高邮凹陷南部断阶带构造特征及沉积演化

摘要

本文综合利用地质、测井、地震等资料，对苏北盆地高邮凹陷南部断阶带进行三维构造精细解释，在研究区基底断裂发育规律分析的基础上，重点研究吴堡断阶带和真武断阶带的几何学、运动学特征，明确断阶带成因机制和构造发育模式，并分析其内部的构造差异性。并根据岩心、测井等资料进行单井相、剖面相分析，明确南部断阶带沉积相类型及发育特征，进一步剖析沉积演化规律。最终总结研究区构造、沉积与油气成藏的关系。 深部地震等多元化资料表明，真武断裂是高邮凹陷一条重要的基底断裂，总体呈弯曲线性发育，东段走向 NE、倾向 NW，西段走向 NEE、倾向 NNW，为铲式逆断层，其形成受控于中国东部中生代的构造挤压应力场，可分为印支早期、印支晚期、燕山期3个演化阶段。 南部断阶带几何学研究表明，东段吴堡断阶带和西段真武断阶带的走向分别为 NE和NEE。吴①断层、真①断层为控制凹陷发育的I级边界断层，吴②断层、真②断层为控制断阶带的II级断层。断阶带内部断层平面组合样式主要有斜交式、羽列式、平行式、网格式组合，断层剖面组合样式包括阶梯式、帚状、地堑、Y形组合，断阶带结构主要为简单半地堑、滚动半地堑和复式半地堑。吴堡断阶带和真武断阶带的几何学特征存在一定的差异。 在建立应力-应变椭圆数学模型的基础上，计算了不同方向剖面各时期的伸展量、伸展率等参数，结果表明高邮凹陷优势伸展方位晚白垩世以来共经历了 NW(K2t2-E2d)、NS(E2s)、NW(Ny-Qd)变化过程，从定量角度深入认识了高邮凹陷晚白垩世以来的构造应力场方向。 对断阶带主要断层平均活动速率进行了计算，结果表明，吴①断层、真①断层均在K2t2-E1f1时期开始活动，E1f4时期达到高峰，E2s时期明显减弱，至Ny时期停止。吴②断层、真②断层起止活动时间均稍晚于前两者，次级断层主要形成于E2d-E2s时期。断阶带活动性总体呈现弱-强-弱的旋回特征。 由于不同时期优势伸展方位与断阶带呈不同角度斜交，吴堡断阶带经历了纯伸展、右行走滑-伸展、纯伸展 3 期作用，真武断阶带经历了左行走滑-伸展、右行走滑-伸展、左行走滑-伸展3期作用，断阶带伸展与走滑作用主要发生在阜宁期、戴南期和三垛期。系统分析了陈堡逆断层的几何特征、活动性、成因机制。陈堡逆断层走向近 WE，呈高角度向南倾斜，主要活动于阜宁组时期，阜三段时期活动性最强，逆断层的形成与一定的深部背景有关，属于重力滑动成因。 利用砂箱实验模拟了南部断阶带的形成演化，总结了南部断阶带的断层发育模式和盆地发育模式。同时综合分析基底断裂和断阶带的构造关系，根据基底断裂和区域应力场的作用强度，将新生断层分为 5 种成因类型，即直接继承型、间接继承型、派生型、调节型、诱导型。多期次不同形式的裂陷作用是断阶带多元化构造样式的主控因素。 根据岩心、测井等资料，综合分析南部断阶带沉积相类型，主要发育扇三角洲、近岸水下扇、浊积扇、辫状河、湖泊等，并选取了各地区重点井进行单井相、剖面相分析，最终明确研究区沉积演化规律。结果表明，泰州组时期为盆地初始形成阶段，由于巨大的高差和充足的物源，研究区主要发育扇三角洲相；阜宁组时期伸展作用强烈，大面积的沉降作用使高邮凹陷接受了湖侵，导致扇三角洲发育程度明显减小；戴南组时期，高邮凹陷进入裂陷盆地强烈发育阶段，发育扇三角洲、近岸水下扇、浊积扇相等多元化类型；三垛组早期继承之前的大面积扇三角洲相，晚期湖盆萎缩演变为辫状河相。 综合分析研究区构造、沉积与油气成藏的关系。断阶带构造对沉积具有明显的控制作用，并根据断层数量、断层产状、断层走向、构造活动性以及古地貌特征进行了系统总结和分类。构造和沉积控制形成分流河道砂体、浊积砂体两类有利储集砂体，进一步控制形成两种油气成藏类型，即分流河道砂体型断阶带油气成藏模式、浊积砂体型凹陷带油气成藏模式。

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摘 要

Abstract

创新点摘要

第一章 前 言

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 裂陷盆地研究

1.2.2 苏北盆地类型研究

1.2.3 高邮凹陷构造演化研究

1.2.4 断阶带研究

1.3 存在的问题

1.4 主要研究内容

1.5 研究思路及技术路线

1.6 取得的主要成果

第二章 区域地质概况

2.1 区域构造背景

2.2 深部地质结构

2.3 盆地构造运动

2.4 地层发育特征

2.4.1 划分对比依据

2.4.2 划分对比原则

2.4.3 划分对比结果

2.5 高邮凹陷构造单元

第三章 基底断裂发育特征

3.1 基底断裂构造解释

3.1.1 深层钻井资料

3.1.2 二维地震资料

3.1.3 区域地质资料

3.1.4 重、磁异常资料

3.2 基底断裂发育特征

3.2.1 展布特征

3.2.2 构造样式及活动性

3.3 基底断裂构造演化

3.3.1 印支早期

3.3.2 印支晚期

3.3.3 燕山期

第四章 南部断阶带几何学特征

4.1 吴堡断阶带

4.1.1 主要断层特征

4.1.2 断层组合样式

4.1.3 断阶带结构

4.2 真武断阶带

4.2.1 主要断层特征

4.2.2 断层组合样式

4.2.3 断阶带结构

4.3 断阶带几何学差异

第五章 南部断阶带运动学特征

5.1 运动学表征参数

5.1.1 断层活动速率

5.1.2 伸展量、伸展率和伸展速率

5.1.3 走滑量和走滑速率

5.1.4 伸展方向

5.2 高邮凹陷伸展作用

5.2.1 地质剖面选取

5.2.2 伸展率计算

5.2.3 伸展作用期次

5.3 断阶带伸展规律

5.4 吴堡断阶带断层活动性

5.4.1 吴①断层

5.4.2 吴②断层

5.4.3 次级断层

5.5 真武断阶带断层活动性

5.5.1 真①断层

5.5.2 真②断层

5.5.3 纪③断层

5.5.4 次级断层

5.6 断阶带构造演化

5.7 断阶带伸展与走滑作用

5.7.1 吴堡断阶带

5.7.2 真武断阶带

5.8 断阶带运动学差异

第六章 南部断阶带成因机制

6.1 动力学背景

6.2 断阶带成因机制

6.2.1 吴堡断阶带

6.2.2 真武断阶带

6.2.3 砂箱模拟实验

6.3 断阶带发育模式

6.4 新生断层成因类型

6.4.1 直接继承型

6.4.2 间接继承型

6.4.3 派生型

6.4.4 调节型

6.4.5 诱导型

6.5 构造样式成因机制

6.6 陈堡逆断层成因机制

6.6.1 逆断层活动

6.6.2 逆断层成因

第七章 南部断阶带沉积相研究

7.1 沉积相类型

7.1.1 扇三角洲

7.1.2 近岸水下扇

7.1.3 浊积扇

7.1.4 辫状河

7.1.5 湖泊

7.2 沉积相标志

7.3 单井相分析

7.3.1 泰州组

7.3.2 阜宁组

7.3.3 戴南组

7.3.4 三垛组

7.4 剖面相分析

第八章 南部断阶带沉积演化

8.1 重点地区沉积演化

8.1.1 砂体展布

8.1.2 沉积演化

8.2 南部断阶带沉积演化

8.2.1 泰州组时期

8.2.2 阜宁组时期

8.2.3 戴南组时期

8.2.4 三垛组时期

第九章 南部断阶带构造、沉积与油气成藏关系

9.1 构造对沉积的控制作用

9.1.1 断层对沉积的控制作用

9.1.2 构造活动对沉积的控制作用

9.1.3 古地貌对沉积的控制作用

9.2 构造、沉积对油气成藏的控制作用

9.2.1 构造、沉积对有利储集砂体的控制作用

9.2.2 构造、沉积对成藏模式的控制作用

结 论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致 谢

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