库车坳陷东部晚白垩世古隆起及构造应力场恢复

库车坳陷东部具有丰富的油气资源,其构造变形机制与南天山造山带密切相关。综合采用露头共轭节理及白垩系残余厚度分布,分析了库车坳陷东部晚白垩世古隆起特征及构造应力场属性。吐格尔明、克孜勒努尔沟、库车河、卡普沙良河、吉迪克以及库车河西6条剖面的共轭节理分析表明,库车坳陷东部新生代构造挤压应力为NNW-SSE向,而中生代的构造挤压应力为NE-SW向。原型盆地恢复显示,库车坳陷白垩纪的沉积中心大致位于大北1井―吐北2井―克拉2井一线,且发育秋里塔格―新和―牙哈―提尔根古隆起带,白垩系原始沉积厚度总体上北厚南薄。在晚白垩世区域抬升剥蚀的构造背景下,坳陷东部受压隆升遭受剥蚀,白垩系残余厚度减薄,呈西厚东薄的趋势。位于坳陷东部的吐格尔明背斜在石炭纪―三叠纪为一个长期存在的继承性沉积古隆起,晚白垩世进一步隆升形成构造古隆起,背斜周缘的白垩系残余厚度进一步减薄。吐格尔明背斜和背斜周缘白垩系残余厚度等值线以及库北1井和库车河剖面周缘白垩系残余厚度等值线的长轴方向均为NW-SE向,进一步证实了库车坳陷东部晚白垩世的构造应力为NE-SW向。库车坳陷东部晚白垩世古隆起与构造应力场属性主要与特提斯造山带中地体增生和拼贴作用导致的特提斯北缘盆地群中发生的区域性抬升有关。     

喜马拉雅运动在塔里木盆地库车坳陷的表现--来自岩石声发射实验的证据

根据岩石声发射记忆信息，并结合构造变形分析，对塔里木盆地库车坳陷喜马拉雅运动的构造期次和强度进行了研究。喜马拉雅运动在库车坳陷分为3期，其构造挤压强度依次增强，平均最大有效应力值分别为55．7MPa、63．6MPa和79．4MPa，喜马拉雅晚期达到高峰，是该区构造的主要变形期和定格期。库车坳陷构造从喜马拉雅早期开始发育，各构造带的发育时间从北至南依次变晚。在喜马拉雅运动强烈的构造挤压作用下，库车坳陷广泛发育逆冲构造，包括断层相关褶皱、对冲构造、背冲构造、构造三角带、叠瓦构造、被动顶板双重构造等。喜马拉雅运动对库车坳陷油气的生成、储集性能、圈闭、运聚与保存条件有重要的影响，是该区油气形成和分布的主要控制因素。     

库车坳陷脆性构造序列及其对构造古应力的指示

在对野外脆性构造(主要是节理和断层) 大量观测的基础上, 根据它们与应力的关系, 讨论了库车坳陷白垩纪末期以来的古构造应力时空变化.结果表明, 在库车坳陷脆性构造中, 早期隆升作用形成的主要发育在中生界的NEE-SWW向系统节理被晚期同构造期的在中生界与上第三系均发育的NNW-SSE向和NW-SE向节理切割并改造, 这是对区域上构造应力场在进入新近纪时从弱伸展变化到强烈挤压这一过程的响应.基于断层滑动分析的古应力反演结果显示, 此时盆山边界处以近N-S向伸展应力状态占主导, 而坳陷内部则表现为近N-S向和NW-SE向挤压应力状态.说明在进入新近纪后, 最大主应力(σ₁) 方向从垂向变成水平, 应力场发生了转变.此后的天山快速垂向隆升是库车坳陷北缘和内部应力状态存在差异的原因.      

晚新生代天山隆升与库车坳陷构造转换的沉积约束

对库车坳陷库车河剖面不同尺度沉积碎屑组分的系统分析发现 ,晚第三纪以来类磨拉石及其中不稳定碎屑矿物组合开始发育 ,并在中新世后发生显著增加。沉积体系研究表明 ,库车坳陷自白垩纪以来粗粒冲积体系前锋、沉积中心逐步向南迁移 ;但该规律自上新世开始发生了明显转变 ,表现为上新世库车组、上 -更新世西域组冲积体系整体大尺度南移 ,而沉积中心则相对北移 ,盆地北部沉积边界与现存盆山边界大致可以对比 ,并受到南倾同沉积正断裂的控制。对比天山区域构造、古气候演变资料 ,认为上述沉积记录是晚新生代强烈挤压应力作用下天山构造隆升加剧 ,并在上新世以后由于重力作用诱发库车坳陷 -天山浅部构造层伸展、坍塌的结果。对这一构造转换的认识修订了库车坳陷新生代构造调整的序列。     

塔里木盆地库车坳陷中生界构造古地理分析

运用区域地面地质、地震、钻测井等资料的综合分析,对库车坳陷中生界的盆地结构、构造样式、中生界各层序原始地层厚度和沉积相分布、古隆起形态、区域构造演化等方面进行研究,重建了库车坳陷中生代盆地构造古地理,并对盆地原型成因进行分析。库车坳陷残留中生界总体上为北厚南薄、北剥南超的地质结构,北部强烈角度不整合在南天山海西期褶皱带,南部微角度不整合面在寒武-奥陶系之上,南部边缘沿着温宿-西秋-牙哈古隆起有基底断裂活动。北部单斜带为冲积扇和辫状河三角洲,克拉苏构造带为深湖,南部沿着古隆起带为缓坡三角洲、浅湖。库车坳陷中生代原型盆地位于南天山海西期造山带和塔里木克拉通边缘过渡带之上,地壳均衡可能是盆地沉降的主要动力。南缘古隆起带在南天山洋扩张期为塔里木克拉通台地与被动大陆边缘的台地边缘,南天山洋闭合期为前陆隆起带,发育基底断裂和断块差异活动,在中生代有继承性活动,晚新生代新天山挤压隆升使古隆起带发生挤压变形,成为新天山逆冲变形造山楔的前锋。     

库车坳陷第三纪断层滑动分析与古构造应力恢复

研究构造应力场的时空变化对于认识和理解褶皱冲断带的构造变形过程和油气构造圈闭的最终定型具有重要意义.基于对库车坳陷内第三系和同时卷入变形的白垩系中发育断层的野外观测,采用断层滑动数据反演方法,对库车坳陷的第三纪构造古应力进行恢复.结果表明:库车坳陷第三纪的构造应力方向在空间位置上变化不大,在时间上经历了从NNW-SSE向到NWW-SEE的转变,构造挤压变形经历了两个阶段:即NNW-SSE向逆冲挤压变形和相对较晚的NWW-SEE向逆冲挤压变形.结合库车坳陷油气成藏期,第二阶段的构造挤压变形发生在库车组沉积期间,为坳陷内油气的聚集提供了良好的圈闭条件.文中还探讨了造成库车坳陷内挤压应力场的两种可能动力成因.     

构造挤压对库车坳陷异常地层压力的影响

库车坳陷异常高压呈东西向带状分布,中部克拉苏-东秋-迪那构造带的地层压力系数在2．0以上,往南北两侧递减。异常高压的分布和古近系的膏盐岩分布密切相关,巨厚的膏盐层盖层是形成异常高压的重要条件。喜马拉雅晚期强烈的构造挤压作用是库车坳陷异常高压形成的主要因素,地层压力和过剩地层压力与最大构造主应力之间具有较好的相关性,构造抬升对该区异常高压形成的影响较小。异常高压对油气藏的形成和保存有十分重要的作用,它是库车坳陷形成大型油气藏的必要条件。     

塔里木盆地库车坳陷北部边缘构造特征

塔里木盆地库车坳陷北部边缘与南天山过渡带结构复杂,是了解塔里木盆地-南天山盆山关系的关键。利用2D、3D地震资料和钻井资料,分析塔里木盆地库车坳陷北部边缘的结构特征、构造样式,对比研究不同区段变形的差异和影响构造样式的主要因素。研究结果表明:①根据基底断裂的发育情况,库车坳陷北部边缘自北向南可划分为三区五带,自浅至深可划分为4个变形层。其中,山前克拉苏构造带以克拉苏断裂为界可细化为高角度基底卷入变形区、低角度基底卷入变形区和盖层滑脱变形区。②库车坳陷盆山过渡带主要发育收缩构造、盐构造和走滑构造,根据其表现形式可划分为15种样式。③库车坳陷北部克拉苏构造带可划分为6个主要的构造段,受先存基底断裂、膏盐岩分布和南天山差异推覆作用的影响,各构造段表现出差异变形的特征。④现今构造主要形成于新生代中晚期,经历了晚二叠世—三叠纪古前陆盆地、侏罗纪—白垩纪坳陷盆地、古近纪—中新世弱收缩挠曲盆地和上新世—第四纪陆内前陆盆地4个演化阶段。     

库车坳陷西段盐构造二维平衡恢复与复原构造剖面分析

天山南麓库车坳陷西部沉积古近系膏盐岩,盐层下伏中生界发现万亿立方米储量天然气田,是我国西气东输重要气源。库车坳陷盐下是油气勘探关注目标,目前研究认识不能满足勘探需求,尤其是盐构造形成机制存在争议,盐构造平衡恢复是研究难点。本文应用二维构造平衡剖面技术,综合地震剖面、钻井和地表地质资料,选取库车坳陷西段四条剖面,通过StructureSolver公司开发的构造恢复软件(简称SS),开展平衡恢复工作,分层恢复盐上层、膏盐层、盐下层,复原挤压变形前地震剖面。研究结果揭示库车坳陷西段发育二期盐构造:渐新世-中新世发育刺穿型盐丘,上新世-第四纪发育挤压型盐构造。挤压作用下早期盐丘演变为盐席、盐墙,盐上层发育盐逆冲断层和盐背斜,盐下发育叠瓦状逆冲断层和挤压构造楔。库车坳陷西段盐层上覆冲积扇沉积(重力)差异负载是发育盐丘的原因,盐丘分布于山前冲积扇前端和却勒冲积扇南侧。库车坳陷盐下发育逆冲构造楔,应用临界楔理论研究构造楔顶面坡度与底部滑脱层角度变化,盐下构造楔顶面坡度突变,指示底部滑脱层角度发生变化,推断古生代基底正断层卷入逆冲构造楔。     

塔里木盆地库车坳陷盐构造成因机制探讨

以盐构造解析的方法,综合地震与地质资料分析,在盐构造成因要素剖析的基础上探讨库车坳陷盐构造动力学特征.研究表明库车坳陷盐构造的成因受多重作用影响,差异负载是库车坳陷盐构造初始形成时的动力来源,中新世—上新世中晚期差异负载作用是盐构造形成与缓慢生长的主要动力.盐上盖层快速沉降是该期盐构造生长缓慢的主要原因.上新世中晚期以来强烈的区域挤压作用是库车坳陷盐构造发育的主控因素,构造挤压决定了盐构造的样式、分布与规模,并促进了差异负载、重力作用与浮力作用的发展,以区域挤压为主的多种作用因素造成了库车坳陷盐构造晚期异常高速的生长.     

迪北气田三维探区下侏罗统阿合组裂缝定量预测

塔里木盆地库车坳陷的下侏罗统阿合组低孔低渗砂岩是迪北气田的主要油气储集层,构造裂缝作为油气运移通道和储集空间,其发育特征和分布规律是制约油气勘探开发的关键。本次研究采用迪北气田最新的三维构造图,考虑区域地质背景、地层起伏、断层分布等诸多因素,将目的层下侏罗统阿合组分为3段,基于实测岩石力学参数,利用三维弹性有限元数值模拟方法,计算获得的库车坳陷新近纪构造应力场的大小、方向与实测应力感数据比较吻合。以此构造应力场为基础,在迪北地区11口井的约束下,用岩石破裂值和应变能密度构建起的“二元法”对阿合组每一层段的裂缝密度分布规律进行预测。结果表明：平面上,迪北斜坡带的依南2-迪西1-迪北104区域、迪北101-依南5以南区域和吐孜1井以西-吐孜3井以北的区域为裂缝相对发育区;垂向上,阿合组中下段要比上段裂缝更为发育。该构造裂缝预测结果对迪北气田致密砂岩储层的勘探开发提供了新的参考依据。     

Simulation of Paleotectonic Stress Fields and Distribution Prediction of Tectonic Fractures at the Hudi Coal Mine, Qinshui Basin

Study on tectonic fractures based on the inversion of tectonic stress fields is an effective method. In this study, a geological model was set up based on geological data from the Hudi Coal Mine, Qinshui Basin, a mechanical model was established under the condition of rock mechanics and geostress, and the finite element method was used to simulate the paleotectonic stress field. Based on the Griffith and Mohr-Coulomb criterion, the distribution of tectonic fractures in the Shanxi Formation during the Indosinian, Yanshanian, and Himalayan period can be predicted with the index of comprehensive rupture rate. The results show that the acting force of the Pacific Plate and the India Plate to the North China Plate formed the direction of principal stress is N-S, NW-SE, and NE-SW, respectively, in different periods in the study area. Changes in the direction and strength of the acting force led to the regional gradients of tectonic stress magnitude, which resulted in an asymmetrical distribution state of the stress conditions in different periods. It is suggested that the low-stress areas are mainly located in the fault zones and extend along the direction of the fault zones. Furthermore, the high-stress areas are located in the junction of fold belts and the binding site of multiple folds. The development of tectonic fractures was affected by the distribution of stress intensity and the tectonic position of folds and faults, which resulted in some developed areas with level Ⅰ and Ⅱ. There are obvious differences in the development of tectonic fractures in the fold and fault zones and the anticline and syncline structure at the same fold zones. The tectonic fractures of the Shanxi Formation during the Himalayan period are more developed than those during the Indosinian and Yanshanian period due to the superposition of the late tectonic movement to the early tectonic movement and the differences in the magnitude and direction of stress intensity.     

喜马拉雅运动对库车坳陷油气成藏的影响

喜马拉雅运动是指新生代以来的构造运动，是塔里木盆地库车坳陷构造及其圈闭形成的主要动力，对库车坳陷油气成藏起重要的作用。喜马拉雅运动强烈的构造挤压作用造成的快速沉降和埋藏促使油气开始生成；喜马拉雅运动产生的大量裂缝是致密低渗透储集层的主要渗流通道和有效的储集空间，对改善储集性能有重要的作用；喜马拉雅运动不仅形成了油气运移的通道和油气聚集的场所，而且还是油气运移的主要驱动力，控制了油气藏成排成带的分布规律；喜马拉雅晚期产生的断层和构造抬升作用，是该区天然气散失和盐上次生油气藏形成的主要因素。     

内蒙古莫力达瓦旗哈达阳绿泥石白云母构造片岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

嫩江—黑河构造带地处松嫩地块与兴安地块的结合部位,一直以来是业内学者关注的焦点。在构造带内内蒙古莫力达瓦旗哈达阳一带野外实地调研过程中,发现一套变质变形程度与周围地质体差异很大的地层。岩石组合为绿泥石白云母构造片岩、二云母微晶片岩、黝帘白云糜棱片岩等。采用LA-ICP-MS技术获得的绿泥石白云母构造片岩中锆石U-Pb年龄为413.9Ma±2.7Ma。通过分析区域地质演化历史及不同时代地质体特征,认为沿红山梁—哈达阳—依克特一带存在一条构造混杂堆积岩带,这套强变形岩石应为构造混杂岩带的一部分,其原岩形成时代为早泥盆世,后期构造定位应与嫩江—黑河构造带最后于早石炭世末拼合作用有关。     

库车前陆盆地构造挤压作用下的天然气运聚效应探讨

以克拉2气田为例,探讨了喜马拉雅晚期强烈构造挤压作用下天然气的运聚效应。构造挤压引起流体压力的快速增加,打破前期相对稳定的流体势场;断裂带为相对低应力区,不增压或与周围岩层相比增压相对小,成为相对低势区,岩层中的天然气向断裂处汇聚,使断裂带势能增大;构造挤压使地层发生破裂和已有断裂开启,同时垂向上气势梯度也大幅度增大,深部天然气沿断裂的垂向运移动力得以增强,断裂带处汇聚天然气沿开启断裂向上部地层快速运移,并侧向充注区域性盖层下的砂体,最终在构造挤压作用下的相对低气势区聚集。喜马拉雅晚期以来库车前陆逆冲带盐下断背斜、背斜构造挤压作用下为相对低气势区,油源断裂发育,构造强烈活动使断裂开启,垂向上气势梯度大幅度增大,保存条件较好,为喜马拉雅晚期以来天然气有利聚集区。中西部前陆盆地构造挤压强烈,对天然气成藏具有重要影响。因此,开展前陆盆地构造挤压对天然气成藏的影响研究,对指导前陆盆地油气勘探具有重要的理论意义和应用。     

构造应力场研究与实践

由李四光教授开创的构造应力场研究自20世纪20年代至今已经历70多年。回顾其研究过程,展望未来发展,可以分为两个研究时期:①开创研究时期(1926-1966).主要运用构造形迹力学性质及组合规律分析推断构造应力状态,重点研究构造体系及其典型构造型式的构造应力场。②实测研究时期(1966-).最初通过实测地应力、地形变、断层位移以及现今构造活动的各种相关资料,配合模拟实验研究现今构造应力场;尔后对地质时期古构造应力场进行研究,主要采用应力、应变矿物进行应力状态定量或半定量分析,并配合模拟实验进行研究。实测研究时期可分为3个研究阶段:实测平面构造应力场研究阶段。主要以进行平面构造应力场研究为主;实测三维构造应力场研究阶段。以三维构造应力场研究为主并对构造应力场学科进行研究总结;深部构造应力场研究阶段。未来将会开展对地壳整体及地壳深部进行全面的构造应力场研究。构造应力场研究对认识地壳运动问题具有深远意义,在地质找矿、地质环境与灾害、工程建设中均可发挥积极的作用。      

库车盆地古近纪和新近纪构造环境与蒸发岩沉积

库车盆地分布有沉积广厚、层数众多的古近纪和新近纪石盐岩,是我国最有找钾希望的内陆成盐盆地之一。盆地自形成以来一直处于稳定的沉降状态,在古近纪和新近纪成盐期,盆地经历了强-弱-强3个构造演化阶段,其沉降中心由北而南逐渐迁移,沉积中心由北西逐渐向东、南东方向迁移,盆地内的构造分异渐趋明显,形成了一系列次级凹陷。古近纪和新近纪成盐卤水的迁移和聚集、成盐作用的强弱以及整个含盐系的沉积发育明显受到上述构造活动的控制:含盐系的厚度随时间由北西向东、向南逐渐增厚,且厚度分布逐渐趋于复杂化;石盐岩的沉积规模和范围也逐渐向东扩大;古近纪早期和新近纪强烈的构造活动对于成盐作用而言是一种干扰因素,而古近纪中、晚期相对较弱、导致盆地缓慢持续沉降的构造活动对成盐,尤其对成钾作用则极为有利。从盆地的构造分异结果及其控制的含盐系和其中石盐岩的发育特征来看,古近纪和新近纪库车盆地已具备钾盐蒸发岩形成的构造条件。     

库车坳陷中部构造分层差异变形特征和构造演化

基于地表露头调查、地震资料解释、钻井及与盐相关的构造样式分析,对库车坳陷中部构造变形特征进行研究。结果表明:库车坳陷中部具有南北分带、东西分段、垂向分层的变形特征。以库姆格列木群膏盐岩为界可以分为盐上构造层、盐构造层、盐下构造层及基底构造层4层结构。该区域主要发育收缩构造样式及盐构造样式,盐上构造层、盐构造层及盐下构造层的构造样式及分布具有明显差异。盐上层主要发育逆冲断层及褶皱,盐岩层则以盐流动构造样式为主,盐下层则发育逆冲叠瓦断层等大规模推覆构造。研究区具有明显的分段变形特征,可划分为博孜—却勒构造段、大北—西秋构造段、克深—西秋构造段、克拉3—东秋构造段,其差异性主要表现为地表线性褶皱带分布、盐构造样式、盐下构造变形的差异。区域构造演化剖面研究表明库车坳陷主要经历了中生代伸展坳陷盆地(三叠纪—白垩纪)、新生代早期"挠曲"盆地(古近纪—中新世)及新生代晚期前陆盆地(上新世—第四纪)的演化过程。现今构造主要形成于库车组沉积的中晚期。     

内蒙古塔尔气地区构造特征研究

笔者在1∶5万区域地质调查的基础上,对塔尔气地区发育的构造形迹进行了较为详细的研究。结果表明:塔尔气地区可划分五个构造层,分别是兴凯期构造层、早加里东期构造层、海西期构造层、燕山期构造层和喜山期构造层。根据构造形迹中面状构造、线状构造及组合特征以及其所显示的动力学标志,对各构造层的局部应力场进行了恢复。其中,兴凯期早期为NE—SW挤压(左行)剪切作用,后期为近SN向挤压;早加里东期应力作用方式应为NW—SE向挤压为主;海西期主要为近SN向挤压作用;燕山期同样为近SN向挤压作用;而喜山期则表现为大规模的差异性升降运动。