潮水盆地構造特征及其對油氣成藏條件的控制

李 雄

(中國石化江漢油田分公司勘探開發研究院,湖北潛江433124)

潮水盆地構造特征及其對油氣成藏條件的控制

李 雄

(中國石化江漢油田分公司勘探開發研究院,湖北潛江433124)

潮水盆地是在前寒武系結晶基底和海西期褶皺基底上發展起來的中新生代斷坳盆地;盆地主要受燕山運動拉張作用和喜山運動擠壓反轉作用的控制,發育侏羅紀、白堊紀正斷裂以及第三紀逆沖、反轉斷裂;構造演化研究認為,盆地演化過程中經歷了燕山期斷坳盆地發育階段以及喜山期山前坳陷盆地發育階段;綜合盆地構造及其演化特征認為金昌坳陷是盆地最有利的勘探區域。

潮水盆地;斷裂特征;構造演化;油氣成藏

潮水盆地位于河西走廊東部,面積約18180 km2[1],可劃分為金昌坳陷、紅柳園坳陷、阿右旗坳陷、金剛泉隆起、石板井隆起共五個一級構造單元,還可進一步細分為“八凹八凸”共16個二級構造單元(圖1)。中、下侏羅統青土井群是盆地主要的烴源層和儲層,上侏羅統沙棗河群是一套良好的蓋層。盆地的勘探工作始于上個世紀五十年代,歷經“四上三下”,迄今未取得明顯成效[2]。本文將系統闡述潮水盆地構造及其演化特征以及對油氣成藏的控制作用,以期為下步勘探工作提供合理的勘探依據。

圖1 潮水盆地斷裂特征及構造分區圖

1 盆地斷裂特征

1.1 燕山早期斷裂特征

盆地自侏羅紀以來,構造活動頻繁,斷裂發育是盆地構造的主要特征[3]。

大量早期活動的基底斷裂復活,形成一系列控制盆地邊界的一級正斷裂。此期斷裂共分為三組:西部發育北西向斷裂,如北大山南緣斷裂和金剛泉斷裂;中部發育近東西向斷裂,如鹽井子斷裂和盆地南緣斷裂;東部發育北東向斷裂,如石板井斷裂。三組斷裂規模很大,縱向斷距從幾百到上千米,延伸長度從幾十到上百千米(圖1)。

圖2 潮水盆地CS86-251測線地震解釋剖面

1.2 燕山晚期斷裂特征

白堊紀以后,侏羅紀發育的一級斷裂繼續活動,但此時區域拉張作用已大為減弱,活動強度已遠不如侏羅紀。取而代之的是燕山晚期區域抬升作用導致的盆地升降運動,這期升降運動的影響主要表現在西部的阿右旗坳陷,產生了一批北東向次級斷層,如陳家井斷層、陶家井斷層、保家井斷層(圖3)等。

圖3 潮水盆地CS86-124

1.3 喜山期斷裂特征

從目前的地震剖面來看,盆地西部以及東部除了邊界斷裂之外,幾乎沒有斷層斷至新生界,構造活動較弱。盆地新生代所經受的喜山期擠壓反轉主要表現在中部的金昌坳陷。坳陷內這一時期逆沖斷層較為發育(圖4),走向主要為近東西向,而且早期發育的正斷層大多也發生了反轉,例如窖水斷層、黃南斷層等。

2 構造演化特征

潮水盆地位于阿拉善地塊南緣,是燕山運動以來在前寒武系結晶基底和海西期褶皺基底上發展起來的中新生代斷坳湖盆。盆地形成演化過程中經歷了燕山期斷坳盆地發育階段以及喜山期山前坳陷盆地發育階段。

圖4 潮水盆地CS85-24測線地震解釋剖面

2.1 早、中侏羅世斷陷成盆期

早、中侏羅世,在蒙古-鄂霍茨克洋向西伯利亞大陸方向俯沖以及阿爾金斷裂右旋走滑的雙重影響下,潮水盆地處在一種南北向的區域性拉張應力場環境下。前已述及,此時盆地內產生了一系列北東向、近東西向和北西向的控制斷陷盆地發育的邊界斷裂,這些邊界斷裂控制了早中侏羅世斷陷盆地的分布范圍與規模,在其下降盤發育了盆地內的金昌、紅柳園及阿右旗三個沉積斷陷區。

貴州省位地處我國西南，受當地自然環境影響，貴州省經濟發展水平在全國范圍內始終處于落后狀態。但是，在國家大力發展文化產業的背景下，貴州省這些具有鮮明民族文化特色的民族文化遺產在旅游開發中具有很高的價值。

其中金昌坳陷和紅柳園坳陷除了發育控制坳陷范圍的邊界斷裂外,還在坳陷內發育次級斷裂,在邊界斷裂和次級斷裂的共同作用下,坳陷內呈現凸凹相間的格局(圖5a、5b),從而使得深凹陷的范圍更大,其內沉積了較厚的中下侏羅統地層,一般在1 400～2000m左右;而盆地西部的阿右旗坳陷卻不盡相同,從圖5c可以看出,除了在坳陷南北邊緣發育邊界斷裂外,并沒有明顯的次級斷裂,因此坳陷內缺乏類似金昌坳陷和紅柳園坳陷在這一時期發育的廣泛分布的深凹陷區,中下侏羅統的沉積厚度普遍不大,一般小于1000m。

2.2 晚侏羅世坳陷成盆期

晚侏羅世末期,拉薩地塊與其北側的羌塘地塊碰撞,西伯利亞板塊南側的洋殼已消減完畢,華北板塊-南蒙古聯合地塊與西伯利亞板塊碰撞,這些塊體間強烈的碰撞作用造成阿拉善地區整體抬升,構造反轉,潮水盆地也在這一時期發生差異性的反轉隆升。盆地西部的阿右旗坳陷抬升幅度較大,上侏羅統沙棗河群地層沉積較薄(圖5c);東部的紅柳園坳陷地層抬升幅度最大,遭受強烈剝蝕,尤其是在坳陷的北部上侏羅統地層完全剝蝕(圖5b),形成下侏羅統和白堊系之間的大面積角度不整合;而盆地中部的金昌坳陷在這一時期受南北擠壓應力的影響較小,整體繼承性沉降,沉積了較厚的沙棗河群,只在局部區域發生了反轉隆升,缺失上侏羅統地層(圖5a)。

2.3 白堊紀盆地萎縮期

白堊紀早期,受蒙古-鄂霍茨克洋閉合碰撞后造山運動的影響,盆地的三個主要坳陷進一步萎縮,湖盆再次變淺。前已述及阿右旗坳陷此時發育多條北東向的次級斷裂,在這些次級斷裂的作用下,坳陷內出現3個相對較深的凹陷區,成為盆地內白堊紀早期的沉積中心;金昌坳陷在這一時期隆升幅度較小,也沉積了較厚的下白堊統地層(圖5a);而盆地東部的紅柳園坳陷由于抬升幅度較大,下白堊統地層相對較薄(圖5b)。

白堊紀晚期,受晚燕山運動的影響,盆地整體抬升。西部的阿右旗坳陷上白堊統地層普遍變薄;東部的紅柳園坳陷剝蝕更加強烈,部分地區缺失上白堊統;而盆地中部的金昌坳陷情況卻不相同,這一時期坳陷內早期控制斷陷盆地范圍的邊界斷裂再次復活,使得坳陷整體繼承性沉降,上白堊統地層沉積厚度加大。

圖5 潮水盆地典型剖面

2.4 新生代盆地反轉期

中始新世晚期,印度板塊向北俯沖與歐亞板塊發生碰撞,同時太平洋板塊向西俯沖,使阿拉善地區處于擠壓環境,以反轉隆升為主。在區域性反轉隆升的背景下,整個盆地缺失古近系沉積(圖5為三個坳陷的典型剖面,都缺失古近系),直至古近紀末盆地才開始緩慢沉降,接受新近系沉積。此后盆地西部和東部的構造活動明顯減弱,而盆地中部的金昌坳陷卻同時經受盆地西部北西向的龍首山斷裂運動以及盆地東部北東向的巴彥烏拉山斷裂運動的影響,形成了一批依附斷層的構造圈閉和地表淺層構造。

3 構造運動對油氣成藏條件的控制

3.1 燕山早期運動造成的拉張環境控制了盆地烴源巖的分布

盆地中的主要烴源巖是中下侏羅統青土井群。前已述及,該套地層沉積時期,盆地在燕山早期運動的作用下,處于近南北向的拉張環境,盆地內的青土井群主要發育在金昌、紅柳園、阿右旗這三個斷陷沉積區。其中金昌凹陷還同時發育二級斷裂,尤其是黃南斷裂和窖南斷裂,在他們的下降盤發育了黃南凹陷和窖南凹陷兩個深凹陷區,青土井群最厚可達2000m,紅柳園坳陷內也發育多條二級斷裂,沉積了較厚的青土井群;而阿右旗坳陷的青土井群厚度普遍不大。因此,在燕山早期運動的控制下,盆地內以金昌坳陷烴源巖厚度最大,紅柳園坳陷次之,阿右旗坳陷烴源巖條件不佳。

3.2 燕山中期運動造成的差異隆升控制了盆地區域蓋層的發育

盆地中的主要區域性蓋層是上侏羅統沙棗河群。在燕山中期運動的作用下,盆地處于差異隆升階段。除了盆地中南部的金昌坳陷以外,其他地區隆升強烈,造成了上侏羅統沙棗河群地層的差異發育。其中,金昌凹陷由于抬升幅度較小,沉積了較厚的沙棗河群,西部的阿右旗坳陷和東部的紅柳園坳陷在這一時期隆升幅度較大,使得沙棗河群地層減薄或者缺失。因此,在燕山中期運動的控制下,盆地中南部的金昌坳陷區域蓋層發育良好,而在盆地西部的阿右旗坳陷和東部的紅柳園坳陷,由于中燕山運動的影響,區域性蓋層的發育并不理想。

3.3 燕山晚期及喜山早期的逆沖擠壓形成了一批有利圈閉

由于早期的構造運動主要以拉張作用為主,所以后期的燕山晚期運動和喜山運動才是盆地圈閉的主要形成期。在這一時期,構造運動動以擠壓逆沖為主,但是不同地區擠壓強度并不相同。其中,金昌凹陷擠壓程度最大,形成了一批以油子洼構造、青東構造、青土井構造、金川構造等為主要代表的構造圈閉;西部的阿右旗坳陷擠壓強度較小,但是仍然形成了一些構造圈閉,如保家井構造、陶家井構造等;東部的紅柳園坳陷擠壓反轉作用并不明顯,產生的構造圈閉極少,但是正是因為后期破壞程度較低,從而有可能形成較大規模的寬緩構造以及地層巖性油氣藏。

4 結論與展望

(1)潮水盆地共發育三期斷裂:燕山早期發育三組控制斷陷沉積的一級正斷裂,另外在金昌和紅柳園坳陷發育與一級斷裂平行的二級斷裂;燕山晚期在阿右旗坳陷發育與一級斷裂走向近垂直的二級正斷裂;喜山期在金昌坳陷發育大量逆斷層和反轉斷層。

(2)早、中侏羅世為斷陷發育期,形成了金昌、紅柳園和阿右旗三個斷陷沉積區,其中以金昌坳陷沉積厚度最大;晚侏羅世盆地由斷陷轉為坳陷,金昌坳陷依然沉積穩定,另外兩個坳陷普遍遭受剝蝕;白堊紀坳陷進一步萎縮,早白堊世在阿右旗坳陷局部發育斷陷沉積,到了晚白堊世,只有金昌坳陷較穩定,另外兩個坳陷遭受剝蝕;新生代整個盆地反轉隆升,全區缺失古近系,直到新近紀才恢復沉積。之后,只有盆地中部的金昌坳陷構造活動依然明顯。

(3)金昌坳陷具有三個坳陷中最好的生、儲、蓋組合,是下步勘探工作的重點;紅柳園坳陷區域性蓋層發育不佳,尋找良好的保存場所,是其勘探工作的重心,另外由于后期破壞程度較小,寬緩構造以及地層巖性油氣藏也是下步工作的重點方向;阿右旗坳陷烴源條件不佳,尋找局部優質的烴源巖是其勘探突破的關鍵所在。

1 門相勇,趙文智,王智詒.潮水盆地金昌坳陷油氣成藏條件分析與含油氣遠景評價[J].石油勘探與開發,2001,28 (1):23-26

2 徐旺.對潮水盆地油氣勘探的思考[J].石油勘探與開發, 1999,26(1):112-115

3 劉林.潮水盆地北緣斷塊構造特征與砂巖型鈾成礦關系分析[J].中國核科技報告,2006,(2):172-179

TE111.2

A

1673-8217(2010)02-0017-04

2009-09-07;改回日期:2009-12-05

李雄,1984年生,2008年畢業于西安科技大學礦產普查與勘探專業,現從事石油地質研究工作。

編輯:吳官生