试论"盆""山"耦合和脱耦研究的方法学

"盆"山"耦合和脱耦把造山作用和盆地发育当作一个整体来研究其统一的运动学过程和动力学机制,必须有相应的方法论作保证。针对这一问题,有3个方面需要讨论:1)空间关系上,要在确定一个时间段的基础上正确划分"盆"山"系统;2)两套分类体系并用,在"正序"的研究和区域的研究中采用理性的系统分类,在"反序"的和局部(主要指油气藏)的研究中以应用性的分类为主;3)以造山带和盆地研究近年里形成的成功方法为基础,努力汲取各种新知识,将思路、方法和技术手段三者有机地结合起来。"盆"山"耦合和脱耦研究自身,包括其方法学,不断开拓新领域,将可能成为中国大陆油气勘探新的理论指导。     

“盆”“山”耦合和脱耦在含油气盆地分析中的应用

本文旨在汲取前人关于盆地研究的思想成果的基础上,从"盆""山"耦合和脱耦的角度理解这些盆地的成因和特征,进而完善和深化对含油气盆地的认识.所谓继承型叠合盆地,是原"盆""山"耦合关系至今仍未解脱;延变型叠合盆地则是原"盆""山"关系脱耦时发生闭锁.造山作用与盆地发育间有着统一的运动学过程和动力学机制,叠合盆地的本质是"盆""山"系统的更迭.造山过程的各个阶段都有复合盆地发育,某些原视为复合盆地的构造盆地实际上是由若干个原本不相连的盆地内的沉积经多期构造作用移位后拼凑出来的沉积物拼盘,必须对之进行构造复位.中国油气资源二次创业的成功取决于对残留盆地认识的飞跃,因而"盆""山"耦合和脱耦是今后中国大陆及邻近海区盆地研究的新思路,是指导油气勘探的探索之路.      

试论“盆”“山”的耦合和脱耦及其运动学

"盆""山"耦合和脱耦基于中国大陆是一个经多期碰撞-拼合形成的复合大陆、因而盆地演化与造山作用息息相关而提出,其核心是盆地研究的活动论构造观,包括用造山带地层学的理论和方法研究建造的序列和用造山带古地理学的理论和方法正确进行古构造-古地理的重建,并采用地质构造的力学分析与历史分析相结合的方法和盆地动力学分析的方法。以造山作用为主线,在给予时间约束后,从4个方面(挤压与拉张空间上互为依存、走滑断裂的转换作用、深部过程的制约和构造逸脱)研究了"盆""山"的耦合特征及其运动学。文中以中国大陆中—新生代的构造演化为例分析了"盆""山"脱耦的运动学,提出认识东、西两部侏罗纪以来的分异是理解印支期"盆""山"关系解脱的关键。      

二连盆地中—新生代盆山耦合关系

通过分析二连盆地与大兴安岭的地球动力学背景和构造演化史认为,二连盆地与大兴安岭符合盆山耦合体系的基本条件,因此将二连盆地划入大兴安岭岭西盆山耦合体系。在盆山耦合体系的控制下,塑造了多凸多凹的构造景观,各湖盆具有独立的沉积体系,形成近物源、多物源、粗碎屑的沉积特征。通过分析不同凹陷的沉积模式,从盆山耦合的角度解析二连盆地构造和沉积的关系,明确二连盆地沉积体系分布规律,为下一步勘探工作提供理论依据。     

内蒙古中-新生代陆相沉积盆地综合评述

文章综合分析、研究了前人成果和资料，对内蒙古中-新生代盆地地质构造背景、盆地形成、演化过程及盆-山耦合体系等一系列问题进行了梳理和再认识，在此基础上对内蒙古中-新生代陆相沉积盆地进行了划分。     

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。     

继承性构造与新生构造并存的时空发育特征——“盆”“山”耦合理论指导油气勘探的一个切入点

研究继承性构造与新生构造并存的时空发育特征是"盆""山"耦合理论指导油气勘探的一个切入点。文章从超大陆旋回,成盆动力学和含油气构造带研究3方面展开论述,强调"寻根溯源",在具体分析每一阶段的新生构造时注意基底/先存构造的影响,从含油气盆地的研究深入到含油气构造带的研究,从盆地的运动学研究发展到动力学(包括外动力和内动力)研究。在分析新生构造演化的2种趋势的基础上指出了海相油气勘探的3类主要靶区。以新生构造的演化为主线,结合"源""运""聚""藏"的研究,借鉴石油地质学研究的其它新思想,"盆""山"耦合将成为指导油气勘探尤其是海相油气勘探的创新思路之一。     

“盆”“山”耦合和脱耦的反转点和切入点研究

反转构造的反转点和“盆”“山”关系的切入点是“盆”“山”耦合和脱耦研究的方法论中的关键问题。抓准抓好反转点,一是要深刻认识中国大地构造特征所决定的“盆”“山”关系的复杂性,二是要全面了解区域内“盆”“山”耦合和脱耦的关键问题。“盆”“山”关系的切入点,既应视具体的研究对象多方位、多角度、多层次、多侧面地确定,也要强调首要的和必要的切入点是造山作用的类型。抓对反转点的必由途径是“盆”“山”研究中把“正序”与“反序”结合起来而以“反序”的研究为主,文章简要介绍了反序地编制“盆”“山”演化图的经验。反转点和切入点的确定体现在盆地研究中,是在给予时间约束和厘定盆地含义的前提下正确认识盆地的世代更迭和各世代的构造格架及构造样式,特别是正确认识重大构造运动时期的盆地世代更迭。“盆”“山”耦合和脱耦的反转点和切入点研究的突破,必将造成盆地研究生动活泼的新局面,进而给残留海相盆地的油气勘探带来新的启示。      

前陆盆地及其确定和研究

经典的前陆盆地的概念可定义为:形成于收缩造山带与相邻克拉通之间,平行于造山带呈狭长带状展布的不对称冲断挠曲盆地。此定义包含了前陆盆地的分布位置和地壳性质、动力学机制与发育时限、平面展布、剖面结构以及相应的沉积建造等主要特征。但前陆盆地的基本结构和主要单元的位置在不同演化阶段是变化的;其规模和形态及含油气性也差别较大。以盆地所处的地球动力学环境为基础,将前陆盆地分为周缘前陆盆地、弧背前陆盆地和分裂前陆盆地三类。前两类为基本类型。中国中西部一些造山带周缘的压性盆地,总体具有前陆盆地的结构、变形和沉积特征。根据其形成的动力来源、发育时限和主要特征,将其作为一种新的盆地类型列出,命名为陆内前陆盆地。与弧背前陆盆地和周缘前陆盆地相并列,并对应于板块构造演化历程中的大洋消减、大陆碰撞和陆内缩短三个不同性质的聚敛阶段。前陆盆地的确定依据和研究内容主要有:(1)构造属性;(2)发育时限;(3)盆山耦合;(4)区域背景;(5)原盆面貌;(6)演化过程;(7)沉积响应;(8)纵向分区等。在确定前陆盆地时,应注重该类盆地的共性;在研究时,应突出具体对象的个性。     

从周缘盆—山耦合区带剖面结构特征分析准噶尔盆地构造演化

准噶尔盆地是多期构造挤压环境下演化形成的大型陆内叠合盆地，其盆地类型既有前陆盆地，也有陆内凹陷，其中，前陆盆地主要分布在造山带逆冲断裂前缘，陆内凹陷主要分布于盆地内陆区。基于前人的研究成果，结合在准噶尔盆地油气勘探开发实践中取得的新认识和对准噶尔盆地周缘盆—山耦合区带地质剖面及盆地不同时期沉积地层特征的分析，认为该盆地自二叠纪以来发育了3期前陆盆地，这3期前陆盆地及与其相关坳陷的组合和叠加是形成准噶尔盆地丰富油气资源和多样化成藏模式的主要原因。     

准噶尔盆地南缘东段、东北缘盆山耦合研究

针对准噶尔盆地东部多单元的复杂变形格局以及准东与博格达山、卡拉麦里山及东北缘山系的多山系盆山关系的特点,探寻它们之间动力学联系、建立盆山构造耦合模式,预测有利油气运移和聚集的区带。认为,在昌吉-准东存在一个东西向挤压推覆构造系统,并且在晚石炭世-新生代长期持续活动;准东与周缘山系,是由起始于不同时间、但一直在持续或断续活动的三个构造系统,即加里东-海西期造山带形成的北西向构造带,晚石炭世-中新生代东西向挤压推覆构造和新生代博格达-准东-卡拉麦里山盆山组推覆构造,以时间上穿插或同时活动、联合形成的复杂盆山构造耦合;断弯-断展褶皱和逆冲断裂叠瓦扇构造,是准东、乌伦古地区构造变形的基本样式,复杂地区还出现捩断层和转换构造;创建了准东与周缘山系的盆山构造耦合模式,并预测了10 个有利于油气运聚的区带。     

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。     

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.      

中国盆地形成的三大活动构造历史阶段

中国大陆的组成复杂而不均一,是历史上多个小型陆块会聚形成的复合大陆,基底结构各异,形成时代先后不一。中国各盆地的形成和分布取决于中国大地构造环境及其成盆体制的变化。中国盆地的形成经历了古中国陆、古亚洲陆和新亚洲大陆形成3个阶段。在陆缘和陆内两大优势的成盆构造-热体制作用下,分别形成了古中国/古亚洲构造环境的古生代盆地,新亚洲构造环境下的中新生代盆地。其中,中新生代盆地发育在会聚缩合的大陆内部,历经了3次构造变格:第一变格期为晚三叠世-早白垩世、第二变格期为晚白垩世-始新世和渐新世、第三变格期为渐新世和新近纪-现今。中新生代的盆地叠加、改造了古生代盆地,形成了复杂的盆地结构。     

中国东南部中新生代盆岭构造特征

东南地区中新生代形成的盆岭构造,受控于盆岭区内业已存在的大型断裂系统,盆岭区内存在有北北东至北东向、近东西向、近北西向等3组主要断裂系统。根据区内盆地特征,可划分为地堑型盆地、铲状断层型盆地和变换-伸展型盆地3类。东南地区的盆岭构造总的面貌呈现南北纵向分块,东西横向分带之特征。形成中国东南地区盆岭构造的外部条件是滨西太平洋域的地球动力学演变,次要条件是西侧印度板块向北移动与欧亚大陆的碰撞及推挤。      

中国南方中、古生界油气系统及勘探选区

中国南方经历了多期构造运动的强烈改造,中、古生界油气系统成因及演化复杂,按照"动态演化"综合分析思路将其分成原生、再生烃(二次生烃)及复合油气系统三大类。加里东期、海西期及印支期是原生油气系统的主要形成期,燕山期是除四川盆地外的广大南方地区原生油气系统的主要破坏与改造期;喜马拉雅期是再生烃油气系统及复合油气系统的主要形成期,也是四川盆地原生油气系统的主要改造期。指出川东北大巴山前缘及石柱复向斜西侧高陡背斜带、川西北上三叠统一下侏罗统煤成气藏、苏北盆地阜宁-盐城-海安-兴化-宝应地区、江汉盆地沉湖地区、江西鄱阳盆地南部凹陷、川中乐山-龙女寺隆起下古生界及楚雄盆地北部凹陷为南方中、古生界油气勘探有利区。     

中上扬子地区晚三叠世—侏罗纪砂岩构造意义及盆山耦合关系

利用Dickinson等人建立的砂岩碎屑模型,对中上扬子地区晚三叠世—侏罗纪砂岩的组分特征进行研究,分析碎屑岩的物源区类型,认为晚三叠世—侏罗纪砂岩物源主要来自东秦岭—大别造山带、龙门山、江南逆冲带,具有明显的再旋回造山带属性,碎屑组分变化序列是盆缘造山带三期逆冲活动的沉积响应。通过分析晚三叠世—侏罗纪碎屑岩组分的构造意义,确定晚三叠世—侏罗纪中上扬子地区盆地性质为发育于碰撞造山、逆冲推覆带之前缘的前陆盆地,并探讨了东秦岭—大别造山带中生代的构造演化及其盆山耦合关系。      

叠合盆地构造解析几点思考

我国大多数含油气盆地以多期叠合为特征,盆地演化具有阶段性,不同的演化阶段具有不同的大地构造环境、海陆分布和盆地原型。缝间就位和山间就位是我国叠合盆地的重要特点,反映了盆地经历了多期次的伸展裂解、俯冲消减、碰撞闭合以及后碰撞期的伸展挤压旋回。在叠合盆地构造解析中,应该特别重视对古生代非典型克拉通和中新生代非典型前陆盆地及其叠合历史的研究,确定关键构造变革期及其对盆地转型的影响,分析盆地不同构造期变形样式及其在平面和剖面上的变化,揭示基底盖层统一构造变形历史,恢复盆地系统形成过程和耦合历史,为叠合盆地油气生成和运移聚集研究提供背景资料。      

秦岭-大别造山带北部逆冲推覆构造与合肥盆地、周口坳陷控盆断裂

秦岭-大别造山带北部中-新生代逆冲推覆作用可划分出5个期次:即印支期(T₂-T₃)、燕山早期(J₂末-J₃)、燕山晚期(K₁末期)、燕山末期(K₂末期)和喜马拉雅早期(E末期)。合肥盆地、周口坳陷控盆断裂是秦岭-大别造山带北部逆冲推覆构造在盆地内的延伸,造山带与盆地逆冲推覆构造在时间序列上具有同步耦合性,在空间上具有密切相关性。逆冲推覆作用不仅控制了盆地的分布轮廓、构造格局、地层发育和沉积建造,而且还控制了盆地的形成与演化,决定了盆地的性质和类型。中生代盆山构造耦合是扬子、华北两板块碰撞、陆内俯冲断离和山脉隆升与伸展坍塌的地球动力学背景下形成的。古近纪末期逆冲构造形成机制与印度板块向欧亚板块之下俯冲的远程效应有关。     

中国油气盆地研究及其评价

中国可分为五大构造区,它们控制了沉积盆地的形成与演化。每一沉积盆地可有单一层次或多层次结构,分别构成一种或多种盆地原型;对两种以上原型盆地组成的叠合盆地,宜用双重分类命名。以印支旋回为界,可分上、下两大油气组合,上部组合约占我国油气资源总量的60—70%,今后仍应是重要勘探对象,同时要大力开展下部组合的勘探。为深入评价盆地的含油性,可建立计算机定量动态模拟系统。