扭张断层活动性评价及其对油气成藏的控制作用——以东营凹陷新生代为例

基于断层滑动速率法,文中提出了扭张盆地中断层活动性的评价参数——扭张系数,依据扭张系数,分析了东营凹陷新生代扭张构造的活动性特征及其控藏规律。研究表明:东营凹陷新生代不同扭张构造样式活动性特征差异明显,帚状扭张构造具有先张后扭的活动性特征,平面上具有明显的分带特征,收敛端以走滑作用为主,发散端以拉张作用为主;雁列式扭张构造以走滑作用为主,在演化过程中表现为边张边扭、以扭为主的活动特征;侧接型扭张构造具有先扭后张的活动性特征。活动性差异也影响并控制了不同的油气成藏模式。

渤海湾盆地东营凹陷扭张断裂成因模式及控藏作用

扭张断裂构造特征的精细刻画及控藏作用的分析是我国东部高成熟油田精细化油藏评价的重要方向。基于扭张断裂几何学特征及构造演化特征的分析,开展了渤海湾盆地东营凹陷扭张断裂成因模式的研究,建立了东营凹陷扭张断裂控藏模式。研究表明,东营凹陷扭张断裂可划分为帚状、侧接及雁列3种类型。帚状扭张断裂表现为先张后扭的特征,由单条断裂逐渐向帚状演化;侧接扭张断裂表现为先扭后张的特征,由雁列式向侧接演化;雁列扭张断裂表现为边扭边张的特征,由早期单条断裂向雁列式扭张断裂演化。扭张断裂的差异演化形成了启闭耦合的控藏模式,为扭张型盆地内的精细油藏勘探开发提供了有利的指导。

东营凹陷新生代扭张构造样式及控藏规律

在精细构造解释的基础上,采用地层切片、地震相干等技术手段,系统解剖扭张构造基本特征,明确扭张构造样式及其分布规律,并建立了扭张构造的控藏模式。研究表明,东营凹陷新生代共发育王家岗、八面河、高青、青西以及郝现等11个扭张构造带。依据断层平面、剖面组合特征及地层变形特征,对这11个扭张构造进行了分类研究,该地区主要发育帚状-半花状,雁列-树形花状及侧接-卷心式花状3种类型的复合构造样式。帚状-半花状扭张构造分布于盆地的陡坡带,雁列-树形花状扭张构造分布于斜坡带,侧接-卷心式花状扭张构造分布于凹陷的中央隆起带。这3种扭张构造样式控制了不同的圈闭类型,并形成了帚状两段式、雁列分割式以及侧接弧形式的成藏模式。

扭张盆地的特征研究

通过对扭张盆地已有的研究成果进行检索，归纳该类盆地的成盆模式、构造特点和沉积特点。认为扭张盆地的发育主要具有张性盆地的构造特点，但在沉积特点方面又与扭压盆地存在一定的相似性。其研究既具有区域地质研究的理论意义，也具有油气勘探的实践意义。

东营凹陷断坳转换期扭张构造数值模拟研究

东营凹陷主要发育帚状、雁列及侧接等扭张构造类型。利用有限元法开展应力场数值模拟研究,明确扭张构造的成因机制。研究表明,帚状扭张构造在早期表现为中等强度的走滑和拉张作用,后期受断陷盆地强烈的拉张作用,主要以拉张应力为主,走滑应力为辅,形成平面上典型的帚状扭张构造,整体表现为先张后扭的应力场特征。雁列扭张构造早期主要受北东向走滑应力场影响,形成以走滑作用为主的构造特征,剪切应力场强度较大,到演化末期,应力场发生转变,强度整体减弱,主要表现为弱走滑条件下的扭张构造特征。侧接扭张构造早期主要以剪切应力为主,形成北东向的雁列组合样式,到沙二时期,局部地区拉张应力增大,断层垂向活动性增强,断层横向延伸,形成侧接扭张构造。

惠民凹陷扭张断裂与沉积耦合关系的量化表征

惠民凹陷为典型的扭张盆地,临商、夏口2组帚状断裂带控制了凹陷内主要沉积体系的发育。基于地震、地质等基础资料,提出了扭张断裂瞬时活动性的量化表征方法,建立了扭张盆地断裂-沉积耦合演化模式。研究表明,惠民凹陷沉积背景结构可划分为帚状撒开端稳定缓坡、帚状收敛端同沉积断坡和帚状收敛端持续迁移下陷缓坡等3种类型。不同沉积背景结构中,体系的差异不仅体现在发育的空间位置上,也体现在沉积过程的时间曲线中。帚状撒开端稳定缓坡断裂生长速率平缓,幕式活动不明显,沉积速率相对稳定;帚状收敛端同沉积断坡断裂幕式活动明显,沉积速率受生长速率变化影响而波动;帚状收敛端持续迁移下陷缓坡断裂沉积速率持续缓慢增加,也受到断裂幕式活动的影响。

临南洼陷扭张构造油气成藏特征

结合区域构造背景,采用现今构造静态描述与构造演化过程剖析相结合的研究思路,分析临南洼陷构造演化过程与构造对油气成藏的控制。研究结果表明,临南洼陷中临商、夏口两大扭张断裂体系决定了该洼陷北深南浅、西宽东窄的构造格局。在此构造系统的背景下,烃源岩富集于后缘拉张形成的深凹区,油气运移指向生烃中心附近的断阶带高部位与隆起区。围绕断裂控制的洼陷带和斜坡带,发育各种油藏类型,其环带空间分布与富集现象明显。

临南地区扭张构造形成机制及其控藏作用

针对以往对临南地区扭张构造的发育演化机制、扭张构造对油气成藏要素的控制作用认识不清等问题,综合运用地质、地球物理、数值模拟等方法,定性分析和定量评价相结合,对研究区扭张构造形成机制及其控藏作用进行研究。结果表明,临南地区始于伸展性动力学背景下的斜向拉伸运动,由于复活的基底断层走向斜交于区域拉伸方向,从而形成了典型的扭张构造体系。综合考虑水平伸展、垂向块断运动和侧向走滑运动,建立了扭张构造定量表征方法,扭张活动强度平均约为0.4。扭张构造对储层发育具有明显的控制作用,稳定沉降缓坡、同沉积断坡和持续迁移下陷缓坡3种斜坡控砂模式控制形成不同类型的圈闭。基于三元型、二元型、一元型和无结构型4种断裂带结构模式,建立了扭张断裂带动态平衡成藏、斜坡带侧向运聚成藏、洼陷带自生自储成藏模式。

新疆克拉玛依乌尔禾张扭性走滑断裂特征及其控藏作用研究

乌尔禾沥青矿断裂带位于准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带乌尔禾鼻隆之上,是一个小型左旋走滑断裂带。断裂带形成后未发生强烈改造,断裂带内发育沥青矿脉,露头地质条件好,且有三维地震覆盖,是研究走滑断裂特征和控藏作用的天然实验室。本文采用无人机三维立体建模技术,结合野外剖面实测,对乌尔禾沥青矿走滑断裂带野外剖面露头进行定量分析和解剖。结果表明,沥青矿断裂带共发育17条断层,主断层西北侧断层呈雁列状分布,东南侧断层呈马尾状,断裂带纵向呈负花状。研究表明,断层形成于燕山期左旋剪切应力场,受拉张应力影响,整体处于张扭环境,形成张扭性走滑断裂带。断层发育空腔和诱导裂缝,尤其主动盘裂缝更为发育,空腔的开度与油气侵染宽度呈正相关。结合塔里木盆地张扭性走滑断裂与油气藏关系分析,本文认为张扭性走滑断裂是良好的垂向油气运移通道,主动盘具有侧向输导作用,被动盘具有封堵作用,走滑断裂主动盘一侧圈闭是良好的油气聚集区域。

四川盆地中部资阳地区张扭断裂三维构造模型、构造演化与油气地质意义

基于钻井和地震数据,通过平面-剖面构造解析、三维断层构造建模、垂向断距分析及平衡剖面恢复,对四川盆地资阳地区张扭(走滑)断裂系统进行研究。结果表明,资阳三维地震工区张扭断裂系统由北东走向、伸展变形主导的F_(Ⅰ)19和F_(Ⅰ)20断裂带以及北西走向、右旋剪切变形的3组雁列正断层构成。其中,F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带贯穿新元古界—中下三叠统嘉陵江组,表现出“S”形丝带状的三维结构,在二叠系沉积前及早三叠世至少经历两期构造叠加改造;北西向的3组雁列正断层由两两成对、倾向相反、部分左阶排列的小型正断层构成,在二叠系沉积前基本定型,对F_(Ⅰ)19断裂带向东的生长和扩展造成限制。F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带自深往浅沟通多套烃源岩和储层,断层活动时间与生烃高峰期匹配良好;在F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带两侧的局部低幅背斜带上,若叠加发育寒武系—三叠系有利沉积相带和储层,则该区有望成为天然气聚集有利区。

渤海湾盆地惠民凹陷中央隆起带张扭性断裂演化的构造物理模拟研究

惠民凹陷位于渤海湾盆地济阳坳陷西部,新生代时期经历了南北向伸展,形成了典型的“北断南超”半地堑结构。平面上,惠民凹陷中央隆起带发育了NE至近EW向的张扭断裂体系;垂向上,中央隆起带断裂体系从深部到浅部呈现出由雁列式分段到逐渐连接贯通的特征。目前对惠民凹陷中央隆起带断裂体系的结构特征有了较好的刻画,但是对于该断裂体系形成的运动学过程及其控制因素仍然停留在描述阶段。文章设计了一组张扭构造物理模拟实验,以探究惠民中央隆起带断裂构造演化过程及其控制因素。实验再现了惠民凹陷中央隆起带断裂体系在平面上由早期孤立分段、侧向传播、最终贯通的三个阶段;在剖面上也很好对应了中央隆起带沿走向由共轭断裂系向阶梯式断裂的结构转变特征。基于粒子成像测速(PIV)的应变分析,文章构建了三阶段的应变—断层距离统计图,揭示了各分段断裂由早期无连接,经历侧向生长,从软连接到硬连接的构造演化过程。研究证实在南北向区域伸展作用下,盆地基底NEE向先存断裂的活化是惠民凹陷中央隆起带张扭构造形成的根本原因。文章利用砂箱构造物理模拟实验揭示了惠民凹陷中央隆起带断裂发育的机制,可为类似的张扭性断陷盆地的断裂演化与油气成藏研究提供有益的启示。

塔北隆起北部中新生界张扭性断裂系统特征

晚第三纪塔北隆起北部地区有规律地发育一套与区域挤压构造应力场不协调的中新生界张扭性断裂系统 ,且控制了中新生界 ,特别是白垩第三系油气聚集与分布。通过塔北隆起北部地区地震资料解释 ,结合区域地质资料 ,研究了这一特殊断裂系统的主要构造特征、成因机制以及对油聚集的控制作用 。

渤海湾盆地临南洼陷张扭构造演化及应力场数值模拟

为了考察渤海湾盆地临南洼陷张扭构造的发育特征和成因机制,在解释30余条三维地震剖面的基础上,估算及分析伸展率在时间和空间上的变化规律,绘制了Es3—Es1、Ed和Ng—Nm3个时期的断层平面展布图,利用FEPG有限元软件,建立二维线弹性数值模型,模拟了3个时期的构造应力场。结果表明,临南洼陷的最大主应力和最大剪应力,在平面上都是东北部大、西南部小;从Es3时期到Nm时期,最大主应力和最大剪应力都是逐渐减小的,数值模型边界上的剪应力分量均大于张应力分量,而且剪应力分量与张应力分量的比值是逐渐增加的。通过研究,将临南洼陷张扭构造发育的力学机制量化,并为郯庐断裂和兰聊断裂在惠民凹陷乃至渤海湾盆地的作用时间、方式的研究提供参考。

对渤海湾盆地张扭、压扭性构造的一点认识

张扭和压扭性构造是兼有走滑和拉张挤压2种作用的构造样式。经对大量具有张扭和压扭特征断层的统计提出,这2种扭动断层在沉积盆地的发育中具有特殊的空间位置与剖面特征,认为应当进一步加深对张扭和压扭断层的研究和认识,张扭和压扭构造是厘定渤海湾盆地及其内部坳陷演化过程的必需条件。

塔里木盆地阿瓦提凹陷周缘的晚新生代张扭性断层带

塔里木盆地西北部的阿瓦提凹陷周缘发育晚新生代正断层,其中第四纪的正断层活动是塔里木盆地构造地质研究的新发现。这些正断层受先存基底断裂控制,平面上沿沙井子断裂带、阿恰断裂带和吐木休克断裂带右阶式雁列状分布,构成右阶左旋张扭性正断层带。剖面上,向下断达下古生界后不清楚,向上断至第四系上部,构成阶梯状或小型地堑(或负花状构造)构造。生长系数计算结果表明,正断层带形成于新近纪末,第四纪早-中期持续活动,到第四纪晚期停止活动。这些张扭性正断层带的成因是阿瓦提地块相对于周边地质体的顺时针旋转而致,其动力学来源于印度板块与欧亚板块陆一陆碰撞,在晚喜马拉雅山期依然持续作用而导致的远程效应。

张扭性断陷盆地的构造样式

以渤海湾盆地中南部胜利浅海探区为例,界定了张扭性断陷盆地内构造样式性质、类型,分析了典型构造样式以及主要特征。通过地质、地球物理综合研究,得出以下结论:(1)胜利浅海探区以张扭性断陷环境为主,构造样式受应力场和构造演化阶段控制,主要发育了伸展型、扭动性构造样式,还发育有以伸展为主的反转叠加构造样式;(2)伸展型构造样式可划分为翘倾断块、潜山披覆、重力背形、底辟背形等4类9种构造样式;(3)扭动型构造样式主要包括花状构造和雁列构造;(4)总结了张扭性断陷盆地内各类构造样式的特征和形成机制。

张扭性边界大断层上盘的构造分布模式

通过区域应力场的分析,对华北盆地南部多序次的张扭性边界大断层的形成机制、断裂系统及其扭动方向有了明确的认识。根据张扭性边界大断层往往以弧形断裂形式出现的特点,将区域扭动和应力方向与边界大断层的不同走向段进行了相关分析,提出此类断层存在三个主要应力分布区:即反扭强张区、顺扭减张区和平行强扭区。依据上述相关分析结果,建立了张扭性边界大断层上盘的构造分布模式:即张性负向构造一般分布在反扭强张区;扭性负向构造一般分布在平行强扭区;正向构造一般分布在顺扭减张区。利用这种构造分布模式,在张扭性边界大断层上盘可准确预测和发现各类地质构造,提高油气勘探的成功率。

惠民凹陷西部张扭地质结构特征与油气成藏研究

运用钻井、地震、重电磁及相关的分析化验资料,以构造地质学、构造动力学、层序地层学、石油地质学、含油气盆地分析、地球物理资料处理与解释、构造数值模拟等理论、技术、方法,从判识、解释张扭构造特征入手,通过对张扭体系几何学、运动学特征描述,进行了构造应力场及形成机制数值模拟,总结了张扭地质结构的发育演化规律;开展了张扭应力场条件下的圈闭类型及展布特征研究,明确了张扭构造对圈闭的控制作用;通过识别断裂带内部结构特征,建立了断裂带内部结构模式,总结了断裂带内部结构类型;通过断裂对油气的输导与封闭性研究,开展了张扭应力场条件下的油气优势运移通道及方向研究,建立了研究区油气输导模式及成藏模式;在此基础之上,确定了研究区下步勘探方向,优选了有利勘探区带,取得了良好的勘探效益。

过渡动力学背景下的张扭性断陷——以珠江口盆地惠州凹陷古近纪断陷为例

通过断陷结构、构造特征研究及与已有的物理模拟实验结果对比分析,论证了珠江口盆地惠州凹陷古近纪断陷具有典型的张扭性断陷性质,表现为其具有典型的斜列式结构特征,构成断陷的基本要素(如断陷内的洼陷、低凸起、边界断层等)均呈斜列式展布。推测其形成机制主要受主伸展应力方向与基底构造走向斜交控制,从而沿断陷走向产生走滑分量,进而使断陷具有张扭性特征。

泌阳凹陷张扭性区域构造精细解释

泌阳凹陷内发育张扭性构造,油区主要集中在这些构造复杂区域,对这些区域的构造精细解释显得非常重要。文中结合泌阳凹陷内张扭性断层特征,提出了在地震和地质上的识别方式以及张扭性区域的构造精细解释方法,较好地解决了断层两盘地震同相轴可对比性差、层位追踪和构造解释困难的难题,使得油区的沉积微相平面分布、断层组合和一些地质假象得到合理解释;并通过区内张扭性走滑断层的解释和平面归位,使沉积微相分布和地层厚度变化上具有了很好的可对比性,为后续油气开发奠定了坚实基础。