构造地质学——第3章-底辟构造

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2>底辟阶段 随着盐不断 向盐丘流入，盐 丘上拱，刺穿上 覆地层，从而造 成盐丘周围上覆 地层快速沉降。 随着沉积在沉降 区的堆积，产生 了标志底辟阶段 开始的次级边缘 向斜(二级)，从 向斜中心往盐丘 地层加厚。
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3>底辟后阶段 盐丘发生相 对低幅度的上升， 通常在浅部附近 地层中产生补偿 沉降，也就产生 了第三级边缘向 斜。简介：具剥 蚀间断的多阶段 发育模式。
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第４节
我国东部底辟构造的主要 类型及基本特征
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1．概述
①从地区看，分布广泛； ②从类型看，有盐底辟构造、泥底辟构造及岩 浆底辟构造； ③从刺穿与否看，有刺穿的，也隐刺的。
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胜利 辛镇 构造
2．类型 东部含油气盆 地中主要为隐刺穿 构造，按其隆起幅 度可以分为三种：
a．流体不能及时排出，粘土层处于欠压实状态；
b．埋深加大，流体压力会升高，粘土层的内摩擦角会 减小，塑性流动性增强。
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2>粘土矿物对塑性影响 ①主要成分：蒙脱石、伊利石和高岭石， ②根分析，蒙脱石粘土岩的渗透性最差，流体不易排出 易造成欠压实， ③蒙脱石的内摩擦角在粘土矿物中最低，一般5—9°。 粘土岩中蒙脱石含量越高，塑性越强。
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2>按形成的力学机制 垂直底辟：主要为盐底辟
排驱底辟：主要为泥底辟
泥底辟
盐底辟
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第２节 盐底辟构造
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1．基本特征 1>形态 平面上，主 要表现为圆形、 椭圆形、脊状。
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但最普遍、最重要的是盐和粘土。
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2．分类 1>按照底辟核 与圈岩的关系： 刺穿型：底辟成 熟阶段 隐刺穿型：①底辟 初期阶段； ②底辟物质粘度大、 塑性差、变形弱
刺穿 隐刺穿
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依据塑性物质源的深度，将底辟构造划分为深源型
和浅源型两大类。深源型底辟构造主要指地壳或地慢岩
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第3章
底辟构造
长江大学地球物理与石油资源学院
2007年1月
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第１节 底辟构造的概念及分类
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1．概念
地壳深部塑性岩层在外力作用下发生“底辟作 用”，由此产生的构造叫底辟构造。这些岩层包 括：蒸发岩(特别为盐)、粘土岩、泥炭、泥灰岩、 冰、火成岩及某些变质岩。
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4．岩性、厚 度变化特点 1> 底 辟 前 阶 段 ； 2>底辟阶段； 3> 底 辟 后 阶 段 。
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三、盐底辟构造发育的物理模拟
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与盐丘伴生的隐蔽圈闭
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⑥发育边缘向斜
发育强度低
不发育边缘向斜
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3.形成机制 盐的塑性机理取于T和P，而泥的塑性取决于泥岩的压实状态 和泥岩中的成分，与P和T无关。 1>欠压实机理 ①刚沉积的海相粘土层，常呈流体或半流体状态，有很强流 动性， ②如果盆地沉降速度和沉积速度都很快，粘土层很快被埋藏 粘土孔隙中的水被封闭起来，那么：
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ρ盐<ρ上覆 层
ρ上覆层 <ρ盐
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差异 负荷
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4> 边 缘 向 斜
①差异负 荷作用盐 源层减薄， 周围上覆 地层沉塌 陷；
②近盐丘 一侧，由 于牵引作 用，地层 外倾。
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4．盐丘演化阶段
浆沿深大断裂侵入或喷发导致沉积盆地盖层褶皱或断裂 所形成的构造。浅源型是指沉积盆地塑性盖层在外力作 用下发生塑性流动上拱所形成的构造。依据引起外力的 主要因素和外力作用方式，浅源型底辟构造又可划分为 凸起一差异负荷型、重力扩展一差异负荷型、基底断层 控制型及盖层断层控制型4种成因类型(表1)。
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①高隆起背斜
主要发育在盆 地的中央隆起带上， 如东营凹陷的辛镇、 文留构造及潜江凹 陷的王场构造。
廊坊 凹陷 琥珀 营 （泥）
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霸县 凹陷 高家 堡构 造 （泥）
江汉 王场 构造
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②低隆起背斜 多为短轴背斜， 幅度较低，倾角 平缓，断裂简单，
核部塑性较薄，
呈忱状，多分布 在凹陷陡翼的边 缘，如东营凹陷 坨庄构造。
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6>分带性 分带性明显；盐丘构造一般自盆边向盆内呈排带展布。
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图3－8
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盆地边 缘的底 辟，地 堑发育 偏覆 地层 不发 育断 层， 仅发 育低 幅度 同沉 积披 覆背
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2005 随着向盆 内推进， 底辟幅度 增加，上 覆层内开 始发育断 层，同沉 积披覆背 斜的幅度 随之增大， 部分层开 始被刺穿
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剖面上，主要表现为盐枕、盐株。
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带状盐 丘沿走 向，剖 面形态 的变化
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2>断裂系
平面上： 同心状， 放射状， 断层规模 小，局限 于底辟范 围内。
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高邮凹 陷吴堡 断裂带 与岩浆 活动有 关的局 部构造
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伴生构 造发育
高邮凹陷卸甲庄构造
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辽河油田大民 屯凹陷
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莺歌海盆地泥岩底辟发育特征
莺歌海盆地
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4．外力因素 1>密度侧转 由密度差产生的浮力一般不如盐底辟那样重要，其原因： ①泥岩即使具有高压异常，总还有一定的压实作用：
②没有绝对的封闭环境；时间的推移，泥核和负荷层底间 的密度差将减小，浮力减小
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2>重力作用 退覆沉积层序很重要的地质条件。退覆层序有三个 特征点： ①密度大p砂盖在p小的泥岩之上；
胜利坨庄构造
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东营凹陷塑性岩脊分布
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③微弱 背斜隆起
多分 布在塑性 岩很薄或 尖灭带附 近隆起幅 度 在 50m 以下，面 积小，断 裂微弱， 如牛庄构 造。
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3．特征
①底辟核的塑性物质为盐、膏、泥混合物； 底辟构造隆起幅度较低，构造较简单，以隐刺穿 为主，核部的塑性层具忱状、脊状形态，具有复 杂程度不等的“包心菜”式地堑； ②在平面上，线性排列明显，呈雁列，表现 出水平扭动的特征 。
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第３节
泥底辟构造
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1．基本特征
欠压实状态的泥岩具有更高的孔隙度、低的密度、 低的机械强度和低的粘。易变形。特征： 1>低的声波传播速度，大约在6500～8500ft／s。 低于正常泥岩， 2>低的密度值，一般2．1～2．3， 3>低的电阻率， 4>极高的孔隙流体压力。
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2>断裂系 剖面上： 上覆地层 呈背斜形 态，并被 断层复杂 化大多形 成地堑断 裂系，可 同向，可 反向。
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3>岩帽 是由于地下水对盐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，且上、中、下三层：方 解石、石膏、硬石膏
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4>悬挂体(倒挂体)
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随着向盆 内推进， 底辟幅度 增加，上 覆层内断 层进一步 增多，同 沉积披覆 背斜的幅 度随之进 一步增大， 被刺穿的 上覆层增 多
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2．发育机制 1>概述 盐丘生长是盐岩在高温高压下塑性变形的结果。塑性变形取 决于两方面的因素： ①盐本身的塑性； ②外力：重力、构造力。 重力盐丘：沉积差异引起。 挤压盐丘：构造应力产生的。
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2．与盐构造的比较 1>相同点： ①地震反射表现为杂乱； ②若为生长构造，则和沉积 同时发生；
③顶部地层中发育断裂，时 常形成地堑断裂系。
泥底辟
盐底辟
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2>不同点 盐 ①无孔隙 ②p≈2．2 ③高流速 ④刺穿高 泥 高孔隙度，低渗透率 低p 低流速 刺穿低
⑤发育强度高
l>底辟前阶段(盐枕阶段) 盐在外力作用下，在某一部位 集中加厚上拱，盐隆或盐的形 成，周边沉陷随之发生，随着 沉积物的堆积，边缘向斜产生 了一级边缘向斜，轴部盐丘地 层沉积物薄。值得注意：盐丘 上覆地层顶部的剥蚀。这种剥 蚀沉积物被搬到边缘向斜中， 其结果： ①降低了盐丘上方负荷重量； ②增加了边缘向斜的负荷重 量，加速盐丘的上升速率。
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4．岩浆底辟构造 1>概念 就苏北盆地东台坳陷的岩浆底辟构造来谈，该坳陷在新 生代岩浆活动强裂，层位多达12层之多，形成了一系列与岩浆 活动有关的底辟构造。 2>类型 按岩浆侵入的产状，分为两类： ①岩株式底辟构造沉积前，侵入在后；岩浆侵入高度大； 侧有牵引，顶有背斜。 ②岩盘式底辟构造 辉绿岩呈岩盘状产生；背斜宽缓，为一穹窿；背斜两翼 各有一条正断层，成一个简单地堑系。
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2>盐岩的塑性变形 盐岩在常温常压下为固态，但是在高温高压下盐岩的塑 性明显增强。 3>盐丘生长的外力因素
①差异负荷：盐岩以上的厚度差和岩性差异，引起 的，尤其是厚度强烈的差异，造成的压力差可达上百至 几百个大气压。在盐丘发育的晚期，这种作用更加明显。
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②密度倒转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： a．盐的相对密度 ρ盐<ρ上覆层； b．盐层要有足够的厚度； c．盐层以上的负荷压力分布不均匀，或盐层表面 有足够大的起伏。 长期发育的底辟：早期可能浮力起主要作用， 后期差异负荷可能起重要作用。
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无边缘向斜
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大体上可归纳为3个发 育 演 化 阶 段 :(1) 渐 新 世始发期，该阶段 由于密度倒转及差异 负载作用，形成一些 低幅度的雏底辟及初 期底辟构造。渐新世 末期，地壳区域性抬 升，地层遭受剥蚀， 迫使底辟一度停止活 动;
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(2)中新世快速生长发育期， 亦有部分泥底辟是从该期开 始发育雏底辟的，由于渐新 世末期基底深大断裂的左行 剪切活动和中新世末期的右 行剪切活动的区域水平应力 作用，导致盆地中部产生了 一系列呈南北向雁行式排列 的断裂通道，进而为泥底辟 快速生长及其展布格局创造 了有利条件，这一时期盆地 快速沉降，亦促进了底辟的 迅速发育生长。中新世末地 壳又有所抬升，泥底辟生长 发育再度暂时停止;
①岩帽盐岩和围 岩的密度差引起的。地 表浅处沉积物密度可能 低于盐的密度。因此， 上升的盐侧向扩展进入 沉积岩中。 ②悬挂体下面的地 层一般较陡，有时近于 直立，常为良好的圈闭。
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5>边缘向斜 ①在盐丘 的周围地区常 存在一个环形 洼地——边缘向 斜；盐丘所特 有的构造。一 般发育在深层， 且平面上呈环 形展布。 ②按边缘向斜 产生的序次分 为一级、二级、 三级等。
②快速堆积，有利地底部泥岩中异常孔隙流体压力 的形成；
③随着三角洲沉积体不断向前推进，造成前积方向 上压力的不均衡。
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3>构造应力是褶皱区及前缘地带泥底辟发育的主要动 力： ①水平应力将使欠压实泥岩上下层间产生不协调褶皱； ②水平挤压(扭动)还可使饱含水泥岩产生超压；大大降低 泥岩的内摩擦角，使其塑性增强； ③断裂一般为薄弱带，可为塑性层的侵入提供通道，形成 底辟。
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Ⅰ龟状。该类型埋藏较深，
顶面高度大约在 T6--T5层位 间。
Ⅱ丘或丘陵状。该类型刺 穿上覆沉积层的幅度≥3000m， 顶面高大约在T5一T4层位间。 Ⅲ山峰或钟乳石状。该类 型大约占本区已探明泥底辟构 造总数的50％。顶面高度大约 在T4一 T3层位间。
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(4)蘑菇状 (mushroom)。该 类型刺穿上覆沉 积层的幅度最高， 热动力、差异重 力和水平应力作 用下驱动泥底辟 构造形成与演化 的动力学特征最 为强烈，体积最 大，刺穿上覆沉 积层的幅度8000m， 顶面高度大约在 T3-T2层位间，有 些已刺穿到T1-T0 层位间。