劉迎松 孟萬(wàn)斌

(1.“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué) 2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院)

0 引言

沉積盆地為沉積礦產(chǎn)賦存的基本單元和成藏(礦)的大系統(tǒng)。在盆地形成、演化和后期改造過(guò)程中，這些礦產(chǎn)同盆成生共存、聚散、成藏(礦)和定位[1]。然而長(zhǎng)期以來(lái)，前人對(duì)各種能源礦產(chǎn)成藏機(jī)理的研究，主要是集中在油、氣、煤等單種能源礦產(chǎn)的成藏特征，較少對(duì)多種能源礦產(chǎn)之間的聯(lián)系，共存成藏機(jī)理及其富集規(guī)律的研究[2,3]。四川盆地是中國(guó)重要的石油、天然氣、油砂、煤等多種能源礦產(chǎn)共存的重要盆地之一。通過(guò)綜合分析川西前陸盆地天然氣、油砂、煤等有機(jī)能源礦產(chǎn)的成藏(礦)特征及其在時(shí)空配置上的關(guān)聯(lián)性，探討成藏(礦)的統(tǒng)一地質(zhì)條件，揭示盆地多種有機(jī)能源礦產(chǎn)同盆共存分布規(guī)律和成藏(礦)機(jī)理，對(duì)于川西前陸盆地多種能源礦產(chǎn)的綜合研究以及綜合勘探利用具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 川西前陸盆地多種能源礦產(chǎn)形成的地質(zhì)背景

1.1 川西前陸盆地構(gòu)造演化特征

川西前陸盆地是位于四川盆地西部晚三疊世以來(lái)發(fā)育的前陸盆地[4]，呈北東向展布，西以安縣—都江堰斷裂與龍門(mén)山?jīng)_斷帶為界，東以龍泉山—南江一線為界，南以峨眉—滎經(jīng)斷裂與川滇南北構(gòu)造帶相接，北至米倉(cāng)山前緣。川西前陸盆地屬陸內(nèi)前陸盆地，其發(fā)展與龍門(mén)山造山作用相伴相生，先后經(jīng)歷了周緣前陸盆地階段、陸內(nèi)前陸盆地階段以及晚期衰亡階段，其中，周緣前陸盆地階段是有機(jī)能源礦產(chǎn)物質(zhì)母源聚集的最主要時(shí)期。川西前陸盆地的形成始于印支運(yùn)動(dòng)的末期，經(jīng)歷了燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)，各時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著盆地的地層沉積、構(gòu)造形成和多種能源的成藏。在印支、燕山和喜馬拉雅旋回中的多期次活動(dòng)使前陸盆地內(nèi)部形成了多個(gè)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)界面以及北東向、近東西向和近南北向三組主要構(gòu)造(圖1)。川西前陸盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣田(藏)主要集中于上述構(gòu)造帶上[5-11]。

圖1 川西前陸盆地構(gòu)造區(qū)劃及能源礦產(chǎn)分布

1.2 川西前陸盆地沉積充填特征

川西前陸盆地充填地層厚度巨大，由海相—海陸過(guò)渡相至陸相沉積物構(gòu)成，主體為陸相沉積物。晚三疊世，須家河組時(shí)期在橫向上自西而東由辮狀河(扇) 三角洲—湖泊(沼澤)沉積—小型三角洲沉積體系構(gòu)成，是盆地內(nèi)有機(jī)能源礦產(chǎn)物質(zhì)母源聚集的最主要時(shí)期。侏羅紀(jì)主體為陸相沉積，主要由沖積扇沉積體系和湖泊沉積體系構(gòu)成。進(jìn)入蓬萊鎮(zhèn)沉積時(shí)期，龍門(mén)山顯著隆升，在山前形成多個(gè)沖積扇。早白堊世發(fā)育河流及河漫湖相沉積；中晚白堊世盆地整體表現(xiàn)出萎縮態(tài)勢(shì)，出現(xiàn)山前沖積扇礫巖。始新世中晚期，受印亞大陸碰撞縫合的影響，川西地區(qū)整體抬升，并在后期遭受改造[12-14](圖2)

圖2川西前陸盆地晚三疊世地層系統(tǒng)、構(gòu)造事件劃分及能源礦產(chǎn)分布特征

2 川西前陸盆地多種有機(jī)能源礦產(chǎn)共存規(guī)律

2.1 多種有機(jī)能源礦產(chǎn)空間分布

縱向?qū)游簧希ㄎ髑瓣懪璧氐挠蜌庵饕性谏先B統(tǒng)須家河組、侏羅系沙溪廟組、蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組；煤主要集中在上三疊統(tǒng)須家河組和小塘子組；油砂主要集中在侏羅系沙溪廟組(圖2)。平面上，川西前陸盆地已發(fā)現(xiàn)的氣田(藏)主要集中于龍門(mén)山前緣的北東向構(gòu)造以及燕山早期的三排近東西向構(gòu)造帶上；油砂主要分布在龍門(mén)山前緣擴(kuò)展變形帶(圖1)的厚壩—天井山—礦山梁一帶；煤在整個(gè)前陸盆地均有分布，但是無(wú)成藏規(guī)模，主要以薄煤層或者煤線的形式產(chǎn)出。

(1) 油氣的分布

川西前陸盆地在須家河組階段發(fā)育了體積巨大、豐度高和品質(zhì)好的碎屑巖領(lǐng)域的主要烴源巖，其生烴中心位于德陽(yáng)—彭州—大邑一帶，發(fā)育馬鞍塘組—小塘子組、須三段和須五段三套主要烴源巖，分別于中侏羅世、晚侏羅世和白堊紀(jì)進(jìn)入生排烴高峰期。儲(chǔ)集層包括須二段、須四段、沙溪廟組和蓬萊鎮(zhèn)組，遂寧組等?，F(xiàn)今大中型氣田共9個(gè)，其中大型氣田2個(gè)、中型氣田7個(gè)，5個(gè)含氣層位分別為上三疊統(tǒng)須家河組、侏羅系沙溪廟組、蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組，以須家河組和中上侏羅統(tǒng)陸相氣藏為主，儲(chǔ)集層主要以砂巖為主(表1)[15]。

(2) 油砂的分布

油砂主要為厚壩和天井山油砂礦，分布在厚壩—天井山—礦山梁一帶(圖1)，其產(chǎn)出層位為侏羅系沙溪廟組和泥盆系。龍門(mén)山北段前山帶和山前帶是我國(guó)重要的油氣聚集帶，烴源巖層位眾多，油源豐富，但是由于印支期以來(lái)遭受到多次逆沖推覆作用，致使該區(qū)構(gòu)造變形極其復(fù)雜，油氣圈閉、保存條件較差，使其成為四川盆地油砂資源極其有利的區(qū)域[16]。

(3) 煤的分布

川西前陸盆地煤系主要發(fā)育于須家河組 一、三、五層段，其余層段中，有時(shí)也發(fā)育煤層煤線(圖2)。上三疊統(tǒng)須家河組含煤建造暗色泥質(zhì)巖累積厚度可達(dá)1500 m，一般數(shù)百米，在橫向上，須家河組自西而東由辮狀河(扇)三角洲相—湖泊(沼澤)沉積體系—小型三角洲沉積體系構(gòu)成。湖盆和沼澤，有利于泥炭沉積，從而為煤的聚集提供條件。煤層累積厚度可達(dá)28m，但煤層厚度較薄，成藏規(guī)模不大。

2.2 多種有機(jī)能源礦產(chǎn)共存成藏規(guī)律及控制因素

同盆共存的多種能源礦產(chǎn)生成、聚散、成藏(礦)和定位及其時(shí)空配置和動(dòng)態(tài)消長(zhǎng)變化等，總體受盆地動(dòng)態(tài)演化和改造過(guò)程以及內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用的控制。盆地的構(gòu)造演化決定了多能源礦產(chǎn)的富集共存成藏。

(1) 盆地演化與多種能源礦產(chǎn)共存成藏的關(guān)系

川西前陸盆地的形成和演化具有階段性，盆地經(jīng)歷了周緣前陸盆地階段、陸內(nèi)前陸盆地階段以及晚期衰亡階段，盆地演化多階段決定了多能源礦產(chǎn)成藏。晚三疊世末期的印支運(yùn)動(dòng)是川西前陸盆地由海相沉積轉(zhuǎn)為內(nèi)陸湖相沉積的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期[17]，盆地周邊物源豐富，龍門(mén)山古陸、康滇古陸、米倉(cāng)山-大巴山古陸和江南古陸分別從西、西南、北和東南四個(gè)方向?yàn)榕璧靥峁┝素S富的碎屑沉積物,在川西坳陷發(fā)育了沖積扇-河流-三角洲-湖泊(沼)沉積體系，形成了三套烴源巖(小塘子-馬鞍塘、T3x3、T3x5)夾多套煤層以及兩套儲(chǔ)集層(T3x2、T3x4)這三套烴源巖為須家河組及其后的侏羅系和白堊系的原生和次生氣藏提供了豐富的氣源。印支運(yùn)動(dòng)晚幕后的燕山期，川西前陸盆地持續(xù)沉降，在侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)期間在盆地近源區(qū)堆積了超過(guò)5km厚的沖積物、河流三角洲堆積物以及湖泊堆積物[14]，在侏羅系沙溪廟組、蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組及白堊系夾關(guān)組形成多套儲(chǔ)層，同時(shí)為侏羅系的油砂礦提供儲(chǔ)集載體。在上述盆地演化過(guò)程中，須家河組時(shí)期盆地為周緣前陸盆地階段，沉積體系為由辮狀河(扇)三角洲相—湖泊(沼澤)沉積體系—小型三角洲沉積體系構(gòu)成，有利于有機(jī)物質(zhì)的聚集，是盆地內(nèi)有機(jī)能源礦產(chǎn)物質(zhì)母源聚集的最主要時(shí)期。從成藏時(shí)間上可看出，盆地演化與成礦顯示出良好的耦合性。

(2)構(gòu)造演化與能源礦產(chǎn)定位、成藏的關(guān)系

變革時(shí)期的構(gòu)造事件是盆地多種礦產(chǎn)共存成礦的關(guān)鍵因素和先決條件。燕山期是川西前陸盆地油氣藏形成的關(guān)鍵時(shí)期，主應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西向，其間先后形成了成都坳陷、梓潼坳陷和名山—雅安沉積坳陷以及綿竹—鹽亭隆起帶、邛崍—新津隆起帶的“三坳兩隆”構(gòu)造格局，其控制著油氣生成和運(yùn)移成藏。喜山期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主應(yīng)力方向變?yōu)楸蔽鳌蠔|向，其作用力由西向東逐漸減弱，在前陸盆地西部山前帶的古氣藏起破壞作用，對(duì)前陸盆地中2個(gè)隆起帶起到改造和改善作用，形成殘留原生氣藏(中壩氣藏)和原次生氣藏(新場(chǎng)氣藏)以及油砂礦(厚壩油砂)。

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量的斷裂構(gòu)造，并在其附近產(chǎn)生大量的次級(jí)構(gòu)造裂隙，這些裂縫和斷裂給油氣的運(yùn)移創(chuàng)造了一種暢通的滲流系統(tǒng)，一方面，它們?cè)诟纳浦旅軆?chǔ)集層物性的同時(shí)也為次生氣藏的形成提供了輸導(dǎo)條件，但另一方面，斷裂構(gòu)造的發(fā)生也使古油藏遭受破壞，為油砂的形成創(chuàng)造了一定的地質(zhì)條件，因此，這些斷裂和裂縫成為侏羅系成藏的關(guān)鍵控制因素和形成大中型油氣田和油砂礦的主要條件之一，對(duì)油氣分布富集有明顯的影響，川西前陸盆地已發(fā)現(xiàn)的侏羅系次生氣藏，絕大多數(shù)均存在溝通上三疊統(tǒng)與侏羅系間的氣源斷層。

多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又使盆地?cái)嗔丫哂兄芷谛?，將盆地?nèi)已經(jīng)成藏的油氣資源運(yùn)移破壞甚至散失殆盡。川西前陸盆地的油氣分布主要受控于早期構(gòu)造的展布，特別是早期北東向和近東西向構(gòu)造的疊加部位油氣富集，并因此控制了晚期次生氣藏的位置。目前已發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)氣藏(田)均主要受構(gòu)造控制，油氣分布與構(gòu)造展布具有良好一致性(圖1)。盆地的斷裂活動(dòng)使龍門(mén)山北段的油氣沿?cái)鄬舆\(yùn)移到地表附近聚集成藏，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又使這些古油藏抬升遭受剝蝕，形成了現(xiàn)在厚壩地區(qū)沙溪廟組的油砂。

盆地內(nèi)部北東向延展的大斷裂，控制了聚煤盆地的坳陷深度和沉積范圍、含煤建造的類(lèi)型、組合特征、相帶的展布及厚薄煤帶的賦存區(qū)域。由于龍門(mén)山斷裂活動(dòng)性強(qiáng)，上升幅度大，川西前陸盆地?cái)囫迬陆瞪?，早中生代沉積了巨厚的沖積洪積相地層，雖有泥炭沼澤發(fā)育，但多為迅速的沉降運(yùn)動(dòng)所破壞，僅形成薄煤層。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)川西前陸盆地油氣-油砂-煤雖然分布于盆地不同構(gòu)造單元和地層，但其成藏時(shí)空上卻有明顯的共存統(tǒng)一規(guī)律。

(2)沉積礦產(chǎn)成藏和定位主要發(fā)生在盆地演化末(晚)期和之后，這是同盆共存的各類(lèi)能源礦產(chǎn)相互作用的主要時(shí)期。其中，區(qū)域隆升和剝蝕對(duì)多種能源礦產(chǎn)的成藏(礦)作用和分布特點(diǎn)有重要的影響。

(3)構(gòu)造是多種能源礦產(chǎn)共存富集的控制因素和先決條件，強(qiáng)烈的構(gòu)造作用下使多種能源成礦系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成開(kāi)放體系，導(dǎo)致多能源礦藏的形成。川西前陸盆地成藏(礦)過(guò)程和期次與盆地演化—改造的階段及主要地質(zhì)事件有明顯的響應(yīng)和密切的耦合關(guān)系。后者是前者發(fā)生的基礎(chǔ)和背景，前者對(duì)后者有明顯的響應(yīng)。

1 劉池洋,譚成仟,孫衛(wèi),等.多種能源礦產(chǎn)共存成藏(礦)機(jī)理與富集分布規(guī)律研究[A].劉池洋.盆地多種能源礦產(chǎn)共存富集成藏(礦)研究進(jìn)展[C].北京：科學(xué)技術(shù)出版社, 2005,1-16.

2 劉池洋,趙紅格,譚成仟,等.多種能源礦產(chǎn)賦存與盆地成藏(礦)系統(tǒng)[J].石油與天然氣地質(zhì),2006,27(2):131-142.

3 常象春,王明鎮(zhèn),郭?；?多種能源礦產(chǎn)同盆共存富集的地質(zhì)條件及其特征[J].新疆石油天然氣,2005,1(2):1-5.

4 李智武,劉樹(shù)根,林杰,等.川西坳陷構(gòu)造格局及其成因機(jī)制[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,36(9):645-653.

5 趙建成,劉樹(shù)根,孫瑋,等.龍門(mén)山與四川盆地結(jié)合部的油氣保存條件分析[J].巖性油氣藏,2011,23(1):79-85.

6 李智武,劉樹(shù)根,陳洪德,等.川西坳陷復(fù)合-聯(lián)合構(gòu)造及其對(duì)油氣的控制[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2011,38(5):538-551.

7 劉樹(shù)根,徐國(guó)盛,李巨初,等.龍門(mén)山造山帶—川西前陸盆地系統(tǒng)的成山成盆成藏動(dòng)力學(xué)[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,30(6 ):559-566.

8 羅嘯泉,陳蘭.川西坳陷形成演化及其與油氣的關(guān)系[J].油氣地質(zhì)與采收率,2004,11(1):16-19.

9 Burchfiel B C, Chen Z, Liu Y,et al.Tectonics of the Longmen Shan and adjacent regions, central China[J].International Geology Review,1995,37(8):661-735.

10 楊長(zhǎng)清,劉樹(shù)根,曹波,等.龍門(mén)山造山帶與川西前陸盆地耦合關(guān)系及其對(duì)油氣成藏的控制[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，35(4):471-476.

11 毛瓊,鄒光富,張洪茂,等.四川盆地動(dòng)力學(xué)演化與油氣前景探討[J].天然氣工業(yè),2006, 26( 11):7-11.

12 李勇,曾允孚,伊海生.龍門(mén)山前陸盆地沉積及構(gòu)造演化[M].成都:成都科技大學(xué)出版社,1995:11-37.

13 雍自權(quán),劉慶松,李倩.川西前陸盆地的發(fā)展演化、地層充填及其對(duì)油氣成藏的意義[J]. 天然氣工業(yè),2008,28( 2):26-29.

14 陳竹新,賈東,魏國(guó)齊,等.川西前陸盆地中—新生代沉積遷移與構(gòu)造轉(zhuǎn)換[J].中國(guó)地質(zhì),2008,35(3):472-481.

15 劉樹(shù)根,鄧賓,李智武，等.盆山結(jié)構(gòu)與油氣分布—以四川盆地為例[J].巖石學(xué)報(bào),2011,027( 03):621-635.

16 國(guó)土資源部油氣資源評(píng)價(jià)中心.全國(guó)油砂資源評(píng)價(jià)[M].北京:中國(guó)大地出版社，2009:54-61.

17 姜在興,田繼軍,陳桂菊，等.川西前陸盆地上三疊統(tǒng)沉積特征[J].古地理學(xué)報(bào),2007,9(2): 143-154.