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1、第五讲生长断裂与油气聚集本讲稿第一页，共三十页第二节第二节生长断裂成因及相关褶皱生长断裂成因及相关褶皱一、一、生长断裂成因和类型生长断裂成因和类型（一）从基本动力来源分析生长断裂的成因（一）从基本动力来源分析生长断裂的成因1 1基底卷入型成因基底卷入型成因 强强调调构构造造运运动动引引起起的的基基底底断断裂裂活活动动对对上上覆覆沉沉积积盖盖层层的的影影响响，即即沉沉积积盖盖层层中中的的生生长长断断层层受受基基底底断断裂裂控控制制，是是区区域域构构造造运运动动的的产产物物。它它可可能能是是地地壳壳的的垂垂直直运运动动，也也可可以以是是水水平平挤挤压压和和扭扭动动所所引引起起的。的。本讲稿第二页，
2、共三十页第二节第二节生长断裂成因及相关褶皱生长断裂成因及相关褶皱一、一、生长断裂成因和类型生长断裂成因和类型（一）从基本动力来源分析生长断裂的成因（一）从基本动力来源分析生长断裂的成因2 2盖层滑动成因盖层滑动成因 即即重重力力构构造造运运动动的的观观点点，认认为为沉沉积积盖盖层层自自身身的的重重力力及及由由此此产产生生的的重重力力滑滑动动、沉沉积积压压实实、异异常常孔孔隙隙流流体体压压力力和和塑塑性性流流动动是是造造成成生生长长断断裂裂的的主要因素。主要因素。它与区域构造应力没有直接联系。它与区域构造应力没有直接联系。本讲稿第三页，共三十页基底构造运动（区域构造应力）基底构造运动（区域构造应
3、力）沉积盖层的重力滑动沉积盖层的重力滑动沉积层的差异压实沉积层的差异压实沉积盖层的差异负荷沉积盖层的差异负荷塑性岩层的流动、上拱塑性岩层的流动、上拱的的主主导导地地质质因因素素 形形成成生生长长断断裂裂本讲稿第四页，共三十页一、一、生长断裂成因和类型生长断裂成因和类型（二）基底断层对上覆盖层中生长断裂的控制（二）基底断层对上覆盖层中生长断裂的控制 基基底底断断层层对对盖盖层层构构造造的的影影响响是是普普遍遍存存在在的的。对对于于大大型型生生长长断断层层来来说说这这种种机机制制较较明明确确，但但对对于于那那些些盖盖层层极极厚厚的的沉沉积积盆盆地地中中发发育育的的生生长长断断层层，它它和和基基底底
4、断断层层的的关关系系往往往往不不太太明明确确，需需要要具具体体深深入入分分析析，才才能能得得出出结论。结论。第第二二节节生长断裂成因及相关褶生长断裂成因及相关褶皱皱本讲稿第五页，共三十页 强强调调：重重力力滑滑脱脱固固然然重重要要，但但重重力力滑滑动动必必须须具具备备势势能能才才能能发发生生，这这种种势势能能是是基基底底的的作作用用造造成成的的，然然后后才才能能发发生生重重力力滑滑动动。也也就就是是说说不不能能把把两两者者完完全全孤孤立起来立起来。如如墨墨西西哥哥湾湾盆盆地地历历来来都都认认为为是是重重力力滑滑动动的的典典型型发发育育区区，但但即即使使这这样样一一个个巨巨厚厚的的沉沉积积盆盆地
5、地，基基底底断断裂裂活动依然起着重要的控制作用。活动依然起着重要的控制作用。本讲稿第六页，共三十页一、一、生长断裂成因和类型生长断裂成因和类型（三）重力构造理论（三）重力构造理论(盖层滑脱构造成因盖层滑脱构造成因)1 1重力构造重力构造类型类型 11重重力力扩扩展展：沉沉积积岩岩体体缓缓慢慢地地以以塑塑性性状状态态垂垂向垮落，同时向周围扩展；向垮落，同时向周围扩展；22重力滑动重力滑动：沉积岩体：沉积岩体沿下倾斜坡沿下倾斜坡下滑；下滑；33底底辟辟作作用用：地地下下岩岩层层密密度度倒倒转转，从从而而引引起起重重力力上上的的重重新新调调整整。例例如如相相对对密密度度大大的的岩岩层层盖盖在在相相对
6、对密密度度小小的的岩岩层层之之上上，发发生生密密度度倾倾倒倒，在在重重力力的的影影响响下下向向上上刺穿。刺穿。本讲稿第七页，共三十页 强强调调：重重力力构构造造并并不不总总是是向向下下运运动动的的。重重力力扩扩展展和和底底辟辟作作用用就就包包括向上运动，而重力滑动主要是侧向运动。括向上运动，而重力滑动主要是侧向运动。重力滑动重力滑动重力扩展重力扩展底辟作用底辟作用本讲稿第八页，共三十页下下降降盘盘沉沉积积物物的的质质量量不不断断增增大大，从从而而使使断断裂裂活活动动继继续续进进行行，其其运运动动速速度度与与沉沉积积质质量的增加成正比。量的增加成正比。一、一、生长断裂成因和类型生长断裂成因和类型
7、（三）重力构造理论（三）重力构造理论(盖层滑脱构造成因盖层滑脱构造成因)2 2重力构造理论重力构造理论单单斜斜挠挠褶褶带带的的重力滑塌重力滑塌沉积物在由挠褶带起向下倾的更陡的斜坡沉积物在由挠褶带起向下倾的更陡的斜坡上沉积时，沉积物的水平分量增加，导致上沉积时，沉积物的水平分量增加，导致饱含水的未固结的沉积物沿平行走向线滑饱含水的未固结的沉积物沿平行走向线滑塌，在倾角变大的地方形成断层塌，在倾角变大的地方形成断层A。下降盘沉积物的质量不断增大，下降盘沉积物的质量不断增大，沉积体向外沉积体向外堆集堆集，依次形成断层，依次形成断层B、C、D，这时断层，这时断层A以下的下倾方向已经沉积了很大的沉积块以
8、下的下倾方向已经沉积了很大的沉积块体，它又促使断层体，它又促使断层A趋于稳定，直至断裂活趋于稳定，直至断裂活动停止。动停止。本讲稿第九页，共三十页重力蠕动滑移重力蠕动滑移 正正断断层层的的活活动动有有垂垂直直和和水水平平两两个个位位移移分分量量，这这两两个个位移分量必定同时受同一机理的控制。位移分量必定同时受同一机理的控制。A.A.实验装置实验装置 蠕蠕动动滑滑移移过过程程中中，滑滑动动着着的的沉沉积积物物从从稳稳定定的的沉沉积积体体分裂出来，形成边缘地堑。分裂出来，形成边缘地堑。B.B.剖面上，在拉张过程中出现铲形断面，逆牵引背斜、剖面上，在拉张过程中出现铲形断面，逆牵引背斜、反向断层和同向
9、小断层。反向断层和同向小断层。模拟的粘土层同时向左、右两侧运动时，地堑内质点的运动轨迹是不对称模拟的粘土层同时向左、右两侧运动时，地堑内质点的运动轨迹是不对称的。在最靠近主断层处向下移动，地堑的左半部质点先向下运动，随后向的。在最靠近主断层处向下移动，地堑的左半部质点先向下运动，随后向左移，结果线段左移，结果线段ABC向主断层下弯和拉伸。这种拉伸只能靠塑性流向主断层下弯和拉伸。这种拉伸只能靠塑性流动和出现另一条断层来调节。动和出现另一条断层来调节。本讲稿第十页，共三十页 C.C.平平面面上上，断断裂裂出出现现的的次次序序和和自自然然界界是是很很相相似似的的，最最早早出出现的是周边地堑断裂，以后
10、才出现湾岸附近断层。现的是周边地堑断裂，以后才出现湾岸附近断层。滑塌作用和滑移作用滑塌作用和滑移作用重力、水流和震动等原因引起斜坡（尤其是水下斜坡）上重力、水流和震动等原因引起斜坡（尤其是水下斜坡）上松软沉积物顺坡下滑或顺层流动。滑塌作用的下滑速度快而松软沉积物顺坡下滑或顺层流动。滑塌作用的下滑速度快而突然，滑移作用下滑速度较小，甚至为蠕动式。突然，滑移作用下滑速度较小，甚至为蠕动式。本讲稿第十一页，共三十页差异压实作用差异压实作用当地层发生当地层发生横向变化横向变化，相变带两侧砂泥岩厚度比相变带两侧砂泥岩厚度比发生变发生变化时，岩层压实成岩后体积减小量不同，这种化时，岩层压实成岩后体积减小量
11、不同，这种压实量的差压实量的差异异在相变带上就会在相变带上就会产生垂向剪切力产生垂向剪切力，如果压实量差异很，如果压实量差异很大，而且变化也很急剧，则可能沿相变带出现断裂，厚大，而且变化也很急剧，则可能沿相变带出现断裂，厚度变化也具有同样的效果。度变化也具有同样的效果。本讲稿第十二页，共三十页强调强调：沉积物成岩必然经历压实，压实量在横向上也：沉积物成岩必然经历压实，压实量在横向上也肯定是不均一的、有差异的。因此，差异压实因素是客肯定是不均一的、有差异的。因此，差异压实因素是客观存在的，但这种差异量观存在的，但这种差异量必需在短距离内达到较大的规模必需在短距离内达到较大的规模才可能发生断裂。单
12、一的差异压实因素造成大型断裂是困难才可能发生断裂。单一的差异压实因素造成大型断裂是困难的的，但作为形成生长断裂综合地质因素之一来考虑，应认，但作为形成生长断裂综合地质因素之一来考虑，应认为为差异压实是一个普遍存在的重要因素之一差异压实是一个普遍存在的重要因素之一。本讲稿第十三页，共三十页差异负荷因素差异负荷因素三角洲前积过程中三角洲前积过程中密度大的沉积盖层密度大的沉积盖层(砂层砂层)盖在密度小的下伏泥盖在密度小的下伏泥岩层之上岩层之上,在砂岩分布的在砂岩分布的前缘部位前缘部位负荷差很大负荷差很大,下伏下伏泥岩层由于受压而向前方泥岩层由于受压而向前方发生侧向流动发生侧向流动,从而使上从而使上覆
13、砂层更剧烈地沉陷、覆砂层更剧烈地沉陷、弯曲产生断裂。弯曲产生断裂。断面都向深处变缓、收敛，并构成下断面都向深处变缓、收敛，并构成下伏页岩体的一翼伏页岩体的一翼本讲稿第十四页，共三十页按照差异负荷的观点，生长断裂的形成受上覆沉积盖层分布的按照差异负荷的观点，生长断裂的形成受上覆沉积盖层分布的控制。控制。根据未固结的粘土表面上砂质沉积物沉积速率的不同根据未固结的粘土表面上砂质沉积物沉积速率的不同，区域，区域性生长断层可分为三种基本类型性生长断层可分为三种基本类型代表退覆层系中形成的断层。沉代表退覆层系中形成的断层。沉积物的有效沉积量超过了有效聚积物的有效沉积量超过了有效聚集空间，自下而上相继形成各
14、个集空间，自下而上相继形成各个沉积中心向海洋方向移动。沉积中心向海洋方向移动。盆地缩小盆地缩小在所形成的下降盘附近出现区域在所形成的下降盘附近出现区域性逆倾斜性逆倾斜按照差异负荷的观点，生长断裂的形成受上覆沉积盖层分布的控制。根按照差异负荷的观点，生长断裂的形成受上覆沉积盖层分布的控制。根据未固结的粘土表面上砂质沉积物沉积速率的不同，区域性生长断层可据未固结的粘土表面上砂质沉积物沉积速率的不同，区域性生长断层可分为三种基本类型分为三种基本类型代表沉积条件稳定的代表沉积条件稳定的地区，断裂速度足以地区，断裂速度足以容纳全部搬运来的沉容纳全部搬运来的沉积物。积物。随着深度和时间的增随着深度和时间的
15、增加将出现急剧的区域加将出现急剧的区域逆倾斜，滚动背斜最逆倾斜，滚动背斜最发育发育本讲稿第十五页，共三十页按照差异负荷的观点，生长断裂的形成受上覆沉积盖层分布的控制。按照差异负荷的观点，生长断裂的形成受上覆沉积盖层分布的控制。根据未固结的粘土表面上砂质沉积物沉积速率的不同，区域性生长断根据未固结的粘土表面上砂质沉积物沉积速率的不同，区域性生长断层可分为三种基本类型层可分为三种基本类型代表超覆沉积层系中发育的断层，这种类型少见，海底沉降和发生倾代表超覆沉积层系中发育的断层，这种类型少见，海底沉降和发生倾斜的原因不取决于差异负荷和差异压实，而是受沉积区深部的或外力斜的原因不取决于差异负荷和差异压实
16、，而是受沉积区深部的或外力的控制，如可能和盐体的运动或基底断裂活动有关。的控制，如可能和盐体的运动或基底断裂活动有关。盆地扩大盆地扩大本讲稿第十六页，共三十页上图恢复出的断裂系发育剖面上图恢复出的断裂系发育剖面沉积速度沉降速度。沉积稳沉积速度沉降速度。沉积稳定的断裂发育时期。定的断裂发育时期。沉积速度沉积速度沉降速度。随沉积速度沉降速度。随沉积速度的提高，海底倾斜度加大，并出的提高，海底倾斜度加大，并出现异常孔隙压力，后期向盆地下现异常孔隙压力，后期向盆地下陷的主断层均向深部变平、收敛，陷的主断层均向深部变平、收敛，形成顺层的重力滑动断层。形成顺层的重力滑动断层。现今构造面貌。现今构造面貌。本
17、讲稿第十七页，共三十页差异负荷作用引起的生长断裂演化模式差异负荷作用引起的生长断裂演化模式密度的颠倒、三角形的砂质密度的颠倒、三角形的砂质楔形体厚度大和厚度小的地方压楔形体厚度大和厚度小的地方压力差力差引起的不平衡，造成比较引起的不平衡，造成比较重重的砂向下伏的塑性泥质层中沉陷的砂向下伏的塑性泥质层中沉陷，而这些具浮力的泥一方面而这些具浮力的泥一方面向前积的向前积的方向排驱方向排驱，同时又，同时又向上拱起向上拱起，使，使得上覆的新沉积下来的得上覆的新沉积下来的砂层破砂层破裂形成断层裂形成断层。随着断裂不断加剧，更多随着断裂不断加剧，更多的砂聚集在下降盘，迫使更多的砂聚集在下降盘，迫使更多的泥质
18、层向上流动，上拱，形的泥质层向上流动，上拱，形成新的泥岩隆丘，并造成下一成新的泥岩隆丘，并造成下一个生长断层。个生长断层。随着三角洲向前推进，沉积随着三角洲向前推进，沉积物层层加积，沿着大相线，朝海的物层层加积，沿着大相线，朝海的方向依次形成一系列生长断层。方向依次形成一系列生长断层。本讲稿第十八页，共三十页（四）（四）我国东部生长断裂的成因类型我国东部生长断裂的成因类型从成因机制上讲，基底断裂、重力滑动、差异压实、塑性流从成因机制上讲，基底断裂、重力滑动、差异压实、塑性流动上拱因素在本区都有明显的表现，但动上拱因素在本区都有明显的表现，但基底断裂可能是控制本基底断裂可能是控制本区生长断裂发育
19、的最基本的因素区生长断裂发育的最基本的因素。这可能是和国外海相大型。这可能是和国外海相大型沉积盆地（墨西哥湾岸盆地、尼日尔三角洲盆地）主要的区沉积盆地（墨西哥湾岸盆地、尼日尔三角洲盆地）主要的区别。别。本讲稿第十九页，共三十页（四）（四）我国东部生长断裂的成因类型我国东部生长断裂的成因类型1.1.基底断裂控制的生长断层基底断裂控制的生长断层 主要是指控制沉积盆地发育的大型边界断层主要是指控制沉积盆地发育的大型边界断层2.2.基底断裂转化为重力滑动的生长断层基底断裂转化为重力滑动的生长断层 沉积盆地内分布极广，多为控制着油气聚集的二级构造带上沉积盆地内分布极广，多为控制着油气聚集的二级构造带上的
20、主断裂，向盆地中心节节下掉、落差大、延伸远、同生性质明的主断裂，向盆地中心节节下掉、落差大、延伸远、同生性质明显，一定程度上受基底断裂控制。显，一定程度上受基底断裂控制。前震旦系基底落差不大，深部断层实际上是沿基岩面滑动，说明胜北前震旦系基底落差不大，深部断层实际上是沿基岩面滑动，说明胜北大断层初期可能是在基底断裂影响下发育的断裂，后期随着沉积厚度大断层初期可能是在基底断裂影响下发育的断裂，后期随着沉积厚度的增大，重力因素起更主要的作用，使断层分叉为两条，沿基底面下的增大，重力因素起更主要的作用，使断层分叉为两条，沿基底面下滑，构成落差达千米以上的大断层。滑，构成落差达千米以上的大断层。本讲稿
21、第二十页，共三十页3.3.重力滑动引起的同生断层重力滑动引起的同生断层 指盆地内没有断达基底和基底断裂没有直接联系的断层，主要是沉积盖层指盆地内没有断达基底和基底断裂没有直接联系的断层，主要是沉积盖层的重力作用引起的。多为二级构造带上的次级断裂。的重力作用引起的。多为二级构造带上的次级断裂。一般断距小、延伸短、断面倾向多变，包括主干断裂的反向断层和同向一般断距小、延伸短、断面倾向多变，包括主干断裂的反向断层和同向小断裂，对油气聚集起着重要作用。小断裂，对油气聚集起着重要作用。4.塑性岩层上拱造成的生长断层塑性岩层上拱造成的生长断层我国东部各油田存在大量与盐丘、泥丘有关的构造，背斜我国东部各油田
22、存在大量与盐丘、泥丘有关的构造，背斜构造顶部多发育复杂的地堑式断裂组合，构成复杂的断块油藏。构造顶部多发育复杂的地堑式断裂组合，构成复杂的断块油藏。本讲稿第二十一页，共三十页第二章第二章生长断裂与油气聚集生长断裂与油气聚集第二节第二节生长断裂成因及相关褶皱生长断裂成因及相关褶皱二、二、生长断裂相关褶皱生长断裂相关褶皱（一）纵向褶皱（一）纵向褶皱（二）横向褶皱（二）横向褶皱（三）相干褶皱（三）相干褶皱本讲稿第二十二页，共三十页（一）纵向褶皱（一）纵向褶皱 其其枢枢纽纽平平行行或或大大致致平平行行于于断断层层走走向向，其其观观察察的的最最佳佳位位置置是是在垂直断层的剖面上在垂直断层的剖面上。1 1
23、牵引褶皱牵引褶皱 常常局局限限于于紧紧靠靠断断层层面面的的区区域域。向向斜斜形形成成于于正正断断层层的的上上盘盘；背背斜斜见见于于下下盘盘。断断层层侧侧向向和和上上传传播播(断断层层生生长长的的结结果果)到断层端部的单斜挠曲部位时形成牵引褶皱。到断层端部的单斜挠曲部位时形成牵引褶皱。本讲稿第二十三页，共三十页 2.2.逆牵引褶皱逆牵引褶皱 与牵引褶皱相与牵引褶皱相反，在上盘形成背反，在上盘形成背斜，下盘形成向斜。斜，下盘形成向斜。如果断层的规模随如果断层的规模随时间而增加，其幅时间而增加，其幅度和宽度相应增加。度和宽度相应增加。本讲稿第二十四页，共三十页 3 3与滑脱正断层有关的滚动褶皱与滑脱
24、正断层有关的滚动褶皱 常常见见与与被被动动大大陆陆边边缘缘有有关关的的厚厚层层沉沉积积序序列列中中。是是由由上上凹凹断断层层(铲铲式式)运运动动所所形形成成，是是断断层层弯弯曲曲褶褶皱皱的的拉拉张张部部分分。下下盘盘一一般般不不会褶皱变形。会褶皱变形。变形机制变形机制：垂直简单剪切、倾斜简单剪切和挠曲滑动等。：垂直简单剪切、倾斜简单剪切和挠曲滑动等。滚动褶皱和逆牵引褶皱的区别滚动褶皱和逆牵引褶皱的区别：11滚动褶皱见于与滑脱正断层有关的厚层沉积序列中；滚动褶皱见于与滑脱正断层有关的厚层沉积序列中；22逆牵引可见于上盘和下盘，而滚动褶皱常仅见于上盘。逆牵引可见于上盘和下盘，而滚动褶皱常仅见于上盘
25、。本讲稿第二十五页，共三十页(二二)横向褶皱横向褶皱 横横向向褶褶皱皱的的枢枢纽纽垂垂直直或或近近垂垂直直于于断断层层走走向向，其其最最佳佳观观察察位位置置是是在在平平行行断断层层的的剖剖面面上上。所所有有类类型型的的横横向向褶褶皱皱都都是是由由位位移移沿沿走向变化而引起的。走向变化而引起的。1 1与孤立正断层有关褶皱与孤立正断层有关褶皱 在断层上盘，位移在断层上盘，位移沿走向的变化沿走向的变化形成一个形成一个向断层倾伏的宽广长条形背向断层倾伏的宽广长条形背斜斜。褶皱枢纽应在同一条直线上并位于最大位移区。右图背斜呈依附兰聊。褶皱枢纽应在同一条直线上并位于最大位移区。右图背斜呈依附兰聊断层的典型
26、断鼻形态断层的典型断鼻形态 ,轴向近轴向近 EW,EW,向向 W W 倾伏倾伏本讲稿第二十六页，共三十页2 2与分段断层体系有关的褶皱与分段断层体系有关的褶皱 分段断层体系常拥有多个位移最大区和最小区。分段断层体系常拥有多个位移最大区和最小区。上上盘盘，向向斜斜形形成成于于局局部部位位移移最最大大区区，常常位位于于断断层层段段中中央央或或附附近近；褶褶皱皱(背背斜斜)形形成成于于局局部部位位移移最最小小区区，一一般般接接近近于于断断层层段段边边界界。向向斜斜比比背斜宽得多。背斜宽得多。2 2与分段断层体系有关的褶皱与分段断层体系有关的褶皱 分段断层体系常拥有多个位移最大区和最小区。分段断层体系
27、常拥有多个位移最大区和最小区。下下盘盘，背背斜斜形形成成于于位位移移最最大大区区，常常位位于于断断层层段段中中央央或或附附近近；向向斜斜形形成成于局部位移最小区，常位于断层段边界上。于局部位移最小区，常位于断层段边界上。(三三)相干褶皱相干褶皱 一种类型的褶皱叠覆于另一类型的褶皱之上形成的叠加构造一种类型的褶皱叠覆于另一类型的褶皱之上形成的叠加构造。本讲稿第二十七页，共三十页正断层指状正断层指状交错叠覆交错叠覆本讲稿第二十八页，共三十页第二章第二章生长断裂与油气聚集生长断裂与油气聚集第二节第二节生长断裂成因及相关褶皱生长断裂成因及相关褶皱一、一、生长断裂成因和类型生长断裂成因和类型（一）（一）
28、从基本动力来源分析生长断裂的成因从基本动力来源分析生长断裂的成因（二）基底断层对上覆盖层中生长断裂的控制（二）基底断层对上覆盖层中生长断裂的控制（三）重力构造理论（盖层滑脱构造成因）（三）重力构造理论（盖层滑脱构造成因）（四）我国东部生长断裂的成因类型（四）我国东部生长断裂的成因类型二、生长断裂及相关褶皱二、生长断裂及相关褶皱（一）纵向褶皱（一）纵向褶皱（二）横向褶皱（二）横向褶皱（三）相干褶皱（三）相干褶皱本讲稿第二十九页，共三十页思考题1.1.简述差异负荷因素引起生长断裂的机制简述差异负荷因素引起生长断裂的机制2.2.简述简述滑塌作用和滑移作用的区别滑塌作用和滑移作用的区别3.3.简述差异压实作用和差异负荷作用的区别简述差异压实作用和差异负荷作用的区别本讲稿第三十页，共三十页