川西南冲断带深层地质构造与潜在油气勘探领域

应用地质、地震及钻井等资料,对川西南冲断带深层地质结构、构造演化和变形过程进行系统研究,探讨四川盆地西南(简称川西南)地区深层潜在的油气勘探领域。川西南冲断带在关键地质历史时期发育特征性的地层分布及构造变形结构,主要包括前震旦纪多个近南北向的裂谷构造、震旦系灯影组阶梯状台地-台缘构造、晚古生代早期的西部古隆起、晚古生代—中三叠世碳酸盐台地、晚三叠世至白垩纪的前陆斜坡和前缘隆起构造以及新生代多期多向再生前陆冲断构造等。现今川西南冲断带整体上表现为受中三叠统雷口坡组内盐层和基底拆离层控制的双层冲断变形几何学结构,浅变形层发育构造位移远距离传播的北东—南西走向的滑脱冲断构造;而深变形层则发育基底卷入的近南北走向的基底褶皱,并改造了上部早期形成的滑脱冲断构造,改造强度南强北弱。川西南冲断带南部地区以晚期基底冲断褶皱构造为特征,而中—北部地区则以浅层滑脱冲断为主。靠近山前的雾中山构造带呈现滑脱推覆结构特征,上盘推覆构造为复杂化的断层转折褶皱核部和前翼,深层则发育稳定的隐伏原地构造。从构造变形结构分析,区域盐滑脱层上、下的构造变形层中都发育了有利的勘探层系和区带,各变形层中多排显性背斜构造带是重点领域。而雾中山构造带深层原地隐伏的震旦系和二叠系、深层隐伏的前震旦纪裂谷层序及相关构造、震旦系灯影组台地-台缘带以及龙泉山构造东侧的印支期古隆起等是川西南冲断带潜在油气勘探领域。图11参36     

前陆盆地勘探领域三个潜在的油气接替区

中国中西部地区前陆盆地油气资源丰富,加强前陆盆地新勘探领域的研究具有重要意义。前陆盆地油气勘探多集中在挤压背斜构造、岩性圈闭、生物礁、披覆背斜、地层圈闭和断块圈闭6类勘探区,其中以挤压背斜构造为主,但其勘探难度越来越大。参考近年来全球前陆盆地领域油气勘探重大成果的实践经验,结合中国前陆盆地领域油气勘探新突破的趋势,提出了造山带变质岩推覆体之下的"隐伏层序"、前陆冲断构造的"下盘冲断夹片构造"、前陆坳陷部位深层等三个潜在油气接替区,并预测此三个接替区与前陆坳陷层序具有相同的油气地质条件,有着较大的油气勘探潜力。造山带变质岩推覆体之下的"隐伏层序"发育有成盆期沉积层序;前陆冲断带"下盘冲断夹片构造"上覆地层封盖性能好、断层涂抹系数高,具有良好的储盖条件;前陆坳陷深层领域提供了优质的储集层、有利烃源岩以及晚期发育的膏岩层或致密泥岩封盖层。勘探实践证实此三个接替区具有广阔的勘探前景。     

龙门山冲断带北段构造解析及有利区带预测

结合最新油气勘探资料,解剖龙门山冲断带北段的构造几何学形态及其形成过程,并在此基础上预测有利的油气勘探领域。龙门山北段地区经历中—新生代多期构造挤压的叠加改造作用:晚三叠世时期挤压逆冲作用形成主体冲断褶皱构造,强烈的褶皱和冲断变形在龙门山北段前缘均有发育;后期遭受以基底卷入的大型褶曲为特征的晚新生代构造改造。在两期构造变形作用下,龙门山冲断带北段形成东西分带、南北分段的构造格局,由造山带向盆地方向依次发育逆冲推覆体、准原地冲断、原地隐伏冲断等构造单元,并在南北走向上表现出不同的剖面组合。在多个构造单元中,浅层推覆体之下,晚期形成的原地或准原地断块和褶皱构造具有很大的油气勘探潜力。图8参30     

龙门山前冲断带的油气勘探对准噶尔盆地南缘油气勘探的启示

通过对准南冲断带及其前陆盆地系统与四川盆地西部龙门山冲断带及其前陆盆地系统在构造与石油地质 特征等方面的广泛类比分析,在借鉴龙门山前冲断带在石油地质研究与油气勘探等方面的成功经验的基础上,对准南 构造带的油气勘探提出了五点有益的启示。     

准南地区前陆冲断带晚新生代构造变形特征与油气成藏

准南地区前陆冲断带晚新生代构造活动始于约24Ma,主要形成于10Ma以来,在此期间,前陆冲断带持续扩展,形成现今地表可见的三排褶皱冲断带,其中二、三构造带主要形成于近3Ma以来。准南冲断带晚新生代以来的变形强度自南向北逐渐减弱,变形时间由南向北逐渐接近现今,其中,齐古—喀拉扎地区的构造变形较弱,向两侧变形有所增强。准南前陆冲断带晚新生代构造变形特征显示,冲断带前缘、推覆体下盘和隐伏背斜及具有早期构造背景、晚期构造变形较弱的构造是油气成藏的有利部位,但二、三排构造带的构造形成时间较晚,可能是其油气丰度的制约因素之一。     

川西前陆盆地南段薄皮冲断构造之下隐伏裂谷盆地及其油气地质意义

地震剖面构造解释发现,川西前陆盆地南段二叠纪之前发育伸展裂谷盆地,其中可能充填沉积了数千米厚的志留系-石炭系的古生代地层;晚期经历了新生代的构造挤压变形,最终在几何学上表现为一个双层构造,即浅层逆冲褶皱构造和深部裂谷构造。浅层构造表现为一些断坪-断坡式逆冲断层以及与其伴生的褶皱变形,构造样式主要表现为断层转折褶皱,局部褶皱发育突破断层;而深部裂谷构造则发育地堑盆地和半地堑盆地,遭受挤压变形后发育局部正反转变形,并使得上覆的二叠系、中生界和新生界发生同步褶皱变形。深部裂谷构造在一定程度上控制了浅层冲断构造的发育形成。川西前陆盆地南段深部的古生界以及由于构造反转形成的古生界和中生界背斜中具有巨大的油气潜力,是川西地区油气勘探的新领域。     

中国中西部前陆冲断带油气分布规律及勘探领域

环青藏高原中西部前陆冲断带相继发现了克拉玛依、克拉2、英东、中坝、白马庙等大型油气田。深入对比分析前陆冲断带构造特征及其与油气关系,总结了中西部前陆冲断带油气分布规律和勘探领域：沿走向,前陆冲断带一般划分为3个大的构造段,中段位于生烃中心,油气富集;从山前到盆内,前陆冲断带划分为山前推覆带、下盘掩伏带、盆内晚期构造带3个油气富集区带,山前推覆带稳定区继承性古构造油气富集,下盘掩伏带和盆内晚期构造带油气近源、近断裂成藏,深层油气富集;前陆冲断带以构造油气藏为主,除此之外,山前推覆带发育基岩风化壳、不整合遮挡等地层油气藏,盆内晚期构造带发育构造-岩性复合油气藏。根据前陆冲断带中段和深层油气富集规律及对三大勘探领域的认识,结合准噶尔盆地南缘前陆冲断带勘探现状,明确下一步勘探领域为南缘中段齐古断褶带及乌奎背斜带下部组合。     

中国中西部前陆冲断带运动学分类、模型与勘探领域

根据冲断系统内断层位移传递和消减的方式,将中国中西部前陆冲断带划分为4类:①Ⅰ型前陆冲断带,断层位移沿滑脱面全部传递至盆地内部,根据冲断构造规模和结构,又可分为库车型、川西南型和酒泉型3个亚类;②Ⅱ型前陆冲断带,以准噶尔盆地南缘为代表,冲断带内既存在向盆地方向传递的位移,也存在向造山带方向消减的位移;③Ⅲ型前陆冲断带,以塔西南甫沙冲断带为代表,断层位移全部沿着深部构造楔顶部的反冲断面向造山带方向消减;④复杂边界制约下的前陆冲断带,主要发育在柴西南和柴北缘,冲断系统内断层位移的传递受柴达木盆地形态和周缘边界限制,以至没有形成稳定的前陆区和前陆盆地特有的楔形沉积结构。通过中西部前陆冲断带运动学分类和复杂构造建模,提出并论证了准噶尔盆地南缘深层叠加构造楔形体、川西北寒武系倒转推覆体下的晚古生代被动陆缘层序、库车中段—东段的煤下构造以及准噶尔盆地西北缘下盘掩伏构造4个勘探新领域。     

四川盆地龙门山前北段构造演化特征及其油气地质意义

基于地表地质、地震、电法、钻井等资料综合研究,对四川盆地龙门山前北段逆冲推覆前锋断层的构造变形特征进行精细刻画。研究表明,逆冲推覆前锋断层整体为隐伏断层,并发育断层传播褶皱,仅在香水场—江油一带出露香水断层,对应地表的厚坝高陡地层变形带,沿三叠系嘉陵江组—雷口坡组膏盐岩滑脱层没有大规模位移量向盆地内传递。逆冲推覆前锋断层在厚坝以南部分为断坪-断坡多转折断层,沿嘉陵江组上断坪滑脱形成中坝背斜;而在厚坝以北部分则为铲型断层,深层寒武系被逆冲出露地表。以逆冲推覆前锋断层为界,断层上盘叠瓦构造带在印支期大规模逆冲,喜马拉雅期再次活化,下盘隐伏构造变形主要形成于喜马拉雅期。逆冲推覆前锋断层下盘隐伏构造生储盖匹配条件整体较好,具备形成大型气藏的有利地质条件;逆冲推覆前锋断层上盘在重华以北出露三叠系及更古老的地层,油气保存条件差,而重华以南至武都地区被侏罗系覆盖且嘉陵江组膏盐岩层较厚的断块油气保存条件相对较好,具备成藏条件。逆冲推覆前锋断层不仅是龙门山与四川盆地的盆山分界断层,也是川西北地区油气成藏系统的界线。     

库车再生前陆逆冲带的构造特征与成因

库车再生前陆逆冲带自北而南分为以下５个构造速：①北部边缘冲断－隐伏构造楔;②斯的克背斜带;③北部线性背斜带;④拜城背驮凹陷;⑤丘里塔格前缘带。全体形成前锋向南的冲断变形楔。各构造带中发育多种型式的断坪／断坡台阶状逆断层相关褶皱：断层传播褶皱滑脱褶皱、断层传播－滑脱混生褶皱、双重逆冲构造。在不同构造带发不同时代的生长地层,批示了各构造带不的构造变形年代。斯的克背斜带变形时期最早,始于中新世带的亚肯变     

四川盆地西北部前陆盆地构造演化对古生界海相油气成藏的影响

针对四川盆地西北部古生界海相油气成藏的复杂性和平面分带性,研究梳理了古生界油气成藏特征,探讨了不同构造背景下油气聚集的差异化特征,揭示了前陆盆地构造演化对古生界海相油气成藏的影响。研究认为四川盆地西北部地区前陆盆地构造运动在纵向上促进了古生界烃源岩的热演化进入高成熟—过成熟阶段,在横向上对逆冲推覆带—坳陷带烃源岩热演化具有一定的延迟效应。前陆盆地构造深埋作用造成储层具有低孔低渗特征,挤压运动使储层孔隙度呈现逐渐降低的趋势。逆冲断裂破坏了前陆冲断带地区盖层的封盖能力,降低了圈闭的有效性,前缘隐伏带和坳陷带发育断块圈闭和构造—岩性圈闭,保存条件较好。综合分析认为逆冲推覆带受不整合面—断层疏导体系影响,古生界油气藏具有“早油晚气、后期调整、保存控藏”的特征,前缘隐伏带受渗透层—断层组合的阶梯状疏导体系控制,具有“多源充注、多期运聚、通源断裂控藏”成藏特征,而坳陷带主要受层间断裂垂向疏导体系控制,气藏具有“近源充注、持续供烃、层间断裂控藏”成藏特征。综合分析认为,前缘隐伏带是川西海相深层油气突破的有利地区。     

中国中西部4种组合类型前陆盆地油气成藏研究：Ⅱ.油气成藏过程分析

分别以准西北缘前陆盆地(早衰型)、川西前陆盆地(改造型)、柴北缘冲断带(新生型)和准南 前陆盆地(叠加型)为例，探讨了中国中西部不同组合类型前陆盆地的油气成藏过程。指出燕 山期及之前是早衰型前陆盆地(准西北缘)和改造型前陆盆地(川西)最主要的油气成藏期，喜 山期则主要表现为早衰型前陆盆地油气藏的保存和改造型前陆盆地油气藏的调整和定型;喜 山晚期是新生型前陆盆地(如柴北缘前陆冲断带)最主要的成藏期，而叠加型前陆盆地(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。     

我国中西部前陆盆地天然气分布规律与有利勘探区带优选

我国中西部前陆盆地天然气资源丰富,5个主要富气盆地的资源探明率只有9.3%,天然气勘探潜力较大。中西部前陆盆地大中型气田有7种富集成藏模式,其中冲断挤压作用是天然气分布的重要控制因素。研究分析了前陆盆地各二级构造带大中型气田类型及分布特点,认为冲断带下盘大型构造圈闭群、前渊斜坡岩性尖灭区带与浅层次生气藏、前缘隆起上的断块圈闭群等是前陆盆地有利的天然气富集区带。依据对前陆盆地地质规律深入研究的结果,结合目前天然气勘探实际,提出了大中型气田富集区带的优选原则,并优选了中西部前陆盆地5个天然气富集区带塔里木盆地库车前陆冲断带中的克依构造带逆冲断裂下盘的膏盐层下部大型构造圈闭群,柴达木盆地北缘冲断带的冷湖—南八仙构造带,四川盆地川西北前陆凹陷前渊区带的盐井沟—苏马头—龙泉山侏罗系浅层气,川西前缘斜坡带的梓潼斜坡上三叠统须家河组岩性尖灭区带,准噶尔盆地南缘第二排、第三排构造带的第三系、白垩系气藏。图1参4（曾宪斌摘）     

侧缘前陆构造带:一种前陆构造带的新类型——以龙门山为例

前陆构造带是造山带研究中一个非常重要的概念，指与造山带相邻的带状构造区域，由前陆冲断带和前陆盆地组成，可以分为周缘前陆构造带和弧后前陆构造带。前人在研究中国中—西部盆山系统时又提出了再生前陆构造带的概念，由再生造山带的前陆冲断带与再生前陆盆地组成。然而，晚三叠世由龙门山前陆冲断带与川西前陆盆地组成的龙门山前陆构造带在构造位置、沉积特征、地球动力学机制等方面与这3类前陆构造带有很大不同。在综合前人研究成果的基础上，研究提出龙门山前陆构造带在晚三叠世为一种新的前陆构造带类型——侧缘前陆构造带。由于松潘—甘孜褶皱带楔形的几何学特征，叠加其深部滑脱层的解耦作用，使得滑脱层之上的造山带表壳物质与下部"解耦"，向SE方向发生大规模侧向挤出，导致造山带侧缘龙门山地区的地壳发生缩短增厚和挠曲沉降，形成龙门山侧缘前陆冲断带和川西侧缘前陆盆地。小金弧形构造带内显示区域应力状态由松潘—甘孜褶皱带内部NE—SW向挤压，向龙门山前陆冲断带NW—SE向挤压过渡，是对侧缘前陆构造带特殊应力环境的应变响应。侧缘前陆构造带在形成和演化上依赖于造山带特殊的楔形几何样式和深部软弱沉积层构成的滑脱层。前者为强烈缩短变形的造山带表壳物质提供一个"出口"，后者使得滑脱层以上的表壳物质与下部的基底"解耦"，随着造山带的持续挤压缩短，受空间限制的表壳物质无法消减，从而向容易挤出的方向发生大规模位移。     

侧缘前陆构造带:一种前陆构造带的新类型——以龙门山为例

前陆构造带是造山带研究中一个非常重要的概念，指与造山带相邻的带状构造区域，由前陆冲断带和前陆盆地组成，可以分为周缘前陆构造带和弧后前陆构造带。前人在研究中国中—西部盆山系统时又提出了再生前陆构造带的概念，由再生造山带的前陆冲断带与再生前陆盆地组成。然而，晚三叠世由龙门山前陆冲断带与川西前陆盆地组成的龙门山前陆构造带在构造位置、沉积特征、地球动力学机制等方面与这3类前陆构造带有很大不同。在综合前人研究成果的基础上，研究提出龙门山前陆构造带在晚三叠世为一种新的前陆构造带类型——侧缘前陆构造带。由于松潘—甘孜褶皱带楔形的几何学特征，叠加其深部滑脱层的解耦作用，使得滑脱层之上的造山带表壳物质与下部"解耦"，向SE方向发生大规模侧向挤出，导致造山带侧缘龙门山地区的地壳发生缩短增厚和挠曲沉降，形成龙门山侧缘前陆冲断带和川西侧缘前陆盆地。小金弧形构造带内显示区域应力状态由松潘—甘孜褶皱带内部NE—SW向挤压，向龙门山前陆冲断带NW—SE向挤压过渡，是对侧缘前陆构造带特殊应力环境的应变响应。侧缘前陆构造带在形成和演化上依赖于造山带特殊的楔形几何样式和深部软弱沉积层构成的滑脱层。前者为强烈缩短变形的造山带表壳物质提供一个"出口"，后者使得滑脱层以上的表壳物质与下部的基底"解耦"，随着造山带的持续挤压缩短，受空间限制的表壳物质无法消减，从而向容易挤出的方向发生大规模位移。     

准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带构造特征及物理模拟实验

依据大量地震勘探资料,对准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带的构造特征进行了系统研究,并将其构造演化划分为碰撞前陆盆地、前陆盆地逆冲推覆、陆内拗陷逆冲褶皱、陆内拗陷抬升剥蚀和覆盖定型5个阶段。在此基础上,采用构造物理模拟实验方法对研究区典型剖面晚石炭世以来的构造演化进行了正演模拟,取得了与实际地质情况较高的吻合度。模拟结果表明,乌夏断裂带经历了由前陆盆地“前展式”逆冲向陆内拗陷“后展式”逆冲的转变。同时,实验结果进一步证实,NW-SE向挤压应力场的控制是乌夏断裂带形成、演化的根本原因,其主要受控于板块活动及造山带、边界控盆断裂的活动等关键因素。      

准噶尔盆地天然气勘探潜力及运聚规律

准噶尔盆地的天然气资源量大,探明率低,勘探潜力巨大。天然气运聚规律和特点表明,区域构造运动主控天然气运移,流体势决定天然气运移的方向和聚集场所,断裂和不整合面是天然气运移的主要通道,异常高压是天然气运移的主要动力,具有深盆气藏发育的地质特征和成藏条件。因此,斜坡带上倾方向和古隆起是天然气运移的指向区和有利聚集带,前陆逆冲推覆构造带是潜力巨大的油气富集带,盆地前缘带深层具有多个异常压力封存箱,具备形成深盆气藏的地质条件。这些地区将是天然气勘探的重要区带。