石油构造分析

第一章 绪论 中国陆上第一口井 延 1 井 1907 中国石油工业的摇篮 玉门石油城 构造级别 tectonics 100m structural 10m minor structures 10cm petro fabrics 1cm rock mechanics 1um 油气发现生产 1 圈闭 2 油源 3 充注 主要技术 1 重力勘探 2 磁法勘探 3 电法勘探 4 地震勘探 5 测井资料 沉积岩覆盖大部分地球表面 约 75 体积只占整个岩石圈 5 沉积岩仅仅作为薄的地壳覆盖在地球表面 覆盖是不均匀的 沉积物堆积在局部地区 不严格的称它为沉积盆地 大部分陆地没有厚的沉积物覆盖 并出现前寒武系火成岩和变质岩 这些稳定的陆地称之为克拉通 craton 沉积盆地不仅是地球演化的档案库 还与人类的生活密切相关 人类大多数都集中生活在现今的沉积盆地地区 如世界著名的三角洲大都是大城市所在地 他直接构建人类的生活环境 沉积盆地还蕴藏着大量种类繁多的资源 例如煤 石油 多种金属和非金属矿产以及对人类 极需的水资源 没有盆地 就没有石油 盆地概念 盆地与沉积盆地是有差别的 在盆地分析中常将沉积省略 沉积盆地 sedimentary basin 是地 球表面相对长时期沉降区域是基底表面相对于海平面长期洼陷或坳陷 depression 并接受充 填地区 沉积盆地既可以接受物源区搬运来的沉积物 也可以充填相对近源火山喷出物质 也接受原 地化学 生物及机械作用形成盆内沉积物 沉积盆地既可以是大洋深海 大陆架 也可以是海岸 山前 山间地带 从构造意义上说 沉积盆地是地表的负性区 地表出沉积盆地以外的其它区域是遭受侵蚀的剥蚀区 及沉积物的物源区 这种剥蚀区是构 造上相对隆起的正性区 隆起正性区遭受侵蚀剥蚀 使其剥蚀下来的物质向负性沉积盆地迁移 并在盆地中堆积下来 这是种均衡调整 或补偿 作用 盆地 现代地貌盆地 沉积盆地 沉积实体 相当厚的沉积物 汇水盆地 地貌表现 高原 丘陵 平原 盆地 含油气盆地 有过油气生成 并运移聚集称为工业油气田盆地 沉积盆地 将其视为整体对其地球动力学进行综合研究 盆地术语可指地貌的 构造的和沉积的 地貌 地形 盆地 沉积盆地 构造盆地 构造盆地 常指强烈构造作用改造的盆地 与原始盆地面貌相差较大 指沉积盆地后期遭受 构造变形和与之相关的差异剥蚀的改造 而在后生的向斜或负向构造中保留的沉积实体 沉积盆地分析发展史 1 初步的沉积成分与构造背景分析 2 沉积充填物分析方法 3 沉积体 系与构造研究 4 沉积吗埋藏史与沉降模拟技术 5 地震地层学的引入 6 盆地模拟技术 第二章 盆地 构造族系最早是 Dahlstrom 用来描述加拿大的落基山山前构造变形 指具有共同力学成因的 一组构造集合体 主要应用在油田尺度或更大尺度构造组合的描述和讨论中 释义 构造 岩石或岩层形态以及各部分之间关系 族系 来源相同 特征相似一组实体 构造 族系 在基本不变边界条件下变形产生的各种有成因联系构造型式集合体 构造型式 不同特 点褶皱和断层等岩层变形实体 边界条件 作用在研究区域边界上力或应力 位移及研究区 域中岩层主要物理 力学 性质等 定义构造族系依据 构造层之间的关系 主要是指盆地盖层与基底间在变形前原始特征及接触方式 基底 结晶基底 准沉积基底 变质基底 其力学性质和物理特征差异直接影响到构造变形特 征 基底和盖层关系 薄皮变形和厚皮变形 位移场 水平收缩 其剖面长度 变形后 变形前 差异垂直位移 变形是差异垂直位移导致 主要构造要素表现为差升降运动 水平伸展 剖面长度 变形后 变形前 差异水平位移 走 划位移 变形由差异水平位移造成 主要构造要素相对走滑位移分量 倾滑位移分量 区 域垂直位移 区域性隆升或沉降 形成不整合面构造和坳陷盆地 构造样式就是同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造的总和 从大区域范围来看 局部构造在剖面形态 平面展布 排列 应力机制上相互间有着密切联系 形成特定构造组 合 变形条件相似的地区 其构造组合也类似 相关构造的总体特征可与其它地区或不同时代的另一组相关构造进行区别和比较 构造样式主要是指几何形态 但也具有力学成因意义 在相同动力学条件下可以出现不停构 造样式 研究构造样式的意义 A 变形条件相似地区其构造组合也类似 B 为构造模拟提供依据 解 决复杂地区构造问题 C 不同的构造的样式伴生有不同的油气圈闭类型 D 为合理解释地震 资料提供模式 E 可在新区资料较少认识和预测含油气去中可能出现的构造样式及有关的油 气圈闭类型 影响构造变形样式主要因素 地层力学性质 相对能干性 层序厚度及垂向结构变化 是否能发生层间滑动 岩层变形与 地层形成年代关系 主动变形机制 变形与地表的关系 未影响到地表 地表变形并发生剥蚀 和充填 断层露出地表 先存构造影响 边界位移 构造族系位移场内局部位移和构造族系 未考虑的边界位移 五个构造族 水平收缩 其剖面长度 变形后 变形前 差异垂直位移 变形是差异垂直位移 导致 主要构造要素表现为差升降运动 水平伸展 剖面长度 变形后 变形前 差异水平位 移 走划位移 变形由差异水平位移造成 主要构造要素相对走滑位移分量 倾滑位移分量 区域垂直位移 区域性隆升或沉降 形成不整合面构造和坳陷盆地 四个构造系 盖层滑脱 盖层与基底之间存在大型区域性滑脱断层或拆离断层 盖层构造变 形发生在区域性滑脱断层上盘 也称薄皮构造 结晶基底卷入 结晶基底与盖层都卷入变形 主要断层切割到结晶基底中 盖层与基底间无大型区域性滑脱断层或拆离断层作为变形分 隔界面 准沉积基底卷入 基底是厚层沉积岩或浅变质岩层 这些基底岩层在盆地沉积盖层 发育前可经历 与盖层呈角度不整合或平行不整合接触 盆地变形过程中在此卷入变形 变 质基底卷入 变质基底是经过较强变质岩层 原始层理已对后续变形不起主导作用 基底岩 层在沉积盖层变形过程中一起被卷入变形 构造族系和构造样式之间的关系 同一构造族系中可包含多种构造样式 如 薄皮收缩构造中变形样式可是滑脱褶皱 也可是 逆冲断层 二者都强调不同构造要素之间成因联系 前者侧重边界变形条件 后者侧重变形 几何学特征 构造族系实际上还有很多过渡类型 介于上述各端元构造族系分类 十种最常见的构造特征 1 拖曳褶皱 沉积岩受断层拖曳形成褶皱 压性逆断层 张性正断层 剪切平移断层拖 曳褶皱有明显差别 2 披覆褶皱 因下部坚硬岩层 基底断块 存在 迫使上部沉积中形成褶皱 即 强制褶 皱 Forced fold 与古地形隆起之上由于差异压实作用造成背斜不同 3 雁列构造 包括断裂和褶皱 是系列平行叠覆构造 本身相互平行 但与总构造形变 走向斜交 4 网络状构造 区域范围内 构造线组平面上相互交切 称 锯齿状 或 之 字形 5 不规则构造带 局部构造成群集中分布 但空间排列 走向延伸没有规律 6 平行构造带 相似构造单元平行排列 构造间隔可很近 平面上呈凹凸相间波状条带 并弯曲呈扇形地带和凹港状地带 7 侧列式 构造带不连续叠覆构造单元 本身相互平行 于总体形变带走向也平行 8 孤立式 呈孤立 单独形式 不与其他相似构造排列在一起 9 天窗式构造 由两组断层相交形成断块 两条断层间断块为最高隆起部位 相当于墙 角断块 10 带状构造 不连续狭长构造带 局部走向可能和主要构造走向平行 斜交或垂直 鉴别构造样式基本准则 1 局部构造平面和剖面形态 2 构造平面展布特征 3 沿走向排列重 大差异 特别注意 区别关键性构造特征 构造在走向排列上局部重大变化 注意总体区域构 造格局 沉积盆地中与构 造样式半生最常 见油气圈闭 基底卷入型构造 样式 扭性断层组 合 压性断块和基 底逆冲断层 张性 断块 基底翘曲 扭性断层组合主 要发育的构造环 境是 板块转换边 缘 离散边缘 汇 聚边缘 切洋壳离散边缘 扩张轴错断 切陆壳离散边缘 形成具有不同沉 积史次级盆地 转换边缘 走向滑 动沿整个平行断 层组分布 或集中 单条主扭断层 汇聚板块边缘与边缘近平行 属纵向扭断层且均处造山带或岩浆弧轴部 板块侵入方向偏斜 造成的 汇聚板块边缘与边缘斜交 斜向扭断层 多在造山带和前陆地区 断层型式和位移方向符合 共轭剪切体系 离散边缘和板内地堑系统 扭断层发育可能性较小 板内产生机会最小 板内扭断层以单条 形式出现 且位移小 半生构造也少 扭性构造组合三亚类 走向扭动 无明显压与张性特征 单纯扭性 汇聚扭动 伴挤压特征 离散扭动 伴拉张特征 主要取决于侧向运动块体排列方式及边界与区域板块相对运动方向 初步鉴定扭性断层 平面上雁列式排列特征 构造局限在连续而狭窄线性构造带内 扭断裂早地震剖面上和地表花状构造 根据断层的三种亚类可构成多种类型油气圈闭 雁列褶皱 雁列正断块 逆冲断层下截断部 位和花状构造 压性断块和基底逆冲断层 汇聚板块边缘 压性断块分布限于前陆区 分布局限 基底逆冲断层可广泛发育在前陆区 造山带和海沟向陆侧斜坡上 压性断块是因为岩石圈板块向下俯冲造成挤压力产生 深部板片范围控制前陆区构造展布 区域 地壳由于受热而变得脆弱也是形成压性断块的原因 汇聚边缘有两种前陆区 弧后前陆区 位于岩浆火山弧和克拉通之间 具有逆冲褶皱带 安第斯型或科迪勒拉型 连接 板内部或克拉通 边缘前陆区 大陆碰撞发展来的 位于岩浆火山弧与古海沟之间 碰撞型或喜马拉雅型 褶皱 和逆冲断层方向板块边缘或早期海沟 基底卷入压性断层 较浅 平缓披覆褶皱或翘起单斜中间 陡倾的拖曳褶皱近基底 倾斜断块 压性断块边界断层面可从近直立到低角度逆冲断层 在剖面上断块像是旋转断片 伴生不对称挠曲 单个构造由简到繁 在挠曲断块边界一翼下倾方向上可看到平行构造轴大型正断层 顶部次 级正断层 包括纵向 横向 在某些披覆挠曲上常见 有些横向断层具有走滑分量 错断翘曲轴 并多以高角度终止在断块边界上 区别断块 滑脱逆冲 聚合性扭曲 断块构造 网格状格局 压性断块断层较浅 倾角较陡 挤压断块作用特殊标志天窗式构造群和 之 形断层 压性断块挤压特征较陡挠曲 断块构造横截面上的旋转断片和单斜阶梯状外貌 逆冲 褶皱带波状形态 扭动带直线贯穿式主断层和雁列式构造 转换边缘上发育上冲断层方向比较单一 伴雁列褶皱 扭动构造组合和逆冲褶皱带的褶皱形态 扭动作用伴生对称褶皱 识别压性断块和张性断块的标志是断块边界断层特征 下图为基底逆冲断层 压性断块形成富含油气圈闭 汇聚板块环境 基底逆冲断层 超高温 高压复杂变形 所以找 油远景不理想 张性断层 正断层广泛发育 次级构造正断层可存在于所有其他构造样式 区域性深层正断层 构成独立张性断块样式 离散边缘个发展阶段上产生 从最初的地壳抬升 初发裂谷 拗拉谷到边缘海 扩张中心以 致被动边缘均可形成 在板块内部某些地区可见 正断层在剖面上是最简单样式之一 平面上形式变化很大 同向断层 下降盘向盆地中心方向下掉断层 反向断层 下降盘背向盆地中心方向下掉断层 图为离散边缘 张性断块 四种张性断层模式 A 平直正断层 B 犁式正断层 C 骨牌式正断层 D 低角度滑脱断层带 相同点 深部有塑性变形带 上部有脆性变形带 正断层发生在脆性带而吸收与塑性带 不同点 断层向塑性层消失的方式有差异 正断层 转换环境 在转换边缘盆地 一侧边界为大型走滑带 另一侧边界发育正断层 这种格局地层披覆挠曲 少见 油气主要靠斜断层和纵断层弯曲 分叉和相互交切来封闭 张性断块剖面无挤压作用 翘曲比压性断块远不明显 断块断面呈阶梯状且伴有旋转 断层 交汇处出现天窗式构造 断层交切点构造起伏达到最大 区域性倾斜或断块旋转 基底翘曲 基底变形造成盖层宽缓翘曲 可出现在所有地区 是板内克拉通主要构造样式 在某些汇聚型边缘盆地稳定翼 转换边缘 盆地稳定翼 及离散型边缘盆地中均可出现 正向单元包括隆起 台背斜 宽阔鼻状构造 构造阶地 地块和穹窿等 负向单元有坳陷 台向斜 凹陷等 发育规模 区域性的 局限性的 特点 孤立发育 没有一定的方向性 区域性差异升降是许多板内翘曲成因 造成差异升降的原因是 地壳内部巨大不均匀性 地 壳下面发生不规则作用 地幔对流 大陆岩石圈变薄和沉降机制 岩石圈冷却和受热差异性 相变 塑性流动 壳下侵蚀 熔融物 质挤 入和滞留 大型岩浆房垮塌及热隆起后地面切割 深层铲形断裂作用也能引起岩石圈变薄沉 降 基底翘曲和基底卷入型褶皱区别 孤立产状 不规则方向性 无明确走向及依赖断裂发育等特征 正向基底翘曲 若位于巨厚沉积盖层之下时 是油气运移集中部位 基底翘曲一般发育时间 长 有利于在沉积盖层中形成局部削截 不整合 地层交会及超覆现象 所有这些因素都可 以促进油气聚集 且伴生圈闭规模大 盖层滑脱型构造样式 滑脱型逆冲 褶皱组合 汇聚板块边缘主要构造样式 沿弧后活动翼和边缘前陆区分布 也出现在海沟内侧斜坡和外 侧隆起区中 在造山带边缘 呈宽阔变形沉积岩带产出 逆冲方向通常是朝向大陆内部 在区域上 滑脱构造外侧呈花边状弧形 逆冲断层及伴生褶皱平行条带组成 这些逆冲断层 和褶皱具有错叠走向排列方式 在局部上 逆冲断层以锐角叠覆排列 凸起方向与构造传递方向一致 背斜出现于逆冲断层 上盘 背斜轴平行与断层走向 剖面上 复杂犁式断层系 断层在深处渐与层理重合 岩性变化及可塑性差别决定断层位置 在软岩石中 逆断层与层面平行或接近平行 在硬岩石中 则与层面斜交 呈阶梯状向上逆 冲 沿上升盘运动方向切过上覆地层 块状碳酸盐岩变形区 典型逆冲席有多个平行断片组 成 在强塑性岩石为主的地区 则主要在上盘形成不对称褶皱 形成的构造从形变带内侧到 外侧 时代逐渐变新 逆冲构造地震剖面上鉴别 基本未变形反射层之上有浅部挤压褶皱 下伏反射层最终收敛于后翼倾向上 后翼倾向于构造传递方向相反 逆冲作用并不显示持续区域性隆起 地层在一翼收敛反映滑 脱不对称性 滑脱型逆 褶皱分布形式 逆冲与褶皱组合 在横向上有大范围连续性 逆冲断层带错叠格局 各错叠随波状而弯曲 扭断层有关构造分布较局限 压性断块分布更没有规律 扭断层相关逆冲断层和褶皱理想走 向应与变形带斜交而不弯曲 扭动作用伴雁列构造 断块的菱形或交叉走向格局 主要圈闭 不对称上盘褶皱和逆冲片前缘内 有效圈闭常限于构造带外部 浅到中等深度 滑脱正断层组合 滑脱正断层存在于各种构造带中 多是其它样式次级构造 如褶皱顶部 底辟构造上方均有 正断层 均是次级构造 滑脱正断层发育部位 大型三角洲及被动边缘大陆坡等开放性沉积环境中 滑脱正断层形成的必备若干条件 大幅度基底沉降 盐岩与泥岩活动 砂岩沉积中心产生盆 地充填差异负荷 沉积物向盆地滑动动力 动力滑动作用 盐岩撤离作用 页岩压实作用 差 异压实与差异沉降作用 超压泥岩流变作用 同沉积断层 生长断层 主要特点 1 一般为走向正断层 剖面上成上陡下缓的凹面向上铲状 2 上盘即下降盘地层明显增厚 同沉积断层最基本特征和识别标志 同一地层在下降盘与上 升盘厚度比称为生长指数 生长指数反映同沉积断层活动强度 3 断距随深度增大 地层时代愈老 断距愈大 4 因断距累计 所以任一标志层断距都反映该层沉积以前断层活动引起的断距之后 5 上盘常发育逆牵引构造 一般构成背斜 与断层走向一致 背斜顶点向深部逐渐偏移 偏 移轨迹与断层面大致平行 逆牵引构造成因 断层上盘沿断层面 下滑时 由于向下 倾角变小而在上部 出现裂口 当出现 裂口时 为弥合这 个空间 上盘下降 的拖力使上盘地层下弯 形成你牵引构造 A 如果地层脆性较高而未能塑性弯曲时 则可 能形成反向断层 B 生长指数 下降盘厚度 上升盘厚度 反映断裂活动强度 前提和假定条件 断裂水下活动期间 沉积时及时 完全补偿的 生长断层上下盘不能有大沉积间断 地层对比可靠程度和上下盘地层保存条件 不考虑沉积压实因素 盐岩构造具有不依靠构造力而靠自身浮力向上运动能力 常沿断裂 褶皱而二者交切处上侵 形成岩株 盐床 盐脉和其他不规则盐体 泥岩构造不受任何特殊构造环境或边块构造部位限制 分布广泛 泥岩构造和盐岩构造在地震剖面上反射中断而呈现轮廓 形态上很相似 常共生 形成复合 形穹窿背斜 根据声速资料区分两种构造 泥岩声速是盐岩一半 此外 泥岩构造不发育边 缘向斜 也可作区分标志 第三章 伸展构造 正断层 水平引力作用下形成的 自然界断层位移有斜向 地震剖面上正断层是指上盘下降 倾向位移分量占明显优势断层 应力图如下 正断层几何学和运动学分类 正断层尺度分类 基底卷入正断层 断陷主编界正断层 位移 1km 次级正断层位移 100m 次级盖层正断层 位移 10 100m 隐形盖层正断层 位移 10m 正断层活动方式分类 同生正断层 同沉积正断层 生长断层 同生基底正断层 同生盖层滑脱正断层 后生正断层 后生基底正断层 压实正断层 伸展断陷 地堑与半地堑 a 堑垒系统 非旋转平面式正断层控制 b 半地堑系统 多米诺式正断层控制 c 半地堑系统 铲式正断层控制 d 复式半地堑系统 坡坪式正断层控制 拆离断层和滑脱断层 拆离断层指地壳中大型低角度或近水平产状断层 主要指大型低角度断层 强调断层面上下 变形差异 滑脱断层指沿某地层接触界面 不整合面或软弱岩层底面发育 差异 拆离断层不完全沿受岩性控制的先存界面发育 但也受岩层能干性影响 而滑脱断层 则没有尺度概念 既可以小型层间断层 也可以大型沿不整合面发育断层 伸展断陷的半地堑组合 单条主边界正断层上盘下降即构成半地堑断陷 完整地堑可视为两相向倾斜主边界正断层 形成半地堑整合而成 相向组合 相对交叠组合 相背组合 相交不交叠组合 正断层运动及相关构造变形 地堑 半地堑背部断裂从形成机制 形成时代分为两类 A 类与边界断层同时形成 受同一 动力机制控制断裂 B 类主边界断层伸展位移诱导出次级断裂构造 前者产状与主边界断层 相同或呈共轭关系 后者与主边界断层上盘变形有关 位于主边界断层上盘特定构造部位在 变形中起调节作用 前者与主边界断层同时形成断裂 后期构造演化过程中收到主边界断层 位移影响或控制 成为主边界断层次级断裂 铲式正断层控制半地堑 内部断层向深部延伸可与主边界断层交会 组成链锁断层系统 铲式扇断阶带 铲式主边界断层伸展变形过程中起主导作用 铲式正断层上盘调节构造 主干正断层位移引起上盘发育滚动背斜 并在构造斜坡及斜坡上 发育共轭断层系或反向断层组等 坡坪式正断层上盘调节构造 主干正断层位移引起上盘形成断层相关褶皱变形 正牵引褶皱 和滚动背斜 并在构造斜坡以及斜坡上发育共轭断层系 坡坪式正断层控制半地堑常是 复式半地堑 自断层边界向断陷斜坡方向依次为主断陷 中 央凸起 断坡凹陷 3 次级构造单元 中央凸起相应断弯背斜构造 断弯凹陷则是深层断坡控 制向斜构造 断坡向斜 多米诺构造演化 平面式正断层旋转受阻产生新旋转平面式正断层旋转平面式正断层向铲式 正断层转化 当正断层转至某一角度后 递进变形促进新正断层形成 新断层切割老旋转正 断层伸展变形继续发育 地堑 半地堑内部次级断层 同向断层 倾向与主边界断层相同的断层 反向断层 倾向方向与主边界断层相反的断层 若地堑深部发育拆离断层或近水平活脱断层 剪切层 当伸展位移量到一定程度后 地堑中 断块体下降受到水平滑脱层限制 断块内部将进一步破裂形成新调节正断层 a 共轭非旋转平面式正断层控制复合地堑 b 相向倾斜两组正断层控制相心式复合地堑 c 多米诺式正断层控制复合半地堑 d 铲式正断层控制复合半地堑 铲式正断层与滚动背斜构造 背斜转折端形态与铲式正断层形态相关 背斜轴面自 上而下向断层方面迁移 逆牵引构造 断层上盘沿断层面下滑时 由于向下倾角 度变下而在上部出现裂口 当出现裂口时 为弥合这 个空间上盘下降的拖力使上盘地层 下弯 伸展断层系统中变换构造 调节构造 主干断层位移引起剖面上 盘变形或发育次级断层 变换构造 主干断层位移沿走向变化 引起两盘断块变形或发育横向 斜 向断层等 变换断层运动性质受被传递主干断 层位态及伸展位移方式 位移量等 多种因素影响 一般多具有走滑分 量 但变换断层与一般平移断层又有明显区别 同一变换断层不同段走滑运动方向可完全相 反 断层软连接和硬连接 分叉线两断层直接相交的线 其位移可直接传递 转换 并通过分叉线协调起来 这种断层 连接方式称为硬连接 断层不直接连接 又保持运动学上联系和协调一致断层组合方式称为软连接 断层间位移传 递是通过两断层间断块变形来完成 背向和相向倾斜伸展断层间变换构造样式 同向倾斜 伸展断层 间变换构 造样式 相向倾斜 平行延伸伸展断层间变换构造样式 同向倾斜平行延伸伸展断层间变换构造样式 主 干 伸 展 断 层与次级断层间变换构造样式 不同倾向铲式正断层扇间变换断层 被动大陆边缘变换断层可能与洋中脊转换断层 相连接 主干边界断层间构造变换 主干边界断层软连接型式及其变换带构造 左图从上到下分别为 同向倾斜正断层 相向倾斜正断层 背向倾 斜正断层 变换带类型模式图 上图反向调节带和下图同 向调节带 薄皮伸展构造 以盆地 基底面或盆地内部软弱 岩层面为滑脱面伸展构 造变形称为薄皮伸展构 造或盖层滑脱伸展构造 常发育在三角洲沉积体 中或被动大陆边缘 并 与薄皮收缩构造相 关 共生 其主要形 成机制与重力滑动 有关 由沉积盖层卷入伸 展变形构造 两种主要构造样式 分别为铲式正断层 系统和多米诺断层 系统 平面上可用弓箭法 则 右图 判断伸展方向 与薄皮构造相关 共生构造变形主要有 与重力滑动成因薄皮逆冲构造共生 与底辟构造共生 与基底卷入构造共生 薄皮构造主要形成机制分为构造环境 重力滑动机制 底辟拱张机制 区域引张机制 图片略 画面脑补 水平收缩构造 水平收缩基本构造样式构造变形后剖面水平长度小于变形前剖面原始水平长度基本构造样 式 逆断层 纵弯褶皱 收缩构造 根据基底和盖层的受力为盖层滑脱收缩构造 薄皮收缩构造 基底卷入收缩构造分 为结晶基底卷入的收缩构造 准沉积基底卷入收缩构造 变质基底卷入的收缩构造 逆冲断层的应力状态 逆断层根据倾角分为冲断层 大于 30 和低角度逆断层或逆掩短断层 小于 30 推覆构造 位移数公里以上 倾角近水平大规模逆断层 逆冲断层 通用概念可包含上述概念全部内涵 指位移显著逆断层及其相关构造变形 坡坪式逆冲断层 断坡是断层切割能干岩层是断层角度较大 段坪是断层切割软弱岩层时断 层角度较小 断层产状变化引起上盘岩层发生褶皱变形 逆冲构造组合 单向逆冲型 叠瓦构造 逆冲双重构造等 背向逆冲型 冲起构造 相向逆冲型 逆冲三角构造 楔状逆冲型 楔状双重构造 楔冲构造 双重构造的组成 其中分支断层 中的断片又称为马石 逆双重构造 楔状双重构造 位 移退回 楔状双重构造 位移转 换 冲起构造 逆冲三角构造 反冲断层 backthrust 是指逆冲断层系中出现的与总体逆冲方向相反的次级逆冲断层 它是 逆冲岩席在前进滑动中因调节在断坡或锋缘前侧所受的阻抗而形成的 有时在应变较弱的 断坪上也可能发育 反冲作用可形成冲起构造和构造三角带 冲起构造中那个次级断层 在地震中 逆断层是倾斜断 面上边的岩石向上运动 而 逆冲断层 是指断层面倾角 在 30 左右或更小的低角度 逆断层 断层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 断弯褶皱 断展褶皱 断滑褶 皱的定义及附图 蛇头背斜 撕裂断层 由逆冲断层引起 横向陡倾断层 具走滑位移 特征 调节逆冲位移和位置 只发育在逆冲断层上盘 图片解释 逆冲断层带变换构造两种主要样式 通过撕裂断层 逆冲调节带 斜列逆冲叠瓦构造调节带 薄皮收缩构造 逆冲拆离断层与滑脱断层 拆离断层 地壳中大型低角度或近水平产状断层 不完全沿受岩性控制现存界面发育 但总 体上也受岩层能干性影响 滑脱断层 沿地层接触界面 不整合面或软弱岩层底面发育 薄皮收缩构造 发育在低角度拆离逆断层或滑脱逆断层之上 沉积盖层逆冲断层和挤压褶皱 变形 前陆地区盖层发生收缩构造变形 基底未变形 或为参与盖层收缩变形 薄皮逆冲构造 坡坪式你断层和铲式逆断层为主要结构要素 薄皮褶皱构造 平行褶皱 滑脱褶皱为主要结构要素 薄皮逆冲构造 叠瓦扇构造 双重逆冲构造和楔状构造 冲起构造与逆冲三角构造 多层次薄 皮逆冲断层叠加组合 叠瓦扇构造 铲式逆断层有序发展的结果 分为两种模式前展式和后展式 自然界中常见的是 前展式 由第一个铲式逆冲断层向前展开 薄皮逆冲构造形成机制 运动学方向判断逆冲位移方 向弓箭法则 1 简单重力滑动 2 重力扩展说 3 侧压作用 4 下冲模式 5 后推力模式 6 孔隙液压说 7 多层次滑脱推覆 基底卷入断层产状特征 逆冲断层系统根带 中带 和 前缘带 根带 造山带轴部或靠山脉侧 前陆盆地边缘 中带 前陆区逆冲楔及背驼式盆地中逆冲楔状体 前锋 前渊凹陷或前缘隆起内侧斜坡 前陆盆地系统 收缩构造带与毗邻克拉通间大陆地壳上沉积物堆积地区 地区沉降主要是与俯冲作用导致 周缘或弧后褶皱逆冲带有关地球动力学过程响应 据沉积带与逆冲带几何关系分为 4 个分隔构造沉积带 逆冲楔顶部带 前渊带 前隆带 隆外 凹陷带 走滑断层 两盘断块体以相对走滑位移为主要运动特征断层 走滑构造 与水平剪切作用有关构造变形总和走滑断层引起两盘断块或走滑断层上覆地层变 形 左旋走滑断层 位移矢量向右 左旋平移断层 右旋走滑断层 位移矢量向左 右旋平移断层 正走滑断层 倾向位移分量为正断层 逆走滑断层 倾向位移分量为逆断层 走滑断层垂直位移 水平位移变换为垂直升降位移分布 走滑构造组合 主位移带 PDZ 与走滑构造带走 向一致 连续走滑层位移带 伴生构造 走滑构造带内部主要走 滑位移带附近区域 由于走滑位移 引起的各种构造变形 伴生构造的 局部应变轴方向与走滑构造带变形椭圆中应变方向基本一致 R 同向走滑断层 R 反向走滑断层 P 同向剪切破裂 Y 剪切 T 局部张破裂 另外局部收缩变形 雁行式褶皱与逆断 层组 斜压走滑盆地 在走滑挤压主位移带或正花状构造隆 起边缘发育 在盆地形状窄而长 也可 能在扭压作用下 产生向斜下弯 走滑构造识别标志 水平错位 雁列构造 花状构造 直线延 伸 辫状型式 剖面识别 走滑断层是近直立断层 如地层产状近水平 剖面上无地层垂直位移 花状构造 海豚效应和丝带效应 走滑带内部构造和夹块 剖面上地层不连续现象 地震上品质差反射层不对应 上下断层不协调 花状构造主要特征 与基底有关 在深部主位移近垂直 向上分散并重新结合呈喇叭形状 并置岩块 明显不同基底类型 单个地层单元厚变岩相突变 一条剖面上的分离 同一剖面上正 逆分离断层 不同平面上断层引起分离幅度不同 平面标志 走滑断层面依次发展形成网状断层带 线性延伸或带状展布 两侧地质界线水平错开 斜列盖层褶皱 扭动沉积特征 扭动沉积盆地窄而深 两侧不对称 构造较复杂 相变大 很窄范围发育很厚沉积相 碎屑成 分和邻近可能物源地区不相匹配 扭动活动时期发生大规模 快速倾向滑动 角砾岩堆积并向盆地中心急剧过渡为细粒沉积 随盆地发育沉积发生迁移 沉积作用和构造活动同期发生 沉积物时代沿走向变新 厚度极 大 沉积速度快 形成沉积柱体 同时代沉积物中由于邻近沉积单元加厚 而形成局部不整合 薄皮与厚皮走滑断层 常与薄皮收缩构造 薄皮伸展构造共生 基底卷入走滑构造 盆地基底与沉积盖层共同发生走滑构造变形 盆地基底岩层中主干走滑断层向上直接切割所有盖层岩层 也可在基底顶面或盖层岩层内 部消失 基底走滑断层与盖层也可以产生滑脱 但滑脱并未破坏基底与盖层在走滑构造变形方面统 一性 基底与盖层关系对走滑构造影响 基底走滑位移越大 盖层走滑变形也愈强烈 盖层厚度越大 基底走滑位移引起走滑变形带宽度越大 盖层岩层中发育有较厚软岩层时 基底走滑位移引起盖层走滑变形宽度越大 盖层岩层中发育有较厚软弱岩层也容易发育雁列滑脱褶皱 而盖层褶皱变形宽度一般比盖 层走滑断层带宽度更大 走滑构造演化趋势 盖层走滑变形带宽度在走滑构造演化中会变化 基底走滑断层发育早期 盖层发育较宽雁列褶皱 随走滑位移量增大 盖层雁列褶皱宽度加大并在递进变形过程中出现各种刺激破裂 走滑递进变形使基底走滑断层与盖层走滑断层连接起来后 盖层走滑变形带宽度变窄 走滑 位移相对集中在贯穿基底与盖层主干走滑断层上 第五章 底辟构造 底辟作用 地壳深部塑性物质向上运移及其对上覆岩层构造作用 形成构造变形称底辟构造 按照底辟核岩性可以分为 岩浆岩底辟构造 变质岩底辟构造 低密度沉积岩层底辟构造 沉积盆地常见底辟构造如 盐岩 膏盐岩 泥岩底辟构造 底辟核与上覆岩层关系 隐刺穿底辟 刺穿底辟 底辟核顶部埋藏深度 深层底辟大于 3000 米 中层底辟 1200 3000 米 浅层底辟小于 1200 米 盐底辟构造样式 盐穹 由盐类岩石底辟形成构造 也称盐丘 盐底辟核形态 剖面上 枕状 丘状 陀螺状 柱状 脊状 墙状 蘑菇状 鸭头状 瓶塞状 塔松状等不同形态 平 面上 圆形 椭圆形 沿断裂底辟墙状底辟则表现为长条 形 悬挂体 盐底辟核向上运动 侧向伸展 同时岩底辟核部 受围压影响发生收缩 使底辟核向两侧伸入核上岩层中 盐岩层覆盖在较晚沉积岩层上 泪滴体 底辟核盐岩向上运移与盐源部分脱离称为无根 悬挂体 岩帽 深层盐岩底辟上升至浅层后受地下水溶蚀 淋漓 难溶或不溶残渣残留在底辟核顶部形成一层外壳 岩帽 主要是有硬石膏 石膏 方解石组成 核上岩层变形样式 塑性底辟核上供对核上岩层施加构造力相当于 垂直面差异挤压力或剪切力 迫使岩层发生水 平方向伸展 核上岩层主要表现为局部水平伸 展构造变形 底辟构造需要较长地质发育时期 因而盆中底 辟构造常具同沉积构造 底辟作用时期同沉积 岩层在底辟顶部明显减薄或局部被剥蚀 底辟核形态和垂直位移度随盆地演化发生变化 对上覆同沉积地层厚度 岩性分布有重要影响 左图 盐底辟上覆地层构造样式 盐岩底辟核内部变形 底辟核内部一般都有复杂柔流褶皱或肠状褶皱 主要表现为盐岩层向上位移过程中引起单层盐 岩拉薄和折叠加厚 一般单层盐岩并不因为强 烈褶皱变形而被拉断 但盐岩底辟核内也可以发育韧性断层 盐岩层内部标志层面在地震剖面上未形成反射 底辟核内褶皱变形样式无法显示 核下岩层变形样式 深埋于地下低密度软弱岩层在上覆地层差异压力作用下向上运移而形成底辟构造 核下岩 层则可缓倾斜单斜岩层或近水平岩层 明显受区域构造应力场作用影响形成盐底辟构造 核下构造层构造变形常是诱发底辟作用重 要因素 底辟构造平面上分布有一定方向性 与区域构造线方向有关 底辟核下伏岩层中可 能发育有断层 底辟构造形成条件 要有足够厚度低密度软弱岩层