艾尔巴尼德褶皱冲断带碳酸盐岩中裂缝及运移通道的演化精制研究

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1、高等石油地质外文翻译艾尔巴尼德褶皱冲断带碳酸盐岩中裂缝和 断层控制的流体运移通道的演化学生姓名：孙 钰学 号：S09010155专业班级：矿普研09-5班指导教师：蒋有录(教授)2010年06月16日 艾尔巴尼德褶皱冲断带碳酸盐岩中裂缝及运移通道的演化摘要手标本、露头和地质图中的不同尺度的构造元素，系统地记录了艾尔巴尼德褶皱冲断带碳酸盐岩中裂缝和断层的形成过程。把这些构造中的方解石胶结物和沥青质作为古流体指示标志，可以表明裂缝和断层在流体运移中的作用。两种褶皱前的压溶物和岩脉集合体被识别出来：一种超压集合体，一种较远的区域构造应力集合体。超压集合体的平行层受剪切所形成的压溶面用来界定动力层。与

2、褶皱有关的动力层剪切作用导致一系列不同方向的褶皱裂缝组合的形成，褶皱裂缝的方向取决于每个动力层的滑动方向。褶皱前的及与褶皱有关的裂缝组合形成动力层的破碎带，也是早期断层探测区。沿着这些地段进一步的变形通过碎裂岩的旋转和平移作业得到调节，这些碎裂岩形成角砾岩并且促进断层偏移跨越多个动力层。走滑断层是在两个明显的共轭模式下形成的。沿着裂缝和断层堆集的方解石胶结物和沥青质是局部水流沿断层区流动的证据。经过对裂缝和断层系统的认识，包括它们的演变、所含流体和沥青质含量，以及地下岩心和测井数据，我们认识到东北-西南走向的走滑断层和相关构造控制褶皱冲断带的流体运移通道。引言褶皱冲断带中的含水或储集油气的碳酸

3、盐岩，一般有较低的基质孔隙度和渗透率。沿着褶皱冲断带的储层都具有这样的特征，白垩纪至始新世的碳酸盐岩储层的基质孔隙度低于1.5%。在这种环境下勘探和生产的目标依靠裂缝和断裂带的高孔隙度和高渗透率。储层特征描述成果可以受益于断层形成所涉及的构造组分资料，包括这些组分如何剪切、连接、发育成断层，以及对水流通道的影响。基于特殊储层的岩石学和构造背景，断层形成的研究工作会带来对裂缝和断层类型更好的预测。碳酸盐岩先前的研究中，描述断层发生和发育的概念模型表明了一个复杂的断裂过程，在这个过程中不同的构造背景下不同的构造组分控制断层形成和演变。这些模型在位置、碳酸盐类型、年代和断层发育所涉及的构造因素等方面

4、各不相同。研究中，我们发现一个以前未记录的断层发育过程，两种受剪切互成直角的溶解裂缝组合，形成扇形裂缝和这些构造连结，进而形成贯穿断层。通过裂缝和断层的流体流动取决于很多因素，包括断层结构，断层组分的力学性能和成岩作用，这些形成了断层渗透结构的特征。断裂带渗透结构分为断层核部、破损带和原岩，它为评价断裂带性能和评估对流体流动的影响提供了一个框架。艾登强调结构非均质性的重要性，比如描述单个盆地流体性能差异的流体模型中的膨胀、收缩、剪切的裂缝：低孔隙度和低渗透性岩石的形变作用形成渗透性裂缝和断层，而高孔隙度和高渗透性岩石的形变作用形成低渗透性断层。由于进一步形变作用和间歇性地震循环引起的渗透结构变

5、化，断层对地下流体流动的影响在空间和时间上各不相同。了解裂缝类型和断层形成过程，用以评价它们对某一特定油藏中流体流动通道形成的作用是非常重要的。研究的目的是对选定区内白垩纪至始新世的碳酸盐岩油藏表征裂缝和断层的构造性质及岩石物理性质，并把油田成果与有限的地下岩心和测井资料进行对比。褶皱冲断带为追踪与裂缝和断层有关的流动通道提供了很好的露头，这些通道是由于裂缝和断裂带内沥青质、方解石胶结物形成的。研究中，我们使用一种基于油田的方法来系统地记录影响断层形成的构造单元。我们以烃类和裂缝的形式绘制构造单元及其含量，解释对流体流动和储存的特定作用。我们记录逐渐复杂的断层构造单元，提出一个包括褶皱前的和断

6、层进一步发育阶段的构造单元的概念模型。最后，我们得到，受剪切的东北-西南走向的构造导致右旋和左旋走滑断层的形成，并且这些构造为烃类提供主控流动通道。地质环境阿尔巴尼德内部和阿尔巴尼德外部图1 （A）阿尔巴尼德构造带 （B）阿尔巴尼德的三叠纪至上新世构造演变示意图（C）外阿尔巴尼德地质横剖面 （D）克鲁亚和洛尼亚地区具有代表性的理想的地层剖面阿尔巴尼德分为阿尔巴尼德内部和阿尔巴尼德外部，外部由克若斯塔-库卡利、克鲁亚、伊奥尼亚和撒赞尼组成（如图1A）。基底有两条区域构造线，即北部的斯库台-佩奇构造线和中心的发罗拉-爱尔巴桑构造线，走向近垂直于西北-东南向褶皱冲断带。沉积环境和构造成因在图1B中有

7、所描述。阿尔巴尼德外部是三叠纪被动边缘蒸发沉积的地区，也是侏罗纪至白垩纪克鲁亚和撒赞尼台地形成的地区。在白垩纪，从克鲁亚向西逆冲到阿普利亚边缘，之后渐新世晚期-中新世逆冲到伊奥尼亚地区。图1C给出了一个具有代表性的外阿尔巴尼德的横剖面。这篇文章主要研究了阿尔巴尼德外部的油田位置，尤其是克鲁亚和伊奥尼亚地区。虽然西北-东南向褶皱冲断带界定主构造网，皮哈把普若卓蒂克凹陷（图1A）解释称一个拉分盆地，它受沿着迪纳里德斯-阿尔巴尼德-海轮尼德斯薄皮逆冲断层的右旋走滑断裂作用形成。以单井钻孔突破为根据，现今最大水平应力的方位角是50度。东北-西南方向与由西北走向逆冲褶皱推断的方向符合。克鲁亚地区:大概构

8、造和地层学克鲁亚地区走向约330度。克鲁亚和伊奥尼亚之间的接触带由发罗拉-爱尔巴桑构造线北段的整合接触变化成南段的逆冲接触。克鲁亚地区（图1D）的地层组分有晚白垩世至始新世浅海碳酸盐沉积，部分深海沉积，上覆逆冲褶皱由东向西传播而沉积的渐新世碎屑复理石。伊奥尼亚地区：大概构造和地层伊奥尼亚地区是西北-东南走向，由一系列背斜和向斜带组成，从东向西依次是大隅、培拉特、梅马利艾、库维利希、舒希察和契卡（图1C）。从三叠纪起，伊奥尼亚地区的地层（图1D）主要由深水碳酸盐浊积岩相组成，是典型的特提斯地层。这套地层最厚有10千米，上覆一套渐新世复理石。伊奥尼亚地区背斜的西翼表面一般没有保存好，导致从三叠纪蒸

9、发岩逆冲基底至厚层碳酸盐岩，一直到渐新世-中新世复理石沉积的全套层序剖面都出露。含油气系统阿尔巴尼亚的主要油区在中生代伊奥尼亚盆地的滨岸，这是个裂谷盆地，随后受到西南向断裂挤压而变形（见图1B）。这些油藏，以具有极低基质孔隙度的深海泥岩为代表，从三叠纪至侏罗纪盆地碳酸盐源岩层序，到上覆的白垩纪至始新世碳酸盐储层，都受控于晚中新世至上新世。这些烃源岩含有丰富的易生油的海相II型干酪根，平均5%的总有机碳含量（有些会高达25%）,相对高的硫含量。至少有两个主要的烃源岩脉冲被认为是从这些源岩中得到的。圈闭主要是上盘背斜，具有三种和四种封隔方式。能产油的碳酸盐岩储层介于400至3700米（1300至1

10、2100英尺）深度，历史上每天单井产量1100吨，净油层厚度达到800米。油田研究地点油田调查区从地拉那的首都向南到希腊边界附近，沿着克鲁亚地区，一直到伊奥尼亚区。调查各个变形阶段的油田地区：包括轻度变形的缓翼层状碳酸盐岩，近北、东、西向的褶皱区域，背斜核心，逆断层，走滑断层和横向断层。界定裂缝和断层发育的变形阶段是根据断裂演变中它们的位置划分的。三个详细实地考察的地区是什皮拉古，克瑞梅纳若，乐滩（图2）,分别代表不同的变形作用。这三个地区是根据地下油气存在（什皮拉古）和露头（克瑞梅纳若和乐滩）选取的。什皮拉古地区是由始新世至渐新世的地层组成，出露于一个北北西-南南东向背斜的北端（图2A）。图

11、2B中，这个地区的动力层在倾伏褶皱的北端发生褶皱。在克瑞梅纳若，组构是白垩纪至始新世地层形成的北北东-南南西走向背斜（图2C,D）。两个右旋走滑断层切割背斜核部，并且对背斜的异常走向有影响。倾斜层从近于水平的到垂相的。尽管这个区域的构造复杂，轻微变形区的基本构造也可以观察到。在乐滩地区，碳酸盐层段的构造组成有北-南至西北-东南，一系列右旋和左旋斜滑断层。图2E中，始新世碳酸盐岩尖灭于乐滩附近一个东北-西南向走滑断层的南部边缘。图2 研究区地质 （A）什皮拉古地质图 （B）什皮拉古地区的地质横剖面 （C）克瑞梅纳若地质图 （D）克瑞梅纳若地区的地质横剖面 （E）乐滩地质图 （F）乐滩地区的横剖面

12、 选取前面详细描述的实地考察区，用时间和空间的关系研究裂缝和断层的组成及剪切作用。实地调查的最终目的是研究裂缝和断层如何集中流体流动，尤其是烃类的流动。实地考察是通过对断裂演变过程中构造单元的识别，从轻微变形到严重变形进行的。对构造单元及其相互作用、方向、间距、位移不连续性的记录，为表征裂缝和断层在大型流体运移中的作用提供依据。之后主要关注构造演变过程，要结合油田地区的例子，记好它们的位置，以便读者从图2中看区域框架。碳酸盐岩中裂缝和断层的形成技术和术语使用不同的方法绘制裂缝和断层图，包括线映射、醋酸酯覆盖映射、扫描线、面积绘制方法。在露头区选取样本，运用岩相和扫描电子显微镜研究。大规模构造绘

13、制成分辨率为0.7-1米的卫星图像。检测油区岩心样本和单井测井数据，对比油区地下结果。“裂缝”这个术语使用很普遍，比如有压溶接缝、节理和岩脉。闭合模式的压溶接缝也称为“非裂缝”。缺少详细的运动学指标时，小偏移断层可看作裂缝。我们解释“动力层”为石灰石板，这些层的长度要比厚度大的多。受岩石学和平行层开放模式裂缝控制的动力层，先前已经介绍过了。定义“构造单元”为作用于断层形成的组分。构造单元包括压溶线、节理、岩脉、动力层、扇形节理、碎裂岩和角砾岩。研究中，涉及岩石在相反方向滑动时，我们使用“剪切”、“剪切作用”、“受剪切的”这些术语。扇形压溶面、扇形节理或扇形岩脉涉及到原始构造受剪切形成的构造，从

14、而把扇形构造的形成和原始构造联系起来，没有指出交叉点的精确位置。无论何时，我们尽可能的使用术语“节理”或“岩脉”；可是很多情况下，涉及同类型构造时，使用扇形节理和扇形岩脉。它们的形成机制相同;可是，有些节理充填着方解石，有些充填着沥青质，有些没有充填物或者因暴露充填物被冲洗，有些充填物肉眼不易识别。“破损带”是指断裂岩附近的区域。描述裂缝和断层发育的格局之后有个时间层序，即构造最早形成和经变形后形成复杂构造的过程。构造单元平行层压溶面和垂直层岩脉平行层溶解面，即压溶面1，在研究区发育很好，具有典型的缝合柱结构（图3A）。这些溶解缝一般平行于沉积构造，伴有浊流沉积的粒度分级。溶解缝的大小从毫米级

15、到厘米级，沿缝残留不到1毫米厚的不溶物。垂直构造方向，两个压溶面1的间距从1厘米到20厘米，平均5.8厘米。垂直层岩脉，即岩脉1与平行层溶解缝伴生。在压溶面1附近观察到岩脉1，它一般从压溶面向外延伸（图3A）。岩脉1（其缝隙变小）在压溶面1处频繁出现，且两者正交，这说明压溶面1和岩脉1在地质年代表中是同期形成的。岩脉1走向各不相同，但总是垂直于压溶面1。 图3 （A）始新世浊流沉积平行层压溶面即压溶面1，垂直层岩脉即岩脉2垂直于压溶面1向外延伸 (B)压溶面1被垂直层溶解面即压溶面2截断，垂直层岩脉即岩脉2垂直于压溶面2延伸垂直层压溶面和垂直层岩脉垂直层溶解面，即压溶面2，在研究区内都可观察到

16、，走向西北-东南，平行于褶皱冲断带。图3B给出了一个压溶面2的例子，其中部分岩脉1被压溶面2截断。这种情况下，岩脉1可能影响压溶面2的位置。垂直层岩脉，即岩脉2，在研究区也可观察到，走向一般是东北-西南，垂直于压溶面2.在图3B左上部分，一条岩脉2从溶解面开始缝隙变小，这与所讲的岩脉1相似。在图下部的岩脉2，其缝隙从压溶面也变小。图4 （A）露头照片（什皮拉古地区） （B）露头图，指示压溶面、岩脉、平行于岩脉2的左旋走滑断层、扇形节理图4A是一张采石场露头发育新鲜压溶面1的照片镶嵌图。直立断续擦痕沿着新鲜层面发育，呈橘红色，在白色石灰岩中突出（图4A）。照片中看出直立断续擦痕，与压溶面2垂直，

17、与岩脉2平行。呈橘红色是因为不溶物残留在缝隙中。露头图（图4B）显示压溶面2和岩脉2在四个动力层中存在及相互作用。压溶面2和岩脉2在剪切层边缘形成。动力层厚度从1厘米到2米，平均35厘米。压溶面1、2和岩脉1、2界定了岩石的构造背景。接下来，研究因动力层受剪切、压溶作用和岩脉组合形成的构造单元。图5 （A）什皮拉古地区的划痕数据和地层孔隙 （B）构造单元（压溶面1、2，岩脉1、2）的原始数据和辐射孔的半球体投影 （C）断层的原始数据和辐射孔的半球体投影平行层剪切作用、扇形节理、扇形岩脉和扇形压溶缝的机制在褶皱区观察到溶解缝与地层斜交，指示横穿动力层边界发生滑动。我们定义“滑动的层边界”为动力平

18、行层断裂。动力层边界的划痕为与褶皱有关的平行层断裂提供了证据（图4A,5A）。根据平行层剪切和倾斜溶解缝，界定这些缝为扇形压溶面，平行层受剪切而断裂联系到一起（图6C）。沿岩脉2发生剪切导致张裂和扇形岩脉(图6B)。沿岩脉2形成的拉分边缘有方解石胶结物，内部无充填。这表明，平行于构造通道受剪切的岩脉2在流体流动中起通道作用。图5给出在什皮拉古地区测量的压溶面1、2和岩脉1、2的方向数据。压溶面1界定动力层，压溶面2走向西北-东南，岩脉2走向东北-西南，各自平行和垂直于构造线。岩脉1走向具有变化性，可能既平行于压溶面2又平行于岩脉2。我们已经研究两个直交的压溶面和岩脉，既压溶面1和岩脉1、压溶面

19、2和岩脉2，以及扇形压溶面和扇形岩脉，它们的方向随初始构造的剪切而变化。由于扇形裂缝的不同方向，我们把扇形压溶面、扇形岩脉和扇形节理作为普通定名，并使用第一代至第四代扇形裂缝指出它们的时间关系。 图6 (A)垂直层溶解缝（压溶面2）、垂直层岩脉（岩脉2）、扇形岩脉、与地层斜交的扇形溶解缝、岩脉与扇形溶解缝正交 (B)压溶面2和岩脉2示意图 （C）扇形压溶缝和正交的岩脉走滑断层的形成动力层内的走滑断层在这一区域，我们研究断裂带内动力层的断裂，它被褶皱前的构造单元（压溶面1、2，岩脉1、2）和扇形裂隙（扇形压溶面、扇形岩脉、扇形节理）所界定。扇形裂隙在剪切构造平面上的方向一般30度到80度之间(图

20、5B)。图7A和B所示三条断层及其沿着压溶面2和岩脉2方向延伸的断裂带。构造单元间的联系在动力层建立一个裂缝密集网络。图7B中，沿着断层2和3剪切的证据很明显。沿东北-西南岩脉2方向的断层胶结方解石，而沿压溶面2方向的断层虽然破裂但没有胶结。图7C给出一条宽20厘米沿岩脉2方向的右旋走滑断层2，及形成断裂的相关构造单元。图5C中的什皮拉古地区的断层方向可与图5B中的压溶面2和岩脉2方向进行对比。对比显示，断层方向一般与岩脉2方向一致，较小程度上与压溶面2方向一致。图4、6、7中的油区数据指示褶皱前的压溶缝，岩脉受剪切和连接而形成断层。图7 （A） 陡峭倾斜动力层发育三条断层的照片 （B）断裂带

21、1、2、3的特写照片（C）比照片B更大比例尺的张裂详细图研究高压区的断层发育需要注意识别构造单元类型。典型的指示标志，如缝合线齿、沿波状溶解面的粘土残留物、或者是冲填在岩脉的方解石，可以用来区分油区的裂缝类型。近平行于岩脉和溶解缝方向，溶解缝叠加在岩脉之上（图3B）以及原始构造单元的形态剖面因剪切磨损，使裂缝类型不易识别。较高压环境下构造单元内的沥青质侵染，及表面风化，都增加了难度。在油区，当构造单元很清晰，且其他不易识别的都能指出时，才能确定它的类型。如有需要可以使用光学和扫描电子显微镜分析来明化油区数据。从克瑞梅纳若地区采集的一个手标本经切割、打磨和映射，来识别构造单元及其在一个约2厘米的

22、小型走滑断层形成中的作用（图8）。手标本中的浮游有孔虫可以界定沉积层，提供关于构造单元地层方向的依据。图8给出手标本及绘制的构造单元：岩脉1、压溶面2、扇形压溶面、第一二代扇形节理、碎裂岩和角砾岩。图8A中，压溶面2的缝合齿与平面斜交。图8B中，第一代扇形节理面在左旋中受到剪切。图8C中，一个有孔虫被扇形节理分裂，表明这是个开放模式的构造，与沿第一代扇形节理剪切而相应。 图8（A）照片 （B）克瑞梅纳若地区采集的薄片手标本示意图 （C）（a）斜齿压溶缝（b）左旋剪切的第一代扇形节理 （d）开放式的第二代扇形节理 在乐滩采石场，相似的构造单元，包括正交的溶解缝和岩脉、扇形岩脉，都可在有擦痕面和应

23、变的断层附近观察到（图9）。几何相似性包括正交的岩脉和压溶面，扇形岩脉。与断裂带有关的相似构造单元的存在，表明不同规模断层形成具有相同的机制。溶解缝、方解石岩脉和断层面被沥青质侵染，表明在过去某些时候这些构造是烃类的疏导管道。多层动力层的走滑断层联系多层动力层的断层发育由于相邻动力层初始断层的联系而简单化。图10所示断层发育的三个阶段，第一个断层在单个动力层发育，第二个在多个动力层发育，第三个断层发育很好的断层核心和破损带。图10B所示为从克瑞梅纳若地区的露头拼图（图10A）得到的三维角度框图。图10C所示为伴随走滑断层的角砾岩和碎裂岩的照片，并在图10D中绘制。擦痕面指示沿岩脉2方向的右旋偏

24、移，造成第一代、第二代扇形节理形成，并使动力层岩石破裂。断层走向东北-西南，并且垂直于其动力层边界。类似地，断层a是一个垂直断层，被限定在动力层边界之间，可以在图10A和B中看出。断层b有约1.2米宽的明显的逆偏移，侧面是阶梯状剖面的破损区。这个剖面指出相邻动力层的垂直断层有联系，以形成这种阶梯状模式。图中心的主走滑断层（断层c），其核心是角砾岩，伴有大于2米厚的破损区。通过垂直碎裂带的联系，在主要断裂带边缘的阶梯状剖面指示发育。这里的沥青质侵染表明东北-西南向的走滑断层是烃类流动和储存的主控通道。烃类沿着受剪切的溶解缝和节理网络渗漏（图10E）。 图9 乐滩采石场的大块浮石，在照片左边有方解

25、石和沥青质条痕断层面，压溶面垂直于断层，岩脉与断层微斜交。油藏规模的大型走滑断层在地拉那和爱尔巴桑之间（克鲁亚地区，图1A）白垩纪至始新世碳酸盐岩，一系列左旋和右旋横断层与主构造呈高角度延伸。在比例尺为1：200000的地质图上，这些横断层的间距从200米变化到4.5千米，平均1.4千米（图11A）。在比例尺为1：200000的左旋、右旋横断层上，始新世碳酸盐岩有明显的走滑偏移，从100米变化到2千米。乐滩采石场区的一个比例尺为1：20000的断层图是从小于1米的高分辨率卫星图像得到的。这个断层图包括油区数据，以及从卫星图像上解释得到的地貌和形态构造线。右旋和左旋走滑断层的间距，与较大比例尺时

26、的1.4千米相比，平均有200米。断层间距在比例尺1：20000和1：200000的对比，说明断层发育的层次化进程（从露头到构造规模）取决于比例尺，也表明走向为东北-西南的走滑断层或横断层在艾尔巴尼德褶皱冲断带的碳酸盐岩中广泛存在。图10 (A)照片 （B）克瑞梅纳若地区动力层和断层的构造透视框图 （C）照片 （D）显示压溶面、岩脉和两代扇形节理相互作用的动力层断层的详图（E）沥青质渗漏示意图乐滩采石场出露的一条走滑断层，其核部富集沥青质，走向为东北-西南，是一个受裂缝和断层控制、具有高渗透性的流动通道的油藏规模的例子。采石场在走滑断层北翼的碳酸盐岩峭壁上（图11B）。峭壁上形成的断层在采石场

27、出露，42米宽的充填有角砾岩和沥青质的断裂带，平行于采石场的南边界。靠近峭壁底部，沥青质侵染的角砾岩破裂带从采石场向南延伸至少有92米（图11C）。在采石场内，扇形断层的主要走向是北40度-东50度（图11D）。扇形断层呈现出碎裂岩，7-10厘米厚的方解石充填，张裂带、70厘米宽的角砾岩带。沥青质在采石场的压溶缝、岩脉、节理、碎裂带、断层都存在（图9），但含量从角砾岩带的核部向外变少。沥青质含量从断层核部向外减少，说明烃类的运移通道是通过裂缝和断裂带向主岩。对艾尔巴尼德褶皱冲断带碳酸盐岩的裂缝和断层形成的解释和概念模型图12给所示为一个概念模型，它展现了艾尔巴尼德区碳酸盐岩中与裂缝和断层形成有

28、关的构造单元的层次演变。这个过程从平行层压溶缝（压溶面1）和垂直层岩脉（岩脉1）的形成开始。我们把压溶面1和岩脉1看作超压集合体（图12A），认为它们的形成是由于超压所致。之前纳尔逊已经在石灰岩岩心中观察到这种构造集合体。之后形成的构造是垂直层压溶缝（压溶面2）和垂直层岩脉（岩脉2），它们可看作低压集合体（图12B)。低压集合体的形成是由于东北-西南向最大水平挤压力。里斯波利在法国南部的石灰岩观察到这种类似的构造压溶面和岩脉集合体。低压集合体的形成需要沿压溶面1的边界在压溶面2和岩脉2上以相反方向剪切（图12B）。超压集合体和低压集合体界定岩石基底的构造背景。图11 （A）比例尺为1：2000

29、00的碳酸盐岩区域地图，发育一系列东北-西南向的左旋、右旋断层，与西北-东南向边界呈高角度相交 （B）比例尺为1:1000的乐滩采石场断层地图（C）充填沥青质的角砾岩的特写照片 （D）采石场断层方向立体图断层的形成与平行层开始剪切相一致，也就是裂缝组合经过剪切作用，形成新的裂缝并逐渐变形。在断层形成的第一阶段，溶解缝相当于动力层边界，它受剪切形成平行层断裂，并且与扇形裂缝有关。扇形裂缝包括扇形压溶面、扇形节理和扇形岩脉，被称为“褶皱组合”（图12C）。这些构造的方向和剪切作用随着平行层断裂的运动而变化，由于动力层的弯曲性在褶皱中的位置也不同。断裂带是通过褶皱前的超压、低压集合体和褶皱的集合体构

30、造发生剪切作用形成的。在断层形成的第二个阶段，初期断层在单个动力层内沿着断裂带形成（图12D）。初期断层的走向是构造单元相互联系造成的，因雁列式断裂带组合而与受剪切单元微斜交。初期断层沿着褶皱前的构造西北-东南、东北-西南向分布，平行、垂直于构造总方向。正交裂缝的剪切作用已在其他褶皱冲断带识别出。初期断裂带内，通过形成角砾岩，岩石的的旋转和平移与逐渐增大的偏移相符。单个动力层内的垂直层断裂带和雁列式断层与相邻动力层的联系起来，从而形成贯穿断层（图12E），具有明显的共轭模式。概念模型中描述的裂缝和断层的演化，与地层褶皱作用和逆断层、走滑断层的形成相符。图12F所示为一个大尺度框图，表示在明显共

31、轭模式下的典型构造。用方法建立概念化模型的一个结果就是，图12F中任一油藏规模区域都有可能包括图12A-E中识别出的很多构造。 图12 艾尔巴尼德区碳酸盐岩断层演化的概念模型 （A）超压集合体 （B）低压集合体 （C）褶皱组合 （D）裂缝集合体相互联系形成断裂带（E）断裂带相互联系形成贯穿断层 （F）通过（D）和（E）过程形成的东北-西南向走滑断层流体通道以及从岩心和测井得到的地下证据 沥青质在不同构造单元侵染的本质已经通过15个单元传输绘制在图8中的手标本剖面上。这个过程需要使用扫描电子显微镜，来评估各个构造单元的形成次序，解释流体在这些构造中的运移。图13A和B所示为两个单元传输。图13A

32、所示为一个受剪切的左旋偏移为0.05米的扇形节理，其碳和硫含量减少。碳和硫作为沥青质残留物的代替物充填在裂缝中。图13B所示为沿剪切扇形裂缝的方解石岩脉和含沥青质断裂。单元数据显示，剪切作用发生在岩脉壁，使烃类在岩石基质、岩脉中侵染，在扩张断裂中充填。图13B中，两种机制可以用来解释方解石胶结物和沥青质的几何学及充填层次。第一种可能是岩脉重新打开，使沥青质沿岩脉壁流动，随后岩脉受剪切而活动，使之充填张烈带。另一种是，岩脉受剪切而活动，与剪切相关的张裂作用使沥青质同时充填岩脉和张裂带。未受剪切的压溶面2（图8A）中不溶粘土残留物缺少沥青质，表明沥青质并不存在于基岩中。沥青质在溶解缝、岩脉、节理网

33、络中运移，最终富集在剪切裂缝里。一般情况下，若在开放模式和受剪切开放模式的扇形构造，即断裂岩、角砾岩带，发现方解石胶结物和沥青质，说明这些构造单元是流体流动主通道。图13 （A）沿左旋剪切裂缝（见图8B）的偏移距的二次电子图像 （B）扇形节理的二次电子图像 （C）表示角砾岩化四个阶段的概念模型图13C所示为一个描述流动通道演变的概念模型。第一阶段，发育平行层溶解缝（压溶面1）和垂直层岩脉（岩脉1）。第二阶段，沿岩脉1发育溶解缝。沿压溶面2的剪切作用形成第一代扇形节理。第三阶段，溶解缝的进一步剪切作用以及沿第一代扇形节理的剪切加宽破损带，形成第二代扇形节理，使岩石破裂。第四阶段，断裂岩继续剪切、

34、旋转、平移，产生角砾岩。在第三、四阶段，裂缝、断裂岩和角砾岩网络为烃类提供流动通道。艾登把角砾岩带解释成为渗透率增大的平行断层区，并运用近圆柱形或球形凸起体的平行板，结合克曾尼-卡曼模型，用一个方程来计算角砾岩带的渗透率。渗透率方程取决于断裂带的孔隙度、断层厚度和粒径等级。我们已经把这些方程应用在图8中的角砾岩化手标本，这个手标本的断裂带厚度在0.2到1.5厘米间。断裂角砾岩带的孔隙度大约是7%，它是根据一个由断裂带组成的散射电子图像计算得到的。这个孔隙度计算结果代表角砾岩带现今裂缝的孔隙度。角砾岩的粒径从172微米到1.29毫米，对一个0.2厘米厚度的角砾岩带其渗透率在0.27到15.8，对

35、1.5厘米厚的则在0.26到15.0之间。角砾岩带的厚度对渗透率计算结果没有很大影响；控制因素是裂缝孔隙度和碎屑粒度。对于整体渗透率，断层厚度和间距也是影响因素。迄今所描述的裂缝和断层形成的过程，为流体运移建立通道，已经在地下发生，并可适用于地下。油区所记录的相同构造单元在伊奥尼亚地区恰克兰油田一口生产井3164-3505米深度的岩心标本中观察到，并在图14中展出（岩心位置在图1A中标出）。在含方解石和沥青质残留物的岩心中发现构造单元，包括超压集合体、低压集合体和褶皱组合（图14A-C,F）。几乎所有沿动力层边界的岩心剖面都遭受破坏，残留沥青质（图14A）。压溶面1内的沥青质表明平行层溶解缝发

36、生剪切作用，使流体沿裂缝流动，或表明油藏存在高流体压力，从而撑开裂缝。压溶面1的剪切作用和高流体压力都有可能使沥青质残留在压溶面1中。岩心标本中含开口孔隙的剪切岩脉和含自形方解石晶体的裂缝，表明地下油藏中存在开口裂缝（图14F）。西方油气公司和它的合伙人森林油公司在伊奥尼亚盆地钻了一口初探井，目标是约5000米深的侵入构造圈闭。这个储层是具有低基质孔隙度（2%）的上白垩纪深海碳酸盐岩；然而，脆性泥岩中以裂缝形式存在二次孔隙度（大约1%）。图15给出50米深的测井数据，可得出井中存在东北-西南向和西北-东南向裂缝，以及具有裂缝（5198-5210米）的断裂带有利于井的生产。泥浆入侵指示渗透性，在

37、低孔隙度的主岩中表明渗透性主要是由于裂缝。在井中运用周声波成像测井工具，在与泥浆隔离充满油的容器内使用声波发射器，每转发射250次。这个工具从下向上测地层和裂缝，但是在东北-西南向和西北-东南向高角度裂缝带（5215米）以上它就出现卡钻。这就要收回垫片，拉出工具。因裂缝而不能测到的地带是生产间隔带，具有高油气流量（图15）。井径测井（图15）显示井眼扩大，岩性测井在岩性或基质孔隙度上没有变化。所以，我们把这个带解释成井眼的断裂带。测井数据支持这个解释，即东北-西南向断裂带为地下流体提供渗透性通道。图14 恰克兰油田3164-3505米深度的岩心样本 （A）残留沥青质的压溶面1 （B）显示压溶面

38、、岩脉1和岩脉2的岩心 （C）压溶面1和压溶面2 （D）扇形压溶面 （E）压溶面1、扇形节理和扇形岩脉 （F）含沥青质残留物和自形方解石晶体的开口孔隙 （G）岩心间隔在每个研究区，以剪切压溶面、剪切岩脉、剪切节理、断裂岩和角砾岩带形式不同大小的流动通道，在两个主要垂直方向（西北-东南向和东北-西南向）提供了渗透构造的互联网络。我们认为沥青质已经从源岩沿着断层和相关裂缝网络运移。我们观察到沥青质在自主褶皱冲断带延伸的构造区域出现（图2），这是深度变形作用造成的。东北-西南向走滑断层和相关破损带有利于油藏保存，尤其是开口裂缝、张裂带、渗透性角砾岩化断裂带和剪切背景构造。在油区和地下，沿东北-西南向

39、构造广泛分布开口孔隙、方解石充填和沥青质富集，表明这些构造是流体流动和储存的主要通道。流体可能在平行于西北-东南向裂缝和断裂带里间歇性流动，有证据表明流体沿着逆冲断层和增生楔形系统间歇形流动。图15 什皮拉古-1初探井5190-5240米深度的测井讨论艾尔巴尼德褶皱冲断带沿西南向的区域性转移已经适应于三叠纪塑性蒸发岩之上。介观构造，包括基底逆断层、褶皱和走滑断层，代表了在其他众所周知的挤压边界所观察到的典型构造。在这些环境下，基底逆断层沿着塑性水平线界定冲断带，发育油藏规模的构造，比如裂缝、走滑断层、低角度逆断层、层面逆断层、正断层。研究所描述的大型走滑断层主要涉及文献中提到的“裂缝”和“横”

40、断层，解释成两个逆断层或逆断层和褶皱带之间的差异运动。达尔斯特伦概念化这些断层，认为或是在主冲断边界发育的一个完整断裂，或是受单个推覆体或多个推覆体所限定的。尽管大型横断层像是发罗拉-爱尔巴桑构造线延伸到基底并横切多个岩床，使石油从源岩运移，但我们所绘制的走滑断层好像是受单个推覆体所界定。尽管确切的推动力还不知道，一般认为横向走滑断层与滑动差异缩短和/或分布不均的断层边界有关。油藏规模走滑断层可能是在下伏推覆体的高滑梯度作用下形成的。概念模型所展现的构造发育的特定机制与之前作者所描述的碳酸盐岩形成相比，有相同点和不同点。这些著作的不同点主要是断层所在位置构造单元断裂前的分布。在某些研究中，节理

41、或延伸裂缝是断裂的前兆；部分断层受雁列式岩脉影响，在压溶面剪切作用下发育成断层；部分是发育于明显的共轭岩脉组合；部分发育于节理或压溶面。在这项研究中，断裂的前兆是两个正交的压溶和岩脉集合体。我们通过系统地研认识三维构造发育中的褶皱前的、褶皱时、与断裂相关的层序，来研究压溶面、岩脉、节理和断层之间的空间和时间关系。在艾尔巴尼德区伊奥尼亚盆地的研究中，吉特根据阴极发光和18O、13C稳定同位素的子波，建立一个共生模型。我们的研究描述了一个比他们研究的更复杂、更好系统记录的模型。斯里瓦斯塔瓦和恩格尔德根据流体包裹体来研究孔隙流体条件和岩脉形成次序。一般地，把溶解缝看作横穿溶解缝流动的边界，而且这些溶

42、解缝是高度弯曲的。我们已经认识到连接的溶解缝和岩脉系统组成正交方向的通道网络，增大裂缝的储存能力和流动能力。流动方向取决于裂缝网络褶皱后的方向，所以构造位置不同流动方向不同。艾尔巴尼德区与走滑断层相关的角砾岩带提供明显证据，表明它们在烃类运移和储存中的主控作用。这篇文章所记录的角砾岩带从几毫米到135米厚度，并且被动力层、形成作用和推覆体边界所界定。尽管我们没有有关孔隙度的大量数据，角砾岩带的频率、侧向延伸和连接以及相关破损表明渗透性系统在流体运移方面是有效的。托拉卡已经报道过作为烃类通道的角砾岩带，用概念模型来描述层间、低渗透性硅质页岩和瓷状岩中的断层发育。相反，斯托尔蒂研究意大利中心石灰岩

43、断层岩心中阻碍流动的数据。断裂带在流体流动中表现不同，取决于岩性学、构造背景、内部流体压力和烃类引入的时间。为了防止高孔隙度角砾岩带的崩塌，必须保持高内部流体压力或机制条件必须保持角砾岩带连通。结论 我们讲述了一个如何预测区域性裂缝和断层控制的渗透性网络的例子。为了达到目的，我们研究复杂的裂缝和断层系统的构造性质和岩石物理性质，这些裂缝和断层已经在杂基含量低的多孔性碳酸盐岩中形成东北-西南向流动通道。我们已经详细记录了构造单元（压溶、节理、岩脉、压溶和岩脉集合体、动力层、扇形压溶面、扇形节理、断裂岩和角砾岩）以及它们演化成断层的过程。这项研究主要是根据沥青质分布来研究走滑断层的发育，指示它们在

44、烃类流动中的作用。在3500米深度岩心样本中发现的构造单元以及5000米深度的测井和生产数据表明，相应的变形作用和流体流动过程在地下油藏单元中很常见。露头数据结合横断层在比例尺为1：20000和1：200000时的平均间距，表明渗透性断裂带发育的层次过程有厘米、米和千米规模。艾尔巴尼德地区，控制流动通道的裂缝和断层的形成机制及其内部结构，与之前著作所描述的模型是不一样的。另外，我们有证据表明压溶缝是烃类运移的影响因素。东北-西南向的角砾岩断裂带是渗透性最好的地带，位于滑动梯度最大的地方，比如在下伏逆断层末端、横向断坡、断裂褶皱末端。应用裂缝和断层发育过程以及观察到的沉积物和烃类的分布来研究褶皱冲断带的渗透性通道，需要证明其有利于了解在相似岩性和构造背景下裂缝和断层对流体流动的控制作用。应用于含油气系统的仿真模拟方法，也同样可以应用于碳酸盐岩中的地下水系统。 21参照优选#