滑脫構造與油氣成藏的關系

吳禮明，丁文龍，曾維特，許長春，久 凱

(中國地質大學，北京 100083)

滑脫構造與油氣成藏的關系

吳禮明，丁文龍，曾維特，許長春，久 凱

(中國地質大學，北京 100083)

滑脫構造對盆地的形成演化和油氣成藏有著重要的作用。從幾何學和動力學等方面，分析了滑脫構造的形成機制、變形特征、構造巖特征及其與油氣成藏的關系。研究表明:滑脫構造的形成除了受外在動力機制控制，還與地層屬性如不整合面、地層巖性及物性特征有關。其變形特征主要受控于滑脫層的深淺，地層的溫壓及所受應力大小，常伴生有三角帶、疊瓦狀構造和雙重構造等。碎裂巖作為滑脫構造中典型巖石類型受到動力變質作用，發育大量裂縫和溶洞。滑脫構造形成的高溫場、構造圈閉和巖性圈閉、滑脫斷裂帶、碎裂巖裂縫，為油氣的生成、運移和成藏創造了很好的條件。

滑脫構造;形成機制;變形特征;構造巖;油氣成藏

引 言

滑脫構造作為油氣勘探中的重要構造類型，在國外的墨西哥灣、北海、西西伯利亞、非洲大陸邊緣及南大西洋沿岸等油區，中國東部新生代斷陷盆地、西部中生代侏羅紀盆地中廣泛發育，并受到許多地質學家的關注。

從早期的重力滑脫到伸展滑覆和擠壓推覆的研究，從野外露頭觀察到應用精細地震技術研究地下深層滑脫構造，從單層次滑脫構造深入到多層次滑脫構造的分析。隨著研究的深入，發現滑脫構造從盆地的形成演化、沉積體系的發育，到含油氣系統的各種靜態要素、動態過程都有著直接或間接的內在聯系。因而研究滑脫構造的形成條件，變形特征及構造巖特征，對了解盆地中油氣的分布、運移和成藏有重要的指導意義。

1 滑脫構造形成機制

滑脫構造要在一定的動力機制條件下才能形成。在擠壓背景下，出現擠壓推覆。在區域伸展條件下，會出現伸展滑覆(包括重力滑覆)。從區域構造背景上，滑脫構造的產生與板塊的構造運動，軟流圈的不對稱流動有著重要關系。

滑脫構造的產生除了受外在動力機制控制，還與本身地層屬性有著密不可分的關系，表現在不連續界面(不整合)、地層巖性及物性特征等方面。

不連續界面是滑脫構造產生的重要因素，如地層遭受剝蝕形成的分化殼，不整合面及假整合面等，他們是產生滑脫構造的最有利部位。其中不整合面對于滑脫構造的形成顯得最為重要［1］。

地層巖性及其變化決定著是否存在滑脫層和能否產生滑脫構造。滑脫層常以低強度高韌性的泥巖、泥灰巖、鹽巖和煤系地層為主，對其上下地層的相對滑動起著潤滑劑的作用，因而不同的巖層或巖層組合，對滑脫效應的強弱有著重要影響，會產生差異很大的構造變形，呈現出不同的構造類型和樣式。霍凌靖等［2］通過實驗發現火山巖的滑脫效應比礫巖強，不同巖性火山巖的平均滑脫因子值略有不同。巖性越致密，滑脫效應越強。在相同巖性的條件下，不同滲透率的巖層其滑脫效應也有所不同。相同滲透率的巖層，喉道的分布特征及其喉道的大小對滑脫效應的影響也不同。

2 滑脫構造變形特征

滑脫層對滑脫構造的變形起著非常重要的應力調節作用，從滑脫層的底部向上，地層變形強度增大，滑動位移增加，滑動能逐漸轉化成滑動前端的褶皺隆起，形成堆垛背斜、斜歪褶皺和倒轉褶皺等褶皺類型，由于巖層的塑性流動，在滑脫層的內部形成大量滑脫裂縫，后期被方解石充填。將這種沿著軟弱層層面相對運動形成的“滑脫裂縫”稱之為“層面滑移縫”。

滑脫構造層上伏地層由于擠壓拉伸作用和下伏滑脫層的變形，導致上覆脆性巖層發育“y”型，掃帚狀或馬尾狀斷層組合斷裂，并發育各種構造樣式，主要包括逆沖推覆構造、背沖斷塊構造以及三角帶構造。三角帶構造是滑脫構造中非常典型的構造單元［3］，由底板滑脫斷層、逆沖斷層和前端反沖斷層組成下寬上窄的三角形構造，一般位于滑脫構造面之上。按幾何形態，三角帶分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型三角帶僅與1個滑脫面有關，常發育于滑脫褶皺核部;Ⅱ型三角帶與2個或多個滑脫面有為關，常見于被動頂板雙重構造的前緣部分。當三角帶構造遭受進一步擠壓時，可以形成強制褶皺。中國西部庫車前陸盆地及龍門山沖斷帶滑脫構造中發育明顯的三角帶構造［4－8］。

滑脫構造層下伏地層構造變形一般沒有上伏系統構造變形強烈，滑動位移也小于上覆地層。在構造作用較弱時，下伏地層的構造變形較弱，如侏羅山褶皺－沖斷帶滑脫層之上地層向北西方向推覆了幾公里，而滑脫層之下的地層基本未變形［9］。但是當構造活動強烈，并伴有巖漿侵入時，滑脫構造層下伏地層也會發生強烈變形，常形成背沖斷塊或斷褶構造、疊瓦沖斷帶和雙重構造等(圖1)。例如在克拉蘇構造帶東段，下第三系庫姆格列木組鹽巖層之下的中生代地層受擠壓作用形成背沖斷塊或斷褶構造，由2組“y”形背沖斷層及夾持其間的斷塊構造或背斜構造組成，在克拉蘇構造帶中段，下第三系鹽巖層之下的中生界碎屑巖地層發育疊瓦沖斷帶，疊瓦狀沖斷層及其間的斷片層層疊加，形成鹽下“堆垛構造”，使得中生代地層抬升較高，這種疊瓦沖斷帶常伴有基底卷入［5］。

圖1 庫車前陸滑脫構造帶中背沖斷塊和疊瓦沖斷帶剖面

3 構造巖特征

構造巖是構造變形域內構造力作用的產物，脆性、脆韌性及韌性斷裂帶內廣泛存在構造巖，能很好地反映斷裂帶的特征、構造性質和演化［10－12］，對油氣運移、聚集有著重要的疏導和儲積作用。

碎裂巖類型主要以碎裂泥灰巖、碎裂灰巖及碎裂花崗片麻巖為主，常伴有動力變質作用，如硅化、大理巖化、鏡鐵礦化、綠泥石化等。碎裂灰巖在應力作用下發生了褶皺變形，沿滑脫面呈現出波狀起伏的瓦壟構造，局部發育明顯的布丁構造，小揉皺十分發育，剖面上呈隔檔式褶皺。

碎裂巖中也常發育有方解石，鏡下觀察普遍發育滑移雙晶，滑移雙晶是方解石晶體塑性變形的主要機制之一［13］。其中石英在鏡下呈動態重結晶。

總體說來，滑脫構造帶內巖石發生強烈的破碎，碎裂巖中發育各種揉皺和節理。同時，碎裂巖中變形礦物，如方解石、長石、石英等的顯微變形特征，充分顯示出構造滑動對碎裂巖的改造。在構造應力的作用下，碎裂巖中發育大量的裂縫，同時深部流體的注入，使得碎裂巖及其周圍地層發生巖溶作用形成大量縫洞，如天山南地區的前中生界滑脫層附近碳酸鹽巖儲層就具有多種類型的儲集空間。

4 滑脫構造與油氣成藏的關系

4.1 有利于烴源巖的生烴

伸展運動期間，深部巖石圈向軟流圈拆離，致使巖石圈逐漸減薄、軟流圈上涌，產生的熱不斷地向地表運輸，形成較高地熱場，其熱流值高于全球平均熱流值幾倍到幾十倍，降低了生油門限，有利于烴源巖熱解向油氣轉化，這對形成豐富的油氣資源和埋藏較淺的油氣田都十分有利。

西部塔里木、準噶爾、柴達木三大盆地，均為古老的結晶巖為塞底的穩定地塊，除柴達木盆地受西藏隆起影響、構造活動增強、熱流值較高外，一般均偏低，并多在40 mW/m2。因而在埋深較淺的新生界地層烴源巖不利于油氣的形成，油氣主要來源于深部古生界地層。華北盆地、松遼盆地和渤海灣盆地自中新生代以來特別是第三紀期間，發生強烈的伸展運動，巖石圈逐漸減薄、軟流圈上涌，巖漿大量侵入，使得該區地熱場高，地熱流均高于60 mW/m2左右，甚至達到139 mW/m2，具有淺層熱盆的性質，加速了有機質演化速度，有利于新生界地層烴源巖向油氣演化。

4.2 有利于油氣聚集圈閉的形成

在強烈的的構造應力作用下，地層沿滑脫層發生滑脫，產生大量的斷裂及其相關褶皺，同時伴生如三角帶、背沖斷塊構造、疊瓦狀構造和雙重構造等構造，從而形成了大量的有利于油氣聚集的構造圈閉和巖性圈閉。

例如庫車前陸褶皺沖斷帶前緣的秋里塔格構造帶西段庫姆格列木組膏鹽層厚200～400 m，在強烈的構造作用環境下，滑脫層上下發生強烈變形，在其滑脫層中發育多條順層滑脫的逆沖斷層，滑脫層底部發育背沖斷塊和對沖斷塊，滑脫面之上形成疊瓦狀構造和三角帶(圖2)。由于滑脫層的塑性流動，形成了豐富多樣的鹽相關構造和構造變形樣式，為油氣聚集的構造圈閉和巖性圈閉的形成創造了條件。

圖2 秋里塔格構造帶構造變形示意圖

4.3 對油氣運移的影響

在滑脫構造形成的過程中，地層的擠壓和拉張作用會產生大量的滑脫斷裂帶，滑脫斷裂帶中的密集帶可以阻止深層油源向滑脫斷裂上盤圈閉的運移及向表層的逸散，從而使下盤圈閉成為有利的聚集油氣場所。伴生形成的斷裂也為深部烴源巖油氣向淺部儲層的聚集提供了良好的運輸通道，構成“下生上儲”的油氣成藏模式。

巴楚地區的色力布亞斷裂南段發育了斷面沿古近系膏鹽層(T31)的犁式滑脫，由西南向北東逆掩、走向北西的淺層推覆斷裂，并在其推演牽引作用下，形成淺層(新生界)斷背斜等。該淺層構造之下的中深層構造呈雙層疊加構造樣式，潛伏在淺層逆掩帶之下的構造層可能聚集深部沿色力布亞 斷裂運移上來的油氣，同時淺層逆掩斷裂帶具有較 好的封堵條件(圖3)。位于色亞布亞斷裂帶的亞松迪1－5號構造已鉆探獲油氣顯示，其“下生上儲”式油氣成藏模式可能與淺層逆掩斷裂帶的遮擋作用和中生界頂面滑脫斷層的油氣疏導作用有著密切關系。

圖3 色力布亞斷裂帶地震剖面示意圖

4.4 對油氣保存的作用

滑脫層通常是泥巖、泥頁巖和煤層系等非能干性地層，隨著勘探開發的深入，這類巖層具有很好的生油生氣潛力和“自生自儲”的油氣生成模式，同時對下伏地層也是良好的蓋層，對油氣的保存起到了至關重要的作用。

目前塔里木盆地發育有5套區域性直接蓋層，即中寒武統膏巖鹽、上下志留統依木干他烏組泥巖、下石炭組巴楚組泥巖、下石炭統卡拉沙依組下段膏泥巖和下二疊統庫普庫茲滿組泥巖。這些區域性直接蓋層非常有利于油氣藏的保存。在瑪扎塔格和鳥山斷裂前緣，沿古近系底面(T31)塑性層(膏泥巖系)為滑脫面形成的逆沖推覆斷裂，將新生界推向瑪扎塔格斷裂構造帶之上，對深層主控斷裂起到了很好的封堵作用，減少了油氣的逸散。山1井鉆遇滑脫推覆體，在其下斷背斜圈閉中具有良好的油氣顯示。而緊鄰山1井的古董1井處在古董山構造邊緣與鳥山至瑪扎塔格構造帶的接合部位，背沖斷塊圈閉上無滑脫構造形成的推覆體，缺乏油氣保存條件，使得該井無工業性油氣流(圖4)。

圖4 瑪扎塔格斷裂帶地震剖面示意圖

5 結論

(1)滑脫構造的產生除了受外在動力機制控制，還與本身地層屬性如不連續界面、地層巖性及物性特征等有著密不可分的關系。滑脫層之上地層構造變形普遍比下伏地層強烈，在強烈的構造應力下，構造層下伏地層也可發育背沖斷塊、疊瓦沖斷帶和雙重構造等。滑脫構造帶內的碎裂巖在褶皺變形的過程中，伴有動力變質作用，同時發育大量的褶皺和縫洞。

(2)滑脫構造形成的高溫場、構造圈閉和巖性圈閉、滑脫斷裂帶、碎裂巖中的裂縫和具有油氣遮擋作用的滑脫層，為油氣的生成、運移、成藏和保存創造了很好的條件。伸展作用產生的裂縫、斷裂系統，溝通了油源層和圈閉的聯系，有利于形成多層樓式的油氣藏格局。

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The relationship between detachment structure and hydrocarbon accumulation

WU Li－ming，DING Wen－long，ZENG Wei－te，XU Chang－chun，JIU Kai
(China University of Geosciences，Beijing100083，China)

Detachment structure plays an important role in basin evolution and hydrocarbon accumulation．The formation mechanism of detachment structure，deformation feature，tectonite feature and their relationship with hydrocarbon accumulation are analyzed in respects of geometry and dynamics，etc．The study indicates that the formation of detachment structure is not only controlled by external dynamic mechanism，but related to stratigraphic attributes such as unconformity surface，lithology and physical properties as well．The deformation feature is mainly controlled by the depth of detached layer，formation pressure，temperature and stress，often associated with triangular belt，imbricate and duplex structures．Cataclasite as a typical rock type in detachment structure had developed numerous fractures and caves under dynamic metamorphism action．The high－temperature field，structural and lithologic traps，detachment fault zone and cataclasite fractures of detachment structure are favorable conditions for hydrocarbon generation，migration and accumulation．

detachment structure;formation mechanism;deformation feature;tectonite;hydrocarbon accumulation

TE122

A

1006－6535(2011)05－0060－04

20110316;改稿日期:20110618

全國油氣資源戰略選區調查與評價國家專項“中國重點地區頁巖氣資源潛力及有利區優選”(2009GYXQ－15)

吳禮明(1985－)，男，2009年畢業于長江大學礦產普查專業，現為中國地質大學石油構造分析與盆地模擬專業在讀碩士研究生。

編輯 林樹龍