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伸展褶皱及其油气勘探意义

中国市场调查网  时间:01/18/2012 09:00:14   来源:中国石油杂志

  随着伸展地区构造变形研究的不断深入,近年来在国外掀起了伸展褶皱研究的热潮,一些学者先后在美国西部的盆岭伸展区、里约格兰德裂谷、东非裂谷、苏伊士湾、莱茵地堑、北海裂谷、挪威近海盆地等进行了这方面的研究。结果表明,伸展背景下的褶皱也十分普遍,且成因和类型多样。

  伸展褶皱是张性盆地区构造变形的重要组成部分,其分布相当普遍,多属于与正断层相关的褶皱。这里的伸展褶皱是指地壳在区域拉张应力场作用下发生伸展变形时形成的褶皱,主要发育于伸展盆地内及相邻地区,不包括那些在构造反转时期或后期挤压、走滑改造时在伸展盆地所形成的各种褶皱。Janecke等1998年提出鉴别伸展褶皱与挤压褶皱的标准:①完全或几乎没有与褶皱同时代的逆断层或逆冲断层;②褶皱的样式与挤压褶皱—冲断带中的特征明显不同;③褶皱和正断层之间在空间上紧密伴生;④切割关系显示正断层和褶皱是同时代的;⑤同褶皱期的生长地层与伸展变形期间的沉积作用一致。

  伸展褶皱作为拉张盆地区最重要的构造圈闭早已为油气勘探家所熟知,此外它还与许多沉积矿产、水资源等的形成或勘探、开发有密切关系。对其研究有助于深入认识伸展盆地的构造作用过程与构造变形场,对指导相关的基础研究和生产实践具有重要意义。伸展褶皱是伸展型盆地中最重要的油气圈闭构造,而且可以控制沉积相带的分布,有利于形成良好的储集岩系,促进油气运移,并与断层、岩性、地层相结合形成多种类型的复合油气藏,控制油气的富集区带。

  1、伸展褶皱的分类

  目前,伸展褶皱的分类主要是依据其几何学和成因机制,而这又主要与正断层的几何学和运动学特征有关,因为它们大多为与正断层相关的褶皱。其分类可以采用褶皱轴向与成因类型相结合的方案。

  按褶皱轴向与相关正断层或区域构造线的关系可分为纵向、横向和斜向褶皱3大类;它们在很大程度上反映了与相关断层的成因联系。

  按褶皱作用的成因机制又可分为伸展断弯褶皱、伸展断展褶皱、断层牵引褶皱、逆牵引褶皱、均衡褶皱、断层位移梯度褶皱、构造变换带褶皱、横向收缩褶皱、转换伸展褶皱等多种类型。

  2、伸展褶皱的油气勘探意义

  伸展褶皱(特别是背斜),是张性盆地区最重要的油气圈闭构造。不同类型、不同方向的伸展褶皱与相关正断层、次级断层相配合可以形成型式多样的背斜圈闭、背斜—断块圈闭。即使是向斜构造,其两翼与相邻的正断层一起也常可构成不同类型的断块圈闭。有时与伸展褶皱有关的构造圈闭虽然被大量的正断层复杂化或肢解,但其总体的构造轮廓和展布规律仍受伸展褶皱构造控制。由于这些伸展褶皱常具有同生性、继承性的发育历史,与油气生、运、储的配置关系好,十分有利于油气成藏。

  伸展褶皱可控制沉积相带的分布,有利于形成良好的储集岩系。由于伸展背斜的同生性,使其常具有构造顶部沉积厚度较小、翼部厚度较大的特征,同沉积时期成为水下高地,甚至可暂时露出水面。不同规模和性质的伸展褶皱可控制区域的或局部的沉积相带的分布,通常在背斜的高部位粗碎屑岩或砂体相对较发育,向两翼粒度逐渐变细。特别是那些与盆地边缘物源区沟通的横向或斜向伸展背斜,它们常常也是构造变换带的重要组成部分,成为盆地边缘主水系汇入的通道,顺伸展背斜及其两侧可形成富砂的冲积扇、扇三角洲、浊积岩等。因构造的间歇性活动,常可在背斜高部位形成局部的地层侵蚀面,甚至不整合接触,这也可进一步地改善岩石的储集性能。

  与伸展相关的构造特征、有利的沉积相带可促进油气运移。伸展背斜由于存在同沉积的构造高程差异和地层的原始倾斜,其两侧的地层压力较大、顶部的压力较小,两侧低地烃源岩发育,所生成的油气可随时在地层压力驱动下向背斜高部位运移。加之背斜区具有物性良好的输导层系、古侵蚀面及地层不整合,为油气运移提供了通道。而且,与伸展褶皱作用相关的次级断层、节理或显微破裂的大量发育可进一步改善岩层储集性能和促进油气运移。

  在上述因素影响下,伸展褶皱作用除了形成构造圈闭外,还可以与岩性、地层相结合形成多种类型的复合圈闭。如背斜两翼砂体与凹陷过渡带的泥岩所形成的指状交错层序可形成背斜—岩性油气藏;砂体与相关正断层可组合成断层—岩性油气藏;古侵蚀面及不整合与褶皱或断层一起组成构造—地层油气藏等。因此,在伸展褶皱发育的地区,由于其良好的构造、沉积和油气配置关系,可形成以构造圈闭为主并叠加有构造—岩性—地层等多种复合圈闭的油气富集区带。与伸展褶皱相关的油气富集特征已为世界上许多张性盆地的油气勘探所证实,我国东部的渤海湾盆地就是这样的典型实例。

  近年来,有关伸展褶皱的深入研究在国外正方兴未艾,但国内这方面的工作还相当薄弱。伸展褶皱是张性盆地区构造变形的重要组成部分,其分布相当普遍,且类型多样,多数伸展褶皱的成因与正断层的活动有直接或间接的相关。这类褶皱的构造形态一般为宽缓至开阔、不对称,且常被众多的次级断层所肢解或破坏。伸展褶皱是张性盆地区最重要的油气圈闭构造,而且可控制沉积相带的分布,有利于形成良好的储集岩系,促进油气运移,形成多种类型的复合油气藏,控制油气的富集区带。