含油气盆地2

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1、第二部分第二部分 含油气盆地与含油气系统含油气盆地与含油气系统 含 油 气 盆 地 分 析 2.1 含油气盆地 一、含油气盆地的概念及特征一、含油气盆地的概念及特征 二、含油气盆地的分类二、含油气盆地的分类 三、含油气盆地中的油气聚集三、含油气盆地中的油气聚集 一、含油气盆地的概念及特征一、含油气盆地的概念及特征 沉积盆地可以认为是：在地球表面具有相当厚度沉 积物的一个构造单元。盆地中的沉积物可以来自一个方 向或几个方向，但沉积物厚度应比周围地区大得多，因 此有时可以在盆地周围找到岸线形迹，在沉积作用的同 时具有下沉作用。 石油地质学主要是研究沉积盆地的地质学，因为石 油主要赋存于沉积盆地之中

2、，没有盆地也就没有可能 去寻找石油。因此，对盆地的研究是评价油气远景的 基础。 构造盆地是指受到后期构造作用改造而形成的盆 地。其中沉积物厚度与周围比较起来没有明显差别， 实际上也就是封闭的区域向斜。 地貌盆地是指陆地表面或洋底上的地形凹地，这 种凹地可以有较厚沉积物，也可以只有少量沉积物。 无论是沉积盆地、构造盆地或地貌盆地，只要有 过油气生成，并运移富集成为工业性油气藏时，则这 类盆地统称为“含油气盆地”。 （一）（一）含油气盆地的结构和构造含油气盆地的结构和构造 含油气盆地通常是某一地质时期发生的地壳上的一 种沉降地区，因此含油气盆地在结构上必然有一个它 赖以存在的基底和限制其范围的周边

3、，以及其中的填 充地层沉积盖层。又因为含油气盆地是在地壳演 变过程中发生和发展的，地壳运动必然要对其施加影 响，使得含油气盆地在构造上具有相应的特征。 1 1结构结构 (1)基底 盆地赖以存在的基础称为盆地的基底，又称盆 地的底盘。含油气盆地的基底有时代和性质之分，含油气 盆地可以某一时代较老的沉积岩系为基底，也可以古老的 结晶变质岩系为基底，后者通常称之为结晶基底。 (2)周边 盆地的周边即盆地的边界。盆地的周边一般是同 与其基底时代、岩性和构造特征相同或相似的古老岩系相 接触，因而在含油气盆地的研究中通常借助其周边地质的 研究来了解基底的结构和构造口盆地周边的形态比较复杂 ，因为盆地所依存

4、的地壳构造形态极为复杂，所以盆地的 形状也是多种多样的。 (3)沉积盖层 盆地的盖层(又称表层)就是盆地内覆于基底 之上的沉积岩层，所以通常称之为沉积盖层。含油气盆地 是有时代属性的，某一地质时代的含油气盆地，沉积有相 应地质时期的沉积岩层并形成相应地质时代的生、储、盖 组合。盆地虽然总体上是地壳上的沉降单元，但在其接受 沉积的过程中又常表现为相对或升或降的振荡性活动。盆 地从开始下降到上升结束为一个周期。盆地活动的周期性 ，导致沉积物形成由粗到细又由细到粗的旋回性沉积结构 。一个沉积旋回往往形成一套生、储、盖组合。一个含油 气盆地可以只有一次周期性活动，构成一个沉积旋回并形 成一套生、储、盖

5、组合；也可以有多周期活动，带来沉积 的多旋回性，形成上下叠置的一系列生、储、盖组合，成 为多生油层系、多含油层系的沉积盆地。可见盆地的沉积 盖层与盆地的发育历史息息相关。 沉积盖层与基底之间的接触关系可以是平行不整合或角度 不整合。在同一地区可以有不同时代的盆地存在，即不同时代 的沉积盖层上下叠置。而不同时期的沉积层之间常为平行不整 合或角度不整合接触，从而可以划分出若干构造层。所谓构造 层是指由不整合面(包括平行不整合和角度不整合)分隔的一套 连续岩层。它是地壳构造运动(水平或升降运动)的产物。一个 含油气盆地至少包括两个构造层，即基底和一个沉积盖层。 盆地的基底、周边和沉积盖层是相互关联的

6、。 含油气盆地的基底有时代和性质之分，基底时代决定 着盆地形成和其中盖层沉积的时期：基底性质决定着盆地 形态和盖层构造。二者对盆地的发生和发展都具有十分重 要的影响。 盆地基底的时代，一般说来，最老者为前寒武纪。盆地 基底时代凡属于或老于前寒武纪者，主要由变质程度较深 的结晶岩石，如各种片麻岩、片岩和混合岩等组成，其性 质一般是刚性的。这类盆地多位于地台之上，盆地的基底 是地台基底的一部分，称为古老地台盆地。由于地台基底 的这种刚性性质，使得这类含油气盆地一般都有较大的规 模，形态上也大多为圆一椭圆形；而周边为断裂控制的断 陷盆地，形态多为长方形或菱形。沉积盖层厚度较小(通常 20004000

7、m，最厚可达50006000m)，沉积层系以古生代 地层为主，有时也发育有中、新生代地层。盆地的构造活 动性也较小，盖层褶皱平缓，断裂不太发育。我国以结晶 岩为基底的地台盆地有塔里木、准噶尔、柴达木、鄂尔多 斯、四川、南襄等盆地。 还有以加里东褶皱、海西褶皱以及中生代褶皱为基底 的盆地。这种不同时期的褶皱即是该时期地槽褶皱带的一 部分。所以这类盆地多是在地槽褶皱带之上，位于褶皱带 前缘或褶皱带内部，又称山前或山间盆地。地槽褶皱带上 的含油气盆地由于受地槽褶皱线状延展的限制，盆地形态 多为长条形。由于褶皱基底的刚性系数较小，地槽的活动 性又较大，所以盆地一般下降较深，沉积盖层的厚度较大( 一般5

8、0006000m，最厚可达10000m以上)，褶皱和断裂也 比较剧烈。这类盆地一般面积不大，但沉积层系厚度大及 圈闭条件好，同样可以有丰富的油气资源。我国以加里东 褶皱带为基底的有百色、三水、北部湾等盆地；基底以海 西褶皱带为主的有吐鲁番盆地；基底以燕山褶皱带为主的 有伦坡拉盆地等。 地槽褶皱带回返被侵蚀夷平以后，其上再形成的含油 气盆地，即以侵蚀夷平的褶皱带为基底的中新生代沉积盆 地，其基底对盖层的影响虽然仍保持着褶皱带的特征，然 而盆地的范围一般却较大，且与古老地台区的盆地相似， 也具有圆形形态。对这类盆地常称之为年青地台盆地，便 于与以前寒武纪结晶岩石为基底的地台盆地相区别。 盆地周边沉

9、积盖层与其边界地质体的接触关系有两种 型式：一为超覆接触，或沉积接触；一为断层接触，或构 造接触。 盆地与其周边边界地质体的接触关系，对盆地的演化特 征及剖面形态有着重要的影响。盆地沉积盖层与周边若为 超覆关系接触，则盆地的发展可能以简单的坳陷为主。美 国密歇根盆地(图7-1)可作为这类盆地的典型代表。该盆 地位于北美地台之上，以前寒武纪结晶岩石为基底，平面 形态大体呈圆形；地表的岩层露头线也呈一同心圆形由四 周向中心变小。从其剖面(图7-l，B)可见，在均匀下弯的 盆地基底上，沉积了从寒武系至宾夕法尼亚系的古生代地 层，总厚3000余米。从整个结构上看，该盆地好象一个套 一个迭在一起的盘碟，

10、下边的最大，由下往上依次变小。 盆地沉积盖层与周边以断层关系接触，则盆地的发展 可能以断陷为主。如德、法边境地区的莱因地堑(图7-2) 。莱因地堑发生在西欧地块上，古近纪时，因地块上拱而 发生张性断落；其平面形态受边界断层的限制呈长条形(图 7-2，A)，剖面则呈狭窄的槽形(图7-2，B)。因地堑在侏 罗纪地层基础上充填了3000多米厚的渐新世到中新世地层 ，都是在地堑断裂不断下陷的过程中沉积的。盆地沉积盖 层与周边一侧以断层接触，另一侧为超覆接触，则盆地的 发展可能兼具断陷和坳陷的特征(可称之为断超式盆地)。 这种盆地虽然在平面形态上仍为长条形，但在剖面上却是 极不对称的，因而不象前两种盆地

11、洼陷最深、沉积盖层最 厚的地带大多位于盆地中心，而是偏向断层接触一侧加拿 大的阿尔伯达盆地可作为这种盆地的典型代表(图7-3)。 2. 2.构造构造 从整体上讲，含油气盆地是地壳构造中得一种沉陷构造。但 其内部无论是基底还是沉积盖层的构造特征并不是简单和均一 的，而往往都具有一定的分割性。基底不仅有起伏，而且常常 将盆地分隔成彼此不太连通的次级构造,其盖层也经常被褶 皱为背斜和向斜，且还会受到断层不同程度的破坏；由此构成 盆地内构造特征各异的不同级别的构造单元。 由基底起伏形成的隆起和坳陷是盆地内最大一级构造，称一 级构造，通常隆起和坳陷是毗邻的。隆起是盆地内以相对上升 占优势的地带。其上的沉

12、积层往往发育不全，有时甚至基底露 出水面成为剥蚀区。但由于隆起在盆地中起着分隔或围限坳陷 的作用，它与坳陷紧邻的翼部常有地层超覆和岩性尖灭存在， 形成上倾尖灭型岩性圈闭，利于捕集来自邻近坳陷中的油气。 坳陷是盆地内基底下陷最深的地区。具有沉积地层发育全 、连续性好和厚度大等基本特征，是生油最有利的地区。因此 常成为含油气盆地的油源区。 盆地基底逐渐向边缘抬升至周边的地区称为斜坡，也是 盆地内的一种一级构造。其具有与隆起朝向坳陷一翼同样 的地质条件，也是油气勘探不可忽略的地带。 盆地内盖层褶皱的基本单元：背斜和向斜，是盆地中最 低一级的构造，习惯上称之为三级构造。背斜是油气赖以 聚集的最基本、最

13、重要也是最常见的圈闭形式。 在有些盆地中，背斜常常按一定规律成排成带出现，形 成所谓背斜褶皱带或背斜带，通常称为二级构造或二级构 造带。二级构造带也主要是沉积盖层褶皱，但也有由基底 隆升形成一个以基底突起为核心的盖层褶皱带，即在基底 上隆背景上的一个背斜带，通常称这种二级构造带为长垣 。如我国的大庆长垣。此外，断裂构造带、单斜挠曲带等 也称为二级构造带。 在某些大型盆地中，一级隆起和坳陷内又可分化出次一 级的凸起和凹陷。由于我国己习惯于如上所述的二、三级 构造的级别划分，故将一级构造分化出来的凸起和凹陷称 为亚一级构造。 以上是我国较为通用的含油气盆地内部构造的三级四分 法。但在具体应用时各地

14、也不完全统一。 图7-4为我国华北盆地一级构造的分区略图。该盆地是 一个东西受断层所限的地堑式断陷盆地。基底为古生代地 层，沉积盖层以古新近系为主，部分地区已发现有很厚的 中生代地层。图中共分出了5个隆起和8个坳陷。总计13个 一级构造单元。图7-5为该盆地黄骅坳陷和济阳坳陷的构 造分区略图。图中可以看出由一级构造埕宁隆起分化出的 车镇凹陷和无棣-义和庄凸起等亚一级构造及某些二级构 造带。 （二）决定盆地中油气丰度的基本因素（二）决定盆地中油气丰度的基本因素 一般说来，盆地中油气丰度直接由以下四个主要条件来决定： 1.在沉积层系中必须富含生油的有机物质（material），在氧化作 用、稀释作

15、用和簸选作用受到限制的条件下，可以形成有利的生油 沉积。 2.考虑到有机物转化为油气，必须有适当的热作用，以达到热成熟 （maturity），所以要注意盆地热流值与埋藏时间和深度的关系。 3.要使油气富集起来，就要有有利的运导层或其它运移通道，因此 油气运移是富集的重要因素，倾斜的砂层或张性断层常为此提供良 好的运移条件。 4.为了使油气聚集得以保持（maintenance）则多孔储集层必须为 不渗透的盖层所遮盖，并要有适宜的圈闭条件 上述四个油气富集因素的有利配合，使生油层、运移通道和储 集层互相接触，在适宜的热流和应力条件下可以形成油气富集。 (三）盆地演化的主要特征 1.构造环境常常控制盆地大小和几何形态，同时也控制构成盆地底 板和侧翼的基岩的特性。而基岩性质和轮廓又影响区域地层倾斜和 局部构造特征，从而控制盆地中流体的运移和聚集。 2.下沉速率和沉积速率的相互作用在一定程度上控制了盆地的沉积 特点，有时下沉速率很大而沉积速率很小，这时就形成“饥饿盆地（ 或非补偿盆地）”。有时下沉速率和沉积速率相等，这时由于沉积物 大量堆积可以促使盆地进一步下沉。 3.圈闭样式的变化同样受构造环境所控制，在张性环境中盆地内主 要出现掀斜断块和铲形正断层，形成滚动背斜及挤入构造等。而在 压性环境中盆地内主要出现褶皱和冲断层等复杂构造等（图76） 。 除了上述相互影