油气勘探构造：第七章 逆冲断裂与油气聚集

1、第七章 逆冲断裂与油气聚集 概述 基本特征掌握 成因机制难点 油气聚集分析第七章 逆冲断裂与油气聚集 概述 概念 分类 历史及意义N西秋里塔格构造带拜城凹陷黑英山构造带克拉苏构造带巴什构造带T3T5T6T7T8T8-2T8-3克拉2构造 断裂性质？ 构造样式？双重逆冲构造逆冲推覆构造（逆冲断层及其逆冲席），主要产出于造山带及其前陆；其次，在原稳定地块中的一些高活动性构造单元中，也有发育（板内造山）。逆冲推覆构造，是挤压或压缩作用的结果。逆冲断层（Thrust）：岩石沿可观察到的或可推断出的主要是低角度(less than or equal to 30)的位移面而产生大于5km水平位移的断层。逆

2、冲席（Thrust Sheet）：逆冲断层上面的构造单元。推覆体（Nappe）：基本连续的大型外来席状构造单元，沿着近于水平的底板移动，距离超过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、分类一、概述叠瓦扇前展式或背驮式(piggy-back propagation): 在已存逆冲断层的下盘依次发育较新的逆冲断层，下部逆冲断层运载着上部逆冲断层进一步位移。在逆冲系列中，上部的断层反映早期的位移，下部的断层代表后期的位移。前缘叠瓦扇一、概述后展式或上叠式(overstep propagation): 在已有逆冲断层的上盘依次发育新的逆冲断层，即逆冲系统沿着与推覆的反方向演化。后缘叠瓦扇一、概述一、概述双层构造双层构造：是由顶板逆冲断层（roof thrust）、底板逆冲

4、断层（floor thrust）以及夹持在中间的连接逆冲断层（linked thrust，或分支断层branch thrust）和逆冲断片（马石horse, 或断片sheet）组成。也称双重构造。 Duplex StructuresMinature duplex MEXICO, Sonora 大约在1880年以前，欧洲阿尔卑斯(Alps)的大部分岩石被认为是原地的(autochthonous)，至少没有迁移很远的距离，尽管也有人认识到曾卷入巨大的平卧褶皱。十九世纪晚期才认识到，阿尔卑斯的许多岩石曾从原地迁移了相当大的距离(几百上千公里)，即认为它们是外来的(allochthonous),并认识

5、到这种长距离的位移与大规模的冲断作用和平卧褶皱作用有关。此后nappe一词才被赋予了其现今的含义，即经历了长距离位移的大致水平的岩席，即推覆体。这一发展过程反映了研究推覆构造在地质学中的重要位置。一、概述3、历史及意义20世纪70年代中期美国地质与地球物理学会合作开展大陆地震反射剖面研究（COCORP），揭示了巨大近水平的逆冲推覆构造掀起了逆冲推覆构造研究的第一次高潮，以造山带逆冲推覆构造为中心。进入90年代，逆冲推覆构造研究已将造山带内结晶逆冲构造与造山带外带即前陆褶皱冲断带结合起来，并伴随大量油气田的发现掀起了逆冲推覆构造研究的第二次高潮，以逆冲推覆构造及前陆盆地为中心。 一、概述3、历史

6、及意义一、概述3、历史及意义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.(据Goffey et al, 2010)扎格罗斯冲断带前陆盆地该地区从晚元古代开始为被动边缘，在二叠三叠纪为多期拉张环境，晚白垩世受短期聚敛作用影响。始新世开始的陆陆碰撞作用及红海和亚丁湾两期裂开引起的附加应力诱发了扎格罗斯造山运动和前陆盆地的形成。欧亚板块阿拉伯板块非洲板块东北部为狭长的“逆冲断裂带” 西南为“叠瓦状”构造带更西南为“简单褶皱带”，由大型背斜和向斜组成中东扎格罗斯前陆盆地构造横剖面图阿拉伯海湾 阿拉伯大陆架（前缘斜坡） 扎格罗斯前陆坳陷扎格罗斯山冲带带阿拉伯地盾（前缘隆起）海拔NEFrom Gavillot et al

8、, 2010库车，4.3万km2，油气资源4.1亿t、2.23万亿方北天山前，与库车坳陷具有相似的大地构造环境和石油地质条件博格达山前，P烃源岩发育、推覆构造下盘具有大型构造准噶尔西北缘，成熟油气勘探区鄂尔多斯西缘北段，已有良好油气发现龙门山前，4.5万km2，P、T、J均具有有利成藏条件，推覆体下盘存在巨型构造楚雄盆地柴北缘，1.5万km2，侏罗系烃源岩分布好柴达木西部昆仑山前大巴山前吐哈台北缘塔东南鄂尔多斯西缘南段祁连山前塔西南，14.1万Km2，油气资源16亿t、2.23万亿方柳105柳106窿115窿116Q2-12Q2-14窿104柳4窿10窟窿山柳沟庄累计探明石油地质储量5750万

9、吨窿8窿8井的突破开辟了推覆体下盘石油勘探的新领域2004年窿104井加深钻探至深层4734m，完钻酸后试油，4mm油嘴日产油64方、气2.6万方。玉门油田酒西盆地青西坳陷 普光气田的突破开辟了冲断褶皱带构造岩性圈闭勘探的新领域 毛坝气田普光气田白果乡油苗罗家寨气田庙坝古油藏盘龙洞古油藏渡口河气田元坝气田大巴山前陆冲断带渔渡古油藏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 逆冲断裂与油气聚集 概述 基本特征 成因机制 油气聚集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、逆冲断层面二、基本特征1、逆冲断层面阶梯状：由长而平的断坪(flat)与连接期间的短而陡的断坡(ramp)交替构成。根据断坡走向与逆冲位移方向的关系可划分出：前断坡走向与逆冲方向直交，表现为逆冲滑动，以挤压应力为主；侧断坡走向与逆冲方向一致，表现为走向滑动，处于剪切应力状态；斜断坡走向与逆冲方向斜交兼具走滑和逆冲，处于压剪应力状态。二、基本特征2、上盘（推覆体）上盘是挤压力的主要承受体和耗散体，所以构造特别复杂，自山脉向前陆地区大致可分为根带、中带和前锋带三部分。逆冲断层带的根

13、带一般位于造山带轴部或靠山脉一侧的前陆盆地边缘。前缘陆地区的逆冲楔状体一般属于逆冲断层系统的中带，逆冲断层系统的前锋一般位于前渊凹陷前缘隆起的斜坡上。从造山带到前陆盆地，逆冲构造系统各部位的挤压强度逐渐减小，挤压收缩应变由大变小，如从阿而卑斯山到侏罗山的横剖面。锋带中带根带逆冲断层的相关褶皱逆冲断层在递进逆冲位移过程中，上盘岩层受断层面形态和逆冲位移变化制约会发生褶皱变形，这种褶皱统称为逆冲断层的相关褶皱断弯褶皱（fault-bend fold）:坡坪式逆冲断层的位移会使上盘的断坡部分逆冲到下盘的断坪之上，上盘岩层受断层面形态制约而发生褶皱变形断展褶皱（fault-propagation fo

14、ld）:伴随着盲冲断层的位移减小，断层上盘及上覆地层会发生褶皱变形断滑褶皱（detachment fold）:顺层的逆冲断层也可能在层间尖灭，并引起上覆地层发生褶皱逆冲断层的几何特征与地层相关变形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)叠瓦构造两条或两条以上的同向倾斜的铲式逆冲断层向深层收敛为一条低角度逆冲断层（或拆离断层），构成逆冲“叠瓦扇（imbricate fan）”或叠瓦状逆冲构造 叠瓦冲断结构双重构造双重构造是由顶板逆冲断层（roof thrust）、底板逆冲断层（floor thrust）以及夹持在中间的连接逆冲断层（linked thrust，或分支断层branch thrust）和逆冲断片（

16、马石horse, 或断片sheet）组成。也称双层构造。 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)冲起构造（pup-up）逆冲三角构造（triangl

17、e zone）逆冲断层一般是自后陆向前陆方向逆冲的，但是也有些逆冲断层是向前陆方向倾斜、向后陆方向逆冲的，称为“反冲断层（back-thrust）” 二、基本特征3、下盘逆冲断层下盘背斜逆断层及牵引库车前陆冲断带构造地质建模西秋里塔格克拉2号黑英山构造带区域大剖面（库车坳陷中部）(QL00-223+BC99-229+BC99-212n偏移剖面)N西秋里塔格构造带拜城凹陷黑英山构造带克拉苏构造带巴什构造带T3T5T6T7T8T8-2T8-3双重逆冲构造克拉2（投影）第七章 逆冲断裂与油气聚集 概述 基本特征 成因机制 油气聚集三、成因机制1.驱动力：构造力和重力 水平挤压作用； 重力滑动或扩展作

18、用； 板块俯冲与碰撞作用； 孔隙液压作用2.滑脱面：多层次滑脱 From Morley et al., 2011From Morley et al., 2011the Niger Delta Brunei DarussalamFrom Morley et al., 2011侧压作用第七章 逆冲断裂与油气聚集 概述 基本特征 成因机制 油气聚集四、油气聚集1.生油、储集2.运移、保存3.圈闭、聚集 1)对生油条件的影响：逆冲断层，控制着其前缘沉积坳陷的产生和发展，因而也控制着沉积物的分布、厚度和岩性、岩相带的分布。一般而言逆冲带前缘就是生油凹陷最深，生油岩质量较好和厚度较大的地方。 2)对生油岩

19、热演化的影响逆冲作用可加速生油岩热演化的进程。逆冲断层可以造成地层(包括生油层)垂向上重复，使逆冲断层下盘地层埋深加大，地温升高。沿断层逸出的深部热流，也可以增高地层的温度。 3) 对储集条件的影响 a可以造成储集层垂向上多次重复； b逆冲带多期强烈的构造活动，在断裂带随近级易产生裂缝，使储集层物性、尤其是渗透性变好； c逆冲岩体的巨大构造负荷一方面可使其下伏储层遭受进一步压实，使储层物性变差，另一方面也可以在其下伏地层中产生异常高压带，可防止岩层孔隙进一被压实，从而对埋藏较深的储层保护作用。 4) 对油气运移、保存条件的影响 a逆冲断层作用可使岩层的动压力、静压力和热力增加，从而使原油的温度

20、及其中溶解气的含量升高，降低原油的粘度，减小油气运移的阻力； b逆冲作用产生的次级断裂及微裂缝又为油气运移提供了通道。 断裂输导实验（据吕延防，2006）模型装载完毕后，开始注人氨气，打开排气阀氨气沿底部石英砂层平行推进关闭排气阀，向上同时抽提各胶皮至要求部位氨气在压力差作用下迅速沿断裂空腔向上运移氨气顺着断裂临近砂体发生侧向运移最后，氨气充注到克拉2构造圈闭中 5)与逆冲断裂带有关的油气圈闭 1背斜圈闭和断块圈闭,依据圈闭的形态特征和分布位置，可将其分为四个带： 上盘的不对称背斜圈闭，如北美及我国西部地区； 断块圈闭，而积小，破碎、裂缝发育，含油层多，如克拉玛依； 下盘的大型平缓背斜圈闭，面

21、积大，幅度小，埋藏深，如北美西部； 前缘挤压带的较大型宽缓背斜圈闭，面积较大，幅度及埋藏适中，距生油区近，如老君庙油田； 非构造圈闭发育，不整合遮挡砂岩上倾尖页和砂透体。 背 斜 油 气 藏断 层 相 关 背 斜 油 气 藏叠 加 构 造 油 气 藏复 合 油 气 藏世 界 前 陆 冲 断 带 典 型 油 气 藏 类 型据何登发，2006据何登发，2006据何登发，2006据何登发，2006叠 加 构 造 油 气 藏断 块 型 油 气 藏复合型油气藏1.概念：逆冲断层、推覆体、断弯褶皱、断展褶皱、双重构造2.逆冲断裂带的基本特征？3.逆冲断裂与油气聚集的关系？本章思考题第六章 潜山披覆构造3、

22、潜山构造带潜山是盆地基岩的突起，它被盆地盖层不整合覆盖。 潜山涵义是在盆地接受沉积前就已经形成的基岩古地貌山，被随后的新地层覆盖埋藏而形成了潜山。据此概念，潜山的构成必须具备三个基本地质条件：一是经过侵蚀的；二是相对于周围的局部隆起；三是被新沉积地层所埋藏的。潜山和潜山油气藏的涵义 潜山油气藏是潜山被非渗透层遮挡并聚集油气而形成的特殊类型的基岩油气藏。哈西梅萨乌德碎屑岩古潜山油藏剖面图J2T3J1T1-2An2800300032003400360038004000该油田位于阿尔及利亚撒哈拉东北部的三叠盆地，是阿尔及利亚最大的油田，石油地质储量35.7亿吨寒武系砂岩SS沾化凹陷潜山分布图埕岛潜山

23、陈家庄凸起义和庄凸起孤岛潜山长堤潜山孤东潜山垦东凸起垦利潜山桩西潜山埕子口凸起埕岛凸起孤北潜山埕岛潜山TR构造图目前埕岛地区钻遇中生界的探井有33口，其中见油气显示井18口，解释油层井12口。埕岛潜山立体显示图隐蔽油气藏基本概念 圈闭可以被分类为构造圈闭、地层圈闭和复合圈闭。对端元圈闭的理解有助于引导资料的归类和编图，但是还存在着一种使人迷惑的但被证实的或潜在的圈闭，其中大多数是隐蔽的和非常规的圈闭。 所谓“隐蔽圈闭（Subtle Traps）” 是指那些在油气勘探中用常规方法难以识别、不易发现的油气藏。 著名石油地质学家AILevorsen将这类圈闭称之为“不明显的并难以捉摸的圈闭(obscure and subtle traps)” Levorsen（1964）：不易识别，复合圈闭Halbouty（1972