油氣勘探構(gòu)造：第三章 底辟構(gòu)造

1、第三章 底辟構(gòu)造 （diapiric structure） 底辟構(gòu)造的概念及分類鹽底辟構(gòu)造的基本特征和形成演化 底辟構(gòu)造概念地殼深部的塑性物質(zhì)（鹽、石膏、泥和巖漿等）在外力的作用下向上運(yùn)移及其對上覆巖層的構(gòu)造作用，稱為底辟作用（diapirism），底辟作用形成的構(gòu)造變形稱為底辟構(gòu)造。底辟構(gòu)造包括巖漿底辟形成的構(gòu)造、變質(zhì)巖底辟形成的構(gòu)造和低密度沉積巖層底辟形成的構(gòu)造。沉積盆地中常見的底辟構(gòu)造是鹽巖、膏鹽巖、泥巖底辟作用形成的，其中又以鹽巖形成的底辟構(gòu)造最普遍、最復(fù)雜也稱為鹽構(gòu)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? 統(tǒng)計資料表明,在全世界120個與鹽構(gòu)造有關(guān)的含油氣盆地，它們控制著已探明石油儲量的89%和天然氣儲量的80%。這表明鹽構(gòu)造與油氣運(yùn)聚成藏有著極為密切的關(guān)系，研究鹽構(gòu)造對發(fā)現(xiàn)油氣藏有非常重要的意義。 鹽構(gòu)造主要發(fā)育在兩種類型的沉積盆地中,一類為伸展或裂谷后期盆地,如墨西哥灣盆地、北海盆地等;另一類為前陸盆地（擠壓性）,如波斯灣盆地、沿阿爾卑斯造山帶發(fā)育的盆地群、加拿大北極地區(qū)的盆地和中國塔里木盆地庫車坳陷、川東北盆地等。底辟構(gòu)造類型根據(jù)底辟核的巖性分

4、為：鹽底辟、泥底辟、巖漿巖底辟、變質(zhì)巖底辟根據(jù)底辟構(gòu)造形成時的環(huán)境溫度分為：低溫底辟、高溫底辟根據(jù)底辟核頂部埋藏深度分為：深層底辟（3000米）、中層底辟（1200米3000米）、淺層底辟（1200米）根據(jù)底辟核與上覆巖層的關(guān)系分為：隱刺穿底辟、刺穿底辟底辟構(gòu)造類型根據(jù)底辟核與核上巖層的關(guān)系，可以將底辟構(gòu)造分為隱刺穿底辟構(gòu)造和刺穿底辟構(gòu)造兩大類。鹽底辟構(gòu)造的基本特征 由鹽類巖石底辟形成的構(gòu)造也稱為“鹽穹”（salt dome，也譯為鹽丘），鹽底辟構(gòu)造也稱為鹽構(gòu)造（salt tectonic ）結(jié)構(gòu)要素：底辟核、核上構(gòu)造、核下構(gòu)造鹽底辟核的形態(tài) ：鹽底辟核可表現(xiàn)為枕狀、丘狀、陀螺狀、柱狀、脊?fàn)睢?/p>

5、墻狀、蘑菇狀、鴨頭狀、瓶塞狀、塔松狀等不同的形態(tài)在平面上，底辟核多為圓形、橢圓形，沿斷裂底辟的墻狀底辟則表現(xiàn)為長條形鹽底辟核的基本特征 常見的鹽底辟核樣式“懸掛體”（overhang）：鹽底辟核向上運(yùn)移的同時可以側(cè)向擴(kuò)展，同時鹽巖底辟的通道部分受圍壓的影響可以發(fā)生收縮，使底辟核象屋檐一樣伸入到核上巖層中，并導(dǎo)致鹽巖層覆蓋在形成時代比它更晚的沉積巖層之上。“淚滴體”（tear drop）：底辟核的鹽巖向上運(yùn)移甚至可以與鹽源部分脫離，底辟核成為一個無根的懸掛體?！胞}帽”（salt canopy）：深層的鹽巖底辟核上升至淺層地層中時還會受到地下水的溶蝕、淋漓，一些難溶的或不溶殘渣殘留在底辟核頂部形成

6、一層外殼，稱為“鹽帽”。鹽帽主要由硬石膏、石膏和方解石組成，厚度差別較大，從幾米到幾十米、甚至幾百米。一般可以分為三個帶：底部主要由硬石膏組成，厚度也相對較大；中間為石膏層；上部為方解石和石灰?guī)r。有時鹽帽中還含有天然硫。如果鹽巖底辟核頂面為平面狀，鹽帽的分布范圍通常比底辟核頂面的主題范圍還大。鹽丘懸掛體“淚滴體”（tear drop）鹽底辟核內(nèi)部地震呈雜亂反射，圍巖的反射界面在此突然中斷核上巖層的變形特征 塑性的底辟核向上運(yùn)移對核上巖層施加的構(gòu)造力相當(dāng)于垂直層面的差異擠壓力或剪切力，迫使巖層發(fā)生水平方向的伸展，因此核上巖層主要表現(xiàn)為“局部的”水平伸展構(gòu)造變形。底辟構(gòu)造的發(fā)育是一個較長的地質(zhì)時期

7、，因而沉積盆地中的底辟構(gòu)造通常也是同沉積構(gòu)造。底辟作用時期的同沉積巖層在底辟核頂部明顯減薄或局部被剝蝕。底辟核形態(tài)和垂直位移幅度隨著盆地的演化而發(fā)生變化，對上覆同沉積地層的厚度甚至巖性分布有重要影響。 常見的鹽底辟核上巖層構(gòu)造樣式頂部因張力作用產(chǎn)生一系列正斷層上部背斜構(gòu)造常被斷層復(fù)雜化地塹斷裂系平面上，主要表現(xiàn)為圓形、橢圓形、脊?fàn)铥}丘的邊緣向斜之間，地層向上拱起，形成一個寬緩的背斜構(gòu)造龜背式背斜構(gòu)造（Turtle structure)核下巖層的變形樣式 有些底辟構(gòu)造純粹屬于自發(fā)形成的底辟構(gòu)造，即深埋于地下的低密度軟弱巖層在上覆地層的差異壓力作用下向上運(yùn)移而形成底辟構(gòu)造。這種底辟構(gòu)造的核下巖層可

8、以是緩傾斜的單斜巖層或者近水平巖層有些鹽底辟構(gòu)造的形成明顯受到區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用的影響，核下構(gòu)造層的構(gòu)造變形常常是誘發(fā)底辟作用的重要因素。這種情況下，底辟構(gòu)造在平面上的分布可以有一定的方向性，與區(qū)域構(gòu)造線方向有關(guān)，底辟核下伏巖層中可能發(fā)育有斷層 庫車前陸褶皺帶鹽相關(guān)構(gòu)造鹽上構(gòu)造: 斷層相關(guān)褶皺、逆沖推覆構(gòu)造、背沖斷塊構(gòu) 造、三角帶和“鹽成凹陷”（minibasin）鹽層構(gòu)造: 鹽枕（鹽窿或鹽丘）、外來鹽席、鹽焊接構(gòu) 造和“魚尾構(gòu)造”（fish-tail structure）鹽下構(gòu)造: 第三系鹽滑脫層之下的地層形成的疊瓦沖斷 帶、雙重構(gòu)造、斷層相關(guān)褶皺和背沖斷塊 或斷褶構(gòu)造 鹽上構(gòu)造: 斷層相關(guān)

9、褶皺、逆沖推覆構(gòu)造、背沖斷塊構(gòu)造、三角帶構(gòu)造等斷彎褶皺逆沖斷層逆沖斷層推覆體(外來巖系)原地巖系鹽巖層的存在可以導(dǎo)致形成鹽上逆沖斷層和推覆構(gòu)造鹽成凹陷鹽枕鹽枕“鹽成凹陷”(mini-basin) 由重力作用導(dǎo)致下伏鹽層往兩側(cè)擴(kuò)展，鹽層減薄乃至消失, 使上覆層發(fā)生同生沉降而形成的小凹陷，如拜城凹陷、克拉蘇構(gòu)造帶上的小凹陷等鹽層減薄鹽成凹陷庫車前陸褶皺帶鹽層構(gòu)造主要類型有鹽枕（鹽窿或鹽丘）、外來鹽席、鹽焊接構(gòu)造、鹽間或鹽層內(nèi)部斷褶構(gòu)造等鹽層內(nèi)部斷褶構(gòu)造庫車坳陷BC94139地震剖面鹽枕鹽枕外來鹽席 沿逆沖斷層帶本身呈席狀分布的薄板狀外來鹽體，來自深部的下第三系鹽層, 在逆沖斷層活動期間, 沿斷層發(fā)

10、生流動和運(yùn)移,并充填斷層造成的空間庫車盆地秋立塔克構(gòu)造帶BC9999地震剖面外來鹽席原地鹽枕外來鹽席庫車坳陷 BC99-102、BC-105 線地震地質(zhì)解釋剖面外來鹽席外來鹽席鹽焊接構(gòu)造鹽焊接構(gòu)造鹽枕鹽枕疊瓦沖斷帶鹽下構(gòu)造：以下第三系膏鹽層為上滑脫層形成的構(gòu)造 疊瓦斷層帶 雙重構(gòu)造 斷層相關(guān)褶皺 背沖斷塊和斷褶構(gòu)造鹽下層構(gòu)造樣式庫車坳陷 BC99-102、BC-105 線地震地質(zhì)解釋剖面鹽層滑脫帶 頂板沖斷層煤層滑脫帶 底板沖斷層雙重構(gòu)造雙重構(gòu)造 由以鹽層滑脫帶構(gòu)成的頂板沖斷層、煤層滑脫帶構(gòu)成的底板沖斷層及夾持其間的疊瓦狀沖斷層及斷片組成，有時可能與底滑脫帶有關(guān), 出現(xiàn)基底卷入背沖斷塊構(gòu)造和斷

11、層相關(guān)褶皺 由背沖斷層及夾持其間的斷塊構(gòu)造組成，是一種非常有利的油氣圈閉構(gòu)造類型, 由于其上被鹽層覆蓋, 構(gòu)成有效的儲蓋組合庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶BC95226地震剖面背沖斷塊構(gòu)造背沖斷塊構(gòu)造鹽 鹽構(gòu)造的分帶性 分帶性明顯；鹽丘構(gòu)造一般自盆邊向盆內(nèi)呈排帶展布。 鹽構(gòu)造的分帶性及四種構(gòu)造類型盆地邊緣的底辟，地塹發(fā)育偏移底辟高點底辟幅度低，上覆地層不發(fā)育斷層，僅發(fā)育低幅度同沉積披覆背斜隨著向盆內(nèi)推進(jìn)，底辟幅度增加，上覆層內(nèi)開始發(fā)育斷層，同沉積披覆背斜的幅度隨之增大，部分層開始被刺穿隨著向盆內(nèi)推進(jìn)，底辟幅度增加，上覆層內(nèi)斷層進(jìn)一步增多，同沉積披覆背斜的幅度隨之進(jìn)一步增大，被刺穿的上覆層增多鹽底辟構(gòu)造的

12、形成機(jī)制 鹽底辟構(gòu)造是鹽巖在高溫高壓下塑性變形的結(jié)果，塑性變形變形取決于兩方面的因素：（1）鹽本身在一定條件下的塑性大??；（2）外力作用，包括差異負(fù)荷、密度倒轉(zhuǎn)、浮力、重力和構(gòu)造應(yīng)力等。差異負(fù)荷是由于鹽巖以上蓋層的厚度差和巖性差異引起；密度倒轉(zhuǎn)是底辟生長的重要條件 密度倒轉(zhuǎn)是底辟生長的重要條件之一。重力鹽丘的發(fā)育必須具備三個基本條件：a鹽的相對密度 鹽上覆層；b鹽層要有足夠的厚度；c鹽層以上的負(fù)荷壓力分布不均勻，或鹽層表面有足夠大的起伏。 長期發(fā)育的底辟：早期可能浮力起主要作用，后期差異負(fù)荷可能起重要作用。 當(dāng)密度發(fā)生倒轉(zhuǎn)時,在重力作用下,隨著密度更大的上覆地層的下沉,鹽體會向上抬升 差異負(fù)荷

13、作用是指鹽上地層的厚度、密度和強(qiáng)在側(cè)向上發(fā)生變化,在局部地區(qū)減薄,從而在構(gòu)造作用下形成差異負(fù)荷，造成的壓力驅(qū)使處于塑性狀態(tài)下的鹽層向上生長。 重力滑動和重力擴(kuò)展作用造成的鹽構(gòu)造主要與陸坡環(huán)境或造山帶前緣由于山系抬升形成的構(gòu)造斜坡有關(guān) 熱對流作用形成的鹽底辟,是由于底部較熱的鹽體發(fā)生膨脹上升,并使密度減小,鹽層在熱對流的作用下發(fā)生反轉(zhuǎn)形成鹽構(gòu)造 區(qū)域伸展作用和區(qū)域擠壓作用也能觸發(fā)鹽構(gòu)造的形成,鹽體可以從由區(qū)域伸展作用形成的地塹下部隆起；同時伸展斷層可以使上覆層在局部地區(qū)減薄,從而在構(gòu)造作用下形成差異負(fù) 荷,促使鹽構(gòu)造的形成 底辟構(gòu)造與油氣成藏的關(guān)系鹽的流動不僅形成眾多的構(gòu)造、地層巖性及其組合型油

14、氣圈閉，而且也影響油氣藏的分布；底辟構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的豐富而復(fù)雜的斷裂系，可為油氣的垂直短距遷移提供了良好的通道；鹽巖是良好的封蓋層。鶯歌海盆地位于南海北部大陸架的西北側(cè)，呈北西南東走向分布于印支半島與海南島之間，面積約12萬平方千米。它是受巖石圈拉伸和紅河深大斷裂走滑雙重機(jī)制作用下形成的新生代轉(zhuǎn)換伸展盆地?？煞譃槿齻€構(gòu)造單元（如圖）。中央拗陷帶為底辟發(fā)育帶。底辟構(gòu)造實例鶯歌海盆地 總體呈展布，自東向西分為五排。各排走向近南北向，組成一雁行排列的底辟群，反映了盆地曾受區(qū)域剪切力的作用。底辟構(gòu)造縱向發(fā)育特征多源多期，縱向疊置發(fā)育能量的發(fā)展經(jīng)歷了積累釋放再積累再釋放的幕式過程，伴隨發(fā)生了多源多期的底辟

15、構(gòu)造。各期疊置，形成底辟串。底辟上拱幅度小，對圍巖產(chǎn)狀影響輕微底辟具有高溫高壓，熱流體活動強(qiáng)度烈的特征DF1-1DF1-1-11924528E鶯歌海盆地底辟構(gòu)造形成機(jī)制幾種觀點目前對鶯歌海盆地中央拗陷帶的底辟構(gòu)造類型有幾種觀點：泥底辟、流體底辟、泥流體底辟。泥流體底辟觀點認(rèn)為：中央構(gòu)造帶的底辟構(gòu)造經(jīng)歷了兩個主要的構(gòu)造演化階段，即中中新世在區(qū)域扭壓性應(yīng)力場和超壓共同作用下發(fā)生的、以泥底辟為主的演化階段和晚中新世第四紀(jì)在區(qū)域扭張性應(yīng)力場和超壓共同作用下形成的、以熱流體底辟為主的演化階段。鶯歌海盆地天然氣分布預(yù)測模式圖烴氣+N2烴氣+CO2CO2 +烴氣烴氣+CO2CO2+烴氣CO2+ 烴氣烴氣烴氣烴氣為主烴源巖CH4或烴氣+CO2CO2 ?更