前陆盆地形成与演化砂箱物理模拟启示——以四川盆地西部龙门山为例

通过砂箱物理模拟实验揭示冲断带-前陆盆地系统形成演化过程中,单一构造剥蚀、沉积作用和剥蚀-沉积耦合过程对其盆-山系统形成演化的控制影响作用,尤其聚焦于龙门山-川西前陆盆-山系统沿走向变化的构造剥蚀-沉积作用对其盆-山系统的控制作用。单一构造剥蚀作用过程模拟揭示浅表剥蚀作用强度与冲断带楔形体楔长、楔高呈负相关性;构造剥蚀作用使冲断带后缘逆冲断层更加易于发生断层再活化与无序冲断,制约着冲断带前陆向扩展。浅表沉积作用导致楔形体前缘冲断层上覆物质加载、更易于发生断层闭锁,促使冲断带楔形体前陆向/前展式扩展生长。沿走向变化的剥蚀-沉积作用过程导致冲断带楔形体后缘深部层系剥蚀走向变化、断层产状变陡,前陆盆地中前陆向断层明显减小、其倾角减缓,且反向冲断作用加强(乃至导致主断层反向冲断),尤其走向差异性导致前陆盆地发育斜向断层。受控于龙门山冲断带-川西前陆盆地系统晚三叠世以来走向差异性剥蚀-沉积作用,川西前陆盆地中南段发育晚白垩世—新生代再生前陆盆地,可能形成前陆盆地前缘斜向断层-龙泉山断层。     

断陷湖盆可容空间转换与油气分布——以东营凹陷沙三中亚段为例

东营凹陷沙三中亚段层序由湖进体系域和湖退体系域组成,构造沉降为湖进体系域主控因素,可容空间在盆地范围统一增加,欠补偿沉积形成暗色泥岩烃源岩;沉积物供给为湖退体系域主控因素,在盆地缓坡中部和陡坡中部形成可容空间转换带,该带外侧可容空间减小,内侧可容空间增加。平面上,油气藏的形成和分布与可容空间的分布具明显关系,可容空间转换带是油气成藏最有利的地区,特别是岩性油气藏集中分布的地区,可容空间减小带主要为构造–断块油气藏集中分布区,而可容空间增加带主要分布着滑塌浊积砂体形成的油气藏。     

断陷湖盆可容空间转换与油气分布——以东营凹陷沙三中亚段为例

东营凹陷沙三中亚段层序由湖进体系域和湖退体系域组成,构造沉降为湖进体系域主控因素,可容空间在盆地范围统一增加,欠补偿沉积形成暗色泥岩烃源岩;沉积物供给为湖退体系域主控因素,在盆地缓坡中部和陡坡中部形成可容空间转换带,该带外侧可容空间减小,内侧可容空间增加。平面上,油气藏的形成和分布与可容空间的分布具明显关系,可容空间转换带是油气成藏最有利的地区,特别是岩性油气藏集中分布的地区,可容空间减小带主要为构造-断块油气藏集中分布区,而可容空间增加带主要分布着滑塌浊积砂体形成的油气藏。     

川西前陆盆地的发展演化、地层充填及其对油气成藏的意义

前陆盆地构造位置重要、油气资源丰富,是盆地分析和油气勘探的重要领域。为此,利用构造、沉积及钻井等资料,综合研究了已经成为四川盆地天然气勘探的重要领域的川西前陆盆地的发展演化、地层充填及其对油气成藏的意义。结果表明,川西前陆盆地发展始于印支运动的卡尼期而终于喜山期;盆地的发展在各个时期表现出极大的差异性：沉积沉降中心的迁移、构造应力场的变化、构造格局的变化。上述三方面的差异性决定了川西前陆盆地天然气藏的生、运、聚、保条件。该区油气藏主要受前陆盆地形成过程中的坳陷和隆起带控制,燕山期形成的绵竹-盐亭隆起带、邛崃-新津隆起带是油气聚集的有利地区,也是川西前陆盆地油气勘探的主要区带。     

断陷湖盆可容空间变化特征的模拟实验研究

以东营凹陷古近纪断陷湖盆为原型,在室内水槽实验的基础上,研究了断陷湖盆在构造差异沉降、沉积物供给和气候变化背景下可容空间的变化特征.由构造差异沉降、沉积物供给造成的可容空间变化在湖盆的不同部位具有非统一性,可容空间存在增加带、减小带以及两者之间的转换带;气候变化造成的可容空间变化在全盆地具有统一性,在干旱气候条件下可容空间统一减小,而在潮湿气候条件下闭流湖盆可容空间统一增加,敞流湖盆可容空间稳定不变.构造差异沉降、沉积物供给和气候变化等不同因素控制下的可容空间变化特征模型的建立,有助于断陷湖盆层序地层对比研究以及隐蔽油气藏的勘探.     

前陆盆地及其确定和研究

经典的前陆盆地的概念可定义为:形成于收缩造山带与相邻克拉通之间,平行于造山带呈狭长带状展布的不对称冲断挠曲盆地。此定义包含了前陆盆地的分布位置和地壳性质、动力学机制与发育时限、平面展布、剖面结构以及相应的沉积建造等主要特征。但前陆盆地的基本结构和主要单元的位置在不同演化阶段是变化的;其规模和形态及含油气性也差别较大。以盆地所处的地球动力学环境为基础,将前陆盆地分为周缘前陆盆地、弧背前陆盆地和分裂前陆盆地三类。前两类为基本类型。中国中西部一些造山带周缘的压性盆地,总体具有前陆盆地的结构、变形和沉积特征。根据其形成的动力来源、发育时限和主要特征,将其作为一种新的盆地类型列出,命名为陆内前陆盆地。与弧背前陆盆地和周缘前陆盆地相并列,并对应于板块构造演化历程中的大洋消减、大陆碰撞和陆内缩短三个不同性质的聚敛阶段。前陆盆地的确定依据和研究内容主要有:(1)构造属性;(2)发育时限;(3)盆山耦合;(4)区域背景;(5)原盆面貌;(6)演化过程;(7)沉积响应;(8)纵向分区等。在确定前陆盆地时,应注重该类盆地的共性;在研究时,应突出具体对象的个性。     

大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地演化特征

受中三叠世以来中央造山带东段从陆缘碰撞造山-陆内造山的构造机制转换控制,大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地具有从陆缘-陆内,从海相-陆相的连续过渡特征,经历了发生-兴盛-消亡的完整过程。依据造山带构造机制转换及前陆盆地构造层序所反映的盆地演化的阶段性,具体划分为4个阶段:即1)前造山期被动陆缘(P₃-T₁-T₂¹)阶段,包括局部裂陷、持续沉降、萎缩残留3个亚阶段;2)陆缘主造山期周缘前陆盆地(T₂²-T₃)阶段,具有海陆过渡相(T₂²)-陆相(T₃)前陆盆地的连续演化特征;3)陆内造山期陆内前陆盆地(J_1-2)阶段,发育陆内山前含煤碎屑岩沉积;4)后造山期转换伸展-伸展断陷盆地(J₃-E)阶段,前陆盆地消亡。     

川西前陆盆地层序地层模式与油气成藏

根据"安县"运动产生的不整合及前陆盆地可容空间的变化特征,对存在多个地层划分分区的川西前陆盆地上三叠统须家河组煤系地层进行了岩性地层和层序地层的对比和划分.研究结果表明,前陆盆地内发育有两种层序模式,即构造层序和气候层序.构造层序又分为早期海相构造层序和晚期陆相构造层序两种类型,在川西前陆盆地东部和中部的须家河组煤系地层中可能发育地层油气藏.     

幕式差异沉降运动对断陷湖盆中湖平面和水深变化的影响

湖平面(相对和绝对)和水深是控制湖盆沉积作用的两个基本参数。在断陷湖盆中,由于盆地边界断层的幕式活动,导致盆地缓坡带基底发生差异沉降,相对湖平面、绝对湖平面和水深等参数可出现不统一的变化,主要表现在以下两个方面:a)相对湖平面、绝对湖平面和水深3个参数间出现不统一性变化;b)相对湖平面或水深在湖盆的不同构造位置出现不统一性变化。即在同一沉积时间单元内,湖盆中水深既有增加带也存在减小带,或者相对湖平面既存在上升带也存在下降带;但是绝对湖平面对于同一湖盆来说具有统一性变化。幕式差异沉降运动控制了盆地可容空间的变化,这种非统一性变化是某段时间内新生可容空间量(△V_a)与外界水净流入量(△V_w)和沉积物充填量(△V_s)3个参数的综合响应。特别当△V_a>△V_w+△V_s时,基底差异沉降运动引起湖盆出现强制性湖退作用,形成层序界面。     

前陆盆地向稳定状态的演化:来自台湾西部前陆盆地的证据

前陆盆地位于造山带附近,处在造山带与邻近的大陆之间。它们是岩石圈在造山带负荷下发生挠曲而形成的(Jordan,1981等)。前陆盆地的沉积充填物主要由从造山带侵蚀的碎屑组成,因而记录了造山带蚀顶的历史、沉降的形式以及整个盆地沉积物分布的性质。此外,由于前陆盆地位于克拉通内,因此沉积物记录了造山带向克拉通侵进的过程。显然,前陆盆地沉积组成了造山历史和造山作用的重要记录。已被研究过的前陆盆地大都邻近不活动造山带,因此,人们对盆地历史的认识要比对有     

柴达木盆地北缘构造格局及在中、新生代的演化

柴达木盆地北缘地区,由北向南可划分为祁连山断褶山系、柴北缘逆冲推覆构造带、前陆滑脱拆商带及前陆盆地低应变区等四个构造带,且断褶构造的形成时间有自北向南逐渐变新的趋势。综合研究表明,印支旋回和三叠纪末的印支运动,是柴北缘前陆盆地北部边界——南祁连断褶山系的强化、定型时期,奠定了山前前陆盆地发育的基本格局：燕山旋回及白垩纪末的燕山运动对柴北缘逆冲推覆构造带的影响最为强烈,并使下第三系沉降-沉积中心向盆内迁移,且在这一带有构造圈闭雏型形成;喜马拉雅旋回在柴达木盆地有两次规模较大的构造运动,渐新世末的构造运动对柴北缘前陆滑脱拆商带影响最强,并使上第三系沉降-沉积中心进一步向盆内推移,且在这一带形成有关的构造圈闭;上新世末的构造运动是一次最强烈的构造运动,使柴北缘地区各断褶构造带基本定型。     

塔北前陆盆地与南天山造山带的耦合关系及油气分布特征

南天山造山带和塔北前陆盆地是一对共轭的、正负相依的构造地貌单元,它们自北而南分为6个构造单元:拉尔墩基底卷入厚皮冲断带、哈尔克山褶皱冲断带、库勒前缘叠瓦冲断带、拜城—阳霞前渊坳陷带、塔北前陆斜坡带和塔中前缘隆起带。南天山造山带和塔北前陆盆地的发育演化共同控制了塔北前陆盆地的沉积特征、变形特征和构造样式。塔北前陆盆地油气资源丰富,成藏条件优越;油气分布主要受含油气系统和区域盖层控制,克拉苏构造带、依奇克里克构造带、秋立塔格构造带和塔北轮台断隆带等4个构造带是油气最富集的构造带;已发现克拉2特大型气田等多个油气田,预计仍能发现更多的大油气田。     

塔里木前陆盆地构造特征及油气分布

塔里木中新生代前陆盆地十分发育,油气资源潜力大,目前已发现10多个油气田,前景广阔。它的演化经历了早期前陆、晚期前陆及陆内统一盆地等3个阶段;按其动力学性质又可划分为单前陆、双前陆及走滑前陆等盆地;它的构造变形十分复杂,盆地构造样式为压性逆冲断裂;在平面上可划分为逆掩带、断褶带、坳陷带及斜坡带;其油气主要分布在断褶和斜坡带中。     

楚雄晚三叠世前陆盆地沉积-剥蚀特点

运用沉积波动分析等技术,对楚雄盆地的祥云小青坡、安龙堡、元谋洒芷、禄丰一平浪以及乌龙1井、云参1井等典型剖面进行了沉积-剥蚀特征分析,并分别建立了沉积波动方程。经分析,楚雄晚三叠世前陆盆地主要存在4种沉积-剥蚀类型,即界面型、早沉积晚剥蚀型、沉积型和早剥蚀晚沉积型。4种沉积-剥蚀类型与前陆盆地结构有很好的对应关系,造山带、逆冲推覆带、前陆凹陷带和前陆隆起带分别为界面型、早沉积晚剥蚀型、沉积型和早剥蚀晚沉积型沉积-剥蚀分布区。     

前陆盆地的类型及油气远景

根据前陆盆地形成的大地构造背景,前陆盆地可分为5类,即周缘前陆盆地。弧后前陆盆地。破裂前陆盆地。陆内前陆盆地和走滑前陆盆地。前陆盆地形成于挤压构造环境,具有一些相似的成因特征,如沉降中心与沉积中心不一致;沉降曲线呈陡、缓、陡3段;沉积物遭受挤压变形.根据变形强度的差异.可分出3到5个变形带等。形成于不同大地构造背景中的前陆盆地具有不同的充填特点和盆地结构,也具有不同的油气远景。周缘前陆盆地是由于陆-陆碰撞,在俯冲板块上产生的挠曲盆地,常由被动大陆边缘裂谷盆地转化而成。盆地充填具有双层结构,早期发有复理石前陆盆地,堆积厚度巨大,发育厚度较大的生油岩系;后期发育磨拉石前陆盆地,为向上变粗的序列,发育有较厚的储集岩系。这类前陆盆地具有极好的油气远景。孤后前陆盆地与A型俯冲作用有关,可以由弧后裂谷盆地转化而成。盆地充填可具双层结构或仅有单后结构,早期发育火山复理石前陆盆地,堆积厚度大,发育有较厚的生油岩,后期为火山磨拉石盆地。这类前陆盆地具有较好的油气远景。破裂前陆盆地的形成是因基底卷入前陆变形作用,造成了块状隆起和基底褶皱所分隔的孤立盆地。这类盆地中沉积岩层厚度不大,油气远景欠佳。陆内前陆盆地形成于板内,远离碰撞造山带,可能与碰撞造山带的远程效应有关。盆地充填具双层或单层结构,以发育磨拉石前陆盆地为主,早期复理石不发育。这类前陆地具有一定的油气远景。走滑前陆盆地发育于大型陆内走滑系的两侧,伴有拉分盆地,盆地充填具单层结构,发育磨拉石前陆盆地,沉积中心明显呈雁行排列。这类盆地油气远景有限。前陆盆地的结构具有不对称的特点。自造山带向盆地方向发育山前冲断带、前陆坳陷、前缘斜坡和前缘隆起等构造单元,相应地具有各自的油气藏分布模式。     

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柴达木北缘地区前陆盆地背靠相对活动的南祁连造山带,面朝相对稳定的柴达木微板块,在中生代（至少侏罗纪）曾历经强烈的挤压作用,形成了一系列与褶皱—冲断作用有关的构造样式。该前陆盆地在平面上呈狭长状,沿南祁连山前绵延分布。根据地震剖面解释及地质资料综合分析表明,柴北缘侏罗纪沉积盆地具较典型的前陆盆地剖面形态,且该前陆盆地呈现背驮式渐次向前（盆内）发展演化模式。柴北缘地区逆冲推覆构造及其前陆盆地起始于印支运动,形成于燕山运动,改造于喜马拉雅期。柴北缘前陆盆地由南祁连造山带往盆内,可以划分为：南祁连造山带、柴北缘逆冲叠瓦扇带、隐伏逆冲前缘带及前缘斜坡带四个构造单元。在柴北缘前陆盆地中,最有利于油气富集的构造部位为柴北缘逆冲叠瓦扇带至隐伏逆冲前缘带     

多造山带控制下的四川复合前陆盆地初析

深入研究四川盆地的起源及其演化过程,对该区进一步的油气勘探开发具有重大的现实意义。为此,根据2008-2010年度国家科技重大专项攻关研究的成果,将川西前陆盆地和大巴山前陆盆地合二为一,通称为四川前陆盆地,并给出了支持这一观点的4点主要证据,即：相同的大地构造背景、形成机制对前陆盆地的影响、“形”与“质”两方面的统一性、共同拥有同一个前陆隆起带。重点分析了盆地区域构造背景及演化过程、原型盆地与主控造山带的关系,结果表明,四川前陆盆地经历了不同时期由不同造山带控制、沉积范围变化大、沉积中心频繁迁移的复杂演化过程,不同类型盆地的垂向叠置,不同时期原型盆地的横向叠加,构成了多造山带控制下的复合型前陆盆地。最后,对盆地构造区带进行了划分,共划分出：造山带后缘推覆构造带、造山带前缘出露前锋逆掩推覆构造带、造山带山前隐伏前锋构造带、前陆盆地中央坳陷带、前陆盆地前缘斜坡带、前陆盆地前缘隆起区等6个一级构造带以及15个次级构造带。     

四川盆地西北部前陆盆地构造演化对古生界海相油气成藏的影响

针对四川盆地西北部古生界海相油气成藏的复杂性和平面分带性,研究梳理了古生界油气成藏特征,探讨了不同构造背景下油气聚集的差异化特征,揭示了前陆盆地构造演化对古生界海相油气成藏的影响。研究认为四川盆地西北部地区前陆盆地构造运动在纵向上促进了古生界烃源岩的热演化进入高成熟—过成熟阶段,在横向上对逆冲推覆带—坳陷带烃源岩热演化具有一定的延迟效应。前陆盆地构造深埋作用造成储层具有低孔低渗特征,挤压运动使储层孔隙度呈现逐渐降低的趋势。逆冲断裂破坏了前陆冲断带地区盖层的封盖能力,降低了圈闭的有效性,前缘隐伏带和坳陷带发育断块圈闭和构造—岩性圈闭,保存条件较好。综合分析认为逆冲推覆带受不整合面—断层疏导体系影响,古生界油气藏具有“早油晚气、后期调整、保存控藏”的特征,前缘隐伏带受渗透层—断层组合的阶梯状疏导体系控制,具有“多源充注、多期运聚、通源断裂控藏”成藏特征,而坳陷带主要受层间断裂垂向疏导体系控制,气藏具有“近源充注、持续供烃、层间断裂控藏”成藏特征。综合分析认为,前缘隐伏带是川西海相深层油气突破的有利地区。     

中国中西部前陆冲断带油气分布规律及勘探领域

环青藏高原中西部前陆冲断带相继发现了克拉玛依、克拉2、英东、中坝、白马庙等大型油气田。深入对比分析前陆冲断带构造特征及其与油气关系,总结了中西部前陆冲断带油气分布规律和勘探领域：沿走向,前陆冲断带一般划分为3个大的构造段,中段位于生烃中心,油气富集;从山前到盆内,前陆冲断带划分为山前推覆带、下盘掩伏带、盆内晚期构造带3个油气富集区带,山前推覆带稳定区继承性古构造油气富集,下盘掩伏带和盆内晚期构造带油气近源、近断裂成藏,深层油气富集;前陆冲断带以构造油气藏为主,除此之外,山前推覆带发育基岩风化壳、不整合遮挡等地层油气藏,盆内晚期构造带发育构造-岩性复合油气藏。根据前陆冲断带中段和深层油气富集规律及对三大勘探领域的认识,结合准噶尔盆地南缘前陆冲断带勘探现状,明确下一步勘探领域为南缘中段齐古断褶带及乌奎背斜带下部组合。