中国海相克拉通盆地内部走滑断裂发育特征及控藏作用

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.8.7

摘要/Abstract

摘要：

走滑断控油气藏作为一种全新类型油气藏,其勘探潜力已初步显现。在对中国三大海相克拉通盆地内部走滑断裂发育特征与控藏作用开展对比分析的基础上,揭示了塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地内部走滑断裂空间结构与活动特征的相似性与差异性,并结合盆地动力学演化特征探讨了不同盆地内部走滑断裂成因机制,系统分析了三大盆地内部走滑断裂的控藏作用:(1)中国三大海相克拉通盆地内部均发育中小尺度滑移距走滑断裂,普遍具有“纵向分层,平面分段,垂向多期叠加”的空间结构特征。(2)三大克拉通盆地内部走滑断裂体系具有成因、分布和期次的差异性。塔里木盆地内部走滑断裂体系形成时间早,演化时间长,在盆地北部具有“南北对接,东西分区”特征;鄂尔多斯盆地西南缘受燕山期(侏罗纪—白垩纪)陆内挤压影响,形成了北西西向走滑断裂体系;四川盆地受控于二叠纪峨眉山大地幔柱影响,在盆地内部先存基底断裂基础上,形成了北西向、北西西向、近东西向张扭型走滑断裂。(3)中国三大海相克拉通盆地内部走滑断裂对油气成藏和富集具有重要的控制作用。在控储方面,受断裂-流体耦合改造控制,可形成断控缝洞型储集体、断-溶缝洞型或断控裂缝-孔隙型储集体;在控圈方面,在碳酸盐岩地层中可形成断控缝洞型、断溶缝洞型岩性圈闭;在控运方面,走滑断裂产状高陡,可直接沟通烃源岩和储层,构成重要的油气垂向输导体系。

关键词: 走滑断裂, 发育特征, 控藏作用, 塔里木盆地, 四川盆地, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

As a new type of petroleum reservoir, the strike-slip fault-controlled oil and gas reservoirs show promising resource potentials. Here, through comparative analysis of the strike-slip fault development characteristics and control on hydrocarbon accumulation in the three largest marine cratonic basins (Tarim, Sichuan and Ordos) in China, the similarities and differences in fault architecture and movement characteristics between the three basins are revealed. In combination with the dynamic evolution of each basin, the formation mechanisms of the strike-slip faults are discussed and the fault controls on oil and gas reservoirs are systematically analyzed. We show that (1) all three basins develop small-medium displacement strike-slip faults, and the fault structures can be characterized by “layered deformation” in profile, segmentation in plan view and superposition architecture—formed as a result of episodic fault activity—in vertical view. (2) The formation mechanisms, distributions and movement periods of the strike-slip fault systems differ between basins. Being the oldest, the strik-slip fault system of the Tarim Basin experiences the longest evolution, where the northern strike-slip faults merge together from north to south while divide into eastern and western regions. In the Ordos Basin, a NWW-trending strike-slip fault forms in the southwestern margin as a result of intracontinental extrusion at the margin. And in the Sichuan Basin, under the influence of the Permian Emeishan mantle plume, the pre-existing basement faults reactivate and form the NW-, NWW- and nearly EW-trending transtensional strike-slip faults. (3) The strike-slip faults in the three basins all have important controls on oil and gas accumulation. For reservoir rock formation, fault-controlled/fault-dissolution fracture-cavity or fault-controlled fracture-pore reservoir rocks can form under coupled fault-fluid interaction/modification. For trap formation, fault-controlled/fault-dissolution fracture-cavity lithologic traps can form in carbonate rocks. And for migration, the steeply dipping strike-slip faults can directly connect source rocks and reservoir rocks to form very important vertical migration conduits for oil and gas.

Key words: strike-slip faults, development characteristics, control on hydrocarbon accumulation, Tarim Basin, Sichuan Basin, Ordos Basin

中图分类号:

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图/表 13

图1 中国区域大地构造与三大克拉通盆地构造成盆背景

Fig.1 Regional tectonics of China and tectonic settings of the three largest cratonic basins in China

图2 塔里木盆地断裂系统展布图 1—顺北9号断裂;2—顺北7号断裂;3—顺北5号断裂;4—顺北1号断裂;5—顺北8号断裂;6—顺北12号断裂;7—顺北18号断裂;8—顺北20号断裂;9—TP39号断裂;10—S99断裂;11—塔河I号断裂。

Fig.2 Distribution map of fault systems in the Tarim Basin

图3 塔里木盆地走滑断裂三维空间结构模式图 a—顺托东部地区走滑断裂三维空间结构模式图;b—顺托西部地区走滑断裂三维空间结构模式图;c—塔北地区走滑断裂三维空间结构模式图;d—塔中地区走滑断裂三维空间结构模式图;e—先巴扎地区走滑断裂三维空间结构模式图;f—巴麦地区走滑断裂三维空间结构模式图。各模式分布范围见图2。

Fig.3 Three-dimensional structural models of strike-slip faults in the Tarim Basin

图4 四川盆地走滑断裂展布及动力学背景

Fig.4 Distribution of strike-slip faults in the Sichuan Basin and their dynamic background

图5 四川盆地川东涪陵地区15号断裂带及川中磨溪—高石梯走滑断裂分层分段特征(位置见图4)

Fig.5 Layered, segmented structural characteristics of no.15 fault zone of Fuling area in eastern Sichuan Basin and Moxi-Gaoshiti strike-slip fault in central Sichuan Basin (see Fig.4 for fault locations)

图6 四川盆地川西南井研—犍为地区走滑断裂带分层分段特征及滑移距(位置见图4)

Fig.6 Layered, segmented and displacement structural characteristics of strike-slip fault zone of Jingyan-Qianwei area, Southwest Sichuan Basin (see Fig.4 for the location)

图7 鄂尔多斯盆地构造纲要图

Fig.7 Tectonic units of the Ordos Basin

图8 鄂尔多斯盆地镇泾地区走滑断裂分布(a)与发育模式(b)图

Fig.8 Distribution (a) and development model (b) of strike-slip faults in Zhenjing area, Ordos Basin

图9 鄂尔多斯盆地彬长地区走滑断裂分布(a)与发育模式(b)图

Fig.9 Distribution (a) and development model (b) of strike-slip faults in Binchang area, Ordos Basin

表1 三大海相克拉通内部走滑断裂的共性和差异性

Table 1 Similarities and differences in strike-slip faults between the three marine cratonic basins

盆地	构造样式			断穿层位	活动时期	主控因素
盆地	断裂体系	平面分布	剖面样式	断穿层位	活动时期	主控因素
塔里木盆地	塔北隆起似共轭断裂体系	断裂体系南北对接,东西分区	纵向分层,深部平面分段直立走滑,浅部雁列正断	基底—新生界	加里东中期、加里东晚期—海西早期、海西中晚期多期活动;隆起之上印支期、喜山期继承性活动	盆缘多边界多期非共轴挤压
	塔中隆起及北坡近平行断裂体系	断裂体系南北对接,东西分区	纵向分层,深部平面分段直立走滑,浅部雁列正断	塔中隆起:基底—新生界; 塔中北坡:基底—石炭系	加里东中期、加里东晚期—海西早期、海西中晚期多期活动;隆起之上印支期、喜山期继承性活动	盆缘多边界多期非共轴挤压
	塔西南多走向走滑断裂体系	呈北东向近平行展布,先巴扎地区似共轭	多期逆冲-走滑叠加	基底—二叠系	加里东期到海西晚期之前,巴什托持续至喜山期	盆缘多期挤压
四川盆地	川东-川北近共线走滑断裂体系	北西向为主	单层花状构造为主,深部分段直立走滑	前寒武系基底—二叠系	海西晚期为主	基底先存断裂、盆缘应力
	川中多走向走滑断裂体系	近东西向、北东东向、北西西向	纵向分层,深部直立走滑,浅部可见雁列正断	前寒武系基底—白垩系	海西晚期、印支期、燕山期
	川南多走向走滑断裂体系	北西西向、北东东向	纵向分层,深部直立走滑,浅部可见雁列正断	前寒武系基底—三叠系	海西晚期、印支期
鄂尔多斯盆地	西南部近平行断裂体系	主滑移带北西西向;雁列带呈北东东向	纵向分层,深部直立走滑,浅部雁列正断	基底—白垩系	燕山早期、燕山晚期	西南缘挤压应力向盆内传递

图10 三大海相克拉通盆地油气藏模式图

Fig.10 Models of strike-slip fault-controlled oil and gas reservoirs in the three marine cratonic basins

表2 三大海相克拉通盆地走滑断裂控藏要素

Table 2 List of strike-slip fault properties that have controls on petroleum reservoirs of the three marine cratonic basins

盆地		储集体类型	储集空间	成储机制	圈闭类型	通源层系
塔里木盆地	顺北地区	断控缝洞型	洞穴、孔洞、裂缝	拉分段和压隆段破裂成储	断控缝洞型圈闭	震旦系、寒武系、奥陶系
塔里木盆地	塔河及顺南地区	断-溶缝洞型	洞穴、孔洞、裂缝	大气淡水沿断裂带下行溶蚀;上行热液溶蚀改造	断裂-岩溶型圈闭	奥陶系、志留系、侏罗系、白垩系
四川盆地		断-溶缝洞型	洞穴、孔洞、裂缝	大气淡水沿断裂带下行溶蚀	断裂-岩溶型圈闭	二叠系茅口组、二叠系栖霞组、震旦系、下寒武统
鄂尔多斯盆地		裂缝-孔隙型	孔隙、裂缝	高角度裂缝或断裂伴生的破碎带	断缝体圈闭	下古生界、三叠系延长组、侏罗系延安组

图11 塔里木盆地北部走滑断控油气藏类型平面分布图方框中的数字代表断裂带编号,如1即代表顺北1断裂带。

Fig.11 Distribution map of strike-slip fault-controlled oil and gas reservoirs in the northern Tarim Basin

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