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.     

TSM盆地模拟原理方法与应用

盆地模拟是建立在油气地质的物理、化学原理上,用计算机软件来实现时空框架下的盆地结构、沉积充填和油气生排运聚的演化,从而给出油气资源潜力评价。TSM盆地模拟是在"3T-4S-4M"盆地研究工作程式指导下研发的在原型约束下的确定性数值模拟软件系统。系统强调以盆地原型并列与迭加分析为先导,采用确定性的油气响应模拟模块,合理计算埋藏史、热史、生烃史、运聚史等结果,通过结果分析得到合理的油气资源量和分布。通过四川盆地川西坳陷的模拟应用,揭示了晚三叠世以来陆缘拗陷盆地原型到前渊盆地原型的环境变化,以及上三叠统须家河组烃源岩发育、分布、演化特征和动态生排烃过程。模拟结果表明,侏罗纪拗陷原型沉降演化是导致不同段生排烃差异形成的重要原因;中-晚侏罗世最终定型的结构控制了天然气的运聚,形成了孝泉-丰谷、安县-鸭子河-大邑2个有利的资源聚集区。模拟结果表达了盆地原型迭加的控烃、控藏过程;表明TSM盆地模拟可动态揭示"原型控源、迭加控藏"的油气演化过程,通过与已知的拟合,最终实现预测未知油气的功能,是油气勘探领域重要的技术手段和工具。     

中扬子及邻区层序地层与原型盆地演化

中扬子及邻区原型盆地可划分为 9个大层序,其中,1～6大层序由中、古生代海相地层组成;第 7大层序为早、中侏罗纪的陆相沉积;第 8大层序为晚侏罗世的前渊沉积;第 9层序为晚白垩世至第三纪的伸展盆地。震旦纪,中部地区为台地相环境,向南为浅海陆棚环境,向北以陆表海为主;寒武纪至早奥陶世为典型的大陆边缘盆地;中、晚奥陶世至志留纪为裂谷盆地发展阶段;泥盆纪至石炭纪该区发生广泛海侵,与华南海域和太平洋海域多处相连;二叠纪至早、中三叠世为原型盆地的重要转型时期,随着分隔秦岭微板块与扬子板块的勉略古洋盆向东打开,扬子北缘由前期的区域性隆起转变为向北加深的大陆边缘盆地;晚三叠世经历了两次幕式旋回,巴东组沉积时期盆地沉降缓慢,九里岗组沉积时期则较快;早、中侏罗世原型盆地早幕 (早侏罗世)沉积缓慢,晚幕 (中侏罗世)快速沉降,以水下沉积作用为主;晚侏罗世可划分为两大构造演化阶段,早期构造活动相对平静,晚期强烈;晚白垩世至老第三纪,盆地范围缩小,以湖泊、河流体系为主。由此,中扬子及邻区在地质历史时期经历了 4种不同性质的原型盆地,具有幕式充填特征。     

克拉通盆地层序样式与烃源岩评价--以中扬子区震旦系、寒武系为例

根据中扬子区震旦纪寒武纪层序特征,提出了T型、H型、TH型层序样式,并将3种层序样式的沉积特征进行了比较,明确了层序样式的发育与烃源岩的关系。认为烃源岩的富集层段主要位于H型样式的二级层序海侵体系域(TST)中,其中TST的三级层序样式中,T型数量较多或H型数量较少。以中扬子区震旦系、寒武系为例,对2套烃源岩所在的层序样式进行了研究,以层序分析为基础,参考地化特征对2套烃源岩进行了研究及评价,指出了有利烃源岩区。     

断陷—拗陷原型迭加系统的生烃史——以苏北盆地溱潼凹陷为例

断陷—拗陷型盆地中油气物质的生烃史,势必受断陷—拗陷原型迭加的埋藏史约束和控制,从油气源岩到圈闭建立油气成藏的观念,必须纳入到盆地系统中,明确盆地地质作用与油气响应之间的关系,确立原型控制油气P(压力)、V(体积)、T(温度)动态变化的边界条件,同时利用TSM盆地模拟系统动态地进行生烃量计算和生烃史的分析,从而为油气资源评价和勘查服务。      

东海西湖凹陷新生代盆地原型分析

通过对西湖凹陷的地质、地球物理资料的综合分析 ,提出西湖凹陷新生界经历四种原型迭加演化过程 ,即 :古新统 -中下始新统陆内拉张断陷 ;中上始新统 (平湖组 )转换边缘拗陷 ;渐新统 -中新统(花港组及龙井组、玉泉组、柳浪组 )的陆内迁移拗陷和上新统 -第四系弧后扩张盆地的陆架边缘组成。西湖凹陷的这种不同原型迭加的结构与其所处的大地构造背景有关 ,因此也初步分析了西湖凹陷新生代结构形成的动力学背景。     

塔里木新元古代裂谷盆地南北分异及油气勘探启示

综合航磁、地震、地质和地球化学资料,研究了塔里木新元古代裂谷盆地南北分异的表层构造、沉积、分布特征及深层动力学机制,揭示了裂谷盆地演化及其对寒武纪早期沉积盆地和深层烃源岩分布的控制作用。塔里木南部裂谷盆地是罗迪尼亚超大陆裂解早期超级地幔柱活动的产物,开启于南华纪早期(约780 Ma),表现为深入塔里木盆地内部的NE向坳拉槽,而北部裂谷是泛罗迪尼亚大洋板块俯冲产生的弧后裂谷盆地,开启于南华纪后期(约740 Ma),呈近EW向狭长带状横穿整个塔里木盆地。塔里木北部新元古代弧后裂谷盆地与东亚地区晚中生代—新生代弧后裂谷盆地群的形成和演化过程十分相似,均显示向洋迁移的演化特征,但塔里木裂谷盆地从早期的断陷-拗陷最终演化成被动陆缘。塔里木新元古代裂谷盆地不仅决定同裂谷期烃源岩的分布,更控制早寒武世沉积盆地的发育,使得后者"向前相似",在现今塔北隆起与中央隆起带之间很可能发育近EW向展布的南华系—震旦系同裂谷期和下寒武统玉尔吐斯组沉积期后裂谷期烃源岩。     

塔里木克拉通盆地油气勘探对策

塔里木克拉通盆地包括整个盆地“三隆四坳”^[1]中的塔北隆起、北部坳陷、塔中隆起、巴楚隆起等主要构造单元（见图1）。经多年勘探,目前已探明和发现了众多油气田（藏）：塔北隆起上的轮南、塔河、东河塘等油田,塔中隆起上的塔中4、塔中16油田,巴楚隆起上的和田河气田、巴什托甫油田,北部坳陷中的哈得逊油田等。这些海相成因的油气主要富集在奥陶系碳酸盐岩与石炭系、三叠系、侏罗系砂岩储集层中,来源于寒武系和中上奥陶统两套烃源岩。     

中国克拉通盆地中央古隆起与油气勘探

本文根据我中央古隆起的勘探现状，提出了下一步的油气勘探方向。     

四川盆地及邻区早侏罗世构造-沉积环境与原型盆地演化

下侏罗统是四川盆地原油勘探的主力层系,研究其构造-沉积环境与原型盆地演化可为油气勘探奠定重要基础。从周缘构造环境、盆地构造沉降、盆-山耦合作用等出发,结合沉积相研究,将盆地沉积充填演化与周缘造山带演化有机结合,重建了四川盆地及邻区早侏罗世各沉积期构造-沉积环境,并探讨了盆地性质及演化规律。早侏罗世四川盆地构造动力学环境经历了强、弱伸展的交替变化,构造沉降经历了快速→缓慢→稳定的变化特征。自流井组珍珠冲段沉积期为强伸展期,于晚三叠世的断陷-坳陷盆地之上开始稳定的坳陷盆地沉积;自流井组东岳庙段沉积期为弱伸展期,盆缘隆升和基底沉降减慢,促进了岩相和岩性都比较稳定的大规模湖相沉积;自流井组马鞍山段沉积期为强伸展期,盆-岭、盆-山构造耦合作用加强,促进了盆地西缘、北缘以粗碎屑为主的辫状河和大型扇体的发育;自流井组大安寨段沉积期为伸展作用最弱、造山带活动最稳定的时期,盆地整体的拗陷速率远大于陆源碎屑的堆积速率,导致了四川盆地早侏罗世最大湖盆的形成。早侏罗世四川盆地及邻区主体为陆内弱拉张环境下的大型克拉通内坳陷盆地,周缘造山、造陆的间歇性活动,湖盆或快或慢的沉降以及局部的古隆起、古坳陷控制着沉积中心整体向盆地北部及NE方向迁移,其演化过程对油气聚集产生了深远的影响。     

应用TSM盆地模拟技术恢复准噶尔盆地东北缘石炭系烃源岩热演化史

准噶尔盆地东北缘石炭系发育多套烃源岩,恢复烃源岩热演化史对深化认识该区油气成藏过程具有重要作用。在盆地原型演化与烃源岩发育特征研究基础上,应用TSM盆地模拟资源评价系统建立了一维和三维盆地模拟模型,恢复了不同构造单元埋藏史、热史和烃源岩生烃演化史。准噶尔盆地东北缘各凹陷石炭系烃源岩生烃演化过程存在明显的差异,乌伦古坳陷石炭系烃源岩在石炭纪末进入低成熟演化阶段,二叠纪隆升造成烃源岩演化停滞,三叠纪末再次埋藏演化达二次生烃门限,现今处于过成熟生干气阶段（R_o>2.0%）;三南凹陷石炭系烃源岩在二叠纪进入低成熟演化阶段,现今处于高成熟演化生气阶段（R_o为1.5%~1.9%）;滴水泉凹陷石炭系烃源岩在三叠纪进入低成熟演化阶段,现今仍处于成熟演化生油阶段（R_o为0.8%~1.3%）。通过模拟计算获得了乌伦古坳陷石炭系姜巴斯套组烃源岩的累计生烃量为205.2×10⁸ t,其中石炭纪末累计生烃量为103×10⁸ t,是主要的生油高峰期;白垩纪末累计生烃量为184.4×10⁸ t,是主要的生气高峰期。     

塔里木盆地西南地区侏罗纪原型盆地类型与特征

塔里木盆地西南地区处于古亚洲构造域与特提斯构造域的叠加部位。在平面上,侏罗系分布呈带状出露在塔西南南部边缘。塔西南南缘在侏罗纪期间为一个断陷盆地体系,向西应与卡拉库姆地块南缘断陷盆地相连通。侏罗纪时,深水沉积区处于边缘主控正断层断距最大的位置,而河流和沼泽沉积环境则处于相邻断层交叠部位,或主控断层断距较小的部位。断距最大的位置通常在单个断层的中部,而向其两端断距则逐渐减小,所以上盘的沉降幅度也就变小,沉积环境也相应为河流或冲积扇等。塔西南地区侏罗纪地层除发育在山前外,还发育了一系列受断层控制的湖盆。其中,半-深湖相沉积制约了生油岩的发育。     

扬子克拉通继承性构造与新生构造并存的时空发育特征及其对海相油气勘探的指导

继承性构造与新生构造时空发育特征的研究,是"盆""山"耦合理论从指导含油气盆地的研究发展为指导油气勘探的道路上迈出的重要一步。以前寒武纪、加里东期、海西—印支期和燕山期4大构造阶段,重点剖析了上扬子北部地区(四川盆地)各阶段的构造线方向及其形成机制(与造山带发育的耦合演化),提出川东地区近期海相油气勘探取得重大突破的最主要经验是认识到同海相沉积期的新生构造被燕山期的新生构造高角度横跨形成了岩性—构造复合油气藏。与川东地区作比较,还分析了上扬子南部和中扬子地区各阶段的构造演化,提出前者与川东的最大不同是盆地发育与八布-PhuNgu洋(不是秦岭—大别洋)的演化耦合,且叠加了巨地幔作用的热隆升造山的影响;后者独特的基底构造对建造和改造长期有明显的制约。据上述分析探讨了上扬子南部和中扬子地区海相油气勘探的有利区块,认为黔西的贵阳—安顺一线以北(黔北盆地)尽管晚古生代及以后各期新生构造的方向与四川盆地不同,但仍是有望获得海相油气勘探突破的地区。     

中国海相残留盆地油气资源潜力评价技术探索

从活动论构造历史观出发,应用“原型控源、叠加控藏”的研究思路,分析了古中国陆、古亚洲陆和新亚洲陆3个地史阶段中陆缘与陆内盆地的形成演化,探索了中国古生界海相残留盆地TSM盆地模拟资源评价技术。研究认为中国古生代海相盆地在纵向上主要发育下寒武统、中上奥陶统-下志留统和二叠系3套烃源岩。下寒武统烃源岩分布于被动大陆边缘靠陆一侧,中上奥陶统-下志留统烃源岩分布于台内坳陷,二叠系烃源岩分布于陆内裂陷-坳陷盆地,被动边缘坳陷是烃源岩最有利发育区。烃源岩主要包括碳酸盐岩和泥质岩两类。通过原型盆地约束下的地质作用-油气响应确定性数学模拟方法进行网络整合,提供油气资源评估和位置预测,从而评价了古生代海相盆地原型的发育和后期叠加改造演化的过程及其油气意义。该方法在华北地区上古生界烃源岩潜力的评价应用中,取得了较好的效果。     

扬子板块中、古生代盆地的改造变形

扬子板块内海相中、古生代盆地自中三叠世末以来,经历了3期不同性质构造作用的改造变形。首先是在中三叠世末-早、中侏罗世的印支运动期,江南-雪峰基底拆离体由南东向北西方向(同时派生由南向北,由东向西的方向)的逆冲推覆,以及后缘弹性松弛的断陷构造作用的改造,使得海相中、古生代盆地发生了第Ⅰ期的由强及弱递进衰减的逆冲-褶皱变形。继而在晚侏罗世-早白垩世的燕山运动期,叠加了第Ⅱ期以郯庐断裂带为代表的 NNE 向大陆平移走滑构造的简单剪切,以及拉分断陷构造作用的改造变形。之后在晚白垩世-古近纪的喜马拉雅运动期,下扬子区在由南向北的伸展拆离与多米诺式拉张断陷构造作用下,受到了第Ⅲ期的变形改造。这3期构造变形作用促使了扬子板块海相油气的早期聚集、晚期热演化和再分配。     

从扬子地区海相盆地演化改造与成藏浅析南黄海勘探方向

南黄海盆地位处下扬子地块东延部位,发育巨厚的海相中、古生界地层。通过研究扬子地区海相中、古生界的盆地原型演化及其主要烃源岩区域发育特征,指出南黄海地区海相中、古生界应发育有类似扬子地区的∈₁、O₃-S₁、 P₁、P₂等 4套主要烃源岩,尤其要重视在扬子台内广泛发育的后3套区域烃源岩。同时,通过对扬子地区中新生代历次构造变格对海相中、古生界的改造特征及其主要油气成藏类型,以及南黄海盆地的构造特点等分析,认为南黄海盆地中部隆起—南部坳陷区是勘探海相中、古生界原生油气藏的有利区。该区海相中、古生界烃源基础好、实体保存完整、埋藏相对浅,更重要的是构造相对稳定、后期变形弱,可能发育有类似苏北黄桥地区的海相原生残留型油气藏。盆地北部坳陷因紧靠苏鲁造山带,海相中、古生界遭受了强烈变形甚至变位改造,在晚期断陷叠加区有可能形成类似苏南句容地区的重建型油气藏。而勿南沙隆起因长期处于中新生代强烈褶皱隆起带,海相中、古生界应以发育原生破坏型古油藏为主。