方成名，黃澤光

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，武漢 430074; 2.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無(wú)錫 214126)

中國(guó)中西部大型盆地差異演化與碎屑巖油氣響應(yīng)

方成名1，2，黃澤光2

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，武漢 430074; 2.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無(wú)錫 214126)

以碎屑巖油氣成藏體系為核心，將中西部大型盆地(四川、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾和塔里木)置于統(tǒng)一時(shí)空體系，分析晚古生代以來(lái)原型及其更迭對(duì)成藏體系形成、分布的控制與油氣響應(yīng)，明確勘探方向。研究認(rèn)為，構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換期的原型沉降結(jié)構(gòu)差異約束了主力烴源巖及源內(nèi)、內(nèi)源近源成藏體系的形成與分布，原型更迭產(chǎn)生的構(gòu)造形變決定了內(nèi)源遠(yuǎn)源、外源與混源成藏體系的時(shí)空展布。不同成藏體系的油氣行為受中、新生代陸內(nèi)體制原型的疊加改造控制，表現(xiàn)為:①轉(zhuǎn)換期前淵疊加產(chǎn)生的差異性構(gòu)造沉降控制了內(nèi)源近源成藏體系大面積巖性油氣藏的形成和近隆起/斜坡相對(duì)富集;②燕山晚期以來(lái)的掀斜隆升改造致使早期近源油氣藏發(fā)生調(diào)整與貧化;③燕山期以來(lái)的斷裂改造控制了近源成藏體系油氣局部富集高產(chǎn)與內(nèi)源遠(yuǎn)源、外源成藏體系油氣藏的形成。中部盆地碎屑巖油氣勘探主攻方向?yàn)檠嗌狡诼∑鹦逼聟^(qū)內(nèi)源近源、源內(nèi)成藏體系，西部盆地優(yōu)先選擇活動(dòng)隆起壓扭性斷裂發(fā)育區(qū)的內(nèi)源遠(yuǎn)源、外源成藏體系。

成藏體系;盆地原型;油氣響應(yīng);碎屑巖層系;中國(guó)中西部

中西部大型盆地碎屑巖層系(四川盆地T3－N、鄂爾多斯C－K、準(zhǔn)噶爾C－N、塔里木D－N)具有良好的油氣資源基礎(chǔ)［1－3］，是我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)重要領(lǐng)域和資源儲(chǔ)備重要組成部分。近十年以來(lái)，油公司在中西部碎屑巖領(lǐng)域的油氣勘探取得了多項(xiàng)重大成果，發(fā)現(xiàn)了春光、紅河、姬源、川東北等多個(gè)大中型油氣田。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)中西部各主要盆地碎屑巖油氣成藏特點(diǎn)和富集規(guī)律進(jìn)行了富有成效的研究，取得了大量研究成果，提出了諸如“巖性—地層油氣藏與大面積成藏”［4－5］、“大面積連續(xù)型油氣聚集”［6－7］、“疊覆型致密砂巖油氣藏”［8－10］等油氣地質(zhì)分析理論及有利區(qū)評(píng)價(jià)方法。然而，隨著勘探的不斷深入和拓展，勘探對(duì)象變得更加多元和復(fù)雜，油氣富集影響因素增多，碎屑巖領(lǐng)域油氣富集有利區(qū)統(tǒng)一評(píng)價(jià)與優(yōu)選面臨新的理論和技術(shù)瓶頸，急需從中西部大型盆地碎屑巖領(lǐng)域整體的高度分析并提出具有普遍適用性的油氣地質(zhì)理論與評(píng)價(jià)方法體系。鄭和榮等［11－12］通過(guò)對(duì)4大盆地碎屑巖油氣成藏總體規(guī)律與評(píng)價(jià)方法的持續(xù)攻關(guān)研究，取得了理論新認(rèn)識(shí)，并提出了基于油氣成藏體系的評(píng)價(jià)新思路、新方法:以碎屑巖層系油氣藏的烴類(lèi)來(lái)源及路徑為核心，“源—儲(chǔ)”時(shí)空配置為依據(jù)，提出了內(nèi)源(指烴類(lèi)來(lái)源于碎屑巖層系，依“源—儲(chǔ)”配置樣式細(xì)分為源內(nèi)、近源、遠(yuǎn)源)、外源(指烴類(lèi)來(lái)源于下伏海相層系)、混源(指烴類(lèi)為內(nèi)外混合來(lái)源)等3大類(lèi)5亞類(lèi)的成藏體系劃分方案與分類(lèi)評(píng)價(jià)方法。

盆地是地史階段不同原型的并列疊加組合［13－15］，也是碎屑巖油氣成藏體系物質(zhì)基礎(chǔ)發(fā)育和油氣生成、運(yùn)移、聚集與散失的場(chǎng)所。本文以碎屑巖油氣成藏體系分類(lèi)評(píng)價(jià)為核心，將中西部4大盆地置于統(tǒng)一的時(shí)空體系，分析盆地原型及其更迭對(duì)油氣成藏體系的形成、分布及其油氣響應(yīng)，進(jìn)一步揭示碎屑巖油氣成藏與富集的普遍性規(guī)律，明確勘探有利方向。

1 成盆演化差異控制油氣成藏體系

盆地原型的并列反映了同期盆地內(nèi)空間結(jié)構(gòu)的變化，這種變化反映沉積環(huán)境、物質(zhì)的橫向變化關(guān)系，以及碎屑巖成藏體系要素的形成和分布。原型的疊加演化及其地區(qū)差異則決定不同油氣成藏體系的分布。

1.1 成盆演化的差異性特征

晚古生代以來(lái)，中西部地區(qū)大型盆地的發(fā)展可分為陸緣向陸內(nèi)轉(zhuǎn)換的過(guò)渡構(gòu)造體制與中、新生代板內(nèi)構(gòu)造體制2個(gè)演化階段［14－15］。此合彼張以及陸塊增生等構(gòu)造活動(dòng)的不同步性，決定了中西部地區(qū)構(gòu)造—成盆具有“同序異時(shí)”的演化序列以及多樣式的同序轉(zhuǎn)化形式(圖1)［11，16］。在晚古生代“北聚南離”與中、新生代“三面會(huì)聚”的運(yùn)動(dòng)體制轉(zhuǎn)換過(guò)程控制下，由于大型盆地基底物質(zhì)組成、古陸塊形態(tài)與規(guī)模等條件差異，決定了原型在同一構(gòu)造環(huán)境下產(chǎn)生的沉降、沉積和構(gòu)造等風(fēng)格特征的不同。

圖1 中國(guó)中西部4大盆地“同序異時(shí)”的成盆演化序列Fig.1 Similar evolution processes of four large-sized basins in the central-western China

晚古生代，四川盆地、塔里木盆地均位于“南離”的古特提斯構(gòu)造域［16－17］，原型沉降受控于地幔熱流上涌引發(fā)的陸殼引張減薄和地幔蠕動(dòng)熱收縮產(chǎn)生的補(bǔ)償沉降復(fù)合［14］。因此，四川盆地與塔里木盆地在晚古生代原型盆地沉降機(jī)制與構(gòu)造型式上存在可對(duì)比性，但其沉降的強(qiáng)度和持續(xù)的時(shí)限不同，由此產(chǎn)生各自的原型并列特征及其控制下的沉積型式差異。塔里木陸塊相比上揚(yáng)子陸塊規(guī)模大，塔里木盆地為克拉通內(nèi)坳陷與陸緣坳陷的并列，陸緣坳陷區(qū)發(fā)育深水海相沉積間夾基性火山巖，坳陷區(qū)以海相碳酸鹽巖夾碎屑巖沉積組合。四川盆地具有明顯的裂谷型與拗陷型并列的海相沉積組合，裂谷控制了深水陸棚相烴源巖層系發(fā)育和分布。而此時(shí)的鄂爾多斯盆地與準(zhǔn)噶爾盆地處于“北聚”構(gòu)造環(huán)境，主要形成會(huì)聚構(gòu)造環(huán)境下的克拉通內(nèi)坳陷、陸緣坳陷，為深部地幔物質(zhì)下潛引起的熱收縮沉降。組成盆地基底物質(zhì)組成的巨大差異直接決定了2個(gè)盆地原型風(fēng)格迥異。鄂爾多斯盆地結(jié)晶基底物質(zhì)主要由太古宇與元古宇強(qiáng)磁性深變質(zhì)火山巖組成［18］，物性相對(duì)均一且具有較強(qiáng)的剛性特征。在SN向構(gòu)造擠壓環(huán)境下，形成陸內(nèi)不對(duì)稱(chēng)式碟形沉降結(jié)構(gòu)，發(fā)育穩(wěn)定平覆式海陸過(guò)渡相沉積體系。準(zhǔn)噶爾盆地基底具有褶皺基底與結(jié)晶基底的“雙層基底”結(jié)構(gòu)，但分割性強(qiáng)［19］，具有多微地塊拼合及弱固結(jié)的特征［20］。在近SN向會(huì)聚構(gòu)造環(huán)境下，深部熱物質(zhì)易沿早期微地塊拼合帶快速?lài)娨纾瑢?dǎo)致地殼發(fā)生裂陷式沉降，形成類(lèi)似裂谷式的沉降結(jié)構(gòu)［14］，最終形成上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)碎屑巖夾火山巖的沉積組合型式。

古生代末期至中、新生代，隨著古亞洲洋、古特提斯洋的逐步閉合，組成中國(guó)內(nèi)地大陸的古陸塊完成最后拼貼，4大盆地所處的中西部地區(qū)相繼進(jìn)入了陸內(nèi)體制的變格盆地階段［16，21］。中國(guó)大陸內(nèi)部構(gòu)造變格作用及不同類(lèi)型陸內(nèi)變格盆地的形成，是中國(guó)大陸當(dāng)時(shí)所處的三面受擠的地球動(dòng)力學(xué)背景下，特別是東西“兩條鋒線(xiàn)”的產(chǎn)物［22］。西部地區(qū)的塔里木、準(zhǔn)噶爾盆地主要受來(lái)自北側(cè)西伯利亞板塊向南楔入和南側(cè)印支板塊期次性地向北俯沖、碰撞所引起的遠(yuǎn)程構(gòu)造效應(yīng)控制。中部的四川盆地與鄂爾多斯盆地則處于來(lái)自東部拉張、擠壓交替與西部擠壓引起的古陸塊向東逃逸擠壓2種環(huán)境的復(fù)合地帶。構(gòu)造環(huán)境的不同直接導(dǎo)致了各自的陸內(nèi)盆地原型風(fēng)格及其相應(yīng)盆地結(jié)構(gòu)演化的差異。

晚二疊世—中三疊世，隨著古亞洲洋的最終閉合，西部準(zhǔn)噶爾盆地及塔里木盆地北部地區(qū)率先進(jìn)入陸內(nèi)體制盆地發(fā)育階段［16］，上疊前陸坳陷盆地，發(fā)育陸相碎屑巖沉積體系，多沉降中心并列及遷移演化控制了大面積分布的粗細(xì)碎屑巖交錯(cuò)疊置的沉積型式。

晚三疊世—早白堊世，中西部地區(qū)均已進(jìn)入陸內(nèi)構(gòu)造體制，此時(shí)的盆地發(fā)育主要由來(lái)自南側(cè)印支板塊的俯沖碰撞控制［14－15，17］，并受古陸塊幾何形態(tài)和空間分布格局的影響，4大盆地的原型風(fēng)格特征迥異。塔里木盆地為典型的壓扭性盆地，沉降中心隨山前帶走滑方向側(cè)向遷移，形成窄帶式沉積相帶。塔西南中生代壓扭性前陸坳陷帶受左行走滑影響，沉降中心由西向東側(cè)向遷移，侏羅系含煤層系僅分布在山前地區(qū)。準(zhǔn)噶爾盆地在空間上遠(yuǎn)離板塊會(huì)聚邊緣，受到的構(gòu)造擠壓作用力相對(duì)較弱，形成類(lèi)似碟形的熱收縮沉降結(jié)構(gòu)，發(fā)育典型的粗碎屑與細(xì)碎屑交互的廣覆式“二元體系域”特征［23］。四川與鄂爾多斯盆地受向東逃逸的擠壓影響，沿古縫合帶發(fā)生巖石層增厚強(qiáng)烈撓曲沉降，發(fā)育壓性前陸坳陷盆地。沉降、沉積中心沿山前沖斷帶橫向遷移，發(fā)育了一套“緣厚覆薄”的廣覆式粗細(xì)交錯(cuò)疊置沉積組合。同時(shí)，該期強(qiáng)烈的擠壓沖斷活動(dòng)塑造了四川、鄂爾多斯盆地“盆緣復(fù)雜、盆內(nèi)穩(wěn)定”的地質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并延續(xù)至今。

晚白堊世以來(lái)，印支陸塊與歐亞大陸發(fā)生強(qiáng)烈的陸—陸碰撞，西部與中部地區(qū)盆地進(jìn)入了新一輪的差異演化階段。由南往北的強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓作用致塔里木、準(zhǔn)噶爾盆地周緣山系再次復(fù)活，發(fā)生強(qiáng)烈的山系隆升與盆緣撓曲沉降，形成過(guò)補(bǔ)償型沉積，同時(shí)也奠定了今盆地結(jié)構(gòu)特征。而鄂爾多斯與四川盆地同時(shí)活動(dòng)主要表現(xiàn)為局部的壓扭和構(gòu)造隆升。

1.2 烴源巖的形成環(huán)境及其時(shí)空分布

晚古生代以來(lái)，中西部大型盆地經(jīng)歷了海相—海陸過(guò)渡相—陸相轉(zhuǎn)化的沉積序列，不同原型代表的成源環(huán)境控制了烴源巖的形成與分布。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海陸混積、鹽堿湖及深水湖泊是中西部4大盆地碎屑巖領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的主要成源環(huán)境(表1)。

海陸混積是現(xiàn)代和地史時(shí)期的一種普遍沉積現(xiàn)象，緩傾沉積斜坡是此類(lèi)沉積形成和發(fā)育的必要條件。過(guò)渡構(gòu)造體制形成的克拉通內(nèi)坳陷、陸緣坳陷坡折帶是陸源碎屑巖與碳酸鹽巖混積形成的主要盆地構(gòu)造環(huán)境，頻繁海侵/海退為陸源有機(jī)質(zhì)的輸入及保存創(chuàng)造了有利條件。該類(lèi)烴源巖在4大盆地廣泛發(fā)布，巖性以暗色泥巖、煤巖為主，單層厚度小，與砂巖、灰?guī)r呈大面積交錯(cuò)式展布，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ2、Ⅲ型為主。

表1 中國(guó)中西部大型盆地主要成源環(huán)境及其烴源巖發(fā)育模式Table 1 Source environment and development pattern of hydrocarbon source rocks in large-sized basins in the central－western China

鈣堿性火山物質(zhì)卷入及海水周期性侵入可促使湖水含堿度提高，并促使浮游藻類(lèi)富集與保存，形成優(yōu)質(zhì)烴源巖。下二疊統(tǒng)風(fēng)城組是準(zhǔn)噶爾盆地的主力烴源巖，巖性以含火山物質(zhì)的白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖及膏鹽巖為主，具有有機(jī)質(zhì)豐度高、類(lèi)型好、分布較為穩(wěn)定的特征［24］。晚石炭世至早二疊世，準(zhǔn)噶爾地區(qū)強(qiáng)火山活動(dòng)的塌陷裂谷及西緣殘余洋盆海水周期性侵入，為風(fēng)城組優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成和發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。

前陸坳陷前淵深水湖泊環(huán)境是中西部地區(qū)中新生界主力烴源巖的主要形成環(huán)境。有機(jī)質(zhì)為陸源與水生生物的混合來(lái)源，深湖、半深湖的靜水環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存。烴源巖層的橫向分布受前淵沉降中心遷移變化控制，縱向上富有機(jī)質(zhì)泥巖、煤巖與砂巖交錯(cuò)疊置分布;有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ2、Ⅲ型為主。

1.3 “源—儲(chǔ)”配置樣式及其時(shí)空分布

“源—儲(chǔ)”配置樣式是油氣成藏體系類(lèi)型劃分的主要依據(jù)，其形成與分布受原型沉降結(jié)構(gòu)約束的地質(zhì)作用和原型體制轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變異共同控制。

原型沉降結(jié)構(gòu)約束可形成具有自身特性的油氣地質(zhì)要素及配置模式(表2)，主要形成內(nèi)源成藏體系以及“源—儲(chǔ)”一體式、疊覆接觸式和側(cè)向分離式3種“源—儲(chǔ)”配置樣式。原型更迭表現(xiàn)為地史演變過(guò)程中沉降結(jié)構(gòu)的變化及其沉積實(shí)體對(duì)構(gòu)造應(yīng)力變化的反應(yīng)，包括相應(yīng)的形變、斷層，及其在油氣成藏要素中的協(xié)調(diào)配置，最終控制外源、混源成藏體系以及疊覆跨越式和側(cè)向分離式“源—儲(chǔ)”配置的形成和分布。

表2 中國(guó)中西部大型盆地成藏體系類(lèi)型及其“源—儲(chǔ)”配置類(lèi)型分布Table 2 Types of petroleum accumulation systems and“source-reservoir”assemblages in large-sized basins in the central－western China

1.3.1 疊覆接觸式

疊覆接觸式是指主力烴源巖層系與儲(chǔ)集層系在垂向上大面積接觸的配置樣式，在4大盆地中普遍分布。主要受控于克拉通坳陷各階段沉積基底的幕式升降導(dǎo)致的可容空間周期性變化或壓性盆地幕式?jīng)_斷2種盆地構(gòu)造背景?？死▋?nèi)坳陷沉降斜坡坡折帶和前陸坳陷前淵沉降中心是疊覆接觸式配置類(lèi)型發(fā)育的有利地帶，4大盆地均有分布。

1.3.2 疊覆跨越式

烴源巖層系與儲(chǔ)集層系在垂向上被非烴源巖的泥質(zhì)巖隔層分開(kāi)，烴源巖與儲(chǔ)集巖未直接接觸，主要通過(guò)斷裂輸導(dǎo)體系在空間格架下建立“源”與“儲(chǔ)”的系統(tǒng)關(guān)系。主要發(fā)育于可容空間逐步變小的克拉通內(nèi)坳陷或前陸盆地晚期階段，本身缺乏同期烴源巖，與下部烴源巖層系之間被隔層分開(kāi)，烴源只能通過(guò)斷裂、裂縫垂向輸導(dǎo)。準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)二疊系主力烴源巖與侏羅系、白堊系儲(chǔ)層之間被三疊系多套蓋層分隔，通過(guò)燕山期壓扭性高角度斷裂體系共同組成源—儲(chǔ)跨越分離配置樣式。

1.3.3 側(cè)向分離式

側(cè)向分離式是指烴源與儲(chǔ)集層在橫向異地錯(cuò)位分離，兩者主要通過(guò)不整合面、斷裂、連通砂體構(gòu)成的復(fù)合輸導(dǎo)體系建立油氣行為的系統(tǒng)關(guān)系?？死▋?nèi)坳陷或前陸坳陷沖斷隆起區(qū)是此類(lèi)源—儲(chǔ)配置樣式發(fā)育的有利構(gòu)造背景?！霸础笨梢允乔瓣戂晗莼蚝Ｏ嗯璧仄诎l(fā)育的烴源巖、早期油氣藏，“儲(chǔ)”可以是沉積上超碎屑巖孔隙、隆起基底裂縫或巖溶孔隙等。鄂爾多斯盆地伊盟隆起區(qū)上古生界、準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中新生界、川東北米倉(cāng)山前中生界、塔西南新生界等均發(fā)育此類(lèi)源—儲(chǔ)配置樣式。

1.3.4 一體式

一體式是指烴源巖層系內(nèi)部發(fā)育薄砂層或透鏡狀砂體儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集層被烴源巖圍限其中。其形成分布均與“源—儲(chǔ)”疊覆接觸式配置類(lèi)型較為相似，如鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)長(zhǎng)7、川西坳陷上三疊統(tǒng)須三段與須五段。

2 構(gòu)造改造及其油氣響應(yīng)

盆地的原型控制了油氣物質(zhì)基礎(chǔ)的形成和分布，原型的疊加改造則決定了成烴、成藏和油氣富集位置［15，25］。中西部大型盆地晚期構(gòu)造改造主要表現(xiàn)為差異沉降、變形、晚期隆升等3種主要類(lèi)型。海西晚期至燕山早期，為構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過(guò)渡期，主體表現(xiàn)為前淵疊加導(dǎo)致的差異性構(gòu)造沉降;燕山晚期至喜馬拉雅期，為陸內(nèi)構(gòu)造變形期，主體表現(xiàn)為差異構(gòu)造隆升，伴隨地層褶皺、斷裂活動(dòng)等構(gòu)造變形活動(dòng)。構(gòu)造類(lèi)型、強(qiáng)度及其地區(qū)差異對(duì)碎屑巖成藏體系產(chǎn)生聚集、調(diào)整與貧化等不同的油氣響應(yīng)行為。

2.1 轉(zhuǎn)換期差異沉降控制近源體系油氣成藏

構(gòu)造沉降和快速沉積是地層能量不斷積聚并引起溫度場(chǎng)升高的過(guò)程，提供了烴源巖埋藏增熟的生烴動(dòng)力學(xué)環(huán)境，源巖生烴增壓［26］。源巖生烴增壓的同時(shí)，源儲(chǔ)壓差隨之增大，提供了烴類(lèi)由源巖向儲(chǔ)集巖初次運(yùn)移的動(dòng)力，使得油氣不斷排進(jìn)緊鄰的連片砂體，形成大面積的巖性油氣藏。同時(shí)，不均衡的構(gòu)造沉降或差異壓實(shí)作用可導(dǎo)致地層壓力體系(超壓)和流體勢(shì)場(chǎng)的變化，連通砂體內(nèi)部的油氣在浮力驅(qū)動(dòng)下，不斷提升油氣在儲(chǔ)集體中富集程度，即在構(gòu)造高部位形成相對(duì)富集區(qū)。

中西部大型盆地晚古生代以來(lái)的構(gòu)造主沉降期發(fā)生在構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過(guò)渡期。沉降特征表現(xiàn)為幅度大(2 000 m左右)，但地區(qū)差異極為顯著，總體表現(xiàn)為盆緣前淵疊加區(qū)大于盆覆區(qū)(圖2)。如此的沉降幅度足以促使各層次烴源巖進(jìn)入埋藏增熟的生烴門(mén)限，而此時(shí)緊鄰烴源巖的碎屑巖儲(chǔ)集層未達(dá)到普遍致密化程度，擁有良好的孔隙度和滲透率，早期充注于緊臨儲(chǔ)集層中的烴類(lèi)可在浮力驅(qū)動(dòng)下沿構(gòu)造上傾方向運(yùn)移聚集。川西坳陷須二段儲(chǔ)層致密化發(fā)生在晚白堊世中期，稍晚于緊臨源巖晚侏羅世—早白堊世的主生烴期［4，27］，生成的油氣經(jīng)充注與短距離橫向運(yùn)移，形成須家河組大面積含氣與新場(chǎng)—豐谷隆起帶、中江斜坡帶相對(duì)富集的特征(圖3a，b)。鄂爾多斯西南緣延長(zhǎng)組長(zhǎng)7張家灘頁(yè)巖上、下長(zhǎng)6、長(zhǎng)8段河道砂巖的油氣富集，也得益于燕山期構(gòu)造沉降帶來(lái)的上千米地層垂向疊加伴生的源巖快速生烴，并在源儲(chǔ)壓差驅(qū)動(dòng)下向兩側(cè)儲(chǔ)集層聚集成藏［28－29］。

2.2 晚期差異隆升控制近源油氣藏調(diào)整演化

中西部大型盆地燕山晚期以來(lái)由于前陸坳陷的再次疊加，普遍遭受了以掀斜為主的差異隆升改造，掀斜隆起端地層遭受剝蝕，傾沒(méi)端持續(xù)沉降。掀斜隆升對(duì)業(yè)已形成的油氣藏的調(diào)整改造是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，不同的油氣地質(zhì)條件下可產(chǎn)生迥異的油氣響應(yīng)。

圖2 中國(guó)中西部大型盆地關(guān)鍵地層界面沉降類(lèi)型分布Fig.2 Sedimentation pattern of key interfaces in large-sized basins in the central-western China

圖3 四川盆地川西坳陷碎屑巖層系油氣成藏模式Fig.3 Hydrocarbon accumulation mode of clastic strata in Western Sichuan Depression，Sichuan Basin

(1)油氣藏的調(diào)整與再富集。儲(chǔ)層非致密且大面積分布，并具備油氣發(fā)生橫向運(yùn)移的有效通道條件，不均衡的構(gòu)造抬升改變了儲(chǔ)層(或輸導(dǎo)層)的產(chǎn)狀及其流體勢(shì)場(chǎng)，打破了原來(lái)平衡的能量場(chǎng)，賦予了業(yè)已聚集成藏的油氣運(yùn)移動(dòng)力，并在構(gòu)造上傾方向(隆起邊緣帶或上傾斜坡)的局部圈閉(如地層尖滅帶)形成油氣富集。塔西南塔中隆起南部后期均發(fā)生了整體性的南傾改造，早期侏羅系油氣藏相應(yīng)發(fā)生調(diào)整［30］。

(2)油氣藏的整體貧化。形成此類(lèi)油氣成藏效應(yīng)必須同時(shí)具備4個(gè)條件［31］:快速隆升剝蝕、砂泥巖交互式配置、具有較高的泥地比、改造期儲(chǔ)層致密。泥地比高的致密碎屑巖層系強(qiáng)烈隆升與剝蝕后，由于泥巖的回彈效應(yīng)比砂巖的回彈效應(yīng)小，泥巖在回彈中為了保持孔隙中的流體壓力平衡，而從砂巖中吸取地層水，直接導(dǎo)致氣藏或地層產(chǎn)生負(fù)壓現(xiàn)象。鄂爾多斯盆地伊陜斜坡帶上古生界低壓氣田的形成與泥巖吸水效應(yīng)有關(guān)，同時(shí)也是造成氣田區(qū)氣水關(guān)系復(fù)雜的主要因素之一［32］。準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系油藏的晚期調(diào)整過(guò)程便是典型實(shí)例，早期車(chē)—莫古隆起周緣聚集的古油藏在后期南傾構(gòu)造改造中被重新調(diào)整，油藏被調(diào)整與再富集［16］。

2.3 晚期斷裂控制遠(yuǎn)源、外源體系油氣成藏

改造期新生斷裂的發(fā)育和先存斷裂的活化可導(dǎo)致深部已聚集油氣的突發(fā)性穿層運(yùn)移并在淺部聚集，形成次生油氣藏［33］。中西部晚燕山期以來(lái)受不均衡構(gòu)造擠壓作用，斷裂活動(dòng)發(fā)育，沿?cái)嗔褞纬蓛?nèi)源遠(yuǎn)源、外源成藏體系油氣富集帶。

川西馬井—什邡地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏成因與馬井構(gòu)造東南翼及其東部發(fā)育的北東向斷層(馬井?dāng)鄬?有關(guān)［34－35］，斷層斷開(kāi)層位從深層須家河組至白堊系，構(gòu)成馬井、什邡地區(qū)良好的氣源斷層。深部的氣源在高壓的驅(qū)動(dòng)下便可沿?cái)鄬蛹捌淦扑閹蛏线\(yùn)移，在向上的過(guò)程中遇到侏羅系良好儲(chǔ)層，天然氣便進(jìn)入其中，再通過(guò)沿層的側(cè)向運(yùn)移，最后富集成藏(圖3)。鄂爾多斯盆地南部鎮(zhèn)涇地區(qū)侏羅系延安組延10錄井油氣顯示與斷裂疊合關(guān)系反映兩者吻合關(guān)系明顯，表明油藏的形成與NW向新都斷裂帶的垂向輸導(dǎo)通道有關(guān)。準(zhǔn)噶爾盆地陸梁侏羅系—白堊系油氣田與西緣車(chē)排子新生界春光、春風(fēng)油田均為內(nèi)源遠(yuǎn)源成藏，油氣源分別來(lái)自于盆1井西凹陷和沙灣凹陷二疊系風(fēng)城組，燕山期壓扭性高陡斷裂體系與不整合面砂體共同提供了油氣遠(yuǎn)距離運(yùn)移的通道［36－38］。塔里木盆地是外源成藏體系發(fā)育的典型地區(qū)，除庫(kù)車(chē)坳陷外，塔北、塔中等盆內(nèi)古隆起碎屑巖油氣藏的分布均與通源斷裂的分布相吻合［39－41］。

此外，作為內(nèi)源成藏體系的鄂爾多斯上古生界、延長(zhǎng)組及四川盆地的須家河組砂巖儲(chǔ)層均屬于典型的致密碎屑巖儲(chǔ)層，已發(fā)現(xiàn)的油氣高產(chǎn)井均位于斷裂帶附近［27，42－44］。斷裂伴生構(gòu)造裂縫是致密碎屑巖儲(chǔ)層改善儲(chǔ)集和滲流性能的關(guān)鍵因素［45－46］，對(duì)油氣富集程度的控制作用明顯，而斷裂帶本身不一定是油氣富集高產(chǎn)帶。盆地基底斷裂系統(tǒng)與擠壓滑脫斷裂均可在沉積地層形成相應(yīng)的微裂隙或剪切裂縫，改善致密儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間與滲流性能，提高油氣的富集程度。

3 油氣聚集及分布

四川、鄂爾多斯盆地晚古生代以來(lái)的原型演化經(jīng)歷了克拉通內(nèi)坳陷/陸緣坳陷向前陸坳陷的疊加轉(zhuǎn)換，海陸混積及湖泊沉積體系發(fā)育，轉(zhuǎn)換期周緣山系交替擠壓致使扇三角洲前緣河道砂體錯(cuò)落疊置與大面積連片分布，與烴源巖在縱向上形成“源—儲(chǔ)”疊覆接觸式配置連片分布。而同期產(chǎn)生的大幅構(gòu)造沉降與埋藏促使大量生烴，形成臨近主力烴源巖的砂體或烴源巖層系內(nèi)部砂體獲得油氣充注，形成油氣大面積成藏與隆起帶、斜坡帶更加富集的特征。因此，燕山期形成的隆起、斜坡帶臨近主力烴源巖的儲(chǔ)集層系是碎屑巖油氣勘探的有利區(qū)。如川西中江斜坡須家河組、川北坳陷中部褶皺隆起帶須家河組—下侏羅統(tǒng)、伊陜斜坡帶長(zhǎng)6與長(zhǎng)8。此外，通源斷裂發(fā)育的遠(yuǎn)源/外源成藏體系儲(chǔ)集層系構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉也具備油氣勘探的有利條件，如川西馬井地區(qū)侏羅系淺層、鄂北泊爾江海子斷裂以北的上古生界。

準(zhǔn)噶爾與塔里木盆地晚古生代以來(lái)經(jīng)歷了裂谷、陸緣坳陷向壓扭性前陸坳陷的疊加轉(zhuǎn)換，海陸混積、鹽堿湖與湖相沉積體系沿盆地邊緣遷移分布，前緣河道砂體與烴源層形成“源—儲(chǔ)”疊覆接觸式和“源—儲(chǔ)”側(cè)向接觸式2種配置類(lèi)型。燕山晚期—喜馬拉雅期強(qiáng)烈的壓扭改造，形成多組壓扭性活動(dòng)斷裂，溝通古生界烴源層系與中新生界源外儲(chǔ)集層系，構(gòu)成區(qū)內(nèi)以?xún)?nèi)源遠(yuǎn)源、外源為主的成藏體系類(lèi)型。因此，通源斷裂發(fā)育的晚期構(gòu)造上斜坡帶碎屑巖層系地層上傾方向構(gòu)造—巖性圈閉與地層尖滅帶是油氣勘探的有利方向。如塔西南麥蓋提斜坡色列布亞大型斷裂帶上傾方向的上古生界—新生界、塔河殘余隆起亞南斷裂帶碎屑巖層系、準(zhǔn)噶爾西北緣紅車(chē)斷裂西側(cè)斜坡區(qū)不同層系等。

4 結(jié)論

(1)晚古生代以來(lái)，中西部地區(qū)大型盆地原型及其更迭差異性特征受“北聚南離”陸緣—陸內(nèi)過(guò)渡構(gòu)造體制向中、新生代“三面會(huì)聚”板內(nèi)構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)換控制，盆地所處的空間位置、基底陸塊屬性與構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換時(shí)序共同決定其碎屑巖層系油氣成藏體系類(lèi)型及其分布。

(2)中西部大型盆地碎屑巖成藏體系對(duì)來(lái)自于晚期多類(lèi)型的構(gòu)造改造有著不同的油氣成藏響應(yīng)。構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換期前淵疊加產(chǎn)生的差異性構(gòu)造沉降控制了內(nèi)源近源體系大面積巖性油氣藏的形成和近隆起帶、斜坡帶相對(duì)富集的特征;燕山晚期以來(lái)強(qiáng)烈的掀斜隆升改造致使近源早期油氣藏調(diào)整與貧化;燕山期以來(lái)的斷裂改造控制了近源體系油氣局部富集高產(chǎn)與內(nèi)源遠(yuǎn)源、外源成藏體系油氣藏的形成。

(3)“近源、源內(nèi)穩(wěn)定區(qū)富集，內(nèi)源遠(yuǎn)源、外源活動(dòng)帶富集”是中西部大型盆地碎屑巖油氣分布的基本特征，依此明確了油氣勘探的主要方向。四川、鄂爾多斯盆地以不斷逼近主力烴源巖內(nèi)源近源(包括源內(nèi))油氣成藏體系為優(yōu)先勘探方向，同時(shí)兼顧內(nèi)源遠(yuǎn)源成藏體系;準(zhǔn)噶爾、塔里木盆地以?xún)?nèi)源遠(yuǎn)源、外源成藏體系為優(yōu)先勘探方向，其次是內(nèi)源近源成藏體系。

致謝:本文研究與成文過(guò)程中，得到了中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院鄭和榮教授、邱桂強(qiáng)教授、尹偉教授、胡宗全教授的悉心指導(dǎo)和幫助;陸永德高級(jí)工程師繪制了部分圖件，在此表示感謝!

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(編輯 徐文明)

Differential characteristics of large-scale basin evolution and hydrocarbon response of clastic strata in central－western China

Fang Chengming1，2，Huang Zeguang2
(1.School of Earth Resource，China University of Geosciences(Wuhan)，Wuhan，Hubei 430074，China; 2.Wuxi Research Institute of Petroleum Geology，SINOPEC，Wuxi，Jiangsu 214126，China)

Taking the petroleum accumulation system of clastic strata as the core，and the large-scale basins in the central－western China(Sichuan，Ordos，Junggar and Tarim)as a unified space－time system，we discussed the formation and distribution of accumulation systems and their petroleum response under the control of the superposition of basins since the Late Paleozoic.The formation and distribution of main hydrocarbon source rock strata，self-sourced and self-and-near-sourced petroleum accumulation systems were constrained by the differential structure of prototype compaction during a tectonic transition period.The self-and-far-sourced，externally sourced and hybrid-sourced petroleum accumulation systems were controlled by the tectonic deformation caused by basin superposition.The superposition of intercontinental systems in the Mesozoic to Cenozoic controlled petroleum behavior in different accumulation systems.First，differential tectonic subsidence which generated by foredeep overlap during a tectonic transition period controlled the formation of large lithologic hydrocarbon reservoirs and relative enrichment near tectonic uplift/slope zones in self-and-near-sourced petroleum accumulation systems.Second，the late Yanshanian uplift tilting made the early near-sourcing hydrocarbon reservoirs adjust or dilute.Finally，fault activities ever since the Yanshanian controlled the partial enrichment and high-yielding of hydrocarbon in self-sourced petroleum accumulation systems，and the formation of self-and-far-sourced and externally sourced petroleum accumulation systems.The self-and-nearsourced and self-sourced petroleum accumulations in the Yanshanian uplift or slope are the main hydrocarbon exploration targets in clastic strata in the central basin.In the western basin，we should focus on the externally-sourced and self-and-far-sourced petroleum accumulation systems on the compression-wrench fault belts of active uplifts.

petroleum accumulation system;basin prototype;petroleum response;clastic strata;centralwestern China

TE121.1

A

1001－6112(2016)06－0703－10

10.11781/sysydz201606703

2016－06－17;

2016－09－20。

方成名(1980—)，男，碩士，高級(jí)工程師，從事含油氣盆地分析研究。E-mail:fangcm.syky@sinopec.com。

國(guó)家“十二五”重大科技專(zhuān)項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”(2011ZX05002－006)和中國(guó)石化科技項(xiàng)目(P15098)資助。