含油气盆地分析.

含油气盆地分析程日辉（13514479990）2011.1.1含油气盆地分析的基本原理及盆地类型含油气盆地分析的内容和方法板块构造与沉积盆地分类含油气盆地构造学分析裂陷盆地压陷(挠曲)盆地走滑盆地含油气盆地地层学和沉积学分析盆地地层学分析盆地沉积体系分析含油气盆地沉降史和热史分析盆地沉降史盆地热史含油气盆地石油地质学分析盆地油气形成与富集的基本条件盆地石油地质条件综台分析与评价主要课程内容1.含油气盆地分析的基本原理及盆地类型1.1合油气盆地分析的内容和方法1.1.1盆地和含油气盆地盆地三重涵义：地貌盆地、沉积盆地和构造盆地沉积盆地三个要素：一物质，即沉积盆地是由沉积地层组成的；二地质时代，即沉积盆地发生在一定的地质时代；三是空间，即沉积盆地是具有盆状形态的地壳构造单元含油气盆地是具备成烃要素、有过成烃过程并己发现有商业价值的油气聚集的沉积盆地。1.1.2内容和程序1.1.2.1盆地分析的内涵-与时俱进1.Pettijhon（1940），从沉积学出发提出“沉积盆地分析”。2.Mail（1984），盆地分析的结果只是揭示一个沉积盆地的古地理演化，内容涉及到地层学、构造学和沉积学。3.Allen（1990），盆地分析就是将沉积盆地作为实体进行地球动力学综合研究。盆地分析的主题应是研究盆地的地质、地球物理、地球化学特征，盆地类型、盆地演化及盆地成因，并结合成矿条件(成油要素)综合研究，以揭示盆地含矿性(含油气性)及矿产(油气)的形成、演化、分布规律，为勘探资源提供可靠的依据。1.1.2.2盆地分析的原理地球组成的分层性地球流变学分带板块运动应力与应变热流传导与对流岩石流变学地球组成的分层性大洋地壳：3层结构-沉积层-玄武岩-辉长岩和橄榄岩大陆地壳：2层结构-花岗岩质层-玄武岩-榴辉岩地幔：2层结构-上地幔和下地幔Moho面：低速带，界面处p波加速，密度增大地球的内部圈层地壳莫霍面（平均33km）地幔古登堡面（2900km）地核地球平均半径6371km地球平均密度5.5g/cm3地球流变学分带岩石圈：刚性，地壳和地幔上部，其底部为等温面1100-1300℃-地幔岩石凝固温度，热学岩石圈。其上部是弹性岩石圈，下部的蠕变缓和了弹性应力，但亦足够的刚性。软流圈：软弱易流动，其上部为低速带，P波、S波速度降低，部分熔融。沉积盆地中的垂直运动（沉降、隆起）是流变带变形的响应岩石圈75km软流圈300km地壳上地幔(650km)下地幔(2900km)外核（液态）(5100km)内核(6371km)板块运动岩石圈板块的边界类型：离散边界—洋中脊，大洋盆地扩张中心，发育转换断层。聚敛边界俯冲边界—大洋岩石圈吃掉下行板块，洋-洋边界、洋-陆边界碰撞边界—大陆岩石圈吃掉下行板块，陆-陆碰撞稳定边界—相邻板块平行运动，转换断层应力与应变岩石圈中的应力体力-重力ρg，单位体积面力-垂直方向为静岩压力ρghArry均衡-大陆和大洋岩石圈不同的岩柱所造成的面力相等。“山根”和“盆地镜像”偏应力：岩石受到构造作用力，三个方向的应力极少相等，总水平面力由静岩压力和构造分力组成。构造分力是偏应力。剪切力：平行于表面作用的面力。应力与应变岩石圈中的应变应变是固体在应力作用下的变形。形不变体积变：各方向应变为长度变化率。形态变化-剪切应变：矩形变成平行四边形，直角变锐角，应变为角度变化之半的负值。固体旋转：大小为两边变化角差值之半的负值。纯剪切：两角相等，无固体旋转，应变缘于剪切。简单剪切：固体旋转，且一角为0。应力与应变线弹性：应力与应变成正比，胡克定律。单轴应力方向上的压缩会被另2个正交方向上伸展量的一半所补偿。只有两个非0主应力分量，为平面应力状态，与构造引起岩石圈水平应力状态相似。二维挠曲：对于无限延伸的弹性固体板块而言，一般挠曲方程可以表达为D为抗挠刚度，与岩石圈力学性质和厚度有关；P为板块纵截面上的水平力(挤压为正，引张为负)；Pa(x)为向下的沿x轴分布的垂直载荷力；W为挠曲度，指挠曲变形后相对于变形前质点的垂直位移量(向下为正，向上为负)；Λρ是地幔物质和盆地充填物质之间的密度差；x为水平坐标轴。式中ΛρgW为岩石圈向下挠曲过程引起的挠曲板块底部的恢复力。热流传导与对流通过热的传导、对流和辐射作用，热量发生传递和流动。传导是一种扩散作用，动能是靠分子间碰撞传递的。对流传热要求有介质的运动。岩石圈中热主要通过传导作用传递，地幔中来自地球深部的热传递形式主要是对流。傅里叶定律：热通量q与温度梯度成正比：q=-K.dT/dy1.1.2.3盆地研究的内容和程序含油气盆地分析的基本思路4M、4S和3T(朱夏1981)：4M指研究油气生成、聚集的条件和指标，包括：①物质基础(Material)、②成熟度(Maturation)、③运移(Migration)、④保持(Mainteance)。4S指研究盆地的地质因累，包括①沉积作用(sedimentation)、②沉降作用(subsidence)、③应力场和应力条件(StressfieldandStresscondition)、④构造型式或形态(structuralstyle)3T指研究盆地的时空展布和控制性因素，包括；①构造背景或处境(Tectonicsettings)、②时代或时间(Time)、③热史、热体制或温度条件(Thermalhistory，regimeorcondition)。含油气盆地分析就是在以上的基础上，将影响油气形成的因素相互联系起来综合分析，最终对一个地区的油气远景作出评价。不同尺度的盆地分析不同尺度的盆地分析应该有不同的内容和研究思路。盆地分析通常分成3种尺度：盆地群或盆际、盆地整体、盆内局部构造或单位。盆地群或盆际研究超盆地分析主要研究盆地形成演化的区域环境、深部背景、变化规律及其基本属性，包括：①构造位置、盆-岭关系、盆间关系研究；②古气候、古纬度、古地理环境研究；③盆地的地质时代及古原型盆地研究；④盆地和超盆的地球动力学、盆地类型研究；⑤盆地深部结构、不同层次构造关系和不同期次盆地叠置关系研究。盆地整体研究将盆地作为一个独立系统，研究该系统内发生的地质过程或作用(processes)及其各种地质响应(responses)，包括：①盆地的层序、旋回、幕或地质事件分析，盆地形成演化的阶段或期次性研究；②盆地构造变形体系、样式、类型、叠加、构造演化和不同时期应力场分析，以及不同层次构造变形关系研究；③盆地沉降史分析、沉降量及沉降速率特征的比较，以及沉降量与变形量相关性研究；④盆地构造-沉积充填模式分析、构造-岩相带划分、构造-岩石组合及其序列研究；⑤盆地的构造-岩浆活动、热活动、热史分析。盆地内部含油气区带研究指二级构造带或局部构造的解析，研究油气区带的基本要素、某些控制二级构造带的主干断层或断裂带、盆地构造内部二级构造带中各构造要素之间的关系，以及构造演化和形成机理。“油藏描述”也应该属于盆地内部含油气区带研究的范畴，它已经发展成为含油气盆地分析学科中一种相对独立的技术。对于石油与天然气勘探来说，盆地分析是以盆地为研究对象，以盆地石油地质调查开始到优选出有利含油气区带的综合勘探评价的系统工程。不同勘探阶段的盆地分析不同勘探阶段，盆地分析的研究内容不同，分三个阶段：第一阶段，勘探程度较低，未有工业性油气发现。盆地分析要初步搞清盆地基底结构、盆地构造格局、地层层序、沉积岩分布，初步确定主要烃源岩层系及主要烃源岩区，估算远景资源量，评价盆地勘探前景，并通过多盆地比较，分类排队，优选出有含油气远景的盆地。第二阶段，盆地有工业性油气发现，有联网地震测线。以探井为骨干，地震测线为基础，建立盆地地质模型，重现地史、热史、生烃史、排烃史。查明地层、岩性横向变化，构造形态和断层分布；搞清油源关系、有效烃源岩体和储集岩体分布；通过计算出盆地生烃量、排烃量及其分布，以及预测油气资源数量及其分布，优选出有利含油气区带。第三阶段，含油气盆地达到较高勘探程度。对各种地质特征和石油地质规律有了进一步认识，特别是通过对已发现的各类油气藏的分析研究，对油气运移聚集规律有了较深入的认识。进一步充实盆地地质模型，更准确地再现盆地地史、热史、生烃史、排烃史，再现盆地油气运移聚集史，定量地预测油气资源数量及其三维空间分布，确定各类有利含油气区带及其潜力，特别是要进行对圈闭含油性的评价及地层岩性油气藏和隐蔽油气藏的预测。1.1.2.3含油气盆地分析的方法1.2板块构造与沉积盆地分类大陆裂谷和被动大陆边缘形成Tectonicbasinclassification1.2板块构造与沉积盆地分类伸展盆地大地构造分类与俯冲有关盆地的大地构造分类与碰撞有关盆地的大地构造分类走滑和扭转盆地2.含油气盆地构造学分析2.1裂陷盆地的构造学分析2.1.1裂陷作用与裂陷盆地的成因2.1.1.1裂陷作用与裂陷盆地的地质涵义裂陷作用与伸展构造裂陷作用为引张力作用于整个岩石圈并导致地壳和岩石圈发生大规模的开裂和断陷的地质作用过程（rifting），产物是裂谷(riftvalley)。伸展构造(extensionaltectonics)是指在裂陷作用下形成的一切使地壳或岩石圈沿水平方向发生伸长变形构造的总称。裂谷与裂陷盆地裂谷是引张作用使整个岩石圈破裂而形成的狭长沉降带。裂陷盆地为大量的“裂陷”构成大范围的沉降区。地堑(graben)指那些极度下沉的长条形凹槽，与裂谷的地质涵义不同，地堑只是个描述性名词，描述地壳浅在层次的规模相对小一些的构造。有一些断陷构造是一侧以正断层为边界，另一侧为构造斜坡，称为半地堑(half-graben)。2.1.1.2主动裂陷作用与被动裂陷作用主动裂陷作用(activerifting)是指岩石圈底下的软流圈热物质主动上涌，并引起整个岩石圈的水平引张。被动裂陷作用(passiverifting)的力源是板块构造演化过程中产生的区域水平引张力，地壳或岩石圈的裂陷伸展也可能导致岩石圈底下的软流阉热物质的被动上涌。主动裂陷和被动裂陷的最大区别就是裂陷盆地形成前是否出现区域的热隆起、裂陷盆地的形成和发展过程是否属于区域热隆起的后续构造事件。2.1.1.3大陆伸展模式剪切伸展模式2.1.1.3大陆伸展模式简单剪切伸展模式2.1.1.3大陆伸展模式拆离断层及大陆分层伸展模式2.1.2裂陷盆地类型及其特征裂陷盆地类型2.1.3裂陷盆地的构造样式裂陷盆地的构造样式取决于构成盆地中的主干正断层及其断层组合的几何学和运动学特征。2.1.3.1裂陷盆地的剖面构造样式正断层的几何学和运动学特征Wernicke等(1982)在研究美国西部盆岭区的伸展构造时将正断层按其几何形态和运动学特征分为两类三型。即按断层面形态分为“平面式”(planar)和“铲式”(listric，亦译为犁式)；按断层两盘岩层及断层面本身是否发生旋转运动分为“非旋转”(non-rotational)和“旋转的”(rotational)两类。伸展盆地构造的基本样式伸展型断陷盆地的剖面构造样式分为四种类型：①由非旋转平面式正断层控制的“地堑与地垒”(grabenandhorst)；②由旋转平面式正断层控制的“多米诺式半地堑系”(dominohalf-grabensystem)；③由铲式正断层控制的“半地堑”(half-graben)或“滚动式半地堑”(rolloverhalf—graben)；④由坡坪式正断层控制的“复式半地堑”(断陷半地堑+断坡凹陷，half-grabenandrampsag)。2.1.3.2裂陷盆地的构造变换带一个伸展型断陷盆地住往由多个由正断层控制的断陷组成。多个裂陷盆地也可以在同一个构造背景上形成，构成裂陷盆地省。裂陷盆地中控制各个断陷地堑或半地堑的主干正断层在平面上的展布有多种型式，致