中上揚子區(qū)關(guān)鍵構(gòu)造變革期、構(gòu)造變形樣式與油氣保存

湯良杰，崔 敏

(1.中國石油大學(xué) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué) 盆地與油藏研究中心， 北京 102249； 3.中海石油研究中心，北京 100027)

中、上揚子區(qū)發(fā)育多套生儲蓋組合，曾經(jīng)有過多期次大規(guī)模的油氣運移聚集成藏過程，但由于經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造運動，油氣藏破壞和改造十分普遍，后期保存條件成為制約該地區(qū)油氣富集成藏的關(guān)鍵因素。構(gòu)造活動控制了油氣藏破壞與保存的分區(qū)差異性，從而使其成為保存條件評價的重要思路和方法[1-5]。關(guān)鍵構(gòu)造變革期和構(gòu)造變形樣式的確定是研究構(gòu)造活動對油氣保存條件制約的重要手段。翟光明等認為構(gòu)造演化將石油地質(zhì)條件有機地聯(lián)系在一起，并由此決定了油氣藏分布的有序性，并構(gòu)成一個統(tǒng)一的油氣分布整體[6]；田在藝等則提出構(gòu)造應(yīng)力在油氣藏形成與分布過程中起著重要的作用[7]，后期構(gòu)造運動的改造調(diào)整對二次成藏同樣具有重要的作用[8]。針對中、上揚子區(qū)構(gòu)造與油氣保存的關(guān)系，前人也做了大量的研究工作。沃玉進和汪新偉通過對中、上揚子地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型和蓋層發(fā)育情況的分析，認為不同的滑脫深度決定了不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型的構(gòu)造單元中區(qū)域蓋層的剝蝕程度及斷層對油氣保存的性質(zhì),從而決定了其油氣保存條件[9]。倪新鋒從盆地演化及生儲蓋組合的角度討論中、上揚子地區(qū)盆地疊加、改造作用及其對海相盆地含油氣系統(tǒng)形成和演化的影響,從而展望了該地區(qū)的油氣勘探前景[10]。本文通過確定中、上揚子關(guān)鍵構(gòu)造變革期，分析了構(gòu)造變形樣式，探討了關(guān)鍵構(gòu)造變革期構(gòu)造變形樣式對油氣保存的制約。

1 關(guān)鍵構(gòu)造變革期

關(guān)鍵構(gòu)造變革期是指那些大地構(gòu)造環(huán)境發(fā)生根本性轉(zhuǎn)折，導(dǎo)致盆地性質(zhì)和盆地類型出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)換的構(gòu)造變動，包括隆升剝蝕型變革期，沖斷—褶皺型變革期和?！戅D(zhuǎn)換型變革期3種[11]。關(guān)鍵構(gòu)造變革期的確定對于分析盆地演化史及油氣生成運移聚集史具有重要意義。

1.1 廣西運動

發(fā)生在晚志留世末的廣西運動是加里東期最強烈的一次構(gòu)造運動，在中、上揚子地區(qū)形成了大范圍北東走向的構(gòu)造變形。這一時期，研究區(qū)明顯地經(jīng)歷了一個由量變(差異性地殼升降活動)到質(zhì)變(地殼全面隆升成陸)的發(fā)展過程。除華南褶皺帶為角度不整合外，揚子準地臺上普遍發(fā)育為平行不整合[12]。構(gòu)造格局主要為雪峰構(gòu)造帶和樂山—龍女寺隆起、牛首山隆起和黔中隆起。以黔中隆起為例，廣西運動在黔中隆起具體的構(gòu)造特征表現(xiàn)主要有2方面，一是對都勻運動期間形成的褶皺和斷裂的繼承，二是廣西運動末期對都勻運動所形成的褶皺和斷裂的進一步發(fā)展和新生。應(yīng)用波動過程分析的方法計算了黔中地區(qū)主要不整合的剝蝕量，得出了中、下奧陶統(tǒng)頂部不整合平均剝蝕量約為300 m，中、下志留統(tǒng)頂部不整合平均剝蝕量約為250 m(表1)。

1.2 印支運動

印支運動主要發(fā)生在晚三疊世，通常以晚三疊世晚期二橋組湖沼相含煤碎屑巖層與下伏晚三疊世早期三橋組臺地相砂頁巖夾灰?guī)r層或中三疊世晚期局限臺地相白云巖層之間普遍存在的假整合間斷面為代表，是中、上揚子地區(qū)一次重大的構(gòu)造變革，主要表現(xiàn)為海陸的轉(zhuǎn)換[12-13]。這次構(gòu)造運動沒有造成強烈的褶皺和斷裂變形，是古特提斯盆地演化向新特提斯構(gòu)造改造轉(zhuǎn)折時期，構(gòu)造—沉積面貌發(fā)生了根本轉(zhuǎn)變。由于區(qū)域構(gòu)造運動的空間、時間不均一性，印支運動在各個地區(qū)的表現(xiàn)形式差異很大，主要表現(xiàn)為隆坳格局的差異。整個中、上揚子地區(qū)由穩(wěn)定的海相碳酸鹽巖沉積轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴嗪璩练e，由穩(wěn)定的臺地階段轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴鄶嘞蓦A段。同時在印支運動期形成了開江隆起、瀘州隆起和黃陵隆起等，坳陷主要包括川西坳陷和湘鄂西—黔西南坳陷等。這些古構(gòu)造型式，對于在該構(gòu)造階段進入生油高峰期的生油巖所生成的油氣的運聚方向具有控制作用。

表1 研究區(qū)主要剝蝕量初步恢復(fù)

1.3 燕山運動

晚三疊世晚期開始中、上揚子地區(qū)受太平洋板塊和印支板塊向中國板塊斜向俯沖的影響，形成一次地殼上升運動，徹底結(jié)束了該區(qū)的海相沉積的歷史，進入內(nèi)陸湖盆沉積階段，并在侏羅紀時形成內(nèi)陸大型坳陷湖盆。燕山期構(gòu)造活動主要以逆沖褶皺沖斷帶為主，形成了龍門山、米倉山、大巴山和雪峰山等逆沖推覆構(gòu)造[9-10,12-15]。黔中隆起及周緣地區(qū)的侏羅紀沉積與四川盆地基本相同，為當時古四川盆地的一部分。到燕山晚期開始由于南北向左旋直扭性質(zhì)的斷塊構(gòu)造活動日趨強烈，產(chǎn)生褶皺。這一次構(gòu)造事件是該區(qū)最為重要的運動之一，它橫向上幾乎席卷整個中、上揚子地區(qū)，縱向上從板溪群至整個古生代至中生代地層均卷入褶皺(華南區(qū)為晚古生代至中生代地層)。

1.4 喜馬拉雅運動

喜馬拉雅構(gòu)造運動從晚白堊世開始，揚子準地臺處于三面擠壓的構(gòu)造環(huán)境中[14-15]。該時期是中、上揚子地區(qū)又一次構(gòu)造運動方式的改變時期。西部上揚子斷塊表現(xiàn)為擠壓隆升及褶皺疊加作用，而中揚子斷塊則從燕山早期—喜馬拉雅早期的伸展作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄柴R拉雅晚期的擠壓隆升作用。南方喜馬拉雅晚期的構(gòu)造格局可以大致劃分為中揚子拗褶隆升區(qū)、上揚子擠壓隆升區(qū)、江南—雪峰構(gòu)造帶周緣隆升剝蝕區(qū)及華南巖漿斷褶隆升區(qū)。在中、上揚子的大部地區(qū)形成眾多小型第三紀山間斷陷谷地。同時一些早期斷裂由于受東西向擠壓作用亦產(chǎn)生活化，其活動方式與前期南北向左旋扭動作用下的運動方式明顯不同。喜馬拉雅晚期，也即新構(gòu)造期的地殼運動，主要表現(xiàn)為間歇性和差異性陸殼隆升作用，并由此形成了多層次的古夷平面、古溶洞層和河谷階地等構(gòu)造—地貌景觀。

2 關(guān)鍵構(gòu)造變革期與油氣保存

前人大量的研究表明，中、上揚子地區(qū)的區(qū)域蓋層主要為下寒武統(tǒng)、志留系和中、下三疊統(tǒng)[9-10]。關(guān)鍵構(gòu)造變革期對這些區(qū)域蓋層的制約直接決定了區(qū)內(nèi)油氣的保存情況[11]。

2.1 廣西運動對油氣保存的影響

志留系在中、上揚子的原始沉積范圍遠比現(xiàn)今分布范圍大得多，但廣西運動使志留系遭大規(guī)模破壞。中、上揚子區(qū)南緣、雪峰隆起和滇東—黔中隆起區(qū)、川中隆起區(qū)、大巴山之西鄉(xiāng)—嵐皋與云南之永仁—雙江等地區(qū)都存在志留系沉積，但大多在廣西運動之后被剝盡，使得上古生界超覆于前志留系之上。目前中、上揚子地區(qū)尚具蓋層意義的志留系主要分布在除川西以外的四川盆地及其周緣和黔南坳陷以及中揚子的絕大多數(shù)地區(qū)(圖1)。

圖1 中、上揚子區(qū)下志留統(tǒng)區(qū)域蓋層等厚圖[16]

圖2 中、上揚子區(qū)中、下三疊統(tǒng)區(qū)域蓋層等厚圖[16]

2.2 印支運動對油氣保存條件的影響

印支運動對中、上揚子及鄰區(qū)中、下三疊統(tǒng)的剝蝕作用具有普遍性(圖2)。印支運動同加里東運動相似，在中、上揚子區(qū)均造成大隆大坳,形成了開江隆起、瀘州隆起、江南隆起、黃陵隆起、通?？诼∑鸬?。印支運動使得中、上揚子的大部分地區(qū)剝蝕了部分中三疊統(tǒng)，但川中地區(qū)中三疊統(tǒng)已被全部剝蝕。印支運動是造成該地層被剝蝕的最主要因素，部分地區(qū)上三疊統(tǒng)—侏羅系直接與下伏較老地層不整合接觸。

2.3 燕山運動對油氣保存條件的影響

燕山運動是中、上揚子地區(qū)一次徹底改造運動，它不僅包括褶皺推覆、剝蝕間斷、火山噴發(fā)、巖漿侵入等一系列重大地質(zhì)變化，也促成了早期前陸盆地和晚期張性盆地的形成和發(fā)育。燕山中期的構(gòu)造運動對早燕山期區(qū)域蓋層的剝蝕作用主要表現(xiàn)在四川盆地以外的地區(qū)，在中、下?lián)P子區(qū)，由于運動強度大，僅鄂中的當陽—荊門、天門—嘉魚復(fù)向斜保留三疊—侏羅系，四周皆已剝蝕。燕山運動對四川盆地以外地區(qū)早燕山期區(qū)域蓋層的破壞是致命的,不僅使上三疊統(tǒng)—侏羅系區(qū)域蓋層受到強烈逆沖推覆和肢解、破碎而失去對油氣的有效封蓋作用和整體封存條件，進而也影響到內(nèi)部的志留系等區(qū)域蓋層的整體封存條件。在四川盆地，上三疊統(tǒng)—侏羅系未遭受破壞剝蝕，加上連片分布的下、中三疊統(tǒng)膏鹽層疊合而具備良好的封存條件；中揚子區(qū)燕山運動明顯比四川盆地的強，僅鄂中當陽凹陷與沉湖—土地堂南部保存，四周皆已剝蝕殆盡。

2.4 喜馬拉雅運動對油氣保存條件的影響

喜馬拉雅期南方地區(qū)西部受印度板塊碰撞，東部受太平洋板塊碰撞，呈現(xiàn)為NE向展布的三隆兩坳構(gòu)造格局，在隆起區(qū)被剝蝕地層層位多，區(qū)域蓋層古近系、白堊系、侏羅系均已蕩然無存；而坳陷區(qū)則有少量的古近系、白堊系、侏羅系存在。

3 構(gòu)造變形樣式

中、上揚子區(qū)海相碳酸鹽巖層系經(jīng)歷了多期構(gòu)造變革，并在喜馬拉雅期最終定格。在不同的地史發(fā)展階段，形成了多期斷裂、褶皺和不整合，這種復(fù)雜變形不僅表現(xiàn)在幾何學(xué)和運動學(xué)特征上，還表現(xiàn)在構(gòu)造變形樣式的疊加改造以及構(gòu)造變形的不同動力學(xué)機制上[9-10]。筆者通過川東至雪峰隆起周緣野外地質(zhì)調(diào)查將川東隔擋式褶皺帶、湘鄂西隔槽式復(fù)合斷褶帶、雪峰隆起周緣逆沖構(gòu)造帶的斷層組合，劃分為3種斷層變形樣式并分析了其油氣保存特征(圖3)。

川東地區(qū)主要以發(fā)育隔檔式褶皺為主要特征，由緊閉背斜和寬緩向斜組成?；搶訛橄氯B統(tǒng)鹽巖和中、下志留統(tǒng)泥頁巖，滑脫層位相對較淺，發(fā)育4個典型隔擋式褶皺。背斜東翼地層較陡，西翼緩。變形主要以傾向東的華鎣山斷層為主，其他大多數(shù)為其派生的反向逆沖斷層。

圖3 川東至雪峰隆起斷層變形樣式特征

圖4 川東至雪峰隆起滑脫層位分布特征

湘鄂西地區(qū)滑脫層較川東地區(qū)滑脫層深，主要為志留系和下寒武統(tǒng)泥巖。斷層產(chǎn)狀緩，形成多個東傾的次級斷層。雪峰隆起周緣逆沖構(gòu)造帶由于受到強烈的逆沖推覆，在其前緣發(fā)育一系列的高角度逆沖斷層，滑脫層主要為下寒武統(tǒng)和板溪群(圖4)。

雪峰隆起由東南向西北的逆沖作用，其西北緣發(fā)育大量的高角度突破斷層，大多在地表突破；在湘鄂西地區(qū)則發(fā)育低角度的逆沖斷層，少數(shù)斷層在地表突破與下寒武統(tǒng)和志留系蓋層形成了重要的油氣保存條件，其中南山坪古油藏就是曾經(jīng)存在油氣藏的直接證據(jù)。燕山期的造山運動為油氣的聚集提供了大量的圈閉，后期的強烈抬升、剝蝕和地下水活動是該地區(qū)油氣保存的關(guān)鍵因素，其中斷裂對氣藏的破壞作用遠大于建設(shè)作用，是流體運移和散失的主要通道。所以低角度的沒有在地表突破的逆沖斷層周緣是良好的油氣保存區(qū)。

4 結(jié)論

中、上揚子區(qū)的關(guān)鍵構(gòu)造變革期包括有利于保存條件發(fā)育的廣西運動、印支運動和最后破壞油氣藏的燕山運動和喜馬拉雅運動。不同關(guān)鍵構(gòu)造變革期具有不同的變形樣式，廣西運動和印支運動主要以隆坳格局變化為主，而燕山運動和喜馬拉雅運動主要為水平擠壓形成逆沖突破斷層破壞油藏和局部地區(qū)形成褶皺圈閉。

致謝：在研究工作和論文撰寫過程中，得到了金之鈞教授、何治亮教授、蔡立國教授、李國蓉教授、沃玉進教授、周雁博士的指導(dǎo)和幫助，一并致以深切謝意！

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