油矿地质课程设计

油矿地质学课程设计作者：张龙第1页第一节大地构造背景与区域构造特征鄂尔多斯盆地处于我国沉积盆地分布的中带，北起阴山、大青山，南抵秦岭，西至贺兰山、六盘山，东达吕梁山、太行山，总面积37万平方公里，是我国第二大沉积盆地大地(图1)。构造格局上兼受其东滨太平洋构造域和西南特提斯~喜马拉雅构造域地壳运动的影响，是一个稳定沉降、坳陷迁移、扭动明显的多旋回叠合盆地。一、盆地整体构造特征鄂尔多斯盆地是一个①整体升降、平起平落;②地层水平，少见背斜;③沉积盖层薄，岩浆活动弱的大型多旋回克拉通盆地。盆地西降东升，东高西低，非常平缓，每公里坡降不足1°。基底为太古界及下元古界变质岩系，沉积盖层有长城系、蓟县系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系等，总厚5000图1鄂尔多斯盆地位置图～10000米。主要油气产层是三叠系、侏罗系和奥陶系上古升界和下古生界。从盆地油气聚集特征讲就是半盆油，满盆气，南油北气、上油下气。鄂尔多斯盆地内部，地层之间的接触关系以整合和平行不整合为主，几乎不见角度不整合，加里东早期运动使下寒武统和下奥陶统缺失，加里东晚期使上奥陶统、志留系、泥盆系和缺失，如此规模的构造运动只是形成了平行不整合。后期的构造运动其强度要小于加里东运动，如海西期构造运动使下石炭统缺失。印支期的构造运动，使三叠系顶部形成侵蚀和地貌起伏。燕山期的构造运动是华北地区较强的构造运动，也只是形成了侏罗系和白垩系、白垩系和第三系之间小规模的平行不整合，轻微的角度不整合仅仅见于盆地的边部。鄂尔多斯盆地的这种构造特征与盆地基底的岩石圈类型密切相关，鄂尔多斯是典型的克拉通岩石圈(邱瑞照，2004)，于晚太古宙一早元古宙最终形成以后，一直保持至今，其间经历了中新生代地台“活化”和“改造”。燕山一太行山是华北东部地区新生代发育裂谷作用后残留的造山型岩石圈。二、地层结构1、盆地基底鄂尔多斯盆地基底岩系具有明显的镶嵌结构。一类是由变粒岩岩相(麻粒岩、浅粒岩、混合花岗岩及片麻状花岗岩等)组成的放射线年龄大于25亿年的太古界;另一类是由绿岩岩性组成为主(绿片岩、千枚岩、大理岩和变质的火山岩)的年龄大于17亿年的中下元古界。基底结构不均匀，大体以斜贯盆地中部的环县一大同基底断裂为界，将盆地基底划分为两个区。北部以集宁群及鸟拉山群为代表，主要由太占界占陆核组成南部以昌梁群、岚河群及野鸡山群为代表，主要由下元占界褶皱变质岩系组成。根据对鄂尔多斯地区重磁场的分析，最后可以推断盆地结晶基岩面的构造总貌为东高西低，北高南低，中部相对隆起.具体可以划分9个构造单元：(1)北部隆起区.该区位于伊金霍洛旗弧形断裂以北，为一西倾鼻状隆起.油矿地质学课程设计作者：张龙第2页(2)东部褶皱区.该区东边以离石大断裂为界，西边在神木~志丹~正宁附近，南至耀县一韩城大断裂.区内隆凹相间，呈北东向雁行排列.隆起和坳陷均有翼部陡窄、轴部宽缓的特点.自南往北为运城~渭南隆起，石楼~彬县坳陷，延安~直罗隆起，府谷~安塞坳陷.(3)中部隆起区.此隆起区东临东部褶皱区，西界在鄂托克旗一庆阳附近，南界在正宁~泾川，北界为伊金霍洛大断裂，轴向近南北向，顶部开阔平缓.（4）西部坳陷区.该区东与中部隆起区相邻，西界为铁盖苏木一白杨城大断裂.为一近南北向深坳陷.坳陷的深度自北向南增大，最深达一9400m.坳陷内分布有多个次级坳陷.鄂尔多斯盆地基底断裂包括早期发育于基底而后期未继续活动的断裂和盖层沉积后发育的，或活动性强烈的早期基底断裂.前者断裂带大多只分布在基底中，而对盖层变形影响小;后者断裂带则可能延伸到沉积盖层，或引起盖层严重变形，如挠曲，不对称隆起，发生次级断裂组等。按断裂在平面上展布特点鄂尔多斯盆地基底断裂可分为北东向、北西向、南北向和东西向几组近东西向断裂大多分布在盆地北缘和东部;近南北向断裂分布于东西缘;北东向断裂则主要分布于南缘和盆地北部;而北西向断裂大多在西南缘和南缘.显然，基底与周缘断裂均与构造走向一致.在一些构造走向交汇部位，以及不同构造单元交接带，则形成基底断裂密集带.因此，在盆地北西南三边，为不同构造单元交接带，故形成规模较大的基底断裂系，造成凹、（图2）鄂尔多斯盆地基底构造分区图隆相间的基底构造格局（图2）。2、盆地沉积盖层鄂尔多斯盆地沉积盖层较为齐全(仅志留系、泥盆系缺失)，平均沉积岩厚度5000m。其中，中上元古界以海相、陆相的裂谷沉积为特征，厚度200~3000m;下占生界以海相碳酸欲岩为主，厚度400~1600m;上古生界以沼泽、二角洲、河流相为主，厚度600~1700m第二节盆地构造单元划分及其构造特征根据基底性质、构造发展演化史及构造特征，盆地本部可划分为西缘掩冲带、天环坳陷、伊陕斜坡、渭北挠褶带、晋西挠褶带和伊盟隆起等6个一级构造单元（图2-2）油矿地质学课程设计作者：张龙第3页1.伊盟隆起占据盆地北部面积4.3x104km2的区域。基底隆起高，沉积较薄。从下古生代起就常以陆地面貌出现。伊盟隆起的地层发育不完整，缺失多套地层，形成多个平行不整合和微角度不整合。秦泰梁一独贵加汗一百眼井以北缺失下古生界，上古生界直接上覆于太古代地层之上，向南古生界逐步增厚，T9构造为一向南倾斜的斜坡，地震发现一些背斜或鼻状构造。侏罗系也不完整，下部缺失富县组，上部缺失芬芳河组，安定组的顶部也大多缺失。伊盟隆起与吕梁古陆、阿拉善古陆一起影响着鄂尔多斯盆地的发展和演化。航磁研究表明，伊盟隆起南部和西部是深凹陷，这些深凹陷属于基底大断裂。在隆起内部，也存在地壳断裂和基底断裂，断裂以近EW向为主，也有NEE向和SN（图2—5），还发育环状构造。这些断层以断开奥陶系风化壳、太原组和山西组煤层等地震反射层波组为主，通常组成单向逆冲断层、对冲断凹型、背冲断垒型和先逆后正反转型等几种断层类型，是在燕山运动中、晚期受到周边构造单元强烈挤压所形成的，也是由克拉通盆地向前陆盆地转化的伴生产物。在包头市幅1/25万区域地质调查工作中，在黄河南部鄂尔多斯北缘隆起带中发现了由北向南逆冲的石合拉沟推覆构造。逆冲推覆变形作用发生在晚侏罗世，与河套新生代断陷盆地北缘大青山逆冲推覆构造晚期逆冲推覆变形作用是同时的，逆冲推覆方向相反，构成了以现代河套盆地为中心的晚侏罗世背冲型逆冲推覆构造。2.伊陕斜坡占据盆地中部的主要区域，范围约9.0X104km2。基底起伏甚小，沉积盖层倾角平缓，晚元古代晚期至早古生代早期为隆起区，发生剥蚀作用，没有接受沉积，仅在中晚寒武世、早奥陶世沉积了总厚500-1000m的海相地层。吴旗一定边一庆阳为古隆起区，沉积厚度250m。晚古生代以后接受陆相沉积。该斜坡在侏罗纪已具有雏形，主要形成于早白坚世。陕北斜坡现今构造面貌为一呈向西倾斜的平缓单斜，平均坡降为10m/km，倾角不到10，以发育鼻状构造为主。3.晋西挠褶带位于盆地东缘，呈带状延伸，面积约2.3x104km2。中晚元古代一古生代处于相对隆起状态。仅在中晚寒武世、早奥陶世、中晚石炭世及早二叠世有较薄的沉积。中生代侏罗纪末隆起，与华北地台分离，形成鄂尔多斯地区的东部边缘.晋西挠褶带成形于燕山运动(高山林，2000)，其区域构造东翘西伏，呈阶状跌落，亦可视为伊陕斜坡东部的翘起部分。该构造带的东缘南部发育南北向的狭窄背斜构造，构造带的西部多发育南西向的鼻状构造。4天环坳陷天环坳陷西接西缘逆冲推覆带，东临伊陕斜坡，北抵伊盟隆起的千里山东麓，南达渭北油矿地质学课程设计作者：张龙第4页隆起的西端，呈南北向狭长带状展布，南北长600km，东西宽50-60km，面积3.2x104km2天环坳陷是西缘逆冲推覆带向东推覆和隆升的结果，与西缘逆冲推覆带呈盆山祸合的关系，是在西缘逆冲推覆带的负载作用下，地壳发生弹性变形向下弯曲的产物。一些学者从天环坳陷的形态及其和西缘逆冲推覆带的关系出发，认为天环坳陷就是前陆盆地的前渊，但是，鄂尔多斯盆地西缘是不是前陆盆地这个观点一直存在争论，一些学者认为鄂尔多斯盆地西缘中生代不是典型的前陆盆地，只是形态与前陆盆地相似而已。天环坳陷的形成时代较少争议，是晚侏罗世到晚白至世时期燕山运动的结果。天环坳陷的形态呈俯冲状向西插入西缘逆冲推覆带之下的斜坡。5.渭北隆起渭北隆起也称渭北挠褶带(杨俊杰，2002)，二者的含义略有不同，渭北隆起不应该包含小秦岭西段，其西南边界应该止于老龙山断层。渭北隆起南界为秦岭，北与伊陕斜坡过渡，呈NEE走向的带状，面积1.8x104km2。渭北隆起带加里东期褶皱明显，形成韧性一脆性冲断构造，并且有燕山期冲断、褶皱叠加其上，喜山期的断块伸展作用也对其进行了进一步改造。该区域按照构造特征的不同，可以划分为三大逆冲挤压构造系，即东西向构造系、北东向构造系和北西向构造系，还有一个渭河断陷盆地伸展构造系。6.西缘逆冲推翻带西缘逆冲推覆带呈南北向的狭长带状展布于盆地西部，北起桌子山，南达平凉，西邻阿拉善地块(图2-6)，东与天环坳陷过渡，南北长600km，东西宽20一50km，分布面积2.5x104km2e西缘逆冲推覆带构造复杂，历来受到很多学者的关注并进行了深入的研究，研究程度较高，但是争议较大。早期的研究工作有陈发景(1987)对鄂尔多斯西缘褶皱一逆冲断层带的构造特征的探讨，指出西缘存在褶皱一逆冲断层型、褶皱一逆冲推覆型、褶皱一犁式逆冲断层型、反向逆断层型等多种构造类型。综合性的研究集中与1990年代初期，以赵重远等(1990)著的《华北克拉通沉积盆地形成与演化及其油气赋存》、杨俊杰(1990)主编的《鄂尔多斯盆地西缘掩冲带构造与油气》、汤锡元等(1992)著的《陕甘宁盆地西缘逆冲推覆构造及油气勘探》、李克勤(1992)主编的《中国石油地质志》(卷十二)、的出版为代表，对盆地西缘的构造特征进行了系统研究。此后，盆地西缘的研究向更加深入和精细的方向发展。任战利(1996)、高峰(2000)利用磷灰石裂变径迹研究了鄂尔多斯盆地西缘热历史，厘定了西缘逆冲推覆构造的形成时间为130Ma，即晚侏罗世。张进(2004)认识到鄂尔多斯盆地西缘构造带南北存在差异，南、北两个带形成时代不同，形成机制各异，南北两部分之间存在着一个较大的侧断坡。盆地西缘构造格局整体近南北向展布，具有东西分带、南北分段的特征。构造线总体走向近南北向(图2-4)，构造作用十分复杂，变形强烈，表现为一系列西倾的大型逆冲断层，并伴随着同生和由断层牵引而形成的褶皱，以及反冲断层、后冲断层、正断层和平移断层(汤锡元等，1992)。逆冲带内反冲断层和内部构造十分发育，褶皱以断展褶皱和断滑褶皱为主。油矿地质学课程设计作者：张龙第5页断面一般上陡下缓，往往沿石炭系和二叠系煤系地层滑脱，推覆体系呈叠瓦状构造，逆冲席前锋为背斜隆起，尾部为向斜构造，原地岩体一般变形微弱(赵重远等，1988)。不同构造段之间的构造特征、变形机制和形成时期都有所不同，南北构造分段有两种方案:一种为南北两分的方案，以张进((2004)为代表，北段主要包括桌子山段、贺兰山中、北部、银川地堑地区和横山堡段;南段主要包括贺兰山南部、马家滩段以及沙井子段。构造带南北两部分之间存在着一个较大的侧断坡。赵红格(2005)提出了南北三分的划分方案，即南区、中区北区，中区即指37.50-380“横向构造带所在部位，其南、北部边界分别在中宁一中卫断裂带和青铜峡一吴忠断裂带附近。北区分为桌子山段和横山堡段，中区分为转换带和马家滩两大构造带，南区可以分为沙井子北、固原和华亭南三个次级分段。西缘主要断裂带特征如下:(1)横山堡逆断裂带横山堡地区的构造形式、逆冲方向等都与其他构造段特征不同，其主冲断层走向北偏东，大致呈等间距平行排列，在平面上有六组主冲断层，冲断面东倾，冲断块自东向西冲，并发育牵引褶皱。横山堡地区除了东倾的逆冲断层外，还有少数断面西倾的次一级逆冲断层，与向东倾的逆冲断层呈“y;字形或反“y;字形。该段逆冲带的台阶式几何形态不明显，主冲断层的组合型式为叠瓦式，向西逆冲。该段的反冲断层也十分发育，与主冲断层组成背冲式。反冲断层与主冲断层交汇部位组成断层“三角带”，构造变形十分强烈