含油气盆地分类
上述 12 类盆地是按地球动力学进行分类的基本原型,但由于有些含油气盆 地在长期地质历史中遭受复杂的变动和大地构造位置的变化,许多盆地是经常迭 加变形,可以由两个或两个以上成因的盆地叠加在一起,这就形成复合盆地。根 据盆地的叠加情况可以进一步分为横向复合盆地和垂向复合盆地。
• 横向复合盆地:盆地的横向上可以包括两种或两种以上不同类型的盆地。 如波斯湾盆地,实际上就包括两种不同类型的盆地,波斯湾东侧为扎格罗 斯山前盆地,属于挤压环境下产生的山前盆地,而波斯湾西侧则为克拉通 边缘盆地,两者在构造样式、沉积特征及产油层位上都有很大区别,但目 前已成为一个统一的含油气盆地。
从早期过渡型地壳快速下沉时底部为碎屑岩相(A),进一步发展到以挠曲下沉为主的三角洲 碎屑沉积及藻滩碳酸盐沉积(B)
图 3-4、海沟、斜坡盆地和弧前盆地发育示意图(据 W.R.Dickinson,1976) 自上而下表示时间从早到晚
图 ckinson,1976)
8. 残余大洋盆地(remnant ocean basin):沿着岛弧-海沟系的边界,由于老岩石 圈的消减而产生的收缩盆地。
图 3-1 盆地的简单分类(据 Chapman,1976)
图 3-2 原始大洋裂谷示意图解(据 W.R.Dickinson,1976)
图 3-3、冒地斜棱柱体演化图解 (据 W.R.Dickinson,1976)
为了对各种地质条件进行概括和比较,以便对各种盆地进行评价和勘探,许 多学者提出了盆地分类。
含油气盆地的形成和发展是受大地构造条件所控制,所以含油气盆地的分类 也都以不同的大地构造理论为基础。
近三十年来地质科学的进展,在理论上发展了板块构造学说,在应用上发展 了反射地震勘探,二者对石油工业发展都起了重要作用。目前更多的学者采用板 块构造理论作为研究含油气盆地的工作假说:采用反射地震勘探作为研究盆地深 部地质的工具。下面将各种含油气盆地分类作一简述,以供参考。
26 种盆地类型的沉陷机制(据 Ingersoll and Busby,1995)
二、以地球动力学为基础的盆地分类
以地球动力学为基础来进行盆地分类,是七、八十年代提出来的新的分类 方法(Bally,1975;朱夏,1983;刘和甫,1982,1983)。盆地作为岩石圈上 巨大的沉陷区域,以岩石圈地球动力学的研究为前提,将对盆地形成的认识得到 进一步的提高。
一、以板块边界类型和沉陷机制为基础的分类
Ingersoll 和 Busby(1995)据五种板块边界类型和盆地的以下七种沉陷机制 确定出 26 个盆地类型(图) 。
由于拉伸、侵蚀、或岩浆抽出而致使地壳变薄
• 下地壳和上地幔的冷却 • 地壳和岩石圈的沉积负荷和火山负荷 • 地壳和岩石圈的构造负荷 • 岩石圈俯冲造成壳下负载 • 被下降岩石圈穿透的软流圈之动力流动 • 由于高压变形而引起的地壳致密化
总之,在盆地内沉积及构造样式的演化是受地球动力学环境所控制,由于地 球旋转速度的变化以及重力与热流的相互作用,使含油气盆地在不同地质历史时 期遭受各种应力作用,但主要是两种力起着主导作用,即地球旋转惯性力和重力。 因此,从地球旋转惯性力所产生的水平应力场(图)和重力场来考虑,首先将含 油气盆地划分为四大类,即:张裂环境、压缩环境、剪切环境和重力环境。然后 再根据盆地所在的地壳结构和大地构造位置作进一步划分。最后讨论由于含油气 盆地在空间和时间上的变化所产生的横向复合盆地和垂向复合盆地。
• 造山型盆地 1. 海沟(oceanic trench):由于板块俯冲所形成的深海槽(图 3-4); 2. 斜坡盆地(slope basin):发育在海沟与斜坡转折点之间的构造(图 3-4); 3. 弧前盆地(forearc basin):形成在岛弧与海沟间隙内; 4. 周缘前陆盆地(peripheral foreland basin):与碰撞造山带相邻,发生在克拉通 周缘的盆地(图 3-5) ;
现将含油气盆地的分类列表于后(见表) 。
• 张裂环境盆地 随着超级大陆的解体,中、新生代油气盆地的形成往往与大陆岩石圈破
裂有关,也就是地壳破裂化作用所产生,这种碎裂往往与岩石圈的张应力有 关,根据其地壳性质和所处大地构造位置可以分为四个类型: 1. 大陆裂谷盆地:形成于大陆扩张初期,盆地位于大陆型地壳之上,开始为
图 2-1 断层动力学模式和盆地形成(据刘和甫,1983)
三、以活动论为基础的盆地分类
所谓活动论,是以岩石圈在软流圈上的水平运动来解释盆地的形成,现在流行的板块 构造理论认为一些重要的含油气盆地与板块边界的活动有关(图 3-1) 。
迪肯森(Dickinson,1976)以板块构造观点对盆地演化和分类进行论述,首先将盆地 分为两大类:裂谷环境,是以离散板块运动和张性构造为主,由于地壳变薄发生了下沉作 用;造山环境,是以聚敛板块运动和压性构造为主,由于板块俯冲而引起地壳下沉,也可 能由于沉积负荷加大而促进下沉。然后,又将每一大类作进一步划分如下:
4.边缘海盆地
5.山前盆地 6.山间盆地 7.弧前盆地 8.弧后盆地
9.张扭性盆地 10.压扭性盆地
11.克拉通内部盆地 12.克拉通边缘盆地
如北海盆地 如细海盆地 如尼日尔盆地 如日本海盆地
如酒泉盆地 如准噶尔盆地 如库克湾盆地 如台湾西部盆地
如死海盆地 如圣华金盆地
如密歇根盆地 如北里海盆地
表 2-1 以地球动力学为基础的含油气盆地分类
裂陷作用,然后为区域性坳陷,如北海盆地和渤海湾盆地; 2. 陆间裂谷盆地:产生于海底扩张早期,出现有狭长的过渡型地壳,如红海
盆地; 3. 大陆边缘盆地:产生于海底扩张后期,在被动大陆边缘上沉积向海方向推
进的进积型沉积,包括一些大型三角洲盆地,如大西洋沿岸的一些盆地; 4. 边缘海盆地:主要是由于弧后扩张或弧间扩张所产生的一些小洋盆,如日
• 山间盆地 1. 前寒武纪地台活化的山间盆地:如红海盆地、华北盆地。 2. 古生代褶皱带的山间盆地:如松辽盆地、准噶尔盆地。 3. 后古生代褶皱带的山间盆地:如特兰西瓦尼亚盆地、台湾西部盆地。
在这一分类中对盆地基底构造与盆地沉积盖层之间的关系考虑较少,而主要强调了地貌 特征。
五、盆地的几何形态分类
• 裂谷型盆地: 这组盆地的构造演化以拉伸板块运动和地壳张裂作用为主,包括八类: 1. 底克拉通盆地(infracratonic basin):位于大陆内部的裂谷盆地,盆地基底已 变薄; 2. 边缘坳拉谷(marginal aulacogen):位于大陆边缘凹入部分,向大陆内部延伸 的夭折裂谷; 3. 原始大洋裂谷(protoceanic rift):在两个大陆地块之间,开始出现狭长的洋壳, 但沉积作用仍受两侧大陆的影响(图 3.2); 4. 冒地斜沉积棱柱体(miogeoclinal prism):位于大陆和大洋过渡带的陆阶、陆 坡和陆隆上的沉积复合体,并将张裂的大陆边缘埋盖起来(图 3-3) ; 5. 陆堤(continental embankment):位于张裂大陆边缘的外沿,形成逐渐向海洋 方向推进的沉积物; 6. 新生大洋盆地(nascent ocean basin):在大洋中脊与大陆地块之间,由于新岩 石圈增长和下沉而形成的盆地; 7. 扭张性盆地(transtensional basin):沿着转换断层系,发生的拉开盆地或楔状 断陷盆地; 8. 弧间盆地(interarc basin):由于岩浆弧裂开,弧后扩张所形成的小洋盆。
• 地台平原盆地 1. 具前寒武纪基底的盆地:如密歇根盆地、伏尔加-乌拉尔盆地; 2. 具古生代和不同时代基底的盆地:如西西伯利亚盆地、墨西哥湾盆地。
• 山前盆地 1. 与古生代褶皱带山前凹陷有关的盆地:如阿帕拉契亚盆地、提曼-伯绍位盆地。 2. 与后古生代褶皱带山前凹陷有关的盆地:如喀尔巴阡山前盆地、波斯湾盆地。
5. 弧后前陆盆地(retroarc foreland basin):与岛弧造山带相邻,发育在大陆边缘 岩浆弧的后面(图 3-6) ;
6. 破裂前陆盆地(broken foreland basin):位于造山带的前陆盆地,由于基底变 形和块断所引起的构造凹地;
7. 扭压性盆地(transpressional basin):沿着转换断层系,可以出现扭动褶皱; (wrench fold)和向下坳曲的盆地;
本海盆地及南海盆地。 5. 另外当裂谷扩展作用遭到中断,没有形成新的海洋,这类盆地可以称为坳
拉谷(aulacogen),把这类盆地暂归于大陆裂谷盆地之中。
• 挤压环境盆地 与造山带有关的盆地常常是油气富集地带,因为褶皱-冲断层带中圈
闭明显,油苗丰富,常常成为石油工业发展的摇篮,按其所处大地构造位 置进一步划分于下: 1. 山前盆地:位于碰撞造山带的前缘,其下伏为大陆地壳,盆地结构为不对 称,由褶皱-冲断层带向克拉通方向变为平缓,如酒泉盆地; 2. 山间盆地:位于不同时代或同一时代的造山带之间,如准噶尔盆地; 3. 弧前盆地:位于岛弧与海沟之间,如库克湾盆地; 4. 弧后前陆盆地:位于岛弧后面靠大陆一侧,如台湾西部盆地。 • 剪切环境盆地
图 5-6 弧后前陆盆地横剖面简图(据 W.R.Dickinson,1976)
四、以固定论为基础的盆地分类
所谓固定论,是根据软流圈的热流动所引起的垂直运动来解释盆地的形成,大洋的形 成就是海洋化的结果。前苏联学者布罗德以固定论为基础,同时考虑到盆地的地貌形态,将 含油气盆地分成三大类,即:地台平原盆地、山前盆地和山间盆地,然后再根据盆地的基底 时代进一步划分,其分类如下:
沿着直立的平移断层作剪切运动时,主要表现为水平分量而不具垂直 分量,但当断层弯曲或断面偏离直立时,可以有张性或压性应力参与,这 时可以产生隆起或凹陷。实际上大多数含油气盆地形成时既有水平运动分 量,又有垂直运动分量。水平运动有利于构造圈闭的形成,垂直运动有利 于沉积物聚集,因此剪切环境,常形成一些小而肥的盆地,如加利福尼亚 州南部的洛杉矶盆地和文图拉盆地等。按盆地形成的力学性质又可进一步 划分为两类: 1. 张扭性盆地:这类盆地的边界断层主要为张性平移断层,或平移断层与正 断层同时出现,在两条平移断层之间形成拉开盆地或楔状断陷,死海盆地 是一个典型例子; 2. 压扭性盆地:沿着平移断裂可以出现雁列褶皱,或由于岩块相对扭动而形 成大的向斜盆地,如加利福尼亚州圣华金盆地。 • 重力环境盆地