准噶尔盆地乌夏断裂带构造演化及控油作用研究

论文摘要

本论文以构造几何学、运动学、动力学理论及现代油气成藏理论为指导,以多学科研究为手段,在前人研究和已知油藏解剖的基础上,应用大量的基础数据资料,采用动态和静态相结合、宏观和微观相衔接的方法,以构造演化为主线,从构造特征分析、构造演化及其控扇研究出发,与乌夏断裂带油气分布情况有机的结合起来,形成其技术方法和理论。乌夏断裂带位于准噶尔盆地西北缘冲断带东段,是一个受多期构造叠加影响的断褶带,断裂发育,褶皱形态复杂,自成盆期以来经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅等多期构造运动,可划分为2个一级构造层序和7个亚构造层序,可划分出山前冲断带、乌夏断褶带、南部单斜带三个次级构造单元和四个更次一级的构造单元。各构造层序和构造单元内的地层展布、沉积充填和油气分布各有特点。根据地震解释结果,本区断裂系统在纵向上具有明显的分层性,以侏罗系底为界,划分为深部和浅部两套断裂系统。由于构造运动的阶段性,本区断裂活动具有幕式的特点,二叠纪以北东向和北东东向的前展式断裂活动为主,三叠纪-侏罗纪以近东西向后展式断裂活动为主,而且构造活动具有从早至晚由北向南、由西向东逐渐迁移的特点,与构造沉降曲线分析的构造沉降中心迁移特征相吻合。从构造几何学分析来看,乌夏断裂带发育12种主要的构造样式类型,其中断层相关褶皱类型以纵弯背斜、断展背斜及其生长类型为主。断裂早期以顺层滑脱为主,晚期切穿地层控制了纵弯背斜和断展背斜的雏形,二叠纪晚期-侏罗纪时期生长断裂控制了生长背斜的发育,且各断裂在深部归结为统一滑脱面,首尾相接使得背斜发育具明显的顺序性。同时,提出了6种构造样式的演化序列,与各个构造单元和构造转换位置相对应。然后,结合野外地质考察、构造平衡剖面、盆地压缩量或压缩率、火山岩分析、沉积相展布及构造应力场特征将乌夏断裂带古生代期间划分为5次地块间开合旋回运动,二叠纪以来划分为4个主要的构造演化阶段,其中二叠纪早期是一种“软碰撞和造山”作用下的弱挤压夹短暂松弛伸展非典型前陆盆地环境,火山活动发育,与深部的幔源岩浆活动有关,结合地层厚度、砂岩组分分析、物源位置、古流向分析及沉积环境分析恢复了原型盆地的格局。通过建立哈山及控山控盆断裂的构造模式,认为哈山的隆升、乌夏断裂带的沉降及和什托洛盖盆地的发育与地块间的相互旋转、盆地周缘走滑断裂的旋向关系密切,因此符合压扭构造模式和“差速旋转、上下脱耦”模式。最后,以构造演化及其产物研究为出发点,在“扇控论”和“逆掩断裂控油论”的基础上,研究了断裂活动对前陆盆地时期和陆内坳陷阶段扇体叠置及发育的控制作用和迁移组合变化,认为构造控制了乌夏断裂带生储盖组合、圈闭类型及油气藏分布,并影响着油气成藏期次,从而,断裂系统和不整合分布在垂向和纵向上控制了油气的运聚成藏。结合油气成藏要素及油气分布分析发现,构造特征是该区油气成藏过程中最重要的因素。构造活动与其它成藏要素在时间和空间上的有机匹配,是油气藏形成的关键,由此建立了该区的四种成藏模式:近源侧向砂体-不整合输导早期成藏模式、近源垂向断层输导多期成藏模式、近源混向“Z”字型输导多期成藏模式、远源混向阶梯状输导晚期成藏模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状及存在问题
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 存在问题
• 1.3 主要研究内容、方法与思路
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 关键技术及技术路线
• 1.4 取得的主要成果
• 第二章 区域地质背景
• 2.1 乌夏断裂带及邻区大地构造位置
• 2.2 地壳结构及基底
• 2.2.1 深部地壳及上地幔结构
• 2.2.2 基底属性
• 2.2.3 基底结构
• 2.3 不整合类型与分布
• 2.3.1 不整合类型
• 2.3.2 不整合分布
• 2.4 构造层序划分
• 2.4.1 构造层序的划分依据
• 2.4.2 构造层序界面标志
• 2.5 构造层发育特征
• 2.5.1 二叠系构造层序
• 2.5.2 三叠系-侏罗系构造层序
• 第三章 构造几何学特征
• 3.1 构造单元划分
• 3.1.1 划分依据
• 3.1.2 构造单元特征
• 3.2 断裂特征
• 3.2.1 断裂系统
• 3.2.2 断裂级别
• 3.2.3 主要的断裂表现
• 3.3 构造样式研究
• 3.3.1 构造样式类型
• 3.3.2 构造样式的展布
• 3.4 构造样式演化序列研究
• 第四章 乌夏断裂带构造运动学特征
• 4.1 断裂活动的时空迁移
• 4.1.1 断裂的同生长性
• 4.1.2 断裂活动性特征
• 4.1.3 断裂活动的迁移规律
• 4.1.4 断裂的叠加复合序列及构造格架
• 4.2 乌夏断裂带基底的升降运动分析
• 4.2.1 地层剥蚀厚度计算
• 4.2.2 乌夏断裂带地层剥蚀厚度恢复结果分析
• 4.3 乌夏断裂带基底的升降运动分析
• 4.3.1 构造沉降史曲线绘制
• 4.3.2 构造沉降量的求取
• 4.3.3 构造沉降史分析
• 4.4 断裂带水平挤压运动及走滑活动分析
• 第五章 乌夏断裂带盆地原型及构造动力学演化
• 5.1 乌夏断裂带及邻区的构造动力学背景分析
• 5.1.1 前二叠纪构造动力学背景
• 5.1.2 二叠纪周缘前陆盆地阶段
• 5.1.3 三叠纪-侏罗纪陆内坳陷阶段
• 5.2 火山岩分布及构造环境分析
• 5.2.1 石炭系火山岩序列及岩性特征
• 5.2.2 二叠系佳木河组火山岩特征
• 5.2.3 二叠系风城组火山碎屑岩分析
• 5.2.4 火山活动旋回和构造环境分析
• 5.3 二叠纪以来的原型盆地格局及动力学演化
• 5.3.1 原型盆地及动力学演化阶段划分依据及方法
• 5.3.2 二叠纪早期原型盆地格局分析及构造动力学模式
• 5.3.3 二叠纪中晚期原型盆地格局分析及构造动力学模式
• 5.3.4 三叠纪原型盆地格局分析及构造动力学模式
• 5.3.5 侏罗纪原型盆地格局分析及构造动力学模式
• 5.4 盆山耦合静态模式
• 5.4.1 哈拉阿拉特山推覆体边界厘定及构造模式
• 5.4.2 哈山推覆构造的两分性
• 5.5 盆山耦合动力学模式
• 5.5.1 准噶尔地块与周缘板块的运动学特征
• 5.5.2 盆山压扭动力学模式
• 5.5.3 盆山演化的差速旋转、上下脱耦模式
• 第六章 构造演化控油规律
• 6.1 二叠纪构造活动对扇体发育的控制作用
• 6.1.1 二叠纪各时期扇体展布及时空演化
• 6.1.2 同生断裂活动性及控扇规律
• 6.1.3 二叠纪构造－沉积响应模式
• 6.2 三叠纪-侏罗纪构造沉积响应
• 6.2.1 三叠纪-侏罗纪各时期扇体展布
• 6.2.2 三叠纪-侏罗纪扇体叠置及迁移特征
• 6.2.3 三叠纪-侏罗纪扇体发育与断裂活动的关系
• 6.2.4 三叠纪-侏罗纪构造-沉积响应模式
• 6.3 乌夏断裂带二叠纪-侏罗纪粗碎屑扇体的侧向迁移特征
• 6.4 构造演化控制着油气的生储盖组合
• 6.4.1 构造演化控制生油岩的形成分布
• 6.4.2 构造演化控制储层的发育
• 6.4.3 构造特征控制生储盖组合
• 6.5 构造演化及特征控制着圈闭、油气藏类型及分布
• 6.5.1 构造演化对圈闭形成和分布的控制
• 6.5.2 构造特征控制油气藏类型分布
• 6.5.3 构造特征控制油气藏的垂向分布
• 6.6 构造演化对油气运聚成藏的控制
• 6.6.1 构造演化控制成藏期次
• 6.6.2 活动断裂系统是油气运聚的主控因素
• 6.6.3 断裂作为油气垂向运移的通道改善了不利的生储盖组合关系
• 6.6.4 不同构造演化背景下产生的不整合是油气运聚的重要控制因素
• 6.6.5 构造演化的最终产物-油气成藏模式
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 作者简介