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    塔里木盆地顺南地区中-下奥陶统NE向走滑断裂及其与深成岩溶作用的耦合关系

    李培军 陈红汉 唐大卿 曹自成 鲁子野 苏奥 魏华动

    引用本文:
    Citation:

    塔里木盆地顺南地区中-下奥陶统NE向走滑断裂及其与深成岩溶作用的耦合关系

      作者简介: 李培军(1990-),男,博士研究生,主要从事构造地质分析和油气成藏过程研究.ORCID:0000-0001-6080-7031.E-mail: 125307359@qq.com.
      通讯作者: 陈红汉, E⁃mail: hhchen@cug.edu.cn
    • 基金项目:

      国家“十二五”重大科技专项项目 No.2008ZX05008-003-30

      国家重点基础研究发展计划(973计划)项目 No.2012CB214804

    • 中图分类号: P542

    Coupling Relationship between NE Strike-Slip Faults and Hypogenic Karstification in Middle-Lower Ordovician of Shunnan Area, Tarim Basin, Northwest China

      Corresponding author: Chen Honghan, E⁃mail: hhchen@cug.edu.cn
    图(10)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2016-06-16
    • 刊出日期:  2017-01-01

    塔里木盆地顺南地区中-下奥陶统NE向走滑断裂及其与深成岩溶作用的耦合关系

      通讯作者: 陈红汉, hhchen@cug.edu.cn
      作者简介: 李培军(1990-),男,博士研究生,主要从事构造地质分析和油气成藏过程研究.ORCID:0000-0001-6080-7031.E-mail: 125307359@qq.com
    • 1. 中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室,湖北 武汉 430074
    • 2. 中国地质调查局武汉地质调查中心,湖北 武汉 430205
    • 3. 中石化西北油田分公司勘探开发研究院,新疆 乌鲁木齐 830011
    • 4. 中国石油东方地球物理公司研究院,河北 涿州 072750
    基金项目:  国家“十二五”重大科技专项项目 No.2008ZX05008-003-30国家重点基础研究发展计划(973计划)项目 No.2012CB214804

    摘要: SN4井获高产天然气流揭示塔里木盆地深层-超深层具有巨大油气勘探潜力,然而目的层段埋藏深、勘探程度低,其储层发育机理和分布规律仍备受争议.从宏观和微观上着手,运用三维地震精细解释技术分析了顺南地区断裂构造发育以及碳酸盐岩储层空间展布特征,并结合岩相岩石学和流体包裹体分析技术判定了碳酸盐岩成岩作用类型,从而总结出顺南地区中-下奥陶统断控型深成岩溶储层形成机制.研究结果表明,顺南地区主要经历4期构造运动:加里东早期、加里东中期、加里东晚期-海西早期和海西晚期;NE向走滑断裂的形成和改造主要与加里东中期和加里东晚期-海西早期两期构造活动有关.深成岩溶作用在顺南地区大规模发育,并与 NE向走滑断裂具有很好的耦合关系:平面上,深成岩溶主要沿SN4断裂带发育,具有明显的分段性;剖面上,深部流体在垂向上的运移主要受张性走滑断裂的控制,其在横向上的运移则主要受先存渗流带的控制.深成岩溶主要顺着张性走滑断裂发育,侧向上受鹰山组上段砂屑灰岩相带的约束.

    English Abstract

    • 众所周知,走滑断裂与油气成藏有着密切的联系.走滑断裂既可以作为深成流体向上运移的通道,又可以形成良好的流体遮挡与封闭环境(李明杰等,2006龚再升等,2007杨圣彬等,2013),对储层的形成和油气成藏具有重要的控制作用(张新超等,2013李慧莉等,2014兰晓东等,2014).

      图  1  塔里木盆地塔中北坡T74构造图及油气藏分布

      Figure 1.  Structure of the interface T74 and distribution of the oil and gas reservoir in the northern slope of Tazhong uplift,the Tarim basin

      深成岩溶是指深部地层由于矿物脱水作用、有机质生烃作用、岩石变质和液化作用、岩浆活动等释放的流体向上运移,与上部地层发生化学反应,改造原始岩石物性的一种成岩作用(Palmer,1995Klimchouk,2007Stafford et al.,2008).张扭性断裂常常成为沟通上下两套地层的桥梁,让深部的流体能够在垂向上长距离运移(Davies and Smith,2006罗春树等,2011),为深成岩溶作用发育创造了有利的地质条件.

      近年来,位于塔里木盆地塔中Ⅰ号断裂带下降盘的顺南地区油气勘探取得巨大进展,多口钻井在中-下奥陶统不同层位均见油气显示,其中人们在SN4井鹰山组上段钻遇高孔高渗缝洞型储层,并获取高产天然气流.本文基于对顺南三维工区NE向走滑断裂特征和深成岩溶作用空间匹配关系研究,旨在探究深成岩溶储集体发育机理和分布规律.

      • 顺南地区位于塔里木盆地中央隆起北斜坡南段,西部以Ⅰ号断裂带为界与卡塔克隆起相邻,北邻顺托果勒低凸起,南接古城墟低凸起,东部连通满加尔凹陷(图 1).顺南地区奥陶系现今构造形态是一剖面位置见图 1个东南高、逐渐向西北方倾没的单斜.

        寒武纪-中奥陶世早期,塔中地区处于一个相对稳定的局限台地-半局限台地-开阔台地相沉积环境(图 2),区内主要以小型张性正断层为主,岩性则以含膏云岩、白云岩、灰质云岩、云质灰岩为主(黄太柱,2014).

        图  2  塔中地区NE向区域地质构造和地层解释剖面

        Figure 2.  Interpretation of the geologic structure and the formations along the northeast in Tazhong area

        中奥陶世末期,受到古昆仑洋与古阿尔金洋的俯冲消减作用控制,塔里木板块从被动大陆边缘转为活动大陆边缘,构造应力场从伸展转为挤压,塔中地区断裂剧烈活动,形成一系列NW走向的逆断层,卡塔克地区强烈抬升,中奥陶统一间房组及中-下奥陶统鹰山组顶部剥蚀殆尽,同时由于NW向的逆掩岩片或滑动块体的差异运动,形成了多条NE走向的撕裂断层-调节断层(杨圣彬等,2013).受塔中Ⅰ号断裂带的控制,顺南地区与卡塔克隆起在晚奥陶世出现明显差异沉积,顺南地区由台地边缘相-台缘斜坡相逐渐向陆棚相演化,岩性则以泥岩、灰泥岩为主(图 2).

        晚奥陶世-志留纪,古昆仑洋和古天山洋俯冲消减作用加强,在东南方向强烈的构造挤压作用下,古城墟地区遭受强烈抬升、暴露和剥蚀,顺南地区东南部上奥陶统、志留系和泥盆系均遭受了不同程度的剥蚀,中-下奥陶统碳酸盐岩地层尽管遭受到一定程度的抬升,但埋深依旧在1500m以下,因此并未发生大规模的近地表潜山型岩溶作用(邬光辉等,2011).

        晚志留世-泥盆纪,受紧随昆仑碰撞造山后的应力松弛作用影响,塔里木盆地内局部地区挤压构造背景转变为伸展构造背景,满加尔凹陷东部和塔中部分地区发育多组左行右阶张扭性断层(李曰俊等,2014).

        二叠纪末期,南天山洋俯冲消减并最终闭合,盆内构造活动由南部向北部迁移,塔中地区断裂活动较微弱.该时期,全盆经历了一次大规模的火山活动,强烈的火山活动对全盆的构造、沉积以及油气成藏均造成了较大影响(陈汉林等,2009余星等,2009).

        三叠纪至今,塔里木盆地进入陆内盆地发育阶段,盆地周缘地区受天山、昆仑山、阿尔金造山带的影响发生多期构造活动,而塔中地区构造活动很微弱,只发生了局部细微构造调整(汤良杰等,2012).

      • 走滑断裂是在扭动应力作用下,沿着某一特定的主干断裂(即主位移带)左右两盘相对水平移动的断裂,左右两盘地层常可见明显相对位移.由于产生于某种特定的构造应力场,走滑断裂在平面上和剖面上具有其特定的断裂组合特征,同时这些几何学特征也是判断走滑断裂性质的重要依据.

      • 由于受到多期构造应力作用叠加以及不同地区不同的先期构造应力作用,顺南地区断裂在剖面上具有分层性和分段性.

      • 顺南地区不同层位表现出明显的差异断裂特征(图 3).在T81界面以下以正断层为主,断层倾角较大,为50°~80°,垂向断距可达1km,对应的活动时期为加里东早期.中-下奥陶统主要发育两种类型断层:一种为压扭应力下形成的具有“挤压、背形、逆断”等特征的正花状断裂组合,其在平面上对应NE向走滑断裂带;另一种为具有张性的正断层,断层倾角较大,为30°~70°,断裂组合较单一、左右盘相对位移较小、地层变形作用不明显,表明受到的应力作用较小,其在平面上与NEE向走滑断裂带和次级小断裂相对应.两组断层均向上断至T74界面,对应的活动时期为加里东中期.在上奥陶统中,3条NE向断裂带的剖面具有典型的“拉张、向形,正断”等负花状构造特征,表明该断层形成时期应力场为张扭性,或者是斜向走滑;该期断裂向上可一直延伸至T60界面,表明该断层的活动时期为加里东晚期至海西早期.晚古生代地层断裂则以正断层为主,断层倾角较大,上下两盘位移较小,向上未断穿T50界面,向下断至T60界面,表明该断层的活动时期为海西晚期.

        图  3  顺南地区NW向地震剖面

        Figure 3.  Seismic profiles along the northwest in Shunnan area

      • “海豚效应”和“丝带效应”是走滑断裂在剖面上的两个典型断裂标志.以SN4断裂带为例,受走滑应力作用,SN4断裂带加里东中期Ⅰ幕形成的断裂沿走向方向的横切剖面上,在不同部位表现出不同的断裂性质.图 4a4d中T74界面主干断裂为正断层,图 4b4e和4f中T74界面主干断裂为逆断层,而在图 4c4g中T74界面没有明显变形,表现出了明显的“海豚效应”特征.受加里东晚期至海西早期张扭应力作用,SN4断裂带在该时期形成的断裂沿走向方向的横切剖面上,主干断层在断裂带不同部位尽管均表现为正断层,但断面倾向发生反转,从而导致断层性质沿走向发生变化,表现出明显的“丝带效应”特征(图 4).

        图  4  SN4断裂带分段剖面形态特征

        Figure 4.  Seismic section at different parts along the SN4 strike-slip fault

        除此之外,SN4断裂带的分段性还表现在不同部位多期构造叠加组合具有明显差异.部分地区加里东晚期-海西早期断裂活动向下终止于T74界面,从而在奥陶系中形成上下两套相互独立的断裂体系(图 4b4c4e4f);在部分地区,由于构造应力较强,晚期断裂活动一直延伸至T81界面,从而和早期正花状构造形成叠合,从而在中-下奥陶统中可见张性和压性断层共生,断裂带主干断层表现为正断层,伴生断层则表现为逆断层(图 4a4d).

        根据断裂带不同部位中-下奥陶统中主干断层在剖面上表现出来的断层性质,可以将3条NE向走滑断裂带划分出3种不同的断域:(1)浅蓝色区域内主干断层表现为正断层;(2)浅红色区域内主干断层表现为逆断层;(3)浅橙色区域内地层没有出现明显变形(图 5a).

        图  5  顺南地区奥陶系不同界面断裂平面分布

        Figure 5.  Planar distribution of faults at different Ordovician interface in Shunnan 3D area

      • 平面上看,顺南三维工区在奥陶系中也表现出明显的分层性和分段性,本文主要探讨中下奥陶统顶界面(T74)和志留系顶界面(T60)断裂分布特征(图 5).

        T90界面断裂主要由3组不同方向的断裂组成,分别为NE向、NW向、NEE向,且主要集中在三维工区东部和南部.其中NW向断层较少发育,东、南部以NW向、NEE向断裂多伴生发育,表明该地区在加里东早期主要受NW向拉张应力作用(图 5a).

        T74界面发育6条走滑断裂带,其中3条走向为NE向,依次为SN3、SN1、SN4断裂带,3条断裂带发育地区早期正断层发育情况具有一定差异:SN3断裂带发育在早期断裂未发育地区;SN1断裂带沿早期NE向正断层发育,形态上受早期断裂影响明显;SN4断裂带则发育在早期正断层活动较强烈的地区.另外3条走向为NEE向,依次为NEE-1、NEE-2、NEE-3断裂带,这两组不同走向的断裂均呈线状延伸(图 5b).除SN4断裂带表现出较复杂的断裂组成以外,其他5条断裂带断裂组合较单一,断层只在主位移带附近区域发育,表明这几条断裂发育的区域走滑应力分量与主位移带走向基本保持一致;SN4断裂带可见雁列式断裂组合,断层与主位移带的夹角较小,断裂的活动区域也处于主位移带附近,表明该区域走滑应力分量与主位移带走向呈较小角度的相交.从平面上观察,NEE-3断裂带与SN1断裂带交汇处表现为SN1断裂带切割NEE-3断裂带,表明NEE-3断裂带活动时期不应晚于SN1断裂带;NEE-3断裂带与SN4断裂带交汇处表现为SN4断裂带控制NEE-3断裂带的活动,表明NEE-3断裂带的活动时期不应早于SN4断裂带.综上所述,笔者通过平面分析,认为NEE向走滑断裂带与NE向走滑断裂带应在同一时期活动;两组断裂在剖面上的形态特征表明两者为共轭关系.结合该时期主要区域地质背景,笔者可以判定顺南地区受昆仑洋消减俯冲和阿尔金走滑运动作用,主应力方向σ1为NE-SW向,相应的最大主压应力σ3的方向为NW-SE,表明研究区在加里东中期Ⅰ幕经受NW-SE向的挤压作用.结合两组共轭断裂带平面组合关系,NE向走滑断裂为主变形带,受NE向主走滑应力分量作用而形成,为右旋走滑断裂;NEE向走滑断裂为调节断层,受NEE向调节应力分量作用而形成,为左旋走滑断裂.除6条主要断裂带以外,该地区还发育有少量近NEE走向小型伴生断裂.

        T60界面断裂体系主要由3条NE向走滑断裂带构成,并叠加在早期断裂带之上,表现为T74界面NE向断裂持续活动的结果(图 5c).NE向走滑断裂在该界面的形态特征具有明显的分段性;其中,SN3断裂带表现为一系列NNW向雁列式断裂沿NE向展布的组合特征.笔者依据Naylor et al.(1986)经典理论模型认为,该期构造活动的走滑应力分量与主位移带存在一定的角度,主应力方向σ1为近NS向,相应的最大主压应力σ3的方向为近EW向,表明研究区在加里东晚期至海西早期经受EW向的拉张作用.SN1和SN4断裂带的东北段表现为雁列式构造组合特征,中部表现为单一线性断裂,西南段则可见马尾状构造组合.结合断裂带平面组合关系分析,这3条NE向断裂均表现为左旋张扭性走滑断裂特征,其中SN3断裂带整体和SN1、SN4断裂带北部为左旋右阶雁列式断裂组合.

        海西晚期断裂发生局部构造调整,主要分布在工区北部,且断裂发育明显较少.其中单一断裂不仅在剖面上表现为上下两盘位移小、纵向上活动较弱,在平面上也表现出横向延伸距离较短(图 5d),说明海西晚期构造活动明显变弱.

      • 笔者通过对顺南地区断裂的平面、剖面分析,结合该地区的区域地质背景,可以清晰地认识到,顺南地区主要经历4期构造运动,即加里东早期、加里东中期、加里东晚期至海西早期和海西晚期,其中NE向走滑断裂主要发育在加里东中期和加里东晚期-海西早期两个时期.

        加里东早期,由于受到阿尔金洋扩张的影响,顺南地区处于NW向张性应力环境,形成了多条NE向正断层的构造薄弱带,为后期的多次构造活动创造有利环境.

        进入加里东中期,在古昆仑洋消减俯冲以及阿尔金走滑运动背景下,整个塔中地区受到NE向挤压应力作用,形成了塔中Ⅰ号断裂等多组大型NW向二级逆冲断裂带,同时形成了多条NE向压扭性走滑断裂,且主应力方向与主干断层走向基本一致,因此,走滑断裂的活动带主要集中在主干断裂附近较窄的区域.

        加里东晚期至海西早期,受古昆仑洋和古天山洋俯冲消减作用加强的影响,古城地区发生强烈构造抬升,顺南地区地势呈现东南高、西北低的特征;东南部奥陶系、志留系、泥盆系均存在不同程度的缺失,在三维工区表现为了T60界面与T70界面重合.随着昆仑加里东碰撞造山活动的终止,塔中地区处于构造应力松弛阶段,顺南地区受到较强的张扭性应力作用,主应力方向为南北向,形成多条NE向张性走滑断裂带,依次叠加在早期NE向压性走滑断裂带之上.

        海西晚期,南天山洋俯冲消减及最终闭合,顺南地区受到影响较小,主要发育小型断层,并对早期断层进行局部调整.自此,顺南地区NE向走滑断裂带断裂特征基本形成并保存至今.

      • Klimchouk(2007)认为那些自沉积之后一直处于埋藏阶段,并未遭受抬升暴露地表的碳酸盐岩地层,其形成的大型岩溶储集体往往跟深成岩溶作用有关.结合顺南地区地质背景,该区中-下奥陶统自沉积以后并未遭受抬升剥蚀、暴露于地表之上,其缝洞型储集体的形成主要与沿着断裂带的深成岩溶作用有关.

      • 深部流体在向上运移过程中,除了改造流经地层的岩石物性之外,还因温压条件的改变以及与围岩的相互作用,常常沉淀出一些特殊的矿物(吴茂炳等,2007).这些矿物能够指示深成岩溶作用的重要线索.

        通过对顺南地区多口单井进行岩心观察、薄片鉴定和扫描电镜分析,笔者发现多种典型热液矿物沉淀:冰洲石、热液石英、板条状石膏,以及深成岩溶作用形成的蜂窝状残余孔隙(图 6).板条状石膏的形成,表明流体很有可能来自于中下寒武统含膏碳酸盐岩地层或流体在向上运移的过程中混合了该层段的地层水;热液石英和大量硅质条带的形成表明热流体中富含硅质;冰洲石是低温热液流体在温度降低和pH值增加的情况下析出的一种透明方解石,具有一定的热液指示意义.

        图  6  顺南地区SN4井中下奥陶统岩芯及扫描电镜照片

        Figure 6.  Typical pictures of core samples and scanning electron micrograph of SN4 well in Shunnan area

      • 流体包裹体是指矿物在成岩作用阶段,矿物晶体不断生长,其内部具有的晶格缺陷在不断生长的过程中会捕获周围物质,当流体经过时,流体被矿物捕获,并被较完整的保存下来.所以,矿物在成岩作用过程中捕获的盐水包裹体能较好的反映包裹体被捕获时的古流体环境(鲁子野等,2015).

        顺南地区多口单井鹰山组矿物中盐水包裹体均一温度分布如图 7所示.该地区鹰山组在地质埋藏过程中所达到的最高温度为现今地温,李慧莉等(2005)朱东亚等(2013)认为顺南地区现今地温梯度为2.0~2.3℃/100m;据此,SN1井钻遇鹰山组最高地温在161~182℃,SN2井钻遇鹰山组最高地温在150~170℃,SN4井钻遇鹰山组地层最高地温为153~173℃.除了SN1井方解石的均一温度在正常值范围内,SN2、SN4井不同矿物测试的大部分均一温度及平均均一温度都超过了宿主矿物地层所经历的最高古地温(图 7).SN2井一间房组方解石胶结物包裹体平均均一温度高于其下部的鹰山组方解石胶结物的流体包裹体平均均一温度,表明该区一间房组方解石胶结物可能具有更深的流体来源;SN4井3种宿主矿物的平均均一温度均超过最高古地温约25℃,说明其所捕获的流体是由下部地层高温流体侵入形成.

        图  7  顺南地区中下奥陶统高温矿物中原生盐水包裹体均一温度分布

        Figure 7.  Homogenization temperatures of primary aqueous inclusions in diagenesis minerals in Shunnan area

      • “串珠状”地震反射特征在碳酸盐岩地层中常常被作为溶洞型储集体的特殊响应,可能对应单个溶洞、也可能对应多个溶洞组成的联合洞穴.3D地震剖面上“串珠状”反射的形成除了需要一定的地震精度外,对于洞穴储集体规模也要求达到地震分辨率以上的尺度(吴俊峰等,2007李凡异等,2012王保才等,2014).因此,小规模的近地表岩溶在地震剖面上难以形成“串珠状”反射,大规模的深成岩溶洞穴则能通过“串珠状”的形式表现出来.

        对比SN4井地震剖面与测井数据,笔者发现串珠状地震发射同向轴与岩性、孔隙度具有很好的匹配关系.在钻井钻遇的两处波峰同时对应砂屑灰岩段(全直径孔隙度为1.0%~3.8%),其中下部强波峰处对应砂屑灰岩段中的硅化段(全直径孔隙度可达20%).相应地,下部的波峰振幅明显强于上部波峰,说明串珠反射的振幅强弱与地层孔隙度具有很好的对应关系(图 8d).

        图  8  串珠状剖面上分布特征及其在SN4井中与测录井数据对应关系

        Figure 8.  Profile distribution of the bead-like seismic reflection and the relation between hypogenic karst and in SN4 well

        串珠在剖面上主要沿着断层发育,在多套地层中均有分布,其中主要集中在鹰山组上段,呈准层状分布特征,且该层段串珠的振幅强度也较其他层段强(图 8a8c),表明该段的孔隙被改造强度较大,深成岩溶作用影响较明显.

        在鹰山组上段地层中,深成岩溶洞穴在横向上具有一定的连续性,并且主干断层左右两盘之间具有明显的差异,表明主干断层对深成岩溶具有较强的控制作用.

        图 8a中,受加里东晚期-海西早期构造活动影响,中-下奥陶统的主干断层表现为正断层,左盘断层为“压性、向形、逆断”,右盘受后期张性应力作用明显,表现为张性、压性共同作用的特征,而深成岩溶作用在右盘大量发育.在图 8b中,尽管主干断层左右两盘均表现为“压性、向形、逆断”,但从剖面上可以看出后期张扭正断层断至左盘T74界面,并有断穿的趋势;受其影响,该部位左盘深成岩溶作用较发育.在图 8c中,中-下奥陶统经历后期构造作用改造后,主干断裂和左盘表现为弱压性,右盘则表现为明显张性环境,深成岩溶作用在右盘鹰山组上段大量发育.

        深部热流体对围岩的改造作用需要一定的时间,如果热流体只是短暂流过地层,其对围岩的改造作用有限.所以如图 8a中所示,尽管主干断裂为深部流体提供了良好的向上运移通道,笔者却并未发现大量深成岩溶洞穴;而早期压扭性质的伴生断层在后期张扭应力作用下重新开启,由于其上部地层具有较好的封闭性,从而促进了深成岩溶作用的有效发育.

        基于串珠状反射的地震振幅明显高于普通围岩,所以可以选择均方根振幅属性来显示顺南地区鹰山组上段深成岩溶发育带在平面上的分布.

        深成岩溶在平面上主要沿SN4走滑断裂带分布,具有明显的分段性(图 9).在SN4断裂带北段,伴生断层较少发育,深成岩溶作用并不明显.其在中部凹陷区,发育多条伴生张性正断层,深成岩溶作用大量发育(图 8a),且多聚集在主干断层周围,左右两盘均有发育.在中部隆升区,由于主干断层受后期张性应力的改造作用有限,在受后期张性应力改造的伴生断层一侧发育深成岩溶作用(图 8b8c).该部位可以进一步细分为两段,受张扭应力控制的上半段T60界面断裂发育在主干断裂西边,深成岩溶作用也相应发育在断裂带西部;下半段T60界面断裂发育在主干断裂东边,深成岩溶作用也相应发育在断裂带东部(图 8b8c图 9).在SN4断裂带南段,T74界面较平缓,没有受到明显的张拉或挤压变形,次级断层较发育,深成岩溶作用主要发生在主干断裂带内.

        图  9  T74反射层构造等值线与鹰山组上段深成岩溶发育带平面分布叠合

        Figure 9.  Overlay of the geologic structure of the interface T74 and the planar distribution of the upper Yingshan Formation hypogenic karst

        综上所述,深成岩溶作用与SN4断裂带内部构型具有非常好的耦合关系;平面上主要沿SN4断裂带发育,但受到分段性控制;垂向剖面上受走滑断层分层性控制,发育多个层段,且以鹰山组上段为主;侧向上主要受先存渗流带,即砂屑灰岩相带的控制.

      • 深成岩溶在顺南地区大规模发育,目前SN4井鹰山组上段获取高产天然气的储层主要由深成岩溶作用形成.通过上述研究,笔者可以判定该深成岩溶为断控型深成岩溶,且主要受NE向走滑断裂加里东中期Ⅰ幕和加里东晚期-海西早期两期构造活动叠加控制.典型热液矿物的发现表明流体很有可能来自于中-下寒武统或以下地层;众所周知,流体的运移离不开有利的通道,加里东中期Ⅰ幕形成的一系列NE向压性走滑断裂尽管不利于流体运移,但是在加里东晚期-海西早期的张扭应力作用下,部分断层发生构造反转,断层重新开启,形成有利于流体运移的通道,同时加里东早期形成的一系列正断层也在流体的向上运移过程中起到了一定的作用.深部流体在向上运移的过程中会沿途发生岩溶作用,岩溶作用的侧向作用较小;在流体运移的末端,即鹰山组上段地层,由于深部流体的持续供给和聚集,深成岩溶不仅顺着断裂发育,其侧向侵蚀作用也明显加强,其侧向侵蚀作用受次级断裂和砂屑灰岩岩性相带的控制,先存物性较好的砂屑灰岩中的深成岩溶作用明显强于泥晶灰岩(图 10).

        图  10  顺南地区断控型深成岩溶形成模式

        Figure 10.  Formation model of fault-controlled hypogenic karstification in Shunnan area

      • (1) 顺南地区主要经历了4期构造运动:加里东早期、加里东中期、加里东晚期-海西早期和海西晚期,其中加里东早期主要以发育张性正断层为主;加里东中期和加里东晚期-海西早期这两期构造运动较强烈,NE向走滑断裂主要形成于这两个时期;海西晚期构造活动相对最弱.加里东中期走滑断裂应力以压扭性质为主,走滑应力分量方向为NE向;加里东晚期-海西早期应力则为张扭性质,走滑应力分量方向为近NS向.

        (2) 顺南地区深成岩溶作用广泛发育,其在平面上和剖面上的分布与NE向走滑断裂具有非常好的耦合关系.深成岩溶的分布受加里东中期和加里东晚期-海西早期两期形成的断裂控制,加里东中期构造运动形成连接中下奥陶统与深部地层的通道,加里东晚期-海西早期的构造运动开启早期的压性断层,形成更有利于流体运移的张性断层.因此,笔者可以推断深成岩溶的形成时期应该形成于加里东晚期-海西早期或之后.

        (3) 深成岩溶在鹰山组上段的发育除了受断裂的控制以外,还受到先存渗流带(砂屑灰岩相带)的影响,砂屑灰岩中的深成岩溶作用明显强于泥晶灰岩.

    参考文献 (45)

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