1、第四节 生长断裂和油气聚集的关系由于生长断裂带与沉积盆地同期发育，控制和影响着沉积和构造的发展，因此和油气的生成、运移、聚集都有密切的成因联系。归纳起来，生长断裂对油气藏的形成有以下几个有利条件：（1）生长断裂的主要生长期往往也正是生油凹陷的主要发育期，随着生长断裂的向前推进，沉积凹陷也随之转移，直接控制着生油凹陷的分布。 （2） 、沉积凹陷内次级生长断裂带常呈弧形向生油凹陷中心阶梯状下掉，断面朝向油气运移聚集的最有利部位。 （3） 、生长断裂的伴生构造（滚动背斜和抬斜断块）是最有利的圈闭类型，砂质储层发育，构造形成时间早，具有优先捕集油气的条件。 （4） 、由于生长断层发育得早，延续时间长，
2、促使油气长期处于运移、聚集和重新富集的状态下，因而可能造成深、浅部含有层叠合连片形成多种圈闭类型叠合的复式油气聚集带。以下这种讨论和生长断裂有关的油气圈闭类型和生长断裂的封闭性问题。（一） 、和生长断裂有关的油气圈闭类型与生长断裂有关的构造圈闭有两种类型，一是生长断层的伴生构造。这是指断裂发育过程中，受断裂活动和沉积作用的影响。使断裂上下盘地层发生变形从而形成的构造圈闭。对于这种构造，隆起固然是控制油气聚集的主要因素，但油气的富集以至再分配则往往主要受这些断裂造成的遮挡条件的控制。这里所要讨论的主要是前一种断裂伴生构造圈闭。根据构造圈闭形成的部位、形态及形成机理的不同，可分为三种类型： 1、正
3、断层下降盘的“逆牵引”构造，“逆牵引” 、或称作逆倾斜、滚动背斜、翻转构造，是紧靠断层下降盘出现的小型背斜。由于它的形态和正断层下降盘牵引作用形成的向斜形态恰恰相反，故称之为“逆牵引” ，因此， “逆牵引”只是形态上对比的形容词，而非真正的构造牵引现象。我国东部各油田逆牵引背斜发育相当广泛，是最重要的油气圈闭类型之一。逆牵引背斜形态、结构和油气富集上具有如下特点：逆牵引背斜大多为小型、宽缓、不对称的短轴背斜和鼻状构造。轴线与主断层线近于平行，陡翼靠断层面一侧。 这些背斜长岩生长断层下降盘呈串珠状分布。深、浅层构造高点不符合，向深部逐渐偏移。高点偏移轨迹与断面大体平行。背斜幅度向下增大，向上减小
4、。 “逆牵引”背斜高点距断层线较近，一般均在05-1 5km 以内。逆牵引背斜顶部往往为次级同向和反向断层所切割，构成复杂的顶部地堑断裂系。闭合的逆牵引背斜往往出现在弧形正断层的内侧下降盘上。生长断层下降盘逆牵引背斜部位往往砂层增多，单层厚度增大，油气主要富集在背斜高部位、高垒块或反向断层的上盘。Hambli 认为，断层面弯曲是“逆牵引”构造形成的关键因素，根据理论计算，滑移线（断裂面）在深部基本上因为水平状态，至表层应弯曲呈垂直状态，沿着这个弯断面的正向断裂运动，使两盘发生垂向位移，同时也会使两个断块拉开，因此，在上升盘和下降盘之间形成原始裂缝，为了弥合这个潜在空间而发生沉陷或坍塌，通常产生
5、反向断层，构成小型地堑。然而，如果物理条件没有造成破裂而发生了挠曲，那么断面附近的地层影响下弯曲来米和潜在的空间，从而形成逆牵引挠曲。因此，逆牵引挠曲和反向断层是同一构造力的两种表现。如果这种理论是正确的话，那么， “逆牵引”的实际分布要比现在知道的更为广泛。在张力造成的正断层发育的任何地区都可能形成“逆牵引”挠曲。Wamblin 的解释得到了相当多的地质学家的重视和赞同。除了断层弯曲因素以外，生长断层下降盘沉降不均衡以及差异压实作用也是重要因素。我们常常看到生长断层发育过程中，愈近断层面附近沉积速度愈大、沉积厚度愈大，远离断层面厚度减小。这种厚度变化的不断积累，造成深部地层产状向着断层面“回
6、顾” 。当然，在考虑沉降不均衡造成厚度差异的同时，必然会涉及差异压实作用。厚度差异大，压实差异量也会增大，从而加剧“逆牵引”的幅度。2、正断层上升盘的抬斜断块正断层的运动有两种形式，一位同向正断层，一位反向正断层。同向正断层由于地层转动方向和断面倾向一致，因而断裂加剧了沉降。相反，反向正断层则由于断块的转动方向与断层的倾向相反，因而尽管下降盘在下降，但从整体上看，似乎没有发生沉降。如果是生长断层的话，则只是出现在局部的沉陷。这种反向正断层形式的抬斜运动在地壳变形中相当普遍，规模也很不同。夹持在反向正断层之间的断块称抬斜断块（或掀斜断块，翘倾断块） 。反向正断层的上升盘由于断层面和上升盘岩层的倾
7、向相反，因而上升盘地层在断面附近形成具有良好圈闭条件的高部位，由于这种圈闭在剖面上形似“屋脊” ，因此，东部各油田上常称为“屋脊断块” 。卡贝雪夫（1971）对世界上 14 个含油气区的 150 个区域性单斜层上的构造遮挡油气田作了统计和研究，发现其中处于反向正断层上升盘的有 105 个，占 70%，处于同向正断层下降盘的有 37 个，占 25%，他认为，大部分构造遮挡油气藏之所以与反向正断层有关，石油与反向正断层具备产生圈闭的良好条件，从反向正断层产生一开始，上部储集层及沿此断层与相邻断块的非渗透性岩层（本储集层的盖层）接触，从而构成油气圈闭，随着断层的发育，含油气圈闭的范围也在扩大，二沿同
8、向正断层下降盘分布的含油气圈闭，仅是在此断层断距达到超过储集层厚度的情况下才能形成。因此在发育时相同的情况下，反向正断比同向正断圈闭条件要好。胜利油田在总结济阳坳陷富集高产油藏类型时指出：纵向上，以反向断层切割的屋脊断块最好，由于屋脊断块位于断层的上升盘，一般压力比断块边部和下降盘断块低，并且圈闭形成早，成为油气聚散平衡的方向，有利于油气聚集。抬斜断块可以分为同生和后生两种类型：(1)、同生型抬斜断块：这种抬斜断块的断层面与区域地层倾向相同，正是由于同沉积的反向正断的断裂活动才使得夹持在两条断层中间的地层反向，在上升盘形成抬斜断块，随着断层落差向上减小，以至消失，岩层逐渐恢复成原始的区域倾向。
9、这样，深浅层地层产状不一致，聚油部位也不相同，从浅层下降盘的高点向深部转到出现逆倾斜的上升盘高部位。出现逆倾斜的深度和生长断裂的生长指数有关。(2)、后生型抬斜断块：区域单斜层或鼻状构造被反向断层切割，从而在反向正断层上盘形成抬斜断块。我国东部广泛发育的“箕状断陷”也属此种类型。这种盆地普遍具有一次超覆接触，另一侧呈断层接触的特点，区域分布也很规律。 （二） 、关于生长正断层的封闭性问题 对于张性正断裂，过去纯从力学性质分析，总认为是开启性的，只能作油气运移的通道，不利于作遮挡而圈闭住油气。但油气勘探的实践表明，一方面复杂的正断层系往往使油藏遭受破坏，同时也发现我国东部由正断层做遮挡构成的断块
10、油藏分布相当普遍。生长正断层活动过程中由于尚未固结，因而具有较强的塑性，易于形成封闭。铲型断面的不同部位往往具有不同的力学性质，封闭特点也不相同。深部异常压力的存在也可能增强断裂的封闭性质。在断裂发育过程中，不同时期断裂的封闭性也都有变化。因此，断裂的封闭性是一个比较复杂的问题。在有盖层存在的条件下，垂向上断层基本上都是封闭的，问题主要在于侧向封闭性。“砂岩不见面”固然是最优越的条件，但是即使砂岩和砂岩相对当两盘砂岩排替压力差或者砂岩和断裂带上的物质排替压力不同也可造成封闭。 M.A.Jackson 根据墨西哥湾某些油藏的分析认为断裂活动中，强烈的剪切可使砂岩、页岩受挤压而抹入断层泥中，使断层
11、面的不均一性增强，渗透性提高。如果断裂带下降盘上地层页岩含量超过 25%，所产生的不均一性可能提高断层的封闭性，阻止流体穿过断裂带。 H.Perkins 提出了一种特殊的断层遮挡型式，即所谓流动页岩遮挡，他人为上升盘砂岩的块状砂岩相接触的部位所形成的圈闭是一种特殊的圈闭类型，造成这种圈闭的首要条件是断层和沉积作用必须同期发生，而且上升盘必须是一套砂、页岩互层的沉积。当页岩处于尚未压实的半塑性状态时，断层运动使页岩沿破裂面或破裂带发生流动或拖曳。结果，一些页岩被挤压进下伏砂层中并填满砂粒的空隙空间，从而在砂页岩分界面处形成一个天然的“泥饼” ，造成不渗透的遮挡条件。 “泥饼”的不渗透程度决定于上
12、覆页岩层的厚度和均质性、页岩保持半塑性状态的时间长短以及断裂运动的性质。当然，和这种流动页岩遮挡相配合，上升盘地层必须具备逆倾斜，并且两围翼部分也必须是闭合的。第五节 生长断裂的某些研究方法如前所述，生长断裂的地质结构和几何形态上都有其特点。如绝大部分生长断层为张性正断层，下降盘地层明显增厚，断面呈铲形，下降盘普遍发育“逆牵引”构造和反向断层等等。下面讨论几种生长断裂的研究方法问题，包括生长断层指数的分析；正断层拉张量的计算；铲形断层滑脱深度的计算；根据滚动背斜的形状恢复铲形断面的形状；张性断裂横剖面的平衡校正。一、生长断层的生长指数分析运用生长指数反映断裂活动的强度是有前提和假定条件的：（1
13、） 、要假定断裂在水下活动期间，沉积是即时的、完全补偿的，否则沉积厚度不能代表断裂的沉降幅度。但是，实际上沉积补偿原理不是在任何地区、任何层位都适用。它受着沉降速度、物源区的剥蚀速度以及搬运距离等很多因素的影响，因此，在确定上下盘地层对比单位时大小要适当，不能过小。 （2） 、生长断层上下盘不能有大的沉积间断。这是不言而喻的。但如前所述，在生长断层发育的过程中，可能发生短暂的局部抬升，或沉积速度超过沉降速度，致使沉积表面高出侵蚀基准面，从而发生水下剥蚀，使地层厚度减小。在生长断裂发育地区，沉积很少是完全连续的，局部的微弱的小间断是大量的，在进行井下地层对比时，区分开断层和沉积间断造成的地层缺失
14、非常重要，对于这些小型沉积间断只能忽略不计。 （3） 、生长指数应用得正确与否、精确详细程度，相当大的程度上决定于地层对比的可靠程度和上下盘地层的保存条件。因此要根据上下盘可准确对比的地层单位来确定计算生长指数的地层单位。 （4） 、目前生长断层指数分析中没有考虑沉积压实因素。二、张性断裂结构要素研究按照运动的方式，张性断裂可分为两中基本类型（1） 、旋转型断层：在拉张过程中地层或断层面发生旋转。 （2） 、非旋转型断层：产生拉张，但地层或断面不发生旋转。表 2-1 正断层的类型类型 构造的旋转 断面的几何形态非旋转型 不产生任何旋转 平直旋转型 地层旋转 铲形旋转型 地层和断面都旋转 平直或
15、铲形。第六节 生长背斜的基本特征生长背斜是盆地整体沉降背景上，局部上隆构成的背斜构造。它的形成和特点与盆地所处的板块构造部位、盆地演化中所承受的应力密切相关。例如，我国西部处于聚合型板块边界的压性、压扭性盆地中的背斜构造带，普遍呈高角度、不对称的、复杂的背斜构造。这种构造即使为同沉积发育，也明显具有压性构造的特征。但是由于沉积过程中构造活动频繁，局部沉积间断多，特别是沉积末期强烈的构造运动常常掩盖了背斜构造的同沉积性质。生长背斜主要发育在离散型板块边缘的张性或张扭性盆地中，我国东部各盆地中的生长背斜带多属于这种类型：受压性，压扭性基底断裂控制的生长背斜；受张性、张扭性基底断裂控制的生长背斜；生
16、长断层下降盘的逆牵引背斜；底辟型生长背斜。同样，应当提出的是，差异压实因素是生长构造形成中普遍存在的不可忽视的因素由于后两种生长背斜构造在本书中有专门的论述，所以这里论述的只是与基底断裂有关的生长背斜构造。生长背斜普遍具有以下三个特征，这些特征也是鉴别生长背斜的基本标志：（1） 、顶薄翼厚：如果顶部长期处于相对上隆状态，按照沉积补偿原理，顶部和翼部的沉积厚度差和厚度变化梯度，即反映了背斜的生长强度。此外，顶部（甚至包括部分翼部）地层剖面往往是不完整的，中间发育多次沉积间断，包括水下剥蚀、局部不整合，甚至包括区域不整合，说明生长背斜发育过程中，稳定连续的生长期和构造运动激化期是交替进行的。背斜的
17、同沉积生长幅度往往只是现今构造幅度的一部分，甚至是较小的一部分。 （2） 、上陡下缓，垂向上构造顶部常常有位移：这在不同层位构造图上可以清晰显示出。如果该生长背斜是一个闭合构造，则深层闭合度大于浅层。高点偏移的情况也很复杂。对于逆牵引背斜来说，由于两翼不对称，高点从浅部向深部平行断层面偏移。而对于和基底隆起以及古地形有关的生长背斜，高点的偏移规律较难确定。 （3） 、构造顶部岩性粗翼部细：对于一套岩系而言，顶部岩层砂岩百分比往往高于翼部。第七节 生长背斜特征的分析岩性分析同沉积背斜是一个继承性的古隆起，在古地理的景观上，它往往是水下的一个高地，它的高度不一定很大，但与相邻的区域相比，顶部毕竟离
18、水面较浅，因此，在古隆起的顶部受到波浪的掀动和底流的冲刷比两翼强烈，堆积在古隆起上的碎屑物，经过长期的淘洗，较细的物质随底流带走，较粗的物质则保留下来，同一层的砂泥岩的百分比因而就有所变化。往往是砂岩百分比的含量向古隆起中央变大，向两翼变小，随着岩性的这种变化，将导致储集层的孔隙度和渗透度和渗透度的变化。同沉积背斜的岩性变化既然与它的成因有内在的联系，因此，实际上成为同沉积背斜的一个带普遍的特征。根据这个特征，我们通过变质砂泥岩百分比含量等值线部，可以粗略地判断同沉积背斜分布的范围。在碳酸盐岩发育的区域，如果背斜的翼部碎屑灰岩含量有所增加，或者在顶部发育砂状灰岩，甚至粒状灰岩，这种现象同样也是
19、显示同沉积背斜发育的标志。在靠近古隆起的顶部，因水流较浅，细粒物质被带走，有利于形成生物滩和鲕滩沉积。在构造运动影响下，又是生物滩露出水面，遭受淋滤和溶蚀，使之成为良好的储集层。二、厚度分析，厚度分析的理论基础是沉积补偿原理。在沉降速度和沉积速度相对稳定的情况下，盆地的古地理环境是保持不变的，表现为各类沉积物所处的水深始终不变。因为盆地下陷所改变的水体深度及时为沉积物所补偿，因此，我们可以认为沉积物的堆积厚度与地壳沉降的幅度大体是相等的。正是根据沉积补偿原理，我们才有可能根据厚度分析，重塑同沉积背斜的发育史，并认为厚度的变化基本上能反映古隆起上升的幅度和速度。具体地说，同沉积背斜由顶部到翼部岩
20、层的厚度梯度，可以反映古隆起上升的幅度。顶部到翼部同一层的厚度差，就是该层沉积同时的古隆起增长的幅度。因此，同一层的厚度差越大，说明古隆起增长的幅度越大，岩层的厚度稳定，则反映地壳运动亦相对稳定。概括起来说：古隆起上升的速度与岩层的厚度梯度变化成正比。厚度梯度大师，反映古隆起上升强烈，厚度梯度小时，反映古隆起相对平静。 三、顶部位移分析同沉积背斜的顶部位移是一种普遍现象。顶部可以垂直轴线方向发生位移，也可以顺着轴线方向发生位移。由于成因不同，顶部位移的规律也是不同的，大体上分为两种类型：连续沉积的顶部位移和被沉积间断所分隔的顶部位移。连续沉积的顶部位移基本特征是轴面成一连续的弧线，弧顶凸向陡翼
21、，由深而浅由沉积背斜的顶部向缓翼的一侧发生位移。不对称褶曲的顶部位移属于机械位移，它的特点是由深而浅顶部向背斜的陡翼一侧发生位移。其位移的水平距离与轴面的倾角成反比，于深度成正比。 同沉积背斜的顶部位移与原始的不对称褶曲形态有联系，因为不对称的水下地形将导致不均衡的剥蚀作用。这种作用，一方面改造了古地形，同时也使同沉积背斜顶部移动。可以设想，原始的不对称背斜是古地理上的一个岛屿，在受海浪冲蚀作用后，可能出现下面的变化过程。假定海浪同时在原始不对称背斜构成的岛屿两侧同时冲击，在岛屿缓坡的一侧，波浪到达海岸时受到海的摩擦作用的距离较大，消耗的能量亦较多，所以破坏缓坡的海岸的冲蚀力量势必消弱。但是，
22、在岛屿的陡坡情况则不同，波浪可以之间对海岸进行冲刷，是海岸受到强烈的破坏。再则，缓坡一侧的海岸被海浪破坏的岩石，经底流携带至一定的深度沉积下来，从而改变了海底的坡度，使之变为波切阶地，波切阶地的发展逐渐加大了波浪的摩擦作用，以致使波浪的冲蚀作用被摩擦力消耗殆尽，这是海岸的侵蚀作用也就停顿了。然而陡翼一侧的海水较深，较难达到冲蚀作用与摩擦力之间的平衡，使陡岸比缓岸较晚才能建立平衡剖面。由此可见，不对称的海底斜坡，导致在岛屿的两侧发生不平衡的冲蚀作用。这种不均衡冲蚀作用的直接后果，首先导致岛屿上的分水岭向缓坡迁移。在沉积作用进行以后，上覆岩层的焙解偏移至缓翼。其上、下构造形态连续起来看，则表现为斜
23、坡的顶部由下而上，又陡翼往缓翼的一侧迁移。如果地应力作用的方式没有变化，有可能再一次式背斜隆起，接着海浪将进行第二个回合冲蚀作用。这种内、外力的斗争，可以反复持续相当的时期。使得同沉积背斜的顶部发生相当远的迁移。背斜受沉积间断分隔的顶部位移。表现为不整合面上、下的构造顶部的不符。但上下构造轴面不能形成自然弧线，大多成为折线。伴随着构造顶部位移同时必然出现岩性的移动。必须指出，这种类型的顶部位移情况是很复杂的。对它的位移的规律尚有待认识。生长背斜与油气聚集的关系主要表现在下列几个方面：（1） 、有利于形成良好的储集层。在盆地内的古隆起，因为对岩性起控制作用，使古隆起上的出油物性普遍较好。 （2） 、古隆起带上有长期发育的圈闭构造，并且具有备储油物性的有利相带石油气高产富集的场所。 （3） 、古隆起的安瓿，因水流阻力较小，砂岩呈舌状突起，往往顶部变薄，越过古隆起的顶部，于背水的一侧下倾尖灭，在其他因素配合下形成岩性油藏。 （4） 、有利于形成构造、岩性及地层等多种类型的油藏。同沉积背斜是富集油气的重要条件，但是他对油气藏形成也有不利的一面，主要是他常已于暴露在水面遭受剥蚀，使油气散失。
