滑脱构造与油气成藏的关系

吴礼明，丁文龙，曾维特，许长春，久 凯

(中国地质大学，北京 100083)

滑脱构造与油气成藏的关系

吴礼明，丁文龙，曾维特，许长春，久 凯

(中国地质大学，北京 100083)

滑脱构造对盆地的形成演化和油气成藏有着重要的作用。从几何学和动力学等方面，分析了滑脱构造的形成机制、变形特征、构造岩特征及其与油气成藏的关系。研究表明:滑脱构造的形成除了受外在动力机制控制，还与地层属性如不整合面、地层岩性及物性特征有关。其变形特征主要受控于滑脱层的深浅，地层的温压及所受应力大小，常伴生有三角带、叠瓦状构造和双重构造等。碎裂岩作为滑脱构造中典型岩石类型受到动力变质作用，发育大量裂缝和溶洞。滑脱构造形成的高温场、构造圈闭和岩性圈闭、滑脱断裂带、碎裂岩裂缝，为油气的生成、运移和成藏创造了很好的条件。

滑脱构造;形成机制;变形特征;构造岩;油气成藏

引 言

滑脱构造作为油气勘探中的重要构造类型，在国外的墨西哥湾、北海、西西伯利亚、非洲大陆边缘及南大西洋沿岸等油区，中国东部新生代断陷盆地、西部中生代侏罗纪盆地中广泛发育，并受到许多地质学家的关注。

从早期的重力滑脱到伸展滑覆和挤压推覆的研究，从野外露头观察到应用精细地震技术研究地下深层滑脱构造，从单层次滑脱构造深入到多层次滑脱构造的分析。随着研究的深入，发现滑脱构造从盆地的形成演化、沉积体系的发育，到含油气系统的各种静态要素、动态过程都有着直接或间接的内在联系。因而研究滑脱构造的形成条件，变形特征及构造岩特征，对了解盆地中油气的分布、运移和成藏有重要的指导意义。

1 滑脱构造形成机制

滑脱构造要在一定的动力机制条件下才能形成。在挤压背景下，出现挤压推覆。在区域伸展条件下，会出现伸展滑覆(包括重力滑覆)。从区域构造背景上，滑脱构造的产生与板块的构造运动，软流圈的不对称流动有着重要关系。

滑脱构造的产生除了受外在动力机制控制，还与本身地层属性有着密不可分的关系，表现在不连续界面(不整合)、地层岩性及物性特征等方面。

不连续界面是滑脱构造产生的重要因素，如地层遭受剥蚀形成的分化壳，不整合面及假整合面等，他们是产生滑脱构造的最有利部位。其中不整合面对于滑脱构造的形成显得最为重要［1］。

地层岩性及其变化决定着是否存在滑脱层和能否产生滑脱构造。滑脱层常以低强度高韧性的泥岩、泥灰岩、盐岩和煤系地层为主，对其上下地层的相对滑动起着润滑剂的作用，因而不同的岩层或岩层组合，对滑脱效应的强弱有着重要影响，会产生差异很大的构造变形，呈现出不同的构造类型和样式。霍凌靖等［2］通过实验发现火山岩的滑脱效应比砾岩强，不同岩性火山岩的平均滑脱因子值略有不同。岩性越致密，滑脱效应越强。在相同岩性的条件下，不同渗透率的岩层其滑脱效应也有所不同。相同渗透率的岩层，喉道的分布特征及其喉道的大小对滑脱效应的影响也不同。

2 滑脱构造变形特征

滑脱层对滑脱构造的变形起着非常重要的应力调节作用，从滑脱层的底部向上，地层变形强度增大，滑动位移增加，滑动能逐渐转化成滑动前端的褶皱隆起，形成堆垛背斜、斜歪褶皱和倒转褶皱等褶皱类型，由于岩层的塑性流动，在滑脱层的内部形成大量滑脱裂缝，后期被方解石充填。将这种沿着软弱层层面相对运动形成的“滑脱裂缝”称之为“层面滑移缝”。

滑脱构造层上伏地层由于挤压拉伸作用和下伏滑脱层的变形，导致上覆脆性岩层发育“y”型，扫帚状或马尾状断层组合断裂，并发育各种构造样式，主要包括逆冲推覆构造、背冲断块构造以及三角带构造。三角带构造是滑脱构造中非常典型的构造单元［3］，由底板滑脱断层、逆冲断层和前端反冲断层组成下宽上窄的三角形构造，一般位于滑脱构造面之上。按几何形态，三角带分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型三角带仅与1个滑脱面有关，常发育于滑脱褶皱核部;Ⅱ型三角带与2个或多个滑脱面有为关，常见于被动顶板双重构造的前缘部分。当三角带构造遭受进一步挤压时，可以形成强制褶皱。中国西部库车前陆盆地及龙门山冲断带滑脱构造中发育明显的三角带构造［4－8］。

滑脱构造层下伏地层构造变形一般没有上伏系统构造变形强烈，滑动位移也小于上覆地层。在构造作用较弱时，下伏地层的构造变形较弱，如侏罗山褶皱－冲断带滑脱层之上地层向北西方向推覆了几公里，而滑脱层之下的地层基本未变形［9］。但是当构造活动强烈，并伴有岩浆侵入时，滑脱构造层下伏地层也会发生强烈变形，常形成背冲断块或断褶构造、叠瓦冲断带和双重构造等(图1)。例如在克拉苏构造带东段，下第三系库姆格列木组盐岩层之下的中生代地层受挤压作用形成背冲断块或断褶构造，由2组“y”形背冲断层及夹持其间的断块构造或背斜构造组成，在克拉苏构造带中段，下第三系盐岩层之下的中生界碎屑岩地层发育叠瓦冲断带，叠瓦状冲断层及其间的断片层层叠加，形成盐下“堆垛构造”，使得中生代地层抬升较高，这种叠瓦冲断带常伴有基底卷入［5］。

图1 库车前陆滑脱构造带中背冲断块和叠瓦冲断带剖面

3 构造岩特征

构造岩是构造变形域内构造力作用的产物，脆性、脆韧性及韧性断裂带内广泛存在构造岩，能很好地反映断裂带的特征、构造性质和演化［10－12］，对油气运移、聚集有着重要的疏导和储积作用。

碎裂岩类型主要以碎裂泥灰岩、碎裂灰岩及碎裂花岗片麻岩为主，常伴有动力变质作用，如硅化、大理岩化、镜铁矿化、绿泥石化等。碎裂灰岩在应力作用下发生了褶皱变形，沿滑脱面呈现出波状起伏的瓦垄构造，局部发育明显的布丁构造，小揉皱十分发育，剖面上呈隔档式褶皱。

碎裂岩中也常发育有方解石，镜下观察普遍发育滑移双晶，滑移双晶是方解石晶体塑性变形的主要机制之一［13］。其中石英在镜下呈动态重结晶。

总体说来，滑脱构造带内岩石发生强烈的破碎，碎裂岩中发育各种揉皱和节理。同时，碎裂岩中变形矿物，如方解石、长石、石英等的显微变形特征，充分显示出构造滑动对碎裂岩的改造。在构造应力的作用下，碎裂岩中发育大量的裂缝，同时深部流体的注入，使得碎裂岩及其周围地层发生岩溶作用形成大量缝洞，如天山南地区的前中生界滑脱层附近碳酸盐岩储层就具有多种类型的储集空间。

4 滑脱构造与油气成藏的关系

4.1 有利于烃源岩的生烃

伸展运动期间，深部岩石圈向软流圈拆离，致使岩石圈逐渐减薄、软流圈上涌，产生的热不断地向地表运输，形成较高地热场，其热流值高于全球平均热流值几倍到几十倍，降低了生油门限，有利于烃源岩热解向油气转化，这对形成丰富的油气资源和埋藏较浅的油气田都十分有利。

西部塔里木、准噶尔、柴达木三大盆地，均为古老的结晶岩为塞底的稳定地块，除柴达木盆地受西藏隆起影响、构造活动增强、热流值较高外，一般均偏低，并多在40 mW/m2。因而在埋深较浅的新生界地层烃源岩不利于油气的形成，油气主要来源于深部古生界地层。华北盆地、松辽盆地和渤海湾盆地自中新生代以来特别是第三纪期间，发生强烈的伸展运动，岩石圈逐渐减薄、软流圈上涌，岩浆大量侵入，使得该区地热场高，地热流均高于60 mW/m2左右，甚至达到139 mW/m2，具有浅层热盆的性质，加速了有机质演化速度，有利于新生界地层烃源岩向油气演化。

4.2 有利于油气聚集圈闭的形成

在强烈的的构造应力作用下，地层沿滑脱层发生滑脱，产生大量的断裂及其相关褶皱，同时伴生如三角带、背冲断块构造、叠瓦状构造和双重构造等构造，从而形成了大量的有利于油气聚集的构造圈闭和岩性圈闭。

例如库车前陆褶皱冲断带前缘的秋里塔格构造带西段库姆格列木组膏盐层厚200～400 m，在强烈的构造作用环境下，滑脱层上下发生强烈变形，在其滑脱层中发育多条顺层滑脱的逆冲断层，滑脱层底部发育背冲断块和对冲断块，滑脱面之上形成叠瓦状构造和三角带(图2)。由于滑脱层的塑性流动，形成了丰富多样的盐相关构造和构造变形样式，为油气聚集的构造圈闭和岩性圈闭的形成创造了条件。

图2 秋里塔格构造带构造变形示意图

4.3 对油气运移的影响

在滑脱构造形成的过程中，地层的挤压和拉张作用会产生大量的滑脱断裂带，滑脱断裂带中的密集带可以阻止深层油源向滑脱断裂上盘圈闭的运移及向表层的逸散，从而使下盘圈闭成为有利的聚集油气场所。伴生形成的断裂也为深部烃源岩油气向浅部储层的聚集提供了良好的运输通道，构成“下生上储”的油气成藏模式。

巴楚地区的色力布亚断裂南段发育了断面沿古近系膏盐层(T31)的犁式滑脱，由西南向北东逆掩、走向北西的浅层推覆断裂，并在其推演牵引作用下，形成浅层(新生界)断背斜等。该浅层构造之下的中深层构造呈双层叠加构造样式，潜伏在浅层逆掩带之下的构造层可能聚集深部沿色力布亚 断裂运移上来的油气，同时浅层逆掩断裂带具有较 好的封堵条件(图3)。位于色亚布亚断裂带的亚松迪1－5号构造已钻探获油气显示，其“下生上储”式油气成藏模式可能与浅层逆掩断裂带的遮挡作用和中生界顶面滑脱断层的油气疏导作用有着密切关系。

图3 色力布亚断裂带地震剖面示意图

4.4 对油气保存的作用

滑脱层通常是泥岩、泥页岩和煤层系等非能干性地层，随着勘探开发的深入，这类岩层具有很好的生油生气潜力和“自生自储”的油气生成模式，同时对下伏地层也是良好的盖层，对油气的保存起到了至关重要的作用。

目前塔里木盆地发育有5套区域性直接盖层，即中寒武统膏岩盐、上下志留统依木干他乌组泥岩、下石炭组巴楚组泥岩、下石炭统卡拉沙依组下段膏泥岩和下二叠统库普库兹满组泥岩。这些区域性直接盖层非常有利于油气藏的保存。在玛扎塔格和鸟山断裂前缘，沿古近系底面(T31)塑性层(膏泥岩系)为滑脱面形成的逆冲推覆断裂，将新生界推向玛扎塔格断裂构造带之上，对深层主控断裂起到了很好的封堵作用，减少了油气的逸散。山1井钻遇滑脱推覆体，在其下断背斜圈闭中具有良好的油气显示。而紧邻山1井的古董1井处在古董山构造边缘与鸟山至玛扎塔格构造带的接合部位，背冲断块圈闭上无滑脱构造形成的推覆体，缺乏油气保存条件，使得该井无工业性油气流(图4)。

图4 玛扎塔格断裂带地震剖面示意图

5 结论

(1)滑脱构造的产生除了受外在动力机制控制，还与本身地层属性如不连续界面、地层岩性及物性特征等有着密不可分的关系。滑脱层之上地层构造变形普遍比下伏地层强烈，在强烈的构造应力下，构造层下伏地层也可发育背冲断块、叠瓦冲断带和双重构造等。滑脱构造带内的碎裂岩在褶皱变形的过程中，伴有动力变质作用，同时发育大量的褶皱和缝洞。

(2)滑脱构造形成的高温场、构造圈闭和岩性圈闭、滑脱断裂带、碎裂岩中的裂缝和具有油气遮挡作用的滑脱层，为油气的生成、运移、成藏和保存创造了很好的条件。伸展作用产生的裂缝、断裂系统，沟通了油源层和圈闭的联系，有利于形成多层楼式的油气藏格局。

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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

全国油气资源战略选区调查与评价国家专项“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区优选”(2009GYXQ－15)

吴礼明(1985－)，男，2009年毕业于长江大学矿产普查专业，现为中国地质大学石油构造分析与盆地模拟专业在读硕士研究生。

编辑 林树龙