深水盆地中多边形断层的几何特征与形成机制探讨

多边形断层是指一种在平面上呈多边形具有微小断距的张性断层系。自1994年被提出以来, 已有十余年的研究历史, 并在世界50多个被动大陆边缘盆地中被识别出来。研究多边形断层需要高精度的3D地震资料。我们根据琼东南盆地3D地震资料并利用相干切片技术, 首次在琼东南盆地南部发现了多边形断层, 并对其进行了初步研究。多边形断层的成因机制是前期多边形断层研究的重点, 许多学者认为深水沉积物早期压实脱水体积收缩形成的; 也有学者认为重力扩展控制断裂的发育。岩石物性、成岩作用及构造应力是影响多边形断层发育的重要因素。多边形断层对深水盆地的油气储集体的性质和分布; 以及油气、天然气水合物的运移和聚集有着重要的意义。      

西沙海域南部多边形断层的发现及其分布特征与控制因素

根据新采集的三维地震资料,在西沙海域南部发现了多边形断层,其发育分布具有层控特征明显、在富泥地层中发育、多方位走向、纵向断距小、平面延伸长度小且形态为不规则多边形等特征。由于研究区东西两侧应力条件的差异,导致多边形断层发育特征的差异明显。通过对多边形断层发育控制因素的分析,认为地层岩性(特别是西沙海域上构造层的远源细粒沉积物)是其发育的主控因素之一,同时水道砂岩、成岩作用及构造作用等也是影响其发育分布的因素。多边形断层可以作为流体运移的通道,它与下部构造断层连接可将深部烃源岩中的油气运移到上部储层中聚集,或继续向上运移到浅部地层中形成天然气水合物。     

北海盆地维京地堑渐新统砂岩侵入体形态特征及成因

砂岩侵入体是由处于浅埋藏阶段、尚未固结的砂质沉积物发生液化并侵入到上覆盖层所形成的一类软沉积物变形,在北海盆地维京地堑渐新统地层中非常发育。为探讨砂岩侵入体的形态特征及诱发机制,通过高分辨率三维地震及测井资料,利用地震反射结构分析、地震相干切片等手段对砂岩侵入现象进行了识别;并结合多边形断层系统、流体充注与砂岩侵入之间的关联性,对砂岩侵入体的成因机制进行了分析。结果表明:在地震剖面上可识别的砂岩侵入体多呈V型或W型强振幅反射特征,其横向展布规模约1~2 km,垂向侵入高度约100~200 m;流体的大规模充注及多边形断层诱发盖层破裂是形成砂体内部超压并诱发其发生液化的关键因素。砂岩侵入体在形成之后可以作为流体运移通道,对强化流体的垂向运移具有重要意义;并且砂岩侵入体本身即可作为油气的有利储集体。因此识别并分析砂岩侵入体的成因机理,对盖层封闭性评价及油气勘探具有重要指导意义。     

塔中北坡“复合花状”构造发育特征及成因机制

学者们对塔中北坡走滑断层的活动期次和发育时间以及形成机制展开过一些研究,但尚未达成共识.近期高品质三维地震资料的获得,有助于对该区走滑断层展开更详细的研究.基于三维地震数据的解释,发现塔中北坡发育一系列下断穿寒武系基底、上断至中泥盆统的NNE向走滑断裂.地震剖面上显示多数走滑断裂几何学形态复杂,以上奥陶统为界,断裂呈现下部"正花状"与上部"负花状"相互叠置的"复合花状"构造样式.三维地震相干切片显示,下部断裂呈NNE向线性延伸且只分布于主位移带附近;上部断裂为NW走向,整体上呈现为右阶雁列排布.根据界面沿断层局部"隆升"高度的分析以及断层生长指数的计算可知,下部断层形成时间不早于晚奥陶世,上部雁列正断层的发育时间为中志留-中泥盆世.结合塔里木盆地周缘构造背景分析,认为下部基底断层可能发育于晚奥陶世,与古昆仑洋强烈俯冲碰撞作用相关;上部雁列断层的形成可能受控于下部基底走滑断层的活化,与阿尔金域强烈的褶皱造山作用相关.      

多边形断层系及其研究现状

多边形断层为一类非构造断层,主要分布于深水环境下的细粒沉积物中。它的形成与沉积物的早期压实作用和流体排出作用有关。多边形断层系的识别主要通过时间切片分析和地震剖面解释等手段进行。研究表明,多边形断层系发育一般要经历3个阶段,即超压封存箱的形成、密度反转和多期水力压裂作用。对多边形断层系的研究有助于泥岩压实、油气运移、泥岩中流体活动状态以及对深水砂体分布和几何形态特征的分析等。由于我国还未发现有多边形断层系的存在,希望本文的介绍能为我国开展此类断层研究时有所帮助。     

连阳煤田可能存在推覆构造

沿连阳煤田西侧、总体呈南北走向、往东倾斜的连县－寨岗逆冲断层将中泥盆统至下二叠统由东往西逆冲于上二叠统至中三叠统之上；逆冲断层的上盘和下盘在断裂、褶皱构造特征、沉积建造、地球物理场等方面都存在差异；据此推断，连阳煤田可能存在推覆构造而不仅是简单的复向斜构造。Ｆ２断层以东为推覆系统，以西为下伏系统，整个煤田显示出以断坪为主，断坪和断坡闪替出现的台阶式断裂构造特征。     

松辽盆地三肇凹陷青一段多边形断层的发育及其油气地质意义

松辽盆地青一段发育大量密集分布的小型张性断层系,其成因一直以来颇受争议。本文选取松辽盆地三肇凹陷为研究区,通过新连片三维地震剖面精细解释及沿层相干切片分析等手段,详细描述了三肇凹陷青一段密集张性断裂系统的剖面和平面特征,提出:1青一段张性断裂系主体为非构造成因的多边形断层,其成因可能是由青山口组青一段泥岩超压幕式排烃破裂所导致,同时盆地构造反转活动对断层发育特征具有重要影响;2凹陷内多边形断层主要发育于嫩江组沉积末期,明水组沉积末期盆地强烈构造反转致使早期形成的多边形断层再活动,且对部分多边形断层的发育进行改造;3多边形断层起到沟通青一段烃源岩和分别位于其上部与下部的葡萄花、扶杨2个油气储层的作用,是凹陷内油气成藏的重要运移通道;4嫩江组沉积末期,超压使油气通过多边形断层从青一段短距离向下部扶杨储层"倒灌"运聚成藏;明水组沉积末期,超压导致油气沿重新开启的多边形断层向上部葡萄花储层或向下部扶杨储层运移聚集形成油气藏,同时垂向延伸较长的多边形断层对下部扶杨油藏可能具有一定的破坏作用。     

琼东南盆地北礁凹陷多边形断层发育特征及成因

基于高精度三维地震解释和相干属性分析,发现琼东南盆地北礁凹陷三维区中新统三亚组、梅山组、黄流组发育大量多边形断层。梅山组顶面发育呈近EW向展布的长条形丘和丘间底流水道,其上方分别发育近EW向(多边形)断层密集带和近SN向横截水道(多边形)断层。北部泥岩区,丘规模越大,断层密集带越宽,断层密集带主要分布在黄流组下部和梅山组上段地层中,横截底流水道断层向上延伸较短,向下延伸至梅山组或三亚组,而梅山组至三亚组多边形断层逐渐呈现多边形形态。西南部砂岩区,黄流组底部断层密集带和横截水道断层比北部规模小,延伸短,梅山组下段发育近NE向横截浊积水道砂岩断层和近NW向平行浊积水道边界断层,其规模更小。重力扩展可以很好地解释黄流组断层密集带和横截底流水道断层的形成,梅山组和三亚组的多边形断层是超压水力破裂的结果,同时大颗粒砂岩抑制多边形断层的形成。在我国首次发现断层密集带和横截水道断层,该类断层对油气运移、识别强振幅地质体和丘形反射成因具有重要的意义。     

武汉阳逻王母山断层及地震楔构造研究

本文研究了武汉阳逻王母山一带新发现的NWW走向的张性断层和该区集中分布的古地震楔构造。通过对王母山一带第四系剖面的详细测量,识别出阳逻砾石层(Q1y)底部的"标志性砾石层"具有结构成熟度低、风化程度高、短距离内厚度稳定和具有弱网纹化的鲜明特征,其夹持于下伏第三系东湖群(E)红色砂岩和上覆阳逻砾石层(Q1y)之间,层位稳定。经槽探揭露和剖面测量,以"标志层"对比为依据,对王母山断层的特征和性质进行了研究,指出王母山断层是由主干正断层(f1)及其上盘派生两个次级正断层(f2、f3)构成的的张性正断层,主干正断层(f1)走向308°,倾向NE,倾角40°~52°,断距6~8m,同步断错第三系东湖群(E)红色砂岩、下更新统阳逻砾石层(Q1y)和中更新统王家店组泥砾层(Q2w)。阳逻王母山一带集中分布的古地震楔构造平面可追踪长度3~20m不等,普遍错断阳逻砾石层(Q1y),向下收敛并尖灭于阳逻砾石层底部,仅发现2处古地震楔尖灭于东湖群(E)红色砂岩顶部并呈风化成白色粘土的节理裂隙。地质分析认为,王母山断层及其近区集中分布的古地震楔构造是在同一构造应力场中发育的,通过对古地震楔和王母山主干断层f1的应力分析发现,该区主压应力方向为NW335°左右,而主张应力方向为NE65°左右,在此背景下形成的古地震楔的走向主要为NW328°和170°~190°方向,而主干断裂走向则为300°左右。研究认为王母山断层错断下更新统阳逻砾石层及其上覆的中更新统王家店组(Q2w)泥砾层,时限为中更新世以新,为第四纪活动断层。武汉地区周边为一系列大断裂所环绕,尤其是NW向的襄(樊)-广(济)断裂从阳逻一带穿过,襄广断裂一线历史上曾遭遇过数十次地震的袭击,为湖北省历史中强震活动区之一。而阳逻龙口王母山断层及区内广泛分布的古地震楔构造则可能是同期古地震的反映。阳逻王母山断层及古地震楔研究为武汉地区地震地质构造的研究提供了新的依据。     

琼东南盆地长昌凹陷三维地震区中新统微观构造成因探讨

基于高精度三维地震资料的精细解释和方差体顺层切片技术,在琼东南盆地长昌凹陷中新统首次发现高密度小断裂,它们近SN走向,断距6～28m,长0.5～4km,倾角约60°.这些小断裂既不是渐新统继承性断裂,也不是近期热点讨论的多边形断层,而是在中新世特定地质条件下由局部引张形成的微观构造.其成因为:1)中新世琼东南盆地处于坳...     

多边断层研究现状

多边断层在世界50多个沉积盆地中均有发现,它是指平面上走向多方位且相互交叉组合成多边形形态、具有层控特征的伸展断裂系统,主要发育在被动大陆边缘盆地和内克拉通盆地内的细粒沉积物中。这类断层为非构造成因断层,目前占主流地位的成因机制有密度反转、脱水收缩和重力载荷机制;与构造正断层相比,多边断层明显具有层控性、多边性和体积应变等方性等特点。共同的几何学特征有:延伸长度短,多为平直或铲式断层,倾角变化范围为30°～70°(平均为45°),走向随机,断层平面交叉组合呈多边形形态。多边断层对储层砂体形态以及流体、天然气水合物的运移和聚集具有重要的意义。文中综合了自多边断层提出以来的国内外研究资料,概括了多边断层发育的几何学特征和成因机制以及多边断层对流体运移的影响,希望能对中国以后的多边断层研究提供参考。     

琼东南盆地东部层间断层系及其形成机制分析

基于琼东南盆地最新3D地震资料的地质与地球物理解释,运用先进的地震剖面相干处理技术,在琼东南盆地东部早-中中新世泥岩中发现了大量层间断层,这些断层剖面上为板状正断层,倾角一般大于45°,长度不超过1000m,但是平面走向在不同区域差异很大。研究区层间断层为以体积收缩机制为主要形成机制,在区域应力、重力滑塌和超压水力破裂多种力学机制共同影响下形成的,基本限制在层间的、多种类型和多种性质的断层组合。研究区东北部主要为体积收缩机制形成的层间断层,并受到重力滑塌的影响,断层主要表现为平行于等深线的EW向的断层密集带和与之垂直的SN向直线状断层;中部主要受超压水力破裂作用和体积收缩机制的影响,断层主要由放射状断层和与之垂直的层间断层两部分组成;西南部地区主要受体积收缩作用和区域应力场的影响,在构造断层影响区,层间断层走向与构造断层相互垂直,未影响区则表现为断层多边形。     

Polygonal faulting and petroleum geological significance of Qn1 formation in the Sanzhao Sag,Songliao BasinEI北大核心CSCD

Numerous small-scaled, extensional faults occur densely in the mudstone layer of the Qingshankou 1st member (Qn1) in Songliao Basin. Its attribute and genetic mechanism are highly concerned but still controversy. The high-resolution 3D seismic datasets of a new block that covers most of the Sanzhao sag of Songliao Basin is studied., The characteristics of the profile and plane geometry of the extensional fracture system in the Sanzhao sag were depicted in detail through fine seismic interpretation using coherent technology. Based o the results, we proposed that: (1) The extensional fault system is mainly polygonal fault, which probably resulted from rupture pressure related to the episodic hydrocarbon-expulsion from the mudstone of Qn1. However, the tectonic inversion in Songliao Basin may also contribute to the formation and development of the polygonal fault system; (2) The polygonal faults were mainly formed by the end of deposition period of the Nenjiang Formation, and some experienced vertical direction propagation caused by the strong tectonic inversion at the end of deposition period of the Mingshui Formation; (3) The polygonal faults connect the Qn1 hydrocarbon source rock with the underlying Fuyang oil layer and the overlying Putaohua oil layer, and thus are important migration channels for the oil and gas accumulation; (4) Until the end of deposition period of the Nenjiang Formation, hydrocarbon generated in the Qn1 mainly migrated downward into the underlying Fuyang oil layer via the small polygonal faults rather than upwards to the Putaohua oil layer. On the contrary, by the end of deposition period of the Mingshui Formation, the oils from Qn1 source rock can migrate either downward into the Fuyang oil layer or upward into the Putaohua oil layer. It is noteworthy that the vertical propagation of the polygonal faults induced by the tectonic inversion might also damage the Fuyang accumulations formed earlier. ©, 2015, Science Press. All right reserved.     

Polygonal deformation bands

We report for the first time the occurrence of polygonal faults in sandstone, which is compelling given that layer-bound polygonal fault systems have been observed so far only in fine-grained sediments such as clay and chalk. The polygonal faults are shear deformation bands that developed under shallow burial conditions via strain hardening in dm-wide zones. The edges of the polygons are 1–5 m long. The shear deformation bands are organized as conjugate faults along each edge of the polygon and form characteristic horst-like structures. The individual deformation bands have slip magnitudes ranging from a few mm to 1.5 cm; the cumulative average slip magnitude in a zone is up to 10 cm. The deformation bands heaves, in aggregate form, accommodate a small isotropic horizontal extension (strain <0.005). The individual shear deformation bands show abutting T-junctions, veering, curving, and merging where they mechanically interact. Crosscutting relationships are rare. The interactions of the deformation bands are similar to those of mode I opening fractures. The documented fault networks have important implications for evaluating the geometry of km-scale polygonal fault systems in the subsurface, top seal integrity, as well as constraining paleo-tectonic stress regimes.     

塔里木盆地塔中低凸起北斜坡古生代断裂展布与构造演化

通过对塔中低凸起北斜坡4500km2三维地震数据体的精细解析,根据不整合面和生长地层分析以及断层与地层之间的接触关系,厘定划分出四期不同应力性质的断裂体系,分别为寒武-早奥陶世拉张断裂,晚奥陶世冲断挤压和北西向走断裂,志留-泥盆纪北东向走滑断裂以及二叠纪的岩浆刺穿。寒武-早奥陶世拉张断裂展布形态和发育规模奠定了后期构造活动的基础;晚奥陶世断裂呈发散的帚状,向东南方向收敛,断裂分布具有明显的分带和分段性,东部主要为逆冲断裂,中西部发育北西向走滑断裂,晚奥陶世断裂体系可划分为六组呈北西向展布的弧型断裂带,各弧形断裂带由多条断裂组成,其形成可能与古生代阿尔金北缘北西向冲断挤压有关;塔中志留-泥盆纪走滑断裂体系主要是在挤压应力环境下形成的,呈北东向展布,走滑断裂体系由三部分组成：主干边界断裂、尾端羽列断裂和拉分地堑,其中主干断裂剖面上表现为高角度近似直立断面,直插基底,延伸较远,剖面上呈花状构造,尾端羽列断裂在主干断层的尾端发育,主要位于主干断裂的北端,拉分地堑平面上呈菱形,受多级断层控制;二叠纪岩浆刺穿在塔中三维区呈点状或条带状,岩浆刺穿对早期断裂进行叠置和改造,岩浆侵入和底辟作用致使地层隆升,形成一系列逆断层性质的“正花状构造”。构造活动决定了断裂发育,早古生代塔里木盆地及其周缘地区伸展－聚敛构造演化构成了一个较为完整的威尔逊旋回,寒武纪－早奥陶世塔里木周缘古大洋拉张裂解,早奥陶世末－晚奥陶世部分古大洋俯冲消减,晚奥陶世－泥盆纪周缘大洋部分闭合,发生弧陆或陆陆碰撞,二叠纪岩浆活动代表了另一个构造旋回的开始。     

Systematization of active faults for the assessment of the seismic hazard

A systematization of active faults has been developed based on the progress of scientists from the leading countries in the world in the study of seismotectonics and seismic hazard problems. It is underlain by the concept of the fault-block structure of the geological-geophysical environment governed by the interaction of differently oriented active faults, which are divided into two groups—seismogenic and nonseismogenic faults. In seismogenic fault zones, the tectonic stress accumulated is relieved by means of strong earthquakes. Nonseismogenic fault zones are characterized by creep displacement or short-term, oscillatory, and reciprocal movements, which are referred to local superintense deformations of the Earth’s crust (according to the terminology used by Yu.O. Kuz’min). For a situation when a strong earthquake happens, a subgroup of seismodistributing faults has been identified that surround the seismic source and affect the distribution of the seismic waves and, as a consequence, the pattern of the propagation of the coseismic deformations in the fault-block environment. Seismodistributing faults are divided into transit and sealing faults. Along transit faults, secondary coseismic effects (landfalls, landslides, ground fractures, liquefaction, etc) are intensified during earthquakes. In the case of sealing faults, enhancement of the coseismic effects can be observed on the disjunctive limb nearest to the epicenter, whereas, on the opposite limb, the intensity of such effects appreciably decreases. Seismogenic faults or their systems are associated with zones of earthquake source origination (ESO), which include concentrated seismicity regions. In such zones, each earthquake source is related to the evolution of a fault system. ESO zones also contain individual seismogenic sources being focuses of strong earthquakes with M of ≥5.5 in the form of ruptures, which can be graphically represented in 2D or 3D as a surface projection of the source. Depending on the type of data based on which they are identified, individual seismogenic sources are divided into geological-geophysical and macroseismic sources. The systematization presented is the theoretical basis for and the concept of the relational database that is being developed by the authors as an information system for the generation of seismotectonic GIS projects required for the subsequent analysis of the seismic hazard and the assessment of the probability of the origination of macroseismic earthquake effects in a predetermined location.     

辽东湾坳陷东部地区新生代断裂体系与构造演化

断裂体系发育特征是辽东湾坳陷东部地区新生代构造演化的重要表现形式,运用丰富的三维地震资料,详细刻画了 研究区断裂体系平面和剖面特征。断裂体系特征分析表明: 研究区古新世-渐新世的断裂体系主要由NNE向的拉张正断层组 成;渐新世时期的断裂体系则表现出走滑断裂的性质,主干断裂附近出现走滑效应产生的增压区和释压区,同时发育似花 状构造和多级“y”字型构造,次级断裂多表现为雁列状的NEE向断裂;新近纪时期断裂体系仍以雁列状断裂为主,发育 共轭状剪切破裂以及“背形负花”状构造。断裂体系的研究明确了研究区新生代走滑构造系统与伸展构造系统的叠加改造 过程,结合研究区构造动力学背景,将辽东湾坳陷东部地区的构造演化阶段划分为古新世-始新世的弱走滑强拉张期、渐 新世的弱拉张强走滑期以及新近纪的弱挤压弱走滑期。     

塔里木盆地塔中北坡走滑断裂特征与奥陶系油气勘探

通过二维、三维地震资料解释与构造解析,明确了塔里木盆地塔中北坡发育多条北东向、北东东向走滑断裂带,在平面和剖面上识别出了6种走滑断裂活动的标志。研究表明,塔中北坡走滑断裂在剖面上呈直立断层、花状构造,北东向走滑断裂下部表现为明显挤压隆升,而上部则表现为继承性张扭负花状构造,具有"下拱上掉"的特征,表明了断裂的多期走滑活动。总体上可划分为中奥陶世末—志留纪压扭走滑断层、晚泥盆世—早石炭世张扭走滑断层和晚二叠世末逆冲断层三期,它们在空间上相互叠置。研究认为走滑断裂的变形强度控制了奥陶系裂缝及缝洞型储层发育范围,走滑断裂的分段性对优质缝洞型储层发育具有较强的控制作用。提出了在变形强度大的裂缝发育区、走滑断裂拉张部位的断洼区,以及受后期张扭走滑断裂叠加改造的断槽部位的串珠状地震反射异常体发育区,是下步寻找天然气规模储量的有利勘探方向。