华北古生界原型-变形构造演化及其控油气作用

在“原型控源、变形控藏”思想的指导下,论述了华北古生界从盆地原型-变形改造的构造演化过程,以及盆地演化对古生界烃源岩分布及其油气演化的控制作用。研究认为,古生代盆地演化主要受控于华北板缘洋-陆构造体制的转换,成盆主要集中在克拉通边缘;早古生代在克拉通边缘依次发育了被动边缘-活动边缘-碰撞边缘的盆地原型,寒武系-奥陶系烃源岩形成于拉张背景下的被动边缘盆地、坳拉槽和台内坳陷;晚古生代石炭-二叠纪盆地主要受控于华北板缘的张裂作用,以及不同时期向克拉通内部产生的不同方向海侵,形成东、西差异的含煤层系和烃源条件。中、新生代成盆作用主要集中在克拉通内部,历经了4次重要的构造变格,总体呈现东西分区、南北分块的构造演化格局,在华北古生界之上并列叠加了挤、滑、张、沉不同构造背景下的多种盆地原型,将古生界改造成块隆、块坳构造;受中、新生代差异的盆地叠加作用,华北古生界形成了持续生烃和具燕山期与喜马拉雅期二次生烃的不同油气演化过程。渤海湾济阳坳陷、临清坳陷东部和南华北周口坳陷中东部处于上古生界二次生烃的有利区,是进一步寻找上古生界晚生晚成型油气藏的主要地区。     

鄂尔多斯盆地构造演化及古地理特征研究进展

鄂尔多斯盆地是华北板块西部典型的克拉通边缘叠合盆地,其发展演化除与华北板块一脉相承外,还受盆地周缘古海槽多期开、合演化的控制与影响,具有其自身的独特性与复杂性。近期研究表明,盆地发展演化至今,主要经历8个阶段:①太古代—早元古代盆地结晶基底形成阶段;②中元古代早期—中期大陆裂解阶段,主要发育陆缘裂谷和陆内拗拉槽;③中元古代晚期—晚元古代早期大陆汇聚阶段,盆地抬升缺失沉积;④晚元古代中期—早古生代中奥陶世盆地边缘裂陷与陆内坳陷阶段,主要发育海相碳酸盐岩台地沉积;⑤早古生代晚奥陶世—晚古生代早石炭世盆地周缘碰撞造山阶段,盆地抬升剥蚀;⑥晚古生代晚石炭世—二叠纪末盆地周缘裂解阶段,主要发育海陆交互相沉积;⑦中生代陆内坳陷阶段,盆地边缘隆起并整体掀斜,主要发育河流相、三角洲相及湖泊相沉积;⑧新生代盆地周缘断陷阶段。其中中元古代古构造格局对盆地后期构造断裂展布、沉积演化、地质流体运移及聚集产生了重要影响。     

鄂尔多斯盆地及其邻区关键构造变革期次及其特征

鄂尔多斯盆地为典型的克拉通内盆地,油、气、煤、盐、铀等矿产资源丰富。研究构造运动的期次、序列与性质将为揭示克拉通盆地的成因与演化过程奠定基础,同时也将为探讨多种能源、矿产资源赋存的内在机制提供依据。基于近年来的高精度区域反射地震剖面和深井资料,结合周缘地质露头分析,通过厘定鄂尔多斯盆地的关键构造变革时期,建立了盆地演化的时-空框架。研究表明,鄂尔多斯盆地由下至上发育10个区域不整合面,分别为长城系、蓟县系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系底界不整合面;盆地发育中元古界、寒武系-奥陶系、上石炭统-三叠系、侏罗系、下白垩统和新生界6个构造-地层层序。鄂尔多斯盆地的形成与演化受控于周缘板块构造作用,经历了中元古代早-中期大陆裂解、寒武纪-中奥陶世被动大陆边缘、晚奥陶世主动大陆边缘形成与碰撞造山、晚石炭世-二叠纪末期周缘裂解、中生代早期大型陆内坳陷、中生代中-晚期陆内前陆盆地和新生代周缘断陷等演化过程。鄂尔多斯盆地岩石圈深部的构造作用相对活跃,盆地内部发育中奥陶世、中-晚三叠世、早白垩世与晚中新世4期中酸性、中基性火山活动,其中,早白垩世晚期的火山活动强烈。结合周缘板块构造事件、盆内岩浆活动和盆地沉降-隆升过程分析,鄂尔多斯盆地经历了新元古代、晚奥陶世、中-晚三叠世、晚侏罗世-早白垩世、新生代5个关键构造变革期,这些构造变革期控制了盆地的构造演化和地质结构,对鄂尔多斯盆地的油气分布产生了深远影响。     

北非库弗腊盆地油气成藏条件及地质风险初探

库弗腊盆地是在稳定结晶基底上形成的大型古生代克拉通内坳陷盆地。油气地质评价认为，该盆地发育始寒武系一自垩系的浅海相与河流相交互沉积，依据钻井、露头、孢粉组合可将其沉积序列划分为8套地层单元。推测盆地存在3套烃源岩：始寒武系泥岩、奥陶系泥岩、志留系Tanezzuft组泥岩，其中Tanezzuft组泥岩是盆地最有可能的烃源岩。库弗腊盆地可能存在奥陶系一志留系和始寒武系两套成藏组合，盆地模拟结果表明盆地的两个沉积中心（uri槽和Kalanshiyu槽）的烃源岩已达到生油窗范围，是否存在有效烃源岩是决定该盆地油气潜力的主要因素和油气勘探的最大地质风险所在。图4参18     

塔里木盆地古生代盆地类型及板块运动特征

应用层序地层学研究方法将塔里木盆地古生界划分为9个层序,27个体系域。体系域研究表明,自寒武纪到二叠纪依次发育了碳酸盐岩台地、被动大陆边缘、克拉通内盆地、前陆盆地等多种沉积类型。以板块构造理论为指导,结合古地磁资料,对沉积盆地类型与构造演化之间的关系及构造作用对盆地的改造进行了探讨。从活动论的观点解释了塔里木盆地古生代各时期所处的地理位置、板块活动性质、盆地类型及沉积特点。认为古生代塔里木板块在漂移过程中与相邻板块碰撞,使其漂移轨迹呈“S”形。由于受板块运动性质的影响,塔里木盆地在古生代不同时期具有不同的盆地类型:寒武纪—早奥陶世,塔里木为一个离散边缘的克拉通盆地;早奥陶世末—早古生代末,塔里木板块东部(今南部)洋壳消减,形成东部的会聚边缘弧后前陆盆地和北部的离散边缘被动大陆边缘盆地两种不同类型盆地共生的构造格局;志留纪—泥盆纪,塔里木板块西北缘的天山洋闭合,塔里木板块与哈萨克斯坦板块开始发生碰撞,形成了克拉通内盆地;石炭纪塔里木板块西南缘为离散边缘,形成被动大陆边缘盆地;二叠纪塔里木为前陆盆地。     

东海陆架盆地中新生代构造演化对烃源岩分布的控制作用

东海陆架盆地为发育于克拉通基底之上的中、新生代叠合盆地,该盆地经历了晚三叠世(?)—中侏罗世克拉通边缘坳陷盆地、白垩纪弧前盆地和晚白垩世末—新生代弧后裂陷盆地等3个构造演化阶段。侏罗纪盆地和白垩纪盆地主要残留在中央隆起带;新生代盆地演化在平面上表现出裂陷由西向东迁移的特征。不同时代盆地构造类型和大地构造位置控制了盆地烃源岩发育层位及平面分布:西部坳陷带以古新统月桂峰组湖相泥岩和灵峰组、明月峰组滨海相煤系地层为主要烃源岩;中央隆起带以上三叠统—中侏罗统福州组为主要烃源岩;东部坳陷带以始新统平湖组煤系地层为主要烃源岩,渐新统和中新统煤系地层为次要烃源岩。西湖凹陷天台斜坡带为中、新生代有利烃源岩的叠合区,具有“中生中储”和“新生中储”的优势,是东海陆架盆地天然气勘探的有利地区。     

中国晚古生代两大古海洋及其对盆地的控制

中国晚古生代主要发生了2个重要地质事件:一是古中亚洋于晚泥盆—早石炭世俯冲消减,以及兴蒙造山系把古中国与西伯利亚陆块缝合成巨型古亚洲陆块;二是古特提斯扩张和古亚洲南东南边缘离散。在晚古生代—三叠纪期间,古亚洲克拉通发育了以下3类原型盆地:1)会聚边缘盆地,主要形成于中晚泥盆世—石炭纪北方陆块南缘,泥盆纪—石炭纪中央造山系的一侧或两侧,晚二叠世—三叠纪华南陆块南缘;2)离散边缘盆地,古特提斯拉张期形成,主要分布于华南陆块南缘、北西缘和塔里木南缘;3)克拉通内盆地,包括台内坳陷、台内断坳或断陷、裂谷和由残余海盆演化成的坳拉槽(钦防盆地)。      

额济纳旗地区侏罗—白垩纪盆地演化与油气特征

额济纳旗地区侏罗纪以来经历了两期断陷盆地的发育。早—中侏罗世研究区处于一种张扭构造环境之中,晚侏罗世盆地发生明显抬升和反转。白垩纪—早第三纪盆地演化为一个完整的裂谷发育过程,下白垩统是裂谷早期断陷作用的产物,而上白垩统和下第三系则代表裂谷后期热沉降(或区域坳陷)沉积。侏罗纪盆地和白垩纪盆地应属两类不同性质盆地。两期盆地的不同叠置关系控制了本区烃源岩的发育,影响到这一地区坳陷的油气潜力。下白垩统烃源岩为较差—较好烃源岩,中—下侏罗统为好烃源岩。各凹陷的生烃潜力取决于两期生烃洼陷的规模和叠置关系,天草凹陷继承性发育,中—下侏罗统和下白垩统两套烃源岩叠置关系较好,是额济纳旗地区最有远景的凹陷。     

塔里木多旋回叠合盆地地质结构特征

塔里木盆地现今的地质构造特征是在长期的地质演化过程中,不同阶段的不同类型的原型盆地复合与叠加的结果。在纵向上,为区域不整合面分隔;在横向上,为大型断裂带切割,因此,表现出纵向分层、横向分块的不均一特征。构造层序的叠置表现出连续、间断或倒序特点,从而出现了新生代前陆坳陷与中生代断陷的叠置,新生代前陆坳陷与中生代断陷、古生代克拉通被动大陆边缘的叠置,中生代边缘坳陷与早古生代边缘坳陷的叠置,中生代断陷在前陆冲断带后缘的叠置,新生代前陆坳陷与古生代克拉通内坳陷的叠置,中新生代隆起与古生界克拉通内坳陷的叠置,新生代前陆冲断带与古生代大陆边缘的叠置等7种样式。沉积盆地的地质结构对盆地内含油气系统的发育与油气分布起制约作用。晚海西期与晚喜马拉雅期是塔里木盆地的关键成藏时期,相应的古隆起、古斜坡与前陆冲断带决定了油气聚集的部位。     

鄂尔多斯盆地北部下古生界层序地层分析

早古生代鄂尔多斯地块经历了混合型缓坡→清水型缓坡→镶边陆架末端-陡倾的缓坡→奥拉槽蒸发岩台地的发育历程,相应发育了5个超层序,分别形成于早寒武世中-寒武世早期(下Sauk),中、晚寒武世(中Sauk),早奥陶世冶里亮甲山期(上Sauk-1),早奥陶世马家沟期(上Sauk-2)和中奥陶世(下Tippecanoe).以中奥陶统底部的巨大不整合为界,可以划分出Sauk和Tippecanoe两个超层序组。超层序和超层序组边界的形成与构造沉降速度突然变化、构造运动相联系。在寒武系识别出8～10个层序,其中6～8个Ⅰ型层序,2个Ⅱ型层序,层序性质具有区域性和某种全球可对比性。经对比,寒武纪的海平面变化大多数周期具有全球变化的同一性,仅徐庄期频率高而崮山期频率低。早奥陶世构造活动弱,高频层序发育,含18～24个高频层序,合并为3～4个层序组;晚奥陶世具有5～6个层序周期,海平面变化总体趋势具有全球性,层序周期具有可对比性。根据地球化学分析,烃源岩主要与张夏组、马家沟组有关的密集段和与乌拉力克组有关的复合密集段相联系。良好的储层包括与不整合相关的古喀斯特、TST和HST的碳酸盐岩隆、生物碎屑滩和LST的浊积岩、LST底部和HST顶？     

鄂尔多斯南部古生代储盖组合及评价

鄂尔多斯南部中寒武统张夏组白云岩晶间溶孔储层、下奥陶统亮甲山组上部白云岩溶蚀孔洞储层、下马家沟组三段层间岩溶带溶蚀膏模孔洞储层、上马家沟组二-四段层间岩溶带及风化壳岩溶带储层、中奥陶统平凉/泾河组台缘礁滩组合、后礁带及礁后滩,均是具有勘探前景的储层。全区自上而下划分出5套储盖组合,在7个勘探区块中,以第1,2区块储盖组合最佳。     

鄂尔多斯克拉通地块活化了吗？

克拉通地块在演化过程中的活动性是大陆保存状态研究的核心内容,克拉通不同程度的活动性与油、气、煤、铀和盐类等矿产资源密切相关,制约着板内的地震活动,因此是能源、资源与环境研究的热点之一。以华北克拉通西部的鄂尔多斯地块为例,以地块内部的深井与高精度反射地震剖面为基础,揭示了鄂尔多斯地块的构造活动性,并将这种活动性称之为“活化”。研究表明,自中元古代以来,鄂尔多斯克拉通地块的活化表现在6个方面：①地块内部或周缘发育了中元古代、寒武纪—早奥陶世、石炭纪—早二叠世、中-晚三叠世与新生代等5期裂陷或伸展活动;②地块内部发育了中-新元古代、奥陶纪、晚石炭世、中-晚三叠世、早白垩世与中新世晚期—第四纪等6期岩浆活动,尤以长城纪、早白垩世岩浆活动为盛;③发育了7个时期的断裂系统及断层相关褶皱;④发育了长城系与前长城系、蓟县系与前蓟县系、震旦系与前震旦系、寒武系与前寒武系、奥陶系与前奥陶系、石炭系与前石炭系、三叠系与前三叠系、侏罗系与前侏罗系、白垩系与前白垩系、第四系与前第四系等10个区域性不整合面;⑤经历了中-新元古代、早古生代、石炭纪—三叠纪与侏罗纪—白垩纪等4个构造沉降旋回,沉降中心发生明显迁移;⑥新生代地块周缘地区快速裂陷并沉降充填,内部则隆升剥蚀,地块周缘及内部均发生了一系列强震活动。鄂尔多斯地块的演化受周缘板块构造背景与深部构造活动的强烈控制,早白垩世的岩石圈可能经历了大规模减薄,新生代晚期地块北部的岩石圈发生活化和减薄,这与鄂尔多斯地块逆时针旋转、上地幔物质部分熔融及其沿周缘地堑系薄弱带上侵有关。鄂尔多斯地块已发生了较明显的活化,活化事件对成盆、成烃与成藏可能具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地寒武系—奥陶系深层海相碳酸盐岩构造—岩相古地理特征

多年来,海相碳酸盐岩构造—岩相古地理研究成果在鄂尔多斯盆地油气勘探部署工作中发挥了重要的作用,然而,限于资料和认识程度,原有的沉积相图难以满足该区深层海相碳酸盐岩油气藏勘探开发发展的需求。为此,在分析该盆地古地貌背景的基础上,运用新的钻井和地震资料,结合岩相识别技术,通过编制深层中寒武统张夏组和下奥陶统马家沟组构造—岩相古地理图,分析了张夏期和马家沟期的古地理特征,建立了两期沉积模式,研究了古地理对储层发育和分布的控制作用。研究结果表明:(1)张夏组沉积期具有“三隆四坳”古地理背景,隆坳背景受前震旦系裂陷的影响,呈北东向展布,坳陷区演化为深水海湾或台内洼地,隆起区演化为碳酸盐岩台地,隆坳转折带和古隆起周围发育鲕粒滩,构成张夏组有利的储集相带;(2)马家沟组沉积期具有“三隆两凹一凸”的古地理格局,主要呈南北向展布,古隆具有重要的障壁作用,海侵期沿古隆发育滩和坪、坳陷发育成潟湖,海退期古隆暴露、坳陷则演化为膏盐湖,膏云坪是有利的储集相带,潟湖成为盖层发育的重要场所;(3)构造—岩相古地理控制了储层沉积背景和物质基础,对早期白云石化和岩溶作用改造的范围和程度具有重要影响,从而控制有利储层宏观分布;(4)张夏组镶边台地沉积模式和马家沟组障壁台地沉积模式揭示张夏组存在着3种潜在的油气成藏组合、马家沟组存在着2种油气成藏组合。结论认为,张夏组风化壳,以及马家沟组上组合风化壳、中下组合颗粒滩是该盆地有利的油气勘探方向。     

鄂尔多斯盆地南缘寒武纪铜川裂陷的发现及油气地质意义

随着鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩勘探不断深入,新的认识认为盆地南缘寒武系存在构造分异,并发现一个NE向裂陷,即铜川裂陷。综合利用地震、测井、钻井岩心以及露头等资料,结合区域构造背景,对铜川裂陷边界断裂、沉积充填和演化特征开展的研究表明:①铜川裂陷受寒武纪伸展断裂控制,总体呈NE向;裂陷呈南宽北窄、西陡东缓,裂陷内地层厚度由NE向SW不断增加,具有SW厚、NE薄的特征。②裂陷内部与裂陷周缘寒武系的沉积差异明显。裂陷周缘下寒武统发育不全,以高能沉积为主;而裂陷内部下寒武统发育齐全,以低能沉积为主;裂陷内部中—下寒武统厚度显著增加,其中以徐庄组和毛庄组增厚最明显。③铜川裂陷的演化分为蓟县纪—震旦纪的裂陷隐伏阶段,辛集组—朱砂洞组沉积期的裂陷雏形形成阶段,馒头组—徐庄组沉积期的裂陷充填阶段以及张夏组—三山子组沉积期的裂陷萎缩消亡4个阶段。铜川裂陷控制了鄂尔多斯盆地南缘寒武系烃源岩、礁滩相带和有利储层的分布。在紧邻裂陷边缘的微古地貌高部位,其成藏条件优越,是鄂尔多斯盆地南缘寒武系的有利勘探区。     

鄂尔多斯盆地的演化叠加与含油气性——中国大陆板块内部一个大型盆地原型分析

本文以朱夏教授关于含油气盆地双重分类概念等有关理论为依据,对鄂尔多斯盆地的大地构造演化、不同构造阶段不同原型盆地的发生、叠加关系以及含油气风格等问题进行了论述,指出盆地西缘有良好的含油气远景。     

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鄂尔多斯盆地北部为气源运移的指向区，具有较好的生储盖条件。下古生界气源岩为下奥陶统马家沟组碳酸盐岩，上古生界气源岩为石炭系太原组和二叠系山西组碎屑岩；下古生界储集层为马家沟组风化壳，上古生界储集层为石炭系本溪组、太原组和二叠系山西组、下石盒子组，前者以碳酸盐岩为主，后者以碎屑岩为主；下古生界风化壳气藏的区域盖层为石炭系底部的泥岩、铝土岩及铝土质泥岩，上古生界气藏的区域盖层为二叠系上石盒子组泥质岩。由于天然气聚集于两个不同的领域，其成藏各具特点，因而天然气富集控制因素就有所不同：下古生界天然气富集主要受气源、区域性岩相变化、盖层及古地貌影响，而控制上古生界天然气富集的决定因素有气源、砂岩体、局部构造的发育程度及源岩生烃期与圈闭形成期的匹配。     

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。     

鄂尔多斯西南缘下古生界烃源岩生烃潜力评价

鄂尔多斯盆地西南缘早古生代陆缘沉积环境形成了碳酸盐岩和碎屑岩2种岩性的烃源岩。虽然有机质丰度较低,但勘探成果表明下古生界烃源岩曾经有过较高的生烃过程。较好的烃源岩一般发育在弱还原—还原、盐度较大的半深水环境中,多为Ⅰ、Ⅱ型。寒武系烃源岩主要生烃阶段在三叠纪,对现今的资源贡献有限,奥陶系马家沟组、平凉组烃源岩主要生烃阶段有侏罗纪、白垩纪2期。现今奥陶系烃源岩达到了高演化阶段,以马家沟组碳酸盐岩、平凉组暗色泥岩、碳酸盐岩3套烃源岩为主,但存在一定差异。模拟结果表明,下古生界累计生烃量为172.87×1012m3;北段生烃强度最大超过了40×108m3/km2,南缘地区最大为30×108m3/km2左右。