莱州湾凹陷新生代走滑-伸展叠合断裂体系发育演化模式

利用地震剖面精细解析和平衡剖面复原等方法,探讨莱州湾凹陷叠合走滑断裂体系展布特征并对比其时空演化差异。莱州湾凹陷周缘及内部发育3类主干断裂:伸展断裂系统呈近EW向展布,主要发育在凹陷中北部,在剖面上呈上陡下缓的铲形,表现为"y"与反"y"字形组合,控制凹陷内各次洼沉积格局;走滑断裂系统呈NNE向展布,主要发育于东西边界,平面连续性好,剖面呈现花状、半花状特征;叠合走滑断裂以花状走滑断裂切割铲式伸展断层中上部为典型特征,主要发育于走滑带两侧。莱州湾凹陷断裂活动经历了4个主要时期:孔店组-沙四段沉积期为初始裂陷阶段,沙三段沉积期为继承裂陷伸展阶段,这两个时期控制主力烃源岩的富集;沙二段-东营组沉积期为强走滑-伸展叠合阶段,控制油气纵横向运移;馆陶组沉积期-至今为弱伸展-弱走滑阶段,控制油气成藏与调整。其中沙三段沉积期是断裂强伸展的阶段,走滑-伸展叠合体系以沙二段沉积期最为典型,总体表现为初期快速伸展裂陷—中期强烈走滑叠合—晚期走滑延续叠加的演化模式。莱州湾凹陷早期伸展断裂控制烃源岩的沉积,晚期断裂组合样式控制圈闭的规模,多期断裂活动控制油气的运聚。

走滑-伸展断裂叠合特征及其控藏作用

渤海湾盆地(海域)新生代受伸展和走滑双重作用控制,形成了复杂的走滑-伸展叠合构造区。基于全区三维地震和钻井等资料,对渤海湾盆地(海域)南北部构造特征、动力学机制的差异性及其对油气成藏的控制作用进行了研究,得出了以下结论:盆地南部和北部走滑-伸展叠合作用方式存在明显差异,南部的黄河口和莱州湾凹陷为始新世—渐新世的弱伸展和新近纪的强走滑作用近平行叠加;北部的辽东湾坳陷为始新世—渐新世的强伸展和新近纪的弱走滑作用近垂直叠加。叠合作用方式的不同控制了南北部油气差异成藏,南部油气主要分布于凹陷区的走滑带,成藏层系以新近系为主;北部辽东湾坳陷油气主要分布于陡坡带和凸起区,成藏层系以古近系为主。该研究对渤海湾盆地不同构造区油气差异成藏理论研究具有重要意义。

走滑-伸展复合区断层侧封定量研究:以垦利A区东营组为例

莱州湾凹陷垦利A区位于渤海湾盆地东南部,水平伸展应力和剪切应力共同作用致使该区东营组发育多组不同性质的断层组合,进而形成大量断块型圈闭。断层侧封定量评价对于研究断块圈闭的油气成藏意义重大,而传统方法在复杂的走滑-伸展应力背景下应用效果较差。从控圈断层性质分类入手,分析了不同性质断层断裂带内部结构的差异性,在明确断层侧封性影响因素的基础上针对不同性质断层优选不同评价方法。研究表明,控圈断层依据平面、剖面特征与活动强度的差异性,划分为走滑断层、走滑派生断层、拉张断层3类,其中走滑断层强大的水平位移对断裂带造成了严重破坏,断裂带结构复杂,对其侧封能力评价创新地采用了侧封指数来定量表征;拉张断层断裂带为三元型(由内往外分别为断层岩、滑动破碎带、诱导裂缝带),侧封主要受断裂带内断层岩影响,通过计算断层岩与储层的排替压力差来定量评价;走滑派生断层断裂带为二元型(由内往外分别为滑动破碎带、诱导裂缝带),侧封能力主要受岩性对置、泥岩涂抹等因素影响,利用模糊数学法进行定量评价。通过上述研究,最终建立了评价构造复杂、断层性质多样的区域断层侧封能力评价的方法体系,对进一步勘探具有指导意义。

渤海莱州湾凹陷走滑-伸展叠覆型复杂斜坡带特征及油气成藏

利用地震、钻井及地球化学等资料,对渤海海域莱州湾凹陷走滑-伸展叠覆型复杂斜坡带的构造特征与成因机制及对成藏作用的影响进行综合研究。受伸展断陷引起的掀斜翘倾与郯庐断裂带双支走滑引起的释压与增压应力控制,研究区发生多次块体旋转与差异隆降,形成了“坡隆频繁转换、地层掀斜翘倾”的斜坡带演化模式。该构造演化模式控制了双洼双套烃源岩的差异发育、早期“潜山成储-近源成扇-台地混积滩”的沉积体系以及多种构造样式与圈闭类型的形成。在此基础上,总结了莱州湾凹陷南部缓坡带的油气成藏规律:莱州湾凹陷南部缓坡带油气主要分布在中央构造带,表现出明显的源控特征;古近系辫状河三角洲砂体和区域性不整合面控制了斜坡区油气优势运移方向及油气层位的差异分布;新构造运动控制斜坡带油气超晚期充注。莱州湾凹陷南部斜坡带受多期走滑-伸展构造相互叠置影响,形成了多源供烃、储层发育、圈闭多样的有利成藏条件,是有利的石油富集区。

渤海海域走滑-伸展断块区断层侧封能力定量评价:以辽东湾坳陷旅大A区为例

渤海海域受郯庐走滑断裂带控制,发育独特的走滑-伸展复合断裂体系,形成了大量的复杂断块圈闭,传统方法难以定量评价断层的真实侧封能力。为此,以辽东湾坳陷旅大A区为例,在测井识别断层破碎带基础上,利用声波时差法判断断层力学性质,提出应力系数λ定量修正断层性质对侧封能力的影响,最终利用一种简化后的断-储排替压差法定量评价断层真实侧封能力,对断块油柱高度进行定量预测。

渤东凹陷新生代伸展-走滑叠合断裂时空差异演化模式及控藏效应

以三维地震精细解释为基础,通过构造剖面恢复,系统分析了渤东凹陷新生代伸展-走滑叠合断裂的时空差异演化特征及控藏作用。研究结果表明:(1)渤东凹陷新生代广泛发育以NNE向为主干、NE向为派生、NW向为叠加的伸展-走滑叠合断裂体系,可划分为强伸展-弱走滑断裂和强走滑-弱伸展断裂2类;整体具有深浅分层、南北分段的特征,纵向上,古近系主要发育强伸展-弱走滑断裂,断裂大而稀,新近系—第四系主要发育强走滑-弱伸展断裂,断裂小而密;平面上,同一断裂在不同段的构造组合样式存在差异。(2)研究区新生代伸展-走滑叠合断裂的演化主要表现为北部断裂活动强度“早强晚弱”,中部断裂继承性持续发育,南部断裂活动强度“早弱晚强”;演化模式分为初始断陷(孔店组—沙四段沉积期)、强烈断陷(沙三段—东营组沉积期)和走滑坳陷(馆陶组—平原组沉积期)3个阶段,初始断陷阶段,NNE—NE向强伸展与弱走滑叠合,NE向强伸展-弱走滑断裂为主控,NW向先存断裂活化,分割凹陷;强烈断陷阶段,NNE—NE向强伸展与弱走滑叠合,NNE向强伸展-弱走滑断裂变为主控,NW向断裂活动减弱或停止;走滑坳陷阶段,NNE向强走滑与弱伸展叠合,断裂不控制沉积,但对地层展布具有调整作用。(3)研究区伸展-走滑叠合断裂的发育演化与油气成藏密切相关,整体具有“早期伸展控源、晚期走滑控运、多期叠加控圈”的特征,东部斜坡带是油气运聚的有利区。

“伸展-走滑”复合作用下构造变形的物理模拟

新生代渤海湾盆地为典型的"伸展-走滑"复合盆地,NNW-SSE向伸展作用和NE-SW向走滑作用的复合效应导致盆地内部构造样式的复杂性和多样性。本文针对走滑作用方向与伸展作用方向垂直的情况,就不同"伸展-走滑"复合条件下的断裂发育特征与演化过程开展了3类13组构造物理模拟实验,结果表明:①在先伸展后走滑的条件下,早期发育的伸展断层被晚期走滑断层强烈切割、改造,平面上表现为雁列式组合或主走滑断层,剖面上发育花状构造;②先走滑后伸展的条件下,平面上表现为早期雁列式的R剪切复活,作为晚期伸展正断层的转换断层,剖面上表现为似花状构造;③伸展和走滑同时作用的情况下,伸展与走滑作用的强弱配比关系影响断裂的发育特征,可建立"走滑强于伸展"、"走滑伸展强度相近"和"伸展强于走滑"三类模式。实验结果在辽东湾坳陷得到了印证,可为渤海湾盆地及类似伸展-走滑复合盆地的构造解析及动力成因机制分析提供指导和借鉴。

渤海海域大型伸展-走滑复合断裂特征与控藏作用

渤海海域受伸展-走滑“双动力源”的控制发育众多大型伸展-走滑复合断裂,但是长期以来,对伸展-走滑复合断裂的发育特征、控盆差异性和控藏作用不明确。本文基于渤海海域满覆盖三维地震资料和众多油田勘探实践成果,对大型伸展-走滑复合断裂进行了深入分析和总结,研究认为:(1)板块俯冲作用为渤海海域伸展-走滑复合断裂体系的根本动力;(2)在走滑作用控制的构造样式中,依据主控走滑断层的强度,分为强走滑、中等走滑、弱走滑和隐性走滑(极弱走滑)四种,控制着不同的断裂类型结构模式;(3)伸展-走滑复合断裂构造样式可分为似花状构造、多级Y字形构造、无根花状构造和复杂X型构造四种;(4)伸展-走滑复合断裂体系和构造样式及其控盆作用,在渤海具有明显的时空差异性,可划分为辽东湾、渤东、渤中—渤西和渤南四大分区;(5)伸展-走滑复合断裂体系对油气成藏的控制作用主要表现在对圈闭、沉积体系和油气运移的控制;(6)基于伸展-走滑复合断裂体系的差异性,建立了渤海海域“S”型走滑带古富-新贫型、帚状走滑带古贫-新富型、花状走滑带古贫-新富型、反转区双重走滑带古贫-新富型、共轭走滑带多层互补富集型和走滑斜坡带古贫-新富型富集模式。

文昌B凹陷差异伸展-走滑机制及控藏作用研究

为查明文昌B凹陷油气富集差异性的原因,基于断裂展布和形成期次、构造样式组合、构造演化和断层活动的差异等标志,建立了差异伸展-走滑机制,识别出19洼为伸展-强走滑、14洼为伸展-中等走滑、30洼为伸展-弱走滑。差异伸展-走滑作用控制了优质烃源岩的展布和供烃方向,控制输导体系类型和运移动力,提供物源通道和改造储层,还控制了圈闭类型和力学性质。进一步深化了走滑增压理论,基于先存断裂形态、伸展应力场右旋演化和应变差异,建立了走滑增压圈闭识别方法,识别出S型增压、右行左阶增压、斜交型增压3种走滑增压构造。研究表明,文昌B凹陷的油气富集受伸展-走滑构造背景、源-运时空配置关系所控制,强—中等走滑变形、发育优质中深湖源岩的文昌19洼和14洼是油气富集区。该研究成果成功推动了文昌凹陷近期的多个勘探发现。

琼东南盆地长昌凹陷中部伸展-走滑复合断裂带及其油气勘探意义

长昌凹陷位于琼东南盆地深水区东部,是重要的油气勘探潜力区。基于高精度三维地震资料,开展了长昌凹陷中部复杂断裂的精细解释。根据断裂发育位置、组合形态、构造样式,结合区域应力特点的综合分析,认为凹陷中部发育2条NWW向的伸展-走滑复合断裂带,其形成与演化过程可分为3个阶段:早渐新世,受NW-SE向区域拉张应力的作用,发育主干伸展断裂;晚渐新世早期,受南海西南次海盆海底扩张的影响,区域张应力发生顺时针旋转,由NW-SE向转变为SN向,开始产生右旋走滑作用,导致形成一系列次级断裂;晚渐新世晚期-早中新世,长昌凹陷内基底断裂持续活动,同时受凹陷北部、南部2个刚性隆起阻碍作用增强的影响,走滑作用更加强烈,产生了大量的负花状构造。北部断裂带具有右行左阶的走滑性质,断裂带内发育挤压应力环境,断裂封闭性较好,有利于油气聚集;南部断裂带具有右行右阶的走滑性质,断裂带内发育拉张应力环境,有利于油气运移。

红河断裂带大型右旋走滑运动与伴生构造地貌变形

调查研究表明,自中新世以来,红河断裂大规模右旋走滑运动及其伴生构造变形有如下一些主要特征在几何结构上,可将整个红河断裂系分为北、中、南3个变形区。北区东侧为滇西北伸展裂陷区,以轴向NNW,NNE和近SN向3组上新世以来的裂陷型断盆为特征,北段西侧为兰坪—云龙古近纪、新近纪压缩变形区;中段变形以右旋剪切走滑运动为特征,南部断裂东侧有滇东中新世以来的压缩变形,西侧为藤条河中新世拉伸断陷区。上述变形特征反映在构造地貌上为北部盆岭构造、中段线性断谷断盆构造及南部压(张)性盆地变形,其中苍山—洱海一带断裂两侧主夷平面的巨大落差是红河断裂上新世以来断陷正断作用的显著代表。在时空演化上,从古近纪经中新世至上新世,断裂主体活动部位在南段,并呈由南向北的“撕裂”格局,上新世以后至第四纪,尤其是晚第四纪以来,主体活动部位已转移至北段,表现为由N向SE的滑移伸展变形;变形区的范围大小和变形幅度表明红河断裂的东盘地块始终是作为地块相对运动的主动盘。

渤南地区叠合走滑断裂体系的控藏效应

研究渤海湾盆地南部(渤南地区)叠合走滑断裂体系对油气成藏的控制作用。从三维地震资料入手,以叠合断裂体系的构造类型为基础,进一步对凸起带、凹陷带和走滑带的油气成藏地质条件和油气成藏过程进行对比研究。结果表明渤南地区分布的郯庐断裂带、张-蓬走滑断裂带内部存在多级控凹、控洼、控圈的伸展断裂,且在不同时期的活动强度对凹陷的构造演化、沉积充填以及烃源岩的形成与分布起控制作用,在不同构造带内对圈闭的类型和规模起控制作用,长期活动的切源断层或晚期形成的切源断裂在主成藏期的活动强度对输导体系时效性起控制作用。渤南地区叠合走滑断裂体系特征明显,且对烃源岩的发育、圈闭类型与规模以及油气输导起控制作用。

纵向伸展断背斜类型及成因

纵向伸展断背斜是伸展断陷中重要的油气勘探领域。按照断背斜的几何形态将纵向伸展断背斜划分为双断型断背斜、单断型断背斜和叠合y型断背斜。根据渤海湾盆地新生代地质资料,讨论这3类纵向伸展断背斜的成因:(1)双断型断背斜发育于裂谷期,受对向双断断陷控制,主要是由于早期伸展过程中岩层局部缩短作用、晚期差异沉降和断块翘倾作用形成,其形成机制不同于前陆盆地的区域挤压作用产生的背斜;(2)单断型断背斜(或称逆牵引背斜)发育于裂谷期,受单断断陷控制,是由于控陷断层下降盘岩层下滑过程中岩层以逆牵引方式回倾、差异沉降和岩层弹性挠曲作用造成的,但岩层长度局部缩短作用仍是一个重要因素;(3)叠合y型断背斜发育于裂谷期后,受对称断陷和其中y形断洼控制,其形成与以纯剪切方式伸展运动和多期次断裂活动有关。它与走滑-伸展断背斜成因存在根本性差别,后者实质上不属于纵向伸展断背斜的范畴。

新疆乌拉根中-新生代沉积盆地和前陆冲断褶皱带对铜铅锌-天青石-铀-煤成矿控制规律

塔西地区是我国典型盆山原镶嵌构造区,乌拉根中-新生代沉积盆地为铜铅锌-石膏-天青石-铀-煤-天然气同盆共存富集区。这种特色陆内成矿单元因复杂构造形成演化史,多矿种同盆共存富集成矿内在关系不明。在对塔西地区构造岩相学垂向相序结构研究基础上,经原型盆地恢复、盆地动力学、盆地形成演化与构造变形史等综合研究,将构造-岩石地层系统划分为元古宙中高级变质断块(下基底构造层)、晚古生代地层(上基底构造层),下三叠统、侏罗系、白垩系、古近系和新近系为盆地充填地层体,认为乌拉根中-新生代沉积盆地经历了早三叠世-早侏罗世山体隆升与山前断陷山盆转换、早-中侏罗世主成盆期、中-晚侏罗世构造反转期、白垩纪-古近纪挤压-伸展转换主成盆期、新近纪陆内周缘山间盆地等五个主要期次。其中早侏罗世康苏期和中侏罗世杨叶期为聚煤期,形成了半环状煤矿带和煤系烃源岩。燕山早期(J2-3)和燕山晚期(K1-E1a)两次前陆冲断作用导致盆地发生构造反转,构造沉降-沉积中心从NW向转为近EW向。白垩纪-古近纪挤压-伸展转换成为主成盆期,盆地动力学为受同生断裂带控制。挤压走滑抬升隆起形成乌拉根半岛;走滑拉分断陷的构造扩容空间形成了乌拉根局限海湾瀉湖盆地,为克孜勒苏群和古近系提供了沉积容纳空间。阿尔塔什组底部热卤水沉积交代-改造型天青石矿床和石膏矿床形成于古近纪初。石膏岩-含膏泥岩-含膏泥质白云岩不但为区域滑脱构造面,也是阿克莫木天然气田良好的盖层。始新世伊普里斯阶-普利亚本阶(55.8~33.9 Ma)为铅锌-铀-天然气成藏成矿高峰期,与喜山早期三幕区域挤压构造环境和相关海退过程有显著的时间-空间耦合关系。中新世阿启坦阶-布尔迪加尔阶(23.03~15.97 Ma)形成天然气充注成藏事件。安居安组砂岩型铜矿床与该期天然气充注和西南天山隆升事件关系密切,主要与喜山中期区域挤压应力场、干旱气候环境下,在物质-时间-空间上耦合关系显著。综合研究认为,我国塔西盆山原耦合与转换的特色陆内成矿单元内,铜铅锌、石膏、天青石、煤、铀等矿床储矿层位和天然气田储集层形成于中-新生代陆内走滑拉分断陷成盆动力学背景下。铅锌-铀-天然气成藏成矿高峰期与喜山期多幕次的陆内挤压收缩体制关系密切。挤压应力场驱动了煤系烃源岩发生生排烃事件、成矿流体大规模运移和聚集。冲断褶皱带和向斜构造为圈闭构造。帕米尔北缘南倾北向冲断褶皱岩片与西南天山南缘北倾南向冲断褶皱岩片组成了对称型薄皮式冲断褶皱带。南天山深部盲冲型冲断带为叠瓦状后展式基底卷入型前陆冲断带。

新疆阿尔泰南缘加尔巴斯套铁矿床成矿时代及成矿作用研究

加尔巴斯套铁矿床位于阿尔泰南缘克兰火山沉积盆地中。该矿床与产于额尔齐斯构造带北侧的可斯尔鬼花岗岩有直接的成因关系,属于典型的矽卡岩型富铁矿。岩体SHRIMP U-Pb年龄表明,该矿床略晚于287 Ma形成;流体包裹体和稳定同位素研究显示,成矿阶段流体除岩浆水外,还有较多大气降水的参与,成矿流体主要表现为中低温、低盐度、中低密度特征;成矿物质主要来源于走滑-伸展背景下的可斯尔鬼花岗岩。结合前人研究成果,笔者认为在晚石炭世—早二叠世时期,阿尔泰南缘由走滑-伸展引发的大规模岩浆作用造就了区内有关铜、锌、镍、金、铁等广泛的成矿作用。

吴堡断裂带构造特征与成因

通过对吴堡断裂带构造综合研究与分析,采用分期、分区、分类的工作思路,以里德尔单剪模式为依据,考虑力学机制、构造演化等综合因素,完成了吴堡断裂带构造样式成因分析,认为吴堡断裂带尽管在剖面上处于伸展构造系统的地段,但在平面上出现走滑构造的构造样式成因的雁列式组合,区内构造既有剪切又有拉张成因,为走滑-伸展复合型构造成因,今后的工作难点是分辨不同断层的成因。

渤海湾盆地大歧口凹陷断裂系统与陆内拉分断陷

大歧口凹陷位于渤海湾盆地中部,是在中生代构造基础上形成的新生代构造单元,是我国最具勘探价值的大型富油气凹陷。前人对大歧口凹陷盆地结构、断裂构造、演化特征方面有了较为深入的研究,但对凹陷内主要断裂的分段活动特征、构造迁移,以及新生代基底走滑-盖层伸展构造体系的深浅部耦合关系并未进行全面细致的研究,这在一定程度上限制了对凹陷内断裂活动特征、构造成因机制、断裂拓展演化规律详细的构造分析。本文在精细解释、深入分析地球物理资料的基础上,开展了详细的构造研究。研究表明,歧口凹陷充填格局主控断裂为东西走向,近南北向的沿岸变换带是主变换带;新生代的构造体系受北东向右行基底走滑断裂和东西向的盖层伸展构造的双重控制,并形成三级断阶带。基底-盖层断裂的耦合方式主要有两种:一是在盖层中形成强制性褶皱传递基底走滑,二是在盖层中形成一系列雁列式正断层。欧亚板块下的地幔物质在印度板块和太平洋板块两大构造系统的共同作用下,自南向北迁移并上涌,导致歧口凹陷主要断裂的规模、活动期以及断裂活动由南西向北东迁移、演化。

对玲珑—焦家矿集区几个关键地质问题的认识

玲珑—焦家矿集区受伸展-走滑联合构造应力场控制,其矿体倾向与倾角以及侧伏向与侧伏角皆受上述构造动力学条件制约;成矿构造系列类型为伸展-走滑复合型,并可分为四个亚系列;脆性域成矿过程可分解为雏形断裂与宏观断裂两个阶段,而雏形断裂阶段成矿在矿集区十分普遍。讨论了矿集区几种关键构造的型式与性质,并对成矿远景做了初步评估。

吴堡断裂带成因分析

通过对吴堡断裂带构造样式进行分析,发现吴堡断裂带具有走滑-伸展构造样式。采用对构造分类、分期认识的方法,以里德尔单剪模式为依据,考虑力学机制、构造演化等综合因素,实现对次级断裂带构造样式成因分析。

渤海青东凹陷中部地垒带油气成藏条件与成藏模式

在渤海南部青东凹陷中部地垒带开展油气成藏条件和成藏模式研究。结合岩石薄片鉴定、岩石热解、饱和烃气相色谱、芳烃色谱-质谱、流体包裹体测试分析和构造-热演化历史模拟等手段,分析青东凹陷中部地垒带的油气成藏条件,建立油气成藏模式,揭示油气成藏特征。研究结果表明:青东凹陷中部地垒带以沙三下亚段和沙四上亚段半深湖相暗色泥岩为主力烃源岩,储集层为沙三段展布范围广、储集性能优越的扇三角洲前缘滩坝砂体,具有北次洼和中次洼双洼供烃、凹中垒近源混合充注、晚期成藏的特征。研究区具备良好的生储盖组合,成藏模式具有“近源捕集,晚期大规模成藏”的特点。