走滑拉分构造及意义
- 格式:docx
- 大小:3.24 MB
- 文档页数:18
走滑拉分作用及其意义摘要走滑拉分作用广泛存在于盆地的内部,对盆地的形成和油气成藏起到一定的控制作用。
拉分盆地较其他盆地发育快、沉降快,沉积相迅速。
本文从几个典型的走滑盆地入手,分析其形成的背景及走滑拉分作用所起的作用,对于进一步深化走滑拉分作用和盆地演化理论研究,石油天然气和盐类矿产勘探开发等具有重要的意义。
关键词:走滑拉分作用,郯-庐断裂带,阿尔金断层带引言走滑断层一般是指大型平移断层,两盘顺直立断层面相对水平滑动。
人们对其认识晚于对正、逆断层的认识和研究。
拉分盆地是走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地。
I960年伯菲尔(a.c.Burchfiel)研究圣安德列斯山后提出,拉分盆地形似菱形,曾称菱形断陷(图1)。
盆地两侧长边为走滑断层。
两短边为正断层。
规模变化很大,大者长逾百公里,小者长达百米。
拉分盆地与其它成因的盆地比较,发育快、沉降快,沉积相迅速。
中国典型的走滑拉分盆地有与郯庐断裂有关的走滑拉分盆地,与阿尔金断层带有关的走滑拉分盆地,与滇西断裂带有关的走滑断裂拉分盆地还有南海北部湾一些拉分盆地。
本文选取了几个典型的断裂带进行文献调研,以实例来研究走滑拉分作用及其意义图1拉分盆地示意图图2大型拉分盆地中包容的次级拉分盆地和断块隆起示意图一与郯-庐断裂有关的走滑拉分盆地郯一庐断裂带切割深,延伸长,位移量大。
其山东沂沐断裂段由四条大断层组成两堑一垒”组合。
这四条断裂向下延伸至20 km左右变为两条。
在下扬子、胶南、沈阳都有NE向断裂与之斜交,构成了以郯一庐断裂为主干的分支走滑断裂系统。
郯-庐断裂带具有长期复杂的活动历史。
在中生代早期,可能是一条左行转换断层,其活动可能与印支期中朝板块和扬子板块的拼接、碰撞有关。
随后在中生代中晚期进一步发生左行走滑,可能与izanagi板块的斜向俯冲作用有关。
晚白垩世至新生代表现为右行走滑活动。
沿着郯-庐断裂带东侧的分支走滑断裂系统中发育了走滑盆地群,包括胶莱盆地和下扬子区盆地等(图3)。
走滑—拉分盆地构造特征及盆地成因模式探讨:以中非多赛奥盆地为例孔令武; 张树林; 韩文明; 赵红岩; 赵佳奇; 喻英梅【期刊名称】《《高校地质学报》》【年(卷),期】2019(025)005【总页数】8页(P722-729)【关键词】构造演化; 压扭作用; 构造样式; 盆地成因; 多赛奥盆地【作者】孔令武; 张树林; 韩文明; 赵红岩; 赵佳奇; 喻英梅【作者单位】中海油研究总院北京100027【正文语种】中文【中图分类】P542非洲是世界油气勘探的重点地区之一。
非洲大陆中部发育一条横贯东西的中非剪切带,沿该剪切带发育一系列中生代裂谷盆地,西起乍得境内的多巴(Doba)、多赛奥(Doseo)盆地,东到苏丹的穆格莱德(Muglad)、迈卢特(Melut)以及喀土穆(Khartoum)盆地(图1),这些裂谷盆地具有相似的构造成因背景,但盆地之间却具有很大的差异。
依据盆地的成因机制,将盆地划分为两种类型,一种为伸展盆地,包括穆格莱德盆地、迈卢特盆地、喀土穆盆地和多巴盆地,该类盆地分布在中非剪切带末端两侧,呈对角线分布。
另一类为走滑—拉分盆地,包括多赛奥盆地和塞拉迈特盆地,该类盆地位于中非剪切带的弯曲部位,成对分布(孔令武等,2018)。
截止到目前,两种类型的盆地勘探成效和研究程度呈现明显的差异,穆格莱德盆地、迈卢特盆地等伸展盆地获得大量油气发现,前人对其构造、沉积特征以及油气成藏条件进行了较为深入的研究(张亚敏和漆家福,2007;童晓光等,2004;张亚敏,2008;罗小平等,2003;何碧竹等,2010;汪望泉等,2007;魏永佩和刘池阳,2003;窦立荣等,2006;Genik,1993),而多赛奥盆地和塞拉迈特盆地等走滑—拉分盆地仅获少量油气发现,前人对该类盆地的研究相当薄弱,尤其是缺少对盆地结构、构造特征等基础地质问题的研究,严重制约了该类盆地的勘探。
本次研究以多赛奥盆地为例,立足于中非剪切带构造演化,分析了中非剪切带对多赛奥盆地形成与演化的控制作用,明确了多赛奥盆地的构造演化阶段,从盆地结构和构造样式分析入手,探讨了多赛奥盆地的成因机制,以期为走滑—拉分盆地的研究和勘探提供一定的技术支持。
走滑拉分构造及其地质意义摘要走滑拉分作用普遍存在于盆地构造体系中,控制着盆地的形成和成藏作用。
本文主要阐述了右旋走滑系统模式、走滑构造的形成机制以及走滑作用的证据。
剖面上的花状构造、平面上的雁列式断层、走滑带两侧地质界线的水平错开以及走滑构造带内部构造和夹块均可作为走滑作用存在的证据。
以渤海湾盆地济阳坳陷东部为例,主要介绍了郯庐断裂带东西两支断裂以及垦东凸起的走滑构造特征,这些走滑断层基本呈NEE-NE-NNE方向延伸和展布,在平面上都有平直性、彼此平行分布、分段延伸的特点,剖面上主要表现为花状构造和平行断裂。
走滑拉分作用对油气成藏起到了非常重要的作用,它影响烃源岩的热演化与分布,改善断裂带附近地层的储集物性,影响盖层的形成和油气的疏导体系。
关键词:走滑拉分作用,走滑构造,济阳坳陷,油气成藏第1章引言1.1研究目的和意义走滑拉分作用可形成复杂的构造系统,是构造地质学研究的前沿问题之一,它可以形成重要的油气圈闭,在油气勘探中具有重要意义。
自扭动断层概念提出以来,扭动构造的研究得到了很大的进展,油气勘探中也发现了越来越多与走滑拉分作用有关的圈闭,其在油气勘探中的意义得到了广泛关注[1]。
中国大陆广泛广泛存在走滑拉分作用,东部的郯庐断裂带与渤海湾含油气盆地的形成和走滑作用有一定的关系。
渤海盆地是我国重要的海上含油气盆地,以新生代为主要成盆期,形成于太平洋板块、印度板块和西伯利亚板块非正向汇聚及中国东部岩石圈伸展东移的右旋扭张背景[2]。
走滑活动在渤海湾盆地形成演化和油气成藏等各方面都有重要的作用,走滑构造作用影响着盆地的形成演化,盆地构造体系的形成与走滑扭动作用有关,对油气赋存具有重要意义的局部构造受走滑作用控制,郯庐断裂及与之相关的走滑作用与渤海盆地构造形成和油气聚集具有紧密的联系。
济阳坳陷是渤海湾盆地内的一个重要的次级坳陷,著名的郯庐断裂带从其东部穿过,使得走滑构造在济阳坳陷东部非常普遍。
同时,济阳坳陷东部是重要的油气富聚区,目前在沾化凹陷中东部的孤岛、孤东和桩海地区、埕北低凸起、埕南凸起、垦东凸起、黄河口凹陷、潍北凹陷等部位发现了一批大中型油气藏,这些油气藏的形成与走滑拉分作用有着密切的关系。
2.2 国内外研究现状对走滑断层的研究,在早期,如17世纪末,走滑断层作用在地震时呈现为地表明显水平错开而为地质学家们所直接感知。
在本世纪的30~40年代,在西方形成走滑断层的若干基本概念,如Sonder(1938)的全球剪切断裂网格,Kennedy (1946)从苏格兰大谷断层提出平移断层的基本定义,Sonder和VeningMeinez (1947)将区域走滑断层作用作为地壳的主要运动之一。
在50年代,如Hill、Wellman、Allen、Burtman等分别在北美、中亚阿富汗、西太平洋等地区发现及研究了许多巨大的平移断层。
这个期间,中国东部的郯庐断裂带也开始为人们所认识[3]。
到了20世纪80至90年代,走滑构造的研究从形态、结构、分类、成因及其作用方面全面展开,研究无论在深度上和广度上都有了较大进步。
Taira 等(1983)等提出了走滑活动带的概念。
Woodcock(1986)讨论了全球走滑断层的成因分类。
同时,模拟实验研究和显微构造分析被广泛开展,集中了走滑断层的内部结构、相关构造样式及组合,以及走滑构造在造山带演化、盆地形成和地震活动中的作用等。
中国的走滑作用的研究最早始于李四光,20世纪30年代以来李四光一直进行这一系列有关旋扭构造的研究。
20世纪60年代以后,随着我国一些著名的平移断层的查明,有关走滑作用的研究开始全面展开。
上世纪80年代开始,走滑拉分作用的研究在东部和西部取得了一系列重要的认识和成果。
如著名的郯庐断裂带、阿尔金大型走滑断层、红河—哀牢山断层。
第2章走滑拉分作用2.1 走滑拉分作用的基本概念板块或断块在剪切作用下发生沿板块或断块边界走向的滑移时,在垂直于板块或断块边界的剖面上所表现出来的变形并不造成地壳的伸长或缩短,这种变形称为走向滑移变形。
由扭应力或剪应力引起地壳或岩石圈沿着某些构造边界或特定的构造带发生走滑变形的构造作用,可以称为走滑作用。
走滑作用有三种方式,即平行扭动、聚敛扭动(压扭)和离散扭动(张扭)(如图2-1)。
走滑作用产生的各种构造变形组合称为走滑构造,走滑断层是走滑构造中最重要的构造要素。
走滑断层是指两盘断块体以相对走滑位移为主要运动特征的断层。
两盘的相对位移方向向右的走滑断层称为右旋走滑断层,移矢量向左的断层称为左旋走滑断层[4]。
图2-1三种基本的走滑方式(以右行为例)A 平行扭动;B 聚敛扭动;C 离散扭动;D 多种扭动的混合形式(P段平行,C段聚敛,D段离散)2.2 走滑系统模式—以右旋走滑为例剑桥大学Woodcock N H提出过两种右旋走滑系统模式(图2-2A)[5],指出走滑系统在平面上可有两类构造组合:一类如图2-2A之b,前锋和尾端发育伸展叠瓦扇,中部叠置段发育拉分伸展双重构造,称之为“双伸型”。
另一类为图2-2A之c,前锋和尾端发育收缩叠瓦扇,中部叠置段发育推隆收缩双重构造,称之为“双缩型”。
图2-2右旋走滑系统模式图A:Woodcock N H的理论模式;B:南沙海域西部的实际模式通过综合分析南沙西南海域的走滑构造特征发现,万纳走滑系统不同于上述两类走滑系统(图2-2B),其前锋即发育在曾母盆地西南部的走滑-挤压构造系统及其在沙捞越陆上的延伸部分,为一走滑-收缩叠瓦扇,尾端即为西南次海盆西南端的走滑-伸展构造系统,为一走滑-伸展叠瓦扇,万安盆地则为其中部叠置段的走滑-拉分双重构造。
它们组成一个在时间上同步、空间上相连的统一运动的伸缩型右旋走滑系统。
这一走滑系统的重要构造意义在于:它的走滑作用与南沙超壳层块之下的软流圈顶面的层滑作用一起,使形成于南沙超壳层块北面的伸展应力转换成南沙超壳层块南面的挤压应力。
南沙超壳层块因此而得以向南漂移,从而使其北面的现代南海的洋盆不断扩大,南部的古南海洋壳则不断往南俯冲消减,与巽他克拉通东北缘挤压碰撞。
这一系统运动恰好顺应了新生代东亚陆缘沿红河—越东等大型走滑系统向东或东南构造逃逸的整体运动,是后者的直接证据。
2.3 走滑构造的形成机制纯剪和单剪是走滑断层成因解释的两种机制(图2-3)。
图2-3A纯剪模型,B单剪模型其中:P为P破裂;R和R’为同向和反向剪切破裂;PDZ为主要位移带;φ为内摩擦角纯剪机制可以解释同质介质中与三轴应力场有关的断层的定向问题。
在纯剪机制中(图2-3A),沿着与缩短方向呈φ角和-φ角(φ是内摩擦角)的方向上形成一组共轭的、左旋和右旋互补的走滑断层,张断裂或正断层与延长轴成直角,褶皱和逆断层则垂直于缩短轴。
大部分纯剪切不旋转,具正交对称(斜方对称)型式。
由于大型地壳块体聚敛时产生的空间问题,纯剪切域中的走滑断层不会出现大规模的水平错断。
图2-4脆性层次走滑作用的单剪模式已有资料表明,世界上的大型走滑断层都位于单剪域中,其地球动力学背景是岩石圈板块间的相对水平运动,以及它们之间的斜向会聚或离散。
单剪是一种旋转应变,属单斜对称。
里德尔(Riedel)模式是目前广泛被接受和应用的单剪模式,其内容不断被丰富和发展。
根据室内实验和野外观察,脆性剪切带中的次级破裂面和剪切带在方位和旋转方向的关系符合里德尔模式(图2-4)。
这些次级破裂面包括R面(里德尔剪切或称同向或羽状的走滑断层)、R′面(共轭的里德尔剪切或称反向的走滑断层)、T面(与主位移带呈45°的张性断裂或正断层)、P 面(次生的同向走滑断层,角度与实际剪切方向呈负半个内摩擦角)和X面(反旋向剪面)。
2.4 走滑作用的证据(1)花状构造在横切走滑构造带的剖面上,常可以见到主干走滑断层向上近对称的分支,构成下窄上宽的貌似“花朵”的破裂带,称为花状构造。
由于走滑构造常是一种基底卷入的构造变形,陡倾的、切入基底的走滑断层可以使基底面平移,而使不同类型的基底拼接在一起。
花状构造可以分为正花状构造和负花状构造两种。
正花状构造是在压扭作用下产生的,其大多数断层具逆断距,个别为正断距,组成地形总体表现为背形特征,断层间为地垒断片(图2-5A)。
负花状构造是在张压作用下产生的,其大多数断层具正断距,个别具逆断距,组成地形总体表现为向形特征,断层间为地堑断片(图2-5B)。
图2-5 正花状构造(A)与负花状构造(B)示意图PDZ-主位移带;N-正断距;R-负断距(2)雁列断层构造带在大规模三维地震资料出现以前,只有在露头上才能观测到雁列构造带(如雁列方解石脉)。
通过对整个辽河西部凹陷三维地震资料系统的构造解析,识别和确定出凹陷内存在壮观的、盆地尺度的雁列正断层构造带(图2-6)。
该雁列构造带分布在凹陷中南部的中央地区,在E3s1-2、E3d、N1g、N2m底界构造图都有发育,主要由近东西走向的节节南掉的阶梯状正断层组成[6]。
雁列断层的平均走向和凹陷轴向的夹角约为42°。
对于伸展作用和挤压作用形成的凹陷,凹陷内断层的平均走向和凹陷的轴向大体一致,而走滑作用形成的凹陷,凹陷内正断层的平均走向与凹陷轴向一般存在40-50°的夹角。
因此,辽河西部凹陷E3s1-2及以上地层内正断层与凹陷轴向存在42°左右的夹角是走滑作用的表现形式之一,也可以作为走滑构造的证据。
图2-6 辽河西部凹陷东营组底界断裂系统分布图(3)走滑带两侧地质界线的水平错开走滑断层两侧的各种地质界线和地质体被错开是重要的依据。
这些特征包括:地质界线(图2-7)、不整合、尖灭线、等厚线、相带、超覆线、特征层位、礁带、古河道、侵入体、岩脉(群)、火山岩体、变质带、构造带、构造单元、断层线、褶皱轴、地震特征、矿带(体)和地貌标志等。
图2-7 走滑带两侧地质界线和地质体被水平错开(4)海豚效应和丝带效应在走滑断层面倾斜方向相同的情况下,在一个横切剖面上显示为正断层、而在另一剖面上显示为逆断层,即相邻剖面的相对升降盘、滑距类型和方向不同,这种现象称为海豚效应。
丝带效应指走滑断层总的看来是近于直立的,但沿其走向其倾向有变化,造成有正断层和逆断层的表现。
(图2-8)图2-8 走滑断层的“海豚效应”和“丝带效应”(4)走滑构造带内部构造和夹块地震测线上所见的空白区的存在,可能是由于剧烈变化的断裂带内复杂构造或糜积岩带存在所致。
夹于走滑带中的各种凸镜状或杏仁状夹块,在剖面上呈垂直分布,在平面上呈带状延伸。
其中也包括从深层而来的块体。
(5)走滑断层的基底和断层活动深部的基底发生走滑活动时,较高的不能干岩层常形成褶皱群并伴生断裂。
受基底走滑活动控制的强制褶皱可有两种:披覆褶皱和牵引褶皱,这取决于基底断块或板条活动的方式。