鄂西渝东区关键构造期构造作用与海相油气成藏作用响应关系研究

发布时间：2018-03-24 17:13

本文选题：构造变形　切入点：构造应力场　出处：《中国地质大学》2016年博士论文

【摘要】：论文基于构造动力学、流体动力学、油气地球化学以及成藏动力学等的原理和方法,对鄂西渝东区不同时期构造应力场特征、时空展布规律、燕山-喜山期区内构造形变机制、断裂性质和展布情况、关键构造期流体动力场和能量场的特征以及断层活动与流体活动之间的响应匹配关系、圈闭的纵横向展布特征及不同时期构造动力学演化与圈闭的形成及发展、天然气运聚的流体动力学、天然气保存的流体地球化学、成藏模式探讨等方面进行研究。研究从野外地质调查、主干(辅助)地震测线分析等方面,对研究区的构造边界进行了重新的厘定,划分了主干断裂体系,并对构造层进行了系统的分类和描述,提出了大构造层和相关的亚构造层划分方案。对区内的构造样式进行了系统的划分和讨论,从平面和剖面的典型特征入手,全面阐明了鄂西渝东区主要局部构造的空间展布和类型归属。通过对区内白垩系与下伏地层的接触关系、构造年代学等资料,将燕山早期的构造运动主幕界定在晚侏罗到早白垩世间,它使侏罗系及其以前的地层全部卷入褶皱,并使后期的上白垩统高角度不整合在侏罗系及其以前地层上。研究还同时对燕山早期的构造格架进行了研究,通过地质分析的相关手段对该时期应力场的方向和大小进行了从定性到半定量的研究,建立了一个包括6319个单元和8888个节点的三维应力场模拟模型,认为燕山早期的构造模式为陆内造山分层挤压滑脱模式。侏罗纪末燕山早期构造运动在鄂西渝东区褶皱造山后,从压性环境转变为张性环境,逐渐在工区形成张性构造。研究进一步确定了燕山晚期的构造期次、构造格架和正断层发育的范围,燕山晚期主张应力的主体受南东方向伸展作用的影响,研究区南东部张应力较大,而北西部相对较小,但受断层重新活动的影响,张应力的变化与空间位置和断层产状等有明显的关系,认为燕山晚期的构造模式为后造山壳幔调整伸展模式。论文研究了从燕山早期以来的流体动力场的强度和流体能量场,总结了流体压力(即压强)的空间分布和流体势场的空间变化,并进一步对不同时期天然气的运移趋势进行了表达,为天然气的运聚研究打下了基础。论文还对古流体活动与断层的关系进行了研究。断层的流体包裹体数据表明,自侏罗开始,随着燕山早期挤压作用的逐渐加强,褶皱和断裂开始形成,流体在该时期至少有三次充注作用：J1z沉积时期、Jzs沉积时期和J3末沉积时期,三次充注中均有烃类参与。进入燕山晚期张性作用阶段,正断层及张裂缝在区内开始发育,伴随的是新一轮流体的充注和重新分布。在燕山晚期,同样至少存在三次流体的充注作用,分别发生在K.中晚期、K2早期和K2末期,其中烃类流体伴生在三次充注过程中。在鄂西渝东复杂的成烃和排烃史及烃类运移过程中,断层始终是流体和烃类的运移和充注通道,不管是逆断层,还是正断层。这一点反过来看,烃类在断层中的多次运移,既表明了反复成藏的过程,又显示了油气藏的多次破坏过程。侏罗纪开始的燕山早期挤压作用,使侏罗系地层开始褶皱化,同时也开始破坏古圈闭,使古圈闭中的烃类通过断层向其时形成的圈闭中重新分配聚集。而随着断层的加剧,又可能使聚集不久的烃类再次逸散。燕山晚期的张性活动的主要结果是导致本已聚集成藏的烃类再次重新分配和逸散,对本区油气聚集带产生严重的负面影响,好在强烈的正断层作用主要发生在齐岳山及其以东地区,但石柱复向斜中张节理的分布仍较普遍,对油气聚集的潜在影响仍较大。鄂西渝东区构造动力学背景与圈闭的演化可以归结为：四期构造运动、三次构造转换、两次圈闭形成、一次圈闭定型、三次圈闭改造。四期构造运动即鄂西渝东区印支期以来经历了印支期、燕山早期、燕山晚期-喜山早期和喜山晚期四期构造运动。三次构造转换即第一次构造转换发生在侏罗时期的燕山早期构造阶段,鄂西渝东区构造作用从燕山期以前以升降运动为主的构造阶段转换为早燕山期以水平运动为主的构造阶段；第二次构造转换发生在白垩-古近纪的燕山晚期构造阶段,鄂西渝东区构造作用从早燕山期以水平运动为主的构造阶段转换为燕山晚期-喜山早期的伸展作用为主的构造阶段；第三次构造转换发生在新近纪的喜山晚期构造阶段,鄂西渝东区构造作用从燕山晚期-喜山早期的伸展作用为主的构造阶段转换为以升降运动为主,伴有间隙挤压的喜山晚期构造阶段。两次圈闭形成即印支期和燕山早期是鄂西渝东区的两次圈闭形成期,印支期形成的圈闭主要与古隆起有关,而燕山早期形成的圈闭主要与断裂和褶皱作用有关。一次圈闭定型即奠定现今圈闭形态及分布的时期是燕山早期。三次圈闭改造即区内圈闭形成后经历了三次圈闭改造,即燕山早期、燕山晚期-喜山早期和喜山晚期。燕山早期断裂-褶皱构造运动对印支期形成的圈闭进行了强烈的改造,燕山晚期-喜山早期张裂作用对燕山早期形成的圈闭进行了不同规模的改造,喜山晚期弱挤压和差异升降作用对燕山早期形成的圈闭进行了小规模的改造。鄂西渝东区天然气成因类型属于典型的高成熟-过成熟的油型气。志留系底部烃源岩在海西晚期(二叠纪末)就成熟生油,在三叠纪达到生油高峰和湿气阶段。二叠系顶部烃源岩在燕山早期(侏罗末)之前,达到了过成熟阶段。基于此,天然气在燕山早期以后的成藏主要是改造和调整作用,因此在天然气运聚的流体动力学研究的基础上,获得了不同时期的有利的天然气聚集区。研究还获得了天然气保存的流体地球化学证据,从地层水和古流体性质两方面来讨论了不同的保存区块。鄂西渝东区在关键构造期(燕山早期和燕山晚期-喜山早期)构造作用会在构造的不同位置对油气成藏产生不同的作用,油气成藏会对不同的构造作用作出不同的响应,即发生不同的油气成藏事件。因此,关键构造期的构造作用与油气成藏作用的响应是成藏要素在时间、空间上与构造作用的高度吻合。燕山早期的挤压构造作用在鄂西渝东区褶皱造山,使得印支期前形成的古油藏改造、破坏、调整,先前聚集的油气或深埋或抬升,或在新的合适的圈闭中重新聚集成藏,或因保存条件不好逸散,这些成藏事件在各断层的流体包裹体中得到印证,燕山早期流体至少有三次流体充注作用,Jlz沉积时期、J2s沉积时期和J3末沉积时期,三次充注中均有烃类参与。那些重新聚集成藏的油气在燕山晚期的拉张作用下,因构造位置的不同,构造作用对其影响不同,从而形成不同的成藏模式—原生弱改造型和原生强改造型。同时,那些在燕山早期形成的原生弱改造型油气藏在燕山晚期的拉张作用下也会作出响应,因构造位置的不同,或弱改造调整、或强烈改造破坏,形成不同的成藏模式—次生弱改造型和次生强改造型；燕山晚期张性作用阶段,正断层及张裂缝在区内开始发育,伴随的是新一轮流体的充注和重新分布,该期同样至少存在三次流体充注作用,分别发生在K1中晚期、K2早期和K2末期,其中烃类流体伴生在三次充注过程中。因此,在鄂西渝东区内,不同时期不同构造单元的构造存在一定的差异性,构造作用对油气成藏的核心控制作用也有不同,将本区气藏成藏模式划分为4种成因类型：原生弱改造型、原生强改造型、次生弱改造型和次生强改造型。
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【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13

【参考文献】