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1、 底底辟辟构构造造又又称称“挤挤入入构构造造”，它它在在中中新新生生代代沉沉积积盆盆地地中中有有着着广广泛泛的的分分布布，是是一一种种非非常常重重要要的的油油气气圈圈闭闭类类型型。在在国国外外，已已经经对对它它进进行行过过详详细细的的研研究究。勘勘探探实实践践证证明明，该该类类型型构构造造蕴蕴藏着丰富的油气资源，因而受到石油地质学家们的高度重视。藏着丰富的油气资源，因而受到石油地质学家们的高度重视。 在我国，对底辟构造的研究始于在我国，对底辟构造的研究始于7070年代初。从类型上看，年代初。从类型上看，不仅有泥底辟构造，而且有盐构造和火成岩底辟构造，有刺不仅有泥底辟构造，而且有盐构造和火成岩底
2、辟构造，有刺穿型，也有隐刺穿型，分布范围广，种类繁多。我国东部地穿型，也有隐刺穿型，分布范围广，种类繁多。我国东部地区的新生代沉积盆地中，下第三系普遍存在有一层厚度相当区的新生代沉积盆地中，下第三系普遍存在有一层厚度相当大的欠压实页岩，在它的上面是一套三角洲砂体沉积，组成大的欠压实页岩，在它的上面是一套三角洲砂体沉积，组成了一个巨大的退覆层系，这样一个退覆层系在力学上是不稳了一个巨大的退覆层系，这样一个退覆层系在力学上是不稳定的，常因此而形成底辟型构造。定的，常因此而形成底辟型构造。 一、底辟构造的概念及其分类一、底辟构造的概念及其分类 1 1底辟构造的概念底辟构造的概念 地壳深部塑性岩层在外
3、力作用下发生“底辟作用”，由此而产生的构造叫底辟构造。 REchapman认为所谓的底辟作用是指地球内部的某些物质以塑性或流体状态从深部向浅层的侵入刺穿，由此引起负载层的褶皱变形叫底辟构造。研究表明，某些岩层在应力作用下将像流体或粘性固体一样流动，这些岩层包括蒸发岩(特别是盐)、粘土岩、泥炭，泥灰岩、冰及火成岩和某些变质岩，但最普遍、最重要的是盐(包括与其伴生的石膏)和粘土底辟构造。 底辟的向上运动是相对于周围地区的沉积物而言的，通常是随着沉积盆地的发展而下沉，只有当底辟的向上生长快于周围沉积物的沉陷时，它才具有绝对的向上运动。 2底辟构造的分类按照底辟核与围岩的关系可将底辟分为刺穿构造和隐刺
4、穿构造(图3-1)。 隐刺穿构造是指底辟物质没有刺穿围岩，其底辟核顶面的形态和围岩保持一致，这种底辟构造常常是底辟发育初期的形态，或者是由于底辟物质粘度大、塑性差、变形弱的结果。刺穿底辟通常是底辟发育到成熟阶段的产物。 GDObrien根据发生刺穿作用时的温度，把底辟分为高温底辟和低温底辟：高温底辟主要指的是岩浆侵入或喷发所引起的底辟构造，我国东台坳陷中的岩浆底辟是这类构造的典型代表。低温底辟则是人们一般所理解的狭义的底辟构造，主要是盐、泥等塑性地层向上侵入或刺穿所产生的构造。也包括和盐泥底辟具有同样侵入方式的某些变质岩，如蛇纹岩底辟构造。 按照底辟核顶面的埋藏深度，又可将底辟分为浅、中、深三
5、种： 浅层底辟，其顶面埋深小于l200m； 中层底辟，其顶面埋深在12003000m之间； 深层底辟，其顶面埋深大于3000m。天然气资源丰富，目前天然气资源丰富，目前90% 90% 以以上的储量和上的储量和100% 100% 的产量都来自的产量都来自中央凹陷带的底辟构造，底辟中央凹陷带的底辟构造，底辟是莺歌海盆地能否成藏的主控是莺歌海盆地能否成藏的主控因素。因素。 在墨西哥湾岸地区已发现的340个盐丘中，属于浅层的有188个，中层的96个，深层的56个，以浅层的为主。浅层盐丘通常被认为是发育成熟的盐底辟构造。 按形成底辟构造的力学机制又可分为垂直底辟和排驱式底辟两种。 二、盐底辟构造二、盐底
6、辟构造 盐底辟构造在石油地质中占有十分重要的地位。l901年美国对路易斯安娜州的史宾得尔托普盐丘构造进行钻探时获得了工业油流，这给盐丘的油气勘探揭开了新的一页。 盐丘在世界上分布极为普遍，除墨西哥湾地区外，欧洲西北部、阿拉伯湾周围地区以及苏联的恩巴区、德涅伯顿涅茨盆地等地区都有盐丘。我国东部含油气盆地中的下第三系中常发育有盐岩地层，如潜江凹陷中的王场构造就是一个与盐拱有关的底辟构造。其它盆地内盐岩常和石膏，软泥岩组成互层，形成盐、膏、泥混合型的底辟构造。 (一)盐丘的基本特征 盐丘在平面上形态各异，但比较多的是圆形和椭圆形，也有狭长状和不规则形态。狭长状的盐脊通常埋藏较深或者是发育初期阶段的产
7、物。盐丘在地震剖面上的反映非常明显，盐丘内部呈杂乱反射，而围岩的反射界面在此突然中断，由此可以将盐丘的形态勾绘出来，如图32。 盐底辟的发育强度差别很大，有的侵入高度很小，盐核以盐枕或盐脊、或者以盐栓的形态向上拱起，形成隐刺穿的盐背斜构造。盐枕就属于此类。 在盐脊或盐枕之上的背斜构造常被断层复杂化，大多形成一个地堑断裂系，如图3-3。 刺穿高度很大的盐丘构造常常发育在盐盆的中心部位，或者是盐源层厚度大的地区，这里有巨厚的盐层供给盐丘生长。盐丘在向上刺穿可能引起围岩强烈变形。盐核周围地层向上翘起，盐核顶部地层向上隆起形成背斜，并可能伴生一个复杂的地堑断裂系。而在圆形的盐丘上，多形成放射状断层，延
8、伸距离很小，见图3-4和图3-5。 图3-6是联邦德国西北部Siegelsum盐丘构造的地震剖面，可以看到盐丘刺穿高度很大，围岩在靠近盐丘处向下弯曲，形成边缘向斜，在盐丘的边缘向斜之间，地层向上拱起，形成一个宽缓的背斜构造，即所谓的龟背式背斜构造。 有些盐丘的侧面向外凸出而覆盖在沉积岩之上，这就是所谓的倒悬体，其形态见图3-7。 倒悬体下面的地层一般都比较陡，有时近于直立，常常可以构成良好的圈闭，应引起足够的重视。倒悬体上面的地层倾角都比较缓。倒悬体的成因一般认为是岩帽盐岩和围岩之间的密度差引起的。岩帽边缘位置本来较低，其密度大约是27-28，而盐的密度是215-22，在接近地表的浅处，沉积物
9、压实作用轻微，密度可能比盐的密度低。因此，上升到浅处的盐首先是向侧面扩展进入沉积岩中，而不是把盖岩(即岩帽)向上推起。 高度大、断裂和构造形态复杂的盐丘多发育在厚盐层区，母盐层多在千米以上。因此，往往给人以这样的认识：在薄盐层区似乎很难形成盐丘构造。事实并非如此，在薄盐层区常常形成一些刺穿高度较小，构造形态比较简单的盐构造。墨西哥湾东北缘密西西比含盐盆地是薄盐层区盐底辟构造的典型例子。我国东部地区某些盐构造可能也属此类。 盐丘向上刺穿在围岩中将引起强烈的变形，围岩被刺穿而向上翘起，盐核上部的地层被拱起形成背斜构造。盐丘生长时盐源层从周围地区向盐核供给盐层，使附近盐源层的厚度减薄，造成周围地层下
10、陷，形成一个环形洼地，通常叫边缘向斜，这是盐丘所具有的一种特殊构造。 盐构造一般表现为平底，上部层面呈背斜式。根据构造内部盐体的厚度，盐体对上覆层的影响以及它在盆地中的部位，可以分为四种构造类型。它们是“周边盐脊”、 “低隆起盐枕”、 “中间型盐背斜”和“高隆起盐背斜”(见图38)。 1周边盐脊(奎特曼油田) 在卢安盐层上倾边界附近发育着一条盐脊，该盐脊与盐层的尖灭带平行，这条盐脊具有从构造顶线向尖灭线方向的逆倾斜。沿这条盐脊发育着低隆起背斜圈闭，造成奎特曼油田(图39)。 周边盐脊的特征是：从盐脊顶部至盐层的尖灭带是向北倾的；盐脊的位置在区域性周边地堑带的南边；盐脊的北翼倾角比南翼陡；上覆沉
11、积物未被盐体刺穿：盐体上面地层中的断层倾角约5060，在断达盐层之前即行消失。 2低隆起盐枕(南锡油田)由周边盐脊向盆地下倾方向若干公里，母盐层虽然向南逐渐增厚，但仍然较薄，在这些地区产生了另一种类型的盐体构造，即“低隆起盐枕”构造。南锡油田是这类盐体构造的一个实例(图310)。低隆起盐枕的特点一是：在海尼斯维尔层之上没有构造显示；没有或很少有与构造伴生的断层；没有刺穿上面的中生代地层；盐枕呈脊状排列。 3中间型盐背斜(丝柏溪油田) 盐脊和盐枕继续下倾处，母盐层相当厚，形成“中间型盐背斜”(丝柏溪油田)(图3-11)。这种构造中的盐岩足以形成一个厚10662l35m的盐核。在斯马考弗层顶部附近
12、，断层落差最大，向上、向下都减小。断层向上至白垩系消失，向下消失于诺弗莱特层中。4高隆起背斜(普尔溪油田) 由中间型背斜向盆地方向，盐更加增厚并形成更大的“高隆起盐背斜” (普尔溪油田)(图3-12)。这些构造有足够的盐岩补给，以维持由诺弗莱特期至晚白垩世时期连续的快速生长。高隆起盐背斜上，具吊桥型式的斯马考弗层构造，其两翼间的裂缝可宽达1232km。普尔溪油田是高隆起盐背斜的一个实例。 (二)盐丘构造的发育机制 盐丘生长是盐岩在高温高压下塑性变形的结果。塑性变形取决于两方面的因素，一方面是盐本身在一定地质条件下塑性的大小，另方面是外力作用，外力有时候是由沉积的原因引起的，如负荷差、密度差等等
13、，有时候主要来自构造应力，有的盐丘亦可能是重力和构造应力联合作用的结果。由沉积差异引起的盐丘通常叫重力盐丘，由构造应力产生的盐丘叫挤压型盐丘，前者主要分布在稳定的沉积盆地中，墨西哥湾地区的盐丘即属此类；后者主要分布在褶皱区和边缘坳陷带，如罗马尼亚和联邦德国北部的某些盐丘即属此种类型。1盐岩层的塑性变形2盐丘生长的外力因素具有塑性的盐岩层，要能产生强烈的变形，还必须要有外力的作用。外力作用主要包括差异负荷、密度倒转、浮力和构造应力等。 差异负荷是由于盐岩以上盖层的厚度差和岩性差异引起的，尤其是厚度差，在盐丘生长中可能起着重要的作用。因为在沉积盆地中，凹陷中心和斜坡地带负荷层的厚度差是很大的，它所
14、造成的压力差可以达到上百甚至几百个大气压，这么大的压力足以驱使处于塑性状态下的盐层向上生长。 密度倒转被认为是底辟生长的重要条件之一，许多构造地质学家很早就指出，重力盐丘的发育必须要具备三个基本条件：第一，盐的相对密度必须低于上覆沉积物的相对密度；第二，盐层要有足够的厚度；第三，盐层以上的负荷压力分布不均匀，或者是盐层表面有足够大的起伏，否则，盐丘很难发育。美国的阿帕拉契亚，堪萨斯州，俄克拉何马州和得克萨斯州西部等广大区域发育有相当厚的盐层，但并没有盐丘构造，可能是缺乏上述条件的缘故。 只有在盐层和上覆负荷层之间存在有密度倒转时，盐丘才能开始生长。这在盐底辟发育的早期阶段是完全正确的，但随着埋
15、深增加、差异负荷增大时，即使密度差不甚明显，也能引起盐层的强烈变形。密度差的实质是产生一个垂直向上的浮力，盐岩的密度在2.15-2.2之间，一般都低于负荷层的密度，因此，盐丘的浮力在自然界是普遍存在的，它可能产生早期底辟构造。 盐底辟构造一般是以盐枕(或盐脊)开始，逐步发展成为刺穿高度很大的盐丘的，发育过程如图3-15所示。在两个相邻盐丘之间，由于靠盐丘一侧盐源层减薄、甚至被吸空，盖层下弯，两个盐丘中间的一块地区相对拱起，形成一个宽缓的背斜，过去叫残余高地。seni和 Jackson称作龟形背斜构造。 PAJackson和EGalloway指出，负载层与盐丘的粘度比M对底辟的形态和发育速度有很
16、大影响，图3-16是他们根据物理模拟和数学模拟结果画出的底辟形态和粘度比的关系示意图。 当粘度比M=l40时，底辟上升缓慢，形态呈指状，底部直径只能达到颈的2倍(图316A)。当M=l时，盐丘以中等速度上升，有一个宽阔的顶盖，呈蘑菇状，形成边缘下垂体(图3-16B)。当M=44时，盐丘快速上升，呈圆形，以一个细颈与母盐层相连，形成了边缘向斜(图3-16C)。 Stude对路易斯安那陆棚区几个发育成熟的盐丘作了古水深研究，提出这个地区的盐丘至少有四种基本的生长模式(图3-17)。这些模式的控制因素似乎和盐运动的时间顺序和速度有关，而这又取决于碎屑沉积速度和当地的盐源供应状况。 模式A： (1)盐
17、通常埋藏很深；(2)构造是一个具有横断裂系统的地堑；(3)较老的、较深的地堑断裂距盐顶较远；(4)较新的、较浅的地堑断裂在盐顶上面；(5)盐顶上地层较厚；(6)盐顶上的沉积物比翼部的沉积物水深要大；(7)这种构造一般没有深水页岩伴生。 这种盐丘，盐的垂直运动充填了一部分地形上的低的地堑，但是它向上运动并不太快，不能造成地形上的高点 模式A是四种模式中最不普遍的。 模式B： (1)盐通常埋藏较浅，但也可能从深到浅都有分布。 (2)构造形态是一个圆盘形，具有放射状断裂系统的地垒构造，可能具有周边断裂。 (3)盐顶外围的地层较厚。 (4)深部常有刺穿型深海页岩，这种物质在盐向上运动时被携带上来，在盐
18、丘的翼部形成鞘状体。 (5)紧靠盐顶附近为浅水沉积，从翼部向外可见深水沉积。 这种类型的盐丘早期生长阶段盐向上运动速度快，并具有深水页岩刺穿，形成一个地形高点，继而盐的运动速度减慢，以后盐继续向上运动，引起沉积后的岩层的刺穿。 模式B似乎是四种模式中最普遍的，是最明显的浅层盐丘，它代表浅水沉积物沉积过程中盐丘演化的后期阶段。 模式C： (1)一般来讲盐是浅层的，但也有可能是深层的；(2)构造是一个地垒，具有环形的、沿周边发育的和放射状断层； (3)盐丘顶部发生位移的地层，其厚度和构造外围地层厚度相同。在盐顶上部由于侵蚀作用某些地层可能缺失。靠近盐表面的地层由于受到拉伸而比构造外的地层厚度略有减
19、薄； (4)盐顶上面的沉积物的沉积厚度和翼部以外的岩层相似。(5)这种构造往往伴随有深海页岩沉积，可以看出，沉积物是在水深相似，海底较均一的情况下沉积的，盐的隆起刺穿造成盐顶上地层发生位移，盐顶上发生位移的地层往往部分或全部被剥蚀掉。 模式C目前还没有作为一个很普遍的构造模式而得到承认，因为如果发生位移的地层被剥蚀掉，这种构造就可能被误认为是模式B。但是根据古水深研究，这种构造比目前人们所相信的更为普遍。 模式D： (1)盐通常很深，在多数情况下都没有钻井钻穿；(2)整体形态是一个隆丘形的地垒构造，该构造由几个小地堑和地垒构造组成。岩层具有复杂的放射状的横断层断裂系统，从中心地垒向外延伸；(3
20、)在盐脊或盐隆之上有深海页岩层； (4)盐顶上的地层比构造外的地层要薄，但在盐顶之上地堑构造中可能局部加厚；(5)深水页岩之上的沉积物及水深比构造外的岩层水深要浅； 这种构造是深部盐构造的比较普遍的类型，所以，很可能是一个初期的生长阶段。 在自然界中盐丘的生长是复杂的，我们见到的常常不是单一的，而是两种或多种生长模式的复合类型。盐的数量和运动速度上的改变都会使盐丘的生长模式和生长阶段发生改变。 图3-18是Stude根据古水深研究对路易斯安那陆棚区盐丘演化过程的概括。主要反映了盐丘构造发育和陆缘向前推进造成的古水深变化之间的关系。 (四)和盐丘伴生的隐蔽圈墨西哥湾Auger油田墨西哥湾Maho
21、gany油田加蓬盆地Etame油田北海盆地Skjold油田德国北部Mittelplate油田盐构造油气勘探实例盐构造油气勘探实例盐构造与油气成藏关系密切盐构造与油气成藏关系密切三、泥底辟构造三、泥底辟构造 粘粘土土底底辟辟构构造造的的分分布布比比盐盐构构造造要要广广泛泛得得多多，因因为为盐盐层层只只存存在在于于特特殊殊的的沉沉积积环环境境中中，而而粘粘土土岩岩在在各各种种沉沉积积环环境境中中都都有有沉沉积积。大大多多数数泥泥底底辟辟构构造造变变形形都都比比盐盐丘丘弱弱，很很少少刺刺穿穿，很很难难发发育育成成为为像像盐盐丘丘那那样样明明显显的的底底辟辟构构造造。但但是是，在在特特定定条条件件下下
22、，某某些些泥泥底底辟辟可可能能和和盐盐丘丘一样有巨大的刺穿，形成幅度很大的泥丘构造。一样有巨大的刺穿，形成幅度很大的泥丘构造。 泥底辟构造和盐底辟一样只存在于沉积盆地中，泥底辟构造和盐底辟一样只存在于沉积盆地中，从古生代到新生代地层中都有发现。以中新生界地层从古生代到新生代地层中都有发现。以中新生界地层中最多。墨西哥湾岸地区、尼日尔三角洲是泥底辟发中最多。墨西哥湾岸地区、尼日尔三角洲是泥底辟发育比较典型的地区，我国东部含油气盆地中也有广泛育比较典型的地区，我国东部含油气盆地中也有广泛分布，并在它的伴生构造中找到了丰富的油气藏。分布，并在它的伴生构造中找到了丰富的油气藏。 盆盆地地快快速速沉沉降
23、降和和区区域域应应力力场场变变化化诱诱发发的的底底辟辟活活动动，如如莺莺歌歌海海盆盆地地中中央央持持续续的的的的底底辟辟活活动动 1泥底辟构造的基本特征 构成底辟核的泥岩，山于处于欠压实状态，因而它具有比正常压实泥岩更高的孔隙度和低的湿密度、低的机械强度和低的当量粘度。具有这些特点的泥岩很容易变形，在某些部位 厚度可能增大，另一些部位减薄，这是底辟发育的开始。 (1)具有低的声波传播速度，范围大约在65008500fts，低于正常泥岩层的速度。盐岩的传播速度是15000fts，高于正常泥岩的传播速度。因此，可以根据层速度剖面来识别底辟页岩。 (2)具有低的密度值，一般在2.12.3gcm3，低
24、于正常剖面的密度，由于密度低，常在重力图上表现为负异常。 (3)具有低的电阻率值。通常在O5m左右，甚至更低，这大约是正常页岩电阻率值的l2。(4)页岩块体另一个重要特点是具有非常高的孔隙流体压力。在墨西哥湾岸地区，这种压力大约是负载压力的O8倍，最大可达O9倍，也就是说是流体而不是岩石的骨架支撑着负荷的绝大部分。 上述几个特征主要是由于页岩的高孔隙度和低的渗透率引起的。页岩和盐有很大的差别,页岩具有很高的孔隙度，一般随着埋深而减小，密度随之增大，这就是页岩的压实作用。而盐则不同，它是一种无孔隙的致密物质，它的密度大约是22gcm3左右，随着埋探自始至终都保持恒定。由于盐是无孔隙的致密物质，因
25、此它的传播速度比页岩高很多，从而可以把盐和泥区别开来。 四、岩浆底辟构造 东台坳陷位于苏北盆地的南部，它的北部与建湖隆起相接，南临苏南隆起，西边是郯庐断裂。该坳陷在新生代岩浆活动非常强烈，既有辉绿岩的侵入，又有玄武岩的喷发，以岩珠、岩盘、岩床和喷发岩等产状产出。层位自古新世至中新世达12层之多。这些岩浆活动对局部构造的发育有重要的影响，形成了一系列与岩浆活动有关的底辟型构造。其平面分布特点见图322 五、中国东部地区底辟构造的主要类型和基本特征 1高隆起背斜2低隆起背斜 3 3微弱背斜隆起微弱背斜隆起 这种构造多分布在塑性岩很薄或尖灭带附近，隆起幅度多在这种构造多分布在塑性岩很薄或尖灭带附近，
26、隆起幅度多在5050m m以下，面积小，断裂微弱。东营凹陷南部缓坡带上的王家以下，面积小，断裂微弱。东营凹陷南部缓坡带上的王家岗、牛庄构造，黄骅坳陷沧东断裂带上的舍女寺构造属这种类岗、牛庄构造，黄骅坳陷沧东断裂带上的舍女寺构造属这种类型。型。 东部地区的底辟构造除具有一般底辟的共同特征外，还具有3个十分明显的特点。 第一，构成底辟核部的塑性物质，不是单一的盐岩或欠压实页岩，而是盐、膏、泥混合，组成频繁的韵律层，在东营凹陷软泥岩的含量高，以泥的作用为主，而在潜江凹陷盐膏的含量比泥岩高，盐、膏的作用更为重要。 第二，总的看，我国东部地区的底辟构造隆起幅度较低，构造比较简单，无明显的刺穿，以隐剌穿为主，构造核部的塑性层具有枕状、脊状之形态，具有复杂程度不等的“包心式”地堑断裂系统，显示了重力作用的特征。 第三，在平面展布上，线性排列明显，呈雁行或旋卷排列，明显表现出了水平扭动的特点。 因此，形成我东部地区底辟构造的应力场不是单一的，而是重力和水平应力联台作用的结果。
