不整合结构类型和控藏作用

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摘要 论述了不整合面结构、类型、发育特征、不整合面上下岩性配置与油气成藏的关系, 总结了不整合油气藏的分布特征及规律, 不整合面结构、类型以及不整合面上下岩性配置与油气成藏的关系, 得出不整合与油气成藏的关系主要表现为不整合面上、下发育的储集砂体

不仅可以为油气提供良好的侧向运移通道, 而且可以把不同时代的储积层、断裂等连接起来组成区域性的运移通道网络组, 不整合面之上的风化粘土层还可形成良好的盖层。构造不整合可以使早先形成的油气藏的盖层被剥蚀冲刷或者对储层进行改造, 导致不整合形成的油气藏发生各种稠变作用或者散失, 而稠变后的原油, 对晚期的油气成藏具有封堵作用。

关键词  不整合面；结构；油气成藏模式；

　不整合是地壳浅层一种常见的地质现象,其形成通常是区域性地壳运动、海(或湖) 平面升降或局部构造作用的结果,在地壳发育历史、地壳变形机制研究中具有重要意义[1 ]。不整合面及其上、下相邻岩层又是重要的成矿场所 ,受不整合面控制的矿种主要是金矿和铀矿,其次是铜(银) 、铅、锌、锑、铂族元素等,这些矿床一般规模大、品位富。在沉积盆地中,不整合面可作为重要的成矿通道和成矿场所,目前世界很多含油气盆地中已发现一系列与不整合面有关的大型、特大型油气田[2]。

1．不整合类型  

地层之间的不整合接触关系是地面露头和地震剖面上常见的地质现象，进行不整合分析对于划分地层层序，确定地层格架和构造，分析盆地的形成、演化和改造以及研究不整合有关的圈闭均有意义，同时对油气藏的形成、分布有着重要的作用。为此，很多学者已对不整合的分类进行了比较深入地研究，但大多是从不整合的形态上考虑的。为此本文从不整合的成因入手，将不整合分为：构造型、沉积型和复合型三种不整合类型（如表1）。

表 1 不整合的分类

1.1构造性不整合

从应力场分析构造型不整合为挤压构造环境下形成，即在盆地形成过程中，地层受到挤压应力或深部热液作用而隆起，在沉积而形成的一种地层接触关系。与复合递进型不整合的形成机理不同，构造型不整合隆起后期，往往遭受到剥蚀作用，而形成沉积间断。所以，从成因上分析，构造型不整合形成的根本原因主要为侵蚀作用，构造作用形成的褶皱、断裂、底辟等构造现象受到剥蚀而形成底层的不整合接触。根据剥蚀的环境可分为陆上暴露侵蚀和水下侵蚀。陆上侵蚀作用主要受构造抬升和全球海平面下降的控制，作用的结果是下伏地层被削蚀。

1.2沉积型不整合 

沉积型不整合是指在地层记录中存在不整合间断，但其形成的机制主要为沉积作用。 形成盆地中的地层不整合主要为超覆和退覆。从应力场分析，正旋回地层沉积期间的盆地应力场是张性的或中性的，即盆地形成受到伸展作用或热冷却作用、重力均衡调节作用的控制，而反旋回地层沉积期间盆地的应力场主要是挤压性质的，即受到缩短和挠曲作用。前者造成盆地逐渐下沉，地层逐渐超覆（或称上超），形成超覆不整合，而后者则造成盆地逐渐收缩，隆起逐渐扩大，形成地层退覆。如挤压作用增强，在造山带前缘形成陆内前陆盆地，盆地内发育前缘隆起，并在造山带前缘和盆地内前缘隆起斜坡，发育递进型同构造不整合，接着进一步挤压作用造成内陆前陆盆地中岩层及以前地层反转、变形和整个上升及遭受剥蚀。由于遭受挤压作用程度不一，形成盆缘为角度不整合，盆内为平行整合。此后另一个正旋回地层超覆于不整合面上，形成超覆不整合，这意味着盆地形成的构造背景由挤压转化为拉张或中性环境。

1.3复合递进同构造不整合 

复合递进同构造不整合其特征是旋转退覆和旋转超覆，代表了挤压作用下隆起加速和减速两种构造背景，也就是说它们反映陆内造山过程中经历了褶皱—逆冲断层强烈活动期和活动减弱期两个阶段[3]。

2． 不整合面的3 层结构

不整合“面”由上、下岩层及其间的接触界面构成。该上、下岩层的接触界面就是一般意义的“不整合面”。不整合“面”在空间上具有3 层结构,即不整合面之上的岩石、不整合面之下的风化黏土层以及风化黏土层之下的半风化岩层。不整合面上下两套地层的岩性和岩相差异截然,二者之间往往有一个较平整或起伏不平的古侵蚀面,这个面上可能保存着古风化壳、古土壤层或铝土矿等。上覆地层的底部常有由下伏地层的岩石碎块、砾石组成的底砾岩。风化壳的厚度与岩性、气候、地形、构造、生物和地下水的深度等密切相关。

2. 1 (紧邻) 不整合面之上的岩石

不整合面之上的岩石通常指底砾岩或砂岩,由斜坡带下部向上部或凸起顶部逐渐超覆,因此为一套穿时沉积,厚度由斜坡带下部向上部逐渐减小。不整合面之上的岩石厚度界定为“依附于该不整合面发育的岩性的厚度”。在测井曲线上,底砾岩表现为高电阻率、高密度、高中子孔隙度、低声波时差和冲洗带与侵入带电阻率相差较大的特征。

2. 2风化黏土层

风化黏土层即位于风化壳最上部的古土壤层,是在物理风化的基础上,在生物、化学风化作用下改造形成的细粒残积物。与其他地层相比,古土壤层相对富含铝、钛、铁等元素,而硅、钠等元素含量相对较低 。因而其测井响应表现为低电阻率、深浅电阻率曲线近“箱状”且无幅度差、低密度、高声波时差、高自然伽马和大井径,且冲洗带和侵入带电阻率基本相同。岩性、气候、沉积间断或暴露时间等直接影响风化黏土层的发育,其厚度为数米至十余米,局部因后期的再剥蚀可能缺失。风化黏土层在上覆沉积物压实作用下较致密,可具有良好的封盖能力。

2. 3 半风化岩层

风化黏土层之下为风化淋滤带和崩解带,孔隙、裂缝或溶洞系统发育,厚数米至上百米,最厚可达上千米。半风化岩层的孔、渗性能取决于该地层的岩石学性质、风化改造前的孔渗特征和风化改造程度。碳酸盐岩风化壳多形成岩溶系统,自上而下发育垂直渗流带和水平潜流带,受构造运动的影响,可发育多个岩溶旋回,垂直渗流带和水平潜流带多期发育,在空间上交叉叠置,形成非均质的高孔渗的岩溶系统。变质岩和火山岩的半风化岩层形成风化破碎型风化壳,厚度次之;砂岩层形成淋滤型风化壳,厚度更小。同一不整合面的不同部位,半风化岩层的孔、渗性能也存在差异。储集体性能的改造程度与不整合面结构尤其是古土壤层的厚度有关,二者有较好的负相关性,厚的黏土层可以减缓下部岩层的淋滤作用,自高部位向凹陷方向,半风化岩层厚度逐渐变薄,多期削截区或尖灭线外侧风化淋滤带厚度最大[4]。

3 不整合类型的发育特征及其控油作用

不整合类型的发育具有明显的三性特征即差异性、继承性、迁移性,且其特征控制着油气藏的形成、演化和分配。􀀁

3.1 不整合类型的差异性控制了油气的分布

在不同的地区, 每个不整合面的类型􀀂规模及剖面结构特征是不一样的,其平面上分布具有差异性􀀁如准噶尔盆地陆梁隆起区西斜坡坡度较陡, 多发育削截不整合, 向东不整合角度变缓, 呈现超覆不整合形式, 在向东逐渐变为平行不整合, 局部发育断褶不整合[5]。不整合类型不仅控制着油气的运移模式, 圈闭的分布, 还控制着烃源层􀀂盖层和储集层的性能􀀂规模与分布􀀁不同的不整合类型, 其控油作用各异􀀁其中断褶与褶皱不整合控油作用最􀀁正是因为不整合的差异性,才形成现今油气的分布格局。

3 .2 不整合类型的继承性控制着油气的演化

不整合类型的继承性是由于早期构造运动作用时间较长, 构造作用一直延续到后期构造运动开始, 后来的构造运动对早期的构造面貌进行了不同程度的改造而形成的剖面上, 它表现为两期乃至多期不整合面的重叠;平面上, 表现为在同一地区, 几个不整合面的不整合类型相同, 平面展布形态大致吻合不整合类型的继承性仅在构造运动强且不整合强度较大的地区才可见到受其影响, 地层的剥蚀, 圈闭的形成及岩溶作用都将经历多期改造的过程另外, 多个不整合面的叠置还将增加油气的聚集强可以说不整合面的改造演化和叠置过程就是油气的演化过程不整合类型的继承性控制着油气的演化。

3 .3 不整合类型的迁移性控制了油气再分配

不同时期相同的不整合类型在地理位置上有成因联系的规律性变化, 它是多期构造运动或同期构造运动多次活动的结果􀀁受其影响, 油气的运移方向及格局发生变化, 另一方面,油气还将重新分配􀀁如准噶尔盆地陆梁隆起西斜坡区二叠系自佳木河组到夏子街组不整合尖灭线明显地向东迁移, 这与该区的古构造运动沉积边界的演化和迁移有关。

4．不整合上下岩性配置关系及其与油气运聚的关系

不整合在油气运聚中的作用受不整合面上下地层岩性控制, 不同的岩性配置能起到不同的运移通道和圈闭作用。肖乾华(2003) 将不整合面上下地层的岩性配置划分为5 大类9小类[6]。

I 型不整合面之上为砂􀀂砾岩, 之下为泥岩􀀁油气可以穿过不整合面, 直接进人上覆砂􀀂、砾岩,在流体势控制下沿砂、砾岩进行二次运移, 遇到适合的圈闭条件, 可在不整合面之上聚集成藏。

Ⅱ型不整合面上下都是砂、砾岩,相互连通, 烃源岩所生成的油气能穿过不整合面进人之上的运载层继续运移。

Ⅲ型不整合面上下均为泥岩, 可以起到封堵层或区域盖层的作用。􀀁

IV 型不整合面之下为具有运载能力的砂􀀂砾岩, 可作为油气运移的通道, 不整合面之上的泥岩则起盖层作用,在不整合面之下形成不整合遮挡油气藏。

V 型地层超覆不整合主要分布于盆地边缘, 不整合面之上的地层超覆于盆地基底之上, 可形成地层超覆油气藏。

不整合面与油气运聚关系模式为:当不整合面之上发育泥岩、页岩时, 该不整合面起封盖层的作用, 油气可在不整合面之下聚集成藏;当不整合面之上为孔、渗透性能好的砂、砾岩层时, 尤其是在不整合面上、下砂体贯通的情况下, 不整合面则成为良好的油气运移通道,如遇合适的圈闭条件(如断层封堵), 则可在不整合面之上聚集成藏少[7] 。根据以上认识, 上泥下砂的Ⅳ 型不整合分布区是寻找不整合遮挡油气藏的有利目标区。

4.不整合与油气藏的关系

4.1不整合面可构成良好的油气运移双重通道 

不整合面之上的底砾岩是风化带粗碎屑残积物在发生水进时接近原地沉积的产物，以含砾砂岩为主，颗粒较粗，砾石磨圆较差，成分复杂，分布连续，厚度适中，孔渗性较好，为“畅通型”残积层，是油气运移的良好通道。风化粘黏土层段相当于风化壳中的古土壤层，在上覆沉积物压实作用下岩性较致密，是一套良好的封盖层，可阻止油气串层运移。底砾岩和风化淋滤带在风化黏土层分隔作用下，构成双重运移通道，既可是油气二维侧向运移的输导层，又可作为油气二维斜向运移的输导层，可以把不同时代的储集层、断裂等连接起来，组成区域性的运移通道网络。在不整合的形成过程中，褶皱及断裂作用可形成大量构造裂缝，提高了孔隙的连通性。不整合面形成以后，大气淡水沿早先形成的裂隙下渗，使下伏岩层发生岩溶，形成许多风化裂隙和溶蚀孔洞，造成风化淋滤带次生孔隙发育，具良好的储集空间，既是不整合面运移油气的主要通道，也是聚集油气的主要场所。而油气沿不整合面运移受不整合类型控制，不整合面倾角越大，运移的速度越大，距离也越远，规模则更大;不整合面交汇叠置程度愈高，聚油强度愈大。而不整合类型又制约着不整合面倾角及交汇程度的变化，进而控制了油气运移的模式、速度、距离及规模。

4.2不整合面为油气提供了良好的储集空间 

(l)不整合面之上发育的水进砂体可作为良好的储集层。从意大利格罗托尔列-费拉琴纳气田横剖面图可以看出不整合面以上的砂体可为油气提供了较好的储集空间。 

(2)不整合面对下伏地层的储集性能有很大的改造作用研究表明，在不整合的形成过程中，褶皱及断裂作用可形成许多构造裂隙，提高了孔隙间的连通性和渗透性;不整合面形成之后，大气淡水沿早先形成的裂隙下渗，使下伏地层发生岩溶，形成许多风化裂隙和溶蚀孔洞，在不整合面之上形成溶蚀角砾岩，从而在很大程度上改善了储集层性能。目前，这一类储集层是塔里木盆地的主力产层之一，已在塔中1井石炭系底溶蚀角砾岩获得了高产油气流。 

(3)不整合面沟通储集层导致多层系油气聚集，不整合面可跨越不同时代的岩层，从而使得不同层位、不同岩性、不同储集层、不同类型的圈闭同生油岩更广泛地联系起来，导致多层系的油气聚集。 

(4)不整合类型控制储集层改造的程度、性能、规模和分布研究发现，在褶皱不整合带内，构造裂隙集中在构造核部，在断褶不整合带内，裂隙主要集中于断层附近。岩溶具有极强的非均质性，纵向上岩溶作用的深度也不一致，据统计，岩溶一般局限于断褶及褶皱不整合带内的碳酸盐岩地层，深度一般为300m，其中，断褶不整合带一般为60~250m，褶皱不整合一般为250~500m。由此可见，不整合类型控制了储集层的改造程度、性能、规模和分布，进而控制了油气的分布。

4.3不整合面对油气的破坏及重建封闭作用 

不整合面在改造储集层的同时，使得下伏地层广遭风化剥蚀，使古油藏直接暴露或接近地表，原油经水洗氧化为稠油，使油藏遭到破坏。

4.4不整合类型的控油作用 

不整合面对油气藏既有建设性又有破坏性，油气藏严格受不整合类型的制约。实际上，不整合类型的“三性”特征控制着油气藏的形成、演化和分配。

4.4.1不整合类型的差异性控制了油气的分布 

以塔里木盆地为例，目前所发现的油气主要分布隆起在塔北、塔中及麦盖提斜坡等地，这并不是偶然的。图1所示，不整合类型不仅控制着油气的运移模式，圈闭的分布，还控制着烃源层、盖层和储集层的性能、规模与分布。不同的不整合类型，其控油作用各异。其中断褶与褶皱不整合控油作用最大。正是因为不整合的差异性，才形成现今油气的分布格局。

图 1  塔北地区不整合油气藏组合模式及运移通道模式

l---削截不整合油气藏 2---单断削截不整合潜丘油气藏 3---内幕褶皱不整合油气藏 

4---断褶削截不整合潜丘油气藏 5---超覆不整合油气藏 6---披覆油气藏

4.4.2不整合类型的继承性控制着油气的演化 

    不整合类型的继承性是多期构造运动改造的结果。受其影响，地层的剥蚀，圈闭的形成及岩溶作用都将经历多期改造的过程。如塔里木盆地雅克拉地区的岩溶作用就可分为早、晚海西期及印支期三期，每期都部分充填了前期形成的孔、洞、缝，故岩溶作用深度仅60m，在全盆最浅。另外，多个不整合面的叠置还将增加油气的聚集强度。可以说不整合面的改造、演化和叠置过程就是油气的演化过程。不整合类型的继承性控制着油气的演化。

4.4.3不整合类型的迁移性控制了油气再分配 

不整合类型的迁移性是前陆隆起不断向前迁移的结果，受其影响，油气的运移方向及格局发生变化，另一方面，油气还将重新分配[8]。

参考文献：

[1]陈发景,张光亚,陈昭年.不整合分析及其在陆相盆地构造研究中的意义[J ].现代地质,2004 ,18 (3) : 2692275

[2]潘钟祥,不整合对油气运移聚集的重要性[J ].石油学报,1983 ,4(4) : 1210

[3] 赵永军,孙立东,不整合分析及其在油气成藏中的意义,中国科技论文在线

[4] 何登发,不整合面的结构与油气聚集,2007.4石油勘探与开发

[5]查明,张一伟,邱楠生.油气成藏条件及主要控制因素[M],北京:石油工业出版社, 2003

[6]肖乾华,李美俊,彭苏萍等.辽河东部凹陷北部不整合类型与油气成藏规律[J].石油勘探与开发,2003 , 30(2 ):43-4 5 

[7] 刘华,吴智平,张立昌,等.辽河盆地东部凹陷北部地区Esl + 2/ Es3 不整合面与油气运聚的关系[J].石油大学学报, 2003, 27(6):8一16

[8]赵永军,孙立东,不整合分析及其在油气成藏中的意义,中国科技论文在线