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文档简介

1、伸展断陷盆地分析伸展盆地:由于整个岩石圈减薄和遭受伸展破裂引起的,并且常常是一侧为正断层限制的断陷盆地。8裂谷的构造演化:1:与大陆裂开有关的裂谷演化:大陆内裂谷大陆间裂谷大洋大陆内裂谷坳拉槽大陆内裂谷被动大陆边缘大陆内裂谷大陆内坳槽2:与俯冲作用有关的弧后盆地在岛弧的后方,由于俯冲地幔上涌引起,日本海、南海弧后,安第斯型主动大陆边缘,为陆壳弧后,为陆壳,但是为浅海,如苏门答腊盆地,弧后,为较薄的陆壳,冲绳海槽32:正断层和伸展断块的剖面几何学分类:平直状,犁式断层,(上部为脆性沉积,下部富含泥质)座椅式断层,上缓,中陡,下又变陡,58:传递带(调节带):挤压或伸展变形带的应变和位移量是守恒的

2、,但是在断层带的单个构造形式不是不变的。调节带的影响:1:对古地形和沉积的影响:2:对油气分布的控制:调节带富集砂岩, 接近生油中心,发育正向构造,是油气运移指向区99剥蚀厚度计算:1:地质对比法:2:声波时差:3:沉积速率法:(10年报告方法:地层横剖面对比法,声波时差法,镜质体反射率法,波动分析法,利用剥蚀面上下地层的密度差求地层的剥蚀厚度,磷灰石裂变径迹法,地震层速度法,沉积速率法)114滑脱面深度的确定:1平衡剖面计算2根据将震源深度确定,活脱面以下为无地震的韧性变形3根据地球物理资料来确定:低速高导层,123不同滑脱面深度对沉积的影响:1高角度边界断层:断层的垂直位移大于水平位移;断

3、面深部陡倾;形成长期发育的湖盆沉积环境;湖盆可以扩宽扩大;饥饿盆地,粗碎屑沉积指示在盆地边缘及端部;具有高热流;火山可能贫乏;震源较深。2低角度边界断层:断层的垂直位于小于水平位移;水体较浅的湖盆环境;湖盆范围受到限制;补偿或过补偿沉积盆地,粗碎屑发育;低地热流;火山活动显著;浅源地震。125伸展运动学:1:纯剪模型:拉张作用下岩石圈发生细颈化,下地壳和壳下岩石圈以韧性流变方式减薄,上地壳以脆性断块活动方式造成伸展减薄,脆性和韧性伸展层之间存在水平的滑脱面或脆韧性过渡层,而他们的位置在垂向是重叠的2:简单剪切模型:地壳的脆性伸展和上地幔的韧性伸展有部分在垂向上不叠合,在任意给定的垂直线上,地壳

4、伸展减薄和地幔减薄是不均匀的。该模型解释了盆地构造的非对称,将盆内构造和隆起区有机联系。3:分层剪切模型:岩石圈构造是分层的;不同层次的岩石圈伸展变形方式不同。如上地壳可以是受到大型滑脱面控制的简单剪切,深层伸展可能是纯剪及岩浆侵入。127纯剪模型机模拟1:均匀伸展:1) 盆地伸展有两部分组成:一部分是初始断裂控制的沉降,取决于地壳厚度和伸展系数,另一部分是岩石圈等温面向伸展前位置衰减的热沉降。2) 断层控制的沉降是瞬时的,热沉降速率随时间指数减小。2:非均匀伸展:原因是实际初始伸展量比均匀模型小,而热沉降要大。建议下部伸展比上部强烈。1) 滑脱面上下伸展系数不一致2) 岩石圈在伸展作用下快速

5、拉张减薄,软流圈上涌,产生热异常。139简单剪切伸展模型模拟分为三个带:1) 第一个带,上地壳变薄,在拆离带有丰富的伸展断层;下地壳不变2) 第二个带,不一致带,下地壳减薄,上地壳不变3) 第三个带,剪切带向下延伸穿过下地壳和壳下岩石圈。144 简单剪切和纯剪切伸展复合模型上地壳简单剪切伸展,下地壳和壳下岩石圈为塑性的纯剪切。盆地的基本构造单元是半地堑,一侧为正断层为边界,1) 上地壳断裂所产生的伸展量被下部的纯剪切产生的伸展量平衡。2)盆地分析基础与应用6页,盆地分析发展和研究现状1),早期的发展属于沉积学的范畴,2),20世纪40-60年代,美欧俄对盆地构造和沉积分析,及资源预测起到作用3

6、),60-70年代,板块学说带来的影响,并以此为依据分类,4),80年代大量盆地分析专著:沉积地质研究为主的、中国学者在陆相盆地和大型叠合盆地领域出版了专著,5)动力学机制研究盆地的各种模型,纯剪、简单剪切、悬臂梁模型等,6)盆地模拟方法在盆地研究和油气勘探中广泛应用,7)在沉积相领域,以沉积相模式、沉积体系、地震、地层学到层序地层学的重大进展为盆地分析提供了系统的方法。沉积盆地动力学对沉积盆地研究有前瞻性的纲领:1)板块构造和地幔对流格架中的盆地形成,2)盆地过程中的烃类生产和运移,3)现今和古流体的活动及其运移的时空变化,4)与构造环境有关的盆地充填和热演化,5)地下岩石孔渗的时空 变化,

7、6)保存在盆地中的构造、古气候和海平面比啊暖的记录。沉积盆地:是地表发生构造沉降、形成沉积充填的地区。同沉积盆地:指沉积充填阶段盆地原来的面貌,后沉积盆地指被改造了的盆地;当改造强烈,原沉积大面积剥蚀后保存下来的盆地称残留盆地。盆地原型:大盆地是由不同时代、不同成因类型盆地叠合而成的,其形态和边界由后期相对年轻的盆地的构造边界决定,朱夏称这些不同时期形成盆地单元为“盆地原型”。盆地的基本构成要素:(1)等时地层格架和建造单元(2)构造格架和构造单元。地层格架:盆地中地层和岩性单元的几何形态及其配置关系,构造格架:盆地演化过程中起到控制作用的主要构造所构成的系统。基底:盖层之下的古老岩石单元。盆

8、地分析的研究思路及流程:1 盆地构成要素的整体分析(构造、沉积充填,构造对沉积的控制),2 盆地流体及其动力机制分析,3 盆地过程的动力学分析,4 区域动力背景分析(板块作用,地幔动力学),5 成藏、成矿系统及相关过程背景分析。内容及流程:1,地质地球物理基础观察资料2,4大块,1)地层与沉积分析,2)构造分析,3)能量场与流体系统,4)背景分析,3,盆地演化过程的定量动力学模拟(沉降史、热史、变形史、生排烃史、)4,非金属矿研究、基础科学研究、地下水资源研究18页:盆地沉降的原因(从岩石圈动力学机制):a热沉降,由于先前受热的岩石圈冷却及伴随的密度增大而产生的均衡沉降,(在被动大陆边缘、大洋

9、盆地和大陆裂谷后坳陷的重要沉降机制;热源主要是软流圈的热对流,其次是岩浆的产生和侵入)b构造应力作用,拉张作用产生的机械伸展引起的地壳张性断裂控制的沉降,二是挤压作用,由于岩石圈的挤压碰撞引起岩石圈向下牵引弯曲和地壳岩石圈挠曲沉降,见于俯冲带或造山带。c负载(重力)作用,加载可以是链式火山或者海山小规模负载,也可以是大规模的山脉加载,盆地内沉积物和水也是驱动盆地沉降的重要机制。上述三种机制通常是以一种为主,多种综合作用;构造和热沉降史基本的沉降,重力是促使盆地持续发展;各种机制有一定的制约条件,一种可能触发另外一种。21伸展盆地:伸展盆地:在引张作用下地壳和岩石圈伸展、减薄作用有关的一类裂陷盆

10、地,由陆内裂谷到被动大陆边缘这一盆地演化系列构成。裂谷:由于整个岩石圈遭受伸展破裂而引起的,并且通常是一侧或者是两侧为正断层限制的断陷盆地。伸展裂陷的作用模式:1主动和被动裂陷:主动裂陷中,地表变形与地幔柱或者热席对岩石圈底部的撞击伴生,产生的破裂表现为三叉式。被动裂陷是区域应力场的被动响应,首先是岩石圈张应力引起破裂,其次才是地幔物质贯入,地表的穹窿和火山作用是其次的。2岩石圈伸展模式:从构造运动学角度来看,岩石圈的被动裂陷可以分为纯剪切变形和简单剪切变形。纯剪是共轴的递进变形,在变形过程中,主轴方向保持不变;简单剪切变形市一种非共轴的变形,在整个递进变形过程中主轴随着递进变形的发展而发生改

11、变。对称伸展假设:1地壳和岩石圈均匀伸展,2不发生固体岩块的旋转,3热的软流圈为了保持岩石圈均衡被动上隆。均匀伸展定量模型:总的沉降由断层控制的沉降和热沉降,断层控制的沉降是瞬时的,而热沉降随着时间呈指数递减。非对称伸展29:伸展盆地同生构造样式1同生构造的类型:同沉积构造、生长构造:主要发育在伸展型或者是走滑伸展型沉积盆地,表现为宽缓的褶皱和张性、张扭性断层。2 平面状断层和铲状断层:从断层的几何学角度,伸展盆地中的正断层可以分为平面状和铲状两类。同时考虑断块的运动,分为3种类型:a断面和端盘不旋转的非旋转式平面正断层,b断面和端盘均发生旋转的旋转平面式正断层,c端盘旋转而断面不旋转的铲状正

12、断层。三种断层控制了不同的结构的断陷盆地:1控制地堑和地垒,2多米诺式掀斜半地堑,3半地堑或者滚动式半地堑。一般平面状断层控制的盆地比较深,由于深湖相发育,富含油气资源;铲状拆离式断层控制的盆地较浅,深湖相不发育,盆地贫油。3同生褶皱(1) 纵向褶皱:拖拽褶皱:发育局限于断层面相邻的区域,在上盘表现为向形,下盘表现为背形,是一种形成于沿着断层摩擦拖拽的作用。逆牵引褶皱:上盘发育背形,下盘发育向形。伸展断弯褶皱:普遍发育在铲式断裂系统控制的盆地内部,(2) 横向褶皱:所有类型的横向褶皱作用都与断层的位移沿着走向的变化有关,横向褶皱的发育样式主要取决于正断层的几何学特征。区段式正断层发育多个位移最

13、大和最小的区域,在断层的上盘,向斜发育在位移最大的断层区段的中心部位,背斜发育在局部位移最小的部位。4盐底辟和潜山披覆构造:盐底辟构造:盐膏层以塑性或者流体状态从深部向浅层的侵入刺穿,由此引起的负载层的褶皱变形。潜山披覆:在先前性对固结的凸起上沉积物通过差异压实而成,沉积物的等厚线与同地区的构造等值线是一致的。伸展盆地的沉积充填,典型的有三套理想的层序,1)下部冲积层序,沉积环境以河流相为主,2)中段为湖泊相沉积,发育深湖-半深湖相沉积,是由于盆地持续伸展,盆地处于饥饿状态,边缘发育冲积和三角洲体系,3)上部为三角洲和河流层序,发育含煤地层。伸展盆地的生储盖特征:1)下部河流相砂岩、中部湖相页

14、岩,上部三角洲复合体和河流砂岩,下部和上部发育储集层,中部烃源岩和盖层;2)盘面上,盆地中心湖泊体系,湖泊为河流和三角洲体系,陡坡发育冲积扇和扇三角洲,湖泊中心为浊积扇,因此湖泊中心发育烃源岩和盖层、边缘发育储集岩。46页:挠曲盆地:主要形成于板块聚敛处及其附近,是由于岩石圈受到外力作用发生挠曲所形成的盆地。前陆盆地发育在造山带侧翼与克拉通边缘。控制前陆盆地发育的因素:1构造负荷和沉积负荷的形状和大小,2前陆盆地岩石圈的挠曲刚度和岩石圈板片的后度。前陆盆地形成过程:当洋盆闭合,逆断-褶皱带的前缘推进到先存的伸展陆壳边缘,周缘前陆盆地演化开始开始:从挠曲负载松弛前陆盆地反弹的旋回:1挠曲负载,由

15、于岩石圈的挠曲作用,岩石圈对复合的初始弹性响应是在负荷附近产生下坳的挠曲盆地,沿着克拉通边缘形成隆起;2应力产生松弛,岩石圈显示粘弹性变形性质,长时间的应力作用岩石圈深部流动使板片弯曲,应力产生松弛,导致盆地加深,前缘隆起抬升,并向负荷方向运动;3随着剥蚀增强,负荷卸载,下伏地壳均衡回弹上隆,进一步导致沉降区向外或者向前陆推移,导致先前隆起区产生沉降。前陆盆地构造带的划分:楔顶带、前渊沉降带、前隆带、后隆带。1楔顶带沉积物聚集在造山楔前锋的顶部,粒度粗,发育构造不整合和强烈的递进变形;2前渊带向褶皱-冲断带前锋,沉积物加厚;3前隆带是一个有限的沉积物聚集或者挠曲上隆剥蚀区域;4后隆带是潜在的挠

16、曲沉降的进一步加宽带组成,沉积物厚度有限。前陆盆地的充填演化:1,充填演化从大陆碰撞、逆冲造山开始,初期褶皱造山带处于海底,形成海底隆起,引起缓慢沉降2,巨厚的褶皱冲断岩席推进扩展到变薄的地壳,高出海平面,沉降加速,水体深,沉积物表现为海底扇和复理石,克拉通一侧浅海磨拉石或河流三角洲沉积占主体3,造山带隆升被剥蚀平衡,山脉带来的抬升和剥蚀达到顶峰,向克拉通,形成冲积扇和湖相沉积。沉积充填整体总体向上变浅的序列,从深水沉积-浅海-三角洲-陆相。前陆盆地这种向上变粗或变细的超层序一般是逆冲带幕式构造演化的响应。55页:走滑盆地分类:1雁列式张性盆地,以正断层为边界,长轴与主干走滑断层斜交,有一定分

17、量的旋转;2纵向松弛盆地,盆地呈尖棱状或者豆荚状,产生在松散松弛的断层地带,长轴平行于主干断层,有张剪断层通过;3拉分盆地,产生在两个走滑断层羽裂重叠部位的拉张区域,拉伸轴平行主断层;4转换伸展盆地,受到伸展与走滑双重机制的作用控制。构造系统:聚合型扭动会形成雁列状褶皱,伴生雁列式逆冲断层,而离散型扭动形成雁列式张性断层;在沉积盖层中,断层向上并向侧旁分叉张开。走滑盆地的充填演化特征:,1盆地结构不对称;2沉积充填不对称;一般在走滑断裂一侧充填巨厚的沉积物,湖泊相沉积集中在靠近走滑断裂的盆地轴部,走滑断裂一侧发育陡坡扇三角洲,缓坡一侧以河流相为主;3盆地沉降中心有明显的迁移性质,由于走滑平移活

18、动,沉积中心随着时间发育迁移和沉降中心轴向的改变;4快速沉降和幕式演化,由于走滑断层的快速滑移,盆地沉降快;由于走滑盆地非常狭窄,拉张租用形成的热异常很快损失掉,促使岩石圈冷却沉降。沉积盆地演化的若干重要特征:1原形盆地的叠合:wilson旋回:叠合盆地的演化遵循板块的一般原理,大洋沿着裂谷带张开并通过新生的洋壳增生形成洋盆,洋壳俯冲速度超过扩张速度,洋盆闭合,导致陆陆碰撞。2盆地的幕式构造作用:构造活动性盆地演化过程中,构造作用幕式或者脉动,称之为幕式构造,概念仅仅局限于一个盆地原型的演化描述。3反转构造:变形作用的反转,正反转指的是早期沉降,发生正断层,晚期上隆,发育逆断层;对油气勘探,正

19、反转由于逆反转。反转率:收缩与拉张位移之比例;测量同裂陷期层序上盘的厚度和零点的位置,零点就是没有断距的位置。75页:层序地层分析层序地层学:研究整合面或者与之对应的整合面所限定的一套相对整一的、成因上有联系的等时地层单元。地层构架:盆地中地层和岩性单元的几何形态及其配置关系。等时地层格架是依据地层界面的等时性,对盆地中各地层单元精确对比基础上建立起来的地层格架。等时地层格架的意义:1,可以确立盆地地层格架和个体系域中沉积物的充填序列和空间展布,确定沉积体系域的类型和矿产富集的有利区域,为资源勘探提供基础依据;2,建立盆地地层格架与生油岩、储层、盖层的对应关系,建立盆地地层格架与岩性油气藏分布

20、之间的关系。层序:一套相对整一的、成因上有联系的地层,其顶底以不整合面或者对应的整合面为界。体系域:同一时期内具有成因联系的沉积体系组合,为层序构造的单元,每个体系域都解释为海平面变化曲线的某一特定段相对应。1低位域,下由层序界面界面限定,上由第一次海泛面限定;由盆底扇、斜坡扇、低位楔组成;2海侵体系域, 下由海侵面,上由下超面或者最大海泛面限定;由退积准层序组成,表明向上水体逐渐变深;3高位体系域,下部由下超面限制,上部由上覆层序界面限制;早期的高位域有加积准层序组成,晚期由进积准层序组成。地层与层序边界:底部边界由上超和下超。上超:一套当初是水平的地层对着原始倾斜界面超覆歼灭,或者是一套原

21、始倾斜的地层对着一个原始倾斜角度更大的倾斜角度更大的界面超覆尖灭。下超:一套原始是倾斜的地层对着一个原始水平界面或者倾斜界面顺下倾方向底部超覆。顶部边界通过削蚀和顶超实现。顶超,一个沉积层序的上界面处的超覆尖灭现象;削蚀,因地层遭受剥蚀作用而引起的侧向消失。不整合面:分隔年轻的和年老的地层的界面,沿着该界面有明显的陆上侵蚀截削,并且在一些地方对应的海底侵蚀,向盆相位移。与地质作用有关的局部的同期侵蚀和沉积排除在不整合定义之外。海泛面:是一个将新老地层分开的面,跨过这个面海水深度增加。这种海水加深通常与小的侵蚀和无沉积伴生,并且有小规模的沉积间断。海泛面通常是平整的,不会发生上覆地层的上超。密集

22、段(凝缩段):极缓慢速度下沉积的地层段,一般很薄,缺乏陆源物质;密集段含丰富的浮游、底栖微生物组合、有机质;是海平面上升到最大的产物。可容纳空间:可供沉积的、潜在的沉积物堆积空间,在沉积盆地存在一个基准面,基准面之上出现侵蚀作用。可容纳空间是海平面变化和构造沉积二者的函数。沉积基准面:是一个假想的动态平衡面,高于此面沉积物不稳定,不能保存下来,低于这个面发生沉积作用,沉积物被保存下来。79页:体系域的基本特征:1低位体系域,在具有陆架坡折深水盆地的背景下,低位体系域由海平面相对下降形成的盆地扇、斜坡扇、和海平面上升形成的低位前积楔状体和河流深切谷组成。盆地扇:深水环境下朵状或者席状沉积的块状砂

23、,其形成与海底峡谷进入陆坡的侵蚀以及河谷进入陆架的下切有关。斜坡扇以陆坡中部或者底部的浊流和碎屑流为特征,上伏与盆地扇之上,被上覆的低位楔状体下超;典型的斜坡扇由水下河道-天然堤组成复合体。典型的水道-漫滩沉积五个部分:1最上部的残留相,薄层浊积岩向上变为半深海页岩;2水道充填沉积,由改造的块状砂岩体组成,3薄层纹层状浊流漫滩沉积上部,为水道边界,4,夹浊积岩,与水道伴生的朵叶体向上变厚的部分,5底部细粒浊积泥岩裙。低位前积复合体,主要似乎水体向上变浅的低位三角洲和滨岸沉积物,往盆地推进,向陆地超覆。下切谷,主要是辫状河沉积,充填在原来切割成的河道内部,通过下切作用使河道向盆地方向延伸并切入下

24、伏地层;一般为下超或者双下超。2海侵体系域,是全球海平面迅速上升和构造沉降共同控制产生的海平面相对上升形成的。海侵体系域的顶部是下超面,这个面是最大海泛面,上覆高位体系域内部的前积斜层的趾部下超其上。3高位体系域,海平面由相对上升转为相对下降形成的,有高位前期前积复合体、高位晚期复合体、高位晚期陆上复合体组成。4陆架边缘体系域特征:是海平面相对上升形成的海退地层单元,为楔状形体覆盖在2型层序界面之上,以微弱的前积和加积为特征。84 准层序1,准层序是海泛面或与其对应面限定的一组相对的连续的、有成因联系的层和层组;产生于沉积过程本身或局部构造的作用,周期性的准层序受控与区域性的海平面变化,2,准

25、层序的边界,是一个海泛面及与之对比的面,代表了海平面的相对上升。90 层序地层单元划分1,巨层序,形成受控于全球板块运动的最高级别的周期性,古大陆的汇聚和离散2,二级,受到构造演化的周期性,3,三级层序,气候的周期性变化4,体系域,92页 层序构成的样式:碎屑岩区域层序构成特征:当沉积岸线坡折处的海平面相对下降速率大于盆地的沉积速率,引起海平面相对下降,形成i型层序,当沉积岸线处海平面下降速率小于或者等于盆地沉降速率,形成ii型层序。i型:1陆架坡折盆地:1)容易确定的陆架、陆坡、盆地地形;2)陆架倾角小于0.5,陆坡3-6,海底峡谷倾角10;3)具有较明显的陆架坡折将低角度的陆架沉积与更陡峻

26、的陆坡沉积分开;4)由浅水-深水过渡比较突变;5)当海平面下降到沉积岸线坡折以下,如果形成海底峡谷,则发生切割作用;6)可能沉积海底扇和斜坡扇。 2无陆架坡折的缓坡盆地:1)均一的,小于1度的低角度倾斜,多数倾斜角小于0.5;2)叠瓦-反s斜角,3)较缓倾斜与较陡倾斜间五梯度突变的坡折,4)从浅水到深水五明显突变带海平面相对下降的时候,切割作用发生在低位岸线以上,不发生在岸线以下的地区,6)相对海平面下降的时候,沉积低位三角洲和其他的海岸砂岩。ii型:构造坡折带的类型及样式:指的是同生构造活动而造成沉积斜坡发生明显变化的地带,1受同生断层控制的断坡带及其层序样式:2受到伸展断弯褶皱系统控制的弯

27、折带及其层序样式;3受深层断裂控制的挠曲带及其层序样式;116页:沉积体系分析187页:储层结构与砂岩非均质性储层预测的基础:预测需要两个前提条件:1)知道沉积体系中哪些成因相可以构成潜在的储层,2)这些潜在的储层处于盆地的什么位置,回答这两个问题要进行深入的沉积体系和层序地层分析。沉积体系类型和空间分布的研究对于大尺度的储层预测有重要的意义。沉积体系的空间分布特征主要取决于沉积动力学、气候和物源,但是后期的构造破坏不容忽视。储层品质评价:1)包含储层的非均质性评价,也包含对储层物性评价及其相关的制约因素的分析。2)露头储层地质建模的关键是阐明储层非均质性特征,研究内容分为沉积非均质性、成岩非

28、均质性、物性非均质性。储层的沉积非均质性要解决的问题是建立储层的不构成格架模型,即界面等级与构成单位所表述的基本格架。储层物性非均质性是沉积和成岩非均质性影响的结果,识别各级沉积界面上的隔挡层,并且以隔挡层为边界划分流体流动单元,阐明流体流动单元内部孔渗的分布规律。1构成单位:一个由其形态、相组成及其规模所表征的沉积体系,他是沉积体系内部一种特定的沉积作用过程的产物,由各级内部界面彼此自然分开。miall的六级界面:1级,表示微型和中型底型沉积物内的界面,香断与交错层理的界面,表示一系列相似的床沙底型的实际连续沉积;2级,简单的层系组界面,并象征流动条件变化或者方向的变化;3级,当内部构成的重

29、建表明存在侧向加积及顺流加积,这些巨形有侵蚀面,并有一定 角度削蚀下伏的交错层理。4级,表似乎巨型底形的上界面,一般为平的或者上凸,5级,指的是如河道充填复合体那种大型砂岩的界面,他们是平坦微向下凹,局部侵蚀、充填形态及底部滞留砾石层表征;6级,限定古河道和古河谷群的的边界。界面的实用原则:1,任何一级界面可以被同级或者高级几面削蚀,但不能被低级界面削蚀;2,界面通常记录削蚀,所以依据削蚀以后而不是以前的特征来确定界面往往合乎逻辑;3,级别小的界面横向上可以改变级别。2建立高渗透网络格架模型储层非均质性研究:物性非均质性与沉积体系内部构成单元密切相关,:1,在沉积体系级大尺度范围,物性的非均质

30、性首先是在不同沉积体系之间,曲流河沉积体系整体较好,湖泊三角洲整体较差,这种差异主要是受到沉积体系形成的古水流强度和发育环境;在大尺度储层非均质性表现在同一沉积体系中不同的成因相之间。例如在曲流河体系中,点坝、河道底部沉积与属于河道边缘的决口河道砂体储集性表接近,而废弃河道、越岸沉积差。2,成因相级的中尺度,在河道砂体内部,由于沉积过程中能量与强度的变化及随后的成岩影响,产生了低渗透隔挡层(细粒物质、泥砾、植物碎屑、成岩);a不同类型砂体中流动单元孔渗分布类似,高孔渗位于流动单元的下部,向上及两侧降低,顶部和两翼最差;b各个流动单之间孔渗存在整体差异,储层物性好的往往在河道砂体的中下部。3,岩

31、性级的微观尺度,孔渗结构特征具有多样性,最重要的是多孔介质的的各向异性,平行水流水平渗透率最大,垂直层面最低,垂直古水流的水平渗透率中等。3成岩非均质性研究:钙质胶结通常具有明显 的非均质性,充填了原始孔隙,致使胶结区物性最差。205页:盆地热史与有机质转化205:热史研究方法:a古温标(1r。,2牙形石,3自生矿物,裂变径迹)、b模拟、c温标模拟结合205古温标法:间接和直接古温标法,直接为流体包裹体;间接为有机和无机两类,有机为r.、孢粉颜色和荧光、有机地化、牙形石色变指数,无机温标为磷灰石、自生矿物。1镜质体反射率:镜质体是由于高等植物木质素井生物化学降解、凝胶而形成的再经过煤化形成的特

32、殊显微组分,普遍存在d以来的地层;镜质体有两个特征,一是发射率达到最高温度及该温度持续时间的函数,二是不可逆性质。2牙形石色变指数:根据牙形石颜色色度标定的颜色色变指数。随着温度和时间的增加言行事相应的由原色变为褐色以致黑色。在受热情况下,牙形石颜色的变化主要是因为微裂隙中有机质随着温度碳化,在高温条件下有余固定碳会发,牙形石变为乳白色。由于牙形石主要分布在海相地层中,而镜质体非常少,是镜质体的重要补充。3自生成岩矿物:1):粘土蒙脱石变为蒙脱石伊利石混合层矿物所需要的温度为104,变为伊利石所需的温度为137。2):沸石矿物,火山玻璃形成斜发沸石的温度为56,斜发沸石变为方沸石或者片沸石温度

33、为116,最后变为浊沸石为138。3)氧化硅系列:非晶质氧化硅变为方石英为45度,地温方石英百年未地温石英为69。4磷灰石裂变径迹:裂变径迹随着温度增加,密度增大长度缩短,直到完全消失,退火温度为70-125,这个温度与石油大量生成是一致的。裂变径迹长度分布于热史类型的关系,持续加热,径迹长度对称分布,双峰分布表明早期的热事件没有超过退火带下限的温度。214页:模拟计算法:岩石圈尺度的构造热演化正演模拟,和盆地尺度的古温标反演模拟。古地温的拟合三种方法:时间温度指数法,化学动力学模拟,镜质体反射率热演化动力学发。215页:煤化作用:指的是泥炭在埋藏之后,经地球化学作用转变为褐煤,而后转变为烟煤

34、和无烟煤的演化。通常以化学和物理变化的程度将煤化作用划分为两个阶段,即成岩和变质阶段,层泥炭软褐煤为成岩阶段,以物理变化为主,压实、脱水导致空隙度降低、水分降低,平行层面的光学异性增强;从硬褐煤开始进入变质阶段,主要以化学变化为主,温度、压力和作用持续时间是影响煤化作用的主要因素。煤化作用是温度和时间的函数,温度起到了一定的抑制作用。地壳运动产生的构造挤压力和剪切应力对煤化影响有限,但是对煤的物理结果变化仍然有影响。226页:有机质转化与油气生成:有机质种类:可溶和不可溶:可溶为沥青,不可溶为干酪根。总toc中间,沥青占很少一部分,主要是干酪根。干酪根四个组:1脂类组:i型,主要来自藻类物质经

35、过部分细菌降解后的类脂类化合物。具有高的h/c比例,是好的生油潜力。2壳质组:ii型,主要来来自相稳定的膜质植物碎屑,如孢子、花粉、树脂、蜡质,较高的h/c比例,有生油能力。3镜质组:iii型干酪根,主要来自高等植物的木质物质,是大部分煤的主要成分,具有好的生气能力潜力,也具有一定的生气潜力。4惰性组:iiib或者iv型干酪根,大部分来自植物高蚀变的黑色不透明碎屑或者再沉积的老的有机物质,几乎没有生油能力。有机质演化三个阶段:1成岩阶段:原始有机质经过生物化学、化学、物理化学转变为不可溶的干酪根,没的演化从泥炭变为烟煤,未成熟的有机质释放细菌裂解产生的生物成因的甲烷和少量的重烃。2裂解阶段,部

36、分干酪根经过热裂解和降解作用转化为烃类,是油和湿气主要阶段。煤从烟煤转化为无烟煤。3后成作用阶段:主要发生碳化作用,生产富含碳的残余物,该阶段主要释放甲烷。232页:盆地流体成分与性质盆地流体:任何占据沉积物孔隙裂隙和在其中流动的流体。包括盆地内产生的流体和产生于外部而流入盆地的外部流体。内部流体包括沉积水、成岩水、烃类。外部流体包括大气降雨时深入到地下严岑的渗入水和从岩浆中游离出啦的初生水合变质作用产生的变质流体。沉积水:沉积物堆积过程中保存在岩石孔隙和裂缝中的水;成岩水:沉积物在成岩和烃类生成过程中由于物理化学作用而产生的水,例如粘土矿物转化,有机质向烃类转化分解的水。232:盆地流体的成

37、分:1无机组分:盆地流体中溶解成分有离子状态、化合物分子状态、游离气体状态、游离气体状态。分布最广的离子有7种:na、k、ca、mg、cl、so4、hco3。1)主要阳离子,na,盆地中分布最为广泛,不易与其他阴离子结合。地流体中的na主要来源为盐矿床沉积,在海相沉积区来自海水,以及钠长石的风化k,含量低,因为k容易被粘土矿物或者胶体吸附,又容易被植物吸收。ca,盆地中分布广泛,但含量不高,ca来源与碳酸盐岩和石膏岩石的溶解,溶解度随和含盐度和co2分压而增高,随着ph和温度增高而降低。mg,分布广,含量不高,主要来源为海水或者白云岩,或者基性矿物的风化。2)主要阴离子,cl,盆地中分布最广、

38、含量最高的阴离子,主要来自海水、岩盐so4,主要来源为石膏及含硫酸盐沉积物,hco3,广泛分布,含量低,2微量元素,微量元素的组合特征、异常值可以较好反映地层水的起源、沉积环境、水的浓缩机水文封闭性。3有机组分,与油气田伴生的地层水中常见的有机成分为有机酸、烷烃、苯、酚,235页,盆地流体的性质:1物理性质:1)颜色,取决于地层水中溶解物、胶质、矿物质,2)密度,盆地流体中含有大量溶解物质及矿物质,其密度比水大,一般地层水密度随着矿化度增高而增大。3)粘度随着温度降低和盐度的增加而增加。4)导电性,因矿化度较高,导电性良好。2化学性质:1)矿化度:指的是水中所含各种离子、分子及化合物的总量,包

39、括溶解状及胶体状态的成分,但是不包括游离态的气体成分。(地层水分类:淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水),2)水型,(naso4型,代表大陆近地表环境的地层水;naco3型,大陆条件下的地层水;mgcl,海洋或连续增发的地层水,cacl,深层滞留地层水),3)酸碱度(强酸、弱酸、中性、弱碱、强碱五个等级),238页:流体流动的驱动因素1压力驱动,压力流指的是发生在高压和低压之间的沿着压力梯度的流体流动,驱动力包括,浮力、压实、重力、构造和地震。1)沉积压实,由于受到上覆沉积物重力作用而发生压实作用,沉积物孔隙减少,流体挤出,导致盆地流体的流动;2)浮力,主要受到温度和盐度控制的流体密度产生;3)重

40、力,由于重力和地形差产生的流动受到降雨量、下渗百分含量、水压头及含水层渗透性和连续性。4)构造应力和地震,构造挤压通过骨架岩石的变形改变水文地质单元和流体疏导网络的分布及疏导体的疏导能力,另一方面改变地层压力系统。地震会产生西的或者使先存的断裂再活动,导致流体的快速流动。2热驱动热对流,指的温差生产的热力而导致的流体流动。1)瑞利对流,砂岩层序中相对薄的页岩或者胶结层段,将会有效把可能大的对流团分割为较小的对流圈,因为瑞利对流而对引起的孔渗水流动非常快,对成岩会产生积极、快速的影响。2)非瑞利对流,在具有非水平等温线的倾斜地层中,流体不稳定,非瑞利对流产生。240页:coustau盆地流体流体

41、分为青年、中年、老年三个阶段,对应压实驱动流体、重力驱动流体、滞流。上覆沉积物厚度增大,由于压实作用使得岩石孔隙中的流体被挤出,形成压实驱动流。重力驱动流是有地势高差英气的流体在重力作用下由高势区向低势区流动。盆地进入老年阶段,盆地四周被剥蚀夷平,盆地岩石孔隙不再发生变化,出现不存在任何流动的滞流。最常见的流体循环样式:压实和超压实、重力、地形、构造驱动模型:1压实和超压实驱动模式,压实驱动,在上覆地层的作用下,由于压实作用挤出流体,一般从盆地中心向边缘或者从深部向浅部流动。可以分为三个压系统:浅部亚系统以穿层流为主;中部高渗透层中以侧向流动为主,细粒岩层以向上或者向下挤出,一般没有穿过细粒岩

42、石的穿层流;深部系亚系统流动十分缓慢,以连续式或者幕式流动。2构造应力驱动样式,构造应力驱动的盆地流体流动常常见于板块挤压俯冲带或附近。1)侧向应力可以加速前陆盆地沉降,影响沉积速率,进而有利于超压体系形成;2)侧向挤压直接影响到流体压力的大小和分布;3)逆冲推覆体之下的流体压力增大,导致了盆地流体向着远离俯冲带的方向流动,4)推覆体之下的盆地流体沿着断裂或者疏导层幕式活动可能与俯冲板块的幕式活动有关。3重力和地形驱动样式,在构造稳定和无压实的成熟盆地,天水的下渗重力驱动的流体循环样式控制了区域地下水系统。重力和地形驱动流是由于地形高差引起的流体在重力作用下从高势区向低势区的流动,也就是从补给

43、区向排泄区流动。245页,输导要素和输导能力:1)骨架沙体,如河道骨架沙体、三角洲骨架 具有良好的孔渗,是沉积盆地内发育的重要输导体系,2)不整合面,不整合面形成时期往往具有强烈的风化,改善了孔渗条件,不整合面之上往往发育砂砾岩层。比如层序界除了冲刷不整合面外,还有下切水道充填复合体。3)断层和裂缝,输导能力取决于:1两盘的岩性,2泥岩涂抹和断层带角砾的胶结程度,3断层力学性质的转换,4地应力和流体压力的幕式变化。输导脊和输导网络:构造脊,由于岩层产状发生改变形成的正向构造脊线。输导脊是由于岩性或构造与岩性配合形成的正向构造脊线,沿着脊线具有良好的输导能力。输导脊类型:1)岩性输导脊,由于高渗

44、透性岩性所构成的输导脊,如浊积水道砂体,差异压实行程的厚砂层构成的输导脊。2)构造岩性输导脊,由于构造脊、构造鼻、古斜坡、单斜与高渗透的砂岩配合,形成的复合输导脊。3)层序界面岩性输导脊,不整合界面之下的粗碎屑沉积体或界面之上的底砾岩或下切谷砂岩体联合形成的输导脊。250页,油气运移的方式,1,运移相态,水溶相和游离相,2,烃类运移的优势通道,总是从高势区向低势区,沿着毛细管阻力最小的位置运移。高渗透性岩石是烃类最广泛的、最基本的二次运移通道。3,二次运移的方向,油气质点在遇到盖层或者其他不渗透的遮挡层之前,分别按着自身的力场强度方向运移;遇到遮挡面和油气等势面平行,即和力场强度垂直,油气会停

45、在遮挡层下方,不能继续运移。二次运移的距离变化范围大,从超短距离(0-10m),短距离(11-100)、长距离(100),陆相含油气盆地油田多数分布在生油坳陷附件,运移距离较短,一般在30km以内。砂岩透镜体中间的石油,实际只经过初次运移,二次运移距离为0.控制烃类运移的因素:1,烃类运移的动力,孔隙流体的剩余压力决定了流体流动的势、方向和速率,烃类还要加上浮力。在二次运移中浮力、重力、水动力构成了烃类运移的动力。2,烃类运移的阻力,阻力是孔隙介质对油气的毛细管力。3,运移通道组构特征,岩石的组构特征,如孔隙吼道的大小、分布、连通性,影响流体运移的速率和对烃类成分的分异作用。4,吸附作用,超过

46、吸附门限的烃类才能够自由从烃源岩运移出来,干酪根的吸附作用大于矿物相的吸附作用。5,相分异或混合作用,多相流体的存在影响流体的运移速率,同时在输导层内部浮力作用导致各相流体的分异。由于温度、压力及化学特征变化,烃类从溶液中出溶形成自由相态,导致烃类溶液中出溶的主要因素有、盐度增加,压力减低、温度降低。259页,盆地形成盐化与板块构造和深部过程根据板块构造格架划分的成盆背景:1,陆内或克拉通内盆地,克拉通是大陆上相对稳定的地区,形成时代古老,基底为元古界或前元古,在克拉通基底形成许多规模巨大的,构造相对稳定的坳陷型盆地。陆内的范围大于克拉通,现在所知的大陆多数是复合的,包括了地台。微地块或地体之

47、间的造山带。2,被动大陆边缘盆地,源于超级大陆的裂解,初始从裂谷开始,在深部超级地幔柱和地幔流的驱动下形成洋壳,并逐渐扩张;盆地下部为断陷结构上部为不对称坳陷,基底跨越陆壳和过渡壳,3,与俯冲带有关的盆地(活动大陆边缘盆地),如西太平洋,弧前、弧间、弧后盆地。4,与碰撞有关的盆地,从板块汇聚到大陆碰撞,形成了一系列的相关盆地,包括残余海盆、前陆盆地、山间盆地。周缘前陆盆地发育于大陆碰撞期俯冲板块之上,通常以海相地层占优势,充填序列相对较薄;弧后前陆盆地发育挤压性质岛弧岛弧或者造山带之后,盆地充填序列在前渊部位巨厚,有利于油气勘探。5,与转换带有关的盆地,转换带通常是大型走滑带,在转换带可以形成

48、拉分盆地和压扭性盆地,271页,中国盆地的基本特征及形成动力背景我国广大领域缺少稳定的成盆背景。中新生代中国大陆及比啊暖受到多方面的俯冲、碰撞和挤压,在稳定的地块内部也受到了较强烈的变形和岩浆活动。中国当盆地都是叠合盆地,而盆地的定型是中新生代的构造运动。中国的主要盆地分布和分带明显,一般以贺兰山-龙门山-大雪山为中国东西部的界限。以兴安岭-太行山-雪峰山为界分为内带和外带。一,中国东部及海域主要盆地,1,内带,包括鄂尔多斯、四川、楚雄,分布在稳定的台地基底之上,中生代燕山运动以前,处于台地演化阶段和稳定的构造背景。2,外带,包括松辽、渤海湾、南阳-泌阳、江汉-洞庭盆地,形成与裂隙作用的背景之

49、下,晚中生代裂陷作用(j3-k)形成松辽盆地和早k东北亚断陷盆地系;早第三系的断陷租用下,形成以渤海湾为代表的裂谷。3,大陆边缘带,南黄海及被黄海盆地总体发育在内陆海范围,典型的大陆边缘盆地包括东海陆架及南海边缘盆地。二,中国西部主要大型盆地,中国西部在天山、昆仑山祁连山、阿尔泰几个大的造山带之间发育了大型的含油气盆地,包括塔里木、准格尔、吐哈和柴达木,这些盆地的演化过程与周边造山带活动密切相关,造山带与盆地沉降存在耦合,特别是50ma以来印度板块向北碰撞的影响和改造。280页,盆地模拟盆地模拟,从盆地动力学的原理出发,利用定量买模型描述或者刻画沉积盆地在三维空间及整个演化历史中的一系列的地质

50、事件。280沉降史模拟1,反演法-回剥法回剥法,在保持地层骨架厚度不变的条件下,以盆地内地层分层为基础,按照地质年代从新到老把地层逐层剥去,从而恢复每个时代末期所有沉积地层的形态及古厚度,进而恢复沉积速率和沉降速率。构造沉降=总沉降-(沉积物和水的负载沉降+ 沉积物压实沉降+海平面变化)1),去压实校正,沉积层孔隙度在受到压实过程中,沉积物颗粒部分的体积不变,只有孔隙部分发生变化,2),负载校正,地壳的均衡补偿作用是当沉积盆地空间被沉积物充填时,沉积物本身的重量使得基底进一步下沉,形成被动增加的沉降,即为沉积负载沉降。3),古水深校正,沉积物沉积时,其沉积界面在水下一定深度,所以沉积物的厚度不

51、代表其沉降深度。2,沉降史模拟的正演法,1)初始沉降,由于岩石圈在拉张前后的均衡补偿作用造成的沉降,2)热沉降,由于岩石圈冷却收缩引起的缓慢下沉。289页,热史模拟,1,地球热力学方法正演法,地球内部的热是分子运动产生的,以热传导、热对流、热辐射三种方式传播。沉积盆地热交换有热传导和热对流两种方式,热传导的最主要的热源来自软流圈的热能,控制地球的区域性热状态。正演法:根据热力学的基本原理,通过岩石圈的热传导方程直接求取古热流,进而求取古地温。大尺度,反映盆地的总体规律,没有考虑盆地的古温标,不能反映局部的热状况。2,热指标反演法,根据盆地已知的现今热流或温度以及其他热指标参数,反推出该盆地古温

52、度史和古热流史、,而且反推出来的现今结果要与实际实测的地球化学资料吻合(如现今热流、温度、r.)。反演方法弥补了正演方法中所存在的因为算法不同而造成的计算结果相差很大的缺点,因此反演方法是重建盆地古热流和古地温的可靠方法。小尺度,有较高的精度,但是具有多解性。有r.、裂变径迹等。294页,有机质转化史有机质转化史包括有机质成熟度史和烃类生产史。(化学动力学、热模拟法)1,tti-r。法,2,vtti法,299 盆地流体的模拟再现盆地演化过程中流体活动规律、包括演化过程中沉积物的物性、温度场、压力场及流体流动的速度、流量、水-岩相互作用的速率等参数随着时间的变化;从而为盆地油气运移和聚集、流体成

53、矿提供依据。1)达西定律,流体渗滤速度总是与测压管的水柱高差和渗流系数成正比;2)质量守恒,当流体通过孔隙介质一个截面,从这个截面流出的质量等于向这个截面流入的质量。3)能力守恒4)溶解质质量守恒盆地流体模拟基本模型盆地流体流动过程包括水动力过程、热传导过程、溶质运移过程。盆地流体模拟的基本方法:盆地流体的模拟方法两种:1)解析方法,用数学上的积分和积分变化方法直接求数学模型的解,2)数值方法,308页,盆地模拟的现状及趋势现状:盆地模拟被广泛用于石油地质领域,模拟内容包括盆地演化过程中的基础地质研究,如沉积、沉降、热流、古地温,也包括油气生产干酪根裂解过程的化学动力学、排烃动力学,以及油气资

54、源评价方面。1)地史模拟就是重建含油气盆地沉积史和沉降史,以前考虑了压实、剥蚀、沉积间断等,现在考虑了拉伸和挤压因素的影响;2)热史模拟,重建含油气盆地的古热流和古地温史,一种以地球热力学为主的正演,另一种是以地球热动力学和地球化学结合的反演;3)生烃模拟,就是重建含油气盆地的烃类成熟和生烃史,采用tti-ro和化学动力学方法,前者适用在较高勘探程度区域,后者适用低程度区;4)排烃史模型,就是重建含油气盆地油气初次运移,压实法、压差法和渗流力学法;5)运移聚集史模型,建立盆地油气二次运移史,以渗流力学为基础,多相流体运移聚集模拟。趋势:盆地模拟技术的广泛应用,使得盆地分析朝着定量化、动态化、和

55、绘图自动化方向发展。1)沉积充填过程模拟,加入了层序地层,解释层序形成演化的控制因素,定量分析沉积体系域和沉积相的空间展布,对主要骨架砂体有效预测。2)盆地流体定量模拟,古水动力场模拟是其他研究的基础,从单一模型向流体动力学过程与水岩相互作用的化学动力学过程结合的系统动力学模型的发展;3)成藏动力学是油气地质最新进展,从二维模型向三维模型、从单相流体向多相流体、从简单模型向完善的动力模型的发展。311页,盆地分析中多学科技术一,盆地沉积-充填多学科技术;包括充填体的三维几何形态、规模、充填序列、地层-构造格架,沉积-充填过程,沉积体系,沉积相和沉积模式1,盆地形态和规模,从平面和剖面入手,1)

56、先用重力、磁力、地震等物探结合盆地周缘露头,了解盆地边界范围、性质和平面形态;2)用地震、测井、钻探机层序地层方法识别地层、岩性,建立盆地的地层构造格架,查明盆地的剖面形态和结构,充填样式、岩性特征、沉积范围、沉积中心迁移,3)综合盆地平面和剖面资料,查明盆地充填的规模,建立盆地的三维充填模型。2,盆地充填的沉积学研究,通过对盆地充填序列、沉积体系、沉积相及其空间配置、古流向和分布样式方面的分析,重建盆地的各个沉积时期的岩相古地理。1)野外露头和钻井岩性分析是沉积相研究的基础,首先是对野外露头和岩心 的垂向序列、沉积构造等宏观标志观察,利用薄片、sem、粒度分析等来研究岩石的的结构、分选、磨圆

57、等微观成因标志,为盆地分析提供第一手资料。2)地震技术是沉积学研究的重要手段,可以识别层序界面、大的沉积单元或者沉积体,沉积体系、沉积相及其三维的配置关系,3)地球物理测井是沉积学研究中不可少的手段,与其他技术结合,进行测井沉积相分析,4)沉积学研究需要多学科技术的交叉运用,互为验证,。二,盆地构造分析中的多学科技术,1,野外露头观察和填图,可以判断盆地的类型、边界部位、基底性质、边界断裂性质、构造期次。2,地球物理技术的应用,地震技术可以查明盆地的构造格架、样式、局部构造的构造要素,确定不整合面和构造运动的期次;非震物探在盆地分析初期常用,可以获取盆基底起伏形态、基底构造网络特征、控盆断裂的位置。3,多学科较差应用,例如运用大地构造和构造力学分析盆地的形成演化的区域构造环境。三,盆地热演化分析中的多学科技术盆地热演化以地质、地球化学、计算机模拟等多学科与技术手段结合。盆地热史分析主要取决于两个方面,一是基底热流密度的变化,二是盆地内部沉积物的性质和埋藏史。四

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