中国东部油气区逆断层成因类型

中国东部油气区逆断层有四种成因类型:1.走滑断层诱导型逆断层;2.重力滑动型逆断层;3.先张后压转化型逆断层;4.流体推挤型逆断层。本文着重论述了各类逆断层的赋存状态、演化规律及形成机制,并认为与其变形相关的正牵引背斜、挤压断块等伴生构造圈闭是最有利的含油气构造。     

中国东部逆断层及油气

传统上把我国的沉积盆地划分为东部拉张,中部过渡,西部挤压,这种观点曾经束缚了人们的地震解释思路,在中国东部的剖面上出现逆断层现象而不能予以确定。事实上,中国东部总体上以拉张构造为主,普遍发育正断层,但在勘探中也确实发现了逆断层,且对油气聚集具有重要的控制作用。从成因观点分析,这些逆断层主要可分为构造挤压型及重力滑动型两大类。构造挤压型逆断层按地质时代又可分为晚第三纪、白垩纪、古生代末等三个时期,它们分别对应于中国东部大地构造演化的三个“断陷—坳陷”旋回,断陷对应于构造拉张期,坳陷对应干构造挤压期,逆断层主要发育于坳陷发育时期。着重对两类逆断层的形成机制、演化规律及油气赋存状态进行了论述剖析。中国东部含油气盆地的构造运动不是一张到顶的;晚第三纪的构造挤压逆冲断层与重力滑动逆冲断层在形成机理上是有区别的;逆同生断层在晚期干上覆地层中形成的浅层构造,应是次生油气藏的良好场所。     

准南逆冲褶皱带超压与逆冲断层持续活动

天山北缘准南地区的褶皱带为自新生代以来一直持续活动的逆冲构造带,由于逆冲断层的持续活动,形成了现今断层和相关褶皱。钻井资料显示,准南逆冲褶皱带内的超压层主要发育在古近纪安集海河组泥岩和紫泥泉子组泥岩之中,而该泥岩同时又成为逆冲断层发育的主滑脱面。通过多年来对准南地区地面地质调查、二维地震和三维地震资料的解释以及钻井证实,我们统计出准南逆冲褶皱带现存的逆冲断层倾角分别集中在两个区间: 30±5°和50±5°区间。应力分析表明,在持续挤压应力作用下,超压层(泥岩、页岩和煤系地层)中和超压层之下地层中发育的早期逆冲断层与晚期最大主压应力之间的夹角处在30±5°之间时,作用在断层面上的最大主应力与最小主应力比达到最小值,因此该断层最容易再次活动,形成最大的流体压力,因而断层周围的流体就会沿着最大主应力方向发生流动,断层本身就会成为流体运移的主要通道; 而早期逆冲断层与晚期最大主压应力之间的夹角处在50±5°之间时,作用在断层面上的最大主应力与最小主应力比较大,断层重新活动所需要的流体压力较高,导致断层作为流体运移的通道因被挤压而闭合。应力分析和钻井实测应力均指出,准南逆冲褶皱带发育的超压为挤压构造应力形成的超压。这些研究表明,准南逆冲褶皱带的逆冲断层持续活动,导致早期发育的断层在晚期应力作用下,断层倾角聚集在两个优势区间,油气沿最大主压应力方向运移,聚集油气则沿断层滑动面发育形成构造超压,导致该区域油气长期处于运移与聚集的动平衡状态。     

准噶尔南缘逆冲带多个逆冲断层同期活动的几何学证据

天山北缘为典型的大陆内部活动构造特征,发育准噶尔盆地南缘逆冲带,主要表现为新生代时期形成的多排平行山体的背斜和逆冲断层。野外地质考察、地表填图指出,第二排背斜带玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜核部均发育一条逆冲断层,背斜北翼发育一条逆冲断层,并导致河流阶地变形和断层崖的形成。地震资料解释和钻井数据证实玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜北翼和核部存在多条向北逆冲的断层,在这些背斜和南侧第一排构造清水河背斜和奇古背斜之间的向斜之下存在隐伏的东湾背斜。二维地震测网构造解释指出东湾背斜为同时活动的、叠置的双重逆冲构造,并造成玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜浅层发育一系列无序叠瓦逆冲断层。野外观察和地震解释的生长地层和地层不整合分析证实,这些无序逆冲断层形成时间主要为中新世晚期,一直到第四纪西域组(Q_1x)和乌苏群(Q_2)时期和第四纪中晚期(Q_4)。我们提出准南地区多个逆冲断层同期活动模式不同于新逆冲断层向前陆方向扩展时,旧断层不活动的模式。同期逆冲作用模式展示由于深部有序逆冲作用形成的双重逆冲构造发育期间,同期活动的逆冲作用可在浅层地表形成一系列无序逆冲断层,类似于叠瓦扇逆冲断层。     

逆断层地裂缝在黄土中破裂扩展的数值模拟

隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,其影响的范围、程度等问题,都是城市工作者所广泛关注和亟待解决的重要问题。为了研究黄土中逆断层地裂缝的扩展机理和扩展特征,参照正断层大型物理模型试验,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了黄土中逆断层的扩展机理研究。研究表明,隐伏逆断层地裂缝活动时,在地裂缝的上端,土体单元受到拉、压、剪的共同作用,裂缝很快被贯通,因而在其上端形成了破裂区,但向两侧的扩展有限;地裂缝的下盘在地裂缝活动时,受到的影响较小,即逆断层主要影响地裂缝的上盘,而对下盘影响甚微;同时,逆断层的影响范围和深度都明显小于正断层。由此可见,逆断层地裂缝活动特征明显区别于正断层,在黄土中的扩展有其独特之处。      

不同组合形式叠瓦状逆断层地应力分布规律研究

叠瓦状逆断层是地壳中分布的主要断层组合形式之一。为了揭示地质演化过程中不同组合形式下叠瓦状逆断层间地应力分布规律,采用大型物理模拟手段,以龙门山地区的地质构造为背景,研究了两条平行叠瓦状逆断层和在其间与之相交的断层组合形式下地应力分布和变化规律。取得的主要认识如下:（1）对于研究区仅分布两条平行的叠瓦状逆断层,构造挤压方向与它们的走向垂直的情况,靠近构造挤压端的断层会首先发生失稳破坏,较大的局部应力释放会使地壳内部整体应力有所降低,但在下伏断层的深部会出现应力的突然升高;（2）对于研究区不仅分布两条平行的叠瓦状逆断层,而且在两条断裂之间存在一条与它们垂直的逆断层,构造挤压方向与叠瓦状逆断层垂直,叠瓦状逆断层附近浅层地应力变化较早,地壳易沿叠瓦状逆断层首先失稳活动,进而带动所夹逆断层的地应力发生调整;（3）对于研究区不仅分布两条平行的叠瓦状逆断层,在其间夹着走向与它们垂直的逆断层,构造挤压方向与叠瓦状逆断层斜交情况,地壳易沿所夹断层首先失稳活动,进而触发叠瓦状逆断层地应力变化;（4）仅存在叠瓦状逆断层,地应力分布较为均匀;叠瓦状逆断层间夹逆断层的情况下,在断层端部和几条断层交汇部位出现了应力集中现象。该问题的研究对区域稳定性评价和地震预测具有一定的指导意义。     

鄂尔多斯西缘褶皱—逆冲断层带的构造特征和找气前景

野外地质观察和地震反射剖面分析表明,鄂尔多斯西缘褶皱山系和覆盖地区发育北东、北西向褶皱和西倾东冲的逆冲断层,组成褶皱—逆冲断层带。按其构造特征可归纳为以下六种类型: 1.褶皱—逆冲断层型 以桌子山褶皱—逆冲断层带为代表,构造特征为轴面西倾的不对称背向斜,逆冲断层发生在背斜陡翼上。 2.褶皱—逆冲推覆型 以小松山逆冲断层和推覆体为代表,构造特征为断面西倾东冲的逆冲断层,其上盘呈弧形突出,覆盖在下盘年轻的褶皱地层之上。 3.褶皱—犁式逆冲断层型 其典型地区是大、小罗山至马家滩地区,断面西倾东冲,上陡下缓呈犁式和坐椅式。 4.同沉积逆冲断层型 以铁克苏庙逆冲断层和其控制发育的深凹陷为代表。 5.同生基底正断层反转逆冲型 以西来蜂逆冲断层和北西向“河西系”逆冲断层为代表。 6.反向逆断层型 以断面东倾高角度呈叠瓦状错列的横山堡地区为代表。 初步认为,鄂尔多斯西缘褶皱—逆冲断层带的区域背景与A-俯冲作用有关的逆冲断层带有较大的差异,它们是在克拉通内地壳拆离作用的产物,其逆冲—推覆规模和缩短程度比A-俯冲带低, 鄂尔多斯西缘褶皱—逆冲断层的形成主要受侧向挤压力的控制。其形成方式有:（1）由于纵弯作用,先形成褶皱后产生逆冲断层。（2）受侧向挤压沿早期正断层逆转形成逆冲断层?     

内蒙地轴南缘盖层中逆冲断层的样式及形成机制

内蒙地轴南缘盖层中,发育了多种样式的逆冲断层,如叠瓦式、背冲式、对冲式和楔冲式.这些逆冲断层都发育在基底断裂控制的断陷盆地边缘,并向盆内逆冲。形成发育的过程是:区域拉伸、基底断裂活动和断陷盆地发育→区域挤压、盆缘逆冲断层发育→盆缘进一步隆起、逆冲断层进一步发育。所以区域拉伸和挤压、断陷盆地的发育和盆缘逆冲断层的活动三者密切相关。逆冲作用主要发生于燕山运动时期。     

川东-鄂西郁江逆冲断层轨迹结构及扩展过程

野外地质调查和剖面测量揭示:郁江断层带的轨迹结构整体上表现为南北分段、东西分带的后展式叠瓦状逆冲断层结构;其中,底板缓倾角逆冲断层多层次(区域尺度、露头尺度和微观尺度)的断坪、断坡轨迹,特别是沿断坡方向的破裂分解,是分支断层呈上叠后展式扩展增殖的基础。根据运动学标志,郁江逆冲断层从北西向南东逆冲,最大断距小于1km,一般断距为10～100m级;后缘高倾角正断层的累计断距与前缘逆冲断距基本对应。结合区域构造分析,郁江逆冲断层轨迹结构定型于燕山期,轨迹扩展过程表现为:上叠分支断层沿底板逆冲断层的断坡方向逐次从前缘向后缘扩展增殖,属于典型的上叠后展式逆冲扩展结构;其中,后缘正断层的形成是断层轨迹结构反馈、运动调整和断层自组织行为的必然结果;而喜马拉雅主期区域应力场的激发,只是强化和加速了后缘正断层的扩展规模和进程。     

斜向逆冲断层相关褶皱的正演模型与实例分析

斜向逆冲作用在自然界普遍存在,研究斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征,识别断层相关褶皱是否存在斜向逆冲有重要意义。文章采用Trishear 4.5、Gocad以及Trishear3D软件构建一系列不同滑移量的断层转折褶皱和断层传播褶皱的二维正演剖面,通过连接一系列不同排列方式的二维剖面建立了三种不同逆冲滑移方向的断层转折褶皱和断层传播褶皱的假三维模型,通过不同假三维模型的比较分析来探讨斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征。研究发现,斜向逆冲断层相关褶皱区别于正向逆冲断层相关褶皱的特征主要有两点：① 正向逆冲断层相关褶皱层面等高线图上的最高点与后翼等高线中点的连线以及水平切面上的核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向垂直,而斜向逆冲断层相关褶皱的最高点以及核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向斜交,并且最高点与后翼等高线中点的连线方向或者核心点与后翼中点的连线方向均与逆冲滑移方向一致;② 在褶皱平行断层走向纵剖面上,正向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线是直立的,而斜向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线发生倾斜。通过这两个特征可以判别褶皱是否存在斜向逆冲以及逆冲的方向。将模型分析结果运用到四川盆地西南部三维地震勘探资料所覆盖的邛西背斜和大兴西背斜的实例中。研究结果表明,两个背斜均存在右旋斜向逆冲,逆冲方向与各自断层走向的夹角均为70°左右,邛西背斜和大兴西背斜的逆冲方向分别是NE79°和NE77°左右,这与龙门山南段晚上新世以来的主应力方向以及反演的汶川地震最大主应力方向一致。     

内蒙古西部狼山温更逆冲断层的地质特征

内蒙古西部狼山温更逆冲断层发育在温更侏罗纪沉积盆地西北边界, 是一条规模较大的逆冲断裂构造带。断层倾向北西, 上盘由太古宙-元古宙变质地层和古生代深成侵入体构成, 下盘为侏罗纪沉积, 由北西向南东方向逆冲。断层切割改造了早-中侏罗世沉积地层, 被早白垩世沉积地层覆盖, 表明了逆冲断层形成在下中侏罗统沉积之后白垩系固阳组沉积之前。断层带同构造石英脉中流体包裹体的分析结果表明, 断层形成于5.5～6 km浅部地壳构造层之上, 温度为195℃～210℃, 围压为50 ～60 MPa, 断层带的宏观和显微构造显示断层以脆性变形机制为主。     

北祁连逆掩断裂带的缓倾角断层

本文阐述了北祁连逆掩带中缓倾角断层的结构特征和地质意义。这些断层是本区走向北西西、断面南倾的区域逆冲断裂系的组成部分,断距大小不等,显示出一定规模的推覆构造型式。文中把本区和典型的逆掩推覆构造作了对比,并推断了这种缓倾角断层的演化模式。此项研究为进一步评价酒泉盆地以至河西走廊的含油远景提供了构造研究基础。     

贵州从江南加逆冲断层系的基本特征及其意义

南加逆冲断层系走向近东西，倾向北。剖面上由主逆冲断层和一系列次级逆冲断层组成叠瓦状逆冲推覆断层组合。运动学特征反映出具由北东向南西逆冲的性质，同位素资料显示其形成于印支组。该断层系对研究黔东南地区的地质构造具一定的地质意义。     

苏州西部的逆掩断层和叠瓦构造

沿江苏浒墅关西南至太湖东部的西山岛,在燕山期发育了一系列的逆掩断层和叠瓦构造(图1),从前已有人对其进行了研究。笔者又根据岩片、岩片前锋、混杂磨砾岩、下盘原地岩的构造地质特征及逆掩方向的研究,把区内的逆掩断层和叠瓦构造分为两个系统:燕山早期的北西向逆掩系统和燕山晚期的北东向逆     

准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带分析

讨论了与准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带有关的4个问题。(1)准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带具有纵向分带、横向分段和垂向构造分层的特征:纵向上由南至北可分为逆冲推覆构造带、基底卷入褶皱-冲断带和滑脱型褶皱-冲断带三个带;横向上,基底卷入褶皱-冲断带从西至东按横向调节带分为5个段,构造特征表现为反冲断层从不发育到向南反冲的位移逐渐增大、反冲断层所滑脱的层位亦逐渐加深;滑脱型褶皱-冲断带以红车断裂为界划分为西段和东段,西段构造运动弱,构造变形具双层结构;东段构造运动较强,发育大型冲向后陆的反向逆冲断层,构造变形多具有3层结构。(2)逆冲断层-褶皱类型按其形成机制分为基底卷入型冲断-褶皱、滑脱型冲断-褶皱以及基底卷入-滑脱混合型冲断-褶皱3大类,其中,基底卷入型冲断-褶皱的特征是褶皱作用发生在逆冲断裂之前,而滑脱型冲断-褶皱以冲断和褶皱同时或冲断层先于褶皱形成为特征。(3)本区存在横向和纵向传递带。横向调节带一般分布于基底卷入型褶皱-冲断带,主要为左旋走滑断层;纵向传递带分布于滑脱型褶皱-冲断带,以逆冲断层系斜列分布和位移纵向斜列传递为特征。(4)褶皱-冲断带形成的主控因素主要有:近南北向的水平挤压作用,上新世末—早更新世末和晚侏罗世末发生的构造变形以及古近系、下白垩统和下—中侏罗统发育的三套异常高压泥岩层相关的滑脱作用。     

四川雷波马家河坝逆冲断层研究

大比例尺填图和构造解析表明,马家河坝断层是发育于地台内部的一个小型逆冲断层,可分为5个带:前缘逆冲叠瓦带、中部剪切滑动带、东缘斜向逆冲走滑带、西缘斜向正断走滑带及后缘构造变形带。喜山期持续的区域应力作用使那里沟背斜SE翼沿软弱面断裂,经递进扩展变形,最终形成逆冲推覆构造。     

逆冲断面几何学:关于逆冲断层带的演化和平衡剖面技术的应用

逆冲构造现代概念在造山带内的应用已经编制了许多精细的可复原剖面。逆冲断层通常是以阶梯状几何形态恢复在未变形的地层平板上。自从Rich(1934)的工作以来,一般都假设逆冲断层是以阶梯状形态扩展的,而且上盘构造是由于逆冲断片沿下盘断坡向上运动所致。然而,逆冲断层常常以平滑断层面切穿已经褶皱了的岩层。平滑冲断层可以根据下盘的几何形态和应变状态来确定。如果确定了是平滑冲断层,那么只作一个平衡剖面和一个复原剖面就很不够了,必须建立序列平衡剖面反演变形历史。因为将逆冲断层恢复到扩展之前的状态时,逆冲断面迹线仅只起一个标志线的作用,因而复原成阶梯状并没有力学意义。断坡在断层面上并不一定是一个实际的台阶,而经常只是一个逆冲断层所切穿的平滑弧状地带。逆冲断层带中的韧性变形可能使深部地层长度减小,这就排除了必须使构造中的岩层保持固定长度的必要。造山带内带中的韧性变形使得这些带中平衡剖面的编制成为极大的难题。     

逆断层区构造煤形成机制及分布规律的数值模拟

采用FLAC2D数值模拟分析软件,通过流变模型和摩尔库仑弹塑性模型转换技术,研究了在水平构造应力作用下,逆断层运动过程中断层区域塑性破坏区的分布及变化规律,进而揭示了逆断层区构造煤的形成机制和分布规律。结果表明,逆断层区域的塑性破坏区域在距离断层一定范围内分布,随着远离断层而减小,且断层上盘构造煤的发育程度和范围大于下盘。研究成果可为断层区域煤与瓦斯突出防治提供借鉴。      

逆掩断层垂向封闭性定量模拟实验及评价方法

在正确分析逆掩断层形成的地质条件和封闭机理的基础上,本文认为与逆掩断层相伴生的塑性岩石的变形特征、断面压力和断裂带中泥质含量是影响断层垂向封闭性的主要因素。进行了断裂带填充物中泥质含量与断层封闭性定量关系物理模拟实验,并分析了岩石变形特征对断层封闭性的影响,建立了断层封闭性评价标准,提出了利用断裂带填充物质的性质、断面压力和膏泥岩变形特征评价断层封闭性方法。选择了库车坳陷克拉 3号构造进行了实例分析,结果表明该方法具有可靠性     

逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟

在探讨逆断层对构造裂缝控制作用的基础上, 应用Comsol有限元软件, 模拟不同水平作用力、不同岩性、不同断层倾角和距断层面远近等因素影响下断层及其周边区域的应力、应变情况, 并分析了不同控制因素下构造裂缝发育的规律。模拟结果表明, 构造裂缝的发育程度随施加的水平应力作用增大而线性增大; 岩石破裂前产生的应变量可用来描述岩石的脆性, 抗压强度对岩石破裂起主导作用, 而岩石的抗剪强度与岩石破裂发育有一定的相关性; 逆断层倾角存在一个临界角度, 使构造裂缝发育最为强烈; 逆断层控制裂缝发育, 距离断裂面越远裂缝发育程度越低, 并存在一个发育程度骤减的范围, 称为"断裂控制带", 该断裂控制带的形成和分布应该与断裂的性质、规模、断距及岩石力学参数等有关。