Structural Variation between the Western and Eastern Kuqa Fold-and-thrust Belt, China: Insights from Seismic Interpretation and Analog Modeling

The Kuqa fold-and-thrust belt exhibits apparent structural variation in the western and eastern zone. Two salt layer act as effective decollements and influence the varied deformation. In this study, detailed seismic interpretations and analog modeling are presented to construct the suprasalt and subsalt structures in the transfer zone of the middle Kuqa and investigate the influence of the two salt layers. The results reveal that the relationship of the two salt layers changes from separated to connected, and then overlapped toward the foreland in the transfer zone. Different structural models are formed in the suprasalt and subsalt units due to the interaction of the two salt layers. The imbricate thrust faults form two broom-like fault systems in the subsalt units. The suprasalt units develop detached folds terminating toward the east in the region near the orogenic belt. Whereas, two offset anticlines with different trends develop at the frontal edge of the lower salt layer and the trailing edge of the upper salt layer, respectively. According to exploration results in this region, the relationship between suprasalt and subsalt structures has an influence on hydrocarbon accumulation. We believe that the connected deformation contains high-risk plays while the decoupled deformation contains well-preserved plays.     

前陆褶皱冲断带厚皮缩短盐构造运动的物理模拟

尺度物理实验用干石英砂和聚合硅树脂为实验材料,模拟了前陆褶皱冲断带厚皮缩短盐构造,并与薄皮缩短盐构造及无盐层的褶皱冲断带构造模型进行了对比。实验表明,由于塑性盐层的存在,厚皮缩短盐构造呈3层式结构模式。盐上层主要形成敞开褶皱、箱状褶皱、前冲和背冲断层以及冲垒构造,盐下层形成逆冲断层及冲垒构造,断层通常都终止于盐层中。尽管盐层局部变薄或增厚,但不形成刺穿型盐构造。褶皱冲断带不具构造指向特征,其楔形库仑锥剖面呈平台与斜坡两段式形态。模型对比表明,厚皮缩短与薄皮缩短所产生的盐上层构造形态相似,不易区分;但二者的库仑锥剖面有所不同。厚皮前陆褶皱冲断盐构造与无盐层的褶皱冲断构造无论是其几何形态、还是库仑锥剖面都有极大的差别,极易区分：实验结果对解释前陆褶皱冲断构造和寻找盐下油气圈闭都有着重要的指导意义。     

塔里木盆地库车前陆褶皱带中段盐相关构造特征与油气聚集

塔里木盆地北部库车前陆褶皱带古新统一始新统发育盐岩层系，将库车前陆褶皱带构造变形和圈闭样式分为三层，即盐上构造、盐层(盐间)构造和盐下构造。盐上构造包括盐上背斜、盐上逆冲断层及断层相关褶皱、盐上背冲断块构造、强制褶皱、盐上逆冲断层遮挡构造和盐推覆构造等；盐层(盐间)构造主要包括盐枕构造、盐间断褶构造、盐焊接构造和外来盐席等；盐下构造主要有背冲断块构造、断层相关褶皱、叠瓦冲断带和双重构造等。库车前陆褶皱带盐构造的形成可能受挤压作用、重力滑动和重力扩展作用多重控制。笔者等讨论了盐相关构造油气成藏条件和模式，认为库车前陆褶皱带盐岩层变形与丰富的圈闭构造形成密切相关，烃源岩主要位于盐下，盐岩层作为优质盖层构成石油和天然气藏最优越的遮挡条件，断裂对盐下、盐间和盐上油气成藏都起重要控制作用，但盐下是最有利的油气聚集场所。     

库车坳陷克拉苏构造带大北-克深区段差异变形特征及其成因分析

库车坳陷克拉苏构造带发育大量与膏盐相关的收缩构造,其深、浅构造变形不协调具有明显差异性。构造建模表明:克拉苏构造带属于库车坳陷北部强变形带,自西向东具有不同的变形样式。西部大北区段受前缘拜城断裂控制,发育断层规模小的基底卷入冲断叠瓦扇,东部克深区段则受后缘克拉苏断裂控制,发育大位移断层控制的盖层滑脱冲断叠瓦扇。克拉苏构造带基底断裂位移分布具有差异平衡的特点,基底断裂活动对膏盐层厚度及分布具有再调整作用。砂箱物理模拟结果显示,构造变形强度、膏盐层厚度及其分布差异是克拉苏构造带东、西段结构和垂向变形差异的主要控制因素。     

库车坳陷古隆起与盐构造特征及控油气作用

依据钻井和地震资料,在库车坳陷识别出却勒、大北—吐北、克拉苏、依奇克里克和吐格尔明等古隆起以及盐枕、盐推覆、盐墙等盐构造。这些古隆起和盐构造主要分布于克拉苏—依奇克里克构造带和秋里塔格构造带,并都经历了复杂的形成演化过程,两者关系也非常密切。古隆起决定了盐构造的发育位置和形成过程,盐体一般在古隆起顶部发生聚集增厚,形成盐枕和盐墙构造,并在古隆起两翼盐体减薄处形成盐焊接和鱼尾构造等。古隆起和盐构造对库车地区的油气聚集分布起着重要的控制作用,古隆起的发育不仅有利于改善储层质量,其本身也是油气运移的优势指向区,巨厚膏盐层的存在也为油气聚集提供了极好的封盖作用。另外,古隆起和盐构造的叠加构造变形为油气聚集提供了丰富的构造圈闭和隐蔽圈闭,形成的断裂和不整合也构成了有效的油气输导体系。     

库车坳陷克拉苏构造带盐上和盐下构造变形差异及其控制因素分析

克拉苏构造带位于库车坳陷与南天山盆山过渡带,特殊的受力环境使其构造变形机制具有特殊性。依据最新的地震和钻井资料,并结合前人研究成果,建立了克拉苏构造带新的地震解释方案,并据此分析该地区盐上、盐下层构造变形几何形态、演化过程、形成机制等方面的差异及其控制因素。结果表明:克拉苏构造带盐下层构造变形可分为两部分,包括由基底卷入的高角度正断层后期挤压形成的反转断裂系统,以及主断裂下盘发育的次生盖层滑脱逆冲叠瓦断裂系统。盐上层构造变形为褶皱相关断层,其演化经历了基底断裂向上传递形成传播褶皱、差异压实作用诱发底辟褶皱、以及褶皱核部在持续挤压作用下形成破冲断层等多个阶段。盐下层基底卷入断裂系统形成于侏罗纪盆山过渡带伸展环境,而叠瓦式盖层滑脱断裂系统和盐上层构造变形主要形成于中新世-第四纪的挤压构造环境。盆山过渡带特殊的构造部位及在不同地质时期应力场的转换控制了盐下层构造变形机制,而盐上层构造变形受到基底断裂复活、差异沉积负荷、膏盐岩底辟上涌、挤压应力增强以及北部山前地形高差等众多因素影响,且不同演化阶段主控因素有所差异。克拉苏构造带盐下、盐上层变形机制和毗邻区带相比有较大差异,这与其特殊的构造位置以及构造应力在盐下和盐上地层向前陆方向传递的方式和距离不同等因素有关。     

库车坳陷克拉苏构造带分层收缩构造变形及其主控因素

库车坳陷中段克拉苏构造带广泛发育盐相关收缩构造变形,总体具有"垂向叠置、分层变形"的整体挤压变形特征。沿东-西向克拉苏构造带不同区段深浅层构造变形样式、断层位移存在明显差异,北部盐下层由1～2条高角度基底卷入逆冲断层为主导,并在断层下盘发育捷径断层。区域结构平衡剖面和先存构造活动趋势分析结果表明,克拉苏构造带北侧变形属于基底卷入变形,早期先存断裂在后期收缩变形中重新活动,形成高角度的逆冲断裂。物理和数值砂箱模拟结果表明,盐岩层先于其上、下地层发生变形,其厚度、分布及边界条件差异是造成垂向分层收缩变形的主要控制因素。     

滇西兰坪盆地金顶铅锌矿盐构造发育特征及其与成矿关系

滇西兰坪中新生代盆地广泛发育盐岩层系。通过对金顶超大型铅锌矿区的露天采厂和地下采坑的最新野外调查及大量钻孔资料的综合分析,研究区盐岩层系具有多期、多阶段运动的特点,厚度分布极不均一,它们作为区域推覆构造作用的滑脱层,对盐上层构造变形起着重要控制作用,形成一系列储矿构造。研究表明,矿区盐构造主要包括盐枕、盐背斜、盐焊接、盐穿刺、盐推覆、盐岩滑脱-断层相关褶皱组合等多种盐构造变形样式。这些盐构造的形成演化及变形机制主要受到推覆挤压缩短作用、基底断层作用和塑性流动汇聚作用、盐下和盐上层断裂滑脱作用等控制,主要沿推覆断裂构造带呈串珠状分布。金项矿区盐构造分为两个阶段:古新世–始新世挤压–拗陷层内变形阶段,形成盐枕、隆升较低的盐背斜等整合型盐构造;渐新世的逆冲推覆–盐岩滑脱阶段,受强烈的挤压推覆作用而形成盐墙、盐株等盐穿刺型构造。盐构造不同阶段的变形演化对金属元素富集成矿起到关键作用,其流动变形而形成的盐构造圈闭促使了金属聚集成矿。     

库车前陆褶皱-冲断带基底断裂对盐构造形成的影响

地震剖面解释和构造物理模拟实验表明,库车前陆褶皱—冲断带前古近系基底构造对上覆盐构造的形成演化有重要的控制作用。位于冲断带前缘的秋里塔格构造带西段前古近系基底表现为古隆起形态,并发育有丰富的基底断裂和盐构造。基底断裂大多表现为逆断裂,其走向与地表山系基本一致,倾向主要为NNW和SSE,具有较明显的分段特征。古近系库姆格列木组膏盐层塑性流动变形形成的盐构造主要有盐枕、盐推覆、盐焊接和鱼尾构造等。前古近系基底断裂通过影响古近系库姆格列木组膏盐层的塑性流动方式和平面展布特征,进而控制盐层及上覆层的构造变形过程,最终导致在盐层和上覆层形成了大量形态各异的盐相关构造。     

库车前陆褶皱-冲断带前缘盐构造分段差异变形特征

库车前陆褶皱-冲断带前缘秋里塔格构造带发育大量盐构造,其类型丰富多样。根据野外露头、钻井和地震资料识别出的盐构造样式主要有盐推覆、盐枕、盐墙、盐焊接、鱼尾构造、盐撤凹陷、突发构造、断层传播褶皱、断层转折褶皱和三角带构造等。秋里塔格构造带盐构造变形表现出明显的分段差异变形特征,其中西段却勒地区以古隆起(盐下)—盐枕(盐层)—逆冲推覆构造(盐上)为主;中段西秋地区以构造斜坡(盐下)—盐墙(盐层)—断层传播褶皱、向斜(盐上)为主;东段东秋地区则以断层转折褶皱(盐下)—盐推覆(盐层)—断层传播褶皱(盐上)为主。造成这种盐构造分段差异变形的主要控制因素包括基底断裂、含盐层系、构造转换带和变形空间等方面的差异性,其中基底构造和含盐层系的差异性起主导作用。     

滨里海盆地东缘盐构造特征及其与乌拉尔造山运动关系

通过对滨里海盆地东缘地震剖面的解释,揭示了丰富多样的盐构造变形特征及其与乌拉尔造山运动的关系。滨里海 盆地东缘盐构造变形样式主要包括盐底辟、盐枕、盐滚、盐焊接、龟背构造和盐边凹陷等,表现出明显的分带变形特征, 自东向西依次为盐焊接带、盐滚带、盐枕带、盐底辟带。盐层控制了盐上层和盐下层的构造变形,以盐层为界,上构造层 主要发育正断层,下构造层主要发育逆断层。平衡剖面分析表明,滨里海盆地东缘盐构造变形主要经历了重力变形和差异 负载变形两个阶段,并与乌拉尔造山运动有紧密联系。乌拉尔造山运动引起滨里海盆地东缘地层发生倾向反转,进而控制 了盐层沉积及随后的重力变形和差异负载变形过程。     

库车坳陷东西段盐下构造变形差异演化数值模拟分析

库车坳陷东、西段盐下构造在北部构造带以南出现明显的差异构造变形特征,在西段的克拉苏构造带盐下发育由一系列逆冲断裂组成的叠瓦构造,而在东段的东秋构造带盐下发育一个大型的断背斜构造。本文基于地震资料构造解析,采用离散元数值模拟方法,设计了5组数值模拟实验来探究先存断层、同构造沉积和滑脱层强度对褶皱冲断带构造形态及演化的影响,进而分析库车坳陷东、西段构造特征差异的成因机制。模拟结果表明含盐褶皱冲断带往往发育垂向分层构造变形。先存断裂会影响褶皱冲断带构造传播的方式,导致盐下楔体形态、断裂数量和盐上构造样式的差异。同构造沉积会增强盐上和盐下的分层差异变形,滑脱层强度增强会减弱盐上和盐下的分层变形。通过将模拟结果与库车坳陷东、西段构造特征进行对比分析,我们认为先存断层可能是影响库车坳陷东、西段盐下构造差异演化的重要因素。库车坳陷东段的东秋构造带受先存断裂影响,在先存断裂的位置优先变形,形成东秋断裂和上覆东秋背斜,同时先存断裂既有助于应力释放,又阻拦应力向前传递,形成乱序式变形传播。库车坳陷西段的克拉苏构造带,没有先存断裂的影响,盐下主要发育前展式构造变形,形成由一系列逆冲断层组成的叠瓦构造楔体。     

Salt tectonics in pull-apart basins with application to the Dead Sea Basin

The Dead Sea Basin displays a broad range of salt-related structures that developed in a sinistral strike-slip tectonic environment: en échelon salt ridges, large salt diapirs, transverse oblique normal faults, salt walls and rollovers. Laboratory experiments are used to investigate the mechanics of salt tectonics in pull-apart systems. The results show that in an elongated pull-apart basin the basin fill, although decoupled from the underlying basement by a salt layer, remains frictionally coupled to the boundary. The basin fill, therefore, undergoes a strike-slip shear couple that simultaneously generates en échelon fold trains and oblique normal faults, trending mutually perpendicular. According to the orientation of basin boundaries, sedimentary cover deformation can be dominantly contractional or extensional, at the extremities of pull-apart basins forming either folds and thrusts or normal faults, respectively. These guidelines, applied to the analysis of the Dead Sea Basin, show that the various salt-related structures form a coherent set in the frame of a sinistral strike-slip shearing deformation of the sedimentary basin fill.     

滨里海盆地东缘构造演化及油气成藏模式分析

滨里海盆地是中亚地区油气资源最为丰富的沉积盆地之一。本文以油气地质理论为指导,对盆地东缘的构造演化以及其油气成藏组合进行分析,认为乌拉尔造山运动对盆地东缘的构造演化造成了深刻影响。盆地东缘盐上层系的生烃条件较差,主要油气来源应为盐下层系。石炭系碳酸盐岩KT-I层和KT-II层是盆地东缘发育的良好储层。下二叠统盐层为区域性盖层,特别是对盐下油气藏起到了良好的区域封盖效果,盐相关构造圈闭类型发育。不整合面、断层和孔、洞、缝等组成复合的油气输导体系。盆地东缘的油气成藏模式主要为盐下层系的"自生自储型"和"下生上储型"以及盐上层系的"下生上储型"。     

Controls on the deep thermal field: implications from 3-D numerical simulations for the geothermal research site Groß Schönebeck

The deep thermal field in sedimentary basins can be affected by convection, conduction or both resulting from the structural inventory, physical properties of geological layers and physical processes taking place therein. For geothermal energy extraction, the controlling factors of the deep thermal field need to be understood to delineate favorable drill sites and exploitation compartments. We use geologically based 3-D finite element simulations to figure out the geologic controls on the thermal field of the geothermal research site Groß Schönebeck located in the E part of the North German Basin. Its target reservoir consists of Permian Rotliegend clastics that compose the lower part of a succession of Late Carboniferous to Cenozoic sediments, subdivided into several aquifers and aquicludes. The sedimentary succession includes a layer of mobilized Upper Permian Zechstein salt which plays a special role for the thermal field due to its high thermal conductivity. Furthermore, the salt is impermeable and due to its rheology decouples the fault systems in the suprasalt units from subsalt layers. Conductive and coupled fluid and heat transport simulations are carried out to assess the relative impact of different heat transfer mechanisms on the temperature distribution. The measured temperatures in 7 wells are used for model validation and show a better fit with models considering fluid and heat transport than with a purely conductive model. Our results suggest that advective and convective heat transport are important heat transfer processes in the suprasalt sediments. In contrast, thermal conduction mainly controls the subsalt layers. With a third simulation, we investigate the influence of a major permeable and of three impermeable faults dissecting the subsalt target reservoir and compare the results to the coupled model where no faults are integrated. The permeable fault may have a local, strong impact on the thermal, pressure and velocity fields whereas the impermeable faults only cause deviations of the pressure field.     

2019年3月柴达木盆地茫崖5.0级地震构造与油田井损关系分析

地震引起的油气勘探开发过程中的钻井破坏日益引发关注,研究地震构造与钻井破坏之间的关系对油田安全生产非常重要。2019年3月28日青海省茫崖地区发生一系列地震,最大震级达5.0级,震中位于柴西狮子沟构造,并且在地震期间狮子沟地区钻井发生破坏。结合高精度地震勘探数据与钻井资料,本文刻画了狮子沟地区的地震构造与井损点分布特征,进一步探讨钻井破坏的原因。研究表明狮子沟构造是本次地震的发震构造,由盐上滑脱构造与盐下基底卷入的正花状构造组成,两者夹有厚度不均匀的盐岩体。在地震中被破坏的钻井集中分布于狮子沟背斜北东翼,靠近盐岩体厚度最大的区域。钻井井损点大致位于盐岩体顶面的连面且平行于地层层面。震源机制解指示存在倾向南南东、倾角较陡、以逆倾滑分量为主、兼有左行走滑分量与倾向北东、倾角较缓、兼有逆倾滑分量与右行走滑分量的两节面,分别对应盐下基底断裂的分支断裂与盐上逆冲滑脱断裂。考虑到震源位置的不确定性,盐下分支断裂或盐上逆冲滑脱断裂可能是本次地震的发震断裂,其中后者具有更大的可能性。钻井破坏的原因是同震断层活动造成的沿不稳定盐层顶面发生顺层剪切。因此,本文报道了盐构造环境下地震造成钻井破坏的实例。     

库车冲断带秋里塔格构造带东段构造样式与构造演化

秋里塔格构造带位于库车褶皱冲断前缘,其东段包括东秋里塔格背斜和库车塔吾背斜。野外调查和地震剖面解释表明:秋里塔格构造带东段盐下发育断层转折褶皱; 盐上东秋里塔格背斜为滑脱箱状背斜,库车塔吾背斜核部为南倾逆冲断层所破坏。演化剖面显示秋里塔格构造带东段在侏罗纪断陷期发育了正断裂,其后为平静期,直到库车晚期后逆冲断层和褶皱快速发育,背斜最终形成。膏盐岩及古构造对构造变形具有重要影响,一方面作为滑脱层,分割了盐下层与盐上层,导致二者形成不同的构造样式; 另一方面塑性流动充填于背斜核部。由于膏盐岩的厚度差异,东秋里塔格背斜盐上发育褶皱,而库车塔吾背斜核部被逆冲断层破坏,膏盐层厚度还影响了膏盐层上下构造高点的相对位置。盐下构造的发育受侏罗纪古构造控制,进而影响了盐上构造的发育。     

塔里木盆地塔中低凸起滑脱构造与分层构造变形

塔中低凸起作为古生代形成的凸起,是油气运移聚集的有利指向区,研究其构造变形特征对油气勘探具有重要的意义。应用地震和钻井资料,在地震资料解释和分层构造复原基础上,研究认为：（1） 除塔中Ⅰ号断裂带部分段为基底卷入式外,塔中低凸起主要逆冲断裂以滑脱式为主,主逆冲断裂多在中、下寒武统膏盐层系滑脱;（2） 盐上地层变形特征与盐下地层变形特征不同,盐上地层构造变形强度总体上大于盐下地层构造变形强度;（3） 膏盐层系在分层构造变形过程中起到协调变形作用;（4） 塔中低凸起分层构造变形主要受控于俯冲造山及膏盐层系滑脱作用。     

库车坳陷中部构造分层差异变形特征和构造演化

基于地表露头调查、地震资料解释、钻井及与盐相关的构造样式分析,对库车坳陷中部构造变形特征进行研究。结果表明:库车坳陷中部具有南北分带、东西分段、垂向分层的变形特征。以库姆格列木群膏盐岩为界可以分为盐上构造层、盐构造层、盐下构造层及基底构造层4层结构。该区域主要发育收缩构造样式及盐构造样式,盐上构造层、盐构造层及盐下构造层的构造样式及分布具有明显差异。盐上层主要发育逆冲断层及褶皱,盐岩层则以盐流动构造样式为主,盐下层则发育逆冲叠瓦断层等大规模推覆构造。研究区具有明显的分段变形特征,可划分为博孜—却勒构造段、大北—西秋构造段、克深—西秋构造段、克拉3—东秋构造段,其差异性主要表现为地表线性褶皱带分布、盐构造样式、盐下构造变形的差异。区域构造演化剖面研究表明库车坳陷主要经历了中生代伸展坳陷盆地(三叠纪—白垩纪)、新生代早期"挠曲"盆地(古近纪—中新世)及新生代晚期前陆盆地(上新世—第四纪)的演化过程。现今构造主要形成于库车组沉积的中晚期。     

渤海海域莱州湾凹陷KL11 2地区盐构造特征

本文主要利用最新的钻井和三维地震资料对渤海海域莱州湾凹陷盐构造几何形态、形成演化及其控制机理进行分析。莱州湾凹陷沙河街组四段含有较厚的岩盐和膏盐层,并在KL112地区发生聚集隆起,形成典型的盐底辟（盐枕）构造。KL112地区盐构造外部形态在不同地区发生了明显变化,从南向北,逐渐由过成熟底辟向成熟底辟和盐枕变化,南部的盐构造已进入底辟后演化阶段,而北部的盐构造仍处于盐枕阶段。受盐体塑性流动影响,盐构造周缘还发育有盐撤凹陷和阶状反向断层等盐相关构造。KL112地区盐构造的形成主要受伸展作用、重力滑动、浮力、沉积差异负载、基底构造以及郯庐断裂带的走滑作用等因素影响,主控因素为伸展作用背景下的重力滑动作用,但郯庐断裂带的走滑作用对盐体的塑性流动及其最终定位也有重要的影响。