特徵
底辟構造diapiric structure,密度較小的高塑性低粘度的岩石(如岩鹽、石膏或泥岩等)向上流動,拱起甚至刺穿上覆岩層所形成的穹隆或蘑菇狀構造。簡稱底辟。底辟的直徑可從幾米到幾千米。鹽丘是最常見的底辟構造,它由鹽類岩石或石膏向上流動或擠入而使上覆岩層拱曲隆起所成。核部的鹽體常成圓柱狀,其內鹽層變形複雜。鹽核之上的上覆岩層往往形成穹隆或短軸背斜及伴生的放射狀或環狀斷層。鹽核周邊與圍岩常為陡傾的斷層接觸,圍岩傾角也變陡。鹽丘周圍的岩層因鹽丘上隆而相對下坳,形成周緣向斜,鹽丘構造具有重要的經濟價值,鹽核常成重要的鹽類或硫磺礦床,鹽上的穹隆及周緣圍岩中常富集石油和天然氣。
以泥質為核的底辟稱為泥質底辟,又稱泥火山,泥質中的甲烷氣體在泥火山形成中起了重要作用。由岩漿上拱並侵入圍岩而形成的稱岩漿底辟。
珠江口盆地白雲凹陷底辟構造類型及其成因
珠江口盆地位於中國南海北部,是中國近海含油氣盆地中一個重要的盆地.盆地內發育眾多形態各異的底辟構造,目前僅有少量的文章對其進行過分類研究,缺少系統地論述.底辟構造是流體穿層流動的一種特殊形式,對其展開分類及成因分析有助於洞察白雲凹陷內流體的活動信息和油氣運移特徵.本文針對珠江口盆地白雲凹陷地震剖面上所顯示的大量而且種類豐富的底辟構造,開展了底辟構造識別、分類及其內涵流體活動信息的研究,依據盆地模擬結果和區域構造特徵討論了底辟構造的成因特徵,得出如下兩個結論:(1)珠江口盆地發育多種類型的底辟構造,有底辟初期的龜背上拱、泥底辟、氣體泄流通道、裂縫帶這4種類型,不同的底辟構造類型內涵有不同的地質信息;(2)底辟構造的成因與構造活動密切相關,超壓對底辟構造的形成與活動影響較小,不起主要的作用。
分類
擠入構造
底辟構造又稱“
擠入構造”,它在中新生代沉積盆地中有著廣泛的分布,是一種非常重要的油氣圈閉。一底辟構造的概念地殼深部塑性岩層在外力作用下發生“底闢作用”,由此而產生的構造叫底辟構造。R.E.Chapman認為所謂的底闢作用是指地球內部的某些物質以塑性和流體狀態從深部向淺層的侵入刺穿,由此引起負載層的褶皺變形叫底辟構造。研究表明,某些岩層在應力作用下將像流體或粘性固體一樣流動,這些岩層包括蒸發岩(特別是鹽)、粘土岩、泥炭、泥灰岩、冰及火成岩和某些變質岩。但最普遍、最重要的是鹽類(包括與其伴生的石膏)和粘土底辟構造。底辟的向上運動是相對於周圍地區的沉積物而言的,通常是隨著沉積盆地的發展而下沉,只有當底辟的向上生長快於周圍沉積物的沉陷時,它才具有絕對的向上運動。
刺穿構造
底辟構造的分類按照底辟和與圍岩的關係可將底辟分為刺穿構造和隱刺穿構造。隱刺穿構造是指底辟物質沒有刺穿圍岩,其底辟核頂面的形態和圍岩保持一致。這種底辟構造常常是底辟發育初期的形態,或者是由於底辟物質粘度大、塑性差、變形弱的結果。刺穿底辟通常是底辟發育到成熟階段的產物。 G.D.Obrien 根據發生刺穿作用時的溫度,把底辟分為高溫底辟和低溫底辟。高溫底辟主要指的是岩漿侵入或噴發所引起的底辟構造,低溫底辟則是人們一般所理解的狹義的底辟構造,主要是鹽、泥等塑性地層向上侵入或刺穿所產生的構造。也包括和鹽泥底辟具有同樣侵入方式的某些變質岩,如蛇紋岩底辟構造。按照底辟核頂面的埋藏深度,又可將底辟分為淺、中、深三種:淺層底辟,其頂面埋深小於1200m;中層底辟,其頂面埋深在1200~3000m之間;深層底辟,其頂面埋深大於3000m。按形成底辟構造的力學機制又可分為垂直底辟和排驅式底辟兩種。
鹽丘
鹽丘的基本特徵:鹽丘在平面上形態各異,但比較多的是圓形和橢圓形,也有狹長狀和不規則形態。
狹長狀的鹽脊通常埋藏較深或者是發育初期階段的產物。鹽丘在地震剖面上的反映非常明顯,鹽丘內部呈雜亂反射,而圍岩的反射界面在此突然中斷,由此可以將鹽丘的形態勾繪出來。鹽底辟的發育強度差別很大,有的侵入高度很小,鹽核以鹽枕或鹽脊、或者以鹽栓的形態向上拱起,形成隱刺穿的鹽背斜構造。鹽枕就屬於此類。在鹽脊或鹽枕之上的背斜構造常被斷層複雜化,大多形成一個地塹斷裂系。刺穿高度很大的鹽丘構造常常發育在鹽盆中心部位,或者是鹽源層厚度大的地區,這裡有巨厚的鹽層供給鹽丘生長。鹽丘在向上刺穿過程中,可能引起圍岩強烈變形。鹽核周圍地層向上翹起,鹽核頂部地層向上隆起形成背斜,並可能伴生一個複雜的地塹斷裂系。而在圓形的鹽丘上,多形成放射狀斷層,延伸距離很小。在有的情況下,鹽丘雖然刺穿高度很大,但圍岩的變形並不強烈,這可能是在鹽丘生長時鹽核和圍岩的粘度較低,且比較接近所致。鹽丘的刺穿通常都很高,在發育成熟的鹽丘(朵為淺層鹽丘)頂部常發育一個鹽帽。
圓形和橢圓形鹽丘一般埋深較淺,常常是發育成熟的鹽底辟構造。鹽源層在外力作用下,初期通常一狹長狀的鹽脊向上生長,侵入到淺層後逐漸有狹長狀變為橢圓狀或圓形,總之,有深部向上,鹽丘的形態是面積逐漸變小,形態逐漸變圓,這是塑性變形的規律(即變形式所作功最小法則)所決定的。由的鹽丘在上升過程中,可能脫離母鹽層,而呈淚滴狀,這是鹽生長的浮力理論的一個重要依據。岩帽是由於地下水對鹽的溶蝕淋濾作用形成的不溶殘渣,主要由硬石膏、石膏和方解石組成。岩帽厚度差別很大,從幾米到幾百米不等一般可以分為三個帶,即底部主要由硬石膏組成,該層的厚度通常較大;中部為石膏層;上部主要成分是方解石和石灰岩。有時,岩帽中還有天然硫。當鹽丘在平面上呈圓形時,鹽帽在側向上的延伸範圍通常比鹽丘主體的面積要大。有些鹽丘的側面向外凸出而覆蓋在沉積岩之上,這就是所謂的倒懸體。倒懸體下面的地層一般都比較陡,有時近於直立,常常可以構成良好的圈閉,應引起足夠的重視。