1、第七章 逆沖斷裂與油氣聚集 概述 基本特征掌握 成因機制難點 油氣聚集分析第七章 逆沖斷裂與油氣聚集 概述 概念 分類 歷史及意義N西秋里塔格構(gòu)造帶拜城凹陷黑英山構(gòu)造帶克拉蘇構(gòu)造帶巴什構(gòu)造帶T3T5T6T7T8T8-2T8-3克拉2構(gòu)造 斷裂性質(zhì)？ 構(gòu)造樣式？雙重逆沖構(gòu)造逆沖推覆構(gòu)造（逆沖斷層及其逆沖席），主要產(chǎn)出于造山帶及其前陸；其次，在原穩(wěn)定地塊中的一些高活動性構(gòu)造單元中，也有發(fā)育（板內(nèi)造山）。逆沖推覆構(gòu)造，是擠壓或壓縮作用的結(jié)果。逆沖斷層（Thrust）：巖石沿可觀察到的或可推斷出的主要是低角度(less than or equal to 30)的位移面而產(chǎn)生大于5km水平位移的斷層。逆

2、沖席（Thrust Sheet）：逆沖斷層上面的構(gòu)造單元。推覆體（Nappe）：基本連續(xù)的大型外來席狀構(gòu)造單元，沿著近于水平的底板移動，距離超過5km。一、概述1、基本概念southern Canadian Rocky Mountains in the Crowsnest Pass area What is a thrust?Thrust Fault (Thrust)A reverse fault with shallow to moderate dip (less than or equal to 30).Thrust SheetThe hanging-wall block that is

3、transported above the thrust fault.Thrust Tectonic一、概述2、分類一、概述疊瓦扇前展式或背馱式(piggy-back propagation): 在已存逆沖斷層的下盤依次發(fā)育較新的逆沖斷層，下部逆沖斷層運載著上部逆沖斷層進一步位移。在逆沖系列中，上部的斷層反映早期的位移，下部的斷層代表后期的位移。前緣疊瓦扇一、概述后展式或上疊式(overstep propagation): 在已有逆沖斷層的上盤依次發(fā)育新的逆沖斷層，即逆沖系統(tǒng)沿著與推覆的反方向演化。后緣疊瓦扇一、概述一、概述雙層構(gòu)造雙層構(gòu)造：是由頂板逆沖斷層（roof thrust）、底板逆沖

4、斷層（floor thrust）以及夾持在中間的連接逆沖斷層（linked thrust，或分支斷層branch thrust）和逆沖斷片（馬石horse, 或斷片sheet）組成。也稱雙重構(gòu)造。 Duplex StructuresMinature duplex MEXICO, Sonora 大約在1880年以前，歐洲阿爾卑斯(Alps)的大部分巖石被認為是原地的(autochthonous)，至少沒有遷移很遠的距離，盡管也有人認識到曾卷入巨大的平臥褶皺。十九世紀晚期才認識到，阿爾卑斯的許多巖石曾從原地遷移了相當大的距離(幾百上千公里)，即認為它們是外來的(allochthonous),并認識

5、到這種長距離的位移與大規(guī)模的沖斷作用和平臥褶皺作用有關(guān)。此后nappe一詞才被賦予了其現(xiàn)今的含義，即經(jīng)歷了長距離位移的大致水平的巖席，即推覆體。這一發(fā)展過程反映了研究推覆構(gòu)造在地質(zhì)學(xué)中的重要位置。一、概述3、歷史及意義20世紀70年代中期美國地質(zhì)與地球物理學(xué)會合作開展大陸地震反射剖面研究（COCORP），揭示了巨大近水平的逆沖推覆構(gòu)造掀起了逆沖推覆構(gòu)造研究的第一次高潮，以造山帶逆沖推覆構(gòu)造為中心。進入90年代，逆沖推覆構(gòu)造研究已將造山帶內(nèi)結(jié)晶逆沖構(gòu)造與造山帶外帶即前陸褶皺沖斷帶結(jié)合起來，并伴隨大量油氣田的發(fā)現(xiàn)掀起了逆沖推覆構(gòu)造研究的第二次高潮，以逆沖推覆構(gòu)造及前陸盆地為中心。 一、概述3、歷史

6、及意義一、概述3、歷史及意義Roeder (2010) notes that foldthrust belts contain more than 700 billion barrels of oil equivalent (BOE) of known hydrocarbon reserves. The Zagros foldthrust belt contains the vast majority of these reserves (c. 517 billion BOE), with the remaining 183 billion BOE distributed across som

7、e 30 other foldthrust belts.(據(jù)Goffey et al, 2010)扎格羅斯沖斷帶前陸盆地該地區(qū)從晚元古代開始為被動邊緣，在二疊三疊紀為多期拉張環(huán)境，晚白堊世受短期聚斂作用影響。始新世開始的陸陸碰撞作用及紅海和亞丁灣兩期裂開引起的附加應(yīng)力誘發(fā)了扎格羅斯造山運動和前陸盆地的形成。歐亞板塊阿拉伯板塊非洲板塊東北部為狹長的“逆沖斷裂帶” 西南為“疊瓦狀”構(gòu)造帶更西南為“簡單褶皺帶”，由大型背斜和向斜組成中東扎格羅斯前陸盆地構(gòu)造橫剖面圖阿拉伯海灣 阿拉伯大陸架（前緣斜坡） 扎格羅斯前陸坳陷扎格羅斯山?jīng)_帶帶阿拉伯地盾（前緣隆起）海拔NEFrom Gavillot et al

8、, 2010庫車，4.3萬km2，油氣資源4.1億t、2.23萬億方北天山前，與庫車坳陷具有相似的大地構(gòu)造環(huán)境和石油地質(zhì)條件博格達山前，P烴源巖發(fā)育、推覆構(gòu)造下盤具有大型構(gòu)造準噶爾西北緣，成熟油氣勘探區(qū)鄂爾多斯西緣北段，已有良好油氣發(fā)現(xiàn)龍門山前，4.5萬km2，P、T、J均具有有利成藏條件，推覆體下盤存在巨型構(gòu)造楚雄盆地柴北緣，1.5萬km2，侏羅系烴源巖分布好柴達木西部昆侖山前大巴山前吐哈臺北緣塔東南鄂爾多斯西緣南段祁連山前塔西南，14.1萬Km2，油氣資源16億t、2.23萬億方柳105柳106窿115窿116Q2-12Q2-14窿104柳4窿10窟窿山柳溝莊累計探明石油地質(zhì)儲量5750萬

9、噸窿8窿8井的突破開辟了推覆體下盤石油勘探的新領(lǐng)域2004年窿104井加深鉆探至深層4734m，完鉆酸后試油，4mm油嘴日產(chǎn)油64方、氣2.6萬方。玉門油田酒西盆地青西坳陷 普光氣田的突破開辟了沖斷褶皺帶構(gòu)造巖性圈閉勘探的新領(lǐng)域 毛壩氣田普光氣田白果鄉(xiāng)油苗羅家寨氣田廟壩古油藏盤龍洞古油藏渡口河氣田元壩氣田大巴山前陸沖斷帶漁渡古油藏1986年McClay, K. R. & Price, N. J. (eds) 1981. Thrust and Nappe Tectonics. Geological Society, London, Special Publications, 9.Mitra, G

10、. (eds). 1988 .Geometries and Mechanisms of Thrusting, With Special Reference To the Appalachians. GSA, Special Paper, 222.Mitra, S. & Fisher, G. W. 1992. Structural Geology of Folds and Thrust Belts. John Hopkins University Press, Baltimore.McClay, K. R. 1994. Thrust Tectonics and Hydrocarbon Syste

11、ms. AAPG Memoir, 82. Nemcok, M., Schamel, S. & Gayer, R. 2005. Thrust belts, Structural Architecture, Thermal Regimes and Petroleum Systems. Cambridge University Press, Cambridge.2008年2007年2011年2010年第七章 逆沖斷裂與油氣聚集 概述 基本特征 成因機制 油氣聚集from J. Poblet and R. J. Lisle, 2011thin-skinned deformationthick-skin

12、ned deformationfrom J. Poblet and R. J. Lisle, 2011二、基本特征1、逆沖斷層面二、基本特征1、逆沖斷層面階梯狀：由長而平的斷坪(flat)與連接期間的短而陡的斷坡(ramp)交替構(gòu)成。根據(jù)斷坡走向與逆沖位移方向的關(guān)系可劃分出：前斷坡走向與逆沖方向直交，表現(xiàn)為逆沖滑動，以擠壓應(yīng)力為主；側(cè)斷坡走向與逆沖方向一致，表現(xiàn)為走向滑動，處于剪切應(yīng)力狀態(tài)；斜斷坡走向與逆沖方向斜交兼具走滑和逆沖，處于壓剪應(yīng)力狀態(tài)。二、基本特征2、上盤（推覆體）上盤是擠壓力的主要承受體和耗散體，所以構(gòu)造特別復(fù)雜，自山脈向前陸地區(qū)大致可分為根帶、中帶和前鋒帶三部分。逆沖斷層帶的根

13、帶一般位于造山帶軸部或靠山脈一側(cè)的前陸盆地邊緣。前緣陸地區(qū)的逆沖楔狀體一般屬于逆沖斷層系統(tǒng)的中帶，逆沖斷層系統(tǒng)的前鋒一般位于前淵凹陷前緣隆起的斜坡上。從造山帶到前陸盆地，逆沖構(gòu)造系統(tǒng)各部位的擠壓強度逐漸減小，擠壓收縮應(yīng)變由大變小，如從阿而卑斯山到侏羅山的橫剖面。鋒帶中帶根帶逆沖斷層的相關(guān)褶皺逆沖斷層在遞進逆沖位移過程中，上盤巖層受斷層面形態(tài)和逆沖位移變化制約會發(fā)生褶皺變形，這種褶皺統(tǒng)稱為逆沖斷層的相關(guān)褶皺斷彎褶皺（fault-bend fold）:坡坪式逆沖斷層的位移會使上盤的斷坡部分逆沖到下盤的斷坪之上，上盤巖層受斷層面形態(tài)制約而發(fā)生褶皺變形斷展褶皺（fault-propagation fo

14、ld）:伴隨著盲沖斷層的位移減小，斷層上盤及上覆地層會發(fā)生褶皺變形斷滑褶皺（detachment fold）:順層的逆沖斷層也可能在層間尖滅，并引起上覆地層發(fā)生褶皺逆沖斷層的幾何特征與地層相關(guān)變形Geological section across the Pine Mountain thrust system, southern Appalachians (from Suppe 1985).Geological section across the Meilin anticline, western Taiwan(from Suppe 1985).Geological section acro

15、ss the Ainsa Basin, southern Pyrenees, showing thrusts and related folds (from J. Poblet and R. J. Lisle, 2011)疊瓦構(gòu)造兩條或兩條以上的同向傾斜的鏟式逆沖斷層向深層收斂為一條低角度逆沖斷層（或拆離斷層），構(gòu)成逆沖“疊瓦扇（imbricate fan）”或疊瓦狀逆沖構(gòu)造 疊瓦沖斷結(jié)構(gòu)雙重構(gòu)造雙重構(gòu)造是由頂板逆沖斷層（roof thrust）、底板逆沖斷層（floor thrust）以及夾持在中間的連接逆沖斷層（linked thrust，或分支斷層branch thrust）和逆沖斷片（

16、馬石horse, 或斷片sheet）組成。也稱雙層構(gòu)造。 Minature duplex MEXICO, Sonora Geological section across the south end of one of the largest structures within the leading edge of the southern Canadian Cordillera, called the Highwood structure, SW Alberta (from J. Poblet and R. J. Lisle, 2011)沖起構(gòu)造（pup-up）逆沖三角構(gòu)造（triangl

17、e zone）逆沖斷層一般是自后陸向前陸方向逆沖的，但是也有些逆沖斷層是向前陸方向傾斜、向后陸方向逆沖的，稱為“反沖斷層（back-thrust）” 二、基本特征3、下盤逆沖斷層下盤背斜逆斷層及牽引庫車前陸沖斷帶構(gòu)造地質(zhì)建模西秋里塔格克拉2號黑英山構(gòu)造帶區(qū)域大剖面（庫車坳陷中部）(QL00-223+BC99-229+BC99-212n偏移剖面)N西秋里塔格構(gòu)造帶拜城凹陷黑英山構(gòu)造帶克拉蘇構(gòu)造帶巴什構(gòu)造帶T3T5T6T7T8T8-2T8-3雙重逆沖構(gòu)造克拉2（投影）第七章 逆沖斷裂與油氣聚集 概述 基本特征 成因機制 油氣聚集三、成因機制1.驅(qū)動力：構(gòu)造力和重力 水平擠壓作用； 重力滑動或擴展作

18、用； 板塊俯沖與碰撞作用； 孔隙液壓作用2.滑脫面：多層次滑脫 From Morley et al., 2011From Morley et al., 2011the Niger Delta Brunei DarussalamFrom Morley et al., 2011側(cè)壓作用第七章 逆沖斷裂與油氣聚集 概述 基本特征 成因機制 油氣聚集四、油氣聚集1.生油、儲集2.運移、保存3.圈閉、聚集 1)對生油條件的影響：逆沖斷層，控制著其前緣沉積坳陷的產(chǎn)生和發(fā)展，因而也控制著沉積物的分布、厚度和巖性、巖相帶的分布。一般而言逆沖帶前緣就是生油凹陷最深，生油巖質(zhì)量較好和厚度較大的地方。 2)對生油巖

19、熱演化的影響逆沖作用可加速生油巖熱演化的進程。逆沖斷層可以造成地層(包括生油層)垂向上重復(fù)，使逆沖斷層下盤地層埋深加大，地溫升高。沿斷層逸出的深部熱流，也可以增高地層的溫度。 3) 對儲集條件的影響 a可以造成儲集層垂向上多次重復(fù)； b逆沖帶多期強烈的構(gòu)造活動，在斷裂帶隨近級易產(chǎn)生裂縫，使儲集層物性、尤其是滲透性變好； c逆沖巖體的巨大構(gòu)造負荷一方面可使其下伏儲層遭受進一步壓實，使儲層物性變差，另一方面也可以在其下伏地層中產(chǎn)生異常高壓帶，可防止巖層孔隙進一被壓實，從而對埋藏較深的儲層保護作用。 4) 對油氣運移、保存條件的影響 a逆沖斷層作用可使巖層的動壓力、靜壓力和熱力增加，從而使原油的溫度

20、及其中溶解氣的含量升高，降低原油的粘度，減小油氣運移的阻力； b逆沖作用產(chǎn)生的次級斷裂及微裂縫又為油氣運移提供了通道。 斷裂輸導(dǎo)實驗（據(jù)呂延防，2006）模型裝載完畢后，開始注人氨氣，打開排氣閥氨氣沿底部石英砂層平行推進關(guān)閉排氣閥，向上同時抽提各膠皮至要求部位氨氣在壓力差作用下迅速沿斷裂空腔向上運移氨氣順著斷裂臨近砂體發(fā)生側(cè)向運移最后，氨氣充注到克拉2構(gòu)造圈閉中 5)與逆沖斷裂帶有關(guān)的油氣圈閉 1背斜圈閉和斷塊圈閉,依據(jù)圈閉的形態(tài)特征和分布位置，可將其分為四個帶： 上盤的不對稱背斜圈閉，如北美及我國西部地區(qū)； 斷塊圈閉，而積小，破碎、裂縫發(fā)育，含油層多，如克拉瑪依； 下盤的大型平緩背斜圈閉，面

21、積大，幅度小，埋藏深，如北美西部； 前緣擠壓帶的較大型寬緩背斜圈閉，面積較大，幅度及埋藏適中，距生油區(qū)近，如老君廟油田； 非構(gòu)造圈閉發(fā)育，不整合遮擋砂巖上傾尖頁和砂透體。 背 斜 油 氣 藏斷 層 相 關(guān) 背 斜 油 氣 藏疊 加 構(gòu) 造 油 氣 藏復(fù) 合 油 氣 藏世 界 前 陸 沖 斷 帶 典 型 油 氣 藏 類 型據(jù)何登發(fā)，2006據(jù)何登發(fā)，2006據(jù)何登發(fā)，2006據(jù)何登發(fā)，2006疊 加 構(gòu) 造 油 氣 藏斷 塊 型 油 氣 藏復(fù)合型油氣藏1.概念：逆沖斷層、推覆體、斷彎褶皺、斷展褶皺、雙重構(gòu)造2.逆沖斷裂帶的基本特征？3.逆沖斷裂與油氣聚集的關(guān)系？本章思考題第六章 潛山披覆構(gòu)造3、

22、潛山構(gòu)造帶潛山是盆地基巖的突起，它被盆地蓋層不整合覆蓋。 潛山涵義是在盆地接受沉積前就已經(jīng)形成的基巖古地貌山，被隨后的新地層覆蓋埋藏而形成了潛山。據(jù)此概念，潛山的構(gòu)成必須具備三個基本地質(zhì)條件：一是經(jīng)過侵蝕的；二是相對于周圍的局部隆起；三是被新沉積地層所埋藏的。潛山和潛山油氣藏的涵義 潛山油氣藏是潛山被非滲透層遮擋并聚集油氣而形成的特殊類型的基巖油氣藏。哈西梅薩烏德碎屑巖古潛山油藏剖面圖J2T3J1T1-2An2800300032003400360038004000該油田位于阿爾及利亞撒哈拉東北部的三疊盆地，是阿爾及利亞最大的油田，石油地質(zhì)儲量35.7億噸寒武系砂巖SS沾化凹陷潛山分布圖埕島潛山

23、陳家莊凸起義和莊凸起孤島潛山長堤潛山孤東潛山墾東凸起墾利潛山樁西潛山埕子口凸起埕島凸起孤北潛山埕島潛山TR構(gòu)造圖目前埕島地區(qū)鉆遇中生界的探井有33口，其中見油氣顯示井18口，解釋油層井12口。埕島潛山立體顯示圖隱蔽油氣藏基本概念 圈閉可以被分類為構(gòu)造圈閉、地層圈閉和復(fù)合圈閉。對端元圈閉的理解有助于引導(dǎo)資料的歸類和編圖，但是還存在著一種使人迷惑的但被證實的或潛在的圈閉，其中大多數(shù)是隱蔽的和非常規(guī)的圈閉。 所謂“隱蔽圈閉（Subtle Traps）” 是指那些在油氣勘探中用常規(guī)方法難以識別、不易發(fā)現(xiàn)的油氣藏。 著名石油地質(zhì)學(xué)家AILevorsen將這類圈閉稱之為“不明顯的并難以捉摸的圈閉(obscure and subtle traps)” Levorsen（1964）：不易識別，復(fù)合圈閉Halbouty（1972