第10章含油气盆地.ppt

1、第十章 含油气盆地 第一节 盆地的基本概念 第二节 伸展盆地 第三节 压陷盆地 第四节 走滑盆地 第五节 克拉通内盆地 第六节 盆地内部构造单元 第七节 中国含油气盆地的基本特征,第一节 盆地的基本概念,一、为什么要研究沉积盆地 二、盆地的基本概念 三、含油气盆地 四、沉积盆地的结构要素 五、盆地的沉降原因 六、盆地的分类,一、为什么要研究沉积盆地,理论意义： 盆地是地球系统演化的产物，它与造山带是大陆及其边缘最重要的构成单元。 （1）盆地的形成受控于岩石圈板块之间的相互作用以及地球深部 地幔的动力学背景，因此通过对沉积盆地形成演化动力学的 研究，可以大大促进板块构造学和地球动力学研究的深化；

2、 （2）盆地的形成演化受地球大气圈、水圈、生物圈和岩石圈等多 圈相互作用的影响，是地球内、外地质营力综合作用的结 果，故盆地是研究地球系统多圈层耦合作用的良好载体；,沉积盆地是大自然提供给人类能源、矿产资源、水资源等 最重要的宝库； No Basin， No Oil -Perrodon A （1983） 近600个盆地，找到巨型油气田的75个（13%）； 找到油气的215个（37%）； 富含有机物的盆地流体在成矿流体中居重要地位，沉积盆地 是形成超大型层控矿床的必要条件；,实际意义,二、盆地的基本概念,朱夏（1965）： 在地质发展的一定历史阶段、一定运动体制下形成的统 一的沉降大地构造单元；

3、 A.W.Bally（1975）： 包含有超过1km厚沉积物的沉降体制，它现今仍或多或 少保存有原来的形状； Fischer（1975）： 对于地貌学家或地理学家，盆地为岩石圈表面在三度空 间上的凹地，其中充满了水或空气； 对于地质学家，盆地还具有第四度空间即时间概念，并 包含有厚达数千米的沉积物及火山岩；,Selley（1985）： 将盆地分为地貌、沉积、构造盆地三种； 地貌盆地 指被天然高地围绕的一块低地； 大陆地貌盆地可以是较小山间平原，也可以 是横贯大陆的河谷； 水下地貌盆地可以从小型的冰碛湖到大型的 大洋盆地；,沉积盆地 指沉积岩或沉积物分布的地区； 几点说明： 前者是地质历史时期中

4、的沉积盆地，如华北板块 广泛发育古生界，是古生代的沉积盆地； 后者是现在正发生沉积作用的沉积盆地，如华北 平原、塔里木盆地等，现在仍发生沉积作用； 在沉积作用发生时，沉积盆地可以具有盆形地貌， 也可以不具有盆形地貌，如大陆坡的沉积作用 就发生在斜坡上；,构造盆地 （沉积后盆地） 在这种盆地中，岩相带的走向、古水流 的方向与盆地的现存构造无关； 形成盆地的沉降运动发生在变形岩层沉积之后； 当构造盆地（相对于早期沉积盆地而言）又接受 沉积后，构造盆地也可以说是后期的沉积盆地；,叠合盆地 构造作用使同一地区不同地质时代、不同成 因类型的沉积盆地进行叠合，形成叠合盆地； 特点： 其形态和边界常由后期相

5、对年轻盆地的构造 边界所决定； 朱夏称这些不同时期形成的盆地单元为盆地 原型（proto-type）或盆地单型（mono- type）；,三、含油气盆地,1.概念 指具备成烃要素、有过成烃过程并已发现有商业 价值的油气聚集的沉积盆地； 显然，含油气盆地仅仅是所有盆地中的一部分；,含油气盆地必须具备的条件 （1）要有一个稳定持续下降的大地构造环境； （2）要有一个有机质赖以大量繁殖、聚集和沉积下来得 以避免氧化而向石油转化的古地理环境；实践证 明，这种环境就是具有一定水体深度的内陆湖泊 和陆棚浅海地带； （3）必须经受一定程度的构造运动，从而一方面可以推 动油气运移和为油气运移创造必要的构造条件

6、， 同时可以为油气聚集提供圈闭场所；,含油气盆地是油气生成、运移、聚集的基本地质单位,含油气盆地分析流程,四、沉积盆地的结构要素,盆地分析的重要任务之一是对其进行解析，识别 出各种结构要素，阐明它们的配置关系； 盆地的三大结构要素 盆地的基底 盆地的沉积盖层 盆地的周边,（一）盆地的基底与深部结构 基底（Basement）： 指盆地沉积盖层之下古老岩石单元，或者说由 盆地形成之前的岩系组成，可以由古老的结晶岩或 变质岩组成，也可以由沉积岩系组成，还可以由二 者混合组成；它是盆地赖以存在的基础；,说明： 许多大盆地发育于古老地台或微地块基底之上，如鄂尔多斯、 四川、塔里木盆地等； 有些盆地基底是

7、复合的，如准噶尔盆地基底包括古老微地块 和古生代褶皱带； 盆地深部研究已经由基底延伸到moho面以及岩石圈的底界面； Dickinson（1997）提出地幔软流层与岩石圈之间的界面是控制 盆地演化的更为重要的界面，更具有动力学意义，如流动的软 流圈加之于岩石圈底界面的力可能是岩石圈伸展减薄的主要原 因，并导致裂谷盆地形成（Ziegler，1992）；,（二）盆地的内部结构 沉积盖层： 指在基底之上发育的沉积岩层； 盆地的内部结构 主要从沉积地层和构造两个方面入手： 盆地的等时地层格架和建造单元 盆地的构造格架和构造单元,1、盆地的等时地层格架和建造单元 地层格架（stratigraphic f

8、ramework） 指盆地中地层和岩性单元的几何形态及其配置关系 （Conybeare，1979），是一种三维概念； 以标准露头剖面或基准井为基础来划分、建立地层序列； 借助地震地层学方法，快速识别出盆地内不整合间断面 及其相应的整合面，划分对比不同级别的层序地层单元， 建立等时地层格架； 进一步研究沉积体系和相，重建各地质时期盆地古地理环境；,2、盆地的构造格架和构造单元 构造格架（structural framework） 指盆地演化过程中起控制作用的主要构造所 构成的系统； 识别和划分盆地中隆起和坳陷等构造单元，分析 其配置关系是构造格架分析的最重要内容； 如裂谷或断陷类盆地中最重要的是

9、对盆地形成 演化起重要作用的主干断裂系统，它们将盆 地划分出一系列断隆带和断陷带，构成盆地 构造格架；,（三）盆地的周边 指盆地周围的边界，可以是沉积边界（deposition margin）,也可以是侵蚀边界（eroded margin），盆地周边的性质决定了盆地的基本类型；,同沉积盆地（syndepositional basin） 指沉积充填阶段盆地的原来面貌，盆地边界为沉积 边界；通常盆地与其外围边界地质体的接触关系主 要有超覆接触和断层接触两种，从而可进一步分为 坳陷盆地和断陷盆地（分为单断、双断）； 后沉积盆地（postdepositional basin） 指受后期构造变形的影响和

10、剥蚀破坏，原有面貌被 改造了的盆地，其边界常为侵蚀边界；,五、盆地沉降的原因,沉积盆地是地球表面的长期沉降区，盆地的沉降是岩石圈动力学演化的基本过程之一； 从岩石圈动力学的角度看，盆地的沉降机制（构造沉降机制）可以分为三类：,1、单一的热沉降机制 指由于先前受热岩石圈的冷却收缩及伴随的密度增 大而产生的均衡沉降； 它是大陆裂谷裂后坳陷、大洋盆地以及被动大陆边 缘的重要沉降机制之一； 例子： A，最典型的例子是大洋盆地的沉降，大洋岩石圈通常形成 于大洋中脊（平均海拔-2.5km），随着海底地壳背离 扩张中心，岩石圈会不断冷却沉降，离开大洋中脊越 远，沉降越深；,B，对于大陆岩石圈，岩石圈和地壳加

11、热造成隆起，随之 地表侵蚀使地壳变薄，然后当高热流停止活动即又 变冷时会导致这种衰减地壳的沉降； C，热作用还会引起深部辉长岩或麻粒岩相向稳定的榴辉 岩相的转化（相变），从而使深部收缩，造成岩石 圈表面沉降； 岩石圈的热来源 软流圈的热对流（或地幔柱）； 岩浆的侵入； 放射性元素的衰变； 摩擦生热等；,2、地壳或岩石圈厚度的变化 地壳减薄引起沉降； 岩石圈（地幔）减薄会造成地幔的热隆起； 引起地壳减薄的因素 地下热隆和地表侵蚀； 机械拉伸延展； 壳下侵蚀等；,地壳或岩石圈厚度的变化与两种大的岩石圈构造 动力学背景有关： 拉张作用动力学体制 拉张作用导致地壳发生机械伸展减薄， 引起由地壳张性断裂

12、控制的沉降； 挤压作用动力学体制 在造山带地区，岩石圈可以由于与软流圈的相 互作用而从其底部变薄，甚至发生壳下侵蚀；,3、构造负载作用 指岩石圈构造加载造成的挠曲或弯曲沉降； 常见的构造加载方式 链式火山或海山等小规模载荷 山脉式大规模载荷，形成前陆盆地 致密物质（如超铁镁质岩体）贯入地壳（？）,在以上动力学沉降机制之上，还必须加上 沉积载荷的驱动力，它强化了热学的和构 造的基本机制； 沉积负载作用 指盆地内水、沉积物等产生的沉积载荷对盆地沉降的驱动； 特别是大型三角洲发育的海湾地区，接受了大量的沉积，其 负荷作用可以导致均衡下沉，岩石圈变形弯曲成为一个 宽阔区域下坳带；,几点说明： 促使盆地

13、发生沉降的因素有构造作用和沉积物负载 作用两大类： 盆地总沉降包括构造沉降（构造作用造成的盆地沉 降）和沉积物负载作用造成的盆地沉降两部分； 构造沉降量对应时间做图，即得到构造沉降曲线，该 曲线反映盆地类型及形成的动力学机制；,从岩石圈动力学角度来看，盆地构造沉降的通常是以 一种为主，多种机制综合作用，共同构成盆地沉降 的构造热体制； 不同沉降机制之间有些是相互联系的，一种机 制可能触发另一种机制，如热对流作用可以触发岩 石圈的拉伸作用或者岩石圈底部的底侵作用； 从盆地的演化看，构造沉降是最基本的沉降，而沉 积物负载作用促使盆地沉降持续发展，并常常在盆 地演化的晚期转化为主要的沉降机制； 盆地

14、沉降机制很复杂，目前的知识储备和研究水平 还不足以解释和预测盆地沉降的确切过程；,六、盆地的分类,沉积盆地的类型划分是盆地分析的基础和油气资源 评价的重要依据之一。,（一）盆地的分类原则及类型,盆地的分类原则有多种，依据不同原则可分为多种类型： 根据盆地的规模可分为： 超巨型（大于100万平方公里） 巨型（50万100万平方公里） 大型（10万50万平方公里） 中型（1万10万平方公里） 小型（小于1万平方公里）,根据盆地的平面形态有圆形、椭圆形、长条形、 菱形盆地和槽地等； 根据盆地的剖面形态分出对称的和不对称的或箕 状的、单式箕状或复式箕状盆地等； 根据沉积作用与盆地形成作用在时间上相互配

15、合 关系又可分为先成盆地、同生盆地、次生盆地 或地貌盆地、沉积盆地、构造盆地等等； 根据盆地基底的性质分为前寒武纪褶皱基底、加 里东褶皱基底、华力西褶皱基底和阿尔卑斯褶 皱基底等； . .,分类科学方法 是对事物进行深入研究所必需的一种研究方法，通过分 类有助于把握事物之间的区别和联系，揭示事物的规 律性，同时也有助于对事物性质的预测； 理论上，可以根据事物的任何性质对其进行分类， 从而事物有多少种性质，就可以有多少种分类方案； 对事物进行分类是为了对事物作深入研究，因此，对于 不同的研究目的，需要从不同的角度对事物进行分类，即 采用特定的分类原则和分类方案； 对于同一研究目的，分类方案是有优

16、劣之分的；,由于盆地的沉积和构造样式演化主要受地球动力学环境的影响，故从岩石圈动力学角度进行盆地分类是近年来比较强调的一种分类方案；,（二）盆地的动力学类型,这里按照盆地形成的力学机制将其划分为四种类型： 伸展型盆地: 由岩石圈伸展作用形成； 挠曲类（压陷）盆地: 由岩石圈弯曲产生； 走滑盆地: 与走向滑动或巨型剪切带有关； 克拉通盆地: 在大陆克拉通内部或边缘可能受热的作用 形成的坳陷盆地；,第二节 伸展盆地,一、伸展盆地概念 二、伸展盆地的类型 三、岩石圈伸展作用模式 四、伸展盆地的构造样式,一、概念,伸展盆地（extensional basin）： 由大陆岩石圈受拉张而伸展、减薄形成的裂

17、陷或裂陷坳陷盆地； 说明： （1）盆地形成的力学机制为拉张应力机制，但从大的构 造背景来看，盆地可发育在拉张、挤压、扭动等不同 的大地构造背景中；,（2）伸展盆地的裂陷作用包括主动裂陷（active rifting） 和被动裂陷（passive rifting）两种；,a， 主动裂陷作用 地幔的上升热对流（包括地幔柱）长期作用，使 大陆岩石圈减薄，发生均衡隆起，产生张应力； 再加上地幔热柱在岩石圈底部产生的摩擦拖曳作 用，导致地表岩石圈破裂； 这种裂陷形成初期常伴随着区域规模的穹窿、拱 起、隆升作用；,b，被动裂陷作用 是岩石圈对区域拉张应力场的被动响应； 首先是岩石圈的张应力引起它破裂，然后

18、才是 热地幔物质贯入岩石圈，地壳穹隆作用和火 山活动是次生过程； 早期张裂表现为下沉而不是上隆；,裂谷（rift valley） 是最常见的一种伸展盆地，由Gregory(1896) 描述东非裂谷时提出，指具有陡而长的两壁 平行的沉降谷； 由于整个岩石圈遭受伸展破裂而引起 的，常常是一侧或两侧为正断层限制的纵长 型断陷盆地； 形成机制上看，包括主动裂谷和被动裂谷；,根据岩石圈或地壳性质及演化阶段等可将伸展盆地划分为： 大陆内初始裂谷； 大陆间原洋裂谷； 拗拉谷； 被动大陆边缘； 弧后或弧间裂谷 （或边缘海盆地）； 其它（？）,二、伸展盆地类型,1、大陆内初始裂谷 这一名词是从大洋盆地演化的威尔

19、逊旋回模式的角度来说的； 大陆内初始裂谷形成于地幔上涌，大陆板块破裂并开始分离， 但尚未出现洋壳的背景下,相当于威尔逊旋回的大洋胚胎期； 这种裂谷的典型实例是东非裂谷系、莱茵地堑系；,2、大陆间原洋裂谷（protoceanic rift）,与大陆内初始裂谷的不同在于大陆内初始裂谷位于 大陆内部,为陆壳性质; 而原洋裂谷是在两个陆块之间形成的一个初生的、 温度较高的大洋岩石圈的狭窄地带；但裂谷内沉积作用 仍受两侧陆块的影响； 红海可作为现代原洋裂谷的代表；,B, 三个裂谷的演化不一致； 亚丁湾有一个带脊和翼的中央海岭，周围是小的 半深海的洋壳海底平原； 红海还没有演化成中央海岭，其南部约2/3的

20、区域 内，裂谷的底是洋壳，整个北部1/3的谷底是减 薄的大陆壳，大洋玄武岩尚未穿破； C, 红海裂开于约20Ma前，早期为浅海环境； 后来，由于强烈的蒸发作用，使得这里的海水慢慢 干涸，沉积了巨厚的蒸发岩，形成了现在红海的 主海槽； 距今约3Ma时，红海的沉积环境突然发生改变，海 水再次进入红海；目前其含盐量很高(4.1%)；,3、拗拉谷（aulacogen）,三叉裂谷系 当大陆裂谷开始形成时,常以大陆拱起的高点为中 心同时向外生长三条放射状裂谷，即所谓的三叉裂谷系； 夭折裂谷（或废弃裂谷） 通常三叉裂谷系中的两个臂进一步演化为大洋，剩下 的一个臂夭折，被称为夭折裂谷；,指三叉裂谷系中面向大洋

21、被遗弃的一臂裂谷；,拗拉谷的基本特征,一面面向新发育的大洋,一面沿着自己的走向 向大陆延伸； 河流沿着遗弃臂流向大洋，发育向大洋推进的三角 洲,遗弃臂继续沉降、接受巨厚的沉积； 当大洋闭合形成山系时,又向拗拉谷提供物源；,沉积特征 演化阶段开始为拉张性断陷, 即裂谷阶 段，而后当大陆被新生的洋壳向外推挤 拉开后在区域性沉降的基础上发展成为 被动型大陆边缘；,其沉积分为两套岩系： A，下面的一套老岩系是裂谷（大陆内和大陆间裂谷） 阶段的层系，一般分布在断陷的前寒武系或古生界 基底之上，由河流相和湖相碎屑岩组成，其中夹玄 武岩层；上面覆盖巨厚蒸发岩系； B，上面的一套新岩系是在大陆被拉开形成大陆边

22、缘后, 堆积的陆棚陆隆型沉积；陆棚处沉积物为浅海相 碳酸盐岩和碎屑岩系；在大河流入海处与大河相对 应的陆隆处,发育三角洲和深海扇沉积；,构造特征 时间上看，早期为阶梯状断陷；后期形成被动大陆 边缘坳陷或陆缘地槽； 靠陆缘一侧地槽结构形式有四种： A，边缘地槽 B，碳酸盐台地 C，大型三角洲,具有重力滑塌构造，常形成同生 断层、逆牵引构造以及趾状逆掩断层（？）； D，盐底辟构造，盐的上拱和刺穿引起上覆地层发 生褶皱和断层；,5、边缘海盆地 位于岛弧与大陆之间（弧后）或岛弧与岛弧之间（弧间）的海称为边缘海；多分布于西太平洋和南亚； 两种成因 扩张成因：边缘海盆地张开是由于岛弧裂离大陆 向洋漂移,或

23、岛弧本身裂开所致; 残留成因：指边缘海盆地本身是深洋底的一部分, 岛弧是后来形成的,从而把这部分洋底 圈围分割出来，典型例子是西菲律宾海 盆和白令海盆；,三、岩石圈伸展作用模式,两个基本概念： 纯剪切变形：指一种共轴递进变形，即在整个递进变形 过程中，应变主轴的方向保持不变；,简单剪切变形： 非共轴递进变形，在整个递进变形过程中应变主轴随递进变形的发展而发生改变；,1、对称伸展作用和McKenzie模式 纯剪切模式,由McKenzie(1978)提出，几个主要特点： 假定地壳或岩石圈的伸展量相同，即岩石圈各层次 的伸展变形是均匀的（颈缩作用）； 伸展作用是对称的，不发生固体岩块的旋转作 用，即

24、纯剪切变形； 上部地壳以脆性共轭正断层作用形成地堑和地垒， 下部地壳及上地幔以韧性流动方式伸展减薄，两者 在垂向上是重叠的；,当岩石圈受到瞬时和均匀的拉伸作用而变薄时，热的 软流圈为保持岩石圈均衡而被动上隆，导致裂谷或 地堑盆地与深部莫霍面隆起呈倒影对应；,2、非对称伸展作用和Wernicke模式 简单剪切模式,由Wernicke(1981，1985)在研究北美西部盆岭区变质核杂岩构造基础上提出的，几个主要特点： 岩石圈的伸展通过一个巨大的、贯穿整个岩石圈的 低倾角剪切带（拆离断层）来实现； 伸展作用是非对称的，沿着低倾角剪切带的上盘发 生大量旋转剪切变形，导致盆地两侧强烈不对称 构造，浅层地

25、壳伸展构造多为不对称性的、旋转 的平面式或铲式正断层；,低角度正断层的深切导致壳幔拆离，造成脆性伸展区 与上地幔韧性伸展区在垂向上不重叠；并进一步导 致断层控制的伸展带与软流圈的上涌带发生分离； 在任一垂向参照线上，地壳的伸展减薄与上地幔的伸展 减薄是不协调的；,拆离断层和变质核杂岩 (metamorphic core complex ) （1）拆离断层(detachment fault) 最早由Pierce（1963）提出，当时是指叠瓦状 逆冲断层的底板断层，即滑脱面； Davis （1980）将其应用于伸展构造，定义为 “结晶变质基底杂岩与上覆沉积盖层之间的大型 低角度正断层或伸展断层”；

26、,（2）变质核杂岩 (metamorphic core complex ) 北美科迪勒拉范围内从加拿大南部到墨西哥西北零散地分布 着一些变质岩，出露于地形高处，位于未变质的沉积盖层之下， 但两者不是通常的角度不整合，而是被低角拆离断层所分隔，这 种变质岩被称为变质核杂岩； 或者说，变质核杂岩是由古老片麻岩等组成的穹状隆起，外 形近圆形，以拆离断层为界与沉积盖层分开，其变形变质作用强 烈，剖面上由深部向上依次为正常变质岩（原片麻岩）、糜棱岩 化片麻岩、糜棱岩、拆离断层、未变质的沉积岩或火山岩盖层； 显然，将变质核杂岩与上覆未变质盖层这两种构造层次相差 很大的岩石单元叠置于一起的是大型低角度正断层

27、，即拆离断层；,（3）变质核杂岩的成因,目前普遍认为，变质核杂岩来自中下地壳，通过低角度正断层从地壳深处拆离（拉）到地壳浅部或出露地表，与上盘与未来的沉积岩直接接触； 它对认识大陆伸展运动具有重要的意义，变质核杂岩成因机制成为八十年代构造地质学的一个热门话题；,伸展 拆离 断块旋转 基底隆起,3、联合剪切模式,McKenzie模式：描述了岩石圈伸展的一级响应，忽略了 基底断裂在岩石圈伸展过程中的作用； Wernicke模式：假设低倾角剪切面穿过整个岩石圈进入 软流圈； 深层地震反射资料表明： 大陆岩石圈伸展过程中，大的基底断裂很重要， 控制了不对称盆地的发育； 大的基底断裂局限于上地壳地震层内

28、，延伸到下 地壳后，脆性破裂变形被弥散式韧性剪切变形 作用所替代（Barbier，1986；Kusznir，1991）；,大陆岩石圈的变形受简单剪切和纯剪切作用共同控制； 上地壳变形：脆性破裂，简单剪切，受低角度拆离断层 控制明显； 下地壳和地幔变形：弥散式韧性变形，纯剪切；,联合剪切模式,启示： （1）由McKenzie均匀伸展模型预测的地壳伸展系数、初始沉降 以及热沉降与地质观测结果存在误差； （2）Wernicke模式难以解释空间上同裂陷沉降和裂后热沉降重 叠一致的盆地的形成机制； 以上状况可能反映了对于同一类型盆地（如伸展盆地类 型），由于受温度、压力、物质组成等多方面的影响，可能 难

29、以用一个完全统一的直观模式来解释其发育过程和特点， 正因为如此，所以需要研究或建立简单的端元化模式；同时 为了将多个端元模式综合起来，需要开展数量化模式的研究；,四、伸展盆地构造样式,构造样式（structural styles）： 指同一应力作用下或同一期构造变形所产生的 构造综合； 研究意义： 理论上：可以有助于盆地动力学研究的深入， 实践方面：有助于预测或认识油气圈闭；,研究角度 几何学、运动学、动力学； 时间、空间、逻辑； 基本类型 按照形成的动力学背景可以分为： 伸展、压缩和走滑构造样式； 按其卷入深度划分为： 基底和盖层构造样式；,Wernicke(1982)研究美国西部盆岭区伸展

30、构造时，按照构造几何学、运动学特征提出了一个正断层分类方案，并提到了伸展构造模型的高度。 A，非旋转的平面式正断层 断层面产状稳定，呈平面式； 断层两盘及断层面在断层演化过程中均不发生旋转；,1、伸展正断层的基本类型,B，旋转的平面式正断层 断层面产状稳定，呈平面式； 断层两盘及断层面本身在断层演化过程中均发生旋转； 断块体绕平行断层走向的水平轴在剖面上发生旋转（掀斜运动）； 通常断层两盘向同一个方向发生掀斜，并促使断面倾角逐渐减小； C，铲式正断层 断层面上陡下缓，呈铲式或犁式； 断层上盘在断层演化过程中发生旋转（断层面不旋转），或 断层两盘及断层面本身同时旋转； 铲式正断层上盘通常因旋转发

31、生挠曲形成一个半背斜；,D，坡坪式正断层 正断层断面象逆断层一样由较陡倾斜的断坡（ramp） 和较缓倾斜的断坪（flat）连接成台阶状断面形态； 坡坪式正断层断面可看作是由多个平面式或铲式断面 衔接而成，其上盘岩层在断层运动过程中常发生复杂 的旋转掀斜；,2、断陷盆地的类型,由几何形态和运动学特征刻划的上述四种类型的正断层，可以分别演绎出四种类型的伸展断陷盆地；,A，地堑与地垒 两条（组）走向基本一致的相向倾斜的非旋转平面式正断层 控制一个共同的下降盘地堑； 两条（组）走向基本一致的背向倾斜的非旋转平面式正断层 控制一个共同的上升盘地垒； 边缘正断层通常表现为由多条产状相近正断层构成的一个阶

32、梯状断层组； 盆地基底及内部充填的沉积层系总体上近水平，盆地几何形 态总体上对称；,B，多米诺式半地堑系（旋转半地堑系、掀斜半地堑系） 旋转平面式正断层的上盘断块发生掀斜陷落，形成仅由一条断层 控制的断陷盆地半地堑(旋转、掀斜或箕状断陷）； 一系列走向基本一致的同向倾斜的旋转平面式正断层使它们分割的 断块体按多米诺模式发生同向倾斜，导致产生一系列半地堑式 断陷盆地，称为多米诺半地堑系； 其单个断陷中断层面附近与断块斜坡上方的同层面产状基本一致， 相邻断陷的同一层面产状也大致相同； 盆地内沉积充填通常与断块体的递进掀斜同步发生，沉积层系呈楔 形由断层面附近向断块体斜坡上方减薄尖灭；,C，滚动半地

33、堑 铲式正断层上盘陷落形成滚动半地堑； 铲式正断层断面的上凹形态使上盘断块发生掀斜陷落时不能保持为一个刚性的整体，通常是断块相伴发生牵引变形，从而铲式正断层上盘半地堑中同一层面在断面附近深陷部位的产状比断块斜坡上方的产状陡一些，同一层面的产状连续变化而使其总体形态为一个半背斜滚动背斜，即因断层面产状变化使上盘断块发生牵引变形形成的背斜构造；,D，复式半地堑 坡坪式正断层上盘断块陷落时亦不能保持刚性运动； 发生类似于铲式断层上盘断块的滚动变形，最终上盘形成 一个完整的背斜和一个对应于深部断坡的向斜，从而使 坡坪式正断层上盘断陷表现为一个复式半地堑，即在断 层旁侧发育一个滚动半地堑的同时，在半地堑

34、外侧还发 育一个似乎没有边界断层的碟状凹陷（断坡凹陷），它 受坡坪式正断层深层断坡控制；,3、基底伸展构造样式,基底拆离断层： 岩石圈伸展构造系统中大型低角度正断层，常表现为铲式正断层或韧性剪切带， 通常发育于中地壳层内（10-20km深），具有脆-韧性过渡的变形行为； A,拆离断层上盘与下盘岩石变形行为有显著差异，上盘以脆性伸展变形为特征， 下盘则往往不变形或以韧性伸展变形（韧性剪切带、变质核杂岩）为特征； B,浅层次地壳中高角度正断层向下延伸过渡或终止于拆离断层面上，拆离断层 成为不同层次地壳或岩石圈伸展变形的分离滑脱界面；,由基底拆离断层和伸展断块组成,伸展断块 为正断层所限，正断层 呈

35、平面式，有时呈铲式 向下并入韧性剪切带； 伸展断块呈对称的地 堑地垒结构、旋转 的半地堑、滚动半地堑 或复式半地堑结构， 伸展断块底部常为一基底 拆离断层或韧性剪切带， 形成既具有裂陷沉降又具 热沉降的内带以及只具裂 陷沉降而无热沉降的外带；,4、盖层构造样式,由伸展正断层、断块和相应的背斜组成；,（1）伸展正断层 分为平面式、铲式、坡坪式等类型，它们组成一个发展序列， 即由平面式变为铲式，再变为坡坪式；,（2）铲式正断层与伴生构造 可组成叠瓦状铲式正断层系，从盆地边缘向轴部发展， 时代也向盆地轴部变新； 基岩与盖层之间及盖层内部的铲式正断层可形成双层正断层系；,滚动背斜：岩层半固结或塑形 较

36、强情况下 反向断层：岩层固结较好或较 刚性情况下 拱楔式正断层系：底部塑形岩 层（泥岩或盐岩）流动 形成拱曲所致 披盖构造：火山岩上升侵位所 致，周边伴生铲式正断 层，其上形成披盖构造；,伴生构造：,第三节 压陷盆地,一、压陷盆地概念 二、压陷盆地的类型 三、压陷盆地的构造样式 四、反转构造,一、概念,压陷盆地（compressional basin）： 由大陆岩石圈受挤压作用形成的盆地，或受逆冲断层 控制的断陷盆地；其形成常与板块俯冲、碰撞有 关，表现为地壳或岩石圈的缩短变形； 挠曲类盆地： 主要形成于板块聚敛处及其附近，是由于岩石圈受外 力作用（垂直外力、水平外力或弯力矩）发生挠 曲所形成

37、的盆地；,两种基本的挠曲类型 （1）连续板片挠曲 岩石圈整体向下弯曲，控制陆内裂谷盆地裂后期 的沉降或伸展型坳陷盆地的形成； 弹性板片挠曲刚度低 地质上意味着岩石圈板块（有效厚度）厚度 小，这种情况下挠曲形成深凹陷，面积窄； 弹性板片挠曲刚度高 地质上意味着岩石圈板块（有效厚度）厚度 大，这种情况下挠曲形成浅凹陷，面积大；,1、海沟 指两个板块发生B型俯冲作用的地带； 堆积物来源 岩浆弧上的碎屑；B型俯冲过程中刮落下来的大洋地 壳及其表层的深海沉积物；堆积在斜坡盆地和弧前盆地 中的陆源碎屑（通过发育在斜坡上的水下峡谷带到海沟）； 沉积特征：常发育海底扇、浊积岩、混杂岩等； 构造特征 充填的沉积

38、层发生强烈褶皱并产生逆冲断层，构成与B型 俯冲有关的增生楔（可演变为褶皱造山带的一部分）；,4、前陆盆地（foreland basin） （1）基本概念 前陆：指与造山带或活动带毗邻的、稳定的大陆部 分，造山带的岩石向着前陆逆冲或掩覆； 前陆盆地： 在前陆构造背景下发育的沉积盆地，或者说，由于造山 带的岩石向着前陆逆冲或掩覆而形成的在大陆外侧 沿造山带分布的沉积盆地； 显然，前陆盆地的下面为大陆地壳；,（2）前陆盆地形成的主控因素 盆地形成过程中，岩石圈弯曲表现为不连续板片弯曲； 不连续板片主要在构造载荷（造山带褶皱冲断岩片） 作用下发生挠曲沉降； 前陆盆地的挠曲作用不是水平挤压弯曲的结果；

39、控制前陆盆地沉降的主要因素有： （1）构造负荷 （2）沉积负荷（盆地沉积物） （3）岩石圈挠曲刚度，D = - Eh3/（12（1- 2 ）； h 挠曲变形的岩石圈板片厚度； （4）岩石圈板片的力学性质（线性弹性体、粘弹性体）,a，周缘前陆盆地（Peripheral foreland basin） 大陆碰撞过程中，俯冲板块原被动大陆边缘在仰冲 板块的推挤和构造加载下，向下挠曲，形成周缘 前陆盆地； 由于下伏巨厚的被动陆缘沉积，一些前陆盆地有极 丰富的油气资源； 构造特征 靠造山带一侧地层遭受强烈构造变形； 靠克拉通一侧变形微弱，可发育正断层；,b，弧后前陆盆地（retroarc forelan

40、d basin） 位于仰冲板块上，类似于安第斯型大陆边缘火山弧的后面； 盆地形成前可能为边缘海或弧间盆地，后来岛弧和大陆边缘 碰撞，使早期边缘海沉积物受挤压发生褶皱冲断； 也可能是在强烈挤压作用下，大陆边缘由于滑脱作用发育冲 断席； 沉积特征 典型沉积相带为河流三角洲沉积体系，可有浅海相， 深海沉积不发育；,大洋俯冲、大陆碰撞、造山、成盆同时代； 造山、成盆与大洋俯冲、大陆碰撞不同时代； c, 再生前陆盆地 与陆内造山有关，我国西部该类盆地常与古特提斯构造阶段 造山带在新特提斯构造阶段的再活动有关； d, 分割前陆盆地 基底卷入前陆变形，隆起的基底将前陆盆地分割成孤立小盆 地（正交分割、平行分

41、割）；,三、压陷盆地构造样式,冲断层 指制图能反映出来的规模较大的压缩断层 （包括不同倾角和滑移量），断面形状有 铲形、阶梯形和平滑形等； 冲断层系 由若干条邻近的在几何学、运动学、动力学 上有联系的冲断层组成的断裂体系；,1、冲断层系的类型,按照几何结构和排列组合分为三大类：,A，双冲构造（双重构造） 由顶板冲断层、底板冲断层、连结冲断层（通常呈S形） 和夹于其间的冲断夹块组合而成；,顶板冲断面： 可以是平滑的或平面状， 也可以是被褶皱的（背式叠复构造）,B，叠瓦冲断层系 由一系列倒向相同的冲断层组成，每个冲断岩席超 覆相邻的冲断岩席，形如瓦片； 与双冲构造的区别是缺失顶板冲断层；,前缘冲断

42、层系： 具有最大滑移的主冲断层在冲断层系的前方或最下部； 后缘冲断层系： 具有最大滑移的主冲断层在冲断层系的后方或最上部；,C，反向冲断层系 反向冲断层，与主冲 断层系倒向相反; 两种情况： 背冲断层组合： 形成冲起构造； 对冲断层组合： 形成构造三角带；,根据冲断层系是否切割基底 盖层滑脱型 基底卷入型,2、冲断作用和褶皱作用,（1）冲断层形成和褶皱发展间的关系（P145）,观点1：先褶后断 Heim (1921) 根据 Alps 的观察，认为岩层受 到水平挤压，强烈褶皱， 倒转翼减薄拉断，形成断 层，后形成褶皱推覆体； 观点2：先断后褶 观点3：近同时发育,（2）冲断作用控制的褶皱先断后褶

43、 在冲断作用下发育的褶皱通常为无根褶皱，可 分为三大类： A，断层弯曲（断弯）褶皱 冲断岩席在断坡上滑动由于断层弯曲产生的褶皱； B, 断层扩展（断展）褶皱 由冲断层终端扩展而形成，沿断坡向上变为未错位 的岩层； C，断层滑脱（断滑）褶皱 发育在顺层滑脱面上或冲断面（断坪，与断坡无 关）上，需要有塑性滑脱层；,3、冲断层发展的顺序,（1）有序冲断 沿一定方向冲断层有次序地形成； 前裂式冲断（前展式、背驮式） 由腹陆向前陆扩展，较新冲断层发育于较早 冲断层下盘，两者倒向相同； 后裂式冲断（后展式、上叠式） 由前陆向腹陆扩展，较新冲断层发育于较早冲断 层上盘，两者倒向相同； （2）无序冲断,4、冲

44、断层系的分带性,冲断带在结构、构造、变形强度等方面均显示分带性；根据龙门山前陆褶皱-冲断带发育特点，分出五个带： （1）异地推覆带（O带） 强烈变形变质，韧性剪切、劈理发育； （2）双冲带或叠瓦冲断带（A带） 主要为后缘叠瓦扇，冲断层向盆地内前展式扩展； （3）反向冲断带（B带）：冲起构造，构造三角带； （4）弯滑褶皱带（C带）：冲断层引起各种同心褶皱 （5）前缘向斜带（D带）：变形微弱的向斜盆地,四、反转构造,1.基本概念 反转构造（inverted structure） 指在构造演化过程中不同阶段的伸展构造系统 和挤压构造系统相互转换、叠加、复合形 成的构造样式，其形成主要受地球动力学 条

45、件的变化控制； 正反转构造: 先伸展、后挤压 负反转构造：先挤压、后伸展,由于构造反转，同一条断层在不同深度上可能表现出 不同运动性质的假象，但同一阶段，两盆的整体运动 特点是一致的； 正反转构造中，早期正断层倾角较陡，后期冲断层多 倾角较缓，少数沿原断面反向上滑，多数另辟新径；,2、反转构造的力学机制,重力因素（伸展、挤压） 伸展背景下，重力滑动引起块体旋转； 挤压背景下，重力滑动构造，拆沉作用； 深部岩浆活动 区域地球动力学条件的改变,第四节 走滑盆地,一、走滑盆地概念 二、走滑盆地的类型 三、走滑盆地的构造样式,一、概念,走滑盆地（strike slip basin basin）： 指沿

46、大型走滑构造带（或转换构造带）分布、由走滑作用形成的盆地； 其形成常与走向滑动或巨型剪切带有关，规模可大可小，形态一般为菱形或长条形，长轴方向与走滑构造带方向一致；,二、走滑盆地类型,走滑断层活动可形成局部拉张和局部挤压两种环境，分别形成走滑拉分盆地和走滑挤压挠曲盆地；,1、走滑拉分盆地（拉分盆地，pull-apart basin） 由urchfiel基于圣安德列斯断层控制的死谷盆地的研究首次提出，指受走滑断层控制，在扭张环境下形成的盆地；,a，释压弯曲断层旁 b，分支断层间 c，d，雁列断层间 e，走滑断层终端 f，挤压背景下，顺走 滑断层块体逃逸 g，网状断层系内 h，扭动带内块体旋转,走

47、滑拉分盆地的形成环境和条件,盆地可发育于陆壳、洋壳和过 渡壳上； 形态：一般长而窄，多为菱 形，其长宽比受相邻走滑带宽 度和叠复段长度控制； 规模，大可上万Km2，沉积厚逾 10Km； 盆地发育快、沉降快、厚度大、 相变快； 大型拉分盆地，地壳相对薄，有 火山活动，热流较高 大型拉分盆地中可以发育次级走 滑断层和拉分盆地，形成堑中 堑和堑中垒,拉分盆地的发育特点,拉分盆地的演化模式,A，在一条弯曲断层控制下发育，随着位移 的不断增加，拉分盆地从窄的纺锤形 S(Z)形菱形地堑槽谷(troughs)； B，也可在一组雁列断层控制下发育，单个 小的拉分盆地不断增大，彼此相通，发 展成为一个复合拉分盆

48、地,2、走滑挤压挠曲盆地 指受走滑断层控制，在扭压环境下形成的盆地； 多在走滑挤压主位移带或正花状构造隆起边缘发育，由 逆冲断层的构造负荷作用引起； 形成环境和条件：压弯曲断层旁、分支断层间、雁列断层间等； 典型实例：美国加州中部圣华金盆地，南加州文吐拉盆地,四、走滑盆地构造样式,基本概念： 走滑构造样式：指岩石圈或地壳在剪应力作用下 产生的各种构造变形样式； 纯走滑构造：15% 走滑-伸展（或挤压）：40% 纯伸展（或挤压）：45%,1、基底走滑断层与花状构造 （flower structure） 基底走滑断层位移大，可达数百Km，剖面上下部断面陡直，向上至浅部或盖层中散开或发散为若干条次级

49、断层，形成花状构造； 多发育在未发生强烈变形的地区； 根据剖面形态、断层力学性质分为正花状 和负花状,正花状构造：聚敛性走滑断层派生的压剪性应力场中形成的构造。以逆断层组成背冲构造，断层下陡上缓，凸面向上，被切断的地层多成背形。有人称Palm tree structure,负花状构造：离散性走滑断层派生的张剪性应力场中形成的构造。由一系列凹面向上的正断层构成地堑式构造。有人称tulip structure,第五节 克拉通内盆地,基本概念： 克拉通（craton） 指大陆地壳上已经达到稳定，并在漫长地质时期（至少是晚古生代以来）已很少遭受变形的或变形微弱的部分，包括大陆地盾和地台； 这里将转变为

50、稳定区的古生代增生褶皱带包括在 克拉通内；,克拉通盆地（craton basin） 指在克拉通基础上形成的面积广泛、形状不规则、沉 降速率相对较慢并以坳陷为主要特征的沉积层序； 它包括形成在克拉通边缘（或靠近克拉通边缘）和克拉 通内部的盆地； 克拉通盆地可以位于具前寒武系结晶基底的地台上，或 古生代褶皱变质基底之上； 按其发育可划分为克拉通单旋回盆地（以古生界海相地 层为主，缺少中、新生界覆盖）和克拉通多旋回盆 地（古生界海相地层为第一旋回，中、新生界为第 二旋回，整体为叠合盆地）,克拉通内盆地 指出现于远离板块边缘地区的与活动带无关的克拉通盆地； 这里强调两类： 位于结晶基底之上的简单克拉通

51、内盆地； 位于早期形成的裂谷或其他类型的盆地之上的克拉通内盆地,一、简单克拉通 内盆地 盆地直接位于 大陆地壳结晶基底之上，碟形，常具有单旋回（或多坳陷旋回）沉积； 典型代表： 伊利诺斯； 密歇根盆地等；,简单克拉通内盆地主要特征 盆地平面上呈圆形,剖面上呈碟状； 沉积厚度不大，一般3000-4000米； 构造较简单，无（或仅少量）断裂活动，是大陆 地壳简单坳陷的结果； 沉积特征：由于长期海侵、主要发育典型的浅海 相碳酸盐和碎屑岩沉积。在剖面的最下部、 最上部以及局部边缘地区为非海相地层；,二、位于早期另一类盆 地之上的克拉通内盆地,盆地位于早期形成 的裂谷或其他类 型的盆地之上； 具有多旋回

52、沉积； 盆地最终表现为克 拉通内坳陷盆地； 与下伏盆地之间可 有较长时间间断；,西西伯利亚盆地近乌拉尔地区东西向构造地层剖面,三、克拉通内盆地的沉降成因 克拉通内盆地沉降的原因是一个尚未得到公认解决的问题； 观点之一： 岩石圈热拱起侵蚀减薄变冷沉降 岩石圈上隆产生的张性偏应力可能不足以克服岩石 的破裂强度，从而沉降在无断裂的情况下发生（？） 缺陷：断陷与坳陷之间间断时间很长（最长有5亿年）,第六节 盆地内部构造单元,一、盆地构造单元划分原则 二、一级构造单元 三、亚一级构造单元 四、二级构造单元 五、三级构造单元,一、盆地构造单元划分原则,1、为什么要进行盆地构造单元划分？ 盆地内部地层结构、

53、构造、油气成藏条件不均一 （1）对盆地进行深入研究的需要 （2）油气勘探的需要,2、盆地构造单元划分的原则 依据盆地内部构造特征（基底起伏、盖层厚 薄、断层分割特征、构造变形特征） 依据主力含油气层系的分布； 通常分为四个级别,一级单元 隆起 坳陷 斜坡,亚一级单元 凸起 凹陷 斜坡,二级单元 二级构造带 洼陷 ,三级单元 背斜 鼻状构造 断块,二、一级构造单元,是盆地内部基本构造单元，包括隆起、坳陷、斜坡； 隆起：盆地内基底相对隆起的地区； 盖层发育不全，甚至基底直接出露地表； 分隔或围限坳陷； 边缘常地层超覆或尖灭（地层或岩性圈闭） 坳陷：盆地内基底下陷较深的地区； 沉积盖层发育全，连续性好，厚度大； 有利生油区； 斜坡：盆地基底向边缘升起，向中心下陷呈斜坡状； 地层圈闭发育；,松辽盆地 我国特大型油田大庆油田所在的盆地，是中生代的裂谷盆地,三、亚一级构造单元,盆地一级构造单元（主要是坳陷或斜坡）内，基底起伏、盖层发育程度构造变形等也不同，划分亚一级构造单元（凸起、凹陷）； 凸起：一级构造单元内基底相对隆起的地区； 基底埋藏浅