南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂–破裂研究新进展

文章基于深地震探测数据与大洋钻探资料,研究了南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂–破裂机制科学问题。2018-2023年在国家基金委共享航次的协助下,实施了三维深地震探测实验,共投放海底地震仪52台次,海底电磁仪2台次,放炮数量达8750炮,累积获得了294Gb的第一手数据,并取得了一系列的创新性成果:1)首次获得南海北部陆缘洋陆转换带深达上地幔的三维速度结构,精准确定了研究区洋陆转换带三维空间展布范围宽度为10~20km;2)揭示南海北部陆缘异常活跃的岩浆作用,提出了不同时间段的构造与岩浆相互作用方式,岩浆活动随着伸展作用不断向洋迁移并逐渐占据主导地位;3)建立了边缘海独特的张裂–破裂地质演化模型,最后一期强烈的岩浆活动导致岩石圈破裂,形成由玄武岩为主的“鳄鱼嘴”构造,同时张裂–破裂过程沿其陆缘走向又存在显著的构造–岩浆差异性。

辽东湾北部潜山走滑转换带特征及其对规模性储层的控制

潜山走滑转换带在渤海海域发育较为广泛,但其发育特征及控储作用研究薄弱。利用钻井、测井、三维地震等各类资料,对辽东湾北部地区构造转换带发育特征、成因机制及其对潜山规模型储层控制作用进行分析。研究认为,燕山末期左旋走滑背景下,辽东湾北部潜山发育多种类型转换带;根据走滑断层的相互作用以及转换带的形态,可以将辽东湾北部潜山转换带分为单支弯曲型和双支叠覆型两种类型;根据局部应力状态可以进一步细分为单支反“S”型、单支“S”型、双支左旋右阶以及双支左旋左阶转换带4个亚类,其中单支反“S”型和双支左旋右阶型转换带属增压型转换带,单支“S”型和双支左旋左阶型转换带属释压型走滑转换带。增压型走滑转换带提供的压扭性动力破碎作用使得潜山发育大规模裂缝型储集层,是潜山规模型储层发育的关键。

基于接收函数法的阿拉斯加中南部地幔转换带特征研究

太平洋板块向北美板块俯冲,在北美洲阿拉斯加大陆边缘形成了碰撞造山带和俯冲构造带,前人对该区域阿拉斯加俯冲带地幔转换带的研究存在分歧,一种观点认为太平洋板块俯冲至阿拉斯加中南部下方的地幔转换带内部,引起地幔转换带增厚,另一种观点则认为地幔转换带增厚是由于库拉板块残留造成的。因此,研究阿拉斯加俯冲带区域地幔转换带的精确成像对于厘清太平洋板块俯冲机制和俯冲过程具有重要意义。本文利用美国地震联合学会(IRIS)在阿拉斯加区域布设的USArray部分固定台站接收到远震事件的波形资料,采用天然地震P波接收函数与共转换点道集叠加的方法,反演得到了阿拉斯加山脉和育空高原410 km、660 km间断面和地幔转换带的厚度结构。结果表明:由于太平洋板块俯冲至地幔转换带内部,使得410 km间断面在阿拉斯加山脉东部和育空高原与阿拉斯加山脉交界处的弧形区域出现了抬升现象,抬升幅度为0~20 km,进而导致在该区域出现不同程度的地幔转换带增厚的现象,验证了第一种观点。另外,该地区地幔转换带结构显示,660 km间断面在阿拉斯加山脉东部以及阿拉斯加山脉与育空高原交界的东部出现下沉现象,故此推测阿拉斯加中南部部分区域太平洋板块已经俯冲至地幔转换带底部。

构造转换带源汇系统控储作用——以珠江口盆地惠州凹陷惠州26转换带为例

为明确惠州26转换带源汇系统对沉积砂体储层物性的控制作用,基于钻测井、地震、岩心等资料,刻画源汇系统的要素特征,分析沉积砂体储层物性特征,进而明确惠州26转换带不同时期源汇耦合模式及其控储作用。结果表明,在物源体系上,惠州26转换带在文昌期—恩平期持续受到南部东沙隆起的物源供给;在搬运体系上,沟谷形态发生了由文昌期V型向恩平期U型的转换;在沉积体系上,惠州26转换带经历了深水窄盆小扇—浅水广盆大扇—浅水广盆辫状三角洲的沉积演化过程。认为研究区储层质量受搬运距离和沉积相带等控制,在相同沉积体系内,搬运距离越长,越容易发育优质储层;经转换斜坡入湖并远距离搬运的辫状河三角洲内前缘水下分流河道微相为最优势相带,砂体储层物性最优。

大型走滑转换带对油气分布差异性控制作用: 以西非科特迪瓦盆地为例

科特迪瓦盆地位于西非赤道段,发育大型走滑转换带,为典型的转换型被动陆缘盆地,是当前油气勘探热点区域,勘探潜力巨大,但油气平面分布、纵向富集均存在较大的差异性。基于前人研究,利用井、震资料并结合近年来新发现油气藏数据,重点从构造和沉积2个方面阐述了走滑转换带对油气分布差异性的控制作用。研究表明,盆地经历了陆内裂谷、洋陆转换和被动陆缘3个主要的构造-沉积演化阶段,形成了总体上“西窄东宽”的斧型构造格局特征,西部为陡窄转换边缘,东部为宽缓离散边缘,中部为过渡边缘,宏观上控制了油气“西少东多”的分布规律。走滑转换作用应力主要响应区为中部过渡边缘,中部隆起马尾带发育大量的构造圈闭,具有南北双向供烃特征,控制了北部凸起阿尔比构造油气藏的形成与分布。走滑转换作用形成的古地貌对转换早期上阿尔比-森诺曼和转换晚期土伦阶储层的空间展布特征均有重要的控制作用,内斜坡洼陷(盆地)往往是最为有利的富砂处,同时也是最有利的地层-岩性圈闭发育区,油气分布与沉积体系展布具有较好的一致性,即转换控储,分布控藏。

渤中8-4油田“S”型走滑转换带特征及其对浅层油气侧封的控制作用

新构造运动在渤海海域表现强烈,形成了渤中凹陷特有的走滑构造体系和浅层油气藏。前人研究集中在走滑运动论证和走滑转换带类型探讨上,缺乏对走滑构造带控藏作用的精细研究。利用地震资料,结合油田实例,探讨了渤中8-4油田走滑转换带特征和对油气侧封的控制作用。研究认为,渤中8-4油田主断裂为“S”型走滑转换带,发育释压带和增压带两类转换带。释压带地层陡,圈闭不发育,是油气由深向浅的充注段;增压带地层缓,背形特征清晰,低幅断鼻、断块圈闭集中发育,为油气汇聚区。建立了走滑断裂封闭指数以定量表征走滑转换带的侧封能力,通过近20个油田的统计分析,认为可以把走滑断裂封闭指数4作为走滑断层侧封的临界值。该成果为富砂背景下的浅层油气勘探工作提供了一种新的方法和思路。

渝东南盆缘转换带五峰组-龙马溪组常压页岩气保存条件评价

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩广泛发育,页岩气资源丰富,盆地内五峰组-龙马溪组页岩气已获得大规模商业突破。渝东南盆缘转换带处于构造变形强烈区域,相对于盆内五峰组-龙马溪组页岩气富集过程,需要对保存条件的评价提出更高的要求。为此,针对渝东南盆缘转换带复杂的构造格局,通过对构造演化、抬升剥蚀、断裂发育、构造样式、顶底板条件、地层压力等多因素叠合分析,开展了保存条件的研究。结果表明,盆缘转换带抬升剥蚀严重,断裂发育,形成了一系列残留构造样式;距离剥蚀边界、大断层近的区域内,五峰组-龙马溪组均有天然气逸散的情况,地层压力系数普遍小于1.2;桑拓坪向斜、武隆向斜大断裂发育较少,五峰组-龙马溪组在远离剥蚀区具有良好的页岩气保存条件。因此后期抬升剥蚀和断裂发育是天然气散失后常压形成的主要原因;尽管由盆内向盆外地层压力系数由超压转变为常压,但构造形成了窄陡残留背斜、宽缓残留向斜和残留斜坡的页岩气保存形式。最后建立了渝东南盆缘转换带常压页岩气保存条件的评价标准,划分了3类有利目标区。

乌石凹陷东区流沙港组二段构造转换带控制下的优质储层分布研究

构造转换带控制了古地貌和古水流方向,进而控制了沉积体系分布,对油气成藏有着重要控制作用。钻探实践表明,乌石凹陷东区流沙港组二段油气成藏条件优越,是寻找优质储量的有利领域,但流二段油藏单层厚度薄、连通性差、储层非均质性强。因此研究优质储层成因与展布是该区油气勘探的关键。本次研究综合利用测录井、地震、岩心等资料,结合构造转换带控沉积分析,剖析流二段优质储层主控因素及分布规律。研究结果表明:侧接叠覆转换带对物源水系具良好控制作用,是砂体有利卸载富集区,控制厚层砂体展布;沉积微相类型、泥质含量与砂岩粒度是影响流二段储层物性的主控因素;侧接叠覆转换带是优质储层的有利发育区,是寻找优质油藏的重要探区。

渤海海域东南部构造转换带分级及其差异控藏作用

渤海东南部地区是渤海湾盆地油气最为富集的区域之一,受张家口—蓬莱、郯庐两组走滑断裂体系相互叠加的影响,研究区发育多种类型的构造转换带,控制了该区油气成藏与油气富集程度的差异。为弄清不同级别、不同类型构造转换带及其对油气成藏的差异控制作用,依托24个油田200余口钻井资料,结合连片三维地震资料解释结果,对渤海海域东南部的构造转换带进行了分级、分类,并探讨了其差异控藏作用。首先依据构造转换带规模及其形成动力机制,将研究区构造转换带分为4个级别,渤海海域东南部地区为中生界先存构造被后期走滑改造而成的Ⅰ级转换带,Ⅰ级转换带内部进一步识别出Ⅱ级共轭型构造转换带、Ⅲ级叠覆型构造转换带、Ⅳ级S型构造转换带与断梢型构造转换带;分析总结了不同级次构造转换带对烃源岩、圈闭、运移与保存等油气成藏要素的差异控制作用及其差异控藏模式,Ⅱ级构造转换带主要控制烃源岩和油气深层优势汇聚方向,决定规模性有利富集区;Ⅲ级构造转换带主要控制规模性圈闭形成,决定油气优势富集场所;Ⅳ级构造转换带主要控制油气运移和保存,决定油气优势富集断块。该研究成果对海域同类型地区油气勘探具有较强的借鉴意义。

转换带的分类浅述

转换带在裂谷盆地中普遍发育,它是盆地形成时的应力及位移调节带,直接影响了盆地水系的演化、沉积物的注入方式、沉积体系的特征、有机质的保存及油气的运移方向等,世界上许多油田都位于转换带上。根据几何形态、构造规模和力学成因对转换带进行了分类:从几何形态来看,转换带可分为共轭会聚型、共轭离散型和同向型3种类型,每种类型又可细分为几种亚类,包括趋近、超接和平行等;从构造规模来看,转换带可分为盆间转换带和盆内转换带2种类型,盆间转换带分割半地堑,控制半地堑内沉积体系的发育特征,而盆内转换带控制了局部相带的分布,对盆地的规模和地层的发育特征影响很小;从力学成因来看,转换带可分为走滑型、拉分型和挤压型3种类型。

构造转换带精细研究及非构造油气藏勘探

沉积期构造转换带是沉积碎屑物最主要卸载区,是各种砂砾岩体和有利储集层分布的主要区带;沉积期后构造转换带,使储集层构造特征发生变化,各种非构造油气藏集中分布。研究沉积期构造转换带的储集层分布有利区带特征、寻找沉积期后构造转换的油气成藏有利区、开展储集层分布和构造有利区带的匹配关系评价,是构造转换带精细研究和油气藏勘探的重要手段。胜坨地区通过构造转换带精细研究,勘探取得了重大发现。

辽中凹陷南洼构造转换带发育特征及其对油气成藏的控制作用

对辽中凹陷南洼三维地震资料进行解释,将剖面解释与平面成图分析相结合,探讨辽中凹陷南洼旅大21油田和旅大16油田构造转换带的变形特征,并分析构造转换带与油气成藏的关系。研究结果表明,郯庐断裂带贯穿辽中凹陷南洼,在中央走滑断层、旅大16-3断层和旅大16-21断层的局部弯曲段形成旅大21油田增压型“S”型构造转换带、旅大16油田北部增压型“S”型构造转换带和旅大16油田南部释压型“S”型构造转换带,在旅大16-3断层和旅大16-21断层的叠覆区形成旅大16油田中部释压型叠覆型构造转换带。构造转换带改变了分段断层传递的应力,使三维空间应变守恒,采用断层的位移-距离法探讨旅大16油田中部释压型叠覆型构造转换带的变形特征。构造转换带对油气成藏的控制作用主要表现为:控制构造圈闭的形成,控制优质储层的发育,控制油气运移过程和断层封堵。辽中凹陷南洼增压型构造转换带是有利的油气勘探领域。

辽东湾坳陷挤压型和拉张型走滑转换带特征及其控藏作用

走滑转换带对油气成藏具有明显的控制作用,辽东湾坳陷发育的走滑转换带控制了该区大中型油气藏的形成。利用三维地震精细构造解释并结合钻探结果,将走滑转换带分为右旋左阶—挤压型走滑转换带和右旋右阶—拉张型走滑转换带,并明确了两种转换带对油气成藏的控制作用。研究认为:挤压走滑转换带可形成规模较大的背斜型圈闭,油气保存条件好,成藏深;拉张型走滑转换带油气运移条件好,成藏浅,可分为张—扭转换区、拉张调节区和走滑单控区,张—扭转换区和走滑单控区多形成背斜、半背斜圈闭,拉张调节区多形成断块圈闭。

塔木察格盆地南贝尔凹陷东次凹构造转换带与油气成藏关系

塔木察格盆地位于蒙古国东部,与中国的海拉尔盆地同属一个盆地,为叠置于兴蒙造山带之上的拉张—挤压型中新生代陆相断陷盆地。南贝尔凹陷位于海拉尔—塔木察格盆地中部断陷带的中部,面积为3 200 km^2。南贝尔凹陷东次凹南—北洼槽构造转换带位于南贝尔凹陷东次凹中部,为反向聚敛叠覆型构造转换带,是重要的含油气构造带。转换带对油气聚集的影响贯穿油气成藏的整个过程,可以形成有利于油气聚集的构造或圈闭;可将沉积区分为彼此分隔的洼槽,还可控制富含有机质沉积物或储集砂体的分布;转换带密集发育的断裂系统为油气的运移和聚集提供通道。南贝尔凹陷东次凹油气成藏整体受南-北洼槽转换带控制,沉积体系的展布、有利储集砂体分布和有效构造圈闭受控于构造转换带。已发现的油藏均与南贝尔凹陷东次凹南—北洼槽构造转换带有关。

被动陆缘洋陆转换带和岩石圈伸展破裂过程分析及其对南海陆缘深水盆地研究的启示

作为伸展陆壳和正常洋壳之间重要的过渡和衔接,洋陆转换带(ocean-continent transition,简写为OCT)蕴含有丰富的地壳岩石圈伸展破裂过程的信息。文中通过系统的资料调研,在总结OCT研究历史、现状和发展趋势的基础上,阐明了OCT的现代概念、类型及其识别标志;详细介绍了以OCT为基础而建立的被动陆缘地壳岩石圈结构构造单元划分方案、表层沉积盆地构造地层格架及重要的构造变革界面特征;分析了大型拆离断层在地壳岩石圈薄化、地幔剥露过程中的控制作用;揭示了陆缘变形集中、迁移和叠合的规律,建立了被动陆缘岩石圈伸展、薄化、剥露和裂解模式。最后,论文对比了国际非岩浆型被动大陆边缘与我国南海OCT的研究,介绍了南海OCT和陆缘深水-超深水盆地研究的新发现,提出深入研究南海OCT将为南海陆缘构造演化、洋盆扩张过程和深水-超深水盆地的成因机制研究提供新的启示。

构造转换带储集体发育的主控因素——以准噶尔盆地腹部侏罗系为例

本文以准噶尔盆地腹部侏罗系储集砂体分布特征为例,探讨构造变换带优质储层的形成机制与变形特征,开展构造转换带的构造-沉积-成岩作用等对物源、砂体、岩石物理等的控制作用的研究。盆地构造转换带控制主要物源与水系,进而控制沉积体系的发育特征;构造转换带与坡折带共同控制沉积相带展布;构造转换带、坡折及沉积层序格架联合控制砂体时空展布及其储层质量:在大的构造转换带、高坡降比的坡折等条件下,在低位域沉积期发育冲积扇、辫状河和曲流河沉积等,形成大规模的储集体,在高位域沉积期发育较大规模三角洲沉积等。对构造转换带的综合研究,可深化对坳陷盆地沉积体系发育规律认识,进而提高对油气储集体的预测精度,对陆相湖盆沉积学及其油气勘探开发具有重要指导和参考价值。

裂陷盆地转换带形成演化及其控藏机理

转换带最早是在研究挤压逆冲构造时提出的,是指2条断层间相互作用的构造带。随着进一步研究发现,转换带广泛发育于伸展、挤压和走滑盆地,而且存在于不同尺度的构造中。目前认为转换带形成机制主要有断层分段生长机制和差异运动机制,断层分段生长主要经历3个阶段:孤立成核阶段、"软连接"阶段和"硬连接"阶段;差异运动作用往往导致撕裂断层的形成。基于前人的认识,结合实际地区研究,提出了一套适合裂陷盆地的转换带分类方案,总结了目前裂陷盆地中转换带的识别方法,提出应用"四图一剥"技术分析转换带的形成演化规律。转换带位置为低势区,是水系入盆的通道,从而控制着沉积作用;在此基础上,结合"源-储-圈-运-保"的耦合关系,提出裂陷盆地中转换带控藏机理的研究思路。

北部湾盆地福山凹陷构造转换带及其油气富集规律

基于典型三维地震解释结果,结合东西部构造差异特征,在福山凹陷中部识别出一个构造转换带,该构造转换带主要发育于古近纪流沙港组沉积时期,位于东西部接壤部位花场低凸起之上,转换带两侧分属为2个伸展构造体系,断层的走向和构造样式具有较大的差异性。花状构造的发育表明存在区域走滑作用,与转换带的成因密切相关。构造转换带为物源入口,控制着砂体和沉积体系的运移方向和展布范围;深层反向断裂有利于油气的疏导和封存;复杂的断裂体系有利于断鼻和断块圈闭形成,同时有利于改善储层物性。构造转换带具有双向油源条件,发育独特的油气成藏模式和多种油气藏类型,由此可见该转换带对油气成藏具有良好的控制作用,具有良好的油气勘探前景。

调节带和转换带及其在伸展区的分段作用

调节带和转换带是一种重要的构造现象，近年已逐渐受到重视。由于大多数正断层体系都终止于调节带或转换带，使其成为产生区域分段的主因。转换带是平行于拉张方向具是滑和斜滑断层作用的不连续带；调节带是多个断层叠覆终止的区带。对不同伸展区和被动边缘调节带和转换带几何形态和运动特征的总结认为，调节带和转换带中的变形方式不依赖于伸展规模。调节带和转换带不但控制地形起伏和沉和环境，而且对烃类及地下水的聚集亦有重要影响。

北部湾盆地福山凹陷构造转换带对层序及沉积体系的控制

基于福山凹陷典型三维地震解释结果,以流沙港组构造转换带为研究对象,对其层序构成样式和沉积体系展布特征进行研究。结果表明:构造转换带发育于凹陷中部花场地区,并起到调节东西部构造差异性的作用,其两侧所发育的层序构成样式差异显著,西部发育多级断阶型层序样式,东部发育缓坡型层序样式;构造转换带处发育挠曲坡折型层序样式,高位域时期发育大规模辫状河三角洲沉积体系,低位时期发育大范围浊积扇;福山凹陷的沉积充填演化受到构造转换带、相对湖平面变化和古地貌联合控制,不同体系域内转换带对沉积充填控制作用也有一定的差异性。