塔里木新元古代裂谷盆地南北分异及油气勘探启示

综合航磁、地震、地质和地球化学资料,研究了塔里木新元古代裂谷盆地南北分异的表层构造、沉积、分布特征及深层动力学机制,揭示了裂谷盆地演化及其对寒武纪早期沉积盆地和深层烃源岩分布的控制作用。塔里木南部裂谷盆地是罗迪尼亚超大陆裂解早期超级地幔柱活动的产物,开启于南华纪早期(约780 Ma),表现为深入塔里木盆地内部的NE向坳拉槽,而北部裂谷是泛罗迪尼亚大洋板块俯冲产生的弧后裂谷盆地,开启于南华纪后期(约740 Ma),呈近EW向狭长带状横穿整个塔里木盆地。塔里木北部新元古代弧后裂谷盆地与东亚地区晚中生代—新生代弧后裂谷盆地群的形成和演化过程十分相似,均显示向洋迁移的演化特征,但塔里木裂谷盆地从早期的断陷-拗陷最终演化成被动陆缘。塔里木新元古代裂谷盆地不仅决定同裂谷期烃源岩的分布,更控制早寒武世沉积盆地的发育,使得后者"向前相似",在现今塔北隆起与中央隆起带之间很可能发育近EW向展布的南华系—震旦系同裂谷期和下寒武统玉尔吐斯组沉积期后裂谷期烃源岩。     

塔里木盆地新元古代构造演化及其油气地质意义

前人由于资料有限,一般认为塔里木盆地内部南华纪—寒武纪是继承性的伸展构造背景,南华—震旦系与寒武系连续沉积。但近期新的资料表明塔里木盆地周边广泛发育与罗迪尼亚(Rodinia)超大陆相关的裂解事件,揭示南华纪大型断陷发育,且寒武系/震旦系发育广泛的不整合。塔里木盆地大约在900 Ma盆地内部微地块进入拼合的主要时期,塔里木古大陆全面聚合;南华纪初期,Rodinia超大陆开始裂解,塔里木板块周缘也随之裂陷,发育巨厚大陆裂谷沉积;南华纪晚期库鲁克塔格裂谷范围向东西两侧扩展,西北部裂陷作用较弱,形成伸展型古隆起;震旦纪,塔里木板块构造格局逐渐由大陆边缘裂陷向陆内坳陷发展,海侵范围扩大;震旦纪末期,塔里木板块发生隆升,剥蚀强烈,呈现南高北低地貌。由此可见,新元古代发育完整的伸展-挤压构造旋回,经历大陆裂谷期-断陷期-坳陷期-挤压抬升期等四期构造演变。新元古代形成一套良好生、储、盖组合,具有良好的油气成藏条件,是塔里木盆地油气勘探的新领域。     

塔里木盆地南华纪—震旦纪构造-沉积格局

塔里木盆地南华纪—震旦纪构造-沉积格局的深入研究是认识该期盆地构造属性、大陆裂谷形成演化及沉积充填过程的关键。通过对塔里木盆地周缘南华系-震旦系露头、盆地内部钻井及地震资料综合分析,结合前人发表的相关研究成果,对塔里木盆地南华纪—震旦纪构造-沉积格局进行探讨。研究表明,塔里木盆地经历了前南华纪南、北地块的拼合,形成统一的塔里木板块。南华纪—震旦纪,伴随着Rodinia超大陆的解体,塔里木盆地处于拉张构造背景,为大陆裂谷发育时期,并经历了3个演化阶段：①南华纪早期裂陷发育阶段（760~700 Ma）,在盆地西部形成阿瓦提裂陷,东部形成满加尔南、北两支裂陷,南部在麦盖提地区形成NW-SE向裂陷;②南华纪晚期—震旦纪早期“裂-拗”体系的转变阶段（660~600 Ma）;③震旦纪晚期拗陷演化阶段（580~540 Ma）。盆地构造格局控制了古地理特征及沉积组合,南华纪以裂陷沉积为主,在强烈拉张作用下形成了碎屑岩-火山岩沉积组合。震旦纪以拗陷沉积为主,塔里木盆地具有“南隆北坳”的古地理特征,发育碎屑岩沉积、碎屑岩-碳酸盐岩混合沉积和碳酸盐岩沉积3种类型沉积组合。     

中国主要克拉通前寒武纪裂谷分布与油气勘探前景

利用地质、地球物理和钻井资料编制中国主要克拉通盆地长城系、蓟县系和南华系残余厚度图,初步查明中-新元古代裂谷分布。华北和扬子克拉通中-新元古代裂谷中心以一套由粗快速变细的裂陷层序为标志,从目前的裂谷期地层等时对比格架上判断,现今鄂尔多斯盆地和四川盆地腹部的中-上元古界烃源岩均不如盆地覆盖区外的裂谷中心区域发育。塔里木克拉通南部和北部新元古代裂谷则具有不同的展布特征、形成时间和成因演化,塔里木南部的裂谷活动与以华南大陆(由扬子克拉通和华夏克拉通构成)为中心的地幔柱作用有关,而塔里木北部的裂谷主要形成于罗迪利亚超大陆外侧泛大洋俯冲引起的弧后伸展作用。塔里木南部裂谷开启时间较华南晚约20~40 Ma,但比塔里木北部提前至少40 Ma。前寒武纪裂谷演化对早寒武世沉积盆地具有重要的控制,使得后者具有"向前相似"而不是"向后相似"的特点。在塔里木和扬子,早寒武世盆地与南华纪—震旦纪裂谷盆地具有显著的继承性关系;在华北,青白口纪裂谷活动中心向东南缘移位控制了早寒武世盆地的发育位置和海侵方向。就目前的研究程度而言,中国古老克拉通前寒武纪裂谷的类型和分布特征仍显示出动力学上的多样性和复杂性,因而在充填演化和勘探价值研究上也有不同的观点和结论。近期研究除应继续加强地球物理资料处理,以更精细落实盆地覆盖区隐伏裂谷和裂陷外,也应重点开展裂谷期层序识别、地层对比和充填模式建立工作,努力解决前寒武纪裂谷类型及其演化的动力学问题,以恢复与烃源岩沉积阶段的盆地原型,查明烃源岩分布规律。     

新元古代扬子克拉通TSM盆地原型分析

以TSM盆地原型分析理论为指导，基于大量野外露头、最新钻井和地球物理资料，结合前人研究成果，对扬子克拉通新元古代的盆地原型进行了恢复。研究认为受控于从青白口纪会聚到南华—震旦纪离散两大不同板块构造环境和体制转变下的4个时期演化影响，扬子克拉通新元古代经历了4个阶段的盆地原型演变，分别为①青白口纪早期（ca.1 000~820 Ma），扬子西缘、北缘及内部的弧后扩张盆地，扬子东南缘的弧后前陆盆地；②青白口纪晚期（ca.820~720 Ma），扬子西缘、北缘的弧后扩张盆地，扬子东南缘和内部的拉张断陷盆地；③南华纪时期（720~635 Ma），扬子东南缘、西缘、北缘和内部的裂谷盆地；④震旦纪时期（635~541 Ma），川中、万源—达州及鄂西—渝东的克拉通台内裂陷盆地，扬子北缘和东南缘的离散陆缘坳陷盆地。综合分析提出南华纪裂谷盆地、震旦纪台内裂陷盆地和离散陆缘坳陷盆地是最有利于烃源岩发育的盆地原型。陕南—川东北、湘黔渝临区、鄂西和川中地区是扬子烃源岩最有利发育区，也是今后扬子深层—超深层常规天然气与非常规页岩气勘查重点区域。      

塔西北震旦系中辉绿岩侵入体的年代学意义

塔里木盆地西北缘阿克苏地区肖尔布拉克剖面震旦系顺层侵入了4个辉绿岩床,K-Ar法测得侵入年龄为早石炭世329.36～343.07 Ma,这与塔里木盆地内部钻井老资料一致。此次研究表明,早石炭世塔里木盆地西北缘及塔里木盆地内部都有岩浆活动发生;塔里木盆地西北缘阿克苏地区早石炭世进入造山后大陆裂谷拉伸阶段,属塔里木板块西北部塔里木裂谷的一部分;塔里木盆地西北缘阿克苏地区早石炭世与天山主体部分一起构成与石炭纪古地幔柱活动有关的大火成岩省,大火成岩省基性熔岩的主元素、微量元素和同位素地球化学变异反映了软流圈源熔体与岩石圈地幔源熔体间的混合;而且这次规模巨大的大陆裂谷活动对塔里木盆地内部也产生一定的影响,表现为沉积地层中有微弱岩浆活动发生。     

塔里木盆地中央隆起带：新元古代造山型基底拼合带——来自深钻孔的碎屑记录证据

在塔里木盆地巴楚隆起,新近有同1井、夏河1井和巴探5井在寒武系碳酸盐岩之下钻遇碎屑沉积岩。在对碎屑岩进行详细岩相学观测、碎屑组分统计和地球化学分析的基础上,深入探讨了碎屑岩源区及其形成的构造环境。砾岩和砂岩碎屑组成与泥岩地球化学特征共同表明,这3口井寒武系碳酸盐岩之下的碎屑岩物源区包括沉积岩、火成岩和变质岩,以中酸性火山岩和侵入岩为主。砾石及砂岩中碎屑颗粒棱角状-次圆状的外貌、砾石中易磨蚀风化组分（碳酸盐岩和片岩）的存在以及泥岩较低的Th/U比值都反映这些碎屑岩为成熟度较低的近源堆积物。通过碎屑成分、地球化学特征和碎屑锆石年龄结构对比,确定这些碎屑岩的碎屑组分主要源自其下伏基底。砾岩和砂岩碎屑模式、泥岩地球化学特征及碎屑锆石原位微量元素分析结果表明,碎屑源区（即下伏基底）在新元古代（峰期约790~730 Ma）处于大陆边缘弧构造环境。本文新获取的碎屑记录证据与前人对同1井底安山岩、英安岩及卡塔克隆起上塔参1井底闪长岩、花岗闪长岩形成时代及构造环境的研究结论完全一致,表明横亘塔里木盆地中部的中央隆起带是一条新元古代大陆边缘弧,塔里木盆地的基底是由新元古代造山作用形成的拼合基底。     

上扬子地区新元古界含油气系统与油气勘探潜力

近年来,四川盆地震旦系天然气勘探获得重大发现,揭示上扬子克拉通盆地新元古界具备寻找原生型大气田的条件。然而,受勘探程度和认识程度的制约,对该领域油气资源潜力与分布的认识尚不清楚。国外的研究成果表明,新元古界含油气系统受气候条件、构造古地理环境控制,温室气候期冰川融化可导致海平面上升,有利于富有机质沉积物堆积,是新元古界重要油气源岩沉积的主要时期;早期裂谷—晚期克拉通坳陷的构造带利于形成油气富集区。上扬子克拉通在中—新元古代经历了可全球对比的重要地质事件,南华纪以板内拉张活动为主、震旦纪为克拉通坳陷沉积,形成了两套各具特点的含油气系统:震旦系含油气系统(也可称为后冰川期含油气系统)和南华系含油气系统(也可称为间冰川期含油气系统)。前者发育多套烃源岩和大面积分布的储集层,源—储配置条件好,是一个已被证实的含油气系统,也是近期该区天然气勘探的重点领域;后者受裂陷(谷)盆地分布控制,发育优质烃源岩,是潜在的油气勘探领域。川中地区发育南华系裂谷,应加强地质评价研究,优选风险勘探目标。     

塔里木盆地构造—地层组合特征

分析研究塔里木盆地构造－地层组合特征，对寻找塔里木盆地大油气田具有重要意义。根据该盆地构造、沉积发育特征，将它划分为前震旦系基底构造－地层、震旦系—下二叠统海相克拉通盆地构造－地层、上二叠统—中、新生界前陆盆地构造－地层三大组合系统。前震旦纪基底性质南北有别，南塔里木地块以前长城系的混合片麻岩、麻粒岩为基底，而北塔里木地块则以中、上元古界的浅变质岩为基底。基底的南北差异造成盆地盖层中构造－地层组合的差异，震旦纪—早二叠世为海相克拉通盆地发育期，震旦纪发生板内裂陷形成库鲁克塔格—满加尔坳拉槽，早寒武世—奥陶纪和石炭纪是盆地两次大的海侵期，沉积了富含烃类的碳酸盐岩建造；晚二叠世—中、新生代为前陆盆地发育期，晚海西运动使南天山全面崛起形成库车前陆盆地，中、新生代随着南天山褶皱冲断带的不断南移，前陆盆地也不断向南推进、扩展，沉积了巨厚的含煤、含油建造。     

塔里木北部新元古代裂谷盆地古地理格局与油气勘探潜力

基于露头、钻井、地震等资料,在明确地层充填序列及建立地层格架基础上,分析塔里木北部新元古代裂谷盆地古地理演化格局及其油气勘探潜力。在Rodinia超大陆聚合与裂解的背景下,塔里木新元古代发育塔北古陆和塔里木古陆,两者中间夹持EW走向的弧后裂谷盆地,东北部库鲁克塔格地区和西北部阿克苏地区充填巨厚的海相碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩,包括冰碛岩,发育深海、浅海、滨海环境和三角洲、冰海过渡性环境。早南华世—晚震旦世,北部裂谷盆地总体由深海演化至滨浅海环境,岩性由碎屑岩向碳酸盐岩转变。根据野外烃源岩和生产数据认为,塔里木北部具有烃源岩和储层形成的良好条件,新元古界具有一定勘探潜力。     

塔里木盆地震旦纪沉积特征及岩相古地理

震旦系可能成为塔里木盆地油气勘探潜力层系,对塔里木盆地震旦系分布及岩相古地理特征的准确认识是进一步勘探的基础,也是建立盆地早期构造-沉积演化历史的关键。通过对塔里木盆地周缘震旦系野外露头资料、盆内钻井资料以及地震资料的综合分析,结合前人发表的相关研究成果,对塔里木盆地震旦系分布、构造背景、沉积体系、岩相古地理特征进行探讨。研究表明,塔里木盆地震旦系发育3种类型沉积体系：碎屑岩沉积体系、碎屑岩-碳酸盐岩混合沉积体系、碳酸盐岩沉积体系,纵向上具有从碎屑岩沉积-碳酸盐岩沉积的演化特征。3种类型沉积体系与震旦纪3次“海侵-海退”旋回相对应,早震旦世初期（ZSQI期）的海侵形成了下震旦统下段碎屑岩沉积体系,早震旦世晚期（ZSQⅡ期）的海侵形成了下震旦统上段碎屑岩-碳酸盐岩混合沉积体系;晚震旦世初期（ZSQⅢ期）的海侵形成了上震旦统碳酸盐岩沉积体系;3次海退过程形成下震旦统中部、顶部及上震旦统顶部3个不整合面。新元古代,伴随着Rodinia超大陆的解体,塔里木盆地进入大陆裂谷演化时期。震旦纪为克拉通内坳陷及被动大陆边缘演化阶段,具有“南隆北坳”的古地理特征。早震旦世,发育巴楚-塔中-塔东南隆起及塔北残余古陆,北部为滨海-陆棚环境,西南部为滨海-陆棚-半深海环境;晚震旦世,塔北古陆消失,北部为潮坪环境,西南地区为被动大陆边缘浅海环境。     

东海陆架盆地椒江凹陷锆石U-Pb定年及意义

为确定东海陆架盆地椒江凹陷前新生代沉积基底的年龄，并对凹陷内断陷期的沉积物源进行示踪研究，选取了椒江凹陷内典型钻孔中的岩屑样品进行锆石U-Pb定年分析测试，并和已有研究成果进行了对比研究。椒江凹陷前新生代基底以岩浆岩为主，碎屑锆石年龄分布特征复杂，主峰值年龄为227 Ma，主要形成于印支晚期，形成环境属于大洋岛弧环境，和丽水东次凹及雁荡低凸起等已有岩浆记录具有一致性；断陷末期古新统明月峰组碎屑锆石具典型岩浆岩特征，其锆石主峰年龄集中在140~90 Ma，其形成环境属于大陆边缘环境。椒江凹陷古新世物源较为单一，与丽水东次凹具有较大可对比性，东部的雁荡低凸起为其古新世断陷期持续提供物源供应。      

塔里木盆地西南缘古老层系巨厚黑色泥岩的发现及勘探意义

前寒武系是全球一个重要的含油气层系。塔里木盆地该层系埋深大,一直未取得勘探突破,是否发育优质烃源岩也不确定。塔里木盆地西南部及昆仑山前十余万平方公里范围内,已钻探30多口探井,虽然发现了和田河、巴什托普、玉北、罗斯2等海相油气田,但始终未钻遇寒武系或奥陶系烃源岩,其油气来源也存在争议。近期笔者在盆地西南部踏勘中,发现一套巨厚的黑色页岩和泥岩,出露较好。实测泥页岩厚度大于140 m(未见顶,花岗岩体侵位),有机碳含量(TOC)主要分布在0.6%~1.9%,83块样品平均TOC为1.0%。最高热解温度Tmax主要分布在490~520℃,相当于Ro在1.9%~2.9%。泥岩层中黄铁矿十分富集。根据地层接触关系及同位素定年,该地层年龄可能大于517 Ma,准确定年目前正在进行,因此暂且命名为"西昆仑黑色岩系"。通过板块构造分析,这套厚层泥岩可能在塔里木盆地西南部广泛分布,其形成有可能受裂陷槽的控制。这套黑色泥岩很可能是塔西南地区重要的烃源岩,提出塔里木盆地前寒武系—寒武系具备油气成藏的地质条件,该发现必将推动塔里木盆地向深层—超深层以及古老层系开展油气勘探工作。     

塔西南坳陷南华纪-震旦纪裂谷分布及其与下寒武统烃源岩的关系

塔西南坳陷南华纪-震旦纪裂谷分布与烃源岩发育关系密切。综合西昆仑露头资料、钻井信息和地震剖面信息,分析了南华纪-震旦纪裂谷形成的大地构造背景和展布特征,探讨了裂谷发育与下寒武统烃源岩分布的关系。研究认为,塔西南坳陷发育南华纪-震旦纪裂谷,处于塔里木地块南缘,形成于Rodinia超大陆裂解初期,由昆仑山前的莎车、叶城和皮山地区延伸至麦盖提斜坡,呈NE向展布,边界为正断层控制,南华系-震旦系发育断陷转向坳陷、陆相转向海相的构造沉积组合。南华纪-震旦纪裂谷发育控制着上覆寒武系底部烃源岩分布,寒武系烃源岩的沉积与震旦纪末古地貌关系密切。钻井证实有上震旦统白云岩沉积的区域往往有玉尔吐斯组发育,上震旦统白云岩地震反射特征为连续层状中强振幅,地震剖面上较好识别,有助于间接反映玉尔吐斯组烃源岩分布范围。塔西南坳陷寒武系玉尔吐斯组烃源岩主要分布在昆仑山前带和坳陷中部裂谷发育区内。