构造样式特征

2024-05-19 07:48

1. 构造样式特征

构造样式是指在同一构造应力场作用下,所产生的具有成因联系的特定构造组合。裂谷盆地在演化的过程中,经历过多期构造运动,经受过不同应力场的作用。一般经过前期拱升期、初始张裂期、断陷期和坳陷期多个裂谷期发育阶段,因此,构造样式十分丰富。主要发育有拉张构造样式、剪切构造样式和反转构造样式等。
(一)拉张构造样式
裂谷盆地是一种伸展型盆地。伸展活动主要是从断层活动开始到断层停止活动时结束。这些断层大都是切割基底的同生断层。断层及其派生构造是裂谷盆地的主要构造样式。拉张构造样式主要有:重力滑动构造、翘倾断块、潜山构造、底辟构造等。
1.重力滑动构造
重力滑动构造是裂谷盆地主要构造样式之一,是盆地在伸展的过程中,由于重力滑动所形成的构造组合。重力滑动构造通常可分为三个部分:滑动岩体的前缘,表现为逆冲压剪构造性质,同时地层有加厚趋势;滑动岩体中部,为过渡性质;滑动岩体的后缘,表现为拉张断陷。一般发育有逆牵引背斜、重力滑动背斜、断阶和滑覆构造等。
逆牵引背斜:在铲式同生断层的下降盘由于重力滑动往往形成不对称的逆牵引背斜,轴向与断层走向平行,与断层倾向相同的一翼较缓,相反翼较陡,背斜深浅层幅度小,中层幅度大,由深至浅高点向断层内侧偏移,如渤海湾盆地冀中坳陷晋州凹陷赵兰庄逆牵引背斜(图1-24)、黄骅坳陷北大港逆牵引背斜、济阳坳陷胜坨逆牵引背斜等。

图1-24 赵兰庄逆牵引背斜油气藏剖面图

重力滑动背斜:一般发育在斜坡部位,由于掀斜活动,当重力超过临界的稳定角时(一般认为下滑临界角>15°),地层在重力的作用下,沿滑动面(润滑层)向下滑动,在滑动岩体的后缘,在重力和拉伸应力的作用下,形成堑式背斜;在滑动岩体的前缘,由于前方受阻,形成挤压背斜或逆冲断层。如冀中坳陷廊固凹陷柳泉—固安重力滑动背斜(张振生,1986),由于牛驮镇凸起在渐新世剧烈隆升,牛北斜坡地层在重力的作用下,沿着沙三段底部泥岩向下滑动,在滑动岩体的后缘,形成柳泉重力滑动背斜;在滑动岩体的前缘,形成固安挤压背斜(图1-25)。另外,两条对倾基底断层之间的深洼槽中。随着盆地的伸展,在持续的拉张应力作用下,盆地地层沿断层面向沉降中心滑动,产生侧向挤压,形成“下挤上张、顶部陷落开花馒头式”断裂背斜构造。如冀中坳陷深县凹陷东部夹持于虎北及深县北断层之间的榆科断背斜等。

图1-25 廊固凹陷GA640地震测线剖面图

断阶:控凹边界断层在快速拉张滑脱过程中,产生平行于边界断层的次级断层,节节下掉,则形成断阶。当基底卷入时,在断阶上形成断块山,在断块山上覆盖层中形成披覆背斜;在断层的下降盘还可以形成逆牵引背斜,如冀中坳陷霸州断阶带、新河断阶带等。
滑覆构造:如渤海湾盆地冀中坳陷饶阳凹陷南部发育一条大型的滑脱断层——沧西断层及其滑覆构造体系,面积近2000km2。滑脱(拆离)断层为沧西断层及次级的杨武寨东断层、留路断层、杨武寨断层、留楚—皇甫村滑脱(拆离)断层组成。沧西断层为一条犁式断层,上陡下缓,上部倾角约45°,下部倾角约10°。次级滑脱拆离断层收敛于滑脱面上。主拆离滑脱面为地震反射Tg面,即古近系与基底分界面,与一般地震反射Tg面凹凸不平的起伏界面不同,为一条连续平滑的强相位组成,在其上下则为弱—空白反射,反映出构造面的特点。次拆离滑脱面为地震反射T6面,即沙三段与沙四段的分界面。该分界面为局部不整合面,但拆离滑脱面不完全是层界面,而是穿层的构造面。在滑覆体内产生两套变形系统:下部变形系统位于Tg构造面和T6构造面之间,上部变形系统位于T6构造面和T2反射面之间。下部变形系统主要由沙四段—孔店组组成,局部卷入沙三段,充当了上部滑覆体的滑脱垫。由于上部负载,其变形形式主要是平行于基底滑脱面的“顺层”韧性剪切,形成一系列中间鼓、两头扁的豆荚状滑覆变形体或滑覆变形透镜体。上部变形系统位于韧性变形带之上,主要由沙三、沙二、沙一段及东营组组成。其构造样式表现为大型背斜及其相间的向斜,自东向西发育有第一个背斜带分布于沧西断裂下降盘附近,第二个位于杨武寨断裂下降盘,第三个位于留楚—皇甫村断裂的下降盘,且变形强度,自东向西逐渐减弱。以及内部一系列走向大致平行、西倾、上陡下缓的坐椅式断层,自东向西依次发育有杨武寨东断层、留路断层、杨武寨断层及留楚—皇甫村等次级拆离断层。这些断层向下均收敛于拆离滑脱面上(图1-26)。

图1-26 WQ8-91地震测线解释剖面图

(据刘池阳等,2000)

图1-27 翘倾断块构造样式模式图

(据李丕龙等,2003)
2.翘倾断块构造样式
根据断层与断块的组合特征,翘倾断块构造样式又可以分为反向翘倾断块、顺向翘倾断块和堑垒断块构造样式(图1-27)。
反向翘倾断块:即断块的旋转方向与断层倾向相反,在剖面上形似屋脊,故常称“屋脊”断块。这种断块的形成主要是由于块体的掀斜运动的结果。
顺向翘倾断块:即断块的旋转方向与断层倾向相同。它是裂谷盆地缓坡带发育的主要构造样式。随着伸展盆地的发展,斜坡上沉积盖层不断加厚,基岩断块的倾角增大,基岩块体上覆较易滑动的盖层向盆内倾滑,从而产生一系列与斜坡倾向大致相同的断层,形成顺向翘倾断块。
堑垒断块:是裂谷盆地中较常见的构造样式,其规模大小悬殊。以断层相背出现为特征,形成堑垒相间的构造样式。这种构造样式的形成是由于地壳双向引张动力作用下差异沉降的结果,如海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特构造带。也可以在裂谷盆地伸展的过程中,断块翘倾活动的前方受阻产生平衡断层,与控凹边界断层相向而掉,二者共同形成侧向的挤压应力作用的结果,如东濮凹陷中央构造带即是其例。
3.潜山构造样式
潜山构造也是裂谷盆地的主要构造样式。在伸展盆地内,由于块断翘倾活动,使基岩块体发生翘倾,在断棱部分易形成潜山。在潜山的山头、山坡、山腹又形成特定的潜山圈闭。在潜山的山头,往往形成风化体块状潜山;在山坡上,由于潜山内部隔层和不整合面上的盖层相交形成山坡层状潜山;在潜山内部由于断层一侧的泥质岩类与潜山内部隔层形成山腹块状或层状、楔状潜山圈闭;在潜山的上部常形成披覆背斜或断块;在潜山的围斜部位,常发育有地层、岩性圈闭;在潜山的断层下降盘常发育有砾岩锥体和逆牵引背斜构造(图1-28)。这些构造圈闭的组合构成了裂谷盆地最发育的潜山构造样式。

图1-28 潜山构造样式模式图

4.底辟构造样式

图1-29 江陵凹陷花园构造横剖面图

(据江汉油田石油地质志编写组,1994)
Ⅰ—N Q;Ⅱ—荆河镇组;Ⅲ—潜—至潜四上亚段;Ⅳ—潜四下亚段;Ⅴ—荆沙组;Ⅵ—新沟嘴组;Ⅶ—沙市组上段;Ⅷ—沙市组下段
当低密度物质被高密度物质所围绕时,在重力负荷的作用下,低密度物质向上挤入或刺穿,使上覆岩系上拱,局部拉张断陷。由此而产生的构造称底辟构造。按岩石类型可分为泥底辟、盐底辟和火成岩底辟构造。按底辟核与围岩的关系可分为刺穿型和隐刺穿型。底辟构造样式也是裂谷盆地常见的构造样式之一。盐底辟构造,如江汉盆地江陵凹陷盐岩层主要为古近系古新统沙市组下段和上始新统潜江组潜四下亚段(图1-29)。泥底辟构造,如廊固凹陷琥珀营地区沙三段泥岩刺穿构造。该构造是在相向而掉的旧州东断层和旧州断层和重力负荷的作用下,泥质岩类向上挤入、刺穿,使上覆岩系上拱形成背斜,在底辟体的顶部形成塌陷背斜,两翼可以形成岩性或断层岩性圈闭等(图1-30)。
(二)剪切(扭动)构造样式
在盆地内剪切构造样式主要是指由走滑断层活动所形成的相关构造组合。主要包括主干走滑断裂和各种形式的伴生构造。剪切构造按力学性质可分为压剪和张剪构造两类。裂谷盆地以张剪构造为主。剪切构造是裂谷盆地构造体系中的重要组成部分,如渤海湾盆地。根据池英柳、赵文智(2000)研究,在新生界发育了3条北北东—北东向走滑断裂带和2条北西西—东西向走滑断裂带。其中北北东向走滑断裂带是:下辽河—辽东湾—潍坊走滑断裂带、黄骅—德州—东濮走滑断裂带、廊坊—霸州—束鹿—邯郸—汤阴走滑断裂带;北西西向走滑断裂带是:张家口—北京—塘沽—蓬莱走滑断裂带和济阳—黄口走滑断裂带。前者为右旋走滑,后者为左旋走滑。这些走滑断裂带对盆地、圈闭的形成、发育,油气聚集成藏都有重要的作用。

图1-30 冀中坳陷琥珀地区泥岩刺穿构造示意图

(据于英太,1987)
1.剪切(扭动)构造特征
(1)主干走滑断裂具有分段性和平直性:如廊坊—霸州—束鹿—邯郸—汤阴走滑断裂带,在冀中坳陷发育段的情况来看:在冀中坳陷东部凹陷带,发育一条呈“S”形的牛东—马西走滑构造系统(图1-31)。自北而南由河西务断层、牛东断层和马西断层等组成,这些断层首尾侧接形成走滑断裂系。根据断裂的性质、构造样式、对沉积的控制作用等,具有明显的分段性。可将断裂系分为4段。
牛东升降走滑段:位于牛东断裂带,北延至河西务断裂带。古近纪,牛东断层为东倾的控凹边界铲式正断层,形成了西断东超的霸州凹陷;古近纪末,产生右旋走滑,形成羽状断层及扭动背斜。
显著走滑段:位于葛各庄至任105井一带,走向近南北。主要表现在断面陡倾向近直立,西倾为主,局部东倾,断层两侧地层厚度基本一致。断裂在平面上延伸长约20km,剖面上具典型的花状构造(图1-32),断面在基岩中竖直,切割深度大,破碎带狭窄,形成花干;向上,在盖层中断面变缓,并向外撒开发育多条断层,破碎带增宽(T4、T2反射层分别为1200m和2000m,新近系破碎总体较弱),把地层切割呈略向上凸的花瓣,呈负花状。在剖面上断层的两侧见到不同类型岩石地层不协调地截接在一起,这都是识别走滑断层的重要标志。在断层走向略具北北西向段,右旋走滑时的受阻段,文40井北至陵城一带表现为逆断层性质。逆冲段长约4km。一般在T4、T6反射层表现为逆断,个别Tg反射层也反映出逆断,而在T2反射层及其上部表现为正断层。在断层的东侧还发育有陵城走滑断层。
马西升降走滑段:位于任105井—后留古寺一带。古近纪,马西断层为西倾的控凹边界铲式正断层,形成东断西超的马西洼槽。古近纪末,产生走滑活动,在断层两侧形成羽状断层,在断层的东侧还发育了梁召和王仙庄次级走滑断层。

图1-31 牛东—马西走滑构造系统示意图

后留古寺帚状撒开段:位于后留古寺至河间一带。马西断层向南至后留古寺后,断层走向转为北东向,规模变小,对沉积的控制作用减弱,该断层变为一组近平行的断裂带,形成典型的向北东收敛向西南发散的帚状构造。
由此可见,主干走滑断层或主(显著)走滑段的断层具有平直性。表现为走向稳定,断层线平直,贯通性好的特点,如牛东—马西走滑断裂系的显著走滑段。又如辽河坳陷滩海东部地区新近纪发育的北东向展布的燕东Ⅰ号走滑断层,在三维地震水平切片、相干体切片上可以明显看出:其主走滑断层呈狭窄的直线状(孙洪斌、张凤莲,2002)。
(2)先存褶皱构造和火成岩体发生错位:如辽河坳陷先存的轴向近南北向的黄金带构造和大平房构造,被大平房—欧利坨子走滑断层切割,使构造北块向东北方向位移约1~2km。又如辽河坳陷黄金带地区,沙一段

图1-32 WA96—3D—233地震测线解释剖面图

(据刘池阳等,2000)
下部有一套分布比较稳定的玄武岩,被走滑断层错开位移约3~4km。
(3)走滑断层的两侧常发育有雁列式的伴生构造:沿走滑断层的两侧或一侧,发育有雁列褶皱构造和雁列断层,它们与主走滑断层呈雁列斜交。其伴生褶皱构造以短轴背斜为主,伴生断层以斜向正断层为主。
(4)在剖面上见花状构造:走滑断裂带主断面近于直立插入基底,向上向外撒开呈花状结构。当为压剪构造时,形成正花状构造;当为张剪构造时,形成负花状构造。
2.剪切构造样式
裂谷盆地发育的剪切构造样式主要有雁行式构造、帚状构造和花状构造等。
(1)雁行式构造:是指彼此相互平行、斜列的地质构造。在裂谷盆地内部主要是指走滑断层所派生的相互平行排列的褶皱或断层,且褶皱的轴向和断层的走向与走滑断层斜交。对于张剪性作用而言,右旋走滑剪切产生右行雁行构造,左旋走滑剪切产生左行雁行构造;对于压剪性作用而言,右旋走滑剪切产生左行雁行构造,左旋走滑剪切产生右行雁行构造。中国东部裂谷盆地雁行式构造多发育在裂谷盆地或凸起边缘走滑断层的盆内或凹陷一侧。如冀中坳陷牛东走滑断层发育在牛坨镇凸起边缘,在断层下降盘岔河集地区发育了一系列北东向右行雁行的正断层和北西向扭动背斜,与主断层呈锐角相交。从次级断层走向和背斜轴向与主断层的平面交角关系分析,均反映了右旋张剪运动性质。在马西断层的下降盘发育了右行雁行式羽状断层,与马西断层呈锐角相交(图1-33);在断层的上升盘发育了次级走滑断层,如陵城断层、梁召断层和王仙庄断层等,呈右行雁行式展布。这些羽状断块和扭动背斜构造,为油气聚集提供了有利的场所。在这些圈闭中已找到了油气藏。
另外,裂谷盆地在拉伸过程中,为了保持区域伸展应变守恒而产生的变换断层,多具有走滑性质。在断层的两侧或一侧常发育有雁行式构造,如海拉尔盆地乌尔逊凹陷苏仁诺尔变换断层上升盘的雁行式断层。
(2)帚状构造:是由旋扭作用形成的一群向一端收敛、向另一端撒开,形若扫帚的弧形断裂或褶皱群组成的构造。弧形的内侧往往有砥柱或旋涡出现。当弧形构造是由褶皱或压扭性断层构成时,帚状构造的外旋方面是向弧形构造群撒开方向旋扭;当弧形构造是由张扭性断层组成时,帚状构造的外旋方面是向弧形构造群收敛方向旋扭。在走滑断裂的末端往往发育有帚状构造,如冀中坳陷牛东—马西走滑断裂带的末端发育了河间帚状构造。在新近系底面构造图上,见到一组北东向的正断层向北东方向收敛,向西南方向撒开。断层延伸长度约20~30km,断距约100~200m。呈现出外旋层向北东方向收敛顺时针方向扭动的特点。
又如,济阳坳陷惠民凹陷中央背斜带的南界临商帚状构造(李丕龙等,2003)。临商断层带,延伸长度约50km,总体向西收敛,向东发散呈逆时针方向扭动(图1-34)。断层西段走向为北东向,由基底卷入到盖层滑脱,由一条发散到多条,规模逐渐变小。西段断层规模大,古近系底面落差最大为2000m,向上断达明化镇组。其东段出现3 条分支断层,各条断层断距400m左右。断层从始新世孔店组沉积时开始活动直至渐新世东营组,经过多期活动。
(3)花状构造:是走滑剪切构造样式在剖面上的一种表现形式。根据走滑剪切的力学性质不同,可分为压剪应力作用形成的正花状构造和张剪应力作用形成的负花状构造。
负花状构造:是张剪应力作用下的产物。在剖面上的特点表现为主干断层上缓下陡,向深部合并,陡直地插入基底形成花干;花干两侧的花枝弯曲或平直;断裂带的断片呈堑背形,浅层幅度大、中深层幅度小;断层的两侧发育有雁行式构造(杨克绳,1994)。如冀中坳陷牛东—马西走滑断裂带具有典型的花状构造(图1-31),主干断层上缓下陡,向深部合并,陡直地插入基底形成花干;花干两侧的花枝较平直或略往外弯曲,断裂带的断片呈堑背形,浅层幅度大、中深层幅度小,且浅层破碎带宽度大,如在地震T4反射层破碎带宽1200m,地震 T2反射层破碎带宽2000m。另外,如下辽河坳陷东部凹陷黄金带构造及欧利坨子构造可见到负花状构造;昌潍坳陷潍北凹陷也见到负花状构造(图1-35)。

图1-33 马西走滑断层伴生构造图

正花状构造:是压剪应力作用下的产物。正花状构造在剖面上的特征与负花状构造的特征大同小异。断层上缓下陡,向深部合并,陡直地插入基底形成花干,花干向上分支撒开,形成背斜状的正向构造。如黄骅坳陷孔店构造带的西翼的大杜庄地区发育的正花状构造(图1-36),该构造为晚印支期形成的,主体部位形成古隆起,其上残留中生界,为古生代油气成藏创造了有利条件。

图1-34 济阳坳陷惠民凹陷临商断裂带T2层构造纲要图

(据李丕龙等,2003)
3.反转构造样式
如前所述,裂谷盆地在同裂谷期后期和后裂谷期挤压隆升,盆地萎缩,常发生构造反转。反转构造,一般可分为“先正后逆”正反转构造和“先逆后正”负反转构造。裂谷盆地最常见是正反转构造。下面分别对这两种构造样式进行叙述。

图1-35 昌潍坳陷潍河口洼陷东西向地震剖面图

(1)正反转构造样式:一般当反转强度达到中等和强烈反转变形时,如二连盆地塔北凹陷EH-80 地震测线,发生强烈反转,沿先存的张性断层发生逆冲作用,产生反转构造,形成断展褶皱,使断陷期层序高出区域高程;同时,在主断层附近还产生了许多新的逆冲断层;还可见到原来倾角较陡的张性断层,发生反转时,在原正断层的基础上产生一条缓倾的逆冲断层。又如二连盆地赛汉塔拉凹陷西南部地震 ST82-813 测线,发生强烈反转,形成乌兰反转背斜。这个背斜是在赛汉塔拉组沉积之前形成的。构造幅度上大下小,轴部地层厚,翼部地层薄,属于断弯褶皱。它与逆牵引背斜构造的不同是:背斜的轴向不与断层的走向平行,且深浅层轴向一致;地层分布顶厚翼薄等特点。

图1-36 黄骅坳陷大杜庄正花状构造地震剖面图

(据李丕龙等,2003)
正反转构造在下辽河坳陷也较发育,如西部凹陷冷东反转背斜构造(图1-37)等。
(2)负反转构造样式:中国东部裂谷盆地的负反转构造比较少见,这是因为中国东部裂谷盆地在中新生代强烈拉张背景下,基底断层的正断距巨大,早期逆冲断层的逆断距难以保留。如在济阳坳陷埕岛地区见到轻微负反转构造(图1-38)。从图中可以看出,中生界及以上地层呈现明显的正断层特征,而太古宇仍保留了微小的逆断距。根据钻井证实上盘缺失古生界,下盘保留有古生界;上盘中生界向断层附近减薄呈楔形结构特点,分析认为埕北25断层发生过两次构造反转运动:一期是印支末期,上盘沿断面逆冲,致使古生界剥蚀殆尽,燕山运动发生构造反转,接受中生界沉积;第二期燕山末期至喜马拉雅期,上盘又发生逆冲运动,使中生界部分遭受剥蚀,形成现今的构造面貌。另外,如济阳坳陷的义北、渤南、孤北、桩西、埕东、孤岛等地还发现了负反转构造。

图1-37 辽河坳陷西部凹陷冷东背斜构造地质剖面图


图1-38 胜海地区轻微负反转地震(上)与地质(下)剖面图

(据李丕龙等,2003,略有改动)

构造样式特征

2.  主要构造样式

构造样式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。显然,构造样式是随盆地形成、演化阶段而变化的。
裂谷发育阶段,在北西西-南东东方向的拉张应力作用下,本区不同构造层次形成了变形特征不同的伸展构造。深层次的伸展构造应为韧性剪切带和岩墙群等;而浅层伸展构造的基本要素是正断裂以及在边界正断裂控制之下形成半地堑和半地垒等伸展构造样式。
坳陷发育阶段,应力环境仍为张性,先存正断裂继续活动,同时新产生大量正断裂,但总体断裂活动强度小,故产生的伸展构造样式主要是与坳陷伴生的小型正断层等。
构造反转期,应力性质发生改变,在挤压力作用下,产生压缩构造样式,其中最具特色的是反转构造。
总结起来,在本研究区十分复杂的构造面貌中,有三个显著的特点:一是断陷及传递带构成本区之基本构造单元;二是断裂十分发育;三是构造普遍反转。因此,以下三节将分别对区内断陷及传递带、反转构造和断裂进行深入分析。

3. 构造样式

根据现有物探、地质资料,将前陆盆地构造样式划分为8种构造模式:挤压背斜、滑脱背斜、牵引背斜、断背斜、背冲构造、双重构造、叠瓦构造、盐构造。
构造发育特点:①断裂起主导作用;②断裂形成主要为喜马拉雅期,且为逆冲性质;③褶皱强烈从造山带向盆内变弱;④存在几个滑脱层(T3煤层、J煤层、E膏盐层、N1膏盐层等),滑脱层控制构造分布。

构造样式

4. 构造样式

在构造地质研究中,构造样式是对形成机制、剖面形态及空间排列方式具有相似性的一类构造组合的综合反映。它表达了一种特定的形变机制及变形图像,具有与地球动力学背景相一致的特点。据此,我们以塔里木盆地为例,将其构造样式划分为压缩构造样式、伸展构造样式、走滑构造样式及重力构造样式(表2.5)。
表2.5 塔里木盆地构造样式划分表


5. 构造样式的介绍

构造样式是指同一期构造运动、在同一应力环境下所产生的构造变形组合。它们应具有相似或相同的构造特征和变形机理。

构造样式的介绍

6. 构造样式的构造样式

在国内,刘和甫(1993)以地球动力学背景为基础,强调构造样式与形成盆地的动力学具有一致性,划分出伸展构造样式、压缩构造样式和走滑构造样式三大系统,如拉张环境形成的正断层及其组合-地垒和地堑,挤压环境形成的逆断层及其组合-背冲断块(断背斜、背冲隆起)、对冲断块、冲断带及其组合-前陆褶皱-冲断带等。传统的构造样式分类是T.P.Harding和J.D.Lowell (1979)根据其几何学分为基底卷入型和盖层滑脱型两种又根据变形的力学性质和应力传递方式进一步细分为八种基本类型。前者包括扭动断裂构造组合、挤压断块和基底冲断层、拉张断块及翘曲等。滑脱型构造样式包括滑脱褶皱-冲断构造组合、滑脱正断层(生长正断层)、盐构造等。因为该分类方案不分挤压构造和伸展构造,难以区分构造性质,也难以揭示构造的几何学和运动学特征;另外,有的构造样式(披覆构造)与基底卷入和盖层滑脱无直接联系;而且不同盆地构造演化史各异,其构造样式亦各具特色,该分类方案有很大的局限性和不足之处现代科学的构造样式分类方案是以地球动力学背景为基础,其前提是构造样式与盆地形成的地球动力学的一致性。因此,可将其划分为伸展构造样式、压缩构造样式和走滑构造样式三大系统和反转构造及比较少见的或是一般起作用较小的垂直构造,而后再按基底卷入程度进一步划分为基底变形和盖层变形。

7. 构造样式概念及分类

构造样式是同一构造变形或同一应力作用下所产生的构造的总和(Chavagnac V,1996)。它是盆地油气聚集的基本单元,研究其形态及成因对于研究盆地演化,认识油气藏形成特点及富集规律等均具有重要意义。
按照盆地形成的地球动力学环境及其复合关系,构造样式及其赋存的构造环境有以下4种情况:①裂陷环境与伸展构造样式;②挤压环境与挤压构造样式;③走滑环境与走滑构造样式;④应力环境的变化与复合构造样式(王同和,1999)。
渤海湾盆地前中生代的构造运动及其所伴随的沉积作用,除中—新元古代外,主要以地壳的相对升降(相对于海平面的上升或下降)为主,尽管经历了有怀远运动、加里东运动和海西运动,但它们仅对盆地的整体起伏变化产生影响,表现为寒武纪—奥陶纪和石炭纪—二叠纪两次“跷跷板”运动,以及寒武纪—奥陶纪晚期的抬升剥蚀作用,这些构造作用主要以十分宽缓的褶曲构造变形为主,局部岩层的产状并不发生强烈的变化。渤海湾盆地前中生代断裂作用也十分微弱,尤其在盆地内部。所以,华北盆地前中生代形成的构造样式相对单一,主要以岩层的水平堆积为主,并不显示特殊的构造样式。
渤海湾盆地中生代以来产生了显著的逆冲推覆、伸展和走滑等构造作用,形成了多种构造样式,这些构造样式主要由不同级别的断裂所控制,定型于新生代。下面所述的不同类型构造样式主要是中生代以来形成,并对前古近系具有重要影响的构造样式。

构造样式概念及分类

8. 构造带样式特征

箕状凹陷一般由三部分或四部分组成,即陡坡带、洼槽带和缓坡带,当凹陷比较开阔时,有时发育有中央构造带(图1-17)。

图1-17 裂谷盆地构造带样式剖面模式图

(据李丕龙等,2003,略有改动)
(一)陡坡带
陡坡带是裂谷盆地伸展活动的起始带。不同地区、不同的构造背景、不同的伸展断层类型和组合,形成不同的沉积类型、不同的构造样式和不同的油气分布规律。陡坡带按成因,即控凹边界伸展断层的性质和断层组合进行分类。可分为平面式、铲式、坡坪式和阶梯式4种类型。
1.平面式陡坡带特点
(1)控凹主断层特性:为旋转式平面断层,即断面产状不发生变化,而地层产状发生变化。断面陡峭而平直,断面倾角在60°以上。
(2)构造样式:简单,一般在断层的下降盘发育有鼻状构造,逆牵引背斜不发育。
(3)沉积特征:沉积物颗粒粗、大小混杂、分选性差,多发育近岸水下扇沉积和洪积扇。扇根大而厚,扇中及扇端分布范围很小。沉积作用主要表现为垂向加积,相带窄,围绕凸起呈窄条状分布。
(4)分布和油气聚集特点:这类陡坡带在裂谷盆地中分布比较广,如二连盆地的赛汉塔拉凹陷、吉尔嘎郎图凹陷、乌里雅斯太凹陷的陡坡带等。这类陡坡带构造圈闭不发育,且岩性粗而混杂,储盖组合差,成藏条件不利,油气贫乏。
2.铲式陡坡带特点
(1)控凹主断层特性:为铲式伸展断层,即断面和地层产状均发生变化。断面上陡下缓,上部倾角一般为45°~60°,下部倾角为30°~45°。如胜北大断层断面倾角在2000m以上为40°,2000m以下为38°~18°。港东主断层断面倾角在1900m以上为70°,2500m以下为40°~30°。
(2)构造样式:该类陡坡带构造比较发育,一般发育有断鼻、断块和逆牵引背斜等。
(3)沉积特征:沉积区距物源区相对较远,分选性较好。一般发育有近岸水下扇、扇三角洲、小型的辫状河三角洲等多种沉积类型。扇体规模较大,期次较明显,垂向厚度不大,沉积作用主要表现为侧向加积。
(4)分布与油气聚集特点:这类陡坡带在裂谷盆地中分布比较普遍,如渤海湾盆地的赵兰庄构造带、港东构造带、永安镇构造带等。这类陡坡带构造圈闭发育,并有有利储集相带与之相配合,成藏条件有利,是有利油气聚集带。
3.坡坪式陡坡带特点
(1)控凹主断层特性:为坡坪式伸展断层,即断层和地层产状多次发生变化。断面上陡下缓,并多次重复出现。
(2)构造样式:一般在断坡段接受较厚的沉积,在重力作用下,沿断面向下滑动,当达到断坪段时遇到阻力,则在断面上覆层产生挤压形成背斜构造。另外,还发育有断鼻、断块和地层岩性圈闭等。
(3)沉积特征:沉积区距物源区较远,分选性较好,期次明显。一般发育有近岸水下扇、浊积扇、扇三角洲等沉积类型。
(4)分布与油气聚集特点:这类陡坡带分布比较局限,少见,如临清坳陷丘县凹陷南段大名洼槽东陡坡带及冀中坳陷廊固凹陷大兴陡坡带等。这类陡坡带圈闭发育,储层较好,成藏条件有利。
4.阶梯式陡坡带特点
(1)控凹主断层特性:由控凹主断层和多条与之近平行的顺向断层组成。这些断层向凹陷方向,节节下掉,形成二台阶,三台阶等,呈阶梯状。主断层为旋转式平面断层或铲式断层。
(2)构造样式:该类陡坡带圈闭比较发育,一般发育有断鼻、断块、背斜、潜山等。
(3)沉积特征:沉积区距物源区相对较远,分选性较好,期次明显。一般发育有近岸水下扇,在远端发育有滑塌浊积扇和深水浊积扇。
(4)分布与油气聚集特点:这类陡坡带分布较广,如渤海湾盆地的冀中坳陷霸州断阶带、新河断阶带、南马庄—留路构造带、留西—大王庄构造带,济阳坳陷的胜北地区、滨南地区,海拉尔盆地的乌西断阶带等。这类陡坡带圈闭发育,储集相带有利,成藏条件优越,是油气聚集有利带。
综上所述,铲式陡坡带、阶梯式陡坡带构造圈闭发育,沉积相带有利,是油气聚集的有利带。
(二)缓坡带
缓坡带是箕状凹陷的重要组成部分,占凹陷的总面积约二分之一或三分之一。它与整个凹陷一样经历过多期构造活动和沉积变迁等。由于处在缓坡带的特定的构造部位,在构造变形和沉积特征等方面又具有自己的特色(童晓光,1984;费宝生,1996、1999)。
(1)构造特征:缓坡带经历过多次构造运动,经受过左旋剪切、右旋剪切应力场的作用。由于缓坡带基底埋藏浅,刚性强,属于较稳定的块体。相对来讲,较陡坡带的构造变动要弱些。
褶皱变形主要为鼻状构造。这些鼻状构造的轴向与缓坡带的走向近乎垂直或斜交。它的形成,据中国东部地区的资料分析:燕山期在左旋剪切应力场的作用下,受到北西—南东向的挤压,产生北东向和北西向的共轭剪切断裂。在断裂的断棱部位形成北西向的古梁子,并控制沉积。在古梁子部位沉积薄,两侧沉积厚,后期由于差异压实作用的结果;同时后期又经受过右旋剪切应力场的作用,受到北东—南西向的挤压,叠加其上,使之形成一系列的北西向的鼻状构造。另外,在缓坡带的低部位,由于顺向同生断层的滑脱作用,在断层的下降盘形成逆牵引背斜或半背斜,如辽河坳陷西部凹陷西斜坡的欢喜岭地区,发育有9个逆牵引背斜,沿断层下降盘呈串珠状展布(童晓光,1984)。
缓坡带发育有两组主要断裂:一种是断层的走向与缓坡的走向一致。按倾向不同又可以分为断层的倾向与缓坡的倾向相反和与断陷边界主断层的倾向相同,这组断层一般与边界主断层同时发生,把基底切割成若干个翘倾断块。活动时间较早,结束时间也早,基本上在同裂谷期或断陷期末就停止了活动。对上覆的沉积盖层有一定的控制作用。因此,下部可以形成断块山,上覆盖层可以形成披覆背斜、断块或鼻状构造。另一种情况是:断层的倾向与斜坡的倾向相同,与边界主断层的倾向相反。这组断层形成的时间有两种情况:当平衡式的拉伸时,在坡底产生平衡断层。这种断层形成时间比边界断层形成稍晚。并常与边界断层形成深断槽,使生油层的厚度增大,成熟度提高,油气资源丰富,如二连盆地阿南凹陷的善南断槽,吉尔嘎郎图凹陷的宝饶断槽等。在断层的下降盘还可以形成逆牵引背斜。据童晓光(1984)分析,逆牵引背斜的形成与断距的大小有关,如辽河坳陷西部凹陷的西斜坡欢喜岭地区产生逆牵引构造的断距都在200m以上。另一种情况是:由于块体的翘倾和沉积盖层的滑脱作用所形成,并自坡顶向下,活动时间逐渐变新。这组断层的规模较大、延伸长、断距大,有时可以形成断层坡折带,对沉积有一定的控制作用。二是与缓坡带走向垂直或斜交的断层。这组断层在缓坡带上不发育,断层的规模不大,延伸较短,断距小。有时这组断层可以起到沟通油源的作用,作为油源断层。
(2)沉积特征:在箕状断陷拉伸的过程中,当基岩块体的沉降幅度大于翘倾幅度时,缓坡上的地层发生超覆;当沉降的幅度小于翘倾的幅度时,缓坡上的地层发生退覆或剥蚀。同时缓坡带靠近物源区,物源充足,砂体发育。常发育有扇三角洲、三角洲或水下扇砂体,沿缓坡带呈裙边状分布(图1-18),以及河道和滩坝砂体等。既有来自缓坡的物源,也有来自陡坡的物源。既可以形成下倾尖灭,也可以形成上倾尖灭。缓坡带还发育有构造坡折带、侵蚀坡折带和沉积坡折带,控制沉积相带的展布和沉积厚度的变化。这样,为缓坡带形成地层、岩性油气藏奠定了基础。当块断活动比较和缓时,水体变浅,含盐度增高,在缓坡带还发育有粒屑灰岩、礁灰岩、滩砂等。

图1-18 二连盆地洪浩尔舒特凹陷S阿尔善组沉积环境图

(3)缓坡带类型:缓坡带按照其沉积特点和构造演化特点的不同,大体上可以分为三类,即沉积缓坡带、沉积—构造缓坡带和构造缓坡带(图1-19)。
沉积缓坡带:在沉积时,地形上就是一个斜坡,原始坡度角较大。地层沿斜坡上倾方向逐层超覆或退覆,斜坡顶部剥蚀微弱。这类缓坡带在箕状凹陷中分布最广,如冀中坳陷文安缓坡带、蠡县缓坡带、二连盆地阿南凹陷南缓坡带、辽河坳陷东部凹陷的西缓坡带等。这类缓坡带的油源主要来自邻近的生油深洼槽;个别也可以来自缓坡带上的优质生油层的未熟—低熟油的油源,如蠡县缓坡带上沙一段生油层;还可以来自基底的烃源层的烃源,如文安缓坡带上石炭二叠系烃源层。
沉积—构造缓坡带:在沉积时,地形上就存在斜坡,原始坡度角有大有小。沉积过程中,块断活动明显,块体翘倾,坡度角逐渐增大;沉积后期块断活动强烈。早中期以超覆沉积为主,晚期以退覆沉积为主,顶部剥蚀较强。这类缓坡带,若早期原始坡度角很小,说明当时沉积范围比较开阔,烃源层发育,本身就在烃源层范围内。后期翘倾、抬升剥蚀,使之埋藏变浅,并保留了“精华”部分。这种缓坡带油源丰富。它既有来自生油深洼槽的烃源,也有来自缓坡本身的烃源;且发育了多种类型的圈闭;可以找到多种类型的油气藏。如辽河坳陷西部凹陷的西缓坡。若原始坡度角较大,则油气丰度较低。这种缓坡带,主要靠生油深洼槽中提供油源;后期剥蚀较强,又给油气保存带来一定的影响,如冀中坳陷束鹿凹陷西缓坡带。
构造缓坡带:在沉积时还不是斜坡,是沉积后期由于块体翘倾活动,使之抬升形成的斜坡。地层沿上倾方向有减薄的趋势,但见不到地层超覆或退覆的现象,顶部遭受剥蚀强烈,使上覆层不整合在不同层位上,如廊固凹陷的牛北缓坡带等。这类缓坡带油气保存条件较差,目前尚未发现大型油气藏。油气藏类型主要有地层不整合面油气藏和断块油气藏等。
(三)洼槽带
洼槽带位于凹陷的中央部位,夹持于陡坡带和缓坡带之间,是裂谷盆地长期发育的沉降带。一般约占凹陷面积的二分之一。它与陡坡带和缓坡带没有明显的界线,一般以断层或包凹等深线来划分。断层不发育,构造样式简单,在裂谷期后期或后裂谷期,由于构造反转形成反转背斜构造,如二连盆地赛汉塔拉凹陷乌兰反转背斜等。或由于边界断层的拆离滑脱作用,还可以形成拆离滑覆构造体系,如饶阳凹陷南部元昌楼—虎北拆离滑覆构造带等。沉积以深湖和半深湖亚相为主,是盆地烃源层发育区。其次发育有滑塌浊积扇、深水浊积扇、湖底扇和扇三角洲前缘席状砂等。这些砂体楔入到烃源层之中,为岩性油气藏的形成创造了条件。

图1-19 箕状凹陷缓坡带类型图

(四)中央构造带
当裂谷盆地比较开阔时,在凹陷中央常形成中央构造带。根据构造带的特征和成因不同,可以分为多种类型的构造带,其中主要有拱张背斜带、潜山构造带、隆起构造带和盐拱构造带4种有代表性的构造带。
1.拱张背斜带
以济阳坳陷东营凹陷中央背斜带(图1-20)为代表。
(1)特征:整个带呈长轴背斜形态,在背斜轴部发育有相向而掉的断层,形成大地堑内套小地堑,呈莲花瓣式形态。但断层未切入基底。

图1-20 济阳坳陷东营凹陷中央拱张背斜带南北向地震剖面图

(据李丕龙等,2003)
(2)成因:裂谷盆地在沿断面的拉伸过程中,随着沉积物的增厚,断面变缓,势必产生侧向的挤压力,同时在缓坡一侧刚性块体抬升阻挡,从而形成双向的挤压力,加之流动性较高的厚层膏、泥岩的上浮力的共同作用,形成中央拱张背斜带。
2.潜山构造带
以冀中坳陷饶阳凹陷任丘潜山构造带(图1-21)为代表。

图1-21 任丘潜山构造剖面图

(1)特征:平行凹陷轴线分布的潜伏基岩突起带。发育有经过长期剥蚀、风化、淋滤,缝洞发育的古潜山储集体;在盖层中发育有披覆背斜;在断层的下降盘发育有逆牵引背斜;在潜山的围斜部分发育有地层岩性圈闭等。
(2)成因:在前裂谷期存在基岩突起,在同裂谷期盆地的伸展过程中,以推进式的伸展运动方式,基岩块体发生翘倾活动,在上断棱部位形成潜山,在下断棱部位形成断槽。后期被同裂谷期沉积覆盖,形成中央潜山构造带。
3.隆起构造带
以海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特构造带(图1-22)为代表。

图1-22 苏德尔特潜山构造带剖面图

(据王玉华等,2004)
(1)特征:构造带的两侧为背向大断层切割,呈不对称型地垒构造带。长期处于隆起,遭受剥蚀,直到同裂谷期中后期,才全部被覆盖。发育有潜山、披覆背斜、断鼻、断块和地层、岩性等圈闭。沉积上发育有滩砂、辫状水道砂、扇三角洲砂体等。
(2)成因:在裂谷盆地初始张裂期,由于地壳拱升张裂,岩浆沿深大断裂的侵入和喷发,在地形上形成高地,并在两侧形成断层或脆弱带。在裂谷盆地伸展的过程中,沿两侧断层伸展断陷,形成不对称型地垒隆起带。
4.盐拱构造带
以渤海湾盆地东濮凹陷中央构造带(图1-23)为代表。

图1-23 东濮凹陷中央构造带剖面图

(据齐兴宇等,1995)
(1)特征:处于双断凹陷中的中央构造带,为北东向长轴背斜。该背斜带是在基岩隆起的背景上(石炭—二叠系),上覆中生界和古近系膏盐地层,盐体上拱,顶部陷落,形成莲花瓣式复式地堑。这些花瓣式的断层消失于膏盐层之中。
(2)成因:该类中央构造带的形成是在盆地的伸展过程中,东濮凹陷东侧兰聊断裂中生代末期开始活动,形成东陡西缓的箕状断陷雏形。并以推进式的方式发展,产生西掉的黄河断层,形成中央翘倾断块,进一步推进时受阻,从而产生东掉的平衡断层——长垣断层。在兰聊断层和长垣断层的相向作用下,中央带拱升,促进黄河断层和东侧东掉断层的发育。加之,盐体上拱的双重作用力,形成了该中央盐拱背斜构造带。
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