压性断裂低温构造成岩机理研究——以准噶尔盆地西北缘为例

The Fault zone is an important area of fluid movement and also one of the concentrated areas of structural diagenesis development. In the sedimentary basin, the structural diagenesis, which is triggered by tectonism and low-temperature hydrothermal fluids, attracts the attention of researchers recently. However, some questions are still waiting to be solved, including the internal structure and fluid activities in the fault zone, the mechanism of structural diagenesis and so on. In this study, a four-in-one method, which combines with field observation, seismic data, well logging and drill core data, will be used to systematically analyze the fault zone architecture of three thrust fault systems in the western margin of the Junggar Basin. On the basis of these analyses, a detailed study of Petrology, Mineralogy, elemental and isotope geochemistry, and fluid inclusions will be conducted on the fibrous veins, which is newly discovered from the fault zone of the western Junggar Basin. The research on the development characteristics and forming mechanism of the fibrous veins could provide a deep insight on the important question of structural diagenesis, such as the nature, source and activities of fluids in the fault zone, the crack-seal mechanism and history of damage zone, and so on, and also very useful to understand the mechanism of structural diagenesis. Above all, this research will play an important role in investigating the theory of structural diagenesis, continuing build the method of fault seal prediction, discussing the relationship between fluid activities and petroleum accumulation and widening the exploration space of oil and gas.

断裂带是流体活动十分活跃的场所，也是构造成岩作用集中发育的地区之一。在沉积盆地中，由构造作用与中低温热液流体活动所引发的构造成岩作用逐渐受到人们的重视，然而，目前的研究中关于断裂内部结构划分、流体活动特征、构造成岩作用机理等问题仍有待解决。本研究以准噶尔盆地西北缘三大逆冲断裂系统为研究对象，利用野外-地震-测井-岩心“四位一体”方法，系统的分析覆盖区压性断裂内部结构发育特征。在此基础上，重点针对断裂带内新发现的纤维状脉体开展详细的岩石学、矿物学、元素和同位素地球化学及流体包裹体研究，系统的分析纤维状脉体的发育特征及形成机制，厘清断裂带内流体的性质、来源、活动特征及裂缝开启速率和启-闭史等构造成岩作用研究中的关键问题，深入揭示断裂带构造成岩作用机理。本研究对于丰富构造成岩作用理论、完善断层封闭性评价方法、探讨流体活动与油气成藏关系、拓宽油气勘探空间等问题具有重要的理论和现实意义。

断裂既可以作为油气运移的通道，又可以作为油气成藏的遮挡条件。断裂并不是一个简单的面，而是由不同物理特征的结构单元组成的三维体，这些结构单元是控制油气运移的重要因素，但目前针对埋藏区断裂内部结构研究较少。同时，由于断裂是流体运移的通道，而流体的运移会产生强烈的水岩相互作用，充填于裂缝中的胶结物是影响断层封闭的重要因素之一。围绕这些问题，本课题以准噶尔盆地西北缘红车断裂带为研究区，主要开展了断裂构造发育背景及特征、覆盖区断裂带内部结构识别、断裂带内流体活动特征、断裂封闭机理及与油气运移关系等内容的研究。基于岩石学、地球化学、构造地质学等研究结果，本课题主要取得以下几方面重要成果：（1）明确了准噶尔盆地西北缘晚石炭世处于洋脊俯冲的构造背景，准噶尔盆地西北缘的构造演化可以分为三个阶段，包括晚石炭世初始形成阶段，二叠纪到侏罗纪前陆盆地阶段，白垩纪到新生代的再生前陆盆地阶段，逆冲叠瓦状构造是压性断裂主要的构造样式；（2）建立了野外-井-震-心“四位一体”的覆盖区断裂内部结构划分方法，重点利用测井曲线定量识别、岩心观察等手段对复杂断裂内部结构进行了有效的划分，指出断层核的发育宽度与断距、断层核的宽度与裂缝带的宽度具有明显的幂指数关系，并建立了多因素控制下断裂带内部结构发育模式；（3）在断裂带结构单元研究的基础上，针对断裂带内胶结物开展了详细的构造地球化学研究，利用多种地球化学方法指出断裂带内流体具有多期、混源的特征，断层核更多的受到深源流体影响，破碎带更易于受到盆地流体及大气降水的影响，提出了断裂成岩胶结封闭作用机理，并分析了断裂内流体活动与油气运移的关系。本项目的研究立足油气勘探实际需要，提出了断裂内部结构发育模式，解释了油气成岩封闭作用过程，这对于油气勘探过程具有重要的理论及现实意义。