盆地原型及其叠加改造

作者&投稿:枝婉 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
 盆地叠加与改造~

塔里木盆地以古生代海相克拉通盆地与中新生代陆相前陆盆地、陆内挠曲坳陷盆地的叠置、复合为特征。克拉通盆地区经历多期构造运动,造成大隆大坳构造格局,具有复杂的沉降-隆升历史,并叠置有断裂和褶皱变形;前陆盆地沉积充填形成生、储、盖等地质要素,促使油气生成和排出,前陆盆地的褶皱-逆冲回返作用控制油气的运聚、保存和破坏。
一、克拉通盆地区历经多次构造运动改造,造成大隆大坳构造格局,隆起高部位由于抬升剥蚀不利于油气藏的保存,隆起斜坡区和低凸起为油气有利富集区
1.加里东期
寒武纪—奥陶纪塔里木盆地持续沉降,满加尔凹陷大部分地区寒武系—下奥陶统烃源岩进入生油高峰,凹陷中央达到生气阶段。在这一阶段塔北英买力—轮南及其以北地区、塔中低凸起、古城鼻隆已开始发育,轮南59—满参1井至且末一线发育台地边缘相带,这些地区均是油气聚集的有利地带。
奥陶纪末由于原特提斯洋封闭,发生加里东晚期运动,巴楚—塔中及其以南地区遭受抬升剥蚀改造,塔中凸起、塔西南莎车隆起核部剥蚀出露下奥陶统(图1—2—1)。塔北英买力—轮南一带遭受部分剥蚀改造,向北改造程度可能加强。此次构造运动可能使加里东晚期的油气聚集大部分遭到破坏,尤其是塔中地区。塔中凸起中央断垒带南侧塔参1井寒武系和下奥陶统油斑、塔中3井、7井下奥陶统油斑以及塔中52井下奥陶统低产油流应是加里东晚期油气聚集受到加里东晚期运动破坏的产物(图1—2—2),中央断垒带及其北翼油气显示因受多期油气充注和破坏的叠加已难以识别加里东晚期油气聚集的产物。塔中地区志留系沥青砂、泥盆系—石炭系油气藏及各类油气显示局限于中央断垒带及其北斜坡,表明后期油气聚集局限在中央断垒带以北。塔中地区地层埋藏史、热演化史(图1—2—3)表明寒武—奥陶系在奥陶纪末经受最高古地温生烃后,后期强烈抬升剥蚀和随时代地温梯度降低不可能发生二次生烃,进一步证明塔中中央断垒带以南地区寒武—奥陶系油气显示是加里东晚期油气充注的产物。
2.海西早期

图1—2—1 塔里木盆地加里东晚期运动对盆地的改造


图1—2—2 塔中地区寒武—奥陶系油气显示分布图


图1—2—3 塔中地区地层埋藏史、热演化史图

加里东晚期运动后,志留—泥盆纪塔中隆起、古城鼻隆发育,塔北地区为低隆起,其南坡哈拉哈塘—轮南一带为低凸起(图1—2—4)。此时满加尔凹陷寒武系—下奥陶统烃源岩成熟区向西扩展,生成的油气分别向塔中、塔北隆起、古城鼻隆运移、聚集,中上志留统与下伏地层间的不整合面为油气运移通道,区域盖层为志留系泥岩。泥盆纪末(东河砂岩沉积前),海西早期运动使塔东地区、古城—塔中至和田北一带、塔北哈拉哈塘—轮南及其以北地区抬升剥蚀,在满加尔凹陷东部、南部、北部形成半环状古隆起(图1—2—5),塔北地区轮南至哈1井区可能形成过古油藏,泥盆纪末的构造运动使轮南—哈拉哈塘地区仅有的一套盖层遭受剥蚀,使古油藏暴露地表遭受水洗氧化和生物降解而破坏,志留系沥青砂为其结果。塔中地区众多沥青砂及稠油分布表明,这里曾有过大面积油气聚集(图1—2—4)。该古油藏的破坏与泥盆纪末海西早期构造运动造成的抬升、剥蚀密切相关,沥青砂均分布在志留系遭剥蚀的范围内,且自西北向东南剥蚀程度变强,古油藏遭破坏。在剥蚀程度高的地区,志留—泥盆系的两套盖层均遭剥蚀,故油层暴露地表,由于水洗氧化和生物降解而破坏,向西北倾没端和北斜坡随剥蚀程度变弱,仅上部盖层遭破坏,下部依木干它乌组泥岩盖层保存良好,使该区油气藏由于大气水进入,遭受水洗氧化而破坏。据此推测,志留—泥盆系未遭受剥蚀或剥蚀程度低的部位是可能保存古油藏的地方,如塔中低凸起的西倾没端、塔北隆起的南坡以及阿-满低隆起。

图1—2—4 塔里木盆地海西早期古构造格局及油气运聚态势

3.海西晚期

图1—2—5 塔里木盆地海西早期运动对盆地的改造

这一时期塔中古隆起继续发育并呈西北低东南高的趋势;塔北隆起除哈拉哈塘—轮南地区继续发育外,英买力鼻隆形成。另外,随柯坪隆起的定型,巴楚—塔西南地区西北部也开始隆起,使巴楚—塔西南地区东部呈北低南高的古构造格局,西部则呈北高南低格局。在这一阶段,石炭系泥岩区域盖层形成,覆盖满加尔凹陷及其南北两侧塔中、塔北隆起,满加尔凹陷烃源岩西部全面进入生油高峰,东部则可能已进入过成熟阶段,生成的油气沿不整合面向塔北、塔中隆起运移,并通过盖层缺失区和断层垂向向上运移聚集在石炭系泥岩盖层之下(图1—2—6)。

图1-2-6 塔里木盆地海西晚期古构造格局与油气运聚态势

在塔中地区,油气先自北向南运移到北斜坡,然后沿塔中10~16构造带自西北向东南较高部位塔中4—塔中1一带运移,在石炭系及奥陶系潜山中聚集。塔北隆起英买力、轮南、库尔勒鼻隆为油气运聚的主要指向区,形成了英买力1、2、4奥陶系油藏,轮南、桑塔木奥陶系油藏,东河塘和东河25东河砂岩油藏,以及英买力2、3、11志留系古油藏,胜利1志留—石炭系古油藏,东河2、沙5井石炭系古油藏。海西末期运动对盆地北部和东北部改造最为强烈,强烈改造区位于胜利1井—满参1井一线以北和以东地区,其中英买力及胜利1井区、东河塘、轮南北部、库南和塔东地区改造最强烈(图1—2—7),英买力地区志留系沥青砂、奥陶系稠油、轮南1~11奥陶系稠油、东河2、沙5井东河砂岩油藏,东河3井东河砂岩沥青砂均是该期油藏破坏的产物。塔中地区基本上没有受到改造(图1—2—7)。

图1—2—7 塔里木盆地海西末期运动对盆地的改造

4.印支期
这一时期塔北、塔中地区仍是油气运聚的主要指向区。印支运动使且末—库南1井一线以东的塔东地区、英买力北部地区以及巴楚—塔西南地区改造最为强烈(图1—2—8),因此上述地区如有油气聚集将遭受破坏,如英买力北部地区。轮南、哈拉哈塘、塔中地区油气聚集在此次运动中未遭破坏或仅发生调整。

图1—2—8 塔里木盆地印支运动对盆地的改造

5.燕山—喜马拉雅期
进入燕山—喜马拉雅期,随中新生代巨厚沉积层的覆盖,寒武系—下奥陶统烃源岩普遍进入过成熟阶段或进入生干气阶段,中上奥陶统在喜马拉雅期进入生油高峰并大量排烃,形成油气藏。塔中、塔北隆起受此期构造运动的影响较微弱(图1—2—9),仍是油气运聚的主要指向区,但随塔北隆起区中新生界演化为北倾大单斜,它还可接受库车坳陷生成的陆相油气。巴楚隆起在经历燕山晚期运动区域隆升后(图1—2—9),于喜马拉雅期全面断褶隆升,断隆的南缘带和麦盖提斜坡接受南来的寒武系生成的干气和石炭系生成的油,成为油气富集区。
二、前陆盆地区受喜马拉雅期构造运动的强烈改造,形成前陆坳陷区的滑脱型褶皱-冲断构造和前缘隆起区的基底卷入型逆冲断层或正断层,圈闭形成晚,成藏晚
塔西南前陆盆地在前新生代的演化,主要表现为隆起的迁移,具有克拉通盆地演化特征。进入新生代,特别是老第三纪末喜马拉雅早期运动以后,前陆盆地格局定型,巴楚隆起和昆仑山前地带发生全面断褶,并使早期断裂再活动,形成众多喜马拉雅期圈闭或被喜马拉雅期构造运动改造的圈闭,巴楚断隆南部和麦盖提斜坡接受南来的寒武系干气以及石炭系生成的石油,昆仑山前褶皱带聚集侏罗系生成、沿断层向上运移的油气。

图1—2—9 塔里木盆地燕山晚期运动对盆地的改造

库车前陆盆地褶皱-冲断构造主要发育在喜马拉雅晚期,圈闭发育时代普遍较晚,油气藏成藏期也主要为晚期。第三系滑脱层之下为双重构造,形成时间相对较早,构造相对简单、完整且近油源,为主要勘探目标;浅部构造复杂,主要为断裂褶皱,不利于油气藏保存(图1—2—10)。

图1—2—10 库车前陆盆地圈闭分布图

盆地分析的主题是研究盆地的地质、地球物理、地球化学特征,盆地的类型、盆地演化史及盆地的成因,并在此基础上结合成矿条件(成油要素)综合研究,以揭示盆地含油气性及油气的形成、演化、分布规律,为勘探提供可靠依据(陆克政,2001)。盆地分析最终目的是建立预测模型、评价资源量、分析资源分布现状。
3.3.1 含油气盆地分析的基本思路
“盆地分析”的概念出现较早。早在20世纪40年代,Pettijohn就从沉积研究的角度提出了“沉积盆地分析”的概念,欲从盆地的整体出发,对其中充填的沉积物进行全面的研究。A.D.Miall(1984)在《沉积盆地分析原理》一书中,也是把“盆地分析”定义为:对盆地中的沉积岩层进行研究,其重要的结果只是揭示一个沉积盆地的古地理演化。P.A.Allen(1990)在《盆地分析——原理与应用》一书中,对“盆地分析”的概念进行了重新定义,认为盆地分析就是将沉积盆地作为整体进行地球动力学综合研究。
近十几年来,国内外许多学者、专家致力于盆地分析,将大量的新概念、新理论、新技术、新方法引入盆地分析中,取得了许多重大成果和新的进展,大大拓展了盆地分析概念的外延,使其研究内容日益丰富和逐渐完善,同时不断深化研究领域,提出了许多新理论,开发了许多新技术、新方法,特别是许多盆地定量分析软件(或称盆地模拟软件)被开发出来,使得盆地分析发展成为一个理论丰富、内容广泛、技术完善的学科体系。
按照笔者的理解,所谓盆地分析,就是要把盆地作为一个整体,并放置在所处的具体区域背景中,开展盆地的地质、地球物理、地球化学特征研究,划分盆地原型及其叠加组合类型,再现盆地演化史,分析盆-岭耦合关系,确定盆地的成因。在此基础上开展油气或其他矿产的成藏条件综合研究,总结矿产(包括油气)成藏模式及演化规律,揭示盆地含矿性(含油气性)和分布状况,为矿产资源(油气资源)评价与勘探提供可靠的依据。
既然盆地是受大地构造控制的,那么盆地分析必须纳入在一种大地构造理论框架下进行。19~20世纪,各种大地构造理论被纷纷创立,曾经或现在指导着地学(或地学某一方面)研究,大有你方唱罢我登台之意味。国外槽台学说、国内地质力学、多旋回理论、地洼说、镶嵌学说等等,都曾经且现在仍在指导着人们的地学研究。20世纪60年代,板块构造问世,标志着大地构造理论研究进入一个全新的活动论研究时代。自此以来,岩石圈构造及其动力学理论不断更新,新观点、新概念、新模式不断涌现,后来又出现了地体理论。盆地分析基本上是以板块构造理论作为指导思想和理论基础的。在此理论框架下,盆地分析研究的主体思路是:
(1)盆地位于岩石圈顶部,是岩石圈构造演化的结果。在开展盆地分析过程中,要加强岩石圈的研究,按照板块构造理论和岩石圈深部研究计划、地学断面研究结果,岩石圈在纵向上具有圈层结构,在横向上具有板块分化特征,其演化过程有渐进发展,也有突变事件,发展有阶段性和不均匀性。受其影响,在盆地内部,充填的沉积实体也存在层次性(即地层层序)及其横向差异(即地层厚度、岩性变化),层序间往往出现大的不整合界面;在盆地与周边山系之间,存在着相互联系,相互作用,相互影响。因此,应把盆地作为一个整体,研究其所处地质背景,其与外部环境的关系,同时研究内部层序结构和空间上宏观差异性,以建立宏观概念模型。
(2)全球盆地成千上万,从严格的意义上讲,不存在完全相同的两个盆地。但是,从比较学观点和分类学观点看,在相同或相近的区域地质背景(如处在板块中相同的位置上,板块间结构相同且边界条件相同,板块所受应力场相同)下,相同的构造运动过程可形成相似的盆地,即同类原型的盆地,其内部几何学特征相似:具有相同的构造样式,相似的沉降史及沉积充填,相似的隆拗展布和局部构造、断裂分布规律。因此,在盆地分析中,要采取分类、对比理论,应用抓主要矛盾的思路和组合的手法,建立盆地内部地质框架。
(3)盆地不是一个永久的形态。随着板块运动,区域地质条件在不断变化,盆地也逐渐演化,一是在原来盆地基础上叠加一种新的盆地原型,二是盆地发生隆升反转,即盆地是一个演化阶段的产物,在进行盆地分析时,一定要应用发展的思路,应用历史观和阶段论思路,采取相应的技术手段重塑盆地演化史,恢复各时期盆地原型,弄清其叠加组合关系。
(4)盆地是一个庞大的复合系统,在其内部各部分无时不在发生运动和变化,油气生成—运移—聚集成藏仅是其大量物理、化学作用过程中的一种。然而,就是这个成藏作用过程也非常复杂,其影响的因素很多,成藏条件较苛刻,除要求生储盖圈在时间和空间上良好配套外,还有一些随机性和偶然性。盆地分析的最终目的是要应用综合的思路,相互联系、相互作用的思路去分析各因素及其发展演化过程,评价成藏条件,总结成藏模式,研究后期改造和油气资源或其他矿产资源的空间分布规律。
3.3.2 含油气盆地分析的主要方法
3.3.2.1 含油气盆地分析的朱夏程式
含油气盆地分析的目的是要搞清地质因素,查明石油地质条件,即成油和成藏的诸要素,包括生、储、盖、运、圈、保以及它们的有效配置。在此基础上,才能对盆地、区带、圈闭等不同级别勘探领域的油气资源进行正确合理的计划、评价和预测。关于含油气盆地研究内容和一般过程,朱夏(1983)进行了精妙总结,提出了著名的朱夏程式,即

油气资源评价方法与实践

其中:GT——全球构造;
N——2×108a以来的新全球构造;
A——古全球构造;
i——为A与N的过渡阶段,包括二叠纪、部分三叠纪;
P——盆地按不同的机制生成发展为不同的原型;
A,b,…f——古生代盆地原型;
A,B,…G——中、新生代盆地原型;
B——几种原型又组合成为不同类型的含油气盆地整体;
HC——从盆地整体出发,预测油气资源;
L——油气资源的存在位置;
Q——油气资源的潜在数量。
上述程式将含油气盆地研究的主要内容归纳为4个M、4个S和3个T。
4个M指的是研究油气生成、聚集的条件和指标,包括:①物质基础(Material),指生油物质的性质和数量;②成熟度(Maturation),指有机物转化为石油的成熟程度;③运移(Migration),包括运移、圈闭和聚集;④保持(Maintenance),指盖层及后期改造的热力和水动力条件。
4个S指的是研究盆地的地质因素,包括:①沉积作用(Sedimentation),指沉积环境、补偿情况、沉积组合和生储盖组合的纵横分布;②沉降作用(Subsidence),指断陷和拗陷沉降速率的不均衡性、沉降的原因;③应力场和应力条件(Stress field and Stress condition),指沉降与沉积的不同应力环境、应力场的演化;④构造型式或形态(Structural style),指构造形态,张、压、扭应力体系下的构造型式。
3个T指的是研究盆地的时空展布和控制性因素,包括:①构造背景或处境(Tectonic settings),指板内和板缘、板缘类型;②时代或时间(Time),指盆地的发展历史和不同阶段的构造演化、盆地各方面的复杂关系;③热史、热体制或温度条件(Thermal history,regime or condition),指热条件和热史对油气形成、演化所起的作用。
含油气盆地分析就是在以上各方面研究的基础上,将影响油气形成的上述各方面因素相互联系起来综合分析,最终对一个地区的油气远景作出评价。
3.3.2.2 含油气盆地分析的内容和研究方法
盆地分析的内容很广泛,所用的研究方法也多种多样,归纳起来,有如下几个方面:
3.3.2.2.1 盆地描述与特征研究
前已述及,在不同的地史时期,盆地所处环境,所表现的地质、地球物理、地球化学特征不同。因此,在进行盆地描述和特征研究时,首先要明确描述和研究的盆地是现今盆地还是某一地质时期的盆地。然后开展如下工作:
(1)岩石圈结构研究 主要应用深钻探技术、地学断面技术、垂直反射地震、技术及地震大剖面技术,应用重力资料和大地电磁测深资料,开展岩石圈圈层结构分析,研究莫霍面连续性及空间起伏状况,软流圈顶部形态,深大断裂在深部的展布情况,波速随变带和低阻带的空间分布。
(2)板块特征 通过大地电磁、重力、深钻资料分析板块顶部(即盆地基底)起伏、岩石类型及结晶时代;通过野外观察和样品分析(如裂变径迹分析、同位素分析等)研究深大断裂,特别是板块缝合线;通过古地磁、古气候、古纬度、古地理环境等分析确定板块在不同时期所处的位置。
(3)盆地几何学特征研究 通过编制地层分布图、构造图、各主要时期地质图及地质—构造剖面图,确定各时期盆地平面几何形态、盆内结构特征、盆地样式及边界特征、盆内构造与断裂展布规律及组合关系。
(4)盆地充填特征研究 利用钻井、测井、地震等资料和岩芯观察、样品分析(如薄片鉴定、阴极发光、电子扫描、同位素分析、物性分析、地化测定等),编制沉积相图、岩性分布图、沉积体系图、储层与生油层分布图,研究盆地充填模式、各套层序的时代、岩性特征及沉积环境、岩石物性和地球化学特征。
(5)盆地位置及类型划分 研究盆地处在板块上何位置,是边缘还是板块内,是处在板块的何种类型的边缘;研究盆地与岩石圈深部结构的关系;研究盆地与周边山岭的共生关系。
3.3.2.2.2 盆地运动学研究
既然盆地随时间而生成、发展、变形、改造乃至消亡,那么我们就应以时间为主线,研究盆地演化史,也就是说研究盆地运动学特征。这部分工作的集中体现就是盆地模拟。
(1)盆地时间地层格架的建立 ①利用地层学理论与方法,逐级划分对比层序,建立全盆地等时格架;②利用地球物理大剖面,追踪大的不整合界面,研究主要构造运动及其引起的地质事件;③综合利用各种信息,确定盆地形成演化的阶段或期次。
(2)地层剥蚀厚度恢复 在盆地模拟中,往往会遇到某套地层全部或部分缺失的情况,这就要求进行地层剥蚀厚度恢复,否则将影响盆地模拟的精度和可行性。在开展地层剥蚀厚度恢复时,首先面临的问题就是要根据沉积相特征及有关资料判断缺失的原因,是先沉积后剥蚀,还是根本就没接受沉积。然后,在先沉积后剥蚀的情况下,可利用岩心样品和测井曲线(或其解释成果)建立压实曲线,进而推算各井处的剥蚀厚度,也可采用厚度比例法等进行推测。
(3)沉降史模拟 一般使用沉降速率法、回剥技术等,建立某一点(如井点、地震剖面上一炮点)基底或各层面沉降曲线;应用平衡剖面及相关技术进行二维剖面或三维体演化史研究。
(4)热史模拟 主要是分析和重建古地温变化规律和任一点、任意剖面或任意体的受热(即温度)史,从推算原理看,分正演和反演两类;从研究对象看,分有机和无机两种;从研究手段看,又分物理和化学两种。目前采取较多的是根据大地热流值和岩石热导率确定热史曲线。
(5)构造演化史研究 一般在进行局部构造样式研究基础上,利用构造图和剖面图,对构造形成发展过程进行恢复。比如,对于反转构造,一般利用平衡剖面和发展史剖面,计算反转参数,研究原构造样式及形成发展,反转期及反转强度等。
(6)断裂发展史 可根据两盘地层情况,计算不同时期活动速率、生长指数等,以定量反映断裂发展史。
(7)岩浆活动研究 通过研究岩浆与围岩、构造、断裂关系,研究同位素等资料,分析岩浆活动期次、规模、成因模型及其与区域地质背景的关系。
3.3.2.2.3 盆地动力学研究
所谓动力学研究就是分析盆地形成演化的原因。主要是应用综合分析方法,研究盆地形成演化各个时期所处区域地质背景,构造热体制产生的区域应力场和盆地边界条件(包括基底、山岭、深大断裂)对盆地形成演化的控制作用,研究古地理、古气候对其形成演化的影响,最终总结盆地形成演化模式。
3.3.2.2.4 成藏作用研究
在盆地中可以形成各种矿藏。含油气盆地分析中关于油气藏作用的研究是核心和最终目标,其内容丰富、所用的技术方法也多种多样,其中最主要的是模拟技术(包括实验室物理—化学模拟和计算机数值模拟)。
(1)烃源岩成熟生烃史 通过大量样品有机地球化学实验分析,确定主要烃源岩及其有机质含量、有机质类型和演化程度。根据盆地具体情况分析烃源岩生烃模式(包括正常生烃模式、煤成烃模式、未—低熟生烃模式、二次生烃模式等),应用实验方法(如热模拟实验)和计算机模拟(采用Tissot化学动力学模型、TTI-R0模型或其他模型)建立成熟生烃史曲线。
(2)排烃史模拟 一般也用实验方法(往往与生烃模拟联合实验)和计算机模拟方法(可用水溶模式、油溶模式、气溶模式、胶束溶液模式、孤立油相模式、连续油相模式、间歇混相模式等)。
(3)运移聚集史模拟 一般采取定性分析和定量模拟两种方法。定性分析就是分析生烃中心及其周围构造面貌,分析渗透层和不整合面分布、断裂上下勾通作用,研究运移的主要指向和运移路线、通道,研究运移中止部位和聚集有利场所。定量模拟可用模型有:油、气、水多相渗流方程(流体势模型)、轻烃扩散运移模型等。
3.3.2.2.5 比较学研究
即将未知盆地与已知盆地进行对比分析,找出异同点,以达到准确认识、评价之目的。对比的参数可多可少,可以是上述4个方面,也可以是其中某一或某几方面,视实际情况而定。
上述盆地分析的内容及其方法只是从一般意义上讲的。实际上由于研究目的不同、各盆地资料状况的不同,所研究的内容也会不同,侧重点也不同,所用方法随之而异。总体上讲,盆地分析可分为3个层次:①盆地群层次,研究的内容主要是盆地位置、盆地与盆地间相互关系、盆-岭耦合问题,盆地所处古气候、古地理环境,盆地形成—发展—消亡过程及不同时期盆地原型、叠加改造作用,盆地类型及其成因模式,盆地间地质特征比较和评价排队;②盆地整体分析层次,主要研究盆地几何学特征,盆地充填序列,盆地演化阶段性及各阶段盆地原型,盆地构造变形体系、样式、类型、构造演化和不同时期应力场,盆地沉降史、热史、成熟生烃史、排烃史、运聚史,盆地岩浆活动及其与区域地质、盆地演化、油气生成和保存的关系,盆地油气资源潜力及其分布状况;③盆地内部区块研究层次,侧重成油(成矿)条件综合分析与评价。
当然,不同勘探阶段的盆地,由于资料的差异和人们现有认识的差异,研究的内容也应有所不同。对于低勘探程度的盆地,主要通过野外观察、地震大剖面、少数钻井、非地震物化探资料和少量分析化验数据,弄清盆地所处大地构造位置、盆地基底结构和盆边特征、盆内构造格局和地层层序,初步确定油气成藏条件和资源前景。此时盆地比较学研究是行之有效的方法。对于中等勘探程度的盆地,应在综合应用大量钻井、测井、测试、地震及分析化验数据基础上开展沉积体系、构造样式等系统研究,查明地层分布、岩性横向变化、构造与断裂分布,开展盆地模拟,搞清生、储、盖、圈的空间组合关系和油气资源分布状况,优选有利区带。对于高勘探程度的盆地,则要在层序地层研究和高精度构造分析基础上,应用本区成藏理论作指导,侧重开展成藏条件的精细描述和成藏过程的准确再现,定量刻画油气资源空间分布,确定有利区带及其潜力,开展圈闭资源评价,特别是对隐蔽油气藏进行预测。

3.1.1 盆地原型概念

盆地在漫长的地史发展过程中并不都是一成不变的,随着板块运动演化,盆地所处大地构造位置、所受地应力作用、外部环境、热体制均发生了变化,从而导致盆地形态、性质发生变化。现今盆地的特点是不同时期盆地的综合效应。它在纵向上具有不同层次的盆地系统,在横向上可呈现出多个不同型式盆地的组合。正是由于这种盆地叠加组合的多样式,导致了盆地生、排、运、聚、保过程的复杂多变性及现今盆地油气资源分布的多样性。因此,在开展盆地分析,进行油气资源评价时,必须以时间为主线,分析不同地史阶段盆地的原型以及各阶段盆地的叠加组合。

盆地的原型(Proto-type)这一术语是Klemme(1974)首先提出来的,现在已为人们广泛接受。按现在的观点,所谓盆地原型是指盆地演化中某一阶段运动体制下受单一动力机制所产生的盆地沉降类型和结构实体。作为分类学上的“型”,本质上是一种科学抽象的典型表达,以区分事物之间的特殊性。然而客观事物中,型与型之间差别总是过渡的、不典型的,因此在一定体制下具体的原型盆地在形成中由于地质作用的差异而发生变异。

3.1.2 盆地分类

为更深入地认识盆地的特点,比较不同盆地之间的差异,通常对盆地进行分类。但是,由于不同学者的观点不同,目的不同,故而采用不同的参数和原则进行分类,通常采用的原则主要有盆地赋存大地构造位置、盆地形成的动力学环境、盆地的形态和结构、盆地的沉降与充填、盆地含油气性等几个方面。显然,在盆地原型的意义下,盆地的大地构造位置和所处动力学环境是主要的分类原则。

迄今为止,国内外许多专家都提出了自己的盆地分类体系。前期一些专家,如Vmbgrave(1947),Weeks(1952)、Dallmus(1955)、БЛОД(1957)、Vspenskaya(1967)等依据非板块构造学说提出了自己的分类。自60年代中期板块构造理论提出后,许多学者又提出了新的盆地分类方案。陆克政(2001)对一些盆地分类方案进行了汇总和分析,下面列举其中几个代表性盆地分类方案。

3.1.2.1 Halbouty-Klemme的盆地分类

该分类首先由M.T.Halbouty等(1970)提出,后经H.D.Klemme多次修改。主要是根据地壳结构构造将盆地分为内大陆盆地(克拉通盆地)和外大陆盆地(大陆边陲盆地)两大类,再进一步分为内部简单盆地等8类(表3-1)。陆克政等(2001)认为,在Halbouty-Klemme的盆地分类中缺少走滑盆地,该分类中所用拉分盆地一词并非指通常的走滑拉分盆地,而是大西洋型张裂形成的被动大陆边缘盆地。

表3-1 Klemme(1980)的盆地分类

3.1.2.2 Dickinson的盆地分类

Dickinson(1974,1976)根据板块的开合和盆地形成的地动力环境将形成盆地的环境分为裂谷环境和造山环境(表3-2),并将扭张性和扭压性盆地分别归属到两种构造环境中。这种方案没有突出克拉通盆地,而是将底克拉通盆地列于裂谷型盆地大类中。

3.1.2.3 Bally的盆地分类

A.W.Bally(1975,1976,1980)根据新全球大地构造概念作了盆地分类,他强调盆地与巨缝合带的关系及B俯冲带和A俯冲带的差异。巨缝合带(megasuture zone)是指巨型非刚性的造山带。B俯冲带是大洋岩石圈向大陆俯冲而产生的Benioff带,主要分布在环太平洋边界和印度洋北部边界,A俯冲带是根据Ampferer所提出的大陆岩石圈的有限俯冲作用产生的。A俯冲带的俯冲速率远逊于B俯冲带,有时也被译作推掩带边缘。在环太平洋地区,A俯冲带在南北美、阿拉斯加、俄罗斯、南极都有分布,且在靠陆一侧与B俯冲带相向而生。A俯冲带在环地中海也有分布。但在蒙古和中国则未发现一个和B俯冲带相对应的A俯冲带存在,在这种情况下,Bally只好用中生代侵入岩分布西界来划出一条相应的边界。Bally将盆地分为三大类,即位于刚性岩石圈内的盆地、缝合带边的盆地和缝合带上的盆地。

表3-2 Dickinson 的盆地分类

详细划分如表3-3。Bally(1992)指出可将巨缝合带视为具有复杂滑脱面的造山浮置体(orogenic float,或译作造山飘浮体或造山缆),整个造山带都是外来的,滑脱面在力学上将沉积层和上部壳层与下伏岩石圈根部分开,并在下伏岩石圈上飘浮。这一术语引自H.hubsCher(1977)和随后的Oldow等(1989,1990)。

Bally(1992)的分类方案中突出了巨缝合带,也考虑了巨缝合带以外的刚性岩石圈内的盆地,但将洋壳和陆壳上的盆地归属在同一大类中有些轻视了由于岩石圈结构的差异对盆地性质的影响。此外,巨型剪切系也不一定都发育于缝合带上。

3.1.2.4 Miall的盆地分类

A.D.Miall(1984)依板块边缘和板块内部将盆地分为5类(表3-4),并将前4类进一步分出不同的次级类型,第五类克拉通盆地未作进一步划分。

3.1.2.5 Klein的盆地分类

G.D.Klein(1987,1989)将地球动力学的地质、地球物理描述性特征与力学成因特征相结合提出了一个分类方案。主要的分类标志是:

(1)边缘的性质 分为主动的、被动的、转换的、碰撞的、板内的。

表3-3 Bally的盆地分类

(2)在板块上或板块内的位置 分为内部、边缘、边缘以外。

(3)缝合带地壳性质 分为陆壳、洋壳、过渡壳。

(4)盆地形成的地动力作用 有裂谷作用、拉伸作用、挠曲、挤压、伸展、平移等。

前3个标志与Dickinson(1974)和Bally(1980)等分类中提出的相同。Dickinson分类的主要区别是将其4种过渡壳合为一种简单的(单一的)过渡壳。

因此,Klein提出的分类既包括了描述性参数,也包括了成因方面的参数(表3-5)。

挠曲盆地(flexure basin)是一个新词,指被动边缘粘弹性或弹性挠曲作用所形成的盆地。海沟斜坡盆地是指海沟斜坡上由拉伸造成的地堑型盆地。叠覆盆地(superposed basin)或拼接盆地(college basin)是Kleinsphehn(1985)据英属哥伦比亚拼接碰撞缝合带内发育的盆地而提出的一种新类型。继承盆地或后继盆地(successor basin)定义为沿着构造软弱带接替变化的盆地类型。再生盆地(resurgent basin)这一新词是指沿着较老构造边界和构造线(带)重复和保持原来盆地样式的多期盆地。

表3-4 A.D.Miall的盆地分类(1984)

表3-5 G.D.Klein的盆地分类(1987,1989)

3.1.3 多期盆地叠加改造

由于板块运动,特别是板块碰撞拼接与板块分离,导致盆地所处边界条件(基底性质、应力背景、边缘山系)变化,从而引起盆地在时空上发生变化,构成复杂的结构关系,使早期盆地受到晚期盆地的复合叠加与改造。

在此复杂关系中,主要体现为并列与叠加两种关系。

所谓并列,就是在同一时期,两个或多个盆地紧邻排列,形成一个统一沉降体系。并列的盆地在成因上是相同的或相关变化的,其结合关系中各盆地的结构彼此相似相关,盆地间接合部位是应力作用活跃区,往往形成特殊沉积、构造组合,也往往是油气富集主要场所。例如,在拉张应力背景下,多断裂发育,所形成的盆地类型是半地堑,这些半地堑主要按照串联式、并联式和雁行式同向组合,或按相对式、相背式和正弦式反向组合,形成一个复杂的盆地并列体系。我国松辽盆地、渤海湾盆地、苏北盆地即可找到大量此种并列组合的例子(如德惠断陷,表现为双断式,实际上是东、西两个半地堑相对式反向并列组合的结果)。盆地的并列还会在盆地演化过程中交替出现,如通常所谓的断-坳结构就是它的反映。

所谓叠加,就是盆地原型或其并列实体在其演化历史过程中,为其他新的盆地原型所取代、叠置。一般而言,早期盆地受到后期盆地的叠加作用,可以发生形态变化,充填实体被不均衡压实、剥蚀,并且发生相应的成岩作用、成烃成藏作用等等一系列物理、化学变化。其中部分早期盆地甚至可发生反转,变为正向构造单元。新盆地是在早期盆地及其周边环境基础上形成的,则或多或少受到早期盆地的控制,包含了早期盆地的一些特性。

总体而言,不同盆地的叠加改造程度是不同的,有完全褶皱变形改造,有中等程度的,有轻微的变形改造。盆地改造方式也复杂多变,有整体抬升、掀斜断块、块断隆升、褶皱逆转、走滑反转和熔岩溢出等。




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