油气勘探构造：第三章 底辟构造

1、第三章 底辟构造 （diapiric structure） 底辟构造的概念及分类盐底辟构造的基本特征和形成演化 底辟构造概念地壳深部的塑性物质（盐、石膏、泥和岩浆等）在外力的作用下向上运移及其对上覆岩层的构造作用，称为底辟作用（diapirism），底辟作用形成的构造变形称为底辟构造。底辟构造包括岩浆底辟形成的构造、变质岩底辟形成的构造和低密度沉积岩层底辟形成的构造。沉积盆地中常见的底辟构造是盐岩、膏盐岩、泥岩底辟作用形成的，其中又以盐岩形成的底辟构造最普遍、最复杂也称为盐构造（salt tectonic ）About 120 of these evaporite basins have be

2、en affected by salt tectonics (Fig. 5), defined as deformation involving flow of salt. Salt tectonics can involve regional extension and shortening or can comprise deformation driven purely by gravity (halokinesis) in the absence of significant lateral tectonic forces.global distribution of basins c

3、ontaining salt structures (dark-gray areas).Why study diapiric structure? 统计资料表明,在全世界120个与盐构造有关的含油气盆地，它们控制着已探明石油储量的89%和天然气储量的80%。这表明盐构造与油气运聚成藏有着极为密切的关系，研究盐构造对发现油气藏有非常重要的意义。 盐构造主要发育在两种类型的沉积盆地中,一类为伸展或裂谷后期盆地,如墨西哥湾盆地、北海盆地等;另一类为前陆盆地（挤压性）,如波斯湾盆地、沿阿尔卑斯造山带发育的盆地群、加拿大北极地区的盆地和中国塔里木盆地库车坳陷、川东北盆地等。底辟构造类型根据底辟核的岩性分

4、为：盐底辟、泥底辟、岩浆岩底辟、变质岩底辟根据底辟构造形成时的环境温度分为：低温底辟、高温底辟根据底辟核顶部埋藏深度分为：深层底辟（3000米）、中层底辟（1200米3000米）、浅层底辟（1200米）根据底辟核与上覆岩层的关系分为：隐刺穿底辟、刺穿底辟底辟构造类型根据底辟核与核上岩层的关系，可以将底辟构造分为隐刺穿底辟构造和刺穿底辟构造两大类。盐底辟构造的基本特征 由盐类岩石底辟形成的构造也称为“盐穹”（salt dome，也译为盐丘），盐底辟构造也称为盐构造（salt tectonic ）结构要素：底辟核、核上构造、核下构造盐底辟核的形态 ：盐底辟核可表现为枕状、丘状、陀螺状、柱状、脊状、

5、墙状、蘑菇状、鸭头状、瓶塞状、塔松状等不同的形态在平面上，底辟核多为圆形、椭圆形，沿断裂底辟的墙状底辟则表现为长条形盐底辟核的基本特征 常见的盐底辟核样式“悬挂体”（overhang）：盐底辟核向上运移的同时可以侧向扩展，同时盐岩底辟的通道部分受围压的影响可以发生收缩，使底辟核象屋檐一样伸入到核上岩层中，并导致盐岩层覆盖在形成时代比它更晚的沉积岩层之上。“泪滴体”（tear drop）：底辟核的盐岩向上运移甚至可以与盐源部分脱离，底辟核成为一个无根的悬挂体。“盐帽”（salt canopy）：深层的盐岩底辟核上升至浅层地层中时还会受到地下水的溶蚀、淋漓，一些难溶的或不溶残渣残留在底辟核顶部形成

6、一层外壳，称为“盐帽”。盐帽主要由硬石膏、石膏和方解石组成，厚度差别较大，从几米到几十米、甚至几百米。一般可以分为三个带：底部主要由硬石膏组成，厚度也相对较大；中间为石膏层；上部为方解石和石灰岩。有时盐帽中还含有天然硫。如果盐岩底辟核顶面为平面状，盐帽的分布范围通常比底辟核顶面的主题范围还大。盐丘悬挂体“泪滴体”（tear drop）盐底辟核内部地震呈杂乱反射，围岩的反射界面在此突然中断核上岩层的变形特征 塑性的底辟核向上运移对核上岩层施加的构造力相当于垂直层面的差异挤压力或剪切力，迫使岩层发生水平方向的伸展，因此核上岩层主要表现为“局部的”水平伸展构造变形。底辟构造的发育是一个较长的地质时期

7、，因而沉积盆地中的底辟构造通常也是同沉积构造。底辟作用时期的同沉积岩层在底辟核顶部明显减薄或局部被剥蚀。底辟核形态和垂直位移幅度随着盆地的演化而发生变化，对上覆同沉积地层的厚度甚至岩性分布有重要影响。 常见的盐底辟核上岩层构造样式顶部因张力作用产生一系列正断层上部背斜构造常被断层复杂化地堑断裂系平面上，主要表现为圆形、椭圆形、脊状盐丘的边缘向斜之间，地层向上拱起，形成一个宽缓的背斜构造龟背式背斜构造（Turtle structure)核下岩层的变形样式 有些底辟构造纯粹属于自发形成的底辟构造，即深埋于地下的低密度软弱岩层在上覆地层的差异压力作用下向上运移而形成底辟构造。这种底辟构造的核下岩层可

8、以是缓倾斜的单斜岩层或者近水平岩层有些盐底辟构造的形成明显受到区域构造应力场作用的影响，核下构造层的构造变形常常是诱发底辟作用的重要因素。这种情况下，底辟构造在平面上的分布可以有一定的方向性，与区域构造线方向有关，底辟核下伏岩层中可能发育有断层 库车前陆褶皱带盐相关构造盐上构造: 断层相关褶皱、逆冲推覆构造、背冲断块构 造、三角带和“盐成凹陷”（minibasin）盐层构造: 盐枕（盐窿或盐丘）、外来盐席、盐焊接构 造和“鱼尾构造”（fish-tail structure）盐下构造: 第三系盐滑脱层之下的地层形成的叠瓦冲断 带、双重构造、断层相关褶皱和背冲断块 或断褶构造 盐上构造: 断层相关

9、褶皱、逆冲推覆构造、背冲断块构造、三角带构造等断弯褶皱逆冲断层逆冲断层推覆体(外来岩系)原地岩系盐岩层的存在可以导致形成盐上逆冲断层和推覆构造盐成凹陷盐枕盐枕“盐成凹陷”(mini-basin) 由重力作用导致下伏盐层往两侧扩展，盐层减薄乃至消失, 使上覆层发生同生沉降而形成的小凹陷，如拜城凹陷、克拉苏构造带上的小凹陷等盐层减薄盐成凹陷库车前陆褶皱带盐层构造主要类型有盐枕（盐窿或盐丘）、外来盐席、盐焊接构造、盐间或盐层内部断褶构造等盐层内部断褶构造库车坳陷BC94139地震剖面盐枕盐枕外来盐席 沿逆冲断层带本身呈席状分布的薄板状外来盐体，来自深部的下第三系盐层, 在逆冲断层活动期间, 沿断层发

10、生流动和运移,并充填断层造成的空间库车盆地秋立塔克构造带BC9999地震剖面外来盐席原地盐枕外来盐席库车坳陷 BC99-102、BC-105 线地震地质解释剖面外来盐席外来盐席盐焊接构造盐焊接构造盐枕盐枕叠瓦冲断带盐下构造：以下第三系膏盐层为上滑脱层形成的构造 叠瓦断层带 双重构造 断层相关褶皱 背冲断块和断褶构造盐下层构造样式库车坳陷 BC99-102、BC-105 线地震地质解释剖面盐层滑脱带 顶板冲断层煤层滑脱带 底板冲断层双重构造双重构造 由以盐层滑脱带构成的顶板冲断层、煤层滑脱带构成的底板冲断层及夹持其间的叠瓦状冲断层及断片组成，有时可能与底滑脱带有关, 出现基底卷入背冲断块构造和断

11、层相关褶皱 由背冲断层及夹持其间的断块构造组成，是一种非常有利的油气圈闭构造类型, 由于其上被盐层覆盖, 构成有效的储盖组合库车坳陷克拉苏构造带BC95226地震剖面背冲断块构造背冲断块构造盐 盐构造的分带性 分带性明显；盐丘构造一般自盆边向盆内呈排带展布。 盐构造的分带性及四种构造类型盆地边缘的底辟，地堑发育偏移底辟高点底辟幅度低，上覆地层不发育断层，仅发育低幅度同沉积披覆背斜随着向盆内推进，底辟幅度增加，上覆层内开始发育断层，同沉积披覆背斜的幅度随之增大，部分层开始被刺穿随着向盆内推进，底辟幅度增加，上覆层内断层进一步增多，同沉积披覆背斜的幅度随之进一步增大，被刺穿的上覆层增多盐底辟构造的

12、形成机制 盐底辟构造是盐岩在高温高压下塑性变形的结果，塑性变形变形取决于两方面的因素：（1）盐本身在一定条件下的塑性大小；（2）外力作用，包括差异负荷、密度倒转、浮力、重力和构造应力等。差异负荷是由于盐岩以上盖层的厚度差和岩性差异引起；密度倒转是底辟生长的重要条件 密度倒转是底辟生长的重要条件之一。重力盐丘的发育必须具备三个基本条件：a盐的相对密度 盐上覆层；b盐层要有足够的厚度；c盐层以上的负荷压力分布不均匀，或盐层表面有足够大的起伏。 长期发育的底辟：早期可能浮力起主要作用，后期差异负荷可能起重要作用。 当密度发生倒转时,在重力作用下,随着密度更大的上覆地层的下沉,盐体会向上抬升 差异负荷

13、作用是指盐上地层的厚度、密度和强在侧向上发生变化,在局部地区减薄,从而在构造作用下形成差异负荷，造成的压力驱使处于塑性状态下的盐层向上生长。 重力滑动和重力扩展作用造成的盐构造主要与陆坡环境或造山带前缘由于山系抬升形成的构造斜坡有关 热对流作用形成的盐底辟,是由于底部较热的盐体发生膨胀上升,并使密度减小,盐层在热对流的作用下发生反转形成盐构造 区域伸展作用和区域挤压作用也能触发盐构造的形成,盐体可以从由区域伸展作用形成的地堑下部隆起；同时伸展断层可以使上覆层在局部地区减薄,从而在构造作用下形成差异负 荷,促使盐构造的形成 底辟构造与油气成藏的关系盐的流动不仅形成众多的构造、地层岩性及其组合型油

14、气圈闭，而且也影响油气藏的分布；底辟构造运动产生的丰富而复杂的断裂系，可为油气的垂直短距迁移提供了良好的通道；盐岩是良好的封盖层。莺歌海盆地位于南海北部大陆架的西北侧，呈北西南东走向分布于印支半岛与海南岛之间，面积约12万平方千米。它是受岩石圈拉伸和红河深大断裂走滑双重机制作用下形成的新生代转换伸展盆地。可分为三个构造单元（如图）。中央拗陷带为底辟发育带。底辟构造实例莺歌海盆地 总体呈展布，自东向西分为五排。各排走向近南北向，组成一雁行排列的底辟群，反映了盆地曾受区域剪切力的作用。底辟构造纵向发育特征多源多期，纵向叠置发育能量的发展经历了积累释放再积累再释放的幕式过程，伴随发生了多源多期的底辟

15、构造。各期叠置，形成底辟串。底辟上拱幅度小，对围岩产状影响轻微底辟具有高温高压，热流体活动强度烈的特征DF1-1DF1-1-11924528E莺歌海盆地底辟构造形成机制几种观点目前对莺歌海盆地中央拗陷带的底辟构造类型有几种观点：泥底辟、流体底辟、泥流体底辟。泥流体底辟观点认为：中央构造带的底辟构造经历了两个主要的构造演化阶段，即中中新世在区域扭压性应力场和超压共同作用下发生的、以泥底辟为主的演化阶段和晚中新世第四纪在区域扭张性应力场和超压共同作用下形成的、以热流体底辟为主的演化阶段。莺歌海盆地天然气分布预测模式图烃气+N2烃气+CO2CO2 +烃气烃气+CO2CO2+烃气CO2+ 烃气烃气烃气烃气为主烃源岩CH4或烃气+CO2CO2 ?更