沁水盆地东部构造演化特征及构造物理模拟

沁水盆地东部煤层气勘探潜力巨大,构造演化特征相对独特。依据野外地质踏勘资料,对沁水盆地东部的构造特征进行系统研究。利用平衡剖面回剥方法,定量分析典型剖面的运动学参数。在研究区构造几何学、运动学特征分析基础上,基于构造物理模拟实验,再现了沁水盆地东部的构造演化过程,从而对研究区构造演化取得了新的认识。研究表明,沁水盆地东部依次经历了弱挤压-强挤压-弱伸展-强伸展的演化过程,可将其构造演化划分为板块拼合盖层沉积(J_1前)、陆内强烈挤压变形(J_2～J_3)、微弱伸展活化(K-E)和陆内伸展裂谷(N-Q)4个阶段。此构造演化对沁水盆地东部煤层气的聚集与勘探开发具有重要影响,其动力来源主要受控于区域构造应力场的重大转变。早侏罗世以前,板块碰撞拼合及印支运动的辐射将沁水盆地东部置于NNW-SSE向挤压应力场;中-晚侏罗世,研究区开始出现重要构造分异与转折,整体转向NW-SE向强挤压应力场,逆冲断裂雏形在此阶段形成;白垩纪-古近纪,区域应力场由NW-SE向挤压应力场转变为NW-SE向伸展应力场,研究区构造体制发生重大转折;21世纪以来,研究区进入陆内伸展改造,构造格局至此基本定型。     

鲁西地区的滑脱构造及其形成的深部背景

地质和地球物理方法研究表明,鲁西地区存在区域尺度的深、浅层次滑脱构造。浅层次滑脱构造中最具规模的位于下寒武统与太古宇及石炭一二叠系与奥陶系之间。滑脱面上碎裂灰岩、碎裂花岗岩及不对称褶皱发育,伴有硅化、大理岩化、镜铁矿化等动力变质作用。由于构造滑动,滑脱面之上地层产生不同程度的构造缺失或重复。不对称褶皱、擦痕、布丁构造等显示滑动方向以北西、北北东为主。深层次滑脱构造多发生在地壳约12-22km及30km处,向南滑脱。滑脱构造主要发生在早白垩世和始新世,前者在深部很可能是晚三叠世-早侏罗世沿郯庐断裂带发生的扬子板块和华北板块近东西向俯）中、碰撞引起地幔物质上涌,造成岩石圈一软流圈之间滑脱拆离产生原始岩浆上涌,进而控制了壳一幔、上地壳和浅层次滑脱构造的产生。揭示两板块晚中生代早期的俯）中、碰撞存在多方向性。     

三维构造应力场数值模拟在地质学中的应用

三维构造应力场数值模拟是近20年来兴起的新技术,是地质学中实现定量化研究的途径之一。本文运用ANSYS有限元程序,以鲁西地区为例,对区域三维构造应力场数值模拟方法进行了探索,从而为地质学问题的定量化评价提供了一定的理论依据。     

准噶尔盆地中4区块构造解析及物理模拟实验

准中4区块位于准噶尔盆地腹部地区,发育多个含油构造,油气勘探潜力巨大,但勘探程度较低。综合应用地震、钻井等资料,通过构造精细解释、平衡剖面回剥、断层落差等方法,系统研究准中4区块的几何学、运动学及动力学特征,在此基础上基于相似性原理,通过构造物理模拟实验再现了研究区构造演化过程,从而对研究区动力学成因取得了新的认识。研究表明,准中4区块断层呈带状分布,可划分为董3～董1井断层区、董7～董8井断层区和董6井断层区3个构造分区。其中,董3～董1井区断层为高角度逆冲断层,在J_1s～J_2t沉积期强烈活动;董7～董8井区断层为高角度正断层和斜滑断层,董6井区断层为高角度"卷心菜式"正断层,均在J_1s～J_2x沉积期强烈活动。进入白垩纪,研究区内各分区断层活动减弱,代之以区域整体沉降,至新近纪,构造变形以单斜挠曲为主要特征。构造物理模拟实验进一步证实了董3～董1井区断层受控于准南缘冲断和白家海凸起的阻挡,董7～董8井区断层受控于走滑变形机制下三台凸起冲断的后缘拉张。     

永安油田永7断块戴一段隔夹层特征研究

利用岩心和测井等资料,通过单井隔夹层划分和隔井间夹层对比,对永安油田永7断块戴一段隔夹层进行统计和描述;结合钻遇率、分布频率和分布密度等参数,描述隔夹层在地下的分布特征。研究表明,永7断块戴一段可划分出3类隔夹层:泥质隔夹层、钙质隔夹层和泥质砾岩隔夹层。岩心及测井资料在区内识别出3个砂层组、26个小层、17个层间隔层和21个层内夹层。层间隔层整体厚度较大,1-7、2-1、2-10、2-12、3-3五个小层顶部隔层发育,钻遇率高;2-8、2-9、2-11、2-13、3-3五个小层的层内夹层分布频率和分布密度较高,频率高值井区和密度高值井区基本统一;层内夹层横向延伸性均较好,属于较稳定夹层,欠稳定夹层或不稳定夹层较少。     

东辛油田辛23断块区沙二段沉积微相与剩余油分布

沉积微相分析是剩余油分布研究的基础。以东营凹陷东辛油田辛23断块区沙二段为对象,综合利用测井、录井、岩心等资料,从岩石类型及其组合特征、沉积构造和古生物特征、粒度特征、电测曲线特征等方面入手,对沙二段沉积微相进行详细研究;并进一步分析其对研究区剩余油分布的控制作用。结果表明:辛23断块区沙二段发育三角洲相、河流相、湖泊相3种沉积相,可划分出三角洲前缘亚相、三角洲平原亚相、曲流河亚相、滨浅湖亚相4种亚相,共识别出主河道砂坝、分流河道、河口坝、决口扇、水下分流河道等14种沉积微相。沙二段2砂组、3砂组、5砂组、6砂组主要发育主河道砂坝、分流河道及河口坝等优质沉积微相,砂体发育厚度大、孔渗性好,是研究区目的层剩余油分布的重要层位,蕴含70%的剩余油量。     

鲁西隆起蒙山晚白垩世-新生代抬升的裂变径迹证据

 研究晚白垩世以来蒙山的抬升对全面认识鲁西隆起区的构造演化具有重要的意义。对采自蒙山山脉的6个岩石样品进行了磷灰石/锆石裂变径迹测年及热历史模拟分析。分析结果表明蒙山自晚白垩世开始快速抬升,经历了70~43 Ma和32~20 Ma两个快速抬升阶段,并且蒙山的抬升表现出加速抬升的特征。晚白垩世以来蒙山的快速抬升与其毗邻的泰山有着较好的对应关系,蒙山的整体抬升略早于泰山,并且鲁西隆起的抬升表现出由南向北的抬升序列。蒙山的两期快速抬升事件很好地对应了济阳坳陷在这两个时期经历的构造沉降和区域隆升过程,表明新生代蒙山的快速抬升与济阳坳陷的构造演化有着良好的隆拗耦合关系。     

黄岛地区北西向断裂特征及构造物理模拟实验

选取黄岛地区北西向断裂为研究对象,通过区域野外地质踏勘系统研究了区内北西向断裂特征,并对典型断裂建立了地质模型。在此基础上,基于相似性原理,首次在研究区运用构造物理模拟实验方法对晚侏罗世-早始新世北西向断裂的发育演化进行反演恢复,取得了与实际地质情况较高的吻合度,为其形成机制研究提供了有力的实际变形支持。构造物理模拟结果显示,黄岛地区北西向断裂的发育演化经历了晚侏罗世-早白垩世早期、早白垩世中晚期-晚白垩世和古新世-早始新世3个阶段,构造应力场强度经历了较强—强—弱的演化过程。其中,早白垩世中晚期-晚白垩世是研究区大规模北东-南西向伸展的时期,北西向断裂多形成于此阶段。形成机制上,黄岛地区北西向断裂与晚侏罗世以来中国东部构造应力场的发展演化存在密切的成生关系,其动力来源主要受控于太平洋板块俯冲及郯庐断裂带、沧东-兰聊断裂带的走滑活动等关键因素。     

鲁西隆起晚中生代以来北西向正断层特征及物理模拟

鲁西隆起区伸展构造极为发育,通过野外地质调查对隆起区北西向正断层的几何学特征进行研究,采用平衡剖面演化方法,选取横穿该区北西向断层的一条剖面,定量计算正断层横向上和垂向上晚中生代以来各主要构造演化阶段的构造运动学参数,并通过构造物理模拟实验详细解析鲁西隆起区伸展变形过程。研究结果表明,北西向控凹断层在三叠纪后皆发生负反转,晚中生代鲁西隆起受到强烈拉伸,伸展构造主要发生在19~20 km以下的深尺度范围内,断层切割深度加大。断裂带上普遍发育断层角砾岩、碎裂岩及断层泥。古近纪伸展作用以浅层拉伸为主,鲁西伸展量和伸展率最大,伸展作用强烈,对应北西向正断层的活动速率值也达最大值,同时发育大规模、范围广的半地堑。新近纪,伸展率很小,北西向正断层活动性大大减弱,至第四纪,断层几乎不再活动,反映鲁西隆起基本处于稳定。鲁西隆起晚中生代的伸展与华北克拉通构造变革相一致,而新生代的强烈伸展主要受控于太平洋板块与欧亚板块俯冲方向与速度的改变以及印度板块与欧亚板块的碰撞。