我國中西部前陸盆地的發(fā)育特征和特殊性

我國中西部前陸盆地的發(fā)育特征和特殊性

中國中部和南部廣泛分布著不同大小的中新世前陸盆地，主要包括keta、準(zhǔn)南、哈、塔西南、柴北緣、酒精、雅布拉湖、川西南、楚雄、鄂爾多斯等沉積盆地（圖1）。在這些前陸盆地內(nèi)部蘊含著巨大潛力的油氣資源,構(gòu)造圈閉發(fā)育,是高效大油氣田勘探的主要場所(邱中健和龔再升,1999;賈承造和魏國齊,2002)。據(jù)第三輪油氣資源評價(2002年),中國12個重點前陸盆地的石油資源量67×108t,天然氣資源量76689×108m3。目前已經(jīng)在7個前陸盆地中探明天然氣6710×108m3,石油26×108t。其中獲得勘探大突破的前陸盆地有準(zhǔn)噶爾西北緣、庫車和酒泉盆地等(邱中健等.2002);近期在前陸盆地中勘探獲得重大發(fā)現(xiàn)的有川西(邛西3、黎雅1、礦1井),準(zhǔn)南(霍10井),塔西南(阿克1、柯深101),柴北緣(馬北1井)等。隨著前陸盆地的經(jīng)典概念進(jìn)入中國特定的復(fù)雜構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境中以來,前陸盆地的概念在不斷地變化發(fā)展和調(diào)整,用前陸盆地的共性來研究中國前陸盆地的同時,更要注意中國前陸盆地的特殊性(Dickinson,1974;Bally&Snelson,1980;朱夏,1986;Graham,1993;賈承造等,1997,2001,2002,2003;張渝昌,1997;趙文智等,1999;魏國齊等,2000;靳久強等,2002)。對于中國前陸盆地的定義,要從它的構(gòu)造演化入手研究其特殊性。1柴達(dá)木盆地內(nèi)部構(gòu)造演化通過對各個盆地的構(gòu)造變形、沉積特征及其所處的大陸動力學(xué)背景進(jìn)行綜合分析和研究,發(fā)現(xiàn)中西部盆地的基本特點是“兩期三類前陸盆地”。即受中國西部古亞洲洋、古特提斯洋和新特提斯洋演化的影響,晚古生代以來前陸盆地的可以劃分為兩期、3類前陸盆地。兩期為海西—印支期前陸盆地和喜山期前陸盆地,3類指海西—印支期的周緣前陸盆地和弧后前陸盆地、喜山期再生前陸盆地(表1)。海西-印支期時期是中國大陸小型克拉通聚斂的主要時期。晚石炭世—早二疊世時期古亞洲消亡,準(zhǔn)噶爾板塊、塔里木板塊、華北板塊與西伯利亞板塊和哈薩克斯坦板塊相繼發(fā)生碰撞(李春昱等,1982;Hsu,1988;Hendrix,1994;賈承造,1997;Zhang,1997;盧華復(fù)等,2000)。在準(zhǔn)噶爾盆地西緣、南緣、北緣和塔里木盆地的北緣分別形成周緣前陸盆地;中三疊世末期和晚三疊世,隨著古特提斯洋的組成部分秦嶺洋、金沙江洋和昆侖洋的消亡,揚子板塊與華北板塊、中咱微板塊與揚子板塊,羌塘微板塊和塔里木板塊等相繼碰撞拼合,導(dǎo)致了東古特提斯造山帶的形成(包括秦嶺造山帶、昆侖山造山帶和龍門山等造山帶),同時也導(dǎo)致了塔里木盆地南部的弧后前陸盆地發(fā)育、川西周緣前陸盆地、鄂爾多斯西緣周緣前陸盆地、合肥周緣前陸盆地、川東北周緣前陸盆地的形成。喜山期是新特提斯洋的俯沖消亡(印藏碰撞)與歐亞大陸的內(nèi)部變形時期,在印藏板塊碰撞的遠(yuǎn)距離效應(yīng)影響下(Allegreetal.,1984;Hendrix,1994;Tapponnieretal.,2001),使得古天山、祁連山、昆侖山、龍門山等造山帶重新活動,這些陸內(nèi)造山帶向盆地的沖斷,導(dǎo)致中國西部的盆地進(jìn)入“再生前陸盆地”階段(賈承造等,2001;楊樹鋒等,2002)。典型前陸盆地分析表明:(1)川西前陸盆地在三疊紀(jì)晚期為典型的周緣前陸盆地,從龍門山向四川克拉通方向,前陸盆地的沖斷帶、前淵、前緣斜坡和前緣隆起發(fā)育完整;新生代早期的再生前陸盆地僅僅局限于川西盆地的南部。龍門山褶皺沖斷帶南、北段在構(gòu)造幾何學(xué)和變形時間上存在明顯的差異(賈東等,2003;陳竹新等,2005)。(2)柴達(dá)木盆地北緣的主要變形樣式為走滑-擠壓構(gòu)造,相對來說斷層系統(tǒng)沿走向滑動的距離遠(yuǎn)大于沿傾向沖斷推覆的距離。柴達(dá)木盆地內(nèi)部的變形動力學(xué)機制來源于阿爾金的左旋走滑作用,多條基底走滑斷層源于由阿爾金構(gòu)造帶,并且逐步向東擴(kuò)展,導(dǎo)致盆地北緣主要變形樣式為走滑沖斷。柴達(dá)木盆地北緣中新生代盆地演化經(jīng)歷了早侏羅紀(jì)—斷陷盆地、中—晚侏羅紀(jì)和早白堊紀(jì)—坳陷盆地、晚白堊紀(jì)—盆地整體擠壓隆升(古隆起)、早第三紀(jì)—弱伸展沉降盆地、晚第三紀(jì)早期(始新世一漸新世)—坳陷型盆地、中新世(上干柴溝組沉積)以來—走滑沖斷的構(gòu)造演化歷程。(3)準(zhǔn)噶爾盆地南緣從晚古生代晚期以來經(jīng)歷了周緣前陸盆地(晚石炭世—二疊紀(jì))、陸內(nèi)坳陷(三疊紀(jì)—早第三紀(jì))和再生前陸盆地(晚第三紀(jì)以來)三個盆地發(fā)育階段。晚古生代巴音溝—大南湖蛇綠巖為代表的大洋關(guān)閉形成了準(zhǔn)南晚古生代前陸周緣盆地;中新世以后侏羅紀(jì)斷陷盆地的構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成再生前陸盆地。(4)川北大巴山前陸盆地經(jīng)歷了兩大演化階段。晚古生代—早三疊世周緣前陸盆地早期演化階段,到中三疊世,整個川東北地區(qū)為陸相磨拉石盆地,這時的周緣前陸盆地持續(xù)發(fā)育,進(jìn)入后期階段。中三疊世之后發(fā)育了兩期陸內(nèi)變形即燕山期(J3-K1)大巴山低幅度構(gòu)造活動期和早白堊時期是大巴山?jīng)_斷帶的強烈改造期。大陸巖石圈動力學(xué)及綜合地球物理研究表明,中國中西部前陸盆地均發(fā)育小型克拉通基底。晚二疊世以來大小不一、形態(tài)各異的多塊體小型克拉通的聚合碰撞作用是中西部前陸盆地群形成的基本動力學(xué)過程。這些小型克拉通的多塊體聚合碰撞造就了中國中西部前陸盆地的特殊性和多樣性;小型克拉通巖石圈結(jié)構(gòu)和流變學(xué)的不均一性是構(gòu)成中西部前陸盆地差異性的基礎(chǔ)。新生代期間受印藏碰撞的影響,中西部地區(qū)原來(中生代時期)已經(jīng)焊接的小型克拉通群體,在廣闊的彌散變形作用下發(fā)生構(gòu)造復(fù)活,塊體之間相互作用重新調(diào)整定位,導(dǎo)致了塊體邊界構(gòu)造的強烈活動,形成了一系列環(huán)繞青藏高原周緣的再生前陸盆地群。2前陸盆地構(gòu)造格局隨著前陸盆地理論在中國油氣勘探領(lǐng)域內(nèi)的運用,在庫車、酒泉、川西、準(zhǔn)南、柴北緣等發(fā)現(xiàn)了天然氣,特別是庫車前陸盆地克拉2大氣田的發(fā)現(xiàn)直接加快了中國前陸盆地地質(zhì)理論研究的進(jìn)程。在這期間,地質(zhì)家和勘探家們對中國前陸盆地的認(rèn)識達(dá)成基本共識:中國前陸盆地與國外前陸盆地相比具有明顯的特殊性和多樣性。首先,這些前陸盆地在空間上表現(xiàn)出彼此復(fù)合的特點,在時間上又有多期盆地相互疊合的現(xiàn)象;其次,它們往往發(fā)育在中新生代陸內(nèi)彌散變形的盆山耦合部位,呈現(xiàn)為小型克拉通邊緣的不對稱箕狀坳陷;并且,不同的盆地之間具有較大的差異性,每個盆地具有獨特的發(fā)生、發(fā)展和變形歷史,表現(xiàn)出明顯的多樣性(張渝昌,1997;賈承造和魏國齊,2002;賈承造等,2003;靳久強等,2002;盧華復(fù)等,2000;趙文智等,1999)。晚古生代以來由眾多小陸塊拼貼而成的統(tǒng)一中國大陸主體,在中新生代受南緣特提斯構(gòu)造域演化控制,形成統(tǒng)一應(yīng)力機制控制下的獨特盆山系統(tǒng)(楊樹鋒等,2002)。中國中西部前陸盆地具有如下構(gòu)造特征:(1)小克拉通盆地被大型造山帶所環(huán)繞;(2)陸相盆地中充填著巨厚的磨拉石堆積;(3)早期前陸盆地遭受晚期構(gòu)造活動的強烈改造;(4)統(tǒng)—的構(gòu)造應(yīng)力作用控制區(qū)域性的盆地沉降和沉積;(5)構(gòu)造變形樣式復(fù)雜多樣,包括了不同類型的斷層相關(guān)褶皺和鹽構(gòu)造。上述構(gòu)造特征決定了中國中西部前陸盆地的油氣地質(zhì)特征:(1)盆地改造強烈,大陸邊緣坳陷有利烴源巖通常被卷入到造山帶及其逆掩推覆帶之下,盆山結(jié)合部位構(gòu)造變形強烈,構(gòu)造圈閉發(fā)育。(2)生氣母質(zhì)具有埋藏深、演化時間長和氣源豐富的特點;陸相沉積以生氣母質(zhì)為主,再加上巨厚的新生代磨拉石沉積覆蓋,有機質(zhì)熱演化程度高,例如川陜區(qū)和新疆區(qū)前陸盆地的勘探對象以天然氣為主。(3)具有多期成烴、晚期成藏的特征;兩期前陸盆地決定了兩個主要的生烴期,即石炭一二疊系烴源巖在燕山期生烴,中下侏羅統(tǒng)烴源巖在喜山期生烴。但是小型克拉通陸塊的復(fù)雜拼合過程造成了油氣生成、運移和聚集過程的易變性,因此保存條件就成為勘探的關(guān)鍵。以晚期成藏為主預(yù)示了現(xiàn)今所有的構(gòu)造圈閉都值得重視,這樣就大大解放了勘探思路,開拓了勘探領(lǐng)域。(4)區(qū)域性的多套生儲蓋組合普遍發(fā)育。例如早期前陸盆地發(fā)育晚古生代石炭—二疊系海陸交互相烴源巖和三疊系儲蓋組合;晚期前陸盆地生儲蓋組合表現(xiàn)為中下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖、白堊系砂巖儲層和第三系膏、泥巖蓋層。(5)盆地結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勘探難度大;盆地類型多樣,不同的盆地應(yīng)開展有針對性的勘探部署和綜合研究。根據(jù)前陸盆地的盆地結(jié)構(gòu)和演化組合,可將中國西部的前陸盆地劃分為4種演化組合,即疊合型組合、改造型組合、早衰型組合和新生型組合(表2)。疊合型組合前陸盆地的主要特征為喜山期前陸盆地結(jié)構(gòu)完整,疊加在晚古生代—印支期前陸盆地之上,兩期盆地結(jié)構(gòu)疊合較好,主要發(fā)育發(fā)育在天山造山帶的南北兩側(cè)和昆侖山造山帶的北側(cè),如庫車地區(qū)、準(zhǔn)南地區(qū)、塔西南地區(qū)。改造型組合前陸盆地是指前陸盆地主要形成于印支期,但經(jīng)歷喜山期沖斷變形的改造,早期前陸盆地的形態(tài)發(fā)生了一定的改變,喜山期前陸盆地不發(fā)育或很弱。該類組合主要發(fā)育在四川盆地西緣、四川盆地東北緣和鄂爾多斯盆地西緣。早衰型組合前陸盆地所代表的前陸盆地主要形成于印支期,其后主要是伸展型的斷陷和區(qū)域性拗陷盆地,喜山期沖斷變形影響很弱,但從現(xiàn)今的構(gòu)造剖面圖上,仍能清楚地分辨出印支期的盆地具有前陸盆地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,周圍造山帶與盆地內(nèi)部具有較好的對應(yīng)關(guān)系,該組合類型主要發(fā)育在準(zhǔn)噶爾西部和東部。新生型前陸盆地組合是指前陸盆地主要形成于喜山期,印支期的前陸盆地不發(fā)育或著從現(xiàn)有的資料還無法論證在印支期是否發(fā)育前陸盆地。這類盆地組合主要發(fā)育在祁連山造山帶的兩側(cè),如酒泉盆地和柴達(dá)木盆地北緣。3前陸盆地氣藏保存的地質(zhì)背景和勘探方略我國中西部前陸盆地對天然氣聚集成藏的主控因素表現(xiàn)為:(1)前陸盆地之前的伸展斷陷構(gòu)造背景下通常發(fā)育有豐富的烴源巖層系,如晚古生代被動陸緣(或裂陷盆地)和早中侏羅統(tǒng)斷陷盆地;(2)前陸盆地內(nèi)充填沉積巨厚的復(fù)理石或類復(fù)理石等碎屑巖沉積,可以構(gòu)成良好的儲集層;(3)前陸沖斷帶中廣泛發(fā)育的斷層相關(guān)褶皺往往形成許多有效的構(gòu)造圈閉,通常作為首要勘探目標(biāo);(4)前陸盆地的構(gòu)造變形時間與油氣運移的時間具有同時性,褶皺沖斷構(gòu)造的變形過程就是驅(qū)使油氣運移聚集的過程,特別是沿斷層帶的油氣運移是前陸盆地油氣運移的主導(dǎo)方式;(5)不同期次、不同規(guī)模逆沖斷層的開啟和封堵性狀決定了構(gòu)造圈閉的保存條件。對這些前陸盆地的油氣勘探始于20世紀(jì)50年代(魏國齊和賈承造,1998;邱中健和龔再升,1999;邱中健等,2002;李景明等,2002),從1998年發(fā)現(xiàn)克拉2大氣田(探明天然氣地質(zhì)儲量2840×108m3億方)以來,接著酒泉盆地穹窿山油田的發(fā)現(xiàn),揭開了前陸盆地勘探新的階段。根據(jù)各個盆地的地質(zhì)認(rèn)識水平、勘探現(xiàn)狀和天然氣成藏條件,中國前陸盆地天然氣勘探方略可分為4個層次的勘探領(lǐng)域。其中現(xiàn)實增儲的天然氣勘探展開區(qū)為庫車和川西;戰(zhàn)略突破領(lǐng)域為塔西南和準(zhǔn)南;戰(zhàn)略準(zhǔn)備領(lǐng)域為鄂爾多斯西緣逆沖帶、大巴山前和柴北緣;天然氣勘探遠(yuǎn)景區(qū)為吐哈北緣、博格達(dá)山北緣(準(zhǔn)東)、準(zhǔn)葛爾西北緣、酒泉、塔東南、楚雄、柴西、潮水等地區(qū)。中生代早期前陸盆地氣藏保存的有利部位是沖斷帶前鋒、前淵凹陷兩邊的斜坡和前緣隆起部位目的層都集中在侏羅系泥巖之下;新生代再生前陸盆地逆沖帶和前緣隆起部位有利成藏,第三系膏泥層之下是勘探的主攻層系。4天然氣勘探方向晚二疊世以來大小不一、形態(tài)各異的多塊體小型克拉通的聚合碰撞作用是導(dǎo)致中西部前陸盆地群形成的基本動力學(xué)過程。這些小型克拉通的多塊體聚合碰撞造就了中西部前陸盆地的特殊性和多樣性。綜合研究分析表明,我國中西部盆地的基本特