第22卷第4期西安工程学院学报V o l 122N o 142000年12月 JOU RNAL O F X I πAN EN G I N EER I N G UN I V ER S IT Y D ec 12000伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义郑大海,杨明慧,杨斌谊(西北大学地质学系,陕西西安710069)[摘要] 岩石圈的层状结构使拆离作用在沉积盆地中成为一种普遍发生的现象。
拆离作用具有4种岩石圈伸展模式。
拆离构造具有发育剪切滑移带、多级次滑脱、构造形态上下不协调、发育动力变质岩和地层重复或缺失等特征。
拆离作用形成的几种伴生构造可作为油气储集的地质体。
[关键词] 沉积盆地;拆离作用;伴生构造[中图分类号] P 542.2 [文献标识码] A [文章编号] 10079955(2000)04001403[作者简介] 郑大海(1972),男,在读硕士生,盆地构造专业。
1 概念与分类[收稿日期] 20000130滑脱这一概念早在本世纪初即由国外学者提出,用以描述变形作用沿一个(或几个)地层层面拆离的现象,随着对地球结构的认识加深,地质学家们已公认地球的结构是一个圈层系统,岩石圈本身也是一个层状系统,由于地层的温度、压力、组分和强度等特征随深度的变化而发生变化,因此在这样一种层状系统中的变形和构造也必将是成层的。
自60年代至今,随着地球物理探测调查工作的开展,人们认识到大量的拆离断层、犁式断层、铲式断层、薄皮构造及其他大量各种形式的伸展构造组合、不同尺度上的界面在构造变形中的差异以及板块构造学说的兴起,使重力构造学说进入一个迅速发展的阶段。
在我国,马杏垣在对河南嵩山地区的研究过程中,对重力构造进行了深入研究,提出重力不稳和密度不均可作为构造驱动力的观点,使我国在这方面与世界上保持了同步,对指导生产与实践活动起了极大的促进作用。
对于重力构造的分类,前人已有较细致的研究。
V an B emm den 的波动说理论将重力构造分为表皮型、中皮型、深皮型和壳下型;马杏垣将重力构造分为侧向运动和垂向运动两大类,每一大类又有较细致的分类;N o rth (1964)根据是否需要挤压力和活动岩体被运载的方式,分为自由滑动、挤压滑动、挤压塌滑和自由塌滑5类;索书田将地壳上部层次的重力滑动构造,分为两大类和8个亚类。
在实际情况当中,垂直方向的运动与水平方向的运动常常是相辅相成,甚至有时可相互转化,两大类之间必然存在一些过渡类型,以两种方向其中某一种占优势为主,因此在滑动构造进行命名时,可用一些复合型的名词,而不必拘泥于固有的分类模式。
2 大陆岩石圈伸展的拆离断层模式大规模的拆离断层将脆性的上地壳与下部韧性地层分离开来。
在拆离带以发育糜棱岩为特征,并沿拆离面发生大规模的位移,有时拆离断层向下以缓倾的形式进入到地壳剪切带中,有时仅仅中止于纯剪切变形带。
L ister 等(1991)在对被动大陆边缘研究的过程中,综合考虑岩石圈成层分布、不同层变形特点不尽相同的因素,给出5种与岩石圈伸展有关的拆离断层模式(图1):①拆离面穿越上下地壳,以单一拆离带形式出现;②拆离面穿越上下地壳时,由于分界面上下层位的强度不同,断层形态发生变化以断坪、断坡形式出现,反映出上下变形的不一致图1 岩石圈伸展剥离断层模式(据L ister等,1991)性;③下地壳因遭受伸展作用而发生韧性变形,导致上地壳拆离带向下浸没于韧性变形带中,同时,上下地壳之间发生较大距离的水平运动;④几何学特征与③相似,不同之处在于,上下不同变形带不曾沿界面发生大规模的侧向运移;⑤复合型模式,上述几种模型的综合模式。
3 拆离构造特征3.1 发育有缓倾或近水平的剪切滑移带这个滑移带可能是一条断层,两条断层,或是一套逐层剪切带、双冲断层带、网状断层带,或是碎裂流变带、固态流变的褶叠层等。
它们是在弱岩层中顺着软弱带,并且顺着强岩层夹层中斜向剪切而从一个软弱带转向相邻的软弱带,因此整个拆离断裂带与地层近于平行,在平面与剖面上呈弧形分布,剖面特征呈犁式、铲状和座椅状。
3.2 发育有多层次拆离滑脱构造岩石圈是一个呈层状分布且各层近于平行的层圈系列,由浅层至深层,各界面间距、上下密度差异及侧向展布均发生不同程度的变化。
在沉积岩石圈中,其界面一般为岩系界面、地层不整合面、特殊岩性层及高孔隙液压带,因此拆离面存在主滑面、次生滑面与伴生断裂面,其组合关系也具有一定的规律性。
在沉积盆地拆离研究过程中,所说的薄皮构造即是沉积盖层在主滑脱面上的变形构造,这种薄皮构造的概念最早在研究造山带过程中提出,在中国的陆相沉积盆地中也广泛存在,其特征与经典的薄皮构造模式相类似。
3.3 拆离面上下盘的构造形态和变形强度显著不协调上覆地层通常发生强烈变形,可形成较厚的揉皱破碎带,带内以褶皱为主,伴有众多的节理与断裂,褶皱形态也复杂多样,具有独特的组合样式,箱状、平卧状、倒转、隔档式,褶皱面的倒向具有一定的规律性,是确定滑动方向的良好标志,统计出平均倾倒方向即拆离方向。
塑性较强的地层在应力作用下由于塑性流动引起褶皱变形,使岩层局部增厚或减薄,造成各种不同形变特征的构造,通常所说的“透镜状”或“豆荚状”不协调褶皱就是由于地层的局部膨胀及相邻地层段变薄而形成。
3.4 沿拆离面发育有糜棱岩化或动力变质岩由伸展作用或重力引起的拆离构造大都伴有很厚的“滑裂岩”和形态多姿的沉积岩岩墙,滑裂岩可沿拆离面断续分布。
其成分是上覆岩层的碎块,或是下伏变质的岩石碎块,大小混杂,质地坚硬,硅化强烈。
拆离面下部具有较深层次的变质作用和变形,接近断层变质作用可退变为较低级,部分岩层发生进一步的碎裂化作用,形成碎裂的糜棱岩、碎裂岩甚至到断层泥,说明在拆离后下盘的岩石变形已接近地表条件下的变形。
3.5 沿拆离面的顺层滑动造成滑面之上的地层有不同程度的缺失或重复沉积盆地形成的中后期阶段,沉积物成岩或半成岩后可发生顺层滑脱,这在盆地中是一种普遍现象,滑动系统是由较年青的地层组成,在老的基底面上以褶皱为主伴有少量断裂,这些褶皱的强度往下在软弱的主拆离面逐渐消失,在剖面上可见向下坡倒转甚至翻转,倒转翼前缘紧闭,伴有逆冲断层,因此地层不可避免的出现重复;相反,年青地层滑动也可产生构造剥蚀(同时有基底卷入现象发生)现象。
因此,在一个地区的地层中缺失了大套地层,或重复了某段地层,很可能是由于盖层滑动产生的结果。
514期 郑大海等:伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义图2 冀中拗陷RN 983D CRO SS L I N E 820地震解释剖面4 拆离作用形成的构造及其石油地质意义层状分布的岩石圈沿界面发生多级次的拆离滑脱作用,其形成的构造基本上沿层面(层圈界面、岩层界面、构造层界面等)分布,形成的构造多种多样,上下构造既有成因上的联系又有相对独立的特点。
4.1 滑脱型断裂在沉积盆地中,盖层沿基底发生拆离时,受边界断层控制,整个基底滑脱面看作是断层向下的延伸,次一级的拆离断层常在盖层内部产生,断层下降盘地层滑脱的不均衡形成一些有利于油气聚集的鼻状构造。
4.2 韧性挤压揉褶构造较深层塑性较强的地层在应力作用下可产生平行层理的物质流动而引起膨胀作用和揉皱,使得岩层局部增厚或减薄,形成各种不同特征的构造:拖曳褶皱、不协调箱状褶皱或豆荚状构造(见图1),渤海湾盆地冀中拗陷RN 983D CRO SSL I N E 820地震解释剖面所示(图2),基底面之上的地层发生韧性变形,豆荚状构造本身与上覆、下伏地层均属变形性质完全不同的沉积,其本身为相对独立的体系,在油源充分的条件下,其内部的油气运移和储集也是自成一体的。
上下拆离面为油气运移提供通道,后期变形作用改变了其内部结构,为油气提供良好的储集空间。
4.3 滑覆体前缘构造沉积盖层滑动的结果是在前缘形成挤压环境,发育众多的逆冲断层,另一种可能是如果前方受凸起或斜坡阻挡,滑动的动能引起物质上拱转化为重力势能。
结果造成拆离面之上的地层发生上拱弯曲形成一些形态相对简单的单斜或背斜构造,后期又因滑动减弱而下陷被一些小规模的断层所切割,形成一系列塌陷型的断块型背斜。
冀中拗陷南部地区的几个大规模背斜的形成都与重力滑动有着密切的关系。
勘探实践证明这是一种有利的油气构造。
4.4 滑脱面掩盖的构造滑覆作用的结果不可避免地导致地层出现重复或缺失,滑覆对下伏体是一种掩盖,隐蔽了有机能源矿产。
滑脱面破坏了沉积矿产的连续性,并造成上下构造不协调的现象,给油气勘探带来许多困难,但揭示它的构造特征,具有重要的实际意义。
5 结论(1)沉积地层的层圈状结构导致拆离作用在伸展性盆地中成为一种普遍现象,在对我国东部盆地的研究过程中总结出一些拆离构造的特征,这些特征可用于识别在地质历史中发生的重力滑脱作用。
(2)拆离作用所形成的构造是形成油气圈闭的有利地质体,应当视为一种油气勘探的新领域。
[ 参 考 文 献 ][1] 索书田.重力滑动构造[J ].地球科学,1983,22(3):1122.[2] 马杏垣,索书田.论滑覆及岩石圈内多层次滑脱构造[J ].地质学报,1984.(3):205213.[3] 杨巍然.论岩石圈的层状构造[J ].地球科学.1983,22(3):2332.(下转第21页)61西安工程学院学报22卷不可少。
(4)砂岩后生变化强烈,除使物性进一步变差外,还造成同层岩性的严重非均质性。
使得钻探布井的风险进一步增加。
(5)由于处于T 3y 时期湖盆的中心附近,所以砂层粒度细,以粉细砂岩为主、并具有砂层数多、单层厚度薄、含油层系多的特点。
[ 参 考 文 献 ][1] 张学例.布伦庙地区上古界储集层特征及评价[J ].西安石油学院学报,1999,14(6):69.CHARACTER ISTI CS OF THE M ES OZ O I C RESERVO IRBED IN ORDOS BASIN S OUTH XUN Y I -Y IJUN AREAZHAN G Xueli ,W AN G D ai guo ,CH EN G Shuhu i(R eserch Institu te of T h ird p etroleum E x p lora tion B rig ad e of CN S P C ,X iany ang 712000,C h ina )[Abstract ] M ain reservo ir bed in ORDO S basin sou th Zh iluozu Yananzu Yanchangzu is studied in aspects of sedi m en tary depo sit stone rock sp read in vertically rock characteristics po ro sity and perm ea -b ility .It is show n that po ro sity andperm eab ility are low er ,In vertical ,Zh iluozu is the best relatively ,Yananzu is the second ,Yanchangzu is the th ird .R eservo ir bed no rm ally are fine grained rock .D iagenesis is in ten se .A s po ro sity and perm eab ility is low er ,it is necessary that o il bed is remo lded .[Key words ] Zh iluozu ;Yananzu ;Chang 6;Chang 8;R eservo ir Characteristics(上接第16页)[4] 朱志澄.再探逆冲推覆构造的进展和方向[J ].地质科技情报,1985,4(1):917.[5] 吕朋菊,张明利,朱兴珊.泰山周围下古生界与泰山群不整合面上滑动构造的发现[J ].地质论评,1990,36(5):473478.[6] 王桂梁,曹代勇,姜波,等.华北南部的逆冲推覆、伸展滑覆与重力滑动构造——兼论滑脱构造的研究方向[M ].徐州:中国矿业大学出版社,1992.1718,87111.[7] L ister G S .et .al .D etachm ent models fo r the fo rm ati on ofpassive continental m arins [J ].T ectonics ,1991,10(5):10381064.[8] A xen G J .T he gem etry of p lanar dom inostyle no rm al abovea di pp ing basal detachem ent [J ].Jo irnal of struvtural Geo logy ,1988,11(8):405411.ANALY SIS OF D ETACH M ENT STRUCTURE IN EXTENSI ON BASIN AND THE SIGN IF I CANCE OF PETROL U M GEOLOGTZH EN G D ahai ,YAN G M inghu i ,YAN G B inyi(D ep t .of Geolog y ,N orthw est U n iversity ,X i πan 710069,C h ina )[Abstract ] D etachm en t movem en ts are taken p lace natu rally in sedi m en tary basin becau se of the layered structu re of the litho sphere .T here are fou r k ind of litho sphere ex ten ti onal detachm en t fau lt models.T he featu res of detachm en t structu re are having sliding shear zone ,m u lti level detachm en t differen t types of up and dow n structu re ,rich in dynamom etmoph ic rock and disappearing o r overlapp ing of stratum .T he associated structu res of detachm en t movem en t are p robab lely advance un its to o il and gas .[Key words ] sedi m en tary basin ;detachm en t movem en t ;associated structu re124期 张学例等:鄂尔多斯盆地南部旬邑-宜君地区中生界储层特征。