./石油勘探構造分析逆沖斷層及相關油氣分析〔以同沉積逆斷層為例目錄1概述31.1逆沖斷層的定義31.2逆斷層、逆沖斷層、逆沖推覆構造的區分31.3研究逆沖斷層的意義3斷層與油氣聚集3斷層與礦床3斷層與地震4斷層與地下水42逆沖斷層的構造樣式42.1疊瓦式逆沖斷層〔單沖式42.2對沖式逆沖斷層52.3背沖式逆沖斷層52.4楔沖式逆沖斷層63逆沖斷層的形成機制64同沉積逆斷層的發育特點及油氣聚集條件分析74.1同沉積逆斷層的一般特點74.2同沉積逆斷層的活動方式84.3同沉積逆斷層與油氣聚集的關系81概述1.1逆沖斷層的定義在地震中,逆斷層是傾斜斷面上邊的巖石向上運動。而逆沖斷層,是指斷層傾角很小的逆斷層。逆沖斷層為位移量很大的低角度斷層,傾角一般在30度左右或更小,位移量一般在數公里〔通常指5KM以上。位移量較大的低角度逆斷層。傾角低緩,推移距離在5公里以上的大型逆沖斷層及其上盤推覆體或逆沖巖席組合而成的大型至巨型的構造系統成為推覆構造.1.2逆斷層、逆沖斷層、逆沖推覆構造的區分可從定義上簡單的區分三者之間的區別：逆斷層：斷層的上盤沿斷層面相對向上滑動的斷層。逆沖斷層：位移量很大的低角度逆斷層。〔逆沖推覆斷層:推移距離在數千米〔通常5km以上的逆沖斷層。1.3研究逆沖斷層的意義1.3.1斷層與油氣聚集1對生烴的作用a、控陷斷裂控制源巖發育b、活動斷裂促進有機質演化2、對儲集的作用a、斷裂伴生或派生裂縫為油氣聚集儲集提供場所。b、裂縫可改善儲集性能3、對油氣運移的作用a、連接生油層、儲集層與圈閉b、斷裂延伸層位控制油氣運聚層位c、斷裂活動時期應為油氣大量運聚時期1.3.2斷層與礦床礦床的形成、礦體產狀及其分布等,常常受斷層構造的控制。巖漿、熱水溶液、含礦液最容循斷裂帶侵入或充填,形成重要成礦帶。特別是在兩條斷裂的交叉處；斷層產狀〔走向或傾向突然發生變化；斷層切穿多孔隙或化學活動性較強的巖層〔碳酸鹽巖部位等,更是成礦的良好場所。在采礦過程中遇到斷層,礦床或礦體便會突然中斷,只有高清斷層的產狀、性質和斷距,才能求出礦層的走向,然后決定下一步開采步驟和生產施工方案。1.3.3斷層與地震斷層,特別是活動性斷層是導致地震活動的重要地質背景。如日本島弧處于大西洋板塊和歐亞板塊之間,兩者之間擠壓導致地震活動頻繁發生,斷層構造是地震地質和地震預報研究的主要容之一。1.3.4斷層與地下水壓性斷層帶由于擠壓密實,其中反倒常常無水,形成隔水墻,但斷層的一盤或兩盤的破碎帶和裂縫帶卻常形成地下水的帶狀通道,再加上有壓緊密實的斷層帶起到隔水作用,因而容易形成地下水富水帶。2逆沖斷層的構造樣式2.1疊瓦式逆沖斷層〔單沖式疊瓦式逆沖斷層是逆沖斷層中最重要、最常見的組合型式。一系列產狀相近的逆沖斷層,其上盤依次向上逆沖,剖面上成疊瓦式。疊瓦狀構造常常表現為前〔上陡后〔下緩,即形成凹向上方〔盤的弧形。疊瓦式逆沖斷層的各條斷層向下常匯攏形成一條主斷層,總體呈帚狀。當一套疊瓦式逆沖斷層發育地腹,各條斷層除了向下匯成一條主干斷層〔稱地板逆沖斷層外,向上在高部位逐漸趨近也匯成一條主干斷層〔稱頂板逆沖斷層,其中一個個被斷層圍限的巖塊稱為斷夾塊。一系列斷夾塊聯通圍限它們的逆沖斷層則形成雙重逆沖構造或稱雙沖構造。圖2—1為疊瓦式逆沖斷層向雙重構造發育的過程圖。圖2—12.2對沖式逆沖斷層對沖式逆沖斷層是由兩條相反傾向,相對逆沖的逆沖斷層組成,逆沖斷層有共同的下降盤。〔如圖2—2小型對沖式斷層常常與背斜構造伴生；大型對沖斷層產出與坳陷帶邊緣。圖2—2對沖式逆沖斷層常與背斜共存,能形成較好的圈閉類型。逆斷層形成擠壓應力下,斷層帶下部分處于半封閉,有利于油氣運輸；斷層帶上部分處于封閉狀態,和背斜一起形成好的復合圈閉。2.3背沖式逆沖斷層背沖式逆斷層是由兩條或兩組相向傾斜的逆斷層組成,逆斷層有共同的上〔升盤,表現為自一個中心分別向兩個相反方向逆沖〔如圖2—3；一般自背斜核部向外撒開逆沖。與造山帶復背斜伴生的兩組逆沖斷層,分別在兩翼產出,常常總體呈扇狀。由于背斜可以作為很好油氣圈閉,但背沖式逆斷層常破壞背斜,可導致早期形成的背斜油氣藏發生破壞。圖2—32.4楔沖式逆沖斷層產狀相近的一套逆沖斷層和和一套正斷層共同構成上寬下窄的楔狀沖斷體。這種型式的逆沖斷層一般產于盆地之中或兩個盆地之間。中國南方一些較大紅盆地中有時出現一些基地老巖系。過去一般認為是斷塊式上升,以地壘形式隆起于紅層之中。近幾年的研究發現,這些老巖系一側逆沖于紅層之上,而另一側與紅層呈正斷層接觸,成上寬下窄的楔形斷塊,稱為楔形沖斷體構造。〔圖2—4圖2—43逆沖斷層的形成機制以蒙地軸南緣蓋層中逆沖斷為例：蒙地軸南緣蓋層中比較發育的逆沖斷層,在樣式產狀和逆沖方向上既復雜又多變,同時又具有許多共性。那么,是哪些因素決定和影響這些逆沖斷層的形成和發育,或者說,如何分析其形成機制,則是一個有意義的課題。引起逆沖作用的動力是擠壓還是重力更是問題的關鍵。首先概括上述己知事實,順理存在問題.第一,逆沖斷層一般發育于蓋層中,屬淺層次脆性域斷裂,是侏羅紀末燕山運動的產物.個別逆沖斷層根帶發育了糜棱巖。第二,逆沖斷層的走向主要是東西向和北東向,與基底大斷裂的方向基本一致.北東向逆沖斷層主要發生于北東向和東西向斷層交叉部位,或在北東向斷層線上;而東西向逆沖斷層則明顯追蹤于基底大斷裂。第三,逆沖斷層一般產出于坳陷邊緣或隆起與盆地交界帶上,并且逆沖指向盆地或坳陷。第四,斷層一般成平緩波狀,鋒帶陡而復雜,除湯河口等個別逆沖斷層外,根帶往往陡峻下插。在崇禮西南的東西向大斷裂帶中,元占界變形強烈甚至形成直立面理,顯然是逆沖巖席己被剝蝕的逆沖斷層根帶。由此可見,正是基底大斷裂控制了逆沖斷拱的發育,或者是基底斷裂控制的殊羅紀盆地間接影響了逆沖斷層的發育。4同沉積逆斷層的發育特點及油氣聚集條件分析4.1同沉積逆斷層的一般特點由于是邊沉積邊活動的斷層,兩盤地層厚度必然有差別。上盤<上升盤>地層比下盤<下降盤>地層相應要薄<圖4—1>,這種厚度差與斷層的活動強度,所處沉積環境及物源條件等有關。生長指數<下降盤厚/上升盤厚度>變化圍很大。柴達木盆地同沉積逆斷層的生長指數多在1~2.5之間,斷層的垂直地層斷距向深部增大<圖4—1一A>。有時上盤會升至侵蝕面之上遭受剝蝕,剝掉原來已沉積的地層或在下盤沉積時上盤沒有接受相應的沉積<圖4—1一B>。水退或水進形成的地層尖滅在上盤常可見到。極端情況下,上盤一直未按受任何沉積,古老的基底巖系出露地表形成山嶺<圖4—1一C>。后一種情況要與后期沖斷區分開。圖4—1上盤發育背斜,下盤由于地層向斷層處加厚而呈現的"楔狀"形態,是同沉積逆斷層的典型形態<圖2>,上盤背斜多為不對稱,近斷層一翼陡,遠離斷層一翼緩。兩翼傾角的差異視變形程度而異,變形越強烈,差異越大。地層從緩翼向陡翼逐漸減薄<圖2．3>。斷層發育末期,上盤背斜有頂薄．翼厚現象。許多情況下這只是背斜形成后的古地形所致,說明這種背斜并不象過去曾認為的那樣具有同生性<王寧國,1981>,而是后期才發育形成的背斜軸面直立、上下形態基本吻合<圖2、34>,背斜走向與斷層走向基本一致<圖4>。在壓扭性同沉積逆斷層中,上盤背斜可能與圖4—2斷層在平面上有小交角。4.2同沉積逆斷層的活動方式同沉積逆斷層的活動方式主要有二種,即連續性活動和間歇性活動。連續性話動是指在一定時間斷層持續活動,下盤地層每一層均比上盤厚且無明顯沉積間斷,上盤可以是連續沉積,也可以有沉積間斷,甚至一直未接受沉積。間歇性活動是指斷層在某一<或某幾個>時期不活動,結果會出現的兩種情況：一是接受沉積,兩盤厚度和巖性無差別或漸過渡；另一種情況是兩盤均無接受沉積,即存在沉積間斷。4.3同沉積逆斷層與油氣聚集的關系同沉積逆斷層也具有良好的油氣聚集條件。主要表現在以下幾個方面:<1>與生油凹陷緊密相關。區域性的同沉積逆斷層往往構成凹陷邊界,斷層活動直接影響著凹陷沉積的發育。下降盤近斷層處往往沉積最厚,是最有利的生油部位。由于下降盤沉降和沉積速率均較高,能形成較厚的生油巖沉積,快速埋藏又有利用于有機質向烴類轉化。從柴達木盆地同沉積逆斷層發育區的資料來看,斷層停止活動后,沉積凹陷逐漸萎縮,主力生油層在斷層同沉積活動期發育。<2>發育多種類型的圈團<圖4—3>。圖4—3上盤背斜構造<王寧國稱之為"正牽引背斜">無疑是最好的構造圈閉,面積和幅度均較大,尤其是該類背斜具同生性,長期發育時能捕獲各個時期生成的油氣,且背斜頂部儲集性變好。由于上盤巖性較粗,基底隆升較高,沉積較薄,壓實量較小,下盤及上盤遠離斷層處巖性較細,沉積厚度大,壓實量相對較大,這種差異壓實作用會使構造活動停止后沉積的水平地層形成壓實背斜<圖4—3一A一②>。斷層封閉型圈閉也是很重要的一種類型,其中包括上盤單斜斷塊,鼻狀構造、下盤牽引構造<圖4—3—B>等。這類圈閉中斷層的封閉性是至關重要的。由于斷層是同沉積活動的,未固結或未完全固結的沉積物會加入斷層帶形成封堵;逆斷層本身的性質決定其封閉的可能性較正斷層要大一些,尤其兩盤巖性配置較好情況下,斷層起封堵作用。蒸巖潛山<圖4—3—A>和地層尖滅圈閉<圖4—3—B>也常發育,它們位于上升盤。在上升盤長期隆起遭受風化淋濾情況下,會使基巖儲集性大大改善,尤其是基巖為碳酸鹽巖時能形成良好的圈閉。由于上盤一直處于相對上升狀態,地層可向上超搜尖滅,形成地層尖滅圈閉<圖4—3—B—⑥>。另外,斷層的活動會使斷層附近強硬巖層產生裂縫,從而改善儲集性能,尤其斷層在后期發生壓性平移運動情況下更是這樣。柴達木盆地的勘探經驗已經證明了這點。<3>油氣運移的方式:主要有垂向和側向運移或二者結合<圖4—3>據柴達木盆地和準爾盆地相應構造油氣聚集情況<王寧國,1981、吳慶福,1987>,油氣聚集方式以"新生古儲"<或"上生下儲">為主。又分二種情況,一是下降盤生油層直接與上升盤較老的儲集層接觸,油氣穿過斷層在上盤聚集起來;二是上升盤生油層中的油氣沿水平方向運移至其下面的儲層中。另外,也有"古生新儲"方式,即老地層生成的油氣直接或通過斷層向上運移,在較新的地層中聚集<圖4—3>。由此可見,與同沉積逆斷層有關的圈閉條件優越,有多種類型的圈閉,且可形成多種圈閉組合;又有距油源近,運移通道良好,路徑簡單的優點。由于資料有限,同沉積逆斷層的研究還屬初步,許多方面還沒有更廣泛的資料證實。本文主要討論的是中國西部壓性、壓扭性環境下同沉積逆斷層的發育情況,對于性地區還知之甚少。但應當說明的是不應當把中國東部發生反轉的斷層稱為"同沉積逆斷層",因為同沉積期并不是逆斷層而是正斷層,其只能是"反轉斷層"。參考文獻[1]葉俊林,朱志澄,向樹元,國新.蒙地軸南緣蓋層中逆沖斷層的樣式及形成機制[J].地球科學,1987,05:519-527.[2]發景,家振,王波明,國凡,景平.鄂爾多斯西緣褶皺—逆沖斷層帶的構造特征和找氣前景[J].現代地質,1987,01:103-113.[3]家振.前陸盆地逆沖斷層類型與形成機制——以鄂爾多斯地塊西緣和塔里木盆地北緣為例[J].石油與天然氣地質,1991,04:406-416.[4]宋廷光.同沉積逆斷層的發育特點及油氣聚集條件分析