宝坻断层的几何学与运动学特征:兼论燕山褶皱带与渤海湾盆地的构造关系

宝坻断层是渤海湾盆地西北缘的边界正断层,地处燕山褶皱带与渤海湾盆地耦合的关键部位。宝坻断层处在古亚洲构造域与太平洋构造域的交叠部位,经历了复杂的构造演化过程,其在中生代-新近纪的构造活动控制了武清凹陷的沉积和构造演化。宝坻断层整体走向近EW向,延伸长度约68km,最大位移达14. 2km,滑脱面深度约10～15km。横向上其主体断面及滑脱面均存在较明显的分段性,通过3个垂向转折轴面可划分为4段。剖面上该断层大部分呈上陡下缓的犁式正断层特征,中段部分区域为"坡坪式"结构。宝坻断层整体位移在横向上的变化与其几何学上的分段有着较好的相关性,表明其现今多次转折的结构与其生长过程密切相关。古近系底面、东营组底面及新近纪底面位移-距离曲线特征表明,沙河街组沉积期,各个断层在相对独立发育后,因横向生长而逐渐发生硬连接,至东营组沉积期之前形成整体断面,其活动于新近纪逐渐减弱,所控断陷规模萎缩。中生代以来,武清凹陷-燕山褶皱带主要受三叠纪、早中侏罗世、中晚侏罗世、白垩纪、古近纪和新近纪-第四纪6个构造演化阶段的影响,其中,三叠纪-侏罗纪末期,武清凹陷与燕山褶皱带经历了相似的构造演化过程,而自白垩纪以来,两者的构造-沉积响应出现了明显的分异。因此对宝坻断层及武清凹陷的构造解析对厘定燕山构造带陆内变形的时空范围及其与渤海湾盆地的耦合关系有着重要意义。     

特约主编致读者

沉积盆地是地球表层岩石圈的基本构造单元之一,保存着地球演化的物质记录,尤其是中、新元古代以来地球演化的信息。近年来,随着超深钻井的实施,高精度地震反射、地震叠前偏移、深地震反射剖面等技术的快速进展,地球科学家对沉积盆地深层的构造背景、地质结构、构造演化等的认识有了大幅度的提高。在沉积盆地深层取得了激动人心的发现,相继发现了一系列大油气田。     

中国含油气盆地深层勘探的主要进展与科学问题

中国沉积盆地深层的油气勘探实践不断取得进步,提出了与之密切相关的油气地质基础科学问题,凝练与分析这些问题将为深化我国沉积盆地深层地质研究与油气勘探提供引领。近年来,我国在深层海相碳酸盐岩、砂砾岩、火山岩、变质岩与页岩气等勘探领域中发现了一系列大型油气田,油气勘探发现深度推进到7 000～8 500m,勘探前景良好。但由于沉积盆地深层经历了长期构造演化,温、压场与应力场变化大,地质结构多变,油气成藏过程复杂,深层油气勘探面临着一系列关键地质问题,主要包括:中国大陆的形成演化及其构造-古地理,中国小克拉通地块之上海相盆地的原型及演化,中国沉积盆地的多期改造过程与叠加地质结构,沉积盆地的成因机制与动力学演化,深层烃源岩发育、成烃机制及其演化,深层储集体的形成机制与分布,深层油气成藏机制,多期叠加、改造背景下油气聚集与分布规律,深层页岩气赋存机制与分布规律,过程导向的沉积盆地4D动态模拟。我国沉积盆地深层的油气地质基础研究与实际应用需求相比有较大差距,需要立足于中国大陆实际,在盆地的形成演化过程与油气成藏动力学等方面进行深入探索,期望在活动论构造-古地理、三维构造复原、流体-岩石相互作用与四维动态模拟方面取得实质性进展。     

塔里木盆地巴楚隆起的三维地质结构及成因机制

塔里木盆地为中国西部大型克拉通盆地,巴楚隆起是塔里木盆地内部中央隆起带西部的一个重要构造单元,其所发育的边界断裂严格限制了巴楚隆起的范围,边界断裂的发育使得巴楚隆起的形成表现为一个复杂过程,探讨其形成过程及机制可为研究克拉通内变形特征及机制提供依据。文中借助于钻井及地震解释资料,刻画了巴楚隆起所发育的断裂特征及地质结构,并建立了其三维地质结构模型,结合大地构造背景及演化特征剖析了巴楚隆起的形成机制。通过研究,巴楚隆起在纵向上可识别出7个主要不整合面,并以此为界面,结合演化特征,将巴楚隆起自下而上划分为7个构造层;结合断裂带展布特征及地层构造形态,将巴楚隆起在平面上划分为西部断垒带、阿恰-吐木休克断裂带、海米罗斯-玛扎塔格断裂带、东部向斜带等4个次级构造单元;通过研究,巴楚隆起初始形成于晚奥陶世末期,晚二叠世末期强烈隆升,新近纪早期进一步隆升,上新世至第四纪时仍遭受挤压改造形成现今面貌,其形成演化主要受到边界断裂影响。     

准噶尔盆地白家海凸起的石炭系地质结构与成因模型

利用最新探井、高分辨率地震、年代学资料、古生物资料,并结合盆地周边露头资料等,通过地震剖面精细解释,削蚀、超覆尖灭点追踪识别及平衡剖面技术等,对白家海凸起的地质结构、演化和成因模型进行了综合分析,并取得以下4点认识:(1)白家海凸起纵向上发育深、浅两套断裂系统,深层断裂由一系列倾向相同的正断层组成,控制了石炭纪断陷的发育,断陷主要呈北东和北北东两个方向展布,白家海凸起地质结构整体呈现出"纵向分层、横向分带"的特点;(2)白家海凸起的构造演化可分为6个阶段,分别是(1)早石炭世"坳-断-坳"旋回、(2)晚石炭世"坳-断-坳"旋回、(3)早—中二叠世的挤压反转阶段、(4)晚二叠世—中侏罗世西山窑组沉积期的稳定埋藏阶段、(5)中侏罗世头屯河组沉积期—晚侏罗世的改造阶段、(6)白垩纪—现今的调整、定型阶段;(3)早石炭世末期和晚石炭世末期各发生一次构造挤压活动,形成了两个区域性不整合;(4)北天山洋俯冲过程中的板片后撤作用(roll-back),可能是白家海凸起石炭纪断陷发育的深部动力学机制。     

特约主编致读者

沉积盆地是地球表层岩石圈的基本构造单元之一,保存着地球演化的物质记录,尤其是中、新元古代以来地球演化的信息。近年来,随着超深钻井的实施,高精度地震反射、地震叠前偏移、深地震反射剖面等技术的快速进展,地球科学家对沉积盆地深层的构造背景、地质结构、构造演化等的认识有了大幅度的提高。在沉积盆地深层取得了激动人心的发现,相继发现了一系列大油气田。 在我国西部三大海相沉积盆地深层相继发现巨型油气田。在四川盆地中部,发现了安岳、磨溪震旦-寒武系特大型气田,探明天然气储量逾万亿方,三级储量达1.5万亿方;在鄂尔多斯盆地深层奥陶系,在靖边气田西侧及盐下取得多个发现,三级储量近万亿方,尤其在奥陶系深层、寒武系也有重要进展;在塔里木盆地,除塔河奥陶系巨型油田之外,在北部坳陷7 000~8 000 m埋深发现了顺北油气田。 在我国准噶尔盆地、松辽盆地深层,均发现了与火山岩储集体相关的大型油田或气田。准噶尔盆地深层石炭系“火山岩”中,发现了克拉美丽、滴水泉、金龙等大型油气田,主要与石炭纪裂陷发育有关。松辽盆地深层徐家围子、双城等断陷下白垩统火山岩中发现了徐深气田、双城油田,与早白垩世裂谷有关。研究表明,这些深层断陷呈幕式发展,具有“宽裂谷”成因特点,不同断陷之间具有相似性。 在我国东部渤海湾盆地于新生代裂陷盆地之下,在冀中坳陷河西务构造带奥陶系杨锐务内幕潜山发现高产油气流;该构造带是燕山期形成的挤压构造,于喜马拉雅期伸展改造而成,在东部盆地具有代表性。在黄骅坳陷,于乌马营、王官屯、歧北、港北等潜山二叠系中发现高产原生油气藏,这对渤海湾盆地深层潜山的整体勘探具有启发性。 在位于青藏高原的柴达木盆地,于柴西坳陷深层发现了大面积分布的古近系（E23）咸化湖相碳酸盐岩油田,碳酸盐岩与优质烃源岩互层分布,形成了累计厚度超过1 000 m的有利源储组合,源储广泛分布,整体含油,展现出源内原生油气藏有利的勘探前景。同时,在阿尔金斜坡带基岩和侏罗系中探明了逾千亿方的大气田。 上述油气发现不断揭示出我国沉积盆地深层的巨大勘探潜力,同时,如何认识深层的基础地质问题与油气地质条件,则是地球科学家的主要任务。这也是“沉积盆地深层构造与油气成藏研究进展”专辑的主要初衷。 本专辑共收录20篇相关文章,主要集中讨论：（1）盆地深层的地质结构。对塔里木、鄂尔多斯、四川、准噶尔、柴达木等盆地的深层地质结构应用新的钻井、地震资料进行了深入解剖。（2）深层原型盆地恢复。在四川、柴达木等盆地进行了这方面的探索。（3）深层构造解析。主要体现在对古隆起与（古）冲断带的构造解析方面,在古隆起研究方面,提出了“古隆起复原”的概念与方法,如对四川盆地天井山、泸州古隆起,塔里木盆地的塔北、巴楚隆起,渤海湾盆地的沧县隆起的分析;也开展了对主要断裂带构造特征的研究,如对塔里木盆地哈拉哈塘-跃满区块奥陶系走滑断层、准噶尔盆地西北缘大侏罗沟走滑断层等的研究。（4）深层储集体成因与发育规律。对塔里木盆地阿满过渡带顺北油田超深层碳酸盐岩储层成因与分布进行了研究;对准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组砾岩储层特征及其主控因素进行了分析。（5）深层油气成藏机制。以准噶尔、吐哈、塔里木、四川等盆地为例,开展了这一方面的探讨。 今后,在地质大数据平台、油气勘探开发大数据平台基础上将对沉积盆地深层开展整体、动态与综合研究,主要聚焦于以下5方面：（1）深层的地质背景。应用地学大断面、深部探测（Sinoprobe）及深部岩浆岩“探针”等方法技术揭示深部的地质背景及其演化,如关于华北克拉通的研究。（2）深层的原型盆地恢复。将从深层的构造古地理重建出发,恢复沉积盆地的位置,重建盆地的地质结构,复原盆地的演化历史,在四川、塔里木、鄂尔多斯等盆地已经开展了这一尝试。（3）深部地质结构的定量解析。对不整合面、断裂、隆坳结构等进行研究,复原其时空结构,其中构造数值模拟、三维地质建模等技术将发挥重要作用,如对动力地形、古地貌及不整合面的研究。（4）深层储集体成因与分布预测。对岩溶系统、礁滩体、白云岩、裂缝系统等碳酸盐岩储集体或它们之间的叠加产物（如断溶体）以及对碎屑岩砂砾岩储集体深层孔隙的成因机制,将在成因与定量预测方面取得实质性进展,这也是油气勘探的迫切要求。地球物理技术必将发挥其预测优势。（5）深层油气成藏机制。深层的油气地质要素与油气成藏作用过程是研究的主要对象;深层的温度场、压力场、应力场与流体场有其独特性,它们之间的耦合机制及其决定的流体运动场有待破解。随着深层油气勘探开发的进行,必将提供更多的油气田研究范例,为深层油气地质学奠立重要基础。     

银根—额济纳旗盆地石油地质特征与资源潜力

银根—额济纳旗盆地是在前寒武纪结晶地块和古生代褶皱基底基础上发育起来的中新生代断陷型沉积盆地,断陷分割严重,具有小湖盆多物源、相带窄、相变快、冲积体系沉积特点;每个凹陷为一个独立的断陷湖盆,自成一个独立的沉积单元,构成相对独立的含油气系统或勘探单元。侏罗系煤系与白垩系湖相泥质烃源岩发育,有机碳丰度中等,处于成熟与高成熟演化阶段;储集层以侏罗系致密砂岩与白垩系砂砾岩为主,受成份成熟度与结构成熟度所限,储层物性较差,多为低孔低渗储集层类型;由于后期构造改造强烈,成藏保存至关重要。在相对继承性较好的坳陷内主力沉积凹陷有利于油气生成、运聚成藏和后期保存。本文主要采用成因法（盆地模拟）,结合地质条件类比法计算盆地石油资源量为6.5×108 t （含非常规致密油）,非常规致密砂岩气为1 500×108 m³,具有良好勘探潜力;勘探方向上应立足居延海、查干、苏红图和达古4个主要沉积坳陷中的主力断陷,在加大针对断背斜、断块、断层遮挡的构造油气藏勘探的同时,注重斜坡区与凹陷区非常规致密油、致密砂岩气藏勘探。     

唐河—栗园—泌阳断层的几何学和运动学特征——兼论桐柏造山带与泌阳凹陷的盆—山关系

唐河—栗园—泌阳断层位于南襄盆地泌阳凹陷南部,是分隔泌阳凹陷与桐柏造山带的伸展拆离型控凹边界断裂,其几何学和运动学特征对分析泌阳凹陷的形成演化过程和研究泌阳凹陷与桐柏造山带的盆—山关系均具有重要意义。本文以区域露头、岩石测年、地震、钻井分层资料为基础,精细刻画断层的几何学特征,恢复其运动学过程并探讨泌阳凹陷与桐柏造山带的盆—山关系。根据断层走向、倾向和距离—位移曲线,将断层分为西段、中段、东1段和东2段,各段的断面形态、滑脱深度、沉积地层均有差异;认为断层是一个复杂曲面,可由3个横向轴面和3个纵向轴面分割为15个等倾角区。根据演化复原,认为断层西段在晚白垩世开始活动,中段在玉二段沉积期开始活动,东1段在玉一段沉积期开始活动,东2段在大仓房组沉积期开始活动,整体呈现由西向东逐渐活化扩展的趋势。断面及上盘地层旋转程度在中段最大,向两侧减弱;后期隆升剥蚀强度在中段最弱,东段次之,西段最强。前晚白垩世,泌阳凹陷基底与桐柏造山带经历了相似的构造演化过程;晚白垩世—始新世,泌阳凹陷扬子板块向华北板块俯冲碰撞后岩石圈拆沉的地幔热流作用,早期NW-SE向逆冲断裂反转沉降形成凹陷雏形,盆—山关系具耦合特征;渐新世以来,受太平洋板块向欧亚大陆俯冲碰撞的弧后拉张作用,凹陷沉降—沉积逐渐受NE-SW向断裂控制,盆—山关系具脱耦特征。     

中国油气晚期成藏特征

印度板块与欧亚板块强烈的陆-陆碰撞及其持续挤压效应, 导致亚洲大陆在新生代发生了广泛的构造运动, 黄汲清称之为喜马拉雅运动. 喜马拉雅运动期是中国沉积盆地的主要发育与定型期,也是油气藏的主要形成期与“定位”期. 中国目前发现了366个大中型油气田, 其中的212个是在新近纪-第四纪成藏, 其比例达68.2%. 油气晚期成藏受喜马拉雅运动的期次、性质、方式与强度等的制约, 主要发生在渤海低凸起区、渤海湾陆上断-拗区、大庆长垣带、西部前陆冲断带、西部构造掀斜区、塔里木克拉通古隆起、川东断褶带与柴东生物气区等8个地区, 它们的油气成藏各具特色. 这些地区是今后中国油气勘探的主要领域. 其勘探潜力巨大, 前景广阔.     

松潘—阿坝地块三叠系古地磁结果及运动学意义

迄今为止,位于扬子地块的西北缘,夹持于扬子、华北、塔里木和羌塘—昌都地块之间呈倒三角形构造区块的巴颜喀拉褶皱带尚未有构造古地磁研究成果报导。为配合该区油气勘查与油气资源评价,并对构造区块定位提供定量数据,开展了松潘—阿坝地块的古地磁研究。采样区集中在西秦岭构造区南亚带(摩天岭和若尔盖)、中亚带(洮河)和巴颜喀拉构造区的马尔康复向斜带(巴颜喀拉褶皱区)4个微地块。采样地层单元主要为三叠系。共采集57个采点,376块岩心标本。通过对岩石样品测试数据的分析和计算,获得洮河、巴颜喀拉、摩天岭和若尔盖(后两者夹于前两者之间)4个微地块古地磁极极点位置:经度为191.4°E~202.9°E,纬度为49.5°N~58.5°N。洮河和巴颜喀拉两微地块在晚三叠世的古纬度同为26.2°N,表明晚三叠世这4个被断裂相隔的微地块已构成一个统一的较大的地块。洮河和巴颜喀拉地块在三叠纪时的古纬度变化分别从早三叠世的13.4°N和11.3°N向北移动到晚三叠世的26.2°N,同时在北向移动过程中从早三叠世至晚三叠世分别发生了约40°和16°的逆时针旋转。