03第3讲压陷盆地——【含油气盆地分析】.pdf

第三讲 压陷盆地构造学分析 本讲内容 序言 1 盆地形成的动力学机制 2 盆地的类型及其基本特征 3 压陷盆地的构造样式 4 压陷盆地的演化 序言 压陷盆地是裂陷盆地的对应物，是 指那些受逆冲断层控制的断陷盆地 压陷盆地是在挤压作用下断层上盘 上升，并使下盘发生挠曲变形而形 成的因此，也可以称为“挤压型 盆地”或“挠曲盆地” 1 盆地形成的动力学机制 压陷作用：在挤压作用下岩石圈 发生破裂，并导致一部分岩石圈 断块体相对上升，而使另一部分 岩石圈断块体发生挠曲而相对陷 落成为盆地的构造作用 一、压陷挠曲作用 岩 石 圈 的 构 造 负 载 挠 曲 作 用 压陷机制 1 盆地形成的动力学机制 挠曲作用：压陷作用等地质作用 下，使一部分岩石圈断块体上冲 到另一部分岩石圈断块体之上， 下部的岩石圈断块体在受到上覆 的岩石圈断块体的垂直载荷作用 时发生的弯曲变形作用 一、压陷挠曲作用 非 构 造 作 用 构 造 作 用 板块俯冲 大陆碰撞 陆内俯冲 火山作用 挠曲作用 压陷作用挠曲作用 沉积载荷 1 盆地形成的动力学机制 一、压陷挠曲作用 B型俯冲：大洋岩石圈向下的俯冲 （向大陆或大洋） A型俯冲：大陆岩石圈向下的俯冲 （向大陆） 磨拉石：以粗大砾岩为主 要成分的碎屑岩组合 复理石：以细碎屑为主、 具有鲍马序列的碎屑岩组 合，往往是浊流沉积 二、岩石圈挠曲的弹性理论模型 岩石圈内部无限长的“板” 岩石圈边界半无限长的“板” 垂直载荷 无限长的弹性“板”的挠曲方程 科学家？（李四光）工程师？中间？ 简化的思想简化的思想 方程的解为 半无限“板 ” 理论模型的几点认识 岩石圈的挠曲主要决定于：1）载荷力的大小和分布；2）岩石圈 本身的挠曲刚度； 岩石圈挠曲变形的总体特征是一个挠曲凹陷和一个前缘隆起。

当 载荷力一定时，挠曲盆地的宽度主要与挠曲刚度和密度差有关； 半无限延伸岩石圈挠曲作用形成的挠曲凹陷的宽度比无限延伸的 要窄一些，而幅度则要大一些 三、造山楔对挠曲变形的影响 造山楔是一种构造载荷，它的形态和结构影响着前陆板块的挠曲作用， 因此也影响着前陆盆地的形态和结构； 造山楔的缩短、增厚或伸展前移，都会导致挠曲板块的负载发生变化， 从而影响其挠曲变形，因此，造山楔的发展演化影响着前陆盆地的发 展演化； 造山楔的构造抬升能够为前陆盆地提供物源，因此，造山楔的剥蚀史 和前陆盆地的沉降史与联系；造山楔的岩矿物质与盆地地层中的碎屑 充分有联系 造山契 2 压陷盆地的类型及其基本特征 一、压陷盆地的类型 弧后前陆盆地的形成 二、各类压陷盆地的基本特征 基基底底：陆壳、洋壳、岩浆弧：陆壳、洋壳、岩浆弧 或增生楔或增生楔 动力学机制动力学机制：压陷作用形成：压陷作用形成 盆地结构盆地结构：逆冲断层控制的半地堑：逆冲断层控制的半地堑 或复杂结构或复杂结构 1、与板块B型俯冲有关的压陷盆地 1)海沟海沟：基底为洋壳，沉积物来自岩浆弧的碎屑岩和增生杂岩，：基底为洋壳，沉积物来自岩浆弧的碎屑岩和增生杂岩， 常发育浊积岩、混杂岩和海底扇。

常发育浊积岩、混杂岩和海底扇 2)斜坡盆地斜坡盆地：岩浆弧和海沟之间的斜坡上，基底是增生杂岩岩浆弧和海沟之间的斜坡上，基底是增生杂岩 沉积物主要是来自岩浆弧的碎屑岩沉积物主要是来自岩浆弧的碎屑岩 3)弧前盆地弧前盆地：位于岩浆弧轴部向海沟方向一侧的盆地，基底为：位于岩浆弧轴部向海沟方向一侧的盆地，基底为 岩浆弧，沉积物主要是来自岩浆弧的碎屑岩和火山碎屑岩岩浆弧，沉积物主要是来自岩浆弧的碎屑岩和火山碎屑岩 弧前盆地和斜坡盆地的形成 增 生 楔 有关说明 斜坡盆地和弧前盆地的沉降受多 种因素的影响，不单是压陷挠曲 作用，甚至不是主要的沉降机制 但它们的形成都与B型俯冲的挤压 环境有关，为了讨论方便，把它 们分在压陷盆地 1、与板块B型俯冲有关的压陷盆地 4) 弧后前陆盆地：安底斯大陆边缘的岩浆弧后面 的挠曲盆地，与A型俯冲有关，与岩浆弧平行延 伸物源来自岩浆弧和克拉通是压陷盆地的 主要类型之一如加拿大的阿尔伯达盆地 2、与板块碰撞有关的压陷盆地 5) 残留盆地：碰撞造山带内部或边缘以尚未俯冲 消失的洋壳为基底的盆地基底为洋壳，局限 海沉积 6) 周缘前陆盆地：指克拉通和造山带的前陆地区 发育的盆地。

基底：大陆壳；物源造山带碎屑 为主，克拉通远源碎屑岩为辅；上部有特征的 磨拉石沉积 7) 山间盆地：周围被碰撞造山带包围或位于造山 带内部的以陆壳为基底的压陷盆地，以逆冲断 层为边界的压性断陷盆地 3）周缘前陆盆地的形成 8. 板内压陷盆地（类前陆盆地）： 克拉通内部受到挤压作用可以 使原先的地缝合带再次活动， 或使克拉通破裂，发生板内造 山，形成的压陷盆地 2、与板块碰撞有关的压陷盆地 三、前陆盆地的主要特征 针对：周缘前陆盆地，弧后前陆盆地，类前陆盆地 1、有关概念 I.前陆（foreland)：被褶皱带逆掩的稳定的陆地（克拉通） II.前渊（foredeep)：压陷作用形成的，在造山带和克拉通之 间，在克拉通基础上发育的一个深陷的沉积盆地 2、前陆盆地系统（Peter,Giles) 1)前陆是沉积物堆积的潜在地区，这一地区的 沉积是俯冲作用及其导致的褶皱带有关的地 球动力学的响应； 2)前陆盆地系统有四个分割的构造沉积带组 成，分别为逆冲楔顶部带(wedge-top)；前 渊带；前缘隆起带(forebulge)；和隆外凹 陷带可以简单，也可以复杂； 3)前陆盆地的延伸长度大体与褶皱造山带的长 度一致。

3、类前陆盆地的构造背景 1) 前陆地区的基底拆离作用以及伴生的基底卷入式 逆冲断层系统的构造负荷作用，使下盘系统形成 的压陷挠曲盆地 2) 前陆盆地的前缘隆起进一步受挤压隆升造成的构 造负载作用，使前陆盆地外侧形成一个相对独立 的压陷盆地，也称为破裂前陆盆地； 3) 拗拉槽的构造反转形成的褶皱逆冲带造成的构造 负载作用，使拗拉槽肩部和外侧形成的压陷盆地 4) 克拉通内部受到挤压作用可以使原先的地缝合带 再次活动，或使克拉通破裂，发生板内造山，形 成的压陷盆地 前陆盆地演化前陆盆地演化前陆盆地演化前陆盆地演化 1.1.中西部油气资源潜力大中西部油气资源潜力大 中西部六大盆地中西部六大盆地中西部六大盆地中西部六大盆地 油、气资源量油、气资源量油、气资源量油、气资源量274274274274 亿亿亿亿t t t t和和和和22.5422.5422.5422.54万亿万亿万亿万亿m m m m3 3 3 3 ， ，，， 占股份公司占股份公司占股份公司占股份公司56%56%56%56%、、、、 89%89%89%89%；探明率仅；探明率仅；探明率仅；探明率仅 9.4% 9.4% 9.4% 9.4% 、、、、6.4%6.4%6.4%6.4%- - - -8 8 8 8，，，， 勘探潜力大勘探潜力大勘探潜力大勘探潜力大 前陆盆地是极重前陆盆地是极重前陆盆地是极重前陆盆地是极重 要组成部分：准噶要组成部分：准噶要组成部分：准噶要组成部分：准噶 尔西北缘、尔西北缘、尔西北缘、尔西北缘、 准南、准南、准南、准南、 吐哈北部、库车、吐哈北部、库车、吐哈北部、库车、吐哈北部、库车、 塔西南、柴北缘、塔西南、柴北缘、塔西南、柴北缘、塔西南、柴北缘、 柴西南缘、鄂尔多柴西南缘、鄂尔多柴西南缘、鄂尔多柴西南缘、鄂尔多 斯西缘、川西斯西缘、川西斯西缘、川西斯西缘、川西 前陆盆地及其冲断带分布前陆盆地及其冲断带分布 4、前陆盆地的识别标志 1.盆地具有显著的不对称性，靠近构造负载部位往往是以逆冲 断层为界，沉积物较厚，沉降深度较大； 2.盆地演化与造山带的演化相关； 3.沉积物来自两部分：造山带和克拉通； 4.随着盆地的演化，早期沉积物卷入到逆冲褶皱带中，并使盆 地沉降，沉积中心向逆冲前进方向迁移。

3 压陷盆地的构造样式 压陷盆地是在挤压体制下形成 的，盆地内的构造变形以逆冲 褶皱构造为主 逆冲褶皱带构造样式逆 冲断层褶皱构造的组合方式 一、逆冲褶皱带构造样式 1、前陆盆地边缘逆冲带的构造样式 以向前陆方向逆冲的板状叠瓦逆 冲断层组合为特征，可以是基底卷入， 也可以是薄皮逆冲断层 2、前陆盆地内部的逆冲构造样式 1) 铲式逆冲断层与蛇头构造 2) 坡坪式（逆冲断层与断弯褶皱） 3) 盲冲断层、断展褶皱、断滑褶皱 4) 双重构造 5) 冲起构造和三角带构造 6) 撕裂断层和逆冲调节带 大 港 孔 店 构 造 大 港 千 米 桥 潜 山 构 造 大 港 千 米 桥 潜 山 构 造 叠瓦逆冲断层 Inline277Inline277剖面剖面 Inline153Inline153剖面剖面 典型挤压构造类型断展断弯背 斜的形成过程 双重构造双重构造断弯背斜断弯背斜 大 港 千 米 桥 潜 山 构 造 大 港 千 米 桥 潜 山 构 造 冲起构造和三角带构造 N E 73.4 撕裂断层（传递断层） 二、从造山带到前陆盆地的逆冲构造系统 根带：造山带轴部或前陆盆地靠山侧的 边缘，发育高角度板状逆冲断层 中带：前陆盆地中的逆冲楔，以薄皮逆 冲构造样式为特点，发育双重构 造、断弯褶皱、叠瓦构造等 前锋带：位于前缘隆起内侧斜坡带上， 以发育蛇头构造、叠瓦逆冲构造、 断展褶皱和断滑褶皱为特点。

逆冲构造带的结构 逆冲断层系统的根带一般位于造山带轴部 或靠山脉一侧的前陆盆地边缘，以强烈挤压为主， 发育高角度逆冲断层（板状逆冲断层）甚至发育有 轴面劈理的挤压褶皱，显示基底卷入的逆冲构造样 式特点 根带内，由于强烈的挤压作用，往往伴随 强烈的隆升和剥蚀作用、以及岩浆活动和变质作用 根 带 中 带 前陆盆地中的逆冲楔，以薄皮逆冲构造样式为 特点，发育双重构造、断弯褶皱、叠瓦构造等 前前 锋锋 带带 位于前缘隆起内侧斜坡带上，以发育蛇头 构造、叠瓦逆冲构造、断展褶皱和断滑褶 皱为特点 侏罗山（NW）Helvetic 推覆体（SE）的构造剖面简图（据 Homewood等，1992） 南侏罗山外阿尔卑斯边界的横剖面（据南侏罗山外阿尔卑斯边界的横剖面（据Beck,1999Beck,1999）） 阿尔伯塔盆地西南麓老人河三角带横剖面（据Stockmal,1996 巴尔干前陆冲断带构造剖面（据Banks,1997） 前陆盆地演化前陆盆地演化前陆盆地演化前陆盆地演化 1.1.中西部油气资源潜力大中西部油气资源潜力大 中西部六大盆地中西部六大盆地中西部六大盆地中西部六大盆地 油、气资源量油、气资源量油、气资源量油、气资源量274274274274 亿亿亿亿t t t t和和和和22.5422.5422.5422.54万亿万亿万亿万亿m m m m3 3 3 3 ， ，，， 占股份公司占股份公司占股份公司占股份公司56%56%56%56%、、、、 89%89%89%89%；探明率仅；探明率仅；探明率仅；探明率仅 9.4% 9.4% 9.4% 9.4% 、、、、6.4%6.4%6.4%6.4%- - - -8 8 8 8，，，， 勘探潜力大勘探潜力大勘探潜力大勘探潜力大 前陆盆地是极重前陆盆地是极重前陆盆地是极重前陆盆地是极重 要组成部分：准噶要组成部分：准噶要组成部分：准噶要组成部分：准噶 尔西北缘、尔西北缘、尔西北缘、尔西北缘、 准南、准南、准南、准南、 吐哈北部、库车、吐哈北部、库车、吐哈北部、库车、吐哈北部、库车、 塔西南、柴北缘、塔西南、柴北缘、塔西南、柴北缘、塔西南、柴北缘、 柴西南缘、鄂尔多柴西南缘、鄂尔多柴西南缘、鄂尔多柴西南缘、鄂尔多 斯西缘、川西斯西缘、川西斯西缘、川西斯西缘、川西 前陆盆地及其冲断带分布前陆盆地及其冲断带分布 4 前陆盆地的演化 造山带：压陷载荷；物源 一、造山楔的演化与前渊的迁移 二、前陆盆地的演化与地层层序 （瑞士北亚。