成为这类盆地的代名词。“磨拉石”(molasse)通常也泛指那些以陆相为主、巨厚的砾岩和砂岩占优势的沉积岩层,岩层的分选性差,层理不规则,相变急剧,是造山带山前地区的典型沉积类型。这类盆地也是典型的压陷(挠曲)盆地。与克拉通内部挤压环境有关的压陷(挠曲)盆地§克拉通板块内部受到挤压作用可以使原先的地缝合带再次活动,或使统一的克拉通破裂,发生板内造山,这一构造过程小也能形成一些压陷(挠曲)盆地。§板内压陷(挠曲)盆地指克拉通内部或远离造山带主体的山前地区由逆断层A型俯冲造成的压陷(挠曲)盆地。它可以与前陆盆地相邻,且构造方向和发育历史可以与前陆盆地类比,显示出其亲缘关系。如美国西部落基山前的克拉通内部的风河盆地,与落基山前前陆盆地(绿河特地)相邻。§板决内部受到挤压作用时地壳也可以产生大规模的褶皱变形,背斜核部相对隆升遭受剥蚀,向斜核部相对沉降形成沉积盆地。这种盆地也属于压陷(挠曲)盆地的一种,可称为褶陷盆或构造盆地。2.2.2.2前陆盆地和板内压陷(挠曲)盆地的主要特征§在地壳表面被较好地保存下来的压陷(挠曲)盆地是那些以“稳定”克拉通为基底的前陆盆地,包括弧后前陆盆地、周缘前陆盆地以及克拉通内部的压陷(挠曲)盆地。§前陆盆地与板内压陷(挠曲)盆地§“前陆”(foreland)指被褶皱带逆掩的稳定的陆地,也指地槽褶皱逆冲带物质运动所指的方向,相反的方向则成为后陆或腹陆(hinterland,backtand)。由于造山带的隆升,在造山带与稳定克拉通之间,在克拉通基础上通常发育一个深陷的沉积盆地,为“前渊”(foredeep),即是“前陆盆地”。§Dickinson(1974)根据前陆盆地在板块构造中的位置将其分为两类,一类是与碰撞造山作用有关、位于A型俯冲作用带中的俯冲大陆地壳之上并与碰撞造山带(缝合带)毗邻的沉积盆地,称为周缘前陆盆地;另一类是与弧后造山作用有关,位于陆缘岩浆弧后的沉积盆地,称作弧后前陆盆地或退弧盆地(retroacforelandbasin)。前陆盆地系统§前陆盆地系统(forelandbasinsystems)的涵义包括三方面内容:§①前陆盆地系统是指在收缩造山带与毗邻的克拉通之间的大陆地壳之上的沉积物堆积的潜在地区,这一地区的沉降主要是与俯冲作用以及俯冲作用导致的周缘或弧后褶皱逆冲带有关的地球动力学过程的响应;§②前陆盆地系统由四个分隔的构造沉积带组成,根据这些沉积带与逆冲带的几何关系将它们分别称为逆冲楔顶部带(wedgetop)、前渊带(foredeep)、前隆带(forebulge)和隆外凹陷带(back-bulge);§⑤前陆盆地系统的延伸长度大致与褶皱带的长度相等,不包括溢出到邻近的残留海盆地和碰撞大陆裂陷盆地中的沉积物。前陆盆地与板内压陷(挠曲)盆地的识别标志§①盆地具有不对称性,即靠近构造负荷部位往往是以逆断层(带)为边界,且沉降较深,沉积层较厚;§②盆地的演化与造山带(褶皱-逆冲带)的演化相关;§③沉积充填物质包括两部分,一部分来自造山带或冲断隆起上,一部分来自克拉通地区;§④随着盆地的演化、早期沉积层逐渐被卷入逆冲褶皱带中,并使盆地沉降、沉积中心向逆冲前锋方向(前缘隆起方向)迁移。§这些特征中最具鉴别意义的是逆冲褶皱作用对沉积作用的控制,即在挤压作用背景下发育有同沉积逆断层或同沉积纵弯褶皱的沉积盆地可以视为在大陆地壳上发育的压陷(挠曲)盆地,包括周缘前陆盆地、弧后前陆盆地和克拉通内部的压陷(挠曲)盆地。2.2.3压陷(挠曲)盆地中的构造样式§2.2.3.1逆冲褶皱带的构造样式§前陆盆地边缘逆冲带的构造样式§前陆盆地边缘逆冲褶皱带的构造样式是以向前陆方向逆冲的叠瓦状逆断层组为特点。靠近造山带部分的逆冲断层的倾斜相对较陡,向前陆方向逆冲断层的倾斜逐渐变缓,而这些逆冲断层向深部产状变得更绥,收敛于基底拆离断层之上,构成叠瓦扇构造。叠瓦扇向前陆方向的逆冲断层可能已经居于前陆盆地系统的“逆冲楔”的一部分。前陆盆地内部的逆冲构造祥式§前陆盆地内部以薄皮逆冲构造为特点,由于断层形态、断层组合方式不同而表现出丰富多彩的构造样式。§1)铲式逆冲断层与蛇头构造、叠瓦扇构造§逆冲断层面表现为上陡下缓的铲式形态,称为铲式逆冲断层。上盘向上逆冲并发生褶曲变形,其形状貌似蛇头,称为蛇头构造。两条或两条以上的同向倾斜的铲式逆冲断层向深层收敛为一条低角度逆冲断层(或拆离断层),构成逆冲叠瓦扇构造。§2)坡坪式逆冲断层与断弯褶皱§由于前陆盆地地层能干性的交替变化,在挤压作用下形成的逆冲断层产状随岩层能干性的变化而发生折射,断层在能干岩层的切割角度较大,称为断坡,在非能干岩层中的角度很小,称为断坪,这种产状的逆冲断层称为坡坪式逆冲断层。坡坪式逆冲断层的上盘断坡逆冲到下盘断坪上后,上盘为了适应断层的几何形态会发生褶皱变形,称为断弯褶皱。前陆盆地内部的逆冲构造祥式§3)盲冲断层、断展褶皱与断滑褶皱§前陆盆地中的逆冲断层多数没有直接逆冲露出地表。如果逆冲断层在逆冲过程中其位移逐渐减小以致在地层中尖灭,则称为盲冲断层。伴随着盲冲断层的位移减小,断层上盘及上覆地层会发生褶皱变形,这种褶皱称为断展褶皱。类似的,顺层的逆冲断层也可能在层间尖灭并引起上覆地层发生褶皱,这种褶皱称为断滑褶皱。§4)双重构造和楔状双重构造§一系列向前陆逆冲的坡坪式逆冲断层的断坪可以连接起来,构成双重构造。双重构造是由一条顶板断层和一条底板断层夹持中间的逆冲断片(岩席)组成,夹持的中间逆冲断片又可以被若干分支断层(或连接断层)切割。随着后方的逆冲断层的位移的增大,双重构造可以从“倾向后陆的双重构造”演化成为堆叠背形构造(stackantiform)、“倾向前陆的双重构造”。前陆盆地内部的逆冲构造祥式§5)冲起构造与逆冲三角带构造§前陆盆地中的逆冲断层并非都是向前陆方向逆冲,那些向后陆逆冲的断层称为反冲断层。两条或两组逆冲断层相向倾斜,并使中间的公共上盘断块向上逆冲,这种构造称为冲起构造。相背倾斜的两条逆冲断层,将它们各自的上盘断块相对逆冲到其公共的下盘断块之上,这种样式的逆冲构造组合称为对冲构造。对冲的逆断层可能会有一条深层的拆离断层将它们联系在一起,构成逆冲三角带构造。§6)撕裂断层与逆冲调节带§逆冲断层系统中还会有一些横向或斜向的断层,形成是与逆冲断层的位移过程有关的,因而常具有走滑位移性质,称为撕裂断层或挟断层(tearfault)。逆冲断层系统中一条断层的位移的减小可能与相邻的另一条逆冲断层位移的增加相伴生。而这种逆冲断层间的位移的彼此消长是通过某种变形来实现的,例如雁列逆冲断层之间断片的变形、分支断层的“Z”字型连接等。所有在逆冲带中具有调节主干逆冲断层之间的位移的作用的构造都可以视为逆冲调节带或逆冲传递带构造,包括撕裂断层。2.3走滑盆地的构造学分析§板块或断块在剪切作用下发生沿板块或断块边界定向滑移,在垂直于边界的剖面上表现出的变形称为走向滑移变形,简称走滑变形。在走滑变形过程中形成的盆地称为走滑盆地。§2.3.1走滑盆地形成的构造环境§2.3.1.1走滑作用与走滑断层§由扭应力或剪应力引起地壳或岩石圈沿着某些构造边界或特定的构造带发生走滑变形的构造作用,称为走滑作用。§走滑断层及其分类§走滑断层(strike-slipfault)与扭动断层(wrenchfault)是同义词,是指沿断面走向一盘相对于另一盘作水平运动。§Anderson(1951)认为这种断层的应力状态是最大主应力轴(δ1)和最小主应力轴(δ3)都是水平的,中间应力轴(δ2)是直立的,断层面通常是近直立的。走滑断层有不同尺度,产生于板块构造的不同构造部位。走滑断层的位移§根据走滑断层两盘相对位移的方向可分为左行和右行。当观察者站在断层的一盘而观测到另一盘向自己左侧的位移时称为左行或左旋,反之称为右行或右旋。左旋也称为反时针旋转,右旋也称为顺时针旋转。§如果断层长度的中点处位移最大、向两端逐渐减小为零,断层两侧的断块沿断层走向将发生伸展和收缩变形,而且一盘的伸展区域对应于另一盘的收缩区域。断块的伸展变形可能导致地而沉降,收缩变形则引起地面隆升,于是断层的走沿位移就转换成为断层两盘上的升降位移。这也是走滑作用形成走滑盆地的重要机制之一。走滑断层的排列走滑作用方式§走滑作用三种方式,即平行扭动、聚敛扭动(压扭)和离散扭动(张扭)。§它们的出现取决于:①块体间断层线方向的变化;②块体相对于断层线活动的变化2.3.1.2板块构造运动产生的走滑作用§走滑断层的板块构造环境§转换断层是一种重要的板块边界类型,它不仅连接着离散边界,也连接着聚敛边界。§willson(1965)按其连接情况将其分为六种类型:洋脊-洋脊型、洋脊-凹弧型、洋脊-凸弧型、凹弧-凹弧型、凹弧-凸弧型、凸弧-凸弧型。如若考虑到左行和右行的区别,就共有12种类型。§走滑断层分布广泛,在转换边缘、离散边缘、聚敛边缘和缝合带处均有发育。不仅在板缘,在板内也有发育。§按照走滑断裂走向与板块边缘、区域构造线的关系,通常将走滑断裂分为三种,即纵向走滑断裂系、横向走滑断裂系和斜交走滑断裂系。2.3.2走滑构造变形的一般特征§2.3.2.1走滑构造组合§所谓走滑构造组合是指走滑作用形成的各种构造要素的组合,包括走滑主位移带及各种由于断层走滑位移引起的伴生构造。§1)主位移带(princmaldisplacementzone),与走滑构造带走向一致的、连续的走滑断层位移带。在地壳深部,走滑主位移带往往是一条走向稳定、线性延伸的走滑主干断层。§2)伴生构造(associatedstructures),指走滑构造带内部或主要走滑位移带附近区域,由于走滑位移引起的各种伴生构造变形。这些伴生构造的局部应变轴方向与走滑构造带的变形椭圆中的应变方向是基本一致的。2.3.2.2走滑构造的识别标志§1)线性延伸或带状展布§2)花状构造§横切走滑构造带剖面上,常可以见到主干走滑断层向上近对称的分支,构成下窄上宽的貌似“花朵”的破裂带,称为花状构造(flowerstructure)。由于走滑构造常是一种基底卷人的构造变形,陡倾斜、切入基底的走滑断层可以使基底面平移,而使不同类型的基底拼接在一起。§花状构造可分为正花状构造和负花状构造两种。正花状构造是在压扭作用下产生的,其大多数断层具逆断距,个别为正断距,组成地层总体表现为背形持征,断层间为地垒断片。而负花状构造是在张压作用下产生的,其大多数断层具正断距,个别具逆断距,组成地层总体表现为向形特征,断层间为地堑断片。§3)走滑带两侧地质界线的水平错开2.3.3走滑盆地§沿着大型走滑构造带分布、由走滑作用形成的盆地统称为走滑盆地(strike-slipbasin)或扭动盆地(wrenchbasin)。走滑盆地也可以在不同的板块背景和地动力环境中形成,包括离散边缘、俯冲边缘、碰撞边缘和板内。§走滑盆地通常是走滑断层造成的断陷盆地,其规模可大可小,可从小到仅有几百平方米的小沉积凹陷到大到几十平方公里的菱形断陷盆地。其形态一般为菱形或长条形,长轴方向与走滑构造带方向一致。§厘定一个沉积盆地是否为走滑盆地,一定要看这个盆地的形成与演化过程是否与走滑作用和走滑位移有关。2.3.3.1走滑盆地的类型§从力学性质和盆地动力学上考虑,走滑盆地可以分为斜张走滑盆地和斜压走滑盆地两大类。§斜张走滑盆地(transtensionalbasin)§是在走滑断层作用产生的局部伸展环境下形成的盆地。也称走滑拉分盆地,其形成条件包括:§①在弯曲断层条件下,释压或松开弯曲处形成(断弯盆地faultbendbasin)。沿着断弯处形成扁长形或透镜状的张性下沉带。§②分支断层间的伸长楔形块体,在走滑作用下,被拖拉开下沉。§③弯曲和分支断层汇合,所夹的菱形块体,在走滑作用下被拉分。§④右阶右行走滑断层带的岩桥区或左阶左行走滑断层的岩桥区,通常称为拉分盆地(pull-apartbasin)或叠接带盆地(stepoverbasin)。§⑤走滑断层层部由于走滑位移引起断盘伸展变形产生沉降。§⑥在挤压背景下,沿走滑断层的逃逸构造使楔形或菱形块体受拉伸下沉。斜张走滑盆地(transtensionalbasin)§⑦走滑作用下在网状或辫状断层系中形成断层。断层由平直向弯曲、分支、交叉发展,最后形成复杂的网状或辫状断层系。在各种断层间形成楔形、三角形、正方形、矩形、菱形、豆英形(也称扁豆形)等断块。各种断块性质不一,高低不一,高者为物源区,低者为沉积区。各断块和断片多呈雁行排列,甚至一个块体内部各部位的性质和高低也不一致。§⑥走滑带中或带间的块体统一近垂直轴旋转形成引张破裂。这种盆地也称扭转盆地或转换旋转盆地,其旋转方向与主剪切应变方向相同,在右行单剪中为顺时针旋转,在左行单剪中为逆时针旋转。走滑断层在演化过程中发生产状变化和断层分又,形成网状破裂带。断裂带中的块体旋转中形成一些三角形的拉张盆地。斜压走滑盆地§斜压走滑盆地(transpressionalbasin)是在走滑构造带的局部挤压环境中由走滑作用形成的沉积盆地。§在走滑断层的压紧弯曲处、右阶左行或左阶右行走滑断层带的岩桥区,由于走滑作用可以形成逆断层或断块隆升,走滑断层本身也多表现有逆断层位移分量,与岩桥区的逆断层一起使公共下降盘成为斜压走滑盆地。§走滑断层分支断层间也可以造成类似的局部挤压构造环境。走滑断层在聚敛走滑位移过程中也可以使一盘受挤压形成向斜或像压陷盆地一样发生挠曲变形,形成定滑挤压挠曲盆地。3.含油气盆地地层学和沉积学分析§3.1层序地层学§3.1.1层序地层学基础和关键定义§1)层序地层学§是研究以侵蚀面或无沉积作用面或者与之可以对比的整合面为界的重复的有成因联系的地层的年代地层框架内的岩石关系。层序地层学的基本单位是层序。一个层序可以分为体系域,是以它们在层序内的位置及准层序组和准层序的叠置方式来定义的。层序、准层序组、准层序的边界,提供了沉积岩对比和做图的年代地层框架。§2)准层序和准层序组§是层序的基本构筑单位,一个准层序是以海泛面和与之可以对比的面为界的成因上有联系的、相对整一的一套岩层(beds)或岩层组(bedsets)。硅质碎屑岩的淮层序是前积性的,向上变浅;碳酸盐岩准层序通常是加积性的,向上变浅。3.1.1层序地层学基础和关键定义§海泛面是一个把较新地层与较老地层分开的面,跨过这个面有水深突然增加的证据。§准层序组是一套因上有联系的准层序,它们形成一种在多数情况下以大的海泛面和可与之对比的面为界的独特的叠置方式。准层序组的边界:(1)可以分开独特的准层序叠置方式;(2)可以与层序边界重合;(3)可以是下超面和体系域边界。§准层序组内准层序的叠置方式可以是前积式的、退积式的或者加积式的,这取决于沉积速度与可容纳空间腾空速度的比值。在层序内部这些叠置方式是可以预测的。3.1.1层序地层学基础和关键定义§3)层序§是一套相对整一的、成因上有联系的、以不整合和可以与之对比的整合为界的地层(Mitchum,1977)。§不整合是一个分开较新与较老地层的面.沿着此面有证据表明存在指示重大沉积间断的陆上侵蚀削截(以及在某些地区内具有可以与之对比的海底侵蚀)或者陆上暴露现象。§整合是一个将较新地层与较老地层分开的层向.沿此面没有侵蚀作用(无论是陆上侵蚀还是海底侵蚀)的证据,并且沿此面不指示有重大沉积间断。它包括了沉积作用极缓慢、又有由很薄沉积所代表的长期地质时间的那些面。§在岩石记录中识别出1型和2型层序。1型层序底部以1型界面为层序边界,顶部以1型或2型层序边界为界。2型层序底部以2型层序边界为界,顶部以1型或2型层序边界为界。§1型层序边界以与河流复壮作用、岩相的向盆地方向迁移、海岸上超的向下转移以及上覆地层的上超伴生的陆上暴露及同时发生的陆上侵蚀作用为特征。作为岩相向盆地方向转移的结果,非海相或很浅的海相岩层,如层序边界之上的辫状河道或河口湾砂岩,可能直接盖在界面以下的较深水海相岩层。3.1.1层序地层学基础和关键定义§1型层序界面经解释为全球海平面下降速度超过在沉积滨线坡折带处盆地沉降速度,在该处产海平面相对下降时形成的。§沉积滨线坡折带是陆架上的一个位置,在这个地点的朝陆地方向,其沉积表面处在或者接近基准面,通常是海平面,它的朝海洋方向,其沉积表面低于基准面。这个地点大致与三角洲中河口坝的朝海端或者与海滩中的上临滨砂坝相吻合。沉积滨线坡折带可能处在陆架坡折点处。§2型层序边界的特征是沉积滨线坡折带朝陆地方向的水上暴露和海岸上超向下转移;然而,它既没有与河道回春作用伴生的陆上侵蚀,也没有岩相的朝盆地方向转移。沉积滨线坡折带朝陆地方向上覆地层的上超也是2型层序边界的特征。§2型层序边界是全球海而下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时形成的,闭此在这个位置上没有发生海平面相对下降。3.1.1层序地层学基础和关键定义§4)沉积体系§是一种三维岩相组合体。体系城是一连串同期的沉积体系。用体系域去称呼每个层序内部三个次一级小类:1型层序中的低水位、海进和高水位体系域和2型层序中的陆架边缘、海进和高水位体系域。§低水位体系城如果沉积在只有陆架坡折带的盆地中,通常可以分成三个独立的单位,盆底扇、陆坡扇和低水位楔。§盆底扇以下陆坡或盆地底部上的海底扇沉积为特征。扇的形成与海底峡谷进入陆坡的侵蚀作用以及河谷进人陆架的下切作用相伴生。硅质碎屑沉积物路过陆架和陆坡,通过河谷和海底峡谷供应给海底扇。海底扇的底面(与低水位体系域的底面吻合)是1型层序界面。海底扇的顶面是个下超面。盆底扇沉积、海底峡谷的形成以及下切河谷的侵蚀作用,解积为海平面相对下降时期产生的。3.1.1层序地层学基础和关键定义§陆坡扇以陆坡中部或底部的浊积和碎屑流沉积为特征。陆被扇沉积作用可以是与盆底扇同时期的,或者是与低水位楔的早期部分同时期的。陆地扇的顶部是低水位楔中部和上部的一个下超面。§低水位楔以陆架上的下切河谷充填为特征,通常上超于层序界面之上,并且以具有楔形几何形态的前积充填方式覆盖于陆坡之上,它通常下超于盆底扇或陆坡扇之上。低水位楔沉积与盆底扇沉积不同期。低水位楔由前积到加积准层序组组成。低水位楔的顶面与低水位体系
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