古構(gòu)造演化對(duì)油氣成藏的約束效應(yīng)——以蘇北－南黃海南盆地為例

楊力，胡明毅 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430100）

圖1 蘇北新生代盆地構(gòu)造區(qū)劃

蘇北－南黃海南盆地大地構(gòu)造位于揚(yáng)子地臺(tái)東北部，西北以魯蘇千里巖隆起為界，南與蘇南－勿南沙隆起相分，東以海域區(qū)隆起毗鄰。中－新生代盆地是在下?lián)P子構(gòu)造形變極復(fù)雜的中－古生界基礎(chǔ)上發(fā)展演化形成的陸相疊合含油氣斷陷盆地，由海上南黃海南部坳陷和陸上蘇北盆地構(gòu)成。受特提斯和太平洋構(gòu)造域的復(fù)合疊加，具復(fù)雜的構(gòu)造發(fā)育史 （圖1）［1，2］。

蘇北－南黃海南盆地的構(gòu)造作用及其演化過(guò)程與油氣成藏具有密切關(guān)系，構(gòu)造變形對(duì)生烴和成藏起著直接的控制作用。前人雖在該方面做過(guò)一些區(qū)域性的研究，且獲得了一系列可喜的成果，但由于成盆動(dòng)力學(xué)機(jī)制不明確，原型盆地類(lèi)型及演化認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一，導(dǎo)致對(duì)油氣成藏約束的因素研究不透徹、不系統(tǒng)、不全面，不能為后續(xù)的油氣藏勘探開(kāi)發(fā)提供有利依據(jù)。筆者以新的成盆動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合盆地演化認(rèn)識(shí)，深入剖析了蘇北－南黃海南盆地不同時(shí)期的構(gòu)造作用和盆地演化對(duì)油氣成藏的制約效應(yīng)。

1 蘇北－南黃海南盆地的成盆動(dòng)力學(xué)

區(qū)域構(gòu)造邊界是制約盆地成盆的關(guān)鍵因素，在區(qū)域構(gòu)造作用下，盆地的發(fā)育演化受控于板塊邊界的相互作用、相對(duì)運(yùn)動(dòng)和板塊內(nèi)部的熱活動(dòng)。蘇北－南黃海南盆地南部坳陷是在印度板塊和太平洋板塊非勻速推進(jìn)而產(chǎn)生的二元交變動(dòng)力環(huán)境中所形成和演化的。

1．1 成盆動(dòng)力學(xué)背景

中生代，印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)使中國(guó)東部大陸區(qū)的克拉通地塊連為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的中國(guó)大陸。新生代，進(jìn)一步受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓等周緣板塊運(yùn)動(dòng)以及深部地幔活動(dòng)的影響，中國(guó)大陸東部發(fā)生裂陷和構(gòu)造反轉(zhuǎn)。古近紀(jì)，太平洋板塊和印度板塊向歐亞板塊不對(duì)稱(chēng)俯沖導(dǎo)致中國(guó)大陸軟流圈向東蠕散，拖曳巖石圈使之發(fā)生減薄。西太平洋邊緣的大洋板塊俯沖也可能產(chǎn)生弧后擴(kuò)張。太平洋板塊、印度板塊向歐亞板塊匯聚的方向與郯廬斷裂走向夾角的突然增大使得郯廬斷裂的走滑作用難以繼續(xù)進(jìn)行。郯廬斷裂帶是中國(guó)東部的一條區(qū)域性深斷裂帶，對(duì)蘇北盆地的構(gòu)造演化有著重要的影響。郯廬斷裂在晚白堊世、新生代有明顯的地幔熱活動(dòng)，并造成斷裂帶的伸展、右旋走滑伸展、構(gòu)造變形，受其影響蘇北盆地內(nèi)的斷裂活動(dòng)表現(xiàn)為西強(qiáng)東弱，使北東向伸展斷層出現(xiàn)斜滑特征。

1．2 成盆動(dòng)力學(xué)模式

1．2．1 前盆地期構(gòu)造演化模式

前盆地期以早白堊世的構(gòu)造演化最為重要。早白堊世下?lián)P子地塊的碰撞造山作用奠定了蘇北－南黃海南盆地南部坳陷的構(gòu)造格局。

早白堊世，下?lián)P子地塊與北側(cè)的膠遼克拉通、中朝地塊發(fā)生碰撞拼合，但是同時(shí)受到南緣江南隆起的陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)影響，從而向北逆沖推覆，其南北對(duì)沖帶大致位于長(zhǎng)江一線。蘇北－南黃海南盆地南部坳陷形成系列北傾的逆沖斷層，由于下?lián)P子地塊與中朝縫合帶自西向東由北東向轉(zhuǎn)為近東西向繼而再轉(zhuǎn)為北北西向，因此，形成斷層走向與之基本一致。在盆地西側(cè)，由于蘇魯造山帶與下?lián)P子地塊對(duì)沖帶的阻擋，盆地西側(cè)塊體具有向東逃逸的趨勢(shì)，因此形成了右階雁行式斷裂帶。

1．2．2 斷拗期構(gòu)造演化模式

晚白堊世，大約在100Ma左右，西太平洋板塊構(gòu)造活動(dòng)發(fā)生重大調(diào)整，庫(kù)拉板塊向歐亞板塊俯沖的方向由原來(lái)的北北西－北北東向逐漸調(diào)整為北西向和近東西向，俯沖速率仍然保持在20．2cm／a，太平洋板塊從北西西方向以13．1cm／a的速率向歐亞板塊俯沖。與此同時(shí)，印度板塊開(kāi)始脫離南極洲板塊，形成新的擴(kuò)張洋脊，并以50～60°的運(yùn)動(dòng)方向，11～14cm／a的運(yùn)動(dòng)速度向歐亞板塊俯沖。由于印度板塊的俯沖速率大于太平洋板塊，因此中國(guó)大陸物質(zhì)向東流動(dòng)，從而使得中國(guó)東部處于南東－北西向的右旋張扭應(yīng)力場(chǎng)作用下。

1．2．3 斷陷期構(gòu)造演化模式

始新世，太平洋板塊和印度板塊與歐亞板塊的匯聚速率均減小，但印度板塊的匯聚速率依然較太平洋板塊大，因此研究區(qū)依然處于伸展?fàn)顟B(tài)。由于持續(xù)的伸展，巖石圈開(kāi)始發(fā)生破裂，從而形成斷陷盆地。但較斷拗期的伸展速率小。

該時(shí)期郯廬斷裂的走滑活動(dòng)亦影響蘇北盆地，金湖、高郵凹陷中均發(fā)生主干斷層右行走滑作用，并派生出呈左階雁行式排列次級(jí)斷層。海域部分，幾乎不受郯廬斷裂影響，因而沒(méi)有走滑構(gòu)造的發(fā)育。

1．2．4 漸新世構(gòu)造演化模式

漸新世，太平洋板塊與歐亞板塊的匯聚速率迅速增加，而印度板塊的匯聚速率則相對(duì)減小，因此研究區(qū)處于收縮變形狀態(tài)。由于郯廬斷裂作用，蘇北盆地與南黃海南盆地南部坳陷變形方式不盡相同，蘇北盆地主要發(fā)生箕狀斷陷的塊體旋轉(zhuǎn)，從而形成系列斷翹型斷陷；而南黃海南盆地南部坳陷遠(yuǎn)離郯廬斷裂，因此僅發(fā)育單純收縮變形，主要變形方式為褶皺反轉(zhuǎn)和整體隆升。對(duì)于南黃海南盆地北部坳陷，由于靠近揚(yáng)子地塊與中朝板塊拼合帶，因此收縮變形更為強(qiáng)烈，甚至發(fā)生逆沖推覆作用。

2 構(gòu)造演化對(duì)烴源巖的控制作用

古構(gòu)造的變化直接控制和約束著油氣成藏，決定了油氣藏的分布特征。對(duì)于多期構(gòu)造變動(dòng)地區(qū)，對(duì)成藏要素的控制表現(xiàn)為改造和建設(shè)2方面：對(duì)構(gòu)造變動(dòng)之前的地層剝蝕改造和構(gòu)造變動(dòng)同期的沉積建設(shè)作用。因此，蘇北－南黃海南盆地的構(gòu)造演化對(duì)區(qū)內(nèi)烴源巖的形成和分布起到了至關(guān)重要的作用。

2．1 烴源巖層位分布

蘇北盆地上白堊統(tǒng)－古近系發(fā)育6套烴源巖，自下而上分布為上白堊統(tǒng)泰州組二段 （K2t2），古新統(tǒng)阜寧組一段、二段、三段、四段 （E1f1、E1f2、E1f3、E1f4），始新統(tǒng)戴南組 （E2d）。其中，K2t2、E1f2、E1f4均為深湖亞相沉積，巖性以深灰、灰黑色泥巖為主，有機(jī)質(zhì)豐度高，分布范圍廣，是主要的烴源巖系，總厚度一般在400m 以上，由于受到沉積范圍和后期改造程度的不同，其厚度和分布面積存在一定差異。而南黃海南盆地南部坳陷生油層則主要集中在K2t2、E1f3、E1f4、E2d3、始新統(tǒng)三垛組（E2s），其中K2t2、E1f3、E1f4的暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高。

2．2 構(gòu)造對(duì)烴源巖的建設(shè)作用

烴源巖形成往往是在盆地演化過(guò)程中欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境下形成的。蘇北－南黃海南盆地在構(gòu)造演化過(guò)程中出現(xiàn)的強(qiáng)烈拗陷和斷陷作用所形成的裂陷伸展盆地可以形成該種環(huán)境，利于烴源巖的沉積與保存，從而起到建設(shè)作用。K2t、E1f沉積時(shí)期，蘇北盆地的結(jié)構(gòu)原型屬于拗陷、拗?jǐn)嗷驍噢稚煺古璧亍Ａ严萆煺古璧匮莼缙诘霓窒萃窃趨^(qū)域隆起背景上發(fā)育的，盆地區(qū)及周邊的地貌反差較小，陸源碎屑供給不足，特別是近盆的陸源碎屑，有利于欠補(bǔ)償沉積環(huán)境的形成。而在拗陷或斷拗的沉降中心以及遠(yuǎn)離盆地邊界的幾何中心又是另一個(gè)欠補(bǔ)償沉積環(huán)境形成的有利區(qū)域。

斷陷盆地由于強(qiáng)烈的沉降作用，在主干斷層上盤(pán)發(fā)育欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境，因此影響烴源巖發(fā)育的構(gòu)造因素主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：①主干斷層產(chǎn)狀，如陡傾正斷層和拆離斷層深度大的正斷層，其上盤(pán)均有利于發(fā)育欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境；②主干斷層的伸展位移速率，正斷層的快速位移導(dǎo)致上盤(pán)斷塊快速沉陷，有利于發(fā)育欠補(bǔ)償沉積環(huán)境。

2．3 構(gòu)造對(duì)烴源巖分布的影響

邊界斷層的強(qiáng)烈活動(dòng)，對(duì)沉積層的厚度和沉積相的展布控制作用明顯。低位體系域和高位體系域中，邊界斷層同時(shí)控制沉積層厚度及沉積相帶展布；湖侵體系域中，由于水體較深，沉積范圍大，邊界斷層對(duì)沉積相的控制作用不明顯，但對(duì)沉積厚度控制明顯。邊界斷層的持續(xù)活動(dòng)形成斷層上盤(pán)的沉降和沉積中心，在同樣熱力作用下，沉降幅度越大，烴源巖的埋深越大，越有利于其成熟。

蘇北盆地中邊界斷層的活動(dòng)直接控制著凹陷的沉降規(guī)模和幅度。在盆地的斷拗期和斷陷期，真武、吳堡、楊村等斷裂一直保持了較強(qiáng)的活動(dòng)性。造成斷層上盤(pán)的沉積物以細(xì)組分為主，沉積厚度大。同時(shí)，斷層的活動(dòng)造成上盤(pán)的埋深加大，加快了烴源巖的成熟。盆地中E1f2和E1f4的有效烴源巖分布明顯受到深大斷裂的控制。

3 構(gòu)造演化對(duì)成烴演化的控制作用

烴源巖的成熟度與地溫梯度、埋藏深度和時(shí)間等因素關(guān)系密切［3］，而古構(gòu)造演化對(duì)上述因素產(chǎn)生了重要的影響，進(jìn)而控制了烴源巖的形成。

3．1 對(duì)海相成烴演化的控制

盆地在中、古生界后期遭受到了強(qiáng)烈的擠壓－拉張改造，地層出現(xiàn)了大規(guī)模的破碎，早期形成的油氣難以保存，而晚期的生烴、成藏過(guò)程就顯得尤為重要了。

蘇北盆地在上白堊統(tǒng)浦口組沉積前，中、上古生界烴源巖成熟度一般為未成熟－低成熟，而現(xiàn)今多呈成熟－高成熟，表明其發(fā)生了 “后期增熟”作用［4］。晚期增熟生烴的有效保存與構(gòu)造有著密切的聯(lián)系，烴源巖保存質(zhì)量的高低取決于構(gòu)造抬升的幅度。盆地內(nèi) “增熟”作用無(wú)論是發(fā)生在儀征期、真武期，還是三垛期抬升之前，都可以視為晚期生烴，但生烴后能否被有效保存主要看抬升是否破壞了區(qū)域性蓋層。在儀征事件之前達(dá)到最大埋深，爾后浦口組遭受完全剝蝕，無(wú)論在新生代是否重新深埋，都將對(duì)油氣保存產(chǎn)生不利影響。烴源巖如在古近紀(jì)達(dá)到最大埋深，而后期抬升幅度不大，仍處于古近系盆地內(nèi)部的，則有效保存的可能性較大。

晚白堊世末期的儀征運(yùn)動(dòng)中，控制凹陷沉積的鹽城、新洋斷層開(kāi)始活動(dòng)，形成了以鹽一、新一為代表的儀征運(yùn)動(dòng)期斷層，并與其共生的鹽三斷層，共同構(gòu)成了 “兩凹一隆”的構(gòu)造雛形。吳堡運(yùn)動(dòng)的斷塊差異運(yùn)動(dòng)使前期形成的凹隆格局進(jìn)一步強(qiáng)化，并在斜坡帶形成了北東向?yàn)橹鳌⒈蔽飨驗(yàn)榇蔚拇紊鷶鄬樱瑫r(shí)形成了背斜及受斷層控制的斷鼻、斷塊。三垛運(yùn)動(dòng)雖使區(qū)內(nèi)構(gòu)造抬升，形成了長(zhǎng)達(dá)13．4Ma的沉積間斷，但未對(duì)構(gòu)造格局形成較大的影響 （圖2）。三垛運(yùn)動(dòng)后，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱，多是對(duì)前期構(gòu)造的改造和繼承。在吳堡運(yùn)動(dòng)中形成的圈閉因其形成時(shí)間早于天然氣的主要充注時(shí)間，故成為天然氣藏聚集的有利場(chǎng)所［2］。

圖2 研究區(qū)鹽城凹陷朱家墩氣藏成烴演化史圖

3．2 對(duì)陸相成烴演化的控制

陸相成烴在蘇北盆地存在多種觀點(diǎn)，即一次生烴或二次生烴。但筆者認(rèn)為，盆地是否存在二次生烴的關(guān)鍵在于三垛期之后鹽城組與東臺(tái)組的沉積厚度對(duì)烴源巖的增溫作用能否彌補(bǔ)地層缺失和地溫梯度降低所帶來(lái)的減溫。

蘇北盆地內(nèi)海安凹陷和溱潼凹陷三垛期剝蝕厚度為400～600m，鹽城組與東臺(tái)組沉積厚度則為1100～2300m；高郵凹陷和金湖凹陷的三垛期剝蝕厚度為600～1000m，鹽城組與東臺(tái)組沉積厚度則為400～1000m。因此，新近紀(jì)－第四紀(jì)，海安凹陷和溱潼凹陷烴源巖可以發(fā)生增溫作用，從而再次生烴，而高郵凹陷和金湖凹陷僅在三垛期一次生烴，隨著剝蝕作用加深，生烴停止。

4 結(jié)論

1）在蘇北－南黃海南盆地古構(gòu)造演化控制和制約著烴源巖的形成與分布。多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)成藏要素的控制表現(xiàn)為改造和建設(shè)2方面，即構(gòu)造變動(dòng)時(shí)期地層的剝蝕與構(gòu)造變動(dòng)同期的沉積建設(shè)。

2）古構(gòu)造演化對(duì)成烴演化的影響主要表現(xiàn)在對(duì)地溫梯度、烴源巖埋藏深度和時(shí)間等因素的控制上。海相盆地油氣成藏越早，越難以保存，而晚期生烴、成藏的油氣則相對(duì)容易保存。陸相盆地取決于三垛期后鹽城組與東臺(tái)組的沉積厚度對(duì)烴源巖的增溫作用能否彌補(bǔ)剝蝕和地溫梯度降低所帶來(lái)的減溫，如能彌補(bǔ)則存在二次生烴，如不能則只存在一次生烴。

［1］張瑩．蘇北盆地構(gòu)造樣式與油氣分 ［J］．石油地質(zhì)與工程，2009，23 （4）：8～11．

［2］朱建輝，江興歌，徐旭輝，等．蘇北盆地海安凹陷曲塘－李堡地區(qū)新生代演化和油氣響應(yīng)評(píng)價(jià) ［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2005，27 （2）：138～143．

［3］楊琦，談彩萍，陳宏宇，等．蘇北盆地油氣富集與分布的主控因素 ［J］．江蘇地質(zhì)，2006，30 （4）：241～248．

［4］邱旭明．蘇北盆地?cái)鄩K圈閉分類(lèi)及油氣成藏特征 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2003，24 （4）：371～374．