三塘湖盆地及其周缘地区古生代构造演化及原型盆地研究

在早古生代,三塘湖地区是吐哈地块的组成部分,位于地块北缘,具有弧—沟—盆系统的结构特征。到志留纪末期,阿尔曼太古洋盆发生闭合碰撞作用形成了阿尔曼太碰撞带。进入早泥盆世,在吐哈地块北部、三塘湖地区早古生代岛弧南侧发生裂解、扩张作用,形成了克拉麦里古洋盆,从而使三塘湖地块从吐哈地块中分裂出来。在中泥盆世—早石炭世时期,克拉麦里古洋盆发生双向俯冲作用,北侧的三塘湖地块再次形成火山弧火山—沉积建造,南侧形成了哈尔里克火山弧及弧后裂谷盆地并接受相应的火山沉积岩系;早石炭世末期,克拉麦里古洋盆发生持续时间较为短暂的闭合碰撞作用,形成了克拉麦里碰撞带,之后进入后碰撞伸展演化阶段;至晚石炭世,该碰撞带又发生拉开,形成后造山伸展裂谷。结合石炭纪—二叠纪构造岩浆事件,以及构造地质学、沉积学的一些证据研究认为,早石炭世三塘湖盆地及其周缘原型盆地为岛弧环境(弧后盆地);晚石炭世三塘湖盆地南缘及其相邻区域发育后造山伸展裂谷,大约以三塘湖盆地石头梅潜伏隆起及其以东为界,东部为大黑山裂谷,西部为石头梅裂谷。     

论浙皖赣闽地区早古生代盆地沉积特征及其构造环境

本文从沉积相特征及其展布入手,重点剖析赣南、闽北寒武系浊积岩,深水远源浊积岩与浙西上奥陶统浅水近源浊积岩的成因、环境,草编了早古生代各纪(统)的岩相略图,提出中奥陶世末期起的向北西方向拼贴挤压使南华(包括浙闽)隆起、并使研究区的沟造-沉积格局发生翘翘板式逆转:震旦纪—中陶奥世从北西到东南为台地和面向东南的被动陆缘,晚奥陶世—志留纪转化为盆地中心位于北西、并逐渐向北西迁移的板内盆地的构造-沉积格局。      

华北板块南缘原型沉积盆地类型与构造演化

华北板块南缘原型沉积盆地类型受构造演化控制,古生代—中三叠世华北与扬子两大板块由“开”到“合”,华北板块南缘也从被动大陆边缘(Z—O₂)到抬升剥蚀(O₃—C₁)再到前陆复理石沉积盆地(C₂—P₂);晚三叠—早侏罗世,两大板块碰撞造山形成著名的中央造山带,与造山藕合形成磨拉石沉积盆地;中侏罗—早白垩世,造山期后造山带内部拆沉的同时,造山带边缘拆离,形成后缘伸展与前缘冲断的复杂构造类型;后期受古太平洋板块(库拉、伊则奈奇板块)和太平洋板块活动控制,形成伸展断陷和坳陷盆地。不同时期原型盆地类型不同,对于油气勘探原则具有重要意义。      

鄂尔多斯盆地西部晚三叠世原型盆地恢复及其改造演化

恢复鄂尔多斯晚三叠世原型盆地是评价盆地西缘上三叠统油气勘探前景的重要问题。研究认为，在三叠纪延长组沉积期，鄂尔多斯盆地西部受秦祁褶皱带和阿拉善古陆控制，六盘山西缘大断裂和贺兰山西缘断裂分别构成晚三叠世沉积盆地的西南与西北边界；走廊过渡区与盆地本部沉积具有连通性，形成向西开口、南深北浅、主体为北西-南东向的大型不对称坳陷盆地，银川盆地、六盘山盆地是鄂尔多斯盆地的一部分，盆地西缘前人所称的“南北古脊梁”不起沉积分割作用。延长组沉积期湖盆西部从南到北发育油水河-镇原、景泰-环县、窑山-甜水堡和汝箕沟-盐定4个三角洲沉积体系，受不同物源影响，各体系沉积特征不同，并且经后期构造运动改造，在盆地西缘冲断带上盘残存不全。但在现今冲断带以东及其掩覆地区延长组保存较完整，延长组残余沉积分布广泛，勘探前景广阔。     

华北板块东南缘原型沉积盆地类型与构造演化

华北板块东南缘原型沉积盆地类型受构造演化控制,古生代至中三叠世华北与扬子两大板块由"开"到"合",华北板块东南缘也经历了从震旦纪至中奥陶世的被动大陆边缘,到晚奥陶世至早石炭世早期的抬升剥蚀;早石炭世晚期-中三叠世由于板块的拼合,在大陆边缘形成前陆复理石沉积盆地;晚三叠世-早侏罗世,两大板块碰撞造山形成秦岭一大别造山带,与造山耦合形成磨拉石沉积盆地;中侏罗世-早白垩世,在造山期后造山带内部拆沉的同时,造山带边缘拆离,形成后缘伸展与前缘冲断的复杂构造类型;后期受古太平洋板块和太平洋板块活动控制,形成伸展断陷和坳陷盆地。     

鄂尔多斯盆地南部晚古生代沉积特征与天然气勘探潜力

鄂尔多斯盆地南部地区是目前天然气勘探和研究程度较低的地区。在详细研究野外露头与钻井剖面的基础上,通过岩石学、沉积学分析以及古构造恢复等研究,阐明了晚古生代鄂尔多斯盆地南部地区有4个主要物源方向。指出该区太原组是一套以潮坪—潟湖—障壁岛—碳酸盐台地沉积为主的障壁海岸沉积,山西组沉积以曲流河、三角洲相为特征,下石盒子组发育辫状河、三角洲和湖泊相。鄂尔多斯盆地南部上古生界具有良好的烃源条件以及储盖组合,勘探潜力巨大。图5参14     

鄂尔多斯盆地西缘构造演化特征

鄂尔多斯盆地西缘构造运动复杂，构造类型多样，以青铜峡-马家滩地区的转换带为界，西缘形成了南北2个截然不同的逆冲体系。分析鄂尔多斯西缘古生界储层形成及演化，其西部构造演化大致可以分成古生代地台演化阶段和晚三叠后前陆盆地演化阶段。前者控制着古生代沉积体系及岩相古地理展布特征，而前陆盆地构造运动强烈影响了古生界地层的埋藏演化史。由于地史演化过程中经历了多次构造运动，早期形成的断裂受到后期构造运动的影响而重新活动，从而使断裂活动具有继承性发育的特征，断裂活动对油藏的形成起了重要的控制作用。     

中国中西部晚古生代—中三叠世沉积盆地原型

中国中西部晚古生代—中三叠世沉积盆地的形成演化受控于4大重要地质事件:一是从晚泥盆世到早石炭世古亚洲陆块的形成,由于古亚洲洋壳的俯冲消减,西伯利亚陆块与古中国陆块由天山—阴山造山系缝合成巨型古亚洲陆块;二是石炭纪—早二叠世巨型古亚洲陆块受地幔柱的作用,发育天山大火成岩省与多条裂谷;三是早石炭世一直延续到中三叠世古特提斯洋扩张和古亚洲陆块南东南边缘离散;四是晚二叠世—中三叠世峨眉地幔柱与多条裂谷。晚古生代—中三叠世,中国中西部地区存在4类盆地原型:(1)离散板块边缘盆地,形成于古特提斯洋拉张期,主要分布于华南陆块北西缘、南缘以及塔里木陆块的南缘;(2)会聚板块边缘盆地,于晚二叠世—三叠纪形成于华南陆块南缘、中晚泥盆世—石炭纪形成于华北陆块北缘以及泥盆纪—石炭纪发育于中央造山系的一侧或两侧;(3)克拉通内盆地,包括台内坳陷和台内断陷及残余海盆;(4)裂谷和拗拉槽,即与天山大火成岩省和峨眉地幔柱相关的裂谷和拗拉槽。     

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.     

鄂尔多斯盆地及邻区中—晚二叠世构造-沉积环境与原型盆地演化

根据钻井、测井、野外露头及地球化学资料，参考盆地周缘构造环境、盆地构造沉降特征及沉积相展布，恢复了鄂尔多斯盆地中—晚二叠世不同时期构造-沉积环境，探讨了盆地性质及演化过程。研究结果表明：(1)中—晚二叠世鄂尔多斯盆地南缘和北缘经历了洋盆俯冲消减过程，以强烈的挤压构造环境为特征，上二叠统石千峰组沉积期盆地北缘古亚洲洋闭合进入陆陆碰撞阶段，盆地内构造沉降速度缓慢。(2)中—晚二叠世鄂尔多斯盆地为大型的克拉通内坳陷盆地，中二叠统石盒子组沉积期基准面呈下降趋势，盆地主体延续山西组沉积期南北高、中部低的古地理格局，南华北地区地势相对更低；周缘隆起区快速抬升且范围逐渐扩大，为坳陷盆地内提供物源，盆地内发育冲积扇、冲积平原、三角洲和浅湖相，向南发育残存潮坪—潟湖，呈南北向展布；晚二叠世基准面趋于稳定，湖相范围扩大，主要发育于盆地南部，潮坪—潟湖环境向南缩小。(3)研究区油气成藏受控于沉积环境，中二叠世发育的陆相三角洲沉积体系有利于形成储集层和盖层，且和下部煤系地层组成中二叠统良好的生-储-盖组合；上二叠统为氧化干旱的古气候，沉积水体较浅，形成的泥岩厚度小，生烃潜力有限，无法形成大规模气藏。     

鄂尔多斯盆地上古生界气藏与深盆气藏特征对比

通过对鄂尔多斯盆地上古生界砂泥岩压实资料、孔隙演化、压力成因、气水分布、天然气运移和成藏特征等分析研究,结合前人的成果资料,对上古生界气藏与典型深盆气藏特征进行了详细对比。研究认为,如果仅从成藏基本条件和气藏某些表现形式看,上古生界气藏与深盆气藏有相似之处。但开发动态资料显示,气层连通性差,气层分属多个压力系统,并没有出现大范围的气水关系倒置现象,局部存在边底水,气水分布主要受构造部位和有利储层相带等因素控制。由成藏作用过程、成藏关键条件和成藏机理考察,上古生界气藏具就近运移、聚集、成藏特点,主要属岩性气藏或构造-岩性气藏。综合分析认为,储层连通性差、圈闭受岩性和构造控制是造成上古生界气藏有别于深盆气藏的根本原因。     

鄂尔多斯盆地富县探区上古生界天然气运移模式

鄂尔多斯盆地富县探区位于陕北斜坡，通过对该探区上古生界天然气初次运移的历史、动力、方向和二次运移方向的研究，认为该区上古生界在晚侏罗世一早白垩世开始大量生成天然气，为排烃的高峰期，初次运移的动力除扩散作用外，主要是气源岩所产生的异常压力，方向垂直向下，即指向奥陶系风化壳；天然气的二次运移方向主要是北东向，但由于地层倾角较小，横向进行二次运移的动力不足以及受储集层物性差和砂体展布方向等方面的制约，天然气只能在较短的范围内运移。富县探区是鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏的最佳地区。图6参8     

贺兰山盆地与鄂尔多斯盆地的关系

贺兰山汝箕沟玄武岩形成于晚三叠世末期到中侏罗世末期,属大陆裂谷玄武岩,反映了贺兰山地区当时处于裂谷的沉积环境.贺兰山地区中生代早中期的沉积特征及地层接触关系与鄂尔多斯盆地内部相一致;贺兰山盆地沉积物源、古水流资料及其西麓小松山滑覆构造特征均显示贺兰山盆地是一个更靠近北部边缘、由西向东地势平缓降低的更大沉积盆地的一部分.现今的银川地堑当时也并不是贺兰山盆地与鄂尔多斯盆地的分割.综合分析结果表明,中生代早中期贺兰山地区是鄂尔多斯盆地的一部分.     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界泥岩地球化学特征及地质意义

利用对沉积环境敏感的元素或者元素组合可以定性或半定量地恢复古沉积环境。通过鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界31件泥岩样品的主量元素、微量元素以及稀土元素的分析测试,对沉积水体的古盐度、古气候、古水体氧化还原环境以及古物源特征进行了探讨。结果显示：①Ba元素含量以及Sr/Ba比值的变化特征反映古盐度从上石炭统本溪组和下二叠统太原组到下二叠统山西组、中二叠统石盒子组和上二叠统石千峰组明显降低,沉积环境从海相到陆相变化;②Sr含量、Mn含量、Sr/Cu和FeO/MnO指示上古生界从本溪组到石盒子组沉积期的古气候温暖潮湿,但太原组沉积期存在一段干旱期,石千峰组沉积期为干旱气候;③V/Cr、Ni/Co以及REE等对沉积水体氧化还原环境的指示性较差,通过泥岩颜色和有机质含量可推断上古生界水体由本溪组、太原组以及山西组的还原环境转化为石盒子组和石千峰组的氧化环境;④临兴地区具有明显的轻稀土富集特征,但从本溪组到石千峰组,轻稀土的富集性变差,Ce含量表现为基本正常或轻微负异常,Eu表现为"V"型逐渐变弱的负异常;⑤上古生界的CIA指数显示物源区受到中等-强烈风化。综合稀土元素分析表明,临兴地区的物源来自鄂尔多斯盆地北部的阿拉善-阴山古陆。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地上古生界具有含气丰富和低孔、低渗、低压的特征。通过储集层流体包裹体均一温度、包裹体激光拉曼光谱、沥青分布与成因、岩石薄片等分析，结合天然气组分、C5-C8轻烃、单体碳同位素实验数据，分析了鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏基本特征和成藏过程，总结了高效储集层的主控因素，划分出3种上古生界天然气成藏组合，即源内成藏组合（山2段-太原组几源顶成藏组合（山1段-盒8段）、源外成藏组合（石千峰组）。并应用上述方法剖析了不同类型气藏天然气成藏过程及成藏主控因素。图7表2参17     

鄂尔多斯盆地中东部下古生界奥陶系自生自储气地球化学特征

对鄂尔多斯盆地下古生界气源的争议已有30多年,主要观点包括以上古生界煤成气为主和以下古生界海相油型气为主。近年来学者们通过分区域、分层位研究,认为盆地不同地区由于源储配置情况有异,盆地不同地区下古生界气中上、下古生界来源气混源比例不同,应分别讨论。细化的研究使下古生界气源问题的争议得到了一定程度的调和,但同时混源比例计算等也使得2个前提问题变得尤为重要：①下古生界是否存在自生自储气;②下古生界自生自储气地球化学特征如何。结合测井数据对近年来最新勘探井的下古生界烃源岩进行了评价,证实了下古生界有效烃源岩的存在。通过对奥陶系马家沟组盐下(奥陶系马五₆巨厚膏盐岩以下)天然气地球化学特征与盐上(上古生界及奥陶系风化壳)天然气组分、碳同位素对比,指出下古生界海相烃源岩原生气具有δ¹³C₁<-35‰、δ¹³C₂<-28‰的特征。     

鄂尔多斯盆地上古生界深盆气特点与成藏机理探讨

研究区盒8、山2两大成藏组合具备深盆气的形成条件及特征,其储层具有致密化程度高、含气范围内零星产水、气藏压力分割性强等特点,主要归因于陆相沉积层序和气藏的后期改造。地质分析和物理模拟实验表明,砂岩体走向上区域连通,在成藏环境下可以发生气驱水的运聚过程。以早白垩世末为界可划分出形成发育期和深盆气改造期两个阶段。在成藏过程中气藏压力经历了由超压到负压的演变过程。引起不同地区压力降低的主控因素是不同的:苏里格庙地区主要由储层溶孔体积增大引起,温度降低也有一定影响;而东部榆林、神木-米脂地区,主要由后期抬升温度降低引起。在综合分析成藏特征和过程的基础上,提出了"广覆叠置式源顶改造型深盆气"成藏模式。     

鄂尔多斯盆地上古生界异常低压分布特征及形成过程

鄂尔多斯盆地上古生界多见异常低压、低压,高压少见。平面上,苏里格庙地区地层呈异常低压、低压,米脂区地层呈高压和常压,其他地区地层以常压和低压为主;垂向上,水层压力基本沿静水压力趋势线分布,而气水层和气层压力均偏离静水压力趋势线,气层压力偏离程度大于气水层,且压力系数随深度的增加而减少。包裹体测试数据和盆地埋藏-剥蚀资料都表明,鄂尔多斯盆地上古生界异常低压气藏的形成大体分两个阶段:晚侏罗世-早白垩世末的充气增压阶段;早白垩世末至今散失降温降压阶段。气藏压力的降低主要与盆地抬升降温、天然气散失和气水密度差等因素有关。