膝褶、膝褶帶、共軛膝褶帶
——一種可能的新型油氣構造樣式

張波李生福,2張進江鄭亞東張仲培

1.北京大學地球與空間科學學院 2.中國石油青海油田公司采油二廠 3.中國石化勘探開發研究院

膝褶、膝褶帶、共軛膝褶帶
——一種可能的新型油氣構造樣式

張波1李生福1,2張進江1鄭亞東1張仲培3

1.北京大學地球與空間科學學院 2.中國石油青海油田公司采油二廠 3.中國石化勘探開發研究院

張波等.膝褶、膝褶帶、共軛膝褶帶——一種可能的新型油氣構造樣式.天然氣工業,2010,30(2):32-39.

受控于最大有效力矩準則的共軛膝褶帶,是各向異性巖石中較為常見的構造變形樣式,依據大量國、內外學者的研究資料及勘探實踐成果,結合膝褶帶幾何學、形成機制以及地球物理資料解釋成果等綜合分析認為,大型膝褶帶和共軛膝褶帶可能被誤解釋為“兩斷夾一隆”的構造形態,原先一些構造樣式被解釋為高角度逆沖斷層的地方更可能是膝褶的樞紐帶。研究結果認為,膝褶帶具備形成油氣構造圈閉的物質條件,可形成有利油氣聚集區;膝褶帶和共扼膝褶帶作為非主造山期構造在油氣勘探和構造解釋上應引起石油地質學家和地球物理學家的重視;結合野外地質構造觀測,利用地球物理資料準確識別和區分膝褶帶構造與斷裂構造是尋找油氣構造圈閉的新思路和新方法。

膝褶 膝褶帶 共扼膝褶帶 褶皺 最大有效力矩 含油氣構造 構造圈閉 油氣聚集區

各種規模的膝褶帶是自然界極為普遍的現象,是層狀介質或纖維狀介質在外力擠壓過程中潛在的破裂模式[1],是調節巖石變形的重要構造樣式[2]。

自1897年Clough提出膝褶構造樣式概念以來,膝褶和膝褶帶的幾何學、運動學、形成機理的研究,備受物理材料學和構造地質學家關注。在地質學領域,地質學家已經由早期對礦物晶體內顯微膝褶帶的觀測發展到對地震資料中膝褶帶的精細識別[3-4],從對膝褶帶幾何學定性描述和試驗模擬[5-6]到對其形成機制的理論探討[2,5];使得膝褶帶理論研究內涵更加豐富,現實意義更為明朗[2,7]。

膝褶帶是層狀地質體中較為常見的構造現象,尤其是各向異性的片巖和部分沉積巖(圖1)。目前,對沉積巖中膝褶帶研究主要集中于理論層面,例如幾何學特征和力學性質的探討[8-9]。

有關膝褶帶的形成機制,一直是理論界探討和爭論的焦點[2,10-12]。我國學者鄭亞東等[2,7]在對共軛膝褶帶的夾角進行定量分析之后,獲得110°的夾角,并提出巖石變形的最大有效力矩準則,解決了Mohr-Coulomb準則對自然界廣泛存在的大變形不能給予合理解釋的難題,該準則控制膝褶帶的取向,因而可解釋拆離褶皺的形成[2,11]。基于野外觀測和地球物理資料分析,鄭亞東等提出柴達木盆地油泉子構造為共軛膝折帶構造樣式,而非斷裂構造;并認為其可能形成膝褶帶相關的裂縫型油氣藏[11-12],最大有效力矩準則在柴達木盆地油氣地質勘察實踐中得到了進一步證實和應用;新近研究報道了塔里木盆地巴楚隆起區的二維地震剖面上也識別出大量膝褶帶構造[4]。近期Camerlo and Benson[3]對墨西哥灣深水盆地西北部Perdido褶皺帶內的地震資料重新處理和解釋發現:控制該褶皺帶的主構造樣式不是“背沖斷裂”組合或斷層相關褶皺,而是“膝褶型褶皺和共軛膝褶帶”,并指出了地震資料解釋中造成膝褶帶誤解為斷層的技術原因和理論認識因素,如高角度背沖斷裂解釋方案存在的理論缺陷。國內丁道桂等[13]在對川東褶皺帶高陡背斜研究之后也認為區域性大尺度膝褶構造控制川東地區天然氣藏的形成與分布。

圖1 自然界中、大尺度的膝褶構造圖(a)二維地震剖面上識別出的膝褶,塔里木盆地巴楚隆起帶內;(b)片巖內發育的膝褶構造,內蒙古大青山構造帶

上述理論和實踐成果為進一步探索膝褶帶構造在油氣勘探開發實踐中的應用提供了基礎和依據。然而,這一重要的構造樣式往往在油氣勘探實踐中被忽視和遺忘,究其原因,可能歸因于人們對該構造樣式的認知程度、地震資料處理技術和手段以及其在地震剖面中識別難度。所以筆者立足于從膝褶的野外觀測、幾何學、運動學及其形成機制、地球物理勘探研究新成果諸方面討論含油氣盆地區膝褶構造變形的識別依據及油氣成藏的可能性;試圖從構造地質理論層面為石油地質學家和地球物理學家提供揭示“兩斷夾一隆”或“背沖斷裂”樣式的新方案——“共軛膝褶帶”構造樣式。

1 膝褶、膝褶帶幾何學特征

脆性斷裂或破裂屬于巖石的不連續變形,而廣義上膝褶為一種特殊的褶皺類型[12],屬巖石連續變形范疇,是變形擠壓方向與巖石層面(或面理)近平行時發育的變形樣式[14];而在本文中,膝褶(kink)、膝形褶皺(kink fold)和膝褶帶(kind-band)這些術語是最廣的含義,膝褶發育尖銳的或平緩彎曲的樞紐;膝形褶皺是指某一種膝褶化作用機理形成的單斜幾何形態褶皺, Suppe曾使用“角度或彎曲褶皺(angular or curved folds)”來稱這類構造[15];膝褶帶為一個狹窄條帶,由一組近平行的界面圍限,帶內先期發育的面理或層理發生偏轉進入新的方向,帶內具有一致的層厚(圖2-A);屬連續變形范疇[2,16];其幾何學特征是由平直兩翼構成的不對稱膝狀褶皺,平緩翼長、陡傾翼短,具有尖棱狹窄的轉折端(圖2-a,b);膝褶帶的層間滑動局限在膝褶帶的陡翼內(圖2-c);故而,單個膝褶帶具有尖棱狹窄的轉折端(圖2-c),而共軛膝褶帶間的背斜具有平直的箱形轉折端(圖1-b、2-b)。與彎滑褶皺的差異在于,彎滑褶皺的兩翼發育層間滑動,通常形成圓滑的轉折端(圖2-d)。

剖面上,膝褶帶沿長度方向逐漸呈錐形消亡于一點(圖2-a),或者通過變窄進入某個狹窄的剪切帶;膝褶帶幾何樣式必然引起面理或層理的相對位移;膝褶帶通常以共軛對樣式產出,引起共軛膝褶帶和共軛褶皺(圖1、圖2-b);膝褶帶相互穿插決定了膝褶褶皺樞紐或膝褶軸的方向(圖2-b)。

圖2 理想膝褶帶幾何特征示意圖(a)面理或層理穿透兩個相互平行的膝褶面發生角度的改變,并導致膝褶帶兩側面理發生了相對錯位,膝褶帶呈錐形滅亡在一點[17];(b)共軛膝褶帶交叉;(c)膝褶型轉折端形成的褶皺;(d)彎滑型轉折端形成的褶皺

許多野外觀測報道膝褶帶常呈單斜[2,15,17]或呈共軛對產出[2,6,15,18],且兩者間的夾角一般為110°,膝褶帶邊界與長翼間的夾角大約為55°(圖2-b),然而,并非所有的膝褶帶體系都可以利用二維幾何和運動學給予準確的描述,Kirschner and Teixell 認為強烈彎曲的膝褶帶幾何為非平面應變的產物,這種非平面應變源于局部應力的調解,并給出了膝褶帶三維空間幾何模型。該模型將膝褶帶幾何和運動學與體應變間建立了關聯(圖3),類似于脆性斷裂作用[20-22]、脆韌性斷裂作用[23]和韌性剪切作用[24]。

圖3 不同流變態中膝褶帶體應變形式圖(a)在主應力與主增量應變軸對稱情況下,在共軸平面應變變形過程中,共軛擠壓膝褶帶的發育;(b)共軸非平面應變變形中共軛膝褶帶發育

膝褶帶和共軛膝褶帶幾何學特征表明:膝褶帶樞紐處容易形成構造高點,共軛膝褶帶之間的“V”形褶皺也具備構造高位特征(圖2、3),這是形成與背斜高位有關油氣藏的重要條件;三維空間膝褶帶或共軛膝褶帶縱向和橫向貫穿多套地層單元,且共軛膝褶帶也存在互相交叉,使流體在地層間、地層與膝褶帶之間發生運移和聚集成為可能,保證了完整的壓力體系;膝褶帶存在一定的寬度暗示其具備富集流體的空間條件。膝褶帶內地層傾角發生旋轉,統一呈現高角度(圖2、3),而膝褶帶外地層未發生旋轉,普遍低角度。因此,在地震剖面上膝折帶內普遍以低反射帶出現,而帶外呈高反射,同時這個低反射帶具有一定的寬度,從一般視覺角度觀察,膝褶帶兩側的地層似乎發生了一定的位移,在地震剖面上往往會被誤解為脆性斷裂。

2 膝褶帶形成機理及其潛在的油氣構造意義

膝褶帶生長機理備受學者關注[25]。Rondeel[26]很早就提出膝褶帶的擴張增厚是通過膝褶帶樞紐面旋轉方式來遷移的,這樣的方式將引起膝褶帶內部巖層產狀與外部巖層產狀間夾角φ隨膝褶帶擴展而逐漸增大(圖4-a)。Honea and Johnson[27]進行彈性多層膝褶作用的數值模擬,試驗結果表明:膝褶帶的寬度與彎曲剛度、剪切強度、巖層局部初始傾斜等因素有關,但Honea and Johnson[27]的理論僅僅適用于滑動面平行擠壓軸的情況。隨后,Weiss[28]提出膝褶帶寬度擴張生長的兩個模式(圖4-a,圖4-b),但他強調當φ角值小于60°時,“生長模式1”比“生長模式2”更為重要,當連續生長的膝褶帶內部的巖層旋轉角度φ大約為60°時,生長模式2占主要地位[8]。其他的試驗結果也暗示,在褶皺作用的早期,膝褶帶增寬方式類似于“生長模式1”[19]。

目前,較被認可的兩個認識是:一種觀點強調,膝褶翼繞固定的樞紐旋轉(圖5-c,圖5中灰色條帶代表機械性質各向同性的能干層,其內部沒有剪切;紅色條帶是非能干層,可以發生內部剪切);而另一種觀點則認為樞紐的側向遷移引起的擴展形成膝褶帶[8](圖5-a)。在實際地質研究中,一些學者假設為前者[10,18,29],而新近的野外觀測和多層介質試驗結果暗示活動樞紐膝褶化作用的解釋似乎更為合理[8]。

圖4 膝褶帶增寬模式圖(a)膝褶帶寬度增加模式:隨著膝褶帶的擴張,φ角增大;(b)膝褶帶寬度增加模式:當膝褶帶擴張時,φ角始終保持衡定

圖5 理想狀態下的膝褶和“V”形褶皺的4種生長機理圖。(a)活動樞紐膝褶生長和膝褶帶形成過程;(b)活動樞紐“V”形褶皺作用通過活動樞紐膝褶帶的交叉和擴展產生;(c)固定樞紐膝褶化:固定的膝褶帶邊界之間區域的地層旋轉;(d)固定樞紐“V”形褶皺作用:巖層相對于固定的樞紐發生旋轉產生層彎曲和緊閉褶皺

樞紐遷移模式(hinge-migration model)認為:膝褶帶初始態為透鏡狀,沿縱向遷移,隨應變遞增,膝褶帶側面通過側向遷移而促使膝褶帶加寬(圖5-a)。在生長全過程,膝褶帶平分內、外巖層(或面理)(即α= β),體積和面理(或巖層)空間守恒;這個模型暗示膝褶面改變了其內部物質的位置。在固定樞紐模式中,在無限小應變中,膝褶面的物質位置和α是確定的,隨著應變的逐漸加強,兩膝褶面之間的巖層面理發生旋轉,這樣β和γ就存在一個相反的關系;在旋轉的過程中,體積和面理空間發生改變(圖5-c)。這兩個模型在自然界都有各自的實例,但也存在一些膝褶帶不符合這兩個模型,例如澳大利亞東南部Myster海灣膝褶帶[6]。

Verbeek[30]提出判別膝褶帶生長類型的最通用方案,即使用膝褶內外角大小關系進行識別;在理想活動樞紐膝褶生長模型中,內外膝褶角大小相等(圖6-a);另一種情況,如果膝褶帶內總體積增大(圖6-b),在固定樞紐褶皺生長模型中,內外角度關系表現為:β>α (圖6-b)。

為了驗證Verbeek提出的這種關系,Stewart and Alvarez[8]對意大利Umbriamarche Apennines褶皺區內膝褶帶進行了大量細致的測量和統計,發現在活動樞紐機制控制下的膝褶化過程中,和角很少有相等的情況,進一步的分析顯示:β和α角度關系主要受控于膝褶帶內或膝褶帶外巖體順層面的微弱滑動,當層間滑動發生在膝褶帶內部時,產生β<α的關系(圖6-c);當層滑發生在膝褶帶外側時,就會有β>α(圖6-b);他們強調微量的層滑都可能對β和α角的差異產生很大的影響,且微弱的變形對β和α角產生明顯改變,而與膝褶作用無關[8]。

圖6 膝褶帶內外巖層順層滑動對膝褶帶內、外角關系的影響效果圖

從膝褶帶不同的生長模式我們不難總結(圖5、6):膝褶化過程中,膝褶內和膝褶外巖層的彎曲與層間滑動是主要的變形方式,這種變形方式將在膝褶帶內或膝褶帶外形成豐富的張性破裂(微裂縫)(圖5-c,圖6-b、c);在低孔隙度、低滲透率巖層中,陡傾膝褶帶或共軛膝褶帶的發育將大大增強總儲集滲透能力。膝褶帶的形成從幾何上要求前后體積守恒:β>90°時,巖層長度縮短,厚度增大;β<90°時,巖層長度拉長,厚度減薄。然而,許多天然和實驗形成的膝褶帶,帶內常出現礦脈充填的各種張裂空間[11-12],包括層間剝離脈、雁行張性脈、鞍狀脈和三角形礦脈[31],表明帶內巖層缺乏足夠的可塑性,巖層長度和厚度不能滿足變形所要求的變化。如果巖層長度保持不變,帶內的體積變化(擴容)與α和β之間關系為:Δ=sinβ/sinα-1[31-32]。因此,膝褶帶形成早期為:β>α,膝褶帶表現為擴容作用(圖6-b),帶內面理或層理間厚度(t1)大于帶外面理或層理間厚度(t0),膝褶帶內巖層趨于增厚;β=90°時,膝褶帶厚度達到最大;如果巖層的厚度不變,帶內體積便增大,變形后帶內空間體積的增大所導致的真空或低壓趨于將周邊的高壓流體(熱液或油氣流體)吸入,形成膝褶帶內順層剝離而充填礦脈或巖脈[18,31-32]。當內夾角β增至90°以后(β<α)帶內流體壓力增大,巖層長度趨于加長、厚度趨于減薄,形成與層理近垂直的張裂隙(圖6-c);流體趨于流入這些低壓空間和擠入膝褶帶旁側形成鞍狀礦脈或油氣聚集。因此膝褶帶有利于流體的運移和聚集。

Stubley[6]的理論研究結果也支持膝褶帶內張裂隙的出現,他認為最大主壓應力σ1與膝褶帶外部巖層間的夾角大小可能對已有膝褶帶的改造起主要控制作用,指出σ1位于已有膝褶帶面與其外部巖層交角的銳角方向,并且剪切應力沿膝褶帶總旋轉的反方向(圖7-a);試驗研究也表明新的、或已存在膝褶帶的側向擴展支持這種應力場條件[33]。另一種情況是,σ1的方向位于已有膝褶帶與外部巖層交角的鈍角方向(圖7-b),膝褶帶外部地層發生層間滑動,并進入膝褶帶內部可能是膝褶帶加寬的一個重要因素,同時也誘使階梯狀膝褶帶面或膝褶帶面的錯位、張性破裂的出現(圖7-b2,圖7-b4)。理論和野外觀測一致表明,張裂隙是膝褶帶內變形或膝褶生長過程中的伴生產物[11]。

鄭亞東等曾利用斷層閥模式對柴達木盆地油泉子構造的膝褶帶進行油氣評價指出[11]:斷層閥模式合理地說明斷層活動、流體壓力和礦物沉淀之間的密切關系及其周期性的活動規律;膝褶帶雖與斷層帶不同,但其成長過程引起的擴容和伴生的張裂隙,同樣會導致膝褶帶內流體壓力的驟然下降,并吸入帶外流體;這種擴容和泵吸作用可能有利于油氣運移和聚集成藏,同時,由于膝褶帶邊界保持巖層的連續性和連通性,無大型貫穿性斷層,因而,比斷層帶更有利于流體的運移與聚集;地面出露的膝褶帶中見有殘余油跡,表明沿膝褶帶確實發生過油氣運移和聚集的過程,他們的研究推測,油泉子構造高點不僅有利于形成與背斜高點有關的一般性油氣藏,而且有利于形成膝褶帶裂隙油氣藏[11]。值得提及的是膝褶構造并不排除流體的垂向運移,尤其是在構造變形疊加活躍的區域,應力場體系的改變,可能造成膝褶的重新改造,如帶內脆性破裂或斷裂的發育(圖7-b)。

圖7 最大主壓應力方向的不同對先存膝褶帶改造的影響圖(a)最大主壓應力方向位于膝褶帶面與外部面理銳夾角方向時;(b)最大主壓應力方向位于膝褶帶面與外部面理鈍夾角方向

3 基于地震信息的膝褶帶識別

John Suppe等[34]在論述斷層相關褶皺理論時曾預言膝褶帶遷移是褶皺生長方式之一,控制生長地層的發育;這一預測在隨后的理論論證和地震資料解釋中得到進一步證實[34-35],他們給出了穩定傾角膝褶帶軸面遷移的5種運動學模式和生長地層樣式(圖8)。

圖8 穩定傾角膝褶帶遷移的運動學模式及變形過程中生長地層圖(a,b,c,d,e,f)為膝褶帶遷移的5種運動學模式,膝褶帶軸面相對運動(生長地層前的變形);(a′,b′,c′,d′,e′,f′)為5種膝褶帶遷移變形過程中的生長地層

在圖8中,膝褶帶不同遷移模式對其右翼褶皺中的生長地層的控制,生長地層很好地記錄了膝褶軸面遷移變形過程的運動學特征。值得注意的是膝褶帶寬度在生長地層前的巖層中是保持穩定(圖8),隨著生長地層的發育,膝褶帶向上逐漸變窄,在現今的沉積表面消減為零寬度,上述5種模式在自然界都可以觀測到,可作為識別膝褶帶的一個重要標志;新近筆者對塔里木盆地巴楚隆起區內二維地震剖面的解釋中識別出的膝褶帶構造樣式及其生長三角,且生長三角類似于圖8-c的理想模型。如圖9所示,塔里木盆地巴楚隆起區橫穿隆起西南西坡某地震剖面中的膝褶帶和共軛膝折帶,地震剖面所反應的生長地層,向上變狹窄的膝褶帶;膝褶帶內呈現低反射特征,剖面中顯示的生長地層向上趨于狹窄(左側膝褶帶),而深部寬度穩定。

隨著地震資料處理技術的不斷提高,新近有學者嘗試應用膝褶構造樣式解釋基底滑脫層發育的擠壓構造區內的構造變形。

如Camerlo and Benson[3]對北美最大的背斜油氣藏——墨西哥灣深水區Perdido褶皺帶地震資料重新解釋,認為該帶主要構造樣式為膝褶帶型拆離褶皺(圖10)(kink-style detachment fold),這與前人提出的斷層轉彎褶皺和疊瓦逆沖褶皺[33]以及“兩斷夾一隆”構造樣式的解釋方案均然不同[36]。

圖9 塔里木盆地巴楚隆起區膝褶帶和共軛膝折帶圖

圖10 典型膝褶帶型拆離褶皺幾何模型(a)及膝褶構造樣式的地震信息響應(b)圖[3]

圖10-a:膝褶型拆離褶皺包括2個共軛膝褶帶及其中間所夾持的背斜;共軛膝褶帶向深部匯合;背斜頂呈三角形,且地層面平整,這個平整的地層寬度向下逐漸變小成一點,與軸面匯合點(P1)重合;在匯合點之下出現頂尖褶皺。圖10-b:亞水平的地層為高反射區,在地震剖面上呈三角形;膝折帶以低反射為特征。

Camerlo and Benson[3]初步總結指出如何利用地震信息識別和區分膝褶構造和斷裂構造,結合筆者新近對塔里木盆地巴楚隆起區內的二維地震資料分析和野外構造觀測,認為膝折帶一般呈低反射帶,且條帶狀、低信噪比、低反射條帶存在一定寬度,條帶與其外部巖層呈高角度關系,帶內反射面角度陡立,這些低反射帶常共軛出現(圖9、11);發育膝折帶構造的下部一般存在一個區域性滑脫層,如膏巖層。

根據最大有效力矩準則[2],對稱共軛膝褶帶間的理論共軛夾角為110°±20°,針對Camerlo and Benson解釋的共軛膝褶帶,筆者估測其鈍交角平均值為115° (圖11-b),而塔里木盆地巴楚隆起區內共軛膝折帶的鈍夾角統計平均值為124°(具體數據和過程分析另撰文),與理論值相差無幾,遵循最大有效力矩準則;與理論值的誤差可能源于地震剖面橫縱比例以及測量過程中人為因素所致。

圖11 橫穿Perdido褶皺帶的地震剖面[3]圖(a)未做解釋的三維疊后時間偏移圖;(b)褶皺中包含的高角度低反射帶;(c)三角形高反射區;USR為上地震反射面;DSR為深地震反射面;tD為韌性滑脫層頂;垂向放大約1.5∶1;TW T為雙傳播時間

4 討論與總結

在許多油氣構造解釋和分析中,一個常見的油氣構造樣式是逆沖相關的背斜圈閉,具體結構是“背沖斷層”或“Y”形逆沖斷層及其夾持的背斜形成“斷隆構造”,即所謂的“兩斷夾一隆”構造樣式;其中“兩斷”一般解釋為高角度逆沖斷層,這一解釋缺乏理論支持,即根據地震資料解釋的“陡傾逆沖斷層”與斷裂理論和巖石力學實驗結果不相容[2-3],構造地質學中廣泛采用摩爾—庫倫準則解釋脆性斷裂的形成,即脆性斷裂面或破裂面與主壓應力(δ1)間的理論夾角為30°,共軛斷裂面或破裂面間的夾角為60°;而自然界和實驗模擬一致顯示連續變形(韌性變形)不遵循摩爾—庫倫準則,大量的野外地質構造觀測表明共軛韌性變形帶面對縮短(或擠壓)方向的夾角總是鈍角,Zheng等統計自然界和試驗觀測數據[2],表明共軛韌性變形帶間縮短方向的夾角為95°～130°,最大有效力矩準則的理論預測角為109.4°[2]。由此推斷以往被解釋為“兩斷夾一隆”的構造式樣實為連續變形,而非脆性構造,且 Zheng等利用最大有效力矩準則對共軛膝褶帶的理論預測可以合理解釋這一構造現象[2,11]。

新理論的實踐以及新近地球物理資料解釋已表明:最大有效力矩準則不但可以準確解釋這類構造現象,更重要的啟示是“兩斷夾一隆”的解釋方案值得商榷,實際的構造樣式更可能是大型共軛膝褶帶,原先解釋為高角度逆沖斷層的地方可能是膝褶帶的樞紐帶。

膝褶帶的幾何學與運動學特征、形成機制等因素都決定其具備形成油氣構造圈閉的有利條件,可以形成有利的油氣富集區:①膝褶帶樞紐處容易形成構造高點,膝褶帶內發生陡傾變形且垂向增厚的巖層,即其本身發育一定寬度,無論是膝褶帶自身還是共軛膝褶帶之間的膝褶型褶皺的平直地層引起的大型楔體效應都具備形成有效構造圈閉的可能。②膝褶帶自深部向淺部“縱向貫透”多套地層,膝褶帶邊界處橫向保持與兩側巖層連續性和連通性,無大型貫穿性斷層,因而比斷層帶更有利于流體的縱向和橫向運移與聚集。③膝褶型褶皺兩側為陡傾的膝褶帶,而非斷層,這就為構造內部提供了油氣運移和儲集的驅動機制;如果褶皺的長度受控于大型所謂“背沖斷層”,發生統一的流體壓力系統被分隔的可能性就會增大,最終由于開采儲層壓力的消耗而影響采收率;相反,膝褶型褶皺陡傾側翼可能提供強大的統一壓力體系支持,進而大大增加儲層產能和開采。④膝褶形成過程(或再次膝褶化)和膝褶帶幾何形態都決定了這種構造樣式具備良好封閉能力,膝褶作用不可能破壞圈閉,因為在膝褶化過程中彎滑是主要的變形方式,軟弱單元被認為發生了剪切變形而非延伸產生開啟破裂(這種開啟破裂對圈閉的封閉能力有傷害)。⑤膝褶帶內由于巖層扭折而發育各種擴容空間,表明膝褶帶為裂隙和張性空隙的密集帶;擴容作用的存在,其斷層閥的泵吸作用不斷抽吸帶外兩側儲層和烴源巖中的油氣,有利于油氣運移和聚集成藏。

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DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.007

Zhang Bo,lecturer,born in1978,is mainly engaged in teaching and research of tectonic geology and tectonophysics.

Add:Haidian District,Beijing100871,P.R.China

Tel:+86-10-62758325 E-mail:geozhangbo@pku.edu.cn

Kink,kink-band and conjugate kink-band:A probably potential new type of structural trap

Zhang Bo1,Li Shengfu1,2,Zhang Jinjiang1,Zheng Yadong1,Zhang Zhongpei3

(1.School ofEarth and S pace Science,Peking University,Beijing100871,China;2.PetroChina Qinghai Oilf ield Company,Germu,Qinghai816400,China;3.Sinopec Ex ploration and Production Research Institute,Beijing100083,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE2,pp.32-39,2/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

The conjugate kink-band under the control of the Maximum Effective Moment Criterion(MEMC)is a common type of structural deformation in anisotropic rocks.Based on the previous study results and exploration practices,we comprehensively analyzed kink-band geometry,formation mechanism and interpretation of geophysical data.It is believed that large kink-band and conjugate kink-band may be misinterpreted to be some kind of structural attitude with an uplift occurring between two faults.Some structural styles that were previously misinterpreted to be high-angle reverse faults are more possibly of hinge zones of kinks.The kinkbands have the conditions of forming structural traps,thus may be favorable hydrocarbon accumulation zones.As structures formed in non-major orogenic period,kink-bands and conjugate kink-bands should draw the attention of petroleum geologists and geophysicists during exploration and structure interpretation.Accurate identification and discrimination of kink-bands from faulted structures by using geophysical data and in combination with field observation of geological structures is a new idea and methodology for searching for structural traps.

kink,kink-band,conjugate kink-band,fold,maximum effective moment,oil/gas-bearing structure,structural trap,hydrocarbon accumulation zone

book=32,ebook=17

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.007

2009-10-20 編輯 羅冬梅)

國家自然科學基金青年科學基金項目(批準號:40802050),中國博士后科學基金(編號:20070420065)。

張波,1978年生,講師;主要從事構造地質學和構造物理學教學和研究工作。地址:(100871)北京市海淀區北京大學地球與空間科學學院。電話:(010)62758325。E-mail:geozhangbo@pku.edu.cn