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1、底辟构造,底辟构造是与地下深处的高塑性状态岩石上拱有关的一种特殊的地质构造，是一种 非常重要的油气圈闭类型。国外许多国家的油气资源与它的发育密切相关。例如，墨西 哥湾沿岸地区、波斯湾沿岸的伊朗、科威特以及西欧的德国、法国等地都有大量底辟构 造圈闭的油气藏。自20世纪60年代以来，我国也先后在渤海湾盆地济阳坳陷和黄骅坳 陷、苏北盆地东台坳陷以及江汉盆地等地区发现了此类构造，并已找到了与其相关的高产油田，为油气勘探开辟了一个新方向,第一节 底辟构造的概念及其分类 一、底辟构造的概念 底辟构造又称挤入构造(Diapir)，是指地壳深部密度较小的高塑性岩石(如盐岩、石膏、黏土岩、泥炭、泥灰岩、冰、火成
2、岩和某些变质岩等)，在差异重力作用下上拱，使上覆岩层弯曲隆起或刺穿上覆岩层而形成的一种地质构造。它一般由底辟核、核上构造和核下构造三部分构成。,(1)底辟核(Diapir core)：底辟核是由高塑性物质组成，常呈现复杂的塑性变形。最为常见的高塑性物质是石膏、盐岩及黏土岩。 (2)核上构造(up-core structure)：核上构造为高塑性物质上拱，使上覆岩层隆起而形成的穹隆或短轴背斜，常被放射状或环状断层复杂化。 (3)核下构造(under-coIe structure)：核下构造一般较简单，岩层变形不明显，构造平缓，一般为较坚硬的岩石。 其中，底辟核及核上构造与油气关系密切，是最为重要
3、的底辟构造组成部分。,二、底辟构造的分类 (一)据底辟核与围岩的关系分类 底辟作用的结果，可以使塑性物质刺穿上部岩层，也可以仅仅发生上拱而形成穹隆状构造。所以按照底辟核与围岩的关系，底辟构造可分为刺穿构造(Diapir structure)和隐刺穿(Implicit diapir)构造。,隐刺穿构造是指底辟物质没有刺穿围岩，其底辟核顶面的形态与围岩保持一致见图 (a)，它通常是底辟构造发育初期的形态，或是由于底辟物质黏度大、塑性差、变形弱的结果。例如，我国江汉盆地王场油田的盐丘构造即为此类典型实例。,刺穿构造通常是底辟作用发育到成熟阶段时，由底辟物质刺穿围岩而形成的底辟构造，见图 (b)。例如
4、，美国墨西哥湾岸地区海上盐丘即为此类构造的典型实例,(二)按发生底辟作用时的温度分类 发生底辟作用的高塑性物质既可以是地球深部的炽热岩浆，也可以是浅层的盐岩、未固结泥岩等低温物质。因此，Obrien G D根据发生刺穿时的温度，将底辟分为高温底辟和低温底辟。 高温底辟主要指因岩浆侵入或喷发所引起的底辟构造，如我国苏北盆地东台坳陷中的岩浆底辟即为此种类型。低温底辟主要是指盐岩、石膏、泥岩等塑性岩层向上侵入或刺穿所产生的构造，即狭义的底辟构造。此外，某些变质岩(如蛇纹岩)所引起的底辟构造也属此类,(三)按底辟核顶面的埋藏深度分类 按底辟核顶面的埋藏深度，底辟构造又可分为浅、中、深层底辟三种。 浅层
5、底辟(Shallow-bed diapir)：指底辟核顶面埋深小于1200m的底辟构造。 中层底辟(Mid-bed diapir)：指底辟核顶面理深在12003000 m之间的底辟构造。 深层底辟(Deep-bed diapir)：指底辟核顶面埋深大于3000m的底辟构造。 墨西哥湾沿岸地区是世界上盐丘构造最发育的地区之一，在已发现的340个盐丘中，浅层的有188个，占55，属中层的有96个，深层的有56个。浅层盐丘通常被认为是发育成熟的盐底辟构造,(四)按底辟构造形成的动力学机制分类 引起底辟构造的动力很多，既可以是垂向的，还可以是横向挤压的。根据形成底辟构造的动力学机制，可将底辟构造分为垂
6、直底辟和排驱式底辟两种。 垂直底辟是指由沉积的原因引起的，如负荷差、密度差使底辟物质产生一个垂直向上的浮力而导致底辟向上生长，形成重力底辟构造。它主要分布在稳定的沉积盆地，例如重力盐丘(Gravity salt-dome)。排驱式底辟主要是指由构造应力引起的底辟，例如挤压型的德克萨斯地区奈斯维尔盐丘底辟构造，主要分布在褶皱区和边缘坳陷带。,(五)按底辟核的成分特征分类 底辟核的成分多样，既可以是盐岩、泥岩，又可以是各类火成岩。据其岩性可以划分为盐底辟构造、泥底辟构造、岩浆底辟构造等类型。 盐底辟构造(Saline rock)又称为盐丘(Salt-dome)构造，是指组成核的物质主要为盐岩的底辟
7、构造。泥底辟构造(Mud diapir)是指组成核的物质主要为软泥的底辟构造。 岩浆底辟构造，又称火成岩底辟构造(Ignous rock diapir)，是指组成核的物质主要为火成岩的底辟构造。,第二节 盐底辟构造 盐底辟构造，简称盐构造或盐丘构造，因其底辟核是盐岩而取名盐丘。盐丘构造是因地下较深处的盐岩，在上覆盖层的差异重力作用下，从母盐层向低压处流动上拱，使上覆岩层隆起或被刺穿而形成的。,盐构造在中新生代沉积盆地中有着广泛的分布，是一种与油气密切相关的构造类型。据统计，目前世界上45的天然气和11的石油与盐丘有关。墨西哥湾、北海、波斯湾、欧洲西北部、前苏联的费尔干纳、乌拉尔等地区都有盐丘。
8、我国东部的济阳坳陷、黄骅坳陷、东濮坳陷以及江汉盆地、莺一琼盆地也先后发现了盐构造。我国西北塔里木盆地北部第三纪时发育的盐湖，沉积了巨厚的膏盐岩，在喜山运动中晚期的强烈构造挤压下形成大量盐构造，集中发育于库车坳陷，目前已被大宛l井、东秋5井及地震剖面所证实。此外，我国四川含油气区也有大量的盐岩层发育，为更好地开拓盐底辟构造的找油前景，本节将重点对盐丘的基本特征和形成机制作一介绍。,一、盐底辟构造的基本特征 (一)盐底辟构造的形态特征 盐丘的形态各种各样，在平面上多呈圆形或椭圆形，还有狭长状和不规则形态。典型的盐丘直径为34 l(m，具有陡倾斜的边，向下可延伸几千米。在剖面上有丘形、拱形、喇叭形、
9、劈形、脊形等形态。盐丘在地震剖面上的反映非常明显，盐丘内部呈杂乱反射，围岩的反射界面在此突然中断，由此可以将盐丘的形态反映出来。盐丘的内部构造十分复杂，下面对其宏观组成部位的名称作一介绍。,(1)盐核：又名盐株或盐栓，指盐岩从深部盐源层上升所造成的盐岩圆柱状侵人体，是盐丘的主要组成部分。在某些地区，盐株可以很高，高达46 km。其内部多发育轴面近直立的紧闭褶皱，多次的重褶皱很常见。,(2)盐帽：又名岩帽或岩盖，指由于地下水对盐岩的溶蚀淋滤作用形成的不溶残渣，主要由硬石膏、石膏和方解石组成。其厚度差别很大，从几米到几百米不等。一般，盐帽可以分为三个带，底部主要由硬石膏组成，厚度较大；中部为石膏层
10、；上部主要成分是方解石和石灰岩。盐帽在平面上的延伸范围通常比盐丘主体的面积要大。,(3)檐突：指盐株的顶部向侧方凸出而覆盖在围岩上形成的蘑菇形檐突。也有人称其为倒悬体。倒悬体上面的地层较缓，下面的地层较陡。关于倒悬体的成因，多数人的解释是地表浅处沉积物压实作用轻微，密度可能比盐岩的密度低，因此上升至浅处的盐岩首先向侧面扩展进入沉积岩中，而不把盖岩向上推起，从而形成了倒悬体。,(4)周缘向斜：指盐丘生长时，盐源层从周围地区向盐核供盐，使附近盐源层的厚度减薄，造成周围地层下陷，加之盐丘对周缘地层的逆牵引作用，从而在盐丘周围形成一个环形向斜。这一特征是盐底辟构造所特有的。,除此之外，盐丘向上刺穿过程
11、中，还形成围岩刺穿的上翘和盐核上部地层上拱，形成的背斜构造以及复杂的地堑断裂系统，甚至在盐核上部出现似火山口形的小型盆地。,(二)盐底辟构造的分布特征 盐丘的分带性比较明显，并常沿着区域性走向呈雁行式排列，组成不同拱起幅度的底辟构造带。不同厚度的盐岩区，其所受应力特征不同，盐底辟的发育强度差别也很大。有的侵人高度很小，形成隐刺穿的盐背斜构造，有的刺穿高度很大，形成刺穿底辟构造。,1薄盐层区的盐底辟构造 在盐层厚度较小的地区或在盐盆地的边缘地带，底辟物质的侵入高度一般较小，盐核成狭长状的盐脊(Salt ridge)，或以大致呈等轴状低幅度的盐枕(salt pillow)形态向上拱起，形成隐刺穿的
12、盐背斜构造，或者以细长状向上生长的盐栓形态出现。如美国东德克萨斯盐盆西部发育的一个低幅度隆起的盐底辟带，其宽度大约32 km，大致平行于区域构造线和沉积等厚线分布。该带的盐源层厚度较小，盐层的底部平坦，顶面呈波状，形成一系列的连续褶皱，盐层在背斜核部增厚，在向斜处减薄，有的地方盐岩被完全抽空。由于该区盐源层厚度小，盐核上拱的高度也小，在上覆盖层中只形成一些低幅度的背斜构造。,墨西哥湾东北缘密西西比含盐盆地是薄盐层区盐底辟构造的典型例子。该盐盆的含盐层位是侏罗系的卢安盐层，它直接沉积在古生界基底之上，盆地内部盐层最大厚度达千米以上，在盆地边缘却呈楔状尖灭。盐层底面呈平面，向盆地倾斜，在盐层上倾尖
13、灭带和盆地内浅层刺穿盐丘之间，下伏盐层很薄，没有形成浅层刺穿盐丘，但形成了盐脊、盐枕和盐背斜(salt anticline)。这些低隆盐构造是该区现在寻找侏罗系油藏的主要对象。,在薄盐层区，盐底辟构造一般是平底，上部层面呈背斜式。根据盐层厚度、拱起强度、上覆盖层构造形态、断裂组合特征以及盐底辟构造在盆地中的部位，可将盐底辟构造分为周边盐脊(Ambitus salt ridge)、低隆起盐枕(Low swell salt pillow)、中间型盐背斜 (Mesotvpe salt anticline)、高隆起盐背斜(High swell salt antictine)四种构造类型。,其中，周边盐
14、脊一般位于盆地的边部，隆起幅度很低，上覆沉积物未被盐体刺穿，方向与盐层尖灭带平行；低隆起盐枕位于盆地下倾方向若干千米地带，隆起幅度较低，横剖面形似枕状，没有刺穿上部的地层，盐体上方可有地堑式断裂带分布，但上部断层多数未断达盐岩；中间型盐背斜的特征是，盐体隆起较大，盐体的上面普遍存在原始地堑；高隆起盐背斜，盐核巨厚，盐核上面发育原始地堑，在原始地堑中还有次一级地堑。,2巨厚盐源层地区的刺穿型盐底辟构造 在盐岩层厚度很大的地区，或在盐盆地中心部位，常常发育有刺穿高度很大的盐丘构造。由于这些地区有巨厚的盐层供给盐丘生长，盐丘在向上刺穿过程中，可引起围岩强烈变形，盐核周围地层向上翘起，盐核顶部地层向上
15、隆起形成背斜， 并可能伴生一个复杂的地堑断裂系，而在圆形的盐丘上，多形成放射状断层，延伸距离很小。 但在某些情况下，盐丘刺穿高度虽然很大，而围岩变形并不强烈，这可能与盐丘在生长时盐核和围岩的黏度都较低，且两者比较接近有关。 盐丘在向上生长过程中，由于浮力作用使盐体下部的主干变细、拉长，甚至完全滑脱，脱离母盐层而呈泪滴状。,二、盐底辟构造的形成机制 盐底辟构造的形成是盐岩塑性变形的结果。初步统计表明，世界范围内的盐底辟构 造形成机制有： 盐岩密度小，随上覆层加厚使密度倒转，重力、浮力使塑性盐岩上拱； 重力和扭应力联合作用； 以拉张力为触发，在上覆层与盐层接触处造成空间，被盐岩充填，形成盐构造(戈
16、红星，1995)； 挤压力占主导地位，盐岩产生塑性流动，形成盐构造。 例如，我国塔里木盆地库车坳陷的盐底辟构造形成机制即属于第四种情况。,为了进一步阐述盐底辟构造形成的地质条件，必须研究分析引起盐岩塑性变形的各种因素。盐岩塑性变形取决于盐岩层本身在一定地质条件下的塑性特征和外力作用两个方面的因素。 (一)盐岩层的塑性特征 盐岩在常温常压下为固态，通常不显塑性或塑性很弱。压力和温度对盐岩的塑性都有影响。 德国化学家博歇特的科学实验表明： 盐岩的塑性随着压力的增高和加压时间的加长而增大；温度越高，塑性越大。在常温下给盐岩加压，当每平方厘米面积上施加980 N压力时，即达到了盐岩的软化点，盐岩的塑性
17、明显变好。按静地压力梯度计算，盐岩层埋深到500m时，即能达到上述压力。,另外，温度对盐岩的塑性影响也很大。温度越高，塑性越强。当盐岩埋深3000 m时，地温可能接近100 oC，压力可达5.86104 kPa左右。在这种条件下，盐岩可能像夏天的黄油一样，流动性极强。,盐丘的刺穿通常都很高，如在墨西哥湾地区可达6km，甚至更高，这是盐丘发育成熟的表现。 发育成熟的盐丘一般多为浅层盐丘，平面上呈圆形或椭圆形态，在其顶部都具有盐帽，在其侧面向外凸出而覆盖在沉积岩之上形成了“檐突”，即所谓的倒挂体或悬挂体。 又如，德国西北部Siegelsuc盐丘构造，刺穿高度很大，围岩在靠近盐丘处向下弯曲，形成边缘
18、向斜(Rim syncline)。 在盐丘的边缘向斜之问，地层向上拱起，形成一个宽缓的背斜构造，即所谓的龟背式背斜(Turtle一back anticline)构造。,由于盐底辟构造的核部岩层是盐岩，其相对密度小(盐岩密度为2.2g/cm3；一般岩石密度为2.52.3g/cm3)，核部盐岩层相对密度小于上覆岩层，故上覆岩层的重压(静止压力)对它非常敏感，盐岩层在力的作用下很容易发生固体流动。,盐岩层的黏度较小(盐岩黏度为1016Pa.s,一般岩石黏度为1021Pa.s)。意味着盐岩层具有一定程度的不可压缩性。由此，必然导致盐岩层在上覆岩层重压下出现力学的不稳定性。 如果上覆岩层厚度不等，或盐层
19、表面形态起伏不平，或盐层受水平挤压形成微弱褶皱，或地表差异剥蚀作用，都会造成上覆重压的不均衡，从而增加其不稳定性，促使原始产状近于水平的盐层向静岩压力较小的部位流动，其上覆岩层就会因受到盖层自下而上的冲挤而拱起。 上覆岩层拱起的地方更容易遭受剥蚀，剥蚀作用的进行既减轻了上覆岩层重压，又促进了盐层向上流动，并使盐层表面更加起伏不平。如此往复进行，盐层不断上涌，最后刺穿岩层，形成盐丘。,同时，由于盐岩上涌，使其上覆岩层引张而发生侧向拉伸作用，从而形成顶薄褶皱。如拉伸作用持续加强，上覆岩层就会拉断，进而形成正断层、地堑等构造。,(二)盐丘生长的外力因素 促使塑性盐岩层强烈变形的外力因素，主要包括差异
20、负荷、密度倒转和构造应力等作用。 差异负荷是由盐岩上覆盖层的厚度差和岩性差引起的，其中厚度差在盐丘生长中起着重要作用。因为在沉积盆地中，凹陷中心和斜坡地带负荷层的厚度差是很大的，它们造成的压力差足以驱使处于塑性状态的盐层向上生长。,密度倒转是因塑性岩层的相对密度低于上覆地层的相对密度所引起，它也是底辟生长的重要条件之一。 重力盐丘的发育必须具备三个基本条件： 盐的相对密度必须低于上覆沉积物的相对密度； 盐层要有足够的厚度； 盐层以上的负荷压力分布均匀，或者盐层表面有足够大的起伏，否则，盐丘很难发育。,密度差的实质是产生一个垂直向上的浮力，盐的相对密度在2.152.2g/cm3之间，一般都低于负
21、荷层的相对密度。因此，盐丘的浮力在自然界是普遍存在的，它可能产生早期底辟构造。 如果底辟物质的相对密度低于负载层的相对密度，则底辟中的应力是向上拉伸的正应力。这时底辟就有可能向上生长。 反之，则底辟不能生长。从上述公式可看出：浮力的大小与底辟物质和负载物质之间的相对密度差以及早期底辟的平均高度成正比关系。,自然界中底辟物质的受力情况比较复杂，几种因素可能同时起作用，但一般来讲，早期阶段浮力是主要的作用，形成早期底辟构造。随着埋深增加，差异负荷也增大，即使密度差不甚明显，也能引起盐层的强烈变形。因此，底辟物质的受力，后期差异负荷起着重要的作用。 此外，构造应力的影响也是非常重要的因素之一，无论水
22、平挤压还是水平扭动，都对盐岩的塑性变形有明显的作用。,在底辟发育过程中，盐岩和围岩的黏度比对盐丘的变形和发育速度有重要的影响。 在外力作用下，密度低的黏性地层表面，将以波动形式变形，主波长受负载层与母岩层之间的黏度比和厚度比的影响。高黏度的负载层产生的形变波长较长，低黏度负载层的波长一般较短。 Jackson P A和call0Wav E根据物理模拟和数据模拟结果总结了黏度比(负载层母岩层)M对底辟的形态和发育速度的影响。,当黏度比M=140时，底辟上升缓慢，形态呈指状，底部直径只能达到颈的两倍(a)； 当M=1时，盐丘以中等速度上升，有一个宽阔的顶盖(盐盖)，呈蘑菇状或形成边缘下垂的悬挂体(
23、b)； 当M=44时，盐丘快速上升，呈圆形，以一个细颈与母盐层相连，形成边缘向斜(c)。 厚度比(负载层母岩层)对底辟发育的影响也很大，当厚度比在15时，底辟的生长速度较快，主波长大约是母岩层厚度的1020倍。,(三)盐丘的生长过程 盐丘的生长一般是从盐枕或盐脊开始，逐步发育成为刺穿很高的盐丘。盐丘生长的盐源来自环绕盐枕周围的环形地带，环形地带中的盐在差异负荷的作用下不断流人盐丘中，在两个相邻的盐丘之间，由于靠盐丘一侧盐源层减薄，甚至被吸空，致使上覆层下弯，从而在环绕盐丘周围的地带形成边缘向斜，而在两盐丘的中间地区，地层相对拱起，形成一个龟形背斜构造。,图表示盐丘发育过程中形成的龟背式背斜构造
24、及其边缘向斜构造。至于盐丘生长阶段的具体划分，不同学者有不同的观点。,1Stude G R的盐丘发育阶段模式 Stude G R(1978)提出“从古水深测定人手，恢复不同地史时期的海底地形，藉以恢复盐丘的发育史”的研究思路。他根据现代水深测量资料了解到，墨西哥湾北部海底起伏很大，存在有几百个封闭的高地和低地。地理物球勘探资料证实，这些高地下面都是盐隆。因此，海底地形的高地是盐丘生长的显示，不同地史时期海底地形的起伏，可能反映了盐丘的生长过程。,Stude根据路易斯安那陆棚区盐丘演化过程的研究，概括出了盐构造发育和陆缘向前推进造成的古水深变化之间的关系(图38)。,Stude根据墨西哥湾新生代
25、沉积物中含有丰富的有孔虫化石，而这些化石的形态特征和现代墨西哥湾活着的和现今世界上分布在一定水深环境中的生物种属的形态极为相似，从而提出应用底栖有孑L虫化石组合测定古水深的方法。,Stude G R认为，盐丘发育过程可分为四个阶段。 盐丘发育初期，由于深部的厚盐层受上覆层负荷以及向海方向前积作用的影响，盐向海方向移动。在水深9152 440 m比较薄的远海黏土页岩之下，盐积聚成大的盐隆。 盐丘发育第二阶段，沉积作用继续进行，深水页岩负荷使盐隆朝海的方向和向上发生位移，形成大的盐隆(Mound)或盐脊，盐隆一般是一个缓慢移动的、没有刺穿的隆起。,演化的第三阶段，是前积盆地被充填到915915 m
26、深度时，由于砂比深水黏土的沉积速度要快，使盐的流动速度加快，并从大型盐隆或盐脊中侵出而形成大型刺穿盐栓(spine)(图38)。,最后是盐岩重新调整阶段，在基底沉降最强烈的时期，浅水沉积物堆积很厚，使盐体从大型盐栓、盐隆变为细长的盐栓。 如果有足够的盐源供给，盐栓可继续向上延伸达1000 m。该阶段盐的运动速度和基底沉降速度大体相当，而且和沉积作用是同期的。,这样，在盐岩从板状水平层发育成典型盐构造的过程中，盐岩要经历盐枕、底辟和底辟后三个生长阶段(图39)。,2Soni和Jackson的盐丘发育阶段模式,Soni和Jackson(1983)认为，假定全部地层厚度的变化都是由于沉积过程中下面盐
27、的流动使沉积表面上升或下降造成的。,在盐枕阶段，盐岩向上拱起，从板状的水平层变为枕状，其上覆地层形成一区域性 背斜(图39(a)，地层向穹窿方向减薄，尤其顶部最薄。减薄率在10100。盐 枕上面为贫砂河流三角洲沉积，包括分支河道相和问三角洲相，侵蚀作用普遍。顶部碳 酸盐沉积包括礁、礁伴生相及高能相。盐枕周围的宽阔地带相对沉陷，成为原始。周边沉陷”区，区内沉积物急剧加厚(加厚率1030r)，沉积物为富含砂的河流三角洲相。在沉陷区的低凹地区，普遍出现加积。在碳酸盐沉积中，包括由于水深增大造成的低能相。,在底辟阶段，盐体继续向上生长，盐枕范围缩小，区域性背斜垮落，并转变为一个具有局部凸起(盐丘本身)
28、的区域性向斜。在最靠近的两个盐丘的两端向下沉陷时，原来的区域性向斜则转化为龟背式背斜构造。向着盐层增厚的盐丘上方大部分地层缺失(图39(b)，底辟盐体附近地层减薄。盐丘上方由于底辟刺穿，直接沉积在上面的岩相未保存下来，只有最年轻的沉积层覆盖于盐丘顶部。,在下伏盐枕转变为龟背式背斜所形成的第二期周边沉陷区中，沉积物大大加厚(加厚率50215)，沉陷区呈等轴状或狭长状，主要围绕单个的或复式盐丘分布，形成盐丘的翼部。沉陷区内沉积物有灰岩、白垩和泥岩，通常都是深水低能相沉积，排盐盆地间的鞍部是礁块生长和高能碳酸盐沉积的有利部位,在底辟后阶段，盐丘顶部及附近地层减薄或缺失(图39(c)。在完全被刺穿的地
29、方，盐顶上方无地层保留。在隆起区为分支河道及间三角洲相沉积。盐丘上面的小隆丘有薄层砂岩。碳酸盐岩地层包括礁或高能沉积物，侵蚀作用普遍。在第三期周边沉陷带，沉积物加厚率为040，通常小于30 m。,沉陷区呈狭长状或等轴状环绕单个盐丘或构成单个盐丘的翼部，或者把一组盐丘连接起来。在沉陷区普遍发生厚层砂岩的加积，碳酸盐岩地层为低能相。在底辟后阶段，底辟构造耗尽了下伏盐层，如果底辟盐体相对于它周围的地层继续上升，盐体下部的主干就一定要变细才能拉长，或者完全滑脱呈泪珠状。,图310反映我国塔里木盆地库车坳陷盐丘构造形成的七个发展阶段，即原始层状、上隆形变、上升刺穿、刺穿膨大、断升外流、再断挫乱外流及风化
30、剥蚀淋滤(何向阳，1985)。盐丘的发展阶段因地而异，有的盐丘处于早、中阶段就终止了发展过程，有的盐丘一直发展到晚期阶段时全过程才结束。,泥底辟构造又称黏土底辟构造或泥丘构造，因其底辟核是泥岩而得名。由于黏土岩 在各种环境下都可沉积，而盐岩只能在特殊环境中形成。因此，泥底辟构造的分布远比盐丘构造广泛，世界各地的含油气盆地中有许多典型的泥丘构造。,一、泥底辟构造的基本特征 与盐丘构造相比，泥底辟构造的源岩层往往很厚，但泥底辟构造的幅度多数不如盐岩构造大，向上侵入高度一般小于它的厚度，也很少刺穿，只有在某些特殊情况下可形成巨大刺穿的泥底辟构造。例如，美国德克萨斯州的底辟构造，泥源层厚23 km，但
31、底辟的幅度只有几百米，而该区的盐源层只有几百米厚，盐底辟构造的刺穿高度竞达几千米。,一般，构成底辟核的泥岩多处于欠压实状态，其孔隙度比正常压实泥岩高，而密度、机械强度和黏度比正常压实泥岩低，欠压实泥岩很容易变形而形成泥底辟构造。Aw马斯格雷夫和wG希克斯将具有上述特征的巨厚页岩层系叫做“页岩块体”。,它的厚度从几十米到上千米。页岩块体具有下述明显的特征： (1)具有低的声波传播速度，约在1 9802 600 m/s之间，低于正常泥岩层的速度。 而盐岩的传播速度约4 575 ms，高于正常泥岩的传播速度，因此，可以根据层速度剖面来识别底辟页岩。 (2)具有低于正常剖面的密度值，一般在2123 g
32、cm3，在重力图上常显示负异常。 (3)具有低的电阻率值。通常在05 Qm左右，甚至更低，大约是正常页岩的l2。 (4)页岩块体具有非常高的孔隙流体压力，是流体支撑着负荷的绝大部分。,与盐岩相比，盐岩致密，孔隙度低，页岩块体孔隙度很高、密度低，加之声波传播速度的差异，可把二者区分开来。此外，巨厚的页岩块体成层性较差，内部没有密度界面，地震剖面上表现为杂乱反射，反射界面在页岩体表面系统中断，据此可以勾绘出页岩体的轮廓。 泥底辟和盐底辟一样，它们都是在沉积盆地整体下降的条件下长期向上生长的，即和沉积作用同时发生的。因此，对上覆地层的厚度和岩性有明显的影响。通常是顶薄翼厚，有的地层可能由翼部向顶部尖
33、灭。同时，在泥底辟构造的顶部也常常形成许多断裂和褶皱构造，其发育规律与盐丘构造相似。,二、泥底辟构造的形成机制 (一)黏土岩层的塑性变形 泥岩、页岩与盐岩一样，它们都是塑性物质，其底辟构造的形成机制也大致相同，都遵循塑性体的变形规律。但泥岩和盐岩的塑性流动机理不同，盐岩的塑性取决于温度和压力，塑性随埋深加大而增大，泥岩的塑性与温度、压力关系较小，主要取决于泥岩的压实状态和泥岩中的黏土矿物成分。,刚沉积的黏土层，孔隙度很高，可达70以上，塑性很强，呈流体或半流体状态，具有很强的流动性。如果盆地的沉降和沉积的速度都很快，黏土层被迅速埋藏，黏土层中的水未能及时排出，被封闭起来。随着埋深的增大，处于封
34、闭状态孔隙中的流体，就要承受上覆地层的负荷作用，压力逐渐升高，从而形成欠压实状态的黏土岩。 例如，大型的三角洲沉积区，快速的前积作用使巨厚的深水沉积黏土层不断地被三角洲前积砂体所埋藏，当黏土层被砂层加载后，黏土岩顶部和底部岩层孔隙中的流体将被挤出而排人上下的砂层中，黏土顶部和底部因失水使孔隙度和渗透率迅速降低而起着封闭下部流体扩散的作用，从而逐渐形成欠压实状态。,因黏土层的压实作用首先从顶底部开始逐渐向中部发展，所以黏土岩的塑性在纵向上通常是中部强，而顶、底部较弱，参加底辟作用的只是其中的一部分，有效体积相对较小，而盐底辟发育时整个盐源层都起作用，参加底辟作用的源岩的有效体积相对较大。,黏土岩
35、的矿物成分对其塑性也有重要影响。因为蒙脱石黏土岩的渗透性最差，流体 不易排出，容易造成欠压实状态。所以，黏土岩中蒙脱石含量越高，塑性越强。但蒙脱石在一定的温度压力条件下，将发生变质作用。通常是当埋深超过2000m时，蒙脱石脱水变成伊利石，脱水作用一方面会增大黏土层的孔隙流体压力。另一方面，蒙脱石的 减少又会降低泥岩的塑性。因此，进行泥岩黏土矿物的塑性影响分析时，要综合考虑。,(二)泥底辟构造形成的外力因素 与盐丘构造相似，泥底辟构造形成的外力因素仍然是密度倒转、差异负荷与构造应力。 1密度倒转 与盐底辟一样，密度倒转是引起泥底辟发育的重要因素之一。因为欠压实的泥岩常具有高压异常，密度较小。当其
36、上堆积了密度较大的砂质沉积后，由密度差而产生的浮力使泥核向上生长发育，从而形成泥底辟构造。,2差异负荷 泥底辟构造中的差异负荷作用主要表现在退覆沉积层系中。退覆沉积层系的具体影响有如下三方面： 在退覆层系中，密度大的砂岩层盖在密度小的泥岩层之上，造成密度倒转； 三角洲退覆层系多为快速堆积，有利于底部泥岩中异常孔隙流体压力的形成； 三角洲退覆层系的发育过程，是三角洲沉积体不断前积、不断向前推进的过程，必然造成前积方向上压力的不均衡，从而导致底辟刺穿。,3构造应力 构造应力是泥底辟发育的重要动力。一方面，水平挤压或水平扭动，可使泥岩产生 超压而大大降低泥岩的内摩擦角，使泥岩塑性增强。在水平应力的作
37、用下，会使欠压实 泥岩的上下地层之间产生不协调褶皱，背斜核部塑性地层加厚翼部减薄。核部的塑性地 层受强烈水平挤压，可被挤入上覆地层中而形成刺穿型底辟构造。,另一方面，构造应力在欠压实泥岩上部地层中所形成的断裂是塑性泥岩侵入的良好通道。例如，帝汶岛地区的泥火山和页岩底辟，即是超压页岩沿断裂带侵入而形成的页岩底辟构造(图311)。,泥底辟构造存在于古生代和中新生代沉积盆地中，尤以在中新生代地层中最多。墨西哥湾岸地区、尼日尔三角洲是泥底辟发育比较典型的地区。我国东部含油气盆地中也有广泛分布，并在它的伴生构造中找到了大量的油气田。例如，我国南海北部大陆架的莺歌海盆地(图312)的第三系一中新统泥源岩，
38、刺穿上第三系进入第四系，形成泥底辟构造。泥底辟构造呈右行雁列展布，具同生性质，其上方形成泥拱背斜，侧翼形成牵引背斜。,三、岩浆底辟构造 岩浆底辟构造是以岩浆岩为底辟核而形成的底辟构造，属于高温底辟类型。它不仅可以形成有利的油气圈闭，同时对加速有机质的热演化有重要的促进作用，在全球各地均有广泛分布。尽管关于它与油气关系的报道较少，但它作为一种常见的底辟构造成因类型，作为传统观念对其重视不够的油气新领域，应当给予勘探上的足够重视。 根据岩浆底辟构造的发育特征，可以将其分为“侵人型岩浆底辟构造”和“喷发型岩浆底辟构造”两种类型，下面分别对其主要特征作一介绍。,(一)侵入型岩浆底辟构造 侵入型岩浆底辟
39、构造是指先沉积后侵入，且未形成喷发状的岩浆底辟构造。其底辟核为侵入岩，其构造特征与低温塑性地层的底辟构造相似。在平面上，该构造多呈圆形，规模变化较大，刺穿地层的时代不一。在侵入体的顶部盖层中形成背斜，并常发育简单的地堑断裂系。侵人体两侧的地层因被刺穿而向上翘。例如，苏北盆地高邮凹陷内的底辟即为此类构造的典型实例。,(二)喷发型岩浆底辟构造 喷发型岩浆底辟构造是指被刺穿地层沉积在先，侵入在后，且形成了喷发状的岩浆底辟构造。该构造以发育大面积的喷发岩席为特征，底辟之上可形成宽缓的大型穹隆状背斜，背斜的构造高点与底辟核中心吻合，其它特征与低温塑性地层的底辟构造相似。,第四节 底辟构造与油气聚集的关系
40、 底辟构造与油气聚集关系密切，这已为大量的事实所证明。其中又以盐底辟构造最为重要，所发育的油气圈闭类型也最为典型，最具代表性。所以，下面主要以盐底辟构造为例来介绍与底辟构造有关的油气圈闭分布模式。,一、概述 盐岩与油气储存有着重要的联系，全世界153个含盐盆地中，大多数有油气田，66个有膏盐分布的含油气盆地，拥有全世界一半以上的探明储量。如俄罗斯的滨里海盆地，已发现1000多个盐丘，占盆地总面积的2530，全盆地共发现46个油气田，其中与盐丘有关的油气田有30个。又如美国的墨西哥湾沿岸油气区，各个盆地普遍发育有刺穿和深埋的盐丘构造。据122个大型和较大型油气田统计，盐丘型油气田占41。我国东部
41、地区的沉积盆地中，也发育有许多底辟型构造圈闭，已在潜江凹陷、济阳坳陷等地发现了储量可观的油气田。,盐底辟构造对油气成藏的作用是多方面的。首先，盐岩具有极高的排驱压力，为非渗透层。在盖层分级中属于特级盖层。据Klemme H D统计，世界上334个大油气田中，盖层为盐岩、石膏的占33。例如，欧洲3/4油气藏的上部或侧面均有盐岩封堵，盐岩是良好的盖层。,其次，盐岩层有利于其下岩层保持较高的孔隙率，其原因在于： 盐岩密度稳定，一般保持在2.15-2.20 g/cm2，变化相对较小。这一性质使盐下地层经受的压力相对较小，压实程度也低，砂岩中的大孔隙得以保留。例如，在俄罗斯滨里海凹陷富盐的西坡地带500
42、0 m深处，泥盆系的石英砂岩仍保留高达24的孔隙率。 盐岩热导率高，隔热性差，盐下地层热量容易散逸，使其下地层成岩演化作用的速度显著降低，从而使砂岩中的高孔隙率得以保持。 异常高压形成大量裂缝，为油气聚集提供了良好的聚集空间。 盐岩层密度小，位于储集层之上的盐岩是油气圈闭的良好盖层，为油气聚集创造了非常有利的保存条件。,另外，在底辟构造的生长过程中，由于高塑性物质在地下的流动，使上部沉积表面在沉积时发生上升和下沉，引起地层的厚度和岩性变化。其中某些沉积相的岩层可能成为储集岩。一般来说，在砂泥岩分布区中砂岩占优势的地区或碳酸盐岩中高于正常原生孔隙度的地区，都有利于油气圈闭的形成。 更为重要的是，
43、盐底辟构造的发生可形成一系列的圈闭构造，为油气的聚集创造了条件。但不同学者对圈闭分布规律的认识不同，下面主要介绍两种常见的盐底辟构造圈闭模式。,二、传统的盐底辟构造圈闭模式 传统的底辟构造圈闭模式主要以构造圈闭研究为主，其所归纳出的与底辟构造相关的油气圈闭类型主要有以下几种。,底辟构造顶部简单背斜：这种背斜褶曲是由于盐(泥)侵人体上拱使上覆地层变形而形成的(图314)。一般来讲，此类构造为低幅度的大型宽缓背斜，其断裂构造简单、完整、闭合度大。在生、储层有利时，可形成大油田。,盐丘顶上的背斜与地堑式断层联合而形成的背斜断层圈闭(图314)：这种类型较常见，其储油性视断层的性质、落差和储油岩的厚度
44、而定。,地下水溶解、淋滤造成的多孔盐帽储集层(图314)：由于盐帽不是所有的底辟构造都有，而且发育厚度也不尽相同，所以，其圈闭性能要视具体情况而定。,盐株周围的砂岩尖灭和透镜体形成的圈闭(图3-14)：此类型属地层、岩性圈闭油藏。,悬挂在檐突下面的圈闭：指向外凸出的檐突封隔了下伏地层的上倾方向而形成的圈闭(图3一14)。,以盐株作为上倾遮挡的盐圈闭(图3一14)、不整合圈闭(图314)以及断层遮挡圈闭(图3一14、)。其中是被盐丘下掉的正断层圈闭，是盐丘下掉的正断层,三、Jackson M A的底辟构造圈闭模式 随着勘探程度的提高，人们对底辟构造成藏模式的认识逐渐深入，已不再仅局限于构造成藏模
45、式的找油，与底辟构造相关的隐蔽圈闭已逐渐被人们揭露与认识。对此，Jacksor。M A(1984)曾以剖面形式概括了一个成熟的盐丘构造周围可能形成的油气圈闭类型(图3一15)。图左表示硅质碎屑河流、三角洲和陆坡沉积体系，包括圈闭l9；图右为碳酸盐岩和硅质岩陆架沉积体系，包括圈闭1014。,该模式根据盐丘发育的三个阶段(盐枕阶段、底辟阶段和底辟后阶段)，总结出了盐岩在地下流动时沉积表面在沉积过程中发生上升和下沉所引起的地层厚度和岩相变化，指出了可能的砂岩分布优势区及碳酸盐岩孔隙率高的油气远景区。 例如，盐枕生长阶段，盐枕的生长使顶部形成宽阔的隆起，因而在盐枕顶部的地层出现同沉积的和沉积后的减薄。
46、 如果这些地层是河流相、三角洲相或陆坡的重力流沉积，则富含砂的分支河道将绕过盐枕的顶部，沉积在邻近的原始边缘坳陷内，从而使得盐枕顶部的沉积物贫砂，而在远离底辟盐体，甚至在靠近边缘向斜的外缘，发育高孔隙度砂体。,如果盐枕在陆架的硅质碎屑岩或碳酸盐岩下面生长，则会出现相反的情况，盐枕顶部上面的古隆起可能沉积很有潜力的储集层。因为这里是礁块生长、高能粒状碳酸盐岩发育以及由于簸选而使砂岩集中的有利部位。至于底辟生长阶段及底辟后生长阶段圈闭形成的过程，与前已述及的盐丘生长模式分析相似。 总之，与底辟构造有关的圈闭，其油气远景广阔，是今后油气勘探向隐蔽油气藏转,1盐丘顶部背斜砂岩层中的复合圈闭；2盐丘上面的地堑断层圈闭；3多孔盐帽；4背斜翼部砂岩尖灭体中的地 层圈闭；5倒悬体下面的构造圈闭；6不整合圈闭；7龟形构造上砂岩中的断层圈闭；8沉陷区多孔岩相带向着 盐丘尖灭的砂岩中的地层圈闭；9龟形构造顶部砂岩中的复合圈闭；10前期盐枕顶部和翼部上孔隙率增高的碳酸 盐岩中的不整合圈闭；11先期盐枕翼部顶端孔隙率增高的碳酸盐尖灭带中的复合圈闭；12龟性构造顶部上面碳 酸盐岩中的构造圈闭；13龟性构造之上由于古地形而使孔隙率增高的碳酸盐岩的复合圈闭；14盐丘附近碳酸盐 岩中，由于古地形使孔隙率增高以及岩株遮挡而造成的复合圈闭,