沉積盆地概念及分類.PPT

1、1一、沉積盆地的概念 盆地是指地殼上具有相同或相似發(fā)育特征(包括沉積特征、應(yīng)力環(huán)境、發(fā)育時(shí)間和過程)的統(tǒng)一的沉陷單元。 當(dāng)盆地中發(fā)育相當(dāng)厚度沉積物且中心比周圍厚得多時(shí)，稱其為“沉積盆地”。 當(dāng)?shù)貧け砻婢哂忻黠@的地形凹地時(shí)，稱為 “地貌盆地”。地貌盆地可以有較厚沉積，也可以只有少量沉積物。 由后期構(gòu)造作用改造而成的盆地叫“構(gòu)造盆地”，其中沉積物厚度與周圍比較沒有明顯差別，是在構(gòu)造盆地發(fā)生之前就沉積的，實(shí)際上是封閉的區(qū)域向斜。 含油氣盆地是指有過油氣生成，并運(yùn)移、聚集成為工業(yè)性油氣田的盆地。 含煤盆地、含礦盆地23二、盆地分類概述二、盆地分類概述 盆地分類原則的不同，可能使同一盆地有不同的名稱：

2、如根據(jù)盆地規(guī)?？煞譃?；超巨型 (100萬km2)、巨型(50-100萬km2)、大型(10-50萬km2)、中型(1-10萬km2)、小型(l萬km2) 據(jù)盆地的平面形態(tài)：圓形、橢圓形、長條形、三角形、菱形等 據(jù)盆地的剖面形態(tài)：對(duì)稱的和不對(duì)稱的盆地， 據(jù)盆地邊緣性質(zhì)：斷陷型和坳陷型、斷陷型又分為單斷(箕狀)和雙斷(地塹)型 據(jù)沉積作用與盆地形成時(shí)間的配置關(guān)系可分為：先成盆地、同生盆地和次生盆地4二、盆地分類概述二、盆地分類概述 據(jù)盆地形成的地質(zhì)時(shí)代或構(gòu)造階段：元古代、古生代、中生代、中新生代盆地等，或加里東期、華力西期、印支期、燕山期、喜山期盆地等： 據(jù)盆地下伏地殼結(jié)構(gòu)可分為：陸殼、洋殼和過渡

3、殼上的盆地，薄殼和厚殼盆地等； 據(jù)盆地發(fā)育經(jīng)歷的旋回性有：單旋回和多旋回盆地等； 據(jù)盆地發(fā)育時(shí)充填補(bǔ)償情況分：過補(bǔ)償盆地、補(bǔ)償盆地和補(bǔ)償不足的饑餓盆地)。5二、盆地分類概述 （一）以槽臺(tái)理論為基礎(chǔ)的盆地分類 固定論槽臺(tái)理論認(rèn)為地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以垂直方式為主。它在70年代前頗為盛興。 Weeks(1952)和(1967)把含油氣盆地劃分為“地臺(tái)區(qū)” 和“活動(dòng)區(qū)”兩大類。 在我國石油勘探中應(yīng)用最廣的是 (1965)的盆地分類：地臺(tái)平原型盆地、山前坳陷和山間坳陷。6二、盆地分類概述二、盆地分類概述 （二）以板塊構(gòu)造理論為基礎(chǔ)的盆地分類 Dickinson(1976)的分類觀點(diǎn)被廣泛采納 Dickinso

4、n把盆地分為“裂谷型”和“造山型”二大類 前者是以離散板塊運(yùn)動(dòng)和張性構(gòu)造為主，由于地殼變薄發(fā)生下沉作用； 后者以聚斂板塊運(yùn)動(dòng)和壓性構(gòu)造為主，由于板塊俯沖而引起地殼下沉，也可能由于沉積負(fù)荷加大而促進(jìn)地殼下降。 細(xì)分為16種盆地。7二、盆地分類概述二、盆地分類概述 （三）以地球動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的盆地分類（三）以地球動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的盆地分類 80年代以來，許多學(xué)者在巖石圈動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的盆地分類方案。認(rèn)為盆地內(nèi)沉積及構(gòu)造樣式的演化是受地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境所控制，據(jù)此將盆地劃分為4大類，然后再依據(jù)盆地所處的地殼結(jié)構(gòu)和大地構(gòu)造位置進(jìn)一步細(xì)分。8沉積盆地的類型與特點(diǎn)沉積盆地的類型與特點(diǎn) 根據(jù)盆地發(fā)育的地球

5、動(dòng)力學(xué)環(huán)境，可把沉積盆地分為3大類：張性盆地、壓性盆地和剪切盆地。 進(jìn)而依據(jù)所處大地構(gòu)造位置和盆地發(fā)育特征把含油氣盆地細(xì)分為10亞類。 陸內(nèi)裂谷、大陸邊緣和前陸盆地是最重要的油氣聚集區(qū)。 不同時(shí)期、不同類型的盆地可以在時(shí)間和空間上疊合，從而形成更加復(fù)雜的疊加盆地，如塔里木盆地。9一、張性沉積盆地一、張性沉積盆地 （一）內(nèi)陸裂谷盆地（大陸裂谷盆地） 1. 內(nèi)陸裂谷盆地：大陸內(nèi)部區(qū)域性巖石圈規(guī)模的正斷裂所控制的縱長形沉降谷。 2. 一般特征 ： （1）下伏地殼為大陸型地殼； （2）沉積蓋層常具有雙層結(jié)構(gòu)； （3）地溫梯度常較高（一般大于30度/千米）； （4）同沉積正斷層控制裂谷的格架，斷層常為鏟

6、形；10一、張性環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地一、張性環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地 就目前的統(tǒng)計(jì)資料來看，張性環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地是最重要的產(chǎn)油盆地。 我國更為突 出，如1992年總產(chǎn)油量(約1.4億噸)中有逾80產(chǎn)自張性含油氣盆地，這可能與我國西部壓性環(huán)境含油氣盆地勘探程度低有關(guān)。 該類盆地的形成往往與巖石圈減薄、破裂有關(guān)；地幔上涌和巖石圈內(nèi)部的韌性剪切可能是引起巖石圈減薄的主導(dǎo)因素。 11（一）內(nèi)陸裂谷盆地（一）內(nèi)陸裂谷盆地 裂谷是指由區(qū)域性斷裂所控制的地殼或巖石圈上的縱長形沉降谷。 斷裂常作為該沉降谷的邊界。 內(nèi)陸裂谷位于陸殼板塊內(nèi)部，由于地幔物質(zhì)上涌使巖石圈減薄，在地殼上部產(chǎn)生張性破裂，并逐漸演變成裂谷

7、盆地。 由于處于大陸擴(kuò)張初期，巖石圈并未拉開，只是當(dāng)裂陷發(fā)育到一定程度時(shí)，地幔物質(zhì)趨于穩(wěn)定，裂谷的發(fā)育也由斷陷階段轉(zhuǎn)化為拗陷階段。1213（一）內(nèi)陸裂谷盆地（一）內(nèi)陸裂谷盆地 該類盆地的一般特點(diǎn)是： 位于大陸板塊內(nèi)部 沉積蓋層常具有雙層結(jié)構(gòu)-下部的斷陷期沉積和上部的拗陷期沉積 地溫梯度高(一般大于30度km)，裂谷初期常有火山巖噴出 同沉積正斷層控制著斷陷及盆地格架 斷層常為鏟型，控制的斷陷形態(tài)有箕狀和地塹式 我國目前最大的產(chǎn)油區(qū)-大慶長垣即是在這樣的構(gòu)造中14 15（一）內(nèi)陸裂谷盆地裂谷盆地 東非裂谷、萊茵地塹僅經(jīng)歷了裂谷期。 北海盆地、松遼盆地、渤海灣盆地均經(jīng)過了從斷陷到拗陷的演化過程。

8、兩類裂谷形態(tài)存在明顯差異，后一類盆地對(duì)油氣聚集更有利。16（二）內(nèi)陸拗陷盆地 這類盆地位于克拉通內(nèi)部，平面上呈近圓形，剖面上為碟狀。 構(gòu)造一般比較簡單，主要為長垣隆起和穹窿。 沉積特征是：在剖面的最下部和最上部及局部邊緣為陸相地層，中部發(fā)育典型的淺海相碳酸鹽巖和碎屑巖沉積： 沉積厚度可小可大(如美國的伊利諾斯盆地、密執(zhí)安盆地、威林斯頓盆地等一般為3000-4000m，而西西伯利亞盆地中新生界就厚達(dá)4000-8000m)。17圖7-4 威林斯頓盆地麥迪生灰?guī)r(密西西比系)頂部構(gòu)造等高線圖與橫剖面圖(轉(zhuǎn)引自陳發(fā)景，1982) 頂部構(gòu)造等高線田顯示盆地平面上呈近圓形，橫剖面表示充填盆地的各時(shí)代地層；

9、圖例：麥迪生蛆缺失區(qū)18（二）內(nèi)陸拗陷盆地（二）內(nèi)陸拗陷盆地 地幔 上涌，它可使地殼隆起并形成張裂地塹，但并未繼續(xù)裂開發(fā)育成裂谷，而是整體下沉接受拗陷型沉積。 地幔上涌形成的地塹張裂常顯示三叉形式，其后熱沉降影響的區(qū)域是以地幔柱為中心的圓形，因此此類盆地呈近圓形。 盆地坳陷深度與地幔上活的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間成正比。19（三）大陸邊緣盆地盆地 位于離散型板塊邊緣，也稱被動(dòng)大陸邊緣或大西洋型大陸邊緣。 下部常為裂谷期陸相沉積，上部為向海推進(jìn)的陸相或淺海相陸源碎屑、碳酸鹽巖、三角洲和水下扇。 在被動(dòng)大陸邊緣的濱岸 區(qū)、陸架區(qū)和陸坡區(qū)，常發(fā)育良好的含油氣盆地。20OCEAN MARGIN BASINS21

10、從早期過渡型地殼快速下沉?xí)r底部為碎屑巖相(A) 進(jìn)一步發(fā)展到以撓曲下沉為主的三角洲碎屑沉積和淺灘碳酸鹽沉積(B) 大陸邊緣盆地的演化經(jīng)歷了內(nèi)陸裂谷、陸間裂谷、窄大洋和大西洋4個(gè)階段。 圖7-5 大陸邊緣盆地演化圖解22（三）大陸邊緣盆地 這類盆地具有良好的生、儲(chǔ)、蓋組合和圈閉條件，因而有豐富的油氣資源。 圈閉類型與裂谷盆地基本一致，而生物礁的發(fā)育更增加了其油氣潛力。 陸緣盆地主要分布在大西洋沿岸，中國海北緣的珠江口盆地和鶯一瓊盆地，已證明具有豐富的油氣資源。23（四）陸間裂谷盆地（四）陸間裂谷盆地 當(dāng)內(nèi)陸裂谷進(jìn)一步拉開，地殼強(qiáng)烈減薄，形成過渡殼時(shí)，內(nèi)陸裂谷就演變成陸間裂谷 當(dāng)陸殼完全分開時(shí)，裂

11、谷軸部可有部分洋殼，因此也稱為原始大洋裂谷。 典型的陸間裂谷盆地有紅海裂谷和加里福尼亞灣。該類盆地早、中期演化同內(nèi)陸裂谷早、中期相似。 充填地層為沉積巖和熔巖、蒸發(fā)巖，當(dāng)有河流在裂谷末端注入時(shí)，三角洲或濁流沉積會(huì)代替蒸發(fā)巖。 陸間裂谷盆地缺乏良好生油巖，沉積巖薄，不易形成大的油氣田。24RIFT BASINS25圖7-6 原始大洋裂谷示意圖解(據(jù)Dickinson, 1976)26（五）新生洋盆 當(dāng)大陸完全被拉開，形成以洋殼為基底的新生盆地稱為新生洋盆。 洋中脊的不斷擴(kuò)張使洋盆不斷擴(kuò)大，大洋巖石圈逐漸下沉形成寬闊平坦的坳陷，沉積很薄，但從洋中脊向外逐漸加厚，可形成濁積深海平原27RIFT BA

12、SINS28二、壓性環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地 擠壓型盆地主要發(fā)育在匯聚板塊邊界及周圍。 大洋巖石圈向大陸巖石圈之下俯沖形成的溝弧系，可發(fā)育弧后前陸盆地、弧后盆地、弧前盆地 當(dāng)大陸巖石圈相互碰撞時(shí)會(huì)發(fā)育碰撞造山帶，在造山帶兩側(cè)和克拉通邊緣可形成周緣前陸盆地； 碰撞造山帶演化后期存在殘留洋盆，造山帶內(nèi)和造山帶之間可發(fā)育山間盆地。 壓性盆地主要發(fā)育壓性構(gòu)造，如逆沖斷裂帶、推覆體、擠壓斷塊、不對(duì)稱背斜、壓扭性構(gòu)造等。 前陸盆地和山間盆地具有豐富的油氣資源。29洋陸碰撞與弧后前陸盆地的形成洋陸碰撞與弧后前陸盆地的形成30洋洋碰撞與弧前、弧后盆地的形成洋洋碰撞與弧前、弧后盆地的形成31陸陸碰撞與殘留海盆地的形

13、成陸陸碰撞與殘留海盆地的形成32陸陸碰撞與周緣前陸盆地的形成陸陸碰撞與周緣前陸盆地的形成33陸陸碰撞與山間盆地的形成陸陸碰撞與山間盆地的形成34二、壓性環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地?cái)D壓型盆地匯聚板塊邊界及周圍。 大洋巖石圈向大陸巖石圈之下俯沖形成的溝弧系，可發(fā)育弧后前陸盆地、弧前盆地 當(dāng)大陸巖石圈相互碰撞時(shí)會(huì)發(fā)育碰撞造山帶，在造山帶兩側(cè)和克拉通邊緣可形成周緣前陸盆地； 碰撞造山帶演化后期存在殘留洋盆，造山帶內(nèi)和造山帶之間可發(fā)育山間盆地。35SUBDUCTION363738SW PACIFIC SUBDUCTION39TRENCH BASINS40SUMATRAFORE-ARC41SUBDUCTION

14、BASINS42（一）前陸盆地（一）前陸盆地位于造山帶側(cè)翼與克拉通邊緣位于造山帶側(cè)翼與克拉通邊緣 盆地橫剖面為由造山帶側(cè)翼向克拉通減薄的不對(duì)稱楔狀 ，平面上平行于造山帶展布。 前陸盆地造山帶一側(cè)發(fā)育向前陸區(qū)逆沖推覆的褶皺-沖斷層帶，主要斷面為傾向造山帶的鏟形或階梯狀，常呈疊瓦狀組合；盆地近克拉通一側(cè)可發(fā)育正斷層。 沉積組合常見的有洪積-河流-三角洲相和淺海相，有時(shí)有濁積巖，碎屑物源主要來自造山帶，克拉通為一次要物源區(qū)。 沉降中心常逐漸向克拉通方向遷移。43CLASSICAL FORELAND BASIN44川西前陸盆地地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面圖江油南充地質(zhì)剖面圖（前陸盆地短軸方向）T3x1+2T3x3T3

15、x4J1+2qJ2s1J3sJ3pK1J2s2T2l由西向東的短軸方向上，具有箕狀沉降沉積特點(diǎn)。沖斷帶前陸盆地坳陷帶前陸隆起帶45Modern Himalayan Foreland Basin46Modern Zagros Foreland Basin47與碰撞遣山帶毗鄰的周緣前陸盆地簡圖與碰撞遣山帶毗鄰的周緣前陸盆地簡圖48弧后前陸盆地橫剖面簡圖4950（一）前陸盆地（一）前陸盆地 前陸盆地的成因可能是因?yàn)榕鲎苍焐綆в绕涫窍蚯瓣懲聘帛B置的褶皺沖斷層帶產(chǎn)生的巨大構(gòu)造負(fù)荷促使巖石圈均衡調(diào)整，從而形成不對(duì)稱楔狀沉降區(qū)。 前陸盆地具有豐富的油氣資源 北美洲落基山西側(cè)的前陸盆地是美國、加拿大主要產(chǎn)油區(qū)

16、之一，中東的扎格羅斯造山帶前陸盆地是伊拉克、科威特，伊朗西南部主要產(chǎn)油區(qū) 我國西北地區(qū)的酒泉一民樂盆地為祁連山北緣前陸盆地，酒泉西部盆地的玉門油田是我國最老 的石油工業(yè)基地； 昆侖山、天山、祁連山等造山帶前緣均發(fā)育有新生代前陸盆地。51（二）山間盆地（二）山間盆地 位于造山帶內(nèi)部(如吐魯番一哈密盆地)或多個(gè)造山帶之間(如準(zhǔn)格爾、柴達(dá)木等盆地)。 盆地形態(tài)受四周山系所限；造山帶附近仍發(fā)育向盆內(nèi)逆沖的褶皺-沖斷帶，規(guī)?？赡鼙惹瓣憛^(qū)的小，山前可以呈向盆內(nèi)減薄的楔狀，但影響范圍不大。 四周均為物源區(qū)，沉積組合主要為沖積、河流、湖相及淺海相。 山間盆地除受擠壓作用外，走滑斷層也常常發(fā)育，如柴達(dá)木盆地西緣

17、的阿爾金走滑斷裂帶的活動(dòng)使盆地內(nèi)發(fā)育典型壓扭構(gòu)造。 山間盆地也具有良好的油氣富集條件，由于造山帶一側(cè)向盆內(nèi)逆沖推覆，可能在褶皺沖斷帶下掩覆了前陸盆地或山間盆地一部分。52三、剪切環(huán)境發(fā)育的沉積盆地三、剪切環(huán)境發(fā)育的沉積盆地 拉分盆地(Pullapart basin)發(fā)育于區(qū)域性走滑斷裂帶附近，由于兩側(cè)斷塊的相向運(yùn)動(dòng)而形成。 這種盆地平面上常呈棱形，走滑斷層為兩個(gè)長邊邊界、正斷層為短邊邊界。由于強(qiáng)烈走滑運(yùn)動(dòng)使地殼下彎，因此在走滑斷層一側(cè)往往為沉降中心。535455圖7-12 理想的拉分盆地簡圖56三、剪切環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地三、剪切環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地 拉分盆地不僅在轉(zhuǎn)換型板塊邊界發(fā)育，而且在匯

18、聚型板塊邊界和大陸板塊內(nèi)部均可產(chǎn)生。 沉積速度高(可達(dá)100cm千年)，因此巖相變化大，盆地周緣以沖積扇、洪積扇和河流三角洲相為主，向盆地中央迅速過渡為較深一探湖(海)相為主，并夾有大量的重力流沉積。57三、剪切環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地三、剪切環(huán)境發(fā)育的含油氣盆地 拉分盆地具有油氣聚集的基本條件，走滑運(yùn)動(dòng)會(huì)提供良好的構(gòu)造圈閉。 無論是張性還是壓性含油氣盆地，走滑運(yùn)動(dòng)和局部平移均可存在。 如果走滑運(yùn)動(dòng)對(duì)盆地演化起一定控制作用，則可形成張扭性或壓扭性盆地，盆內(nèi)也可發(fā)育扭動(dòng)構(gòu)造。5859（三）弧前盆地（三）弧前盆地 位于島弧與海溝之間島弧與海溝之間，其基底性質(zhì)取決于島弧與海溝間地殼的性質(zhì)，可以是陸殼，也

19、可以是洋殼或過渡殼。 弧前盆地沉積主要來自巖漿島弧的碎屑物 弧前盆地水深取決于盆地性質(zhì)與補(bǔ)償關(guān)系 下伏為殘留洋殼時(shí)水可能較深，可沉積含火山灰的深水細(xì)濁積巖和淺水粗濁積巖、陸棚砂巖和三角洲砂巖。 物源也可以是非火山高地侵蝕碎屑；赤道區(qū)盆緣可形成珊瑚礁。60海溝、斜坡盆地和弧前盆地發(fā)育示意圖自上面下表示時(shí)間從早到晚61（三）弧前盆地 弧前盆地近島弧一側(cè)為脆性破裂，發(fā)育正斷層；近海溝一側(cè)擠壓性褶皺、沖斷層發(fā)育。當(dāng)斜向俯沖時(shí)也可產(chǎn)生走滑斷層。 除秘魯、厄瓜多爾的塔拉拉區(qū)石油可采儲(chǔ)量可觀(約10億桶)外，大部分弧前盆地未找到大量油氣。主要原因可能是沉積速度快、相變大、儲(chǔ)集性差、生油巖多為腐植型且不成熟等

20、。62圖7-9 海溝、斜坡盆地和弧前盆地發(fā)育示意圖自上面下表示時(shí)間從早到晚63（四）殘留洋盆（四）殘留洋盆 當(dāng)洋殼板塊消減末期，陸殼板塊發(fā)生碰撞，碰撞縫合線走向上結(jié)合的時(shí)間不一致，使部分地帶殘存老洋盆，這種收縮大洋盆地叫殘留洋盆。 盆緣形成大型三角洲體系，向海盆發(fā)育海底扇并覆于遠(yuǎn)洋沉積之上；這種濁積巖就是前造山期復(fù)理石。6465圖7-10 在地殼碰撞造山帶形成的陸間縫合帶所伴生的沉積盆地演化簡圖 從上到下時(shí)間從老到新66（四）殘留洋盆 由喜馬拉雅山沿構(gòu)造走向出現(xiàn)恒河三角洲和孟加拉灣海底扇就是這種側(cè)向變化和穿時(shí)相發(fā)育的表現(xiàn)。 隨著俯沖、碰撞繼續(xù)，殘留洋盆逐漸縮小、封閉消失，同時(shí)前陸盆地不斷擴(kuò)大，磨拉石覆于復(fù)