中国南方新元古代—早古生代构造演化与盆地原型分析

中元古代末发生的晋宁运动在中国南方扬子陆块的周缘形成碰撞造山带,使华夏、川滇藏等陆块与扬子陆块拼合成统一的华南古大陆,奠定了新元古代—早古生代盆地发育的基底.新元古代—早古生代,中国南方在陆块裂解—离散—聚合不同的构造运动体制下,分别在扬子陆块的边缘和内部形成了不同的盆地原型及其演化序列.在扬子陆块的南、北缘,主要形成了裂陷—被动大陆边缘坳陷—前陆盆地的原型演化序列;在扬子陆内,由陆块离散拉张背景下整体下沉形成的碳酸盐岩台地演化为陆块聚合挤压背景下形成的台内坳陷盆地.而且,经加里东运动后,中国南方大陆得到了新的增生和统一,基本构造格局已经形成.      

塔里木盆地西北缘震旦系沉积物源分析及对盆地属性的制约

新元古代是全球大地构造演化中一个十分重要的阶段，经历了罗迪尼亚（Rodinia）超大陆聚合和裂解的过程。作为我国三个最主要的克拉通盆地之一的塔里木盆地，其发育的新元古界南华系和震旦系沉积体系纪录了大量新元古代盆地构造属性和板块动力学信息，同时也是塔里木克拉通盆地深层油气勘探的重点层系。以塔里木盆地西北缘什艾日克剖面震旦系为对象，在野外调查和沉积学特征研究的基础上，开展碎屑锆石U-Pb定年和物源示踪研究。震旦系苏盖特布拉克组碎屑锆石存在约2 600，2 300，2 000~1 800，790~730和620 Ma等5个年龄峰值，其中2 600，2 300和2 000~1 800 Ma年龄峰值的碎屑锆石来自于塔里木克拉通内部新太古代—中元古代基底；790~730 Ma年龄峰值的碎屑锆石可能来源于塔里木盆地新元古代晚期的裂谷岩浆作用形成的岩浆岩；而620 Ma年龄峰值的锆石直接来自地层沉积时的岩浆作用，表明碎屑物质可能来源于塔里木盆地本身。结合地震剖面所具有断陷—坳陷的结构特征、南华系快速充填的浊积岩沉积建造、震旦系由碎屑岩建造转变为海相碳酸盐岩建造、震旦系苏盖特布拉克组沉积同期的岩浆作用，认为塔里木盆地西北缘震旦系经历了裂谷性盆地的断—坳转换阶段和坳陷阶段。      

叠合盆地概念辨析

中国大陆地处西伯利亚与冈瓦纳大陆之间的转换构造域，在地质历史上依次受古亚洲洋、特提斯一古太平洋与印度洋一太平洋三大动力体系的控制，其主体由包容在几个巨型造山带之间的华北、扬子、华南、塔里木等小陆块及众多的微陆块拼合而成。发育在这些陆块之上及其边缘的沉积盆地多为叠合盆地，即由同一阶段的原型盆地发生复合、不同阶段的原型盆地相叠加的盆地类型，经历了多个阶段运动体制(包括构造体制与热体制)的变革。新元古代Rodinia古陆解体至三叠纪Pangaea泛大陆形成过程以及侏罗纪以来Pangaea大陆裂解与聚敛过程构成全球的两个构造巨旋回，在中国境内形成了以三叠纪为界的不同叠合盆地类型。在每一巨旋回内部还发育次一级的开一合旋回，多个伸展体制与挤压体制或走滑体制的相互转换期成为盆地的多个关键构造变革时期，从而导致原型盆地多次叠合。多旋回叠合盆地是我国沉积盆地的主要特色，具有独特的油气聚集与分布规律。图1参54     

新元古代扬子克拉通TSM盆地原型分析

以TSM盆地原型分析理论为指导，基于大量野外露头、最新钻井和地球物理资料，结合前人研究成果，对扬子克拉通新元古代的盆地原型进行了恢复。研究认为受控于从青白口纪会聚到南华—震旦纪离散两大不同板块构造环境和体制转变下的4个时期演化影响，扬子克拉通新元古代经历了4个阶段的盆地原型演变，分别为①青白口纪早期（ca.1 000~820 Ma），扬子西缘、北缘及内部的弧后扩张盆地，扬子东南缘的弧后前陆盆地；②青白口纪晚期（ca.820~720 Ma），扬子西缘、北缘的弧后扩张盆地，扬子东南缘和内部的拉张断陷盆地；③南华纪时期（720~635 Ma），扬子东南缘、西缘、北缘和内部的裂谷盆地；④震旦纪时期（635~541 Ma），川中、万源—达州及鄂西—渝东的克拉通台内裂陷盆地，扬子北缘和东南缘的离散陆缘坳陷盆地。综合分析提出南华纪裂谷盆地、震旦纪台内裂陷盆地和离散陆缘坳陷盆地是最有利于烃源岩发育的盆地原型。陕南—川东北、湘黔渝临区、鄂西和川中地区是扬子烃源岩最有利发育区，也是今后扬子深层—超深层常规天然气与非常规页岩气勘查重点区域。      

“塔里木—扬子古大陆”重建对无机成因油气的作用

同位素年代学、岩石学、构造学、古生物学的研究表明：从新元古代至二叠纪,塔里木古陆块与扬子古陆块更加靠近,组成了“塔里木—扬子古大陆”。后经“峨嵋地幔柱”的作用和二叠纪“峨嵋地裂运动”的拉张,“塔里木—扬子古大陆”裂解、分离。文中讨论了地幔柱与无机成因油气生成的关系。根据上述研究,预测四川松潘—甘孜褶皱带是可望获得油气勘探突破的靶区。     

古东秦岭洋关闭和华北与扬子两地块拼合

东秦岭古海洋是一个从晚元古代开始发育,晚志留开始关闭的古海洋。其关闭的后期,华北板块与扬子板块开始拼贴,340Ma基本拼贴结束。古秦岭海洋的北部(华北板块南部)从晚奥陶世起,由原来的被动边缘转化为一具沟、弧、盆体系的活动大陆边缘,而其南部(扬子板块北部)边缘仍为被动大陆边缘。泥盆纪到石炭纪,上述两类大陆边缘拼贴。根据东秦岭造山带内的大型推覆体构造组合及其配置关系、推覆岩片的变质相倒置、推覆岩片内应变标志物特征及其应变参数测量(发育在420—340Ma期间的推覆体)以及前陆盆地(泥盆—石炭纪)的研究,认为华北板块与扬子板块是以仰冲兼右行剪切方式碰撞拼贴。      

中国主要克拉通前寒武纪裂谷分布与油气勘探前景

利用地质、地球物理和钻井资料编制中国主要克拉通盆地长城系、蓟县系和南华系残余厚度图,初步查明中-新元古代裂谷分布。华北和扬子克拉通中-新元古代裂谷中心以一套由粗快速变细的裂陷层序为标志,从目前的裂谷期地层等时对比格架上判断,现今鄂尔多斯盆地和四川盆地腹部的中-上元古界烃源岩均不如盆地覆盖区外的裂谷中心区域发育。塔里木克拉通南部和北部新元古代裂谷则具有不同的展布特征、形成时间和成因演化,塔里木南部的裂谷活动与以华南大陆(由扬子克拉通和华夏克拉通构成)为中心的地幔柱作用有关,而塔里木北部的裂谷主要形成于罗迪利亚超大陆外侧泛大洋俯冲引起的弧后伸展作用。塔里木南部裂谷开启时间较华南晚约20~40 Ma,但比塔里木北部提前至少40 Ma。前寒武纪裂谷演化对早寒武世沉积盆地具有重要的控制,使得后者具有"向前相似"而不是"向后相似"的特点。在塔里木和扬子,早寒武世盆地与南华纪—震旦纪裂谷盆地具有显著的继承性关系;在华北,青白口纪裂谷活动中心向东南缘移位控制了早寒武世盆地的发育位置和海侵方向。就目前的研究程度而言,中国古老克拉通前寒武纪裂谷的类型和分布特征仍显示出动力学上的多样性和复杂性,因而在充填演化和勘探价值研究上也有不同的观点和结论。近期研究除应继续加强地球物理资料处理,以更精细落实盆地覆盖区隐伏裂谷和裂陷外,也应重点开展裂谷期层序识别、地层对比和充填模式建立工作,努力解决前寒武纪裂谷类型及其演化的动力学问题,以恢复与烃源岩沉积阶段的盆地原型,查明烃源岩分布规律。     

三大古板块是中国寻找大气田的重要领域

中国三大古板块（扬子古板块、塔里木古板块、华北古板块）天然气资源丰富，三大古板块天然气资源量为29.23×10¹²m³，占全国总资源量的52.30%；三大古板块天然气探明储量为35926.8×10⁸m³，占全国天然气总探明地质储量的72.2%。中国三大古板块油气成藏地质条件与阿拉伯板块油气成藏地质条件相似。三大古板块具有3个优势条件：①面积大，相对稳定；②多套气源岩发育，天然气资源丰富；③储盖组合条件优越。三大古板块的边缘和斜坡是大气田富集区：如扬子地台西北缘普光等地区，塔里木地台塔东、塔中斜坡带及库车前陆下古生界，华北地台鄂尔多斯盆地西缘和南缘地区。中国寻找大气田的领域主要在三大古板块，其边缘和斜坡是寻找大气田的重点地区。     

鄂尔多斯盆地构造演化及古地理特征研究进展

鄂尔多斯盆地是华北板块西部典型的克拉通边缘叠合盆地,其发展演化除与华北板块一脉相承外,还受盆地周缘古海槽多期开、合演化的控制与影响,具有其自身的独特性与复杂性。近期研究表明,盆地发展演化至今,主要经历8个阶段:①太古代—早元古代盆地结晶基底形成阶段;②中元古代早期—中期大陆裂解阶段,主要发育陆缘裂谷和陆内拗拉槽;③中元古代晚期—晚元古代早期大陆汇聚阶段,盆地抬升缺失沉积;④晚元古代中期—早古生代中奥陶世盆地边缘裂陷与陆内坳陷阶段,主要发育海相碳酸盐岩台地沉积;⑤早古生代晚奥陶世—晚古生代早石炭世盆地周缘碰撞造山阶段,盆地抬升剥蚀;⑥晚古生代晚石炭世—二叠纪末盆地周缘裂解阶段,主要发育海陆交互相沉积;⑦中生代陆内坳陷阶段,盆地边缘隆起并整体掀斜,主要发育河流相、三角洲相及湖泊相沉积;⑧新生代盆地周缘断陷阶段。其中中元古代古构造格局对盆地后期构造断裂展布、沉积演化、地质流体运移及聚集产生了重要影响。     

中国早古生代三大古海洋及其对盆地的控制

以中国诸陆块和古中国洋为中心的晚元古代—早古生代古板块体制可概括为"三洋四陆",即3个相互连通的洋盆分割了四大陆块(群):西伯利亚陆块(群)、古中亚洋、华北陆块群、古中国洋、华南陆块群、原特提斯、印度冈瓦纳。3个洋盆的扩张、消减,陆块碰撞造山或增生造山及其转化着的地球动力在各陆块内的响应导致这一时期中国早古生代盆地的形成和演化。由此形成了台内和陆缘不同的原型盆地演化序列。在大陆裂解期,台内主要出现裂谷、坳拉槽原型盆地,然后转为台内坳陷。早古生代陆块规模小,陆缘盆地风格突出。在造山带形成与演化中,陆缘坳陷对油气的赋存意义最大。      

中国深层页岩气资源前景和勘探潜力

为了讨论页岩气产业的发展方向,从页岩气成藏地质条件、资源分布、勘探前景等方面探讨和评价了中国深层页岩气的资源前景和勘探潜力。研究结果表明:①自中元古代以来,不同类型的潜质页岩发育于纵向16套层系之中,它们均有形成深层页岩气的地质基础条件,形成了南方以下古生界海相为主、北方以中新生界陆相为主且受盆地类型(东中西部差异)约束、晚古生代海陆过渡相南北方均有发育的页岩气分布格局;②扬子、华北及塔里木板块均有形成深层页岩气的基础地质条件,但类型特点及分布各有差异,具有南北分区、东西分带的特点;③采用限定条件下的深度趋势分析法,预测我国埋深介于4 500～6 000 m的页岩气地质资源量和可采资源量(P_(50))分别为61.10×10~(12) m~3和11.07×10~(12) m~3,埋深介于3 000～6 000 m的页岩气地质资源量和可采资源量分别为115.72×10~(12) m~3和20.93×10~(12) m~3,其中规模性的深层页岩气资源量主要分布在四川盆地及其周缘地区,是深层页岩气勘探重要的现实领域,其次是鄂尔多斯、塔里木、准噶尔、渤海湾及松辽等大中型盆地及其周缘地区,在平面上分别形成了上扬子、西北、华北及东北等深层页岩气资源分布中心;④在现今含油气盆地中,深层页岩气主要分布在沉降—沉积中心方向,除了早古生代海相页岩之外,晚古生代海陆过渡相和中新生代陆相(含中小型盆地)页岩也是深层页岩气资源分布的有利指向,在中新生代陆相盆地中,不同构造部位下伏的上古生界也有望成为深层页岩气勘探研究的重要领域。结论认为,我国深层页岩气资源丰富、类型多样、分布广泛,具有良好的资源前景和重大的勘探意义,是我国页岩气产业发展的基本方向。     

下扬子区中生代前陆盆地

作者研究了地震剖面、钻井及地表资料后认为,中生代中期(约240～157Ma)下扬子区发育了中部对冲周缘前陆盆地和南部单冲前陆盆地。对冲周缘前陆盆地为约在240～157Ma期间,下扬子板块与华北板块的陆-陆碰撞A型俯冲,下扬子区近同时产生了北部和中南部分别由北西往南东和由南东往北西逆冲的冲断构造而呈对冲结构,并在对冲中心地带沉积了中、上三叠统和中、下侏罗统而成;单冲前陆盆地属于华南前陆盆地的前缘部分,是由于约在240～157Ma期间,华南地区产生了由南东往北西逆冲的推覆构造,在推覆构造前缘沉积了上三叠统和中、下侏罗统而成。其中对冲周缘前陆盆地的对冲中心地带,是寻找海相中、古生界油气藏的最有利地带。      

下扬子北缘前陆盆地构造演化及沉积特征

下扬子北缘主要受扬子板块、华北板块和秦岭微板块相互作用控制,自晚二叠世开始,扬子板块向北俯冲于秦岭微板块之下,构造环境由拉伸向挤压转换,于中三叠世形成下扬子北缘前陆盆地。下扬子北缘前陆盆地自萌芽至消亡可划分为3个演化阶段:1)萌芽阶段(P₃—T₁),形成被动大陆边缘盆地,发育深水—半深水复理石建造;2)兴盛阶段(T₂—T₃),由海相前陆盆地向陆相前陆盆地转化,发育海相和陆相磨拉石沉积;3)持续发育—消亡阶段(J_1-2),形成陆内前陆盆地,发育陆相含煤碎屑岩沉积。各演化阶段沉积特征不同,主要体现了由海相沉积向陆相沉积的连续渐进演化,且各阶段的沉积沉降中心基本一致,具有海相—陆相沉积叠合特征。      

塔里木盆地东北地区区域构造演化与油气

塔里木盆地经历了前震旦纪古地槽发育阶段、古生代地台发育阶段和中新生代陆相盆地发育阶段。早古生代和三叠、侏罗纪生油坳陷发育;海西期有大型隆起、断裂、褶皱形成;燕山期发育大型披覆构造;喜山期有大量局部构造发育。海西晚期和喜山期是两次重要的生油和聚油期。     

塔里木盆地南华纪—震旦纪构造-沉积格局

塔里木盆地南华纪—震旦纪构造-沉积格局的深入研究是认识该期盆地构造属性、大陆裂谷形成演化及沉积充填过程的关键。通过对塔里木盆地周缘南华系-震旦系露头、盆地内部钻井及地震资料综合分析,结合前人发表的相关研究成果,对塔里木盆地南华纪—震旦纪构造-沉积格局进行探讨。研究表明,塔里木盆地经历了前南华纪南、北地块的拼合,形成统一的塔里木板块。南华纪—震旦纪,伴随着Rodinia超大陆的解体,塔里木盆地处于拉张构造背景,为大陆裂谷发育时期,并经历了3个演化阶段：①南华纪早期裂陷发育阶段（760~700 Ma）,在盆地西部形成阿瓦提裂陷,东部形成满加尔南、北两支裂陷,南部在麦盖提地区形成NW-SE向裂陷;②南华纪晚期—震旦纪早期“裂-拗”体系的转变阶段（660~600 Ma）;③震旦纪晚期拗陷演化阶段（580~540 Ma）。盆地构造格局控制了古地理特征及沉积组合,南华纪以裂陷沉积为主,在强烈拉张作用下形成了碎屑岩-火山岩沉积组合。震旦纪以拗陷沉积为主,塔里木盆地具有“南隆北坳”的古地理特征,发育碎屑岩沉积、碎屑岩-碳酸盐岩混合沉积和碳酸盐岩沉积3种类型沉积组合。     

中国西部的大陆构造格架

在我国实施“西部大开发”战略的过程中,对中国西部大陆构造格架的正确认识至关重要,作者在近十余年研究的基础上提出三点新认识:1.根据近年对阿尔金断裂带内同变形期新生矿物的激光微区⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果,阿尔金断裂走滑变形可能起始于97~89Ma,它与喜马拉雅“西构造结”的形成(102~85Ma)近于同步,其累积错距达350~400km左右,晚白垩世—新生代同步错移了两侧原有的构造带和原型盆地。因此,在讨论中国西部大陆构造格架的形成时,首先考虑新生代由于喜马拉雅运动所引起的大尺度构造位移;2.组成中国西部大陆的地块分属于北亚型、扬子型和冈瓦纳型。其中塔里木、柴达木、阿拉善地块,古生代期间是一个统一的扬子型非稳定克拉通——西域板块,震旦纪—早古生代它和扬子—华南、印支、澳大利亚板块同样隶属于东风瓦纳大陆,而后裂解、漂移,晚古生代—印支期构造就位于贺兰山以西,喜马拉雅期被肢解、错移成现今被分隔的盆地(地块);3.北祁连山早古生代不是大洋盆地,而是西域克拉通陆内裂解出现洋壳的拗拉槽—小洋盆,它的西延部是塔里木盆地北部的满加尔—阿瓦提坳陷,新生代被阿尔金断裂左行错移达到现今的位置。北祁连山最终的造山作用,发生在上新世到早更新世末,与青藏高原隆升同步形成现今的推覆造山带。