地幔对流反转:来自全球反转构造的透视和构想

【研究目的】全球中生代与新生代油气盆地在其发育某一阶段发生了构造反转,早期的裂陷盆地在反转期被反转盆地叠加与改造,本文以地幔对流反转作用(区域性反转作用或局部性反转作用)为视角,尝试对地壳表层反转构造成因提出深部解决途径。【研究方法】基于地球物理资料,借助构造地质学、地球物理学研究手段,对全球中、新生代盆地在白垩纪末期、古近纪末期的构造反转事件及反转构造特征进行归纳与对比,研究大洋、大陆板内裂陷盆地正构造反转时间,与其之临近的陆陆板块间造山带内负反转构造事件时间具有同期性,建立了反转构造发育的地幔对流反转模型,研究盆山耦合与局部性地幔对流单元及其变化的关联性。【研究结果】大量证据表明大陆板内裂陷盆地正构造反转时间,与其之临近的陆陆板块间造山带内负反转构造事件时间具有同期性,例如大别造山带造山挤压、伸展塌陷与南华北盆地及合肥盆地伸展裂陷、收缩反转分别具有对应关联性,这种盆山耦合推测是由局部性地幔对流单元及其变化所制约关联起来的。造山带的垮塌不是由于板块间的俯冲作用减弱或汇聚速率减小而引起的重力垮塌,推测根本原因可能是地幔对流方式、方向的改变所引起的间歇性伸展裂陷。大洋板内裂谷(大洋中脊)的正反转构造作用时间与俯冲带内负反转构造作用时间也具有同期性,尽管目前的证据不是很充分。无论板块间活动带内反转构造事件下的反转构造,还是板内裂陷盆地内的反转构造作用下产生的反转构造,都标志着这些构造单元的构造演化进入到一个新的发育演化阶段。【结论】反转构造产生的动力机制涉及到的地幔对流的反向流动,地幔对流反转所引起的岩石圈或地壳反向收缩运动导致盆地反转收缩变形。本构想的深远意义是对地幔对流状态、动力及其变化的理解、研究将会对板块反向运动启动机制研究产生深远的影响。

致密砂岩储层孔隙结构特征对可动流体赋存的影响:以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段为例

分析孔隙结构和可动流体分布特征是储层研究的关键要素,也是当前研究的重点与热点,对致密砂岩油气勘探及提高油气采收率具有重要意义。以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段致密砂岩储层为例,通过物性测试、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞和核磁共振实验,结合分形理论,分析了致密砂岩储层孔隙结构、非均质性和可动流体分布特征,讨论了孔喉结构和非均质性对可动流体赋存的影响。结果表明:研究区长7段储层储集空间主要由微纳米级孔隙贡献,孔隙连通性较差,孔喉半径主要分布在0.050~0.500μm;孔喉结构非均质性较强,分形维数分布在2.65~2.90;流体可动性较差,可动流体饱和度分布在16.68%~51.74%,可动流体多分布在中孔和小孔内。研究区长7段储层可分为3类:从Ⅰ类到Ⅲ类储层,剩余粒间孔和粒间溶蚀孔发育变少,孔隙连通性变差,孔喉尺寸变小,较大孔喉变少,非均质性变强,流体可动性变差,中孔和大孔内可动流体含量趋于降低,可动流体倾向于在小孔内赋存。研究成果为致密砂岩油气勘探及油气采收率提高提供了理论依据。

鄂尔多斯盆地大牛地西北部地区古岩溶形成机理

全球对燃料的需求日益增加,柳杨堡地区构造特征一直备受争议,通过地震解释有着十几公里似断裂并未证实,古岩溶地貌形成成了确凿的证据,通过地震解释方法1×1地震解释、相干体技术、顺层相干体以及时间切片等技术,研究区内存在大量背斜结构构造为岩溶古地貌控制下的盐底辟及太原组-下石盒子组披覆叠加型构造。研究区内向斜主要是岩溶作用控制下的重力负载等叠加型。柳杨堡气田石炭-二叠系内断层发育主要由盐底辟及岩溶塌陷所诱发。揭示出部分地区地震相位错断,岩溶作用导致的古地貌起伏差异所引起的。加里东末期开始发育大规律的岩溶作用,形成了早期初步岩溶古地貌,这期岩溶地貌对太原组沉积有明显的控制作用。加里东末期岩溶地貌在石炭纪岩溶作用进一步作用下地貌差异逐步扩大,进一步加大了古岩溶对太原组的沉积控制。二叠纪早期,岩溶作用逐步减弱。建议下一步重点加强源内气藏评价开发的力度,选取贴近烃源岩层的砂体,进行水平井钻井评价,有利于钻取砂体内的天然气,通过深度压裂手段把烃源岩层内煤层气钻取出来。

东海盆地西湖凹陷X油田辫状河三角洲隔夹层成因与分布

海上油田稀井区隔夹层刻画是储层表征中的一个难点问题。以东海盆地西湖凹陷X油田H3砂层组为例,在隔夹层成因类型分析的基础上建立了隔夹层电性特征识别标准,并通过地质与地震相耦合的方法对隔夹层空间分布进行了半定量刻画。研究结果表明,H3砂层组发育洪泛型、废弃河道型、落淤泥型、河道滞留型、细粒沉积型和成岩型等六种隔夹层。依据隔夹层渗透率性将洪泛型、废弃河道型和落淤泥归为泥质隔夹层,河道滞留型和细粒沉积型归为物性夹层,成因型归为钙质隔夹层;H3砂层组内部H3a与H3b小层间隔夹层非常发育,厚度大,连续性好,全区稳定分布,起到较好封隔作用;H3b与H3c间隔夹层发育不均匀,在X10井北、X7-X8井西、X4-X5井区、X1井西南等区域厚度较薄,导致H3b与H3c砂体间存在弱连通。研究结果较好表征了H3砂层组内隔夹层分布,为后续剩余油分析提供了地质基础。通过地质、地震相耦合的方法能够有效进行海上油田稀井网区隔夹层刻画,对类似地区储层精细刻画具有重要的借鉴意义。

渤海湾盆地廊固凹陷古近系沙河街组油藏单元精细表征

依据岩心相、测井相、岩屑分析化验等资料,利用点-线-面的油藏单元表征方法,对渤海湾盆地廊固凹陷古近系沙河街组的微构造、主力层油藏单元类型及油水连通关系进行了详细研究。研究结果表明:(1)廊固凹陷古近系沙河街组主要发育构造型油藏单元和“断砂配置”型油藏单元。安11井区Es_(4)^(上)-Ⅰ砂组1小层、2小层、3小层和4小层的油藏单元数量分别为6个、5个,3个和2个;安22井区Es3中-Ⅱ砂组3小层和7小层的油藏单元均为5个,其他小层油藏单元数量不等。(2)安11井区Es_(4)^(上)-Ⅰ砂组油藏单元砂体连通程度和流体连通程度均较高;安22井区Es_(3)^(中)油藏单元类型、空间分布特征均较为复杂,油藏单元砂体连通程度较高、流体连通程度相对较低。(3)在实施油藏单元作为开发单元后,安11井区和安22井区各小层的单井日产原油量均有增加。通过油藏单元的精细表征,不仅能发现勘探开发中的滚动评价目标,而且可为开发过程中动态储量及经济可采储量的标定提供准确的油层厚度、油藏边界及油藏分布范围等。

致密砂岩储层特征及质量影响因素——以鄂尔多斯盆地西北部二叠系下石盒子组为例

以鄂尔多斯盆地西北部二叠系下石盒子组致密砂岩为研究对象,基于铸体薄片、扫描电镜观测结果,采用核磁共振和氮气吸附孔隙度、渗透率测试等方法,分析下石盒子组致密砂岩储层特征及质量影响因素。结果表明:鄂尔多斯盆地西北部二叠系下石盒子组储层主要由长石岩屑砂岩及岩屑砂岩组成,属于典型的致密砂岩。快速埋藏是储层致密化的最主要原因,压实作用是造成储层质量降低的最主要因素,原生孔隙度下降率为58%;胶结作用进一步使砂岩储层致密,是导致储层质量降低的次要原因,原生孔隙度下降率为24%;成岩作用形成方解石和铁方解石并充填粒间孔隙,储层质量降低。长石的溶蚀提供广泛粒间孔隙,以及刚性石英颗粒的抵抗压实保护部分原生孔隙,改善储层质量。该结果为其他河流相致密砂岩盆地的储层研究提供参考。

渤海湾盆地廊固凹陷泉241-州16区块沙三中亚段沉积特征

目前渤海湾盆地廊固凹陷油气发现量与实际生烃量相差较大。为了加快渤海湾盆地廊固凹陷重点开发区块岩性油气藏的勘探开发进程,基于泉241-州16区块岩心相、测井相及岩屑分析化验等资料,利用地质和地球物理方法,结合沙三中亚段时期的区域沉积背景,对研究区沙三中亚段的主力砂组和重点开发小层的沉积微相、砂体发育和沉积模式进行了系统研究。结果表明:研究区沙三中亚段属于扇三角洲前缘沉积,沉积微相类型可划分为水下分流河道、分流间湾、河口坝、远砂坝及席状砂5种沉积微相,其中,水下分流河道为最主要的沉积微相类型,在平面上呈北西—南东向辫状分布,砂体在平面上呈现由近源到远源逐渐减薄的分布特点,并在以上研究基础上建立了研究区浅水进积型扇三角洲前缘的沉积模式。研究成果可为该区块后续勘探开发提供地质理论指导。

鄂尔多斯盆地延长组长8油层浊沸石对储层影响因素

浊沸石在矿物中通常以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主分布在陆相湖盆中,浊沸石密度小、抗压易溶对周围环境非常敏感,在特定的条件下可以作为成储及成藏的示踪矿物。浊沸石的特性影响储层孔隙度、渗透率,导致开采率降低。利用扫描电镜、X衍射、恒速压汞等研究方法,对岩石内部孔渗结构进行观察,以时间作为主轴对储层的成岩史、埋藏史、构造特征及岩石成分成熟度和结构成熟度的研究进行分析,结果表明孔隙之间连通性差,储层非均质性强,储层压实和胶结作用都是由胶结物与浊沸石胶结物影响储层使储层成为一个富集区域。

松辽盆地构造演化及成盆动力学探讨

松辽盆地晚侏罗世以来的构造演化经历了10个阶段:缓慢裂陷和快速坳陷—加速裂陷和快速坳陷—减速裂陷和慢速坳陷—慢速裂陷和快速坳陷—加速裂陷和加速坳陷—减速裂陷和减速坳陷—裂陷、坳陷终止和缓慢反转—快速反转和快速差异坳陷—慢速反转和慢速差异坳陷—反转停止和坳陷终止。构造发育演化的结果形成了“下断中坳上隆顶平”的盆地结构。“中坳”部分沉积的可容纳空间,54%来源于盆地基底的长期伸展坳陷;“上隆”部分沉积的可容纳空间,31%来源于盆地基底的受压坳陷。构造作用的转换起因于东部区域应力场的转变。

北部湾盆地构造迁移特征及对油气成藏的影响

综合利用各种地质、测井、录井等资料,在对盆地内4个凹陷范围内的三维地震资料地质解释基础上,通过分析各凹陷边界主控断裂的空间展布特征和不同时期的断裂落差以及盆地内不同时期沉积中心和沉降中心的变化特征,分别从单个凹陷的角度和整体的角度探讨了盆地的构造迁移特征,最后从油气勘探的指导意义上简要探讨了构造迁移对油气成藏的影响。研究认为:北部湾盆地的构造迁移具有波浪式定向性、汇聚型偏对称性等特征;构造迁移造就了盆地现今的构造格局,控制了盆地内的生储盖组合、造成了温压场的改变,促进了烃源岩的成熟演化以及油气的运移、聚集成藏等,影响了油气成藏的各个环节;受构造迁移的影响,研究区四个凹陷的富烃情况有所不同,涠西南凹陷是主要的富生烃凹陷,乌石凹陷次之,海中凹陷次于乌石凹陷,迈陈凹陷次于海中凹陷。

郯庐断裂带及其周缘中新生代盆地发育特征

郯庐断裂带作为中国东部滨太平洋地区一条巨型走滑构造带,对其周缘中、新生代盆地的发育、演化起着重要的控制作用。随着太平洋板块俯冲方向从NNW向NW到NWW的变化,郯庐断裂带的活动方式逐步从中生代左行走滑—左行斜向滑动过渡到早第三纪以左行斜向—倾向滑动,晚第三纪—第四纪转为倾滑—右行斜向滑动—右行走滑。走滑活动经历了一个循序渐进的周期演变过程。随着郯庐断裂活动方式的演变,其周缘中、新生代盆地的发育逐渐向北迁移,其中南段周缘盆地主要为中生代盆地,中段周缘盆地主要为中、新生代叠加盆地,中北段周缘盆地主要为早第三纪盆地。每个盆地都经历了拉分(伸展)裂陷到挤压反转的演化过程。此外,在同一时期、同一区域剪切应力场作用下,不同区段因其走向变化导致局部应力场变化,在增压弯曲部位发生会聚、挤压、隆升;而释压拉张部位发生离散、伸展、沉降,从而盆地发育。

基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用

断裂的划分及位置的确定对区域地质研究具有重要的作用。通过分析重力的方向导数、小子域滤波等传统划分断裂的方法,提出突出重力线状异常或梯度带拐点的划分断裂、确定断裂位置的位错窗口相关法。结果表明:与方向导数、小子域滤波等方法相比,位错窗口相关法能够有效提高强背景重力异常中断裂线状异常与梯度带的信息;以单一断层模型、剪切断层模型、正常埋深地质体与控凹边界断层模型、较深埋深地质体与控凹边界断层模型验证了位错窗口相关法具有准确识别断裂重力异常信息、确定断裂位置的作用;应用位错窗口相关法能够较好地指示大兴安岭及邻区的德尔布干断裂、大兴安岭莫霍面陡变带、嫩江断裂、孙吴―双辽断裂和赤峰―开源断裂的位置。研究成果为深化大兴安岭与邻区深部地质规律的认识提供了新的依据。

正反转构造动力学成因探讨

反转构造是指构造变形作用发生反向变化所产生的与前期构造性质相反的一种叠加构造,分为正反转构造和负反转构造两种类型。绝大多数正反转构造产生于张性盆地演化的反转期,即应力场转变为压应力场的时期。研究认为,张性盆地反转的动力机制有主动反转作用和被动反转作用两种,因此,依据反转的动力机制,将正反转构造划分为主动正反转构造和被动正反转构造。

中国东部中新生代含油气盆地的反转构造

自西向东,中国中、东部发育有3期反转构造带,即分别形成于侏罗纪-早白垩世末期、晚白垩世-新生代早期和渐新世-中新世末期反转构造带,表明中国中、东部在这3个时期分别经历了3次不同程度的挤压,反转构造的变形幅度由强变弱,构造的保存从差变好.反转构造主要为挤压倾滑型,其次为压扭型.反转构造的发育具有高度的选择性,仅部分先存构造发生了反转,主控因素是砂泥岩组合、断层倾角、断裂带内低摩擦断层泥和异常压力的发育程度等.反转构造的发育期与盆地内主生油期基本一致,因而反转构造为中、东部油气盆地形成大中型油气田提供了有利条件.

塔西南坳陷主要断裂带构造特征及其控油作用

断裂是塔里木盆地西南坳陷的主要构造活动型式之一.坳陷内主要断裂开始形成于海西晚期或喜马拉雅运动期.不同性质的断裂可存在于同一应力场中,从而导致不同构造单元构造变形特征的差异性.沿断裂走向断裂构造特征存在一定的变化.利用正演模拟方法,分析了主要断裂带的发育演化.经分析研究后认为,断裂是控制油气聚集的重要因素,不同性质的断裂对油气聚集的控制作用存在一定的差异.

东海西湖凹陷平湖斜坡带裂陷期变换构造特征及其演化规律

综合应用地震剖面解释结果和构造编图成果,对东海西湖凹陷平湖斜坡带区域构造变换带特征进行了系统地分析。研究区经历了3次裂陷,每个裂陷旋回期的变换构造带根据其对区域构造分段作用的规模可以分为3个级别,分别控制了相邻构造带间和构造带内的构造演化和构造线展布、构造样式与变形程度的差异。变换带的发育演化是动态的过程,与各裂陷时期构造活动的强弱具有很强的相关性:第一裂陷旋回时期,以主干断裂为主,发育规模较大,一级变换带具有明显的地势转换特征,以带间变换为主;第二裂陷旋回时期,受强烈拉张作用,三级变换带的数量和类型增多,各个构造单元内的构造组合型式更加复杂,部分一级变换带的类型也逐渐改变;第三裂陷旋回时期,伸展作用减弱,大部分断裂停止活动,三级变换带大量减少,大部分变换带的类型发生改变,构造单元间无明显区分性的特征。根据分段正断层的倾向及其组合特征,可将研究区局部的变换构造带分为转换斜坡型、斜向背斜型、地垒型3类,它们多是油气聚集的有利地区,对油气的勘探有指导意义。

柴达木盆地西部新生代生长构造格架与油气聚集

柴达木盆地西部地区新生界断裂划分为同生逆断裂、后生同生逆断裂和后生断裂 ,背斜发育有同生断展背斜、后生断展背斜及生长背斜 ,昆北断阶区褶皱发育演化序列为同生断展背斜之上叠加了生长背斜 ,一里坪坳陷、茫崖坳陷褶皱发育演化序列是后生断展背斜上叠加了同生断展背斜 ,同生断展背斜之上又叠加了生长背斜。新生代生长构造格架由三期生长构造组成 ,古近纪—早上新世逆同生构造、中—晚上新世逆同生构造和中—下更新世生长背斜组成 ,不同构造单元构造格架组成略有不同。三期生长构造是由E—N12 盆地基底扭压整体拗陷作用、N22 —N3 2 盆地基底扭压差异拗陷作用和Q盆地基底扭压缓慢拗陷作用而形成的。构造圈闭主要有同生断展背斜、后生断展背斜、生长背斜、断鼻等 ,且具有明显的层次性 ,主要分布在昆北断阶、茫崖坳陷。同生逆断裂的长期活动有利于油气的运移、聚集 ,位于油源区附近的同生和后生断展背斜有利于油气聚集成藏。

塔西南坳陷构造演化与含油气系统

塔西南动陷位于塔里木盆地西南部，发展演化受不同时期板块构造背景的控制，具明显的多期性，形成了3类原型盆地和3个含油气系统。这些原型盆地相互叠加改造，导致了现个凸凹相间的构造格局和含油气系统的叠加改造。依据盆地构造演化特征和烃源岩、储集岩、盖层发育特征，划分出3个含油气系统，分析了每类含油气系统的基本特征及可靠程度。

扬子地块东南陆缘寒武系上升流沉积特征

通过下扬子地块东南陆缘区 1 9条寒武系剖面的实测、分析和对比 ,认为该区寒武系中的黑色炭质页岩、硅质页岩、硅质条带和结核以及磷矿层和磷结核等是古特提斯海中上升流作用在这被动大陆边缘区形成的 ,上升流引发缺氧事件 ,造成有机质丰富的沉积 ,形成烃源岩、石煤和磷矿等 ,分析了该区上升流沉积的特征、形成演化。

西非被动大陆边缘重力滑脱构造发育演化及成因机制

西非被动大陆边缘盆地在晚侏罗世伴随大西洋的裂开而形成,陆内裂陷构造旋回(晚侏罗世-早白垩世阿普特期(Aptian))主要发育陆内裂陷构造;过渡期构造旋回(阿普特期)沉积了一套潟湖相塑性层(盐岩);被动大陆边缘构造旋回(早白垩世阿尔布期(Albian)至今)共发育了两期重力滑脱构造,早白垩世阿尔布期-渐新世发育一期(早期)重力滑脱构造,中新世至今发育了另一期(晚期)重力滑脱构造。西非被动大陆边缘同一期重力滑脱构造具有从早到晚由陆向海的前展式发育规律,且多期重力滑脱构造具有从早到晚由陆向海迁移的进积叠加规律。西非被动大陆边缘重力滑脱构造发育的主要控制因素是大地构造背景、地层掀斜、滑脱面形态,其中大地构造背景控制重力滑脱构造体系类型,地层掀斜是引起地质体重力滑脱和变形的根本、控制构造变形的强度,滑脱面形态控制着重力滑脱构造类型和发育位置;次要控制因素是差异重力负载和塑性滑脱层等。并在此基础上建立了宽缓型凹面斜坡和窄陡型斜坡滑脱面下的西非被动大陆边缘重力滑脱构造成因发育模式。