中国典型叠合盆地及其油气成藏研究新进展(之一)——叠合盆地划分与研究方法

根据盆地形成演化历史及结构特征,将中国沉积盆地划分为单型与叠合型两大类。单型盆地的原型可以划分为克拉通盆地、拉张盆地和挤压盆地。2种或3种单型盆地的叠合可以形成若干不同的叠合盆地。叠合盆地油气成藏研究以成盆-成烃-成藏的动态过程分析为主线,在成盆方面,关键构造变革期的盆山耦合关系与盆地结构的形成和改造是研究的基础;在成烃方面,应加强古生代海相碳酸盐岩与优质烃源岩的发育环境、生排烃机理和效率的研究;在成藏方面,强调叠合盆地油气聚散机理与含油气系统演化。针对中国大地构造演化的多旋回性,采用波动分析方法是叠合盆地分析的有效方法之一。鉴于叠合盆地多源、多期油气运聚、调整成藏的特点,使用“元素-结构-功能”系统思想体系,提出了油气成藏体系的概念,采用“源-位”分类方案,建立了油气成藏体系的6种结构类型。     

中国中西部前陆盆地成藏过程

根据盆地充填和构造变形特征,可将中国中西部前陆盆地划分为早衰型、改造型和叠加型。早衰型、改造型和叠加型前陆盆地的结构特征决定了前陆盆地烃源岩、储盖组合等成藏条件的差异性,而晚期前陆发育对西部改造型和叠加型前陆盆地烃源岩的演化具有明显的控制作用。正是由于中国中西部不同类型前陆盆地成藏地质条件的差异,决定了其具有不同的成藏过程。燕山晚期是早衰型前陆盆地(如川西前陆盆地)最主要的成藏期,喜山晚期主要表现为天然气藏的调整、定型;喜山晚期是改造型前陆盆地(如柴北缘前陆冲断带)最主要的油气成藏期;而叠加型前陆盆地(如准南前陆盆地)具有多期成藏的特征,但喜山晚期的油气成藏最为重要。     

盆地原型及其迭加改造分析的思路与方法——以早中生代永梅盆地为例

盆地作为负构造单元,记录了同沉积期的盆地沉降以及盆缘造山带演化的过程,盆地原型面貌、形态及其同期变形的空间展布和配置关系反映了区域动力作用方向和性质,不同时期原型盆地的叠合关系和历史指示了区域构造演化。在分析盆地原型恢复研究现状基础上,探讨了盆地原型及其迭加改造分析的内容、思路、方法,并以永梅早中生代盆地为例,探讨了永梅盆地由早期西侧前陆原型变成东侧前陆盆地原型的盆地原型及其迭加改造过程,这一过程充分表明了闽粤地区早中生代构造演化的历程及其动力学机制,也表明了其对区域大地构造演化研究的可行性与重要性。     

前陆盆地构造作用的沉积响应

前陆盆地与造山带具有良好的耦合性,可以用盆山耦合的思想来研究前陆盆地与构造事件的响应关系。逆冲构造运动对盆地的可容纳空间产生了深刻的影响,从而对盆地充填和层序叠置样式起重要的控制作用。整个前陆盆地区域具有两个阶段的盆地发展过程,第一个沉积阶段与冲断带附近的载荷侵位引起的构造沉降密切相关,第二个阶段发生于冲断带的侵蚀期,导致了盆地的再次沉积。前陆盆地不同的沉积层序是不同的构造事件的沉积响应。     

从原型盆地叠加演化过程讨论沉积盆地分类及含油气性

从威尔逊旋回原理出发,通过解剖全球483个沉积盆地前寒武纪以来成盆演化历史,并基于拉张、挤压及剪切3种应力环境,探讨了原型盆地的类型划分、叠加演化及沉积充填模式,总结出板块构造演化在3个方面控制着原型盆地的叠加演化过程及含油气条件。研究认为:(1)全球85%以上的沉积盆地是由两类以上原型盆地叠加演化而成;(2)原型盆地的叠加演化过程以威尔逊旋回为周期且按着固定轨迹循环往复进行,在一个周期的每个阶段都能够形成特定的原型盆地;(3)每个原型盆地都能够形成独特的构造-沉积体系,从而决定其独有的生、储、盖等含油气条件,后期叠加的原型盆地不但能够改变早期原型盆地的油气成藏条件,而且可能形成新的含油气系统。将全球每个盆地最新一期板块构造运动所形成的原型盆地界定为现今的盆地类型,并划分出陆内生长裂谷、陆内夭折裂谷、陆间裂谷、被动大陆边缘、内克拉通、海沟、弧前、弧后裂谷、弧后坳陷、弧后小洋盆、周缘前陆、弧后前陆、走滑拉分和走滑挠曲共14类。该分类方案不仅能够确保每个沉积盆地类型的唯一性,便于推广应用,而且可以通过盆地类比,以科学预测现今各类沉积盆地的含油气远景。图6表1参64     

叠覆型致密砂岩气区形成条件

利用野外露头、钻井、地震、测井等资料,结合前人的研究成果,对四川盆地川西坳陷叠覆型致密砂岩气区构造演化、层序充填及沉积演化等地质条件开展了深入的研究。研究结果表明：①川西前陆盆地是受龙门山逆冲推覆构造带及秦岭造山带共同控制的中新生代多旋回叠合盆地,该盆地的形成演化主要受控于印支期、燕山期和喜马拉雅期造山作用,可划分为被动大陆边缘、局限前陆盆地、成熟前陆盆地和构造残余盆地等4个阶段;②受多期构造运动的控制,川西坳陷陆相层系层序地层及沉积充填呈明显的二元体系域结构特征,逆冲挤压期发育湖侵超覆细碎屑体系域,以三角洲前缘—前三角洲—滨浅湖沉积体系为主;③松弛期发育低位粗碎屑体系域,以三角洲平原—三角洲前缘沉积为主。结论认为,川西前陆盆地多旋回叠合的构造、沉积特征为叠覆型致密砂岩气区的形成提供了大面积、广覆式的生储盖组合及圈闭条件。     

渝东及邻区盆山耦合关系对石炭系油气形成演化的控制

渝东及邻区盆山耦合演化分为弱造山与克拉通盆地、强造山与周缘前陆盆地、造山后与残余盆地和非造山与断陷(裂谷)盆地四个发育世代,不同的盆-山关系阶段具备不同的构造、沉积和油气(藏)形成演化特征.志留系烃源岩有两次主要的成烃时期,分别受控于海西晚期克拉通"活化"沉降期、印支期-早燕山期前陆盆地快速沉降期,其中海西晚期为生油高峰期、印支-早燕山期为生烃高峰期.石炭系油气成藏经历了海西晚期地层圈闭控油阶段、印支期-早燕山期前陆古隆起控油气阶段、晚燕山-喜山期局部构造圈闭控气阶段,油气运移聚集方向发生多次叠加、汇聚和调整.盆缘强造山相关的古构造和盆内造山相关的局部构造活动是石炭系油气成藏最重要控制因素.     

中国中西部前陆盆地油气分布控制因素

从中国中西部前陆盆地类型、构造单元和构造带3个层次深入分析控制油气分布的主要因素。中国中西部主要发育叠加型、改造型、早衰型和新生型4种前陆盆地,其油气成藏条件、成藏特征与油气聚集模式决定了不同类型前陆盆地油气分布的差异。前陆盆地发育冲断带、前渊、斜坡带和隆起带等构造单元,不同构造单元在烃源岩发育与演化、圈闭类型及成藏过程、保存条件等方面的差异导致不同构造单元油气分布特征的差异。前陆冲断带是中西部前陆盆地油气富集的主要构造单元,烃源岩与储盖组合、构造特征及保存条件是其油气聚集成藏的主控因素,冲断带断层、盖层的时空配置控制了油气分布的分带、分段特征和富集规律,指示着不同构造段的油气富集部位及有利勘探目标。     

中国中西部前陆盆地油气分布与勘探方向

中国中西部前陆盆地具有多旋回复合特征：①以中生代（部分包括晚古生代晚期）前陆盆地为主体，发育陆相沉积层序；②普遍缺乏典型前陆盆地的被动大陆边缘层序“基础”，“基础”主要为晚古生代或更早形成的褶皱基底或前陆盆地；③普遍叠置新生代再生前陆盆地。受中生代前陆盆地早期阶段坳陷或断陷发育及温暖潮湿气候控制，主要烃源岩是三叠系－株罗系（部分包括石炭－二叠系）烃源岩。这些烃源岩厚度大，有机质丰度高，以Ⅲ型干格酪根为主，受第三纪再生前陆盆地叠置的控制，具生高峰期晚、成藏期晚的特征。叠置沉积物厚的地区普遍进入高－过成熟阶段，以聚集天然气为主；叠置沉积物较薄的地区以聚油为主。前陆盆地的油气分布明显受盆地结构控制，不同构造单元的成藏组合类型不同：前陆褶皱－冲断带油气以近源垂向运移为主，往往形成与冲断层有关的油气藏；前陆斜坡带油气以侧向运移为主，形成地层、岩性和与断块有关的油气藏。中西部前陆盆地油气富受盆地原型及其叠加、改造的控制。发育早、演化长、继承型或叠合型前陆盆地含油气前景最好，残余型前陆盆地次之。通过对中西部前陆盆地油源条件、冲断带演化、构造样式、油源断层、封盖层特征、晚期断裂活动强度等分析，提出库车、准噶尔南缘、塔里木西南缘、祁连山北缘、柴西南缘、川西、柴北缘等是进一步勘探的有利领域。     

前陆盆地结构单元与油气成藏响应

在成藏研究中, 前陆盆地可以划分为前陆褶皱冲断带、前渊坳陷带、斜坡带和前缘隆起带等4个结构单元。为揭示盆地油气分布规律和不同结构单元之间油气聚集的差异性, 通过对烃源岩、储集岩、生储盖组合和油气运移等主要成藏要素的分析, 从前陆盆地系统各结构单元讨论油气分布规律和成藏模式, 认为前陆盆地的油气分布受控于盆地结构、油气成藏与盆地结构单元相响应。在前陆盆地系统结构单元正确划分的基础之上, 综合分析不同结构单元成盆期前和成盆期沉积体系的成藏特征, 是前陆盆地油气成藏研究的重要发展方向, 而对于中国中西部前陆盆地的油气勘探还必须重点考虑后期改造作用。     

海相改造残留盆地的地质特征和勘探前景

中国前新生界海相地层很发育,其油气资源潜量丰富,但目前探明程度和勘探成功率很低。其根本原因在于它们普遍经历过多期改造,具有改造残留盆地的性质。主要的改造方式有抬升剥蚀、构造变形和深埋等,具体受盆地在各期构造运动中所处的大地构造背景控制,如被前陆盆地或裂谷盆地所叠加,整体抬升转化成为高原或高地,以及由于冲断褶皱而转化为断褶带甚至于造山带等。海相改造残留盆地具有复杂的成藏动力学过程和油气系统。其最重要的油气成藏特点有 :(1)多期成藏,形成复杂油气系统,油气藏高度分散;(2)晚期(喜马拉雅期)成藏,明显受喜马拉雅运动控制。因此在油气勘探中要以正确认识和描述地质特征的非均一性为关键,以油气的生、运、散、聚成藏动力学过程为主线,从各种地质要素的相互作用的发展演化历史的角度开展研究。海相改造残留盆地勘探前景广阔,必将成为我国 2 1世纪油气勘探的主战场。     

中国西部主要沉积盆地成烃地质特征

讨论了我国西部盆地（塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木）成烃地质特征。认为中国西部盆地振荡运动频繁，均为复合型盆地，有海相和陆相沉积体系，生储层时代老，形成多套含油气组合。不同地质时期沉积中心和生烃凹陷的转移控制着油气田分布。盆地背斜成排成带，局部构造发育，油气藏以背斜型居多。地温梯度低，成气期晚，有利于天然气的保存。油气分布受含油气系统控制     

盆地构造热演化史在油气成藏期次研究中的应用

盆地构造热演化史控制着油气的生成、运移、聚集与成藏。我国沉积盆地多为叠合盆地,热历史类型复杂多样,不同热动力学背景、不同构造热演化历史类型的盆地烃源岩热演化程度、生油门限深度、油气主生烃期、成藏期次及历史明显不同。盆地多期成藏是我国叠合盆地的一大特点,油气成藏的多期次性受控于烃源岩的多期次生烃,最终受控于叠合盆地复杂的构造热演化史。现今的油气成藏期次研究方法很多,但不同方法原理不同,各有优点和局限性,构造热演化史的详细刻画是解决不同油气成藏研究方法存在矛盾的有效途径之一。     

改造盆地研究和油气评价的思路

改造盆地在我国分布广、数量多,为未来油气资源的主要接替区。这由中国大陆结构复杂、活动性强等基本特征所决定。油气的聚散、成藏和分布既严格受成盆期和成盆期前构造格局的控制,又明显受成盆期后每一次构造运动和任一种改造形式的影响,因而油气成藏过程复杂、分布规律多变,研究和勘探难度颇大。改造盆地研究与评价的思路和程式为 :(1)厘定盆地属性,分析动力环境;(2)恢复原始盆地,回归今盆位置;(3)揭示改造过程,明确几个时期;(4)确定改造程度,划分保存单元;(5)探讨聚散特点,评价资源规模;(6)重视多源油气,突破单一模式;(7)多期动态聚散,突出晚期成藏;(8)注意差异改造,切忌以点代面。     

活动性强、深部作用活跃——中国沉积盆地的两个重要特点

活动性强、深部作用活跃,是中国沉积盆地,特别是中、新生代盆地的两个重要特点。这由中国大陆本身的结构、动力学演化特征和所处的特殊大地构造位置所决定。如(1)组成中国大陆的诸多前晚元古代陆块面积小,稳定性差;(2)围绕诸陆块的边缘活动带规模大,活动性强;(3)中国大陆在显生宙先后受不同动力学体系的作用和影响,动力学环境多变,演化历史复杂;(4)现今周邻被活动强度和特点明显不同、发展演化历史极为复杂的太平洋 -菲律宾板块、印度板块和西伯利亚等板块所围限,多个方向朝中国大陆汇聚等。以上两个重要特点,通过发生在诸多盆地及邻区的一系列地学现象不同程度地反映出来。如(1)陆内变形强烈而普遍,动力学条件因地而异;(2)构造运动期次多,各期次特征有别;(3)充填速率一般较快,沉积中心多有迁移;(4)后期改造强烈,改造形式多样;(5)岩浆活动频繁,分布广泛;(6)地热场空间不均一,演化高度非线性;(7)岩石圈结构严重不均一,低速、低阻夹层(异常体)发育;(8)新构造运动强烈,今地貌出现尚晚;(9)油气常含有或伴生有多种可能来自深部的气态或液态物质等。这两个重要特点,直接决定着中国沉积盆地的基本性质、总体面貌、演化过程及后期改造特点,造特点,从正、反两方面深刻影响和制约着中国中、新生代陆相和古生代(及中生代和中晚元古代)海相两大类盆地的油气赋存环境、成藏特点、分布规律和资源规模,从而形成了中国陆相盆地油气丰富、海相盆地特征复杂这些与世界总特征截然相反的、显著的中国特色。同时造就了中国沉积盆地的另一个重要特点:后期改造强烈而普遍。     

改造型含油气盆地类型及研究思路

改造型含油气盆地是指含油气盆地原型经过内外地质动力作用使其面貌发生了重大改变的盆地。根据内外地质动力作用方式将其划分为抬升改造型,块断改造型和冲断、褶皱改造型三类。勘探改造型盆地油气的技术路线不能仍然依照“定凹选带”的原则,应建立新的“晚期成藏、成藏单元与整体持续封存”的研究思路与方法,将改造型盆地成藏单元划分为改造破坏型、改造保存型与改造建设型三种类型,只有后二种类型的成藏单元才具有油气勘探价值。     

残余盆地构造分析与油气地质评价

垂向上层序不完整,平面上沉积体系和相带不齐全,盆地以侵蚀或断层为边界以及周缘和邻近地区露头的构造特征都可作为识别残余盆地的标志。残余盆地大多经过多次构造的叠加,从系统论和信息论的角度可将这一过程抽象为建造过程、构造过程和信息记录过程。要认识和重建某个地质历史时期盆地的原始构造格局和沉积特征,就必须除去后期叠加的构造层和构造变形,即反序构造分析法。该方法主要包括构造成像、变形年代确定和变形恢复等几项关键技术。残余盆地油气地质条件复杂,一般分两个步骤对其进行油气地质评价 :一是运用反演技术恢复原型盆地构造格局、沉积特征以及原生油气地质特征;二是以原型盆地为出发点,运用正演技术对其进行理论分析,将结果与现存实际对照,修正主观因素的影响。以此为基础,建立盆地改造过程中空间结构层次、时间发生序次与成烃、成藏事件的时空耦合关系,并由此深化对油气形成和聚集规律的认识。     

滇黔桂地区新生代盆地生物气成藏分区性

在印度板块与欧亚板块的"陆陆"碰撞拼贴构造作用下,滇黔桂地区在喜山Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ幕,分别于桂、滇西和滇东—黔南地区,顺大型走滑断裂带形成了一大批始新世—渐新世、中新世和上新世第三期的小型山间走滑拉分盆地.3个地区发育的3期盆地具有不同的构造和沉积演化特征,使各地区盆地具有不同的生物气成藏条件,生物气藏主要分布于桂西和滇东—黔南地区的始新世—渐新世和上新世盆地中.在各盆地中,受沉降速度、沉积相带、烃源岩埋深、断层发育密度、圈闭类型和地层剥蚀程度等控制,各区带的生物气成藏条件也存在明显区别,生物气藏分布在各盆地的深凹及其相邻区带.      

成盆期后改造与中国含油气盆地地质特征

成盆期后改造是中国含油气盆地与世界相比最具个性特色的一种构造现象,它对盆地的成烃、成藏和油气资源的保存程度影响至深。而成盆期后改造又与中国含油气盆地的固有地质特征密切相关。中国含油气盆地的形成主要以微小的破碎陆块为依托。在全球构造演化中,古生代它们被夹持于周围巨大的大洋板块之间,中生代以来则夹持于同样巨大的西伯利亚、印度大陆板块和太平洋诸大洋板块之间。它们的多次分离和聚合,以及由此导致的盆地形成和演化始终处于周围板块动力系统应力积聚和消散的制约之中,由此造就了中国含油气盆地多期成盆、不同期盆地多次叠加、多构造沉积旋回演化和多次成盆期后改造等独有特色。     

周口残留盆地油气勘探前景分析

该文首先分析了周口坳陷原型沉积盆地先后遭受的3期挤压和2期张性改造特征;然后通过油源对比,确定了残留盆地两套主要烃源岩:即下白垩统和石炭—二叠系;并按照"建造与改造"、"破坏与保存"的关系,划分了残留盆地4种油气成藏单元,分析了残留盆地油气系统的演化,预测了残留盆地自生自储、下生上储和古潜山等3种油气聚集类型.作者强调,残留盆地热演化的不均衡性为二次成烃创造了一定条件,二次成烃的强度和范围受上覆层早第三纪断陷构造控制.因此,二次成烃和晚期成藏是残留盆地勘探的主攻方向.深入研究下生上储(古生新储和中生新储)的必要条件和晚期成藏的有利场所,才能找准残留盆地油气勘探的突破口.