莺歌海盆地底辟构造特征及其油气意义——基于构造物理模拟分析

作     者：赖冬 laidong

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘树根

授予年度：2019年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：莺歌海盆地 底辟构造 物理模拟 弥散性剪切 

摘      要：莺歌海盆地位于南海西北大陆边缘、发育众多不同类型的底辟构造,底辟及其伴生构造对油气生成、运移、聚集成藏及保存具有重要影响。但受控于地震资料品质和构造解释不确定性等因素,导致我们对底辟结构-构造特征常常缺乏有效解译和精细刻画,而且对不同区块底辟特征差异的成因机制认识不足。因此,本文通过二维、三维地震资料对莺歌海盆地构造格架及典型底辟构造几何学特征进行解剖,基于几何学-运动学-动力学相似性原理构建砂箱物理模型模拟实验,通过典型底辟构造与实验模型互证对比研究,探讨莺歌海盆地底辟构造形成演化的主要控制因素,并进一步揭示其不同类型输导体系特征及其油气成藏意义。论文主要取得了以下几点认识:(1)基于走滑-伸展、弥散性走滑剪切模型模拟实验,揭示出实验模型与莺歌海盆地结构-构造及沉积建造特征具有较高相似性。构造变形主要集中在基底边界断裂带之间,非底辟带发育高角度弥散性走滑断裂系统,而底辟带以塑性应变为主,同时沉积沉降具有“断陷-坳陷垂向双层结构特征。因此莺歌海盆地中新统之上地层中断裂体系不发育、为碟形坳陷,并且整个盆地缺少明显的控盆边界断裂,而表现出弥散性走滑变形特征。(2)基于弥散性走滑-底辟物理模型模拟实验,揭示出底辟演化过程中塑性物质发生垂向-侧向差异刺穿变形,导致底辟体具有椭圆状-螺旋状非对称几何形态,而且底辟带周缘物质具有“前缘高速、后缘低速的运动学特征,在剖面上表现出“前缘压扭、后缘张扭的局部应力突变结构。通过模型与莺歌海底辟构造间几何学-运动学的互证对比,揭示出弥散性走滑活动是莺歌海盆地底辟构造形成演化的重要控制因素,其诱发了底辟活化、且控制了底辟展布形态。(3)同沉积载荷与底辟隆升动力相互作用控制了底辟结构形态以及围岩层系的变形。早期快速同沉积模型将形成锥状的埋藏型、弱刺穿型底辟,早期缓速同沉积模型将形成圆柱状-喇叭状的强刺穿型、塌陷型底辟,而晚期加速同沉积模型将形成指状的刺穿型底辟。受控于多阶段走滑与沉积中心迁移耦合过程,莺歌海盆地东方区、昌南区、乐东区同沉积过程与上述三种模式具有一致性,从而呈现出相似的底辟构造演化过程。因此,莺歌海盆地底辟类型的多样性受控于区域构造演化所引起的同沉积速率及厚度的差异。(4)基于模型实验-盆地原型对比,揭示出莺歌海盆地垂向输导体系由底辟带的花状结构、底辟结构以及非底辟带的弥散结构组成。底辟结构及其伴生断裂是浅层背斜或断背斜圈闭的主要运移通道,而底辟截断圈闭、地层尖灭圈闭的成藏主要靠翼部牵引剪切破碎带;而弥散结构输导体系为斜坡区复合岩性圈闭成藏提供了运移条件。此外,底辟非对称结构对天然气聚集具有重要影响,底辟长轴端元为应变集中区域,形成了绝佳垂向输导条件,与底辟后缘局部拉张环境相比,底辟前缘的挤压背斜具有更好的成藏条件。