[科普中国]-盆地构造研究编图系列

盆地构造分析内容

盆地的构造研究是盆地分析的主要内容，构造作用是控制盆地形成、演化的重要因素，对盆地的沉降、沉积及沉积矿产和油气分布具有重要的控制作用。盆地构造作用研究的目的主要是恢复和了解盆地的范围和形态，确定盆地坳陷的幅度和方向，查明盆地内部低级别的同生构造（如同沉积背斜、同沉积向斜、同生断裂等），分析盆地类型及形成机制，弄清盆地古构造与周围区域构造背景的关系，分析古构造对盆地沉积的控制作用等。

含油气盆地的构造研究内容包括盆地形成的区域构造（或地球动力学环境）、构造的构造特征与演化及盆地构造与油气的关系等三大方面。

(一) 含油气盆地形成与演化的区域构造背景

研究盆地形成与演化的区域构造背景，要超出盆地范围，从区域上有时甚至要从全球范围上探讨所处的板块构造环境和构造单元、地壳的结构与深部物质运动等。具体的内容如下三方面：

(1) 研究盆地形成的区域大地构造位置和动力学环境，如板内、边缘和边缘类型、盆地与周缘造山带或构造单元之间的相互关系以及古地理、古构造应力场等条件的研究;

(2) 研究区域地壳或岩石圈结构、构造及其与盆地形成与演化的关系;

(3) 研究区域深大断裂的形成演化与分布规律区域岩浆活动与构造事件。

(二) 盆内构造研究

研究盆内构造是将某一沉积地作为与周边区域具有成生联系的一个构造单元或独立系统，研究其内构造形成与分布规律。主要包括下列几方面内容：

(1) 研究盆地的沉积-构造层序及其纵、横序列、构造旋回和构造事件、盆地形成与演化阶段（包括盆地的改造期次与形式），建立构造-沉积模式；

(2) 分析盆地的构造样式、盆内构造系统的类型及其几何学、运动学和动力学特征（不同时期的应力场）、分析它们的叠加关系，研究不同层次、不同尺度构造变形的关系、形成与分布规律及其控制因素，划分不同级别的构造单元；

(3) 研究盆地的构造-岩浆活动、盆地古地温演化史，在恢复沉积古厚度与古剥蚀量的基础上分析盆地的基底沉降史（埋藏史）和构造沉降史；

(4) 盆地构造的模拟研究，包括在确定各种地质参数(含岩石力学与时间参数)并在确定本构方程的基础上进行的成盆过程与构造变形史的物理模拟和盆地构造理论模型的正、反演数值模拟等。

(三) 盆地构造与油气关系的研究

分析和研究盆地构造与油气的关系，旨在揭示构造发育与油气生、运、聚、保的内在制约关系，直接为油气的勘探与开发的布置提供依据。在含油气盆地中油气的时空分布规律是受盆地形成的构造和沉积环境等因素支配，盆地的构造特征、形成与演化控制着油气在盆地中生成、运移、聚集和保存的整个过程。所以在油气勘探中，将盆地构造分析看作是油气评价、勘探部署的一项重要的基础工作。盆地构造分析的应用目的在于为油气资源评价、储量预测及油气勘探部署提供地质构造依据。

盆地构造与油气的关系包括：盆地沉降与生烃凹陷的形成与分布的关系；在构造控制下的沉积特征与排烃、油气运聚的关系；成藏后期构造事件对油气藏保存条件（或破坏、再分配）的影响；盆内地层的变形、变位及断层封启性与流体势、油气运聚的关系等等。1

编图方法概述为了对赋存有煤、石油、天然气等矿产资源的地进行全面系统和深入研究，为了查明这些能源矿产的形成条件和赋存规律，以作出合理的工业评价，就应当根据地质勘探过程中根据野外观察和各种普查勘探工程与手段所获得资料，编制出一整套盆地分析图件。目前，包括煤盆地在内的沉积盆地分析已经形成比较完整的一套理论、概念和术语、分析流程和方法，而与知识赢得一整套编图方法也已成龙配套，日趋完善。

盆地分析编图方法是在沉积岩石学，沉积学和盆地分析等学科发展中不断积累和完善起来的。

早在1836年，J.Phillips首次编制了石炭纪一个统的岩相分析图。1862年，Hull根据野外观测结果编制了厚度等值线图，用以反映英国石炭纪碎屑岩和灰岩厚度的消长关系，并详细讨论了等值线图的编制和使用方法。1913年，A.W.Grabau编制了岩相图，用阴影图案来表示低层单位的区域变化，如海陆性质等。1938年，A.Gressly在研究瑞士保罗山和法国东部侏罗纪地层时发现：侏罗纪最顶部地层单位可以分为五种岩性类型，每一种类型各自具有特征的动物群，他把这些同时期的不同岩性类型和动物群称之为相（facies），意指反映这些岩石形成环境的与岩性和古生物面貌，并且用相图表示了这个地层单位的区域变化。1947年，Read和Wood用等值线表示新墨西哥州宾夕法尼亚含煤岩系碎屑成分对非碎屑成分的比值。上述学习和的工作成果对近代盆地分析理论和方法的形成无疑是打下了最初的基础。但是，真正淡定近代盆地分析学科和发展基础的主要是W.C.Krumbein等人的《综合相分析》，P.E.Potter等人的《古流相盆地分析》和C.E.B.Conybcare的《岩石地层分析》。 盆地的构造研究是盆地分析的主要内容，构造作用是控制盆地形成和演化的重要因素，对盆地的沉降沉积及沉积矿产和油田分布具有重要的控制作用。盆地构造租用研究的主要目的是恢复和了解盆地的范围和形态，确定盆地坳陷的幅度和方向，查明盆地内部低级别的同生构造，分析盆地类型及形成机制，弄清盆地的古构造与周围区域构造背景的关系，分析古构造对盆地沉积的控制作用。

盆地构造学的主要图件一般包括：构造纲要图，古构造剖面图，构造格架图，构造-沉积充填模式图，构造-岩相分区图，构造等高线图，构造高程趋势面图及残差图，古构造剖面图，盆地基底构造图，盆地基底等高线图，构造演化剖面图等。1

常用图件对盆地构造进行研究时，常用的图件主要有构造纲要图，古构造剖面图，沉积相与构造格架关系图，构造演化剖面、地震反射界面构造图等。下面分别介绍一下上述图件：

（一）构造纲要图构造纲要图是以地质图为基础编制的，以不同的线条、符号、颜色表示一个地区地质构造的一种图件。主要表示填图区各类构造如褶皱、断层、岩体等的特征；一般无须绘出所 有地层界线，只须表示反映构造运动的不整合面、假整合面以及以此为依据所划分的构 造层等。图上也可标注面理、线理等的统计资料。绘制构造纲要图的目的是为了形象地突出一个地区的主要构造特点，使之能够鲜明、概括地反映出构造复杂地区的主要构造 特征及其构造发展史。它是一种理论性较强的图件，特别是由于研究范围和观察现象的限制，常常要作某些推断，但一定要力求有理有据。因此，需要充分分析本区构造情况后，方可动手编制构造纲要图。构造纲要图的目的是说明区域或矿区的构造条件和构造特点，是采用地质历史发展的观点编绘的一种图件，如下图，一般要求用醒目的方法表达各类型、各级别的褶皱、断裂和其他构造形迹在时间上分布规律，及其对岩浆岩和矿床的控制作用。

在沉积盆地分析中构造分析十分重要。具体包括地质观察和填图、物探、航片与卫星照片判释、构造岩石学以及数学和物理模拟等多种方法。

盆地构造纲要图，主要反映盆地性质、基本轮廓和走向、构造分析（隆起及坳陷分布）及控盆断裂特征，盆地基底构造、盆地内部构造格架、构造组合、构造期次和构造应力场特征等。其编绘方法和要求如下：

1、底图的选择：以同比例尺构造地质图为底图。这种地质图与一般的区域或矿区地质图的不同点是比较突出的表达了构造现象；它应尽量能满足下列要求：

（1）褶皱形态要能明显地表达出来：在两翼岩性对称分布明、产状要素明显的地区，毋须以特定的构造符号加以表示，否则以不同图例的梭形线条表示背斜或向斜的轴线。褶皱形态及轴线的确定不要单纯根据产状要素，要有综合资料，包括两翼岩层的地质构造特征，必要而可能时，有小构造资料。

（2）断裂构造包括深断裂、大断裂、构造缝合线、一般断裂及由广泛发育的小型错动和裂隙组成的强裂隙带等，并区分其性质或类型，划分级别或序次。表示隐伏深断裂带的地表标志。

（3）有片理化带、各类构造活动带、挤压带、各类构造岩分布的地段。

2、划分构造层

构造层是指由不整合，尤其是角度不整合所分开的上下两套地层，它们各自有一套不同的沉积建造特征和不同的形态和类型的褶皱、断裂甚至岩浆岩活动、变质作用和成矿作用，它们 分别是地壳发展演化历史过程中的特定阶段形成的综合地质体。分析出露的地层，建立地层层序；判断不整合时代；研究新老地层分布及产状；确定区内褶皱形态及轴向以及断层发育 状况。构造层以地质时代代号表示，无统一的色谱，原则：老深新浅。

3、断层：各类断层用规定的符号表示，并注明和编号。不同时代断层可用不同颜色。

4、褶皱：用轴迹表示，轴迹的宽窄反映核部和褶皱宽窄的变化。倾向用枢纽表示。

5、岩体：绘出岩体界线和内部岩相带界面，注明岩体代号及时代，标出原生构造产出。

6、标出代表性地层产状以及节理、面理、线理产状。

7、完成图的规格要求，如图名、比例尺、图例等。1

（二）古构造剖面图古构造剖面图是在垂直或平行沉积走向的剖面上,将所研究的地层或层段恢复到沉积结束时那种原始状态,并以其底界面形态反映同沉积构造性质和特征的分析图件。利用古构造剖面图，可以识别同沉积构造的类型、性质、形态特征和发育过程；可以识别出同沉积隆起、同沉积断裂和同期活动基底断裂等古构造形迹及其组成的构造型式；可以根据它们的形态、厚度差异和某些岩层的突变来分析其构造活动性质和盆地构造发展史。

地质剖面图的编制方法和步骤：

1. 选择剖面位置

（1）先进行地形、地层、岩石、构造和其它地质特征分析。

（2）剖面线应尽量垂直于图区内地层走向和区域构造线方位，并切过尽量多的地层、岩石和构造单元。

（3）将所选择的剖面位置标绘在地质图上。

2.绘制地形剖面

沿所选择的剖面线选择能够控制和表示其地形变化特点的地形高程点，并按地质图的比例尺大小把它们投影到以某一高程为基准线的剖面上，然后将各点依次连接并园滑连接线即得到地形剖面线。

3.投地质界线点

将与剖面线相交的所有地质界线点都投影到相应的地形剖面线上，覆盖层下的地质界线按其沿走向延伸与剖面线之交点进行投影。

4.标绘地质界面

根据地质图上各地质界线与剖面线交点附近的界面产状及其相互关系标绘出地形剖面图上相应的各地质界面。

5.整饰

按下列地质剖面图饰要求进行图面整饰：

（1）剖面图比例尺与地质图的比例尺应 一致，两端标出地形等高标高。

（2）注明剖面方位、主要地形地貌控制点。

（3）图例及剖面图中相应内容的修整。

（4）剖面图放置：左北右南、左东右西，左北西右南东、左南西右北东。 （5）剖面图图名一般放置在中间正上方或正下方。

地质构造剖面图的编制方法与步骤

1.地质构造剖面图的编制方法与步骤

地质构造剖面图的编制方法和步骤与以前讲过的一般地质剖面图的编制方法和步骤一样。这里重点强调几点：

（1）先绘制晚期构造后绘制早期构造

（2）先绘制断层构造后绘制褶皱构造

（3）断层的标绘：根据地质图上断层产状及其两盘被错移的地质标志体（层）判断断层的性质，并正确标绘于剖面图上。

（4）褶皱形态的标绘

根据地质图中褶皱的倾伏端或扬起端的形态及其两翼褶皱界面的产状确定褶皱转折端的形态，并正确标绘于剖面图上。

2.剖面图构造分析

结合地质图阅读分析各类构造的空间几何形态特征及其构造组合型式。结合地质图阅读分析各类构造和热事件发生和发展演化序列。1

（三）沉积相与构造格架关系图1.沉积相与构造格架关系图

沉积相与构造格架关系图是在沉积相平面分布图、古构造图的基础上编制的综合性图件，主要反应盆地的沉积范围、盆地性质、盆地内部的构造分区、沉积厚度及岩相的平面展布特征。

建立盆地三维构造--地层格架是进行三维盆地模拟的关键技术之一。为了使一系列二维地震解释剖面转化为盆地的三维构造--地层格架, 必须选择有效的内插外推方法, 而插值方法的选择和空间分析的实现依赖于空间拓扑结构. 在探讨基于B_Rep 模型的盆地三维空间拓扑结构表示法及图形编码准则的基础上, 引进了适合于构建盆地三维构造--地层格架的几种形态插值方法, 并提出了一种新的方法——相似变形插值法。这些方法曾成功地应用于珠三盆地三维构造- 地层格架的模拟, 能够很好地支持包括矢量剪切在内的各种空间分析。

2.沉积相与构造格架关系图

三维数字盆地构造-地层格架的生成、显示、矢量剪切和空间查询是实现盆地分析信息化和可视化的关键技术.根据几何学和机械变形原理,在具有自主知识产权的GeoView三维可视化地学信息系统平台上,研发出了通过二维地震解释剖面图、构造平面图、沉积相平面图和钻井柱状图生成真三维盆地构造-地层格架的计算机模拟和可视化技术,以及建立三维数字盆地的空间信息系统技术.这些技术作为三维盆地模拟、油气系统模拟、断层封堵性分析、精细油藏描述、水平井可视化设计和剩余油分布分析等软件的开发基础,已经在一系列科技攻关项目和工程项目中得到成功的应用。

（四）构造演化剖面构造演化剖面图，主要是利用露头构造观测描述材料、地震剖面解释剖面，在对盆地埋藏——沉降史、剥蚀史、沉积史研究的基础上，编制的一种能直观反映盆地不同演化阶段的构造—地层格架图，例如地层埋藏史曲线图、盆地基底沉降曲线图、沉降速率图、平衡剖面图、沉积速率图等。

（五）地震反射界面构造图以地震资料与测井资料相结合 ,利用测井、地震联合反演方法进行地震资料高分辨处理 ,结合其频率特征在时间和空间上的变化规律来反映地质体的结构关系。由于构造运动的周期性及地层沉积的旋回性对应于地震资料的频率特征 ,因此地震波的频率变化可以反映沉积体的厚度及沉积颗粒的粗细。通过地震资料的时频分析特征的对应关系 ,进行构造层系解释 ,指导储层预测 ,为沉积分析提供可靠的依据。1