• / 163
  • 下载费用:10 积分  

水平伸展构造 于福生

关 键 词:
精细油藏描述培训班 课件资料
资源描述:
授课教师,工作单位:中国石油大学(北京)地球科学学院,教授,博导 联系方式:13810145256;fushengyu@cup.edu.cn;QQ:2835279117,主要从事油区构造解析方面的教学与科研工作,主持国家自然科学基金面上项目3项,国家油气重大专项子课题3项;在Tectonics, Journal of structure 等国内外刊物发表学术论文60余篇。,《油区构造解析理论与应用》,授课教师:于福生,《油区构造解析理论与应用》,授课教师:于福生,一、构造族系概念及分类 二、水平伸展构造理论及其应用 三、水平收缩构造理论及其应用 四、走滑构造理论及其应用,《油区构造解析理论与应用》,授课教师:于福生,1、油区构造单元,正向构造单元:隆起—凸起—次凸—构造带,负向构造单元:坳陷—凹陷—次凹—洼陷,,2、油区构造几何学,3、油区构造运动学,4、油区构造动力学,5、油气成藏主控因素,油藏描述研究,,,,,,井区,所谓“构造”是指岩石(或岩层)的形态以及岩石(和/或岩层)各部分之间的关系。 “构造型式”主要是指不同特点的褶皱和断层等岩层变形实体。 构造族系是指在基本不变的边界条件下变形产生的各种有成因联系的构造型式的集合体。 “边界条件”是指作用在研究区域边界上的力或应力、位移以及研究区域中岩层的主要物理(力学)性质等。,1、构造族系的涵义,一、构造族系划分,(1)构造层划分:构造层之间的关系主要是指盆地盖层与基底之间在变形前的原始特征及接触方式。 (2)基底: ①结晶基底; ②准沉积基底; ③变质基底 (3)基底—盖层关系:①薄皮变形(构造);②厚皮变形(构造) (4)位移场:①水平收缩;②水平伸展;③差异垂直位移; ④走滑位移;⑤区域垂直位移,2、构造族系的分类,一、构造族系划分,1)水平收缩构造族:岩层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原始剖面长度缩短。 2)水平伸展构造族:地层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原始剖面长度相对伸长。 3)差异垂直位移构造族:岩层的构造变形主要是差异垂直位移的结果;内部主要构造要素表现为差异升降运动。 4)走滑位移(差异水平位移)构造族:岩层的构造变形主要是差异水平位移的结果,研究区侧面边界上或主要构造要素的相对走滑位移分量大于其倾滑位移分量。 5)区域垂直位移构造族:区域性隆升或沉降,形成不整合面构造和拗陷盆地。,5个构造族,按 照 位 移 场 划 分 构 造 族,一、构造族系划分,1)盖层滑脱构造系:沉积盖层与基底之间存在大型的区域性滑脱断层或拆离断层,盖层构造变形发生在区域性滑脱断层上盘;这种构造变形也称为薄皮构造(Thin skinned structure)。 2)结晶基底卷入构造系:结晶基底与沉积盖层一起卷入变形,主要的断层一般都切割到结晶基底中,沉积盖层与基底之间没有大型的区域性滑脱断层或拆离断层作为变形的分隔界面(厚皮构造)。 3)准沉积基底卷入构造系:盆地盖层的基底是厚层的沉积岩或浅变质岩层,这些基底岩层在盆地沉积盖层发育前可以已经经历了变形,与盆地沉积盖层呈角度不整合或平行不整合接触,在盆地盖层变形过程中再次变形。 4)变质基底卷入构造系:盆地盖层的变质基底是经过较强变质的岩层,原始层理已经对后续变形不起主导作用,这些基底岩层在盆地沉积盖层变形过程中一起被卷入变形。,4个构造系,按 照 基 底 与 盖 层 的 关 系 进 行 划 分,一、构造族系划分,构造族,构造系,一、构造族系划分,逆断层,正断层,走滑断层,底劈构造,构造族系划分方案,第一节 伸展构造的基本样式 第二节 盖层滑脱(薄皮)伸展构造及其演化 第三节 基底卷入(厚皮)的伸展构造及其演化 第四节 与伸展构造有关的油气圈闭样式,二、水平伸展构造理论及其应用,一、伸展构造概念与正断层组合 二、伸展断陷的构造样式 三、伸展断陷内部构造变形 四、与伸展构造相关的变换构造,第一节 伸展构造的基本样式,伸展构造是地壳在水平引张作用下发生的构造变形。 正断层是伸展构造的基本要素,正断层的空间组合构成了伸展构造的基本特征。 伸展构造包含不同尺度正断层控制的地堑、半地堑断陷是地壳浅层次伸展构造变形的主要表现形式。,一、伸展构造概念与正断层组合,1、基本含义,一、伸展构造概念与正断层组合,1、基本含义,按照安德森断层形成模式,在σ1垂直、σ2以及σ3水平纯剪切应力场中,岩层破裂将形成一对共轭的正断层,正断层的倾角为60°±,共轭正断层的交线为σ2方向。但是,自然界的正断层并非都是共轭出现,其产状也并非总是60°±。,自然界的断层的位移有些是斜向的,地震剖面上的正断层是指上盘下降的倾向位移分量占明显优势的断层。,一、伸展构造概念与正断层组合,1、基本含义,2、正断层的分类,(据Wernicke and Burchfiel,1982,修改),1)正断层的几何学和运动学分类,转,1)正断层的几何学和运动学分类,,,,,,基底卷入的正断层 断陷主边界正断层(落差大于1000米) 次级正断层(落差小于1000米) 盖层滑脱的正断层 主要盖层正断层(落差大于100米) 次级盖层正断层(落差10-100米) 隐形盖层正断层(落差小于10米),2)正断层的尺度分类,,,,同生正断层(同沉积正断层、生长断层,Ei>1.0) 同生基底正断层 同生盖层滑脱正断层 后生正断层( Ei=1.0) 后生基底正断层 压实正断层,3)正断层的活动方式分类,1,1,2,3,2,3,1)正断层剖面组合,垒堑式、共轭状(相背倾斜、相向倾斜、交叉) 平行状 斜列状(软连接) 铲式扇状(硬连接) 伸展双重构造,3、正断层的组合样式,露头岩层中的共轭正断层组合,共轭正断层组的形成和演化,Conjugate Faults,共轭正断层组合,同生共轭正断层组的形成和演化,Horsfield 1980,,,,,,,,,Yu Fusheng and Hemin Koyi, Journal of Structure Geology, 2016,,,,,共轭正断层组? 两期断层活动?,,,多米诺式正断层组合,多米诺式正断层组合,平行的正断层组(断阶带),多米诺断层系统(断块旋转),中国地质博物馆观察标本,,,,,,,,,,,,,,主测线上显示的阶梯式正断层没有解释,这些断层对油藏开发会具有重要影响。,金龙15,金龙15,,地震剖面上平行的铲式正断层扇(listric normal fault fan),,,,,一、伸展构造概念与正断层组合 二、伸展断陷的构造样式 三、伸展断陷内部构造变形 四、变换构造,第一节 伸展构造的基本样式,伸展断陷主边界断层的几何学、运动学特征与断陷结构及相关的构造组合特点有密切关系 4 种类型的正断层作为伸展断陷(盆地或凹陷)的边界断层,构成了 4 种类型的伸展断陷构造样式 单个断陷表现为地堑或半地堑结构,地堑—地垒系统,多米诺式半地堑系,铲式正断层上盘半地堑,坡坪式正断层上盘复式半地堑,1、伸展断陷构造基本类型,地堑-地垒地震剖面,平面式,断陷两侧发育的主边界断层相向倾斜; 非旋转,断层两盘只作相对差异升降运动;,盆地基底产状近水平,盆地形态呈近对称的“凹”“凸”相间; 盆地盖层呈层状或梯形块状沉积体,盖层产状上下均为近水平状态,“双断型”盆地盖层结构。,2、伸展断陷构造类型基本特征,多米诺式半地堑系,平面式,断陷一侧发育的主边界断层,并相互同向倾斜。 断层两盘断块同向同幅度掀斜运动,并使断面亦旋转。 盆地基底产状倾斜,相邻断陷的基底产状近一致,单个断陷为不对称的“箕状。 单个断陷中的沉积盖层呈楔状沉积体,盖层产状自下而上由陡倾渐变为平缓,并表现为“断翘型”或“断超型”盖层结构。,渤海湾盆地某凹陷的地震反射剖面,半地堑系或滚动半地堑,铲式,断陷一侧发育的主边界断层; 断层上盘滚动掀斜运动,断面可以旋转或非旋转; 盆地基底产状倾斜,由主断层旁侧向斜坡上方产状渐变平缓,形成基底“滚动半背斜”,非对称结构; 盆地盖层呈挠曲的楔状体,同一层产状往往发生“滚动”挠曲,并以“断翘型” 盖层结构为主。,地震反射剖面显示凹陷边界断层为铲式正断层和坡坪式正断层,,,,,坡坪式正断层上盘复式半地堑,坡坪式,断陷一侧发育的主边界断层; 断层上盘发生复杂的滚动掀斜和反向掀斜; 盆地基底产状变化较大,并组成“滚动背斜和向斜”,断陷和断坡凹陷平行排列,盆地呈非对称或近对称结构; 盆地盖层产状变化较大,断坡凹陷中的盖层结构为向断层方向超覆的“超翘型” ; 在构造斜坡以及斜坡上发育共轭断层系。,2、伸展断陷构造类型基本特征,拆离正断层和滑脱正断层,拆离断层(detachment fault)是地壳中的大型低角度或近水平产状的断层,强调断层面上下变形的差异性,包括大型的低角度正断层和低角度逆断层。 拆离断层不完全沿着受岩性控制的先存界面发育,但总体上仍受岩层能干性影响(Ramsay,1987)。 滑脱断层(decollement fault)沿着某一地层接触界面、不整合面或软弱岩层底面发育。 滑脱断层没有尺度的概念,可以是小型的层间断层,也可以是大型的沿不整合面发育的断层 。,3、伸展断陷的主控断层特征,穿过Sevier Desert的地震剖面和解释剖面,拆离正断层限制了上盘系统断块的下降 伸展作用导致上盘断块进一步发生正断层破裂,拆离正断层,,,,,据McDonald,1976,(据Groshong,1990),4、伸展断陷平面组合特征,一条主边界正断层上盘下降即构成了一个半地堑断陷,完整地堑也可以视为两个相向倾斜的主边界正断层形成的半地堑叠加在一起而构成的,,在平面上,主边界断层可以是相向倾斜、背向倾斜、同向倾斜,且可以是平行延伸、部分叠置或斜列、串联等多种形式排列,形成复杂而丰富多彩的伸展断陷族系,据Rosendahl,1987,4、伸展断陷平面组合特征,伸展断陷族系Ⅰ: 相向倾斜正断层系控制的半地堑复合断陷,4、伸展断陷平面组合特征,伸展断陷族系Ⅱ: 背向倾斜正断层系控制的半地堑分隔断陷,4、伸展断陷平面组合特征,背向倾斜正断层系控制的分隔半地堑断陷,4、伸展断陷平面组合特征,伸展构造的基本特征,伸展断陷族系Ⅲ:同向倾斜正断层系控制的地堑复合断陷,4、伸展断陷平面组合特征,一、伸展构造概念与正断层组合 二、伸展断陷的构造样式 三、伸展断陷内部构造变形 四、与伸展构造相关的变换构造,第一节 伸展构造的基本样式,1、正断层的运动及其诱导的构造变形,地堑、半地堑内部的断裂从形成机制、形成时代上看包括两种类型:,一类是与主边界断层同时形成、受同一动力机制控制的断裂(辈分相同,“兄弟”关系 );产状往往与主边界断层相同或呈共轭关系。,另一类是主边界断层的伸展位移诱导出的次级断裂构造(辈分不同, “父子”关系),与主边界断层上盘的变形有关,出现在主边界断层上盘特定的构造部位,在伸展变形中起调节作用,,铲式正断层控制的半地堑其内部断层向深部延伸可以与主边界断层交汇在一起,构成连锁断层系统(linked-fault systems),上盘扩展(后退式)铲式扇,下盘扩展(前展式)铲式扇,(1)、铲式边界正断层的运动及其诱导的构造变形,自然界中由于铲式正断层断层面形态和位移变化可能引起上盘发生复杂的变形,(1)、铲式边界正断层的运动及其诱导的构造变形,(1)、铲式边界正断层的运动及其诱导的构造变形,单条主干伸展断层控制上盘半地堑的发育 半地堑内部次级断层的发育是主干断层上盘变形的结果 次级伸展断层受主干断层的几何学、运动学特征控制,2、半地堑、地堑内部的构造变形,两条主干伸展断层控制上盘地堑的发育 主干断层之间位移往往是相互消长,并诱导地堑内部变形 地堑内部次级断层的可以是共轭的,也可以是同倾向的,地堑内部的次级断层发育特征,主干正断层位移引起上盘发育滚动背斜,并在构造斜坡以及斜坡上发育的共轭断层系或反向断层组等等。,3、铲式正断层上盘调节构造,,,4、坡坪式正断层上盘调节构造,主干正断层位移引起上盘的形成断层相关褶皱变形(正牵引褶皱和滚动背斜)、并在构造斜坡以及斜坡上发育共轭断层系。,,坡坪式正断层控制的半地堑通常是“复式半地堑”,自断层边界向断陷斜坡方向包括主断陷、中央凸起和断坡凹陷3个次级构造单元,其中中央凸起相对于断弯背斜构造、断坡凹陷则是深层断坡控制的向斜构造(也称为断坡向斜,ramp syncline),4、坡坪式正断层上盘调节构造,由于受到拆离断层的限制,随着伸展位移的增加,非旋转平面式正断层有向旋转平面式正断层或铲式正断层演化的趋势。,5、多米诺断层系的演化,一系列旋转平面式正断层同向倾斜构成“多米诺构造,正断层的间隔与滑脱面或滑脱层有一定的关系,一般滑脱层深度较浅、正断层间隔较小 多米诺正断层系中断块的旋转角度与正断层密度也有关系,密集的正断层构成的多米诺构造系统中的正断层能容许的旋转角度会相对大一些,旋转受阻可能发育新的断层或断层面产状发生变化,7、正断层与两盘褶皱变形,断层面摩擦力、断层面形态、断层位移沿走向变化等均可能诱导断层两盘发育褶皱变形,地堑构造的物理模拟实验,,,Cloos, 1968,,(1)、正断层上盘(正)牵引构造,(2)、铲式正断层与滚动背斜构造—逆牵引构造,背斜转折端形态与铲式正断层形态相关,背斜轴面自下而上向断层面方向迁移,(3)、反铲式正断层与构造鼻,(4)正断层下盘断块隆升与披覆背斜,披覆背斜位于正断层下盘断块(凸起)上部,与盆地充填过程中盖层的压实作用有关,往往表现为同沉积背斜特征,(1)、正断层上盘下降形成的次级断层,8、次级断层,(2)、半地堑内部的次级断层,地堑、半地堑内部的断层如果其总体走向与主边界正断层相同,可以视其倾斜方向分别称为同向断层(synthetic fault)和反向断层(antithetic fault),前者为倾向与主边界断层相同的断层,后者为倾向方向与主边界断层相反的断层,共轭非旋转平面式正断层控制的复合地堑,多米诺式正断层控制的复合半地堑,同向铲式正断层组控制的复合半地堑,相向倾斜的两组正断层控制的向心式复合地堑,9、内部次级断层发育对断陷形态的影响,复式半地堑与复合半地堑对比,复合半地堑,复式半地堑,内部次级断层的发育可以改变盆地形态 使盆地变宽或变窄,如果地堑深部发育拆离断层或近水平滑脱层(剪切层),当伸展位移量到达一定程度后,地堑中的断块体的下降受到水平滑脱层的限制,断块体内部将进一步破裂形成新的调节正断层。,多期发育的次级断层,一、伸展构造概念与正断层组合 二、伸展断陷的构造样式 三、伸展断陷内部构造变形 四、与伸展构造相关的变换构造,第一节 伸展构造的基本样式,(一)、伸展断层系统中变换构造的概念 (二)、变换构造类型 (三)、变换构造对伸展断陷沉积充填的影响,四、变换构造,(一)、伸展断层系统中的变换构造概念,1、变换带与调节带,accommodation zone (调节带)和transfer zone (变换带,或译为“传递带”、“转接带”、“转换带”等),accommodation fault和transfer fault等概念没有本质的区别,都是指由于主干伸展断层位移诱导出的调节性构造变形。,主干断层位移引起剖面上上盘变形或发育次级断层,可以称为调节构造; 主干断层位移沿走向变化引起的两盘断块的变形或发育横向、斜向断层等,可以称为变换构造; 变换构造是相对伸展断层或伸展构造而言,具有不同尺度、不同变形样式。,,伸展构造中的各种构造要素,变换构造是裂陷盆地中一种重要构造要素,与伸展断层一起构成伸展构造系统,1、变换带与调节带,The relative movement of plates at a ridge-ridge transform fault changes along the fracture zone. The plates are moving away from the ridge, but an active fault only lies between the two ridge segments. Here plates on opposite sides of the fault move in opposite directions. Beyond the spreading ridge, however, the plates move in the same direction on both sides of the fault.,变换断层与转换断层类似,2、变换断层与平移断层具有差别,变换断层与一般的平移断层又有明显的区别,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 变换断层的运动性质受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,两条铲式正断层硬连接在一起,断叉线将主干断层的位移分配到分支断层上。,一条断层可以直接与另一条断层相交,其交线称为断层分叉线(branch line),这两条断层的位移可以直接传递、转换,并通过断叉线协调起来。这种断层连接方式称为“硬连接”(hard linkage)。,3、伸展断层连接方式,调节断层,多米诺式正断层组软连接的 3D 模型,断层之间也可以不直接连接,但是在运动学上仍然是协调一致,它们之间的位移传递是通过两断层之间的断块的变形来完成的. 断层不直接连接、又保持运动学上联系的断层组合方式称为“软连接”(soft linkage)。,3、伸展断层连接方式,软连接的断层之间的断块体通过变形来传递、变换彼此的位移,因此软连接的正断层之间由于正断层位移引起的种种构造变形现象都属于变换构造,两条伸展断层相互作用诱导岩桥部分发育变换构造示意图,4、伸展断层的相互作用方式(变换断层),(一)、伸展断层系统中变换构造的概念 (二)、变换构造类型 (三)、变换构造对伸展断陷沉积充填的影响,四、变换构造,1、Morley(1990)提出的变换带构造分类图,,(二)、变换构造类型,背向和相向倾斜的伸展断层之间的几种变换构造样式,(二)、变换构造类型,同向倾斜的伸展断层之间的几种变换构造样式,(二)、变换构造类型,相向倾斜、平行延伸的伸展断层之间的几种变换构造样式,(二)、变换构造类型,同向倾斜、平行延伸的伸展断层之间的变换构造样式,主干伸展断层与次级断层之间的变换构造样式,(二)、变换构造类型,Faulds和Varga(1998)将伸展断层之间的构造变形分为调节带和变换带两大类,进一步分为多种型式,,2、Faulds和Varga(1998)分类,Faulds和Varga划分的变换带类型模式图,2、Faulds和Varga(1998)分类,伸展断层软连接型式及其变换带构造,3、形式多样的变换带构造,,4、漆家福(2007)提出的变换构造分类方案,5、变换构造具有不同的尺度,变换构造也具有不同的尺度,裂陷盆地之间、凹陷之间、主干断层之间都可能存在不同尺度、不同型式的变换构造,东非裂谷系,Valerio Acocella,,6、变换构造的成因模拟研究,Journal of Structural Geology 22 (2000) 1233-1246,(一)、伸展断层系统中变换构造的概念 (二)、变换构造类型 (三)、变换构造对伸展断陷沉积充填的影响,四、变换构造,变换带是断陷内部边缘的古构造高点,也是断陷肩部的相对低点,是物源进入断陷的通道。,(三)、变换构造对沉积作用的影响,,,(三)、变换构造对沉积作用的影响,,(三)、变换构造对沉积作用的影响,第二章 水平伸展构造,第一节 伸展构造的基本样式 第二节 薄皮伸展构造的形成及其演化 第三节 基底卷入的伸展构造及其演化 第四节 与伸展构造有关的油气圈闭样式,第二节、薄皮伸展构造的形成与演化,薄皮伸展构造是指主要由沉积盖层卷入伸展变形的构造,以盆地基底面或盆地内部软弱岩层面为滑脱面,也称为盖层滑脱的伸展构造; 薄皮伸展构造常常发育的三角洲沉积体中,或被动大陆边缘,并与薄皮收缩构造相关(共生)在一起; 薄皮伸展构造可以是重力滑动形成的,也可以是区域伸展作用形成的。,盖层滑脱型,盖层尖灭型,1、铲式正断层系统和多米诺断层系统是薄皮伸展构造的两种主要构造样式。,(一)、基本构造样式,盖层滑脱的铲式正断层在平面上多为新月型断层线,可以用弓箭法则判断伸展位移方向,(二)、位移方向,与重力滑动成因的薄皮收缩构造共生 与底辟构造共生 与基底卷入的伸展断层系统共生,,(三)、共生构造,正断层发育在塑性泥岩残留脊之上,由于重力滑动和伸展作用所产生的断层特征; 密度较大的砂泥岩互层盖在密度较小的泥岩之上,引起差异负荷,并造成页岩脊(墨西哥湾盆地北部),尼日尔三角洲沉积和生长构造的关系,(三)、三角洲地区发育,,,,,,,被动大陆边缘的薄皮伸展构造的成因与重力滑动和底辟作用有关,基底正断层与盖层正断层两套断层系统 基底背向共轭正断层系统与低凸起 盖层滑脱向心共轭正断层系统与拱曲背斜,Melut 盆地地震剖面构造解释,(五)、薄皮伸展构造形成机制,构造环境:在大陆伸展半地堑斜坡上、被动大陆边缘、大型三角洲、大陆斜坡等不同的构造环境中都可能发育薄皮伸展构造 重力滑动机制:在岩层重力沿着斜面的分量驱动下发生侧向扩展,形成薄皮滑脱断层 底辟拱张机制:泥、盐等塑性物质底辟作用在底辟体顶部形成局部的侧向引张,或底辟作用引起底辟体两侧岩层的旋转而导致发育薄皮伸展断层 区域引张作用机制:区域引张作用导致基底断层发生伸展位移,由于盆地内部存在的厚层软弱岩层发生韧性伸展,将上覆岩层形成的伸展断层与基底伸展断层分隔开来。,被动大陆边缘,薄皮伸展构造的形成模式,重力滑动机制:在岩层重力沿着斜面的分量驱动下发生侧向扩展,形成薄皮滑脱断层,重力滑动机制,泥岩压实和底辟活动诱发的薄皮伸展构造的演化模式,泥岩压实和底辟活动,砂岩,泥岩,,Cabinda近海地区的盐脊顶面的铲式正断层 (据Brice等,1982),Nm,Ed,,Ed期是断裂系统走向发生转换的关键变革时期。,发育近EW向断层,Es1,Es3,发育NE向断层,区域应力场方向改变,,L549,②号,,L1765,,L2437,东三段泥岩滑脱层是分层伸展叠加变形的主控物质因素。,④号,①号,⑤号,,③号,③号,L549,L1765,L2437,③号北,分期异向分层伸展变形特征,岩浆底劈与伸展作用叠加。,,,空间特征:东营组地层向火山通道处增厚,馆陶组地层向火山通道处减薄;东营组地层呈背形负花状,馆陶组地层呈负花状; 时间特征:火山活动具有多期次、多通道特性,老断裂受晚期岩浆作用影响多次活动; 断层特征:断层性质以张性为主,呈共轭状、平行状、负花状、背形负花状组合。,多期岩浆活动与坚硬花岗岩基底共轭断裂模式,第二章 水平伸展构造,第一节 伸展构造的基本样式 第二节 薄皮伸展构造的形成及其演化 第三节 基底卷入的伸展构造及其演化 第四节 与伸展构造有关的油气圈闭样式,《油区构造解析》,授课教师:于福生,第三节、基底卷入的伸展构造的形成与演化,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称为“裂陷作用”,是造就岩石圈“伸展构造”的既“裂”又“陷”的构造过程,裂陷作用最具特征的产物就是“裂谷”(rift valley)。 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。裂陷过程是对软流圈和地幔深部热物质主动上涌的反应 。 被动裂陷作用(passive rifting):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圈热物质的被动上涌。,一、地壳裂陷作用与伸展变形,“热隆起”→“火山活动”→“裂陷盆地形成”→“热沉降”等构造事件序列 (主动裂陷) “裂陷盆地形成”→“热隆起”(?)→“火山活动”→“均衡沉降、热沉降”等构造事件序列 (被动裂陷) 在裂陷盆地形成的动力学过程中,裂陷作用即有“主动”成分,亦有“被动”成分,并且在不同阶段可能表现为以不同的动力学机制占优势。,“热隆起”→“火山活动” “裂陷盆地形成” “热沉降”,裂陷过程的可能的差异,纯剪切变形:指岩石在差应力作用下沿σ1方向缩短而沿σ3方向伸长,总体变形中的最大主收缩应变轴e1始终与最大压应力轴σ1一致、最大主伸展应变轴e3始终与最大张应力轴σ3一致。,1.纯剪切变形与简单剪切变形,二、形成机制,简单剪切变形:指岩石沿着单个剪切应力方向发生剪切变形,总体变形中的最大主收缩应变轴e1与最大压应力轴σ1、最大主伸展应变轴e3与最大张应力轴σ3不一致,在变形过程中向同一方向偏转。,,,+刚性旋转,,伸展应力造成大陆地壳产生脆性破裂和地幔岩石圈发生塑性流动和细颈作用。,沉积物充填的地堑形成引起均衡作用的不稳定和软流圈的上升,导致区域性上隆。部分熔化的物质引起地表火山作用,并向上传递热量。,Pre-rift sediments,5km extension,二、形成机制,2.Mckenzie 纯剪切模式,上隆后的裂谷肩部遭受剥蚀,而裂谷则继续沉积。,随着伸展作用的进行,形成洋壳。,当伸展作用传递到大洋区域并形成被动大陆边缘时,陆壳开始冷却。裂谷后期的沉积物覆盖在同裂谷期的沉积物和新形成的洋壳之上,50km extension,post-rift sediments,Mature continental margin,100km extension,地壳或岩石圈尺度的简单剪切伸展变形导致发育大型拆离断层,拆离断层上盘形成伸展断陷盆地。,3.简单剪切动力学演化模型,Wernicke(1981)的“简单剪切模式”是在研究美国西部盆地丘陵地表地质构造和深部地球物理资料时提出的,认为地壳的伸展是沿一个低角度(30°)正断层或拆离面进行的,并且这个正断层剪切带把伸展作用从一个地区的上地壳中转移到另一个地区的下地壳或地幔岩石圈中,因此剪切带很可能一直延伸到地幔岩石圈内。,美国盆岭地区伸展剪切体系的演化模式( Wernicke,1985),在递进变形过程中,伸展构造样式也会发生变化 随着伸展量的增大主干断层上盘或下盘断块会进一步发育调节性次级正断层。 随着伸展量的增大,主干正断层的几何形态和运动特征也会发生演化。一般地,非旋转正断层向旋转正断层演化,平面式正断层向铲式、坡坪式正断层演化,简单断裂构造带向复杂断裂构造带演化。,三、基底卷入正断层系统的演化,,internal deformation required,四、裂陷伸展盆地的演化,大陆裂谷—陆间裂谷—新生大洋盆地 大陆裂谷—衰退裂谷—拗拉槽 大陆裂谷—被动大陆边缘 大陆裂谷或裂陷盆地—大陆内拗陷盆地 大陆裂陷盆地—伸展造山带,大陆裂谷—陆间裂谷—新生洋盆,原先的大陆裂谷的轴部形成了新生的大洋地壳,并成为两个或多个板块的离散边界。 大陆裂谷演变成为陆间裂谷(或原洋盆地)。 原洋盆地的裂陷作用主要发生在新生的洋壳部位,并且随着大洋扩张中脊的形成和发展,陆间裂谷进一步拓宽,演变成为以洋壳为底的新生大洋盆地 实例:埃塞俄比亚—红海—亚丁湾三叉裂谷系,东非裂谷是一个典型的主动裂谷, 上新世在隆起背景上发育火山岩裂陷盆地,现今仍然表现为强烈断陷的地貌景观 火山作用从碱性熔岩(响岩)流、玄武岩流到喷发酸性火山岩,大西洋两岸的凹槽处多是大西洋裂开时遗弃的裂谷,并成为后期大陆水系流入海洋的入口.,大陆裂谷—陆间裂谷—夭折谷,衰退裂谷与新生洋盆、被动大陆边缘相连,但是当洋盆发生俯冲作用继而使被动大陆边缘演化成为碰撞造山带的一部分时,先前的衰退裂谷成为自造山带伸向大陆克拉通内部的拗拉槽 。,拗拉谷转化为拗拉槽,拗拉谷转化为拗拉槽实例,大陆裂谷—被动大陆边缘,大陆裂谷演化成为陆间裂谷—新生大洋盆地后,裂陷扩展主要发生在新生洋中脊部位,早先被裂陷的大陆地壳部分不再发生显著的裂陷作用,成为与新生洋盆过渡的被动大陆边缘 根据沉积环境和沉积物类型、物源供给情况,被动大陆边缘分为陆架—陆坡—陆隆—深海平原等地貌单元。 例如:大西洋两岸大陆边缘,中国东部新生代断陷盆地性质,北东-南西走向断裂构成盆地的主边界断裂; 近东西走向断裂构成次级边界断裂 日本海与南海扩张脊走向为近东西向,形成时间约为30Ma,大陆裂陷盆地—大陆内拗陷盆地,大陆裂谷或裂陷盆地发展到一定程度后可能不再进一步裂陷扩张了,早先裂陷作用减薄的岩石圈在热衰减过程中还会引起地表拗陷而形成碟状的沉积盆地,可以称为拗陷盆地。 注:“拗陷”与“坳陷”略有不同,前者为一动词,有构造作用的涵义,后者只是形态的概念。因此用“拗陷”一词与“断陷” 、“裂陷”相对应,故建议使用“拗陷盆地”一词 实例:中俄罗斯盆地、密歇根盆地、北海盆地、渤海湾盆地、松辽盆地等,裂陷盆地,拗陷盆地,裂陷盆地,大陆裂陷盆地—伸展造山带,大陆裂陷盆地、特别是发育在拆离断层上盘的裂陷盆地发展到一定程度后,断陷边缘的主干断层的大规模伸展位移可能使下盘在均衡作用下隆升,使地壳深部由于伸展作用而形成的“变质核杂岩”(metamorphic core complex)露出地表,成为伸展造山带。 变质核杂岩由脆性断层角砾岩、糜棱岩、滑脱面以及滑脱面下的动力热变质岩组成,其上升的动力学原因可能主要是由于伸展作用造成的卸载和地壳深部花岗岩侵入导致的地壳均衡机制,伸展造山带—盆岭构造,大陆裂陷盆地,伸展盆地的结构形态可以分为: “拗陷” 、“拗断”、“断陷”和“断拗”等4种基本类型,断陷与拗陷,伸展盆地内部同沉积地层的层序构型记录了原型盆地结构形态的信息,可以分为平行状、亚平行状、凹叠层状、凸叠层状、楔状等5类 层序终止方式也可以分为双断型、断超型、断翘型、双超型、双翘型等5种型式,断陷与拗陷,第二章 水平伸展构造,第一节 伸展构造的基本样式 第二节 薄皮伸展构造的形成及其演化 第三节 基底卷入的伸展构造及其演化 第四节 与伸展构造有关的油气圈闭样式,《油区构造解析》,授课教师:于福生,第六讲 正断层与伸展构造,第一节 正断层与伸展构造的基本特征 第二节 伸展断层系统中的变换构造 第三节 伸展构造形成和演化过程 第四节 与伸展构造有关的油气圈闭样式,1、半地堑断陷中的复式油气聚集带,伸展半地堑内油气藏类型及分布模式,半地堑断陷不同部位的油气圈闭样式存在明显的差异; 不同的构造样式控制圈闭样式,陡坡式油气聚集模式,缓坡式油气聚集模式,中央背斜式油气聚集模式,中央背斜带油气聚集模式,(据李丕龙,1999),,,,,,,,,,,,,,,,,,,与不整合面相关,与基底正断层组合相关,与基底正断层、盖层正断层组合相关,与岩性相关,与盖层正断层组合相关,,,,,,生油凹陷(洼陷)斜坡发育不同类型的圈闭,洼陷式油气聚集模式,潜山或基岩断块形成的凸起、低凸起及其上覆披覆背斜可以形成复式油气聚集带,以基底断裂带为主干要素发育多层次、不同类型的油气圈闭样式,低凸式油气聚集模式,凸起式油气聚集模式,披覆构造带油气聚集模式,2、与基底卷入伸展构造有关的油气圈闭特点,3、与薄皮伸展构造的油气圈闭特点,与盖层滑脱的薄皮正断层、盖层演化过程中的不整合面相关: 正断层上盘、下盘均可形成圈闭; 不整合面下伏地层的削蚀、地层尖灭线,不整合上覆地层的超覆带,幅度高、范围小 盖层背斜(滚动背斜、断鼻、断背斜) 断块(断层封闭,倾斜断块、地垒) 地层尖灭,,,,,,,,,,,LF7-1-1,LF7-2-1,LF18-1-1,LF13-2-1,LF7-4-1D,LF7-9-1,Tg构造图,,,4、变换带的油气成藏条件优于其他构造部位,是油气聚集的良好场所,LF13W虚拟井,陆丰13西洼和陆丰7洼同时发育深湖相和浅湖相烃源岩,具有两期生烃的特征 深湖相泥岩生烃能力强,供烃范围广,浅湖相泥岩生烃能力弱,近源供烃 LF7-9-1紧邻烃源岩,聚油条件佳,陆丰7-9油气成藏特征,,,深湖与浅湖相混源,深湖相原油,谢谢。 请参与讨论。,
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:水平伸展构造 于福生
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-71061.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开