柏道遠(yuǎn),姜 文,熊 雄,鐘 響
BAIDao-Yuan,JIANGWen,XIONGXiong,ZHONGXiang
(湖南省地質(zhì)調(diào)查院,湖南長沙,410016)
(Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 410016,China)
位于雪峰山西側(cè)的雪峰造山帶北西緣及其與四川盆地之間的盆山過渡帶,具備與四川盆地類似的震旦紀(jì)-早古生代海相生、儲、蓋層成油氣地質(zhì)條件[1],但經(jīng)過多年的油氣地質(zhì)調(diào)查和油氣勘探,至今未取得震旦系-下古生界常規(guī)油氣勘探的實(shí)質(zhì)性突破。有關(guān)該地區(qū)油氣成藏條件和成藏規(guī)律研究已取得較多進(jìn)展[2-9],但油氣成藏的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件尚有待探討,區(qū)域油氣成藏遠(yuǎn)景也有待進(jìn)一步明確。
基本油氣地質(zhì)條件及油氣形成演化和保存均與構(gòu)造密切相關(guān),如該地區(qū)生儲蓋層的形成受控于盆地構(gòu)造特征[10-11]、油氣圈閉的形成多受控于構(gòu)造變形[12,13-17]、有機(jī)質(zhì)演化及生排烴過程受控于構(gòu)造沉降和構(gòu)造隆升背景下的沉積埋藏和剝蝕作用[9,18-21]、區(qū)域性油氣運(yùn)移受控于大型隆-凹構(gòu)造格局[22-23]、油氣運(yùn)聚和散逸常與斷裂密切相關(guān)[7-9]、晚燕山期以來的強(qiáng)烈抬升和剝蝕作用導(dǎo)致油氣藏的破壞[4,7,9,18]等。本文對雪峰造山帶北西緣及其與齊岳山斷裂之間地區(qū)(前人所謂隔槽式褶皺帶[12,24-26])的構(gòu)造演化和構(gòu)造格局與油氣關(guān)系進(jìn)行了新的總結(jié)和研究,以深化區(qū)域油氣成藏條件認(rèn)識,明確區(qū)域油氣成藏遠(yuǎn)景。
研究區(qū)及鄰區(qū)自北西往南東分為四川盆地、八面山褶皺帶(盆山過渡帶)、雪峰造山帶和湘中盆地等4個構(gòu)造單元,其間分別以華鎣山斷裂、慈利-保靖斷裂、前泥盆系與上古生界界線為界(圖1)。八面山褶皺帶或盆山過渡帶以齊岳山斷裂為界進(jìn)一步分為西部的隔檔式褶皺帶和東部的隔槽式褶皺帶[12,24-26]。
區(qū)域上自早至晚發(fā)育新元古代冷家溪群及對應(yīng)地層、板溪群及對應(yīng)地層、南華系-震旦系、寒武系-志留系、泥盆系-中三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)-侏羅系、白堊系-古近系等地層。其中冷家溪群為活動陸緣碎屑沉積;板溪群-南華系主要為裂谷盆地火山-碎屑沉積;震旦系-下奧陶統(tǒng)為被動大陸邊緣盆地碳酸鹽和陸源碎屑沉積夾少量硅質(zhì)沉積,總體上自北西往南東碳酸鹽沉積減少、碎屑沉積增多;中奧陶統(tǒng)-志留系為前陸盆地砂、泥質(zhì)為主沉積;泥盆系-下三疊統(tǒng)為陸表海碳酸鹽、陸源碎屑夾硅質(zhì)沉積,上三疊統(tǒng)-侏羅系為陸相擠壓類前陸盆地碎屑沉積,白堊系-古近系為陸相斷陷盆地碎屑沉積。早期的冷家溪群和板溪群主要出露于雪峰造山帶(圖1),反映出造山帶總體更強(qiáng)的逆沖推覆和構(gòu)造抬升作用。
巖漿巖以分布于雪峰造山帶東南緣(溆浦-靖州斷裂以東)的花崗巖為主,另有少量新元古代基性-超基性巖及酸性、中酸性火山巖?;◢弾r以加里東期(志留紀(jì))和印支期(三疊紀(jì))為主,城步東面尚出露少量新元古代花崗巖(圖1)。城步新元古代花崗巖形成于島弧環(huán)境,與南東側(cè)華南洋洋殼俯沖有關(guān)[27]。加里東期花崗巖和印支期花崗巖均為后碰撞環(huán)境下形成的殼源花崗巖,前者與奧陶紀(jì)末-志留紀(jì)初的北流運(yùn)動(崇余運(yùn)動)和志留紀(jì)后期的廣西運(yùn)動導(dǎo)致的地殼增厚有關(guān)[28-29],后者與中三疊世后期印支運(yùn)動主幕導(dǎo)致的地殼增厚有關(guān)[30-31]。
雪峰造山帶內(nèi)逆沖斷裂和褶皺發(fā)育,構(gòu)造線走向自南向北由NNE向逐漸轉(zhuǎn)為NEE向至近EW向。造山帶總體上東部向東逆沖、西部(溆浦-靖州斷裂及以西)向西逆沖,組成背沖構(gòu)造樣式[32-34]。盆山過渡帶東部的隔槽式褶皺帶以下古生界為背斜核部、上古生界為向斜核部的侏羅山式連續(xù)褶皺發(fā)育,褶皺樣式以隔槽式為主,同時也發(fā)育有較多非典型隔槽式的復(fù)雜褶皺[35];多個褶皺常組合成更大規(guī)模的復(fù)向斜和復(fù)背斜。褶皺及地層走向主要為NNE向,少量NE向,桑植-石門復(fù)向斜東段轉(zhuǎn)為NEE向(圖1)。隔槽式褶皺帶內(nèi)褶皺形成時代有印支期和燕山期[36-39],并以燕山期為主(詳見“3.3”節(jié))。
圖1 構(gòu)造單元劃分及加里東期構(gòu)造格局控制下的油氣分區(qū)Fig.1 Tectonic unitsand hydrocarbon division controlled by the Caledonian tectonic framework
雪峰造山帶及其西側(cè)盆山過渡帶主要發(fā)育早震旦世陡山沱組、早寒武世牛蹄塘組、晚奧陶世-早志留世五峰組-龍馬溪組等3套烴源層[3](圖2),其黑色泥頁巖厚度分別可達(dá)20~70 m、10~
在慈利-古丈-鳳凰一線北西地區(qū),主要發(fā)育震旦紀(jì)燈影組、寒武紀(jì)清虛洞組和婁山關(guān)組、奧陶紀(jì)紅花園組、志留紀(jì)小河壩組等5套儲集巖(圖2)。除小河壩組為砂巖儲層外,其它屬礁灘碳酸鹽巖、白云巖、巖溶儲集層,為區(qū)內(nèi)震旦系-下古生界最主要的儲層。在慈利-古丈-鳳凰一線南東地區(qū)(雪峰造山帶主體),震旦紀(jì)-奧陶紀(jì)期間總體處于斜坡-盆地環(huán)境,沉積物以砂、泥質(zhì)為主,缺少有效的碳酸鹽巖儲層。
最主要的區(qū)域性蓋層有下寒武統(tǒng)的泥頁巖、含膏巖系和下志留統(tǒng)的泥頁巖,蓋層厚度大,封蓋能力強(qiáng)(圖2)。
區(qū)內(nèi)震旦系-下古生界自下而上主要發(fā)育3套生儲蓋組合[1],分別為牛蹄塘組暗色泥巖和陡山沱組暗色泥巖(生)-燈影組白云巖(儲)-下寒武統(tǒng)泥頁巖和含膏巖系(蓋)構(gòu)成的下組合,牛蹄塘組暗色泥頁巖(生)-寒武系和奧陶系碳酸鹽巖(儲)-五峰組和龍馬溪組泥巖(蓋)構(gòu)成的中組合,五峰組和龍馬溪組黑色頁巖(生)-小河壩組砂巖(儲)-馬腳沖組(蓋)構(gòu)成的上組合。
現(xiàn)今古油藏的分布發(fā)育指示了油氣成藏區(qū)位。研究區(qū)瀝青、油氣顯示在平面上主要分布于雪峰造山帶北西緣和黔中隆起及周緣,前者有南山坪古油藏[9,18]、王村古油藏[40-41]、秀山古油藏[42]、銅仁萬山古油藏、石阡本莊古油藏[7]、麻江古油藏[21,43-44]、凱里古油藏[44]、丹寨三都古油藏、翁安朵丁古油藏等,后者有仁懷古油藏[22]、金沙巖孔古油藏[20]、開陽洋水古油藏、甕安白斗山古油藏[7]等。據(jù)典型古油藏特征的相關(guān)研究(表1),古油藏的烴源主要來自下寒武統(tǒng)牛蹄塘組(如南山坪古油藏、王村古油藏、秀山古油藏、麻江古油藏、仁懷古油藏、巖孔古油藏等)和下志留統(tǒng)(如凱里殘余油藏、麻江古油藏)烴源巖,為大型古背斜背景下的油氣聚集。以烴源巖、儲集層和蓋層為代表的成藏物質(zhì)基礎(chǔ)以及受隆起控制的古構(gòu)造(特別是背斜構(gòu)造)成為油氣聚集成藏的關(guān)鍵要素[23]。如麻江古油藏位于雪峰造山帶西北緣黔南坳陷麻江古背斜核部,為背斜-巖性復(fù)合圈閉;下寒武統(tǒng)為主力烴源巖,主要儲層是中下志留統(tǒng)翁項(xiàng)群翁二段砂巖,其次為下奧陶統(tǒng)紅花園組灰?guī)r,蓋層為中下志留統(tǒng)翁項(xiàng)群泥頁巖;古油藏原始瀝青儲量達(dá)10億t,原始石油地質(zhì)儲量約16×108t[7]。凱里殘余油藏位于黔南坳陷,跨虎莊魚洞向斜、翁項(xiàng)向斜等5個復(fù)式向斜,為構(gòu)造圈閉;有效烴源巖為下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng),儲層包括下寒武統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)和下志留統(tǒng),蓋層為下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖和中下志留統(tǒng)翁項(xiàng)群泥巖;蓋層至今具有一定的封蓋能力,才使圈閉得以保存部分殘余油氣[7]。
表1 典型古油藏生、儲、蓋層及演化Table 1 Source, reservoir, caprock and evolution of typical paleo-reservoirs
除構(gòu)造圈閉外,尚存在巖性遮擋圈閉,如麻江古油藏志留系砂體受泥質(zhì)巖石包圍所形成的圈閉,黔中古隆起南側(cè)邊緣凱里、都勻、三都等地志留系、泥盆系沿都勻運(yùn)動不整合面超覆所形成的遮擋圈閉等[8]。
成藏旋回晚期或末期的構(gòu)造活動往往是油氣改造破壞的主要動力因素[23]。雪峰造山帶及其周緣地區(qū),目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)海相油氣藏在經(jīng)歷了加里東旋回末期和晚印支-早燕山旋回晚期的隆升剝蝕、斷裂開啟和巖漿活動之后,形成了現(xiàn)今油氣改造和破壞的格局[7,9,18,20,21,43]。其中,加里東中、晚期已經(jīng)形成的油氣藏,在經(jīng)歷了加里東旋回末期廣西運(yùn)動大規(guī)模抬升回返后,油氣圈閉地層大面積暴露遭受剝蝕,從而結(jié)束了加里東旋回期油氣運(yùn)移、聚集的格局;早燕山晚期,雪峰隆起北緣急劇抬升,大部分地層剝蝕深達(dá)下古生界,加之?dāng)嗔哑毡榘l(fā)育,造成烴類逸散而破壞。前者以麻江古油藏為代表,后者以南山坪古油藏最為典型[9]。據(jù)“古油氣藏”成藏條件與破壞的基本地質(zhì)因素解剖分析,雪峰山西側(cè)地區(qū)油氣藏破壞的基本類型可劃分為主力蓋層剝蝕破壞類型(抬升剝蝕破壞型)、斷裂活動破壞類型、熱液破壞類型、天然氣擴(kuò)散破壞類型、大氣水循環(huán)破壞類型等5種[9]。
首先說明,雪峰造山帶主體缺少有效的碳酸鹽巖儲層(見前文),且在加里東運(yùn)動中即強(qiáng)烈變形和大幅隆升(板溪群-震旦系被剝露地表),中新生代更是經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造變形和大幅隆升剝蝕過程[33,34],已完全不具備油氣保存條件和勘探前景。因此本文討論范圍主要限于雪峰造山帶北西緣及其北西側(cè)隔槽式褶皺帶,而未包括雪峰造山帶主體。基于區(qū)域地質(zhì)和油氣地質(zhì)資料,對研究區(qū)構(gòu)造演化、油氣演化過程及相互關(guān)系進(jìn)行了歸納、總結(jié)并示于圖2。值得指出的是,圖2是對研究區(qū)構(gòu)造、沉積和油氣總體特征的概括,由于區(qū)域構(gòu)造格局和地質(zhì)演化過程的復(fù)雜性,局部地區(qū)的細(xì)節(jié)特征可能與圖2有些許差異,但不影響本文的基本分析和結(jié)論。就圖2具體簡述如下。
研究區(qū)繼武陵期(冷家溪期)活動陸緣盆地、雪峰期(板溪期)-南華紀(jì)陸內(nèi)裂谷盆地[45]之后,震旦紀(jì)開始進(jìn)入被動大陸邊緣盆地階段,該階段至早奧陶世末結(jié)束[11]。
早震旦世為碳酸鹽緩坡建設(shè)階段[12],繼南沱大冰期之后進(jìn)入冰后期,冰川消融導(dǎo)致海平面大幅上升,海侵上超背景下形成了陡山沱組淺海相碳酸鹽夾炭泥質(zhì)灰?guī)r沉積,其中含炭巖系成為較好的烴源巖。晚震旦世為碳酸鹽臺地形成階段,研究區(qū)形成了燈影組礁灘相白云質(zhì)沉積,其為最重要的油氣儲層之一。晚震旦世末發(fā)生桐灣運(yùn)動(桐灣上升),燈影組暴露地表并形成大量巖溶孔洞,提供了新的油氣運(yùn)移和儲集空間。
寒武紀(jì)早期構(gòu)造沉降并快速海侵,于滯流海盆及還原環(huán)境下形成牛蹄塘組炭質(zhì)頁巖沉積[46],其為區(qū)域主力烴源巖層,同時也為燈影組儲層的有利蓋層。繼之海水變淺,廣海陸棚環(huán)境下形成石牌組粉砂質(zhì)頁巖和鈣質(zhì)頁巖,屬區(qū)域良好蓋層。寒武紀(jì)中晚期為碳酸鹽臺地形成階段,相繼于局限潮坪環(huán)境下形成清虛洞組灰?guī)r、云巖,于局限臺地環(huán)境下形成婁山關(guān)組礁灘相云巖。婁山關(guān)組礁灘相云巖為區(qū)域重要儲層。
圖2 雪峰造山帶北西緣及其北西側(cè)隔槽式褶皺帶的構(gòu)造演化及海相油氣成藏、破壞過程Fig.2 Tectonic evolution,marine hydrocarbon accumulation and destruction of thenorthwest margin of Xuefeng Orogen Belt and the trough like fold belt
寒武紀(jì)末期開始主力烴源巖牛蹄塘組埋深達(dá)
早奧陶世相繼形成桐梓組臺地淺灘灰?guī)r夾云巖、紅花園組高能灘相粒屑灰?guī)r,其中紅花園組為區(qū)域重要儲層之一。
中奧陶世開始區(qū)域構(gòu)造背景由被動陸緣進(jìn)入前陸盆地[47]。華夏地塊向北西推覆、擴(kuò)增的區(qū)域擠壓背景下的構(gòu)造掀斜導(dǎo)致研究區(qū)海平面快速上升,紅花園期臺地被淹沒,出現(xiàn)陸源碎屑進(jìn)積作用,形成大灣組、牯牛潭組瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r。晚奧陶世早期構(gòu)造相對穩(wěn)定,陸源沉積減少,間歇暴露的潮坪環(huán)境下形成寶塔組龜裂紋灰?guī)r。
晚奧陶世后期發(fā)生都勻運(yùn)動,隆、凹差異增大。華夏地塊與揚(yáng)子地塊幕式匯聚產(chǎn)生巖石圈板塊撓曲,加之兩次全球性的三級海平面變化快速上升導(dǎo)致缺氧及欠補(bǔ)償水體[48],凹陷區(qū)于深水滯流環(huán)境下相繼形成奧陶紀(jì)末期五峰組硅質(zhì)巖、炭質(zhì)硅質(zhì)巖夾凝灰?guī)r沉積和志留紀(jì)初期龍馬溪組炭質(zhì)頁巖沉積,均為重要的烴源層。都勻運(yùn)動中雪峰造山帶北西緣和黔中隆起均產(chǎn)生弱的褶皺變形而成為大型隆起[18,49-51],圈閉形成;周邊油氣向圈閉運(yùn)移、充注,“古油藏”形成。
早、中志留世隨著前陸盆地的發(fā)展,研究區(qū)于淺海、濱海環(huán)境下經(jīng)歷了2個由細(xì)到粗(泥質(zhì)為主到砂質(zhì)為主)的沉積旋回,相繼形成了新灘組泥質(zhì)蓋層、小河壩組砂質(zhì)儲層、馬腳沖組-回星哨組泥質(zhì)為主蓋層、小溪峪組致密砂巖等,其中馬腳沖組中段部分地區(qū)發(fā)育礁相灰?guī)r儲層。志留紀(jì)后期牛蹄塘組埋深達(dá)4000 m以上,源于牛蹄塘組的古油藏進(jìn)入氣藏演化階段[9]。志留紀(jì)后期廣西運(yùn)動(加里東運(yùn)動主幕)發(fā)動,雪峰造山帶北西緣抬升、剝蝕并產(chǎn)生褶皺變形,構(gòu)造圈閉定型,同時氣藏受到破壞和調(diào)整[9];黔中隆起抬升,圈閉內(nèi)油氣進(jìn)入氧化階段[7]。
泥盆紀(jì)-中三疊世再次構(gòu)造沉降,進(jìn)入陸表海盆地階段。泥盆紀(jì)于淺海陸棚-三角洲環(huán)境下形成砂質(zhì)夾泥質(zhì)沉積,石炭紀(jì)臺地相環(huán)境下形成灰質(zhì)沉積,二疊紀(jì)-三疊紀(jì)形成以臺地相碳酸鹽為主,夾半深水陸棚硅質(zhì)巖等沉積。其中泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)均為沉積區(qū)與剝蝕區(qū)并存的古地理格局。期間,源于牛蹄塘組古油藏持續(xù)埋深并裂解生氣,東吳運(yùn)動后埋深增至5000 m以上,原油裂解氣(干氣)達(dá)到最高峰并運(yùn)移至圈閉聚集,形成“古干氣氣藏”;五峰組和龍馬溪組溫度達(dá)生油門限[9]。中三疊世末期印支運(yùn)動發(fā)動[33-34,52],雪峰造山帶北西緣形成褶皺和逆斷裂,同時形成新的圈閉,氣藏受到破壞和調(diào)整[9];桑植-鶴峰以東地區(qū)形成NEE向褶皺(詳見“3.3”節(jié));包括黔中隆起在內(nèi)的其它地區(qū)在印支運(yùn)動中未遭受明顯的褶皺變形[36-37,39]。無論變形與否,研究區(qū)均產(chǎn)生構(gòu)造抬升,開始遭受剝蝕。
晚三疊世-中侏羅世為陸相擠壓類前陸盆地階段[53],研究區(qū)及東南側(cè)雪峰造山帶主體山體抬升剝蝕,同時沅麻盆地和靖州盆地(類前陸盆地)等則相對沉降并充填陸源碎屑沉積;牛蹄塘組排烴至階段末基本結(jié)束;五峰組和龍馬溪組進(jìn)入生氣階段[54]。中侏羅世末發(fā)生早燕山運(yùn)動,研究區(qū)形成褶皺和逆斷裂,可形成新的圈閉,源于五峰-龍馬溪組的氣藏形成。此階段至晚侏羅世山體均強(qiáng)烈抬升遭受剝蝕,氣藏遭受破壞[7,9,18,21]。
白堊紀(jì)開始產(chǎn)生區(qū)域性大規(guī)模伸展,斷裂開啟,山體抬升剝蝕,油氣散逸,氣藏進(jìn)一步遭受破壞;五峰組和龍馬溪組排烴(氣)基本結(jié)束[54];斷陷區(qū)形成陸源碎屑盆地。白堊紀(jì)末期發(fā)生晚燕山運(yùn)動,盆地開始封閉。
古近紀(jì)-第四紀(jì)期間山體持續(xù)或間斷抬升,研究區(qū)進(jìn)一步抬升剝蝕,古氣藏中天然氣全部散逸。
綜上述,研究區(qū)地質(zhì)歷史自早至晚可分為活動陸緣(新元古代武陵期)、裂谷盆地(雪峰期-Nh)、被動大陸邊緣盆地(Z1-O1)、前陸盆地(O2-S)、陸表海盆地(D-T2)、陸相盆地及山體抬升(T3-Q)等幾個階段,自震旦紀(jì)以來經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造-沉積和油氣演化過程。值得強(qiáng)調(diào)的是,源于牛蹄塘組和源于五峰-龍馬溪組的油氣演化過程存在很大差異,后者演化進(jìn)程顯著晚于前者。源于牛蹄塘組油氣的成藏期以加里東期為主,古隆起是控制油氣成藏的首要因素;加里東期形成了和油氣演化有著良好配置關(guān)系的大型古圈閉和生儲蓋組合。燕山-喜山期構(gòu)造運(yùn)動引起的抬升剝蝕是造成該區(qū)早期油氣藏被全面破壞的主導(dǎo)因素。
從區(qū)域構(gòu)造演化過程來看,加里東期的構(gòu)造格局對油氣運(yùn)聚過程和區(qū)域油氣成藏狀況與成藏潛力起到至關(guān)重要的控制作用,據(jù)此可將雪峰造山帶北西緣及西側(cè)盆山過渡帶劃分為2類油氣區(qū),即油氣聚集隆起區(qū)和油氣遷出凹陷區(qū),前者包括雪峰造山帶北西緣隆起和黔中古隆起,后者包括務(wù)川-五峰凹陷帶和平壩-惠水凹陷帶(圖1)。就其構(gòu)造背景和油氣運(yùn)聚過程分析如下。
奧陶紀(jì)末的都勻運(yùn)動開始形成雪峰造山帶北西緣隆起和黔中隆起(水下隆起時間更早[18,49-51]),志留紀(jì)后期廣西運(yùn)動使隆起進(jìn)一步強(qiáng)化。此外,從早古生代-晚古生代期間沉積盆地的構(gòu)造古地理格局來看,雪峰造山帶北西緣隆起和黔中古隆起總體也為相對抬升區(qū)帶,如南山坪地區(qū)[18]。由于雪峰造山帶北西側(cè)的隔槽式褶皺帶在加里東運(yùn)動中總體表現(xiàn)為構(gòu)造抬升,早燕山運(yùn)動(大部地區(qū))或印支運(yùn)動(桑植-鶴峰以東地區(qū)暨桑植-石門復(fù)向斜東段)開始產(chǎn)生褶皺變形,因此上述大型隆-凹構(gòu)造格局直接控制了中侏羅世或中三疊世之前的油氣運(yùn)移場,使得源于牛蹄塘組和五峰-龍馬溪組兩個主力烴源巖層的油、氣自油氣遷出凹陷區(qū)向油氣聚集隆起區(qū)運(yùn)移、聚集(圖1)。這一過程延續(xù)時間極長,導(dǎo)致地質(zhì)歷史中所形成油氣的絕大部分(尤其是牛蹄塘組所生成油氣)由凹陷區(qū)遷移至隆起區(qū),從而嚴(yán)重影響到凹陷區(qū)中生代圈閉內(nèi)天然氣成藏潛力和規(guī)模。此應(yīng)為雪峰造山帶北西緣隆起和黔中隆起發(fā)育大量古油藏,而務(wù)川-五峰凹陷帶和平壩—惠水凹陷帶至今未取得油氣勘探突破的重要原因之一。
雪峰造山帶西側(cè)隔槽式褶皺帶內(nèi)上、下古生界之間為平行不整合,表明褶皺形成于中生代。帶內(nèi)分布最廣的NNE向褶皺形成于燕山期[36,38-39],NE向褶皺形成印支期或燕山期[38],桑植-鶴峰以東的NEE向褶皺形成于印支期[38]。結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造演化背景,本文認(rèn)為桑植-鶴峰以東的NEE向褶皺形成于中三疊世后期的印支運(yùn)動,桑植-鶴峰以西的NE向~NNE向褶皺主要形成于中侏羅世后期的早燕山運(yùn)動,前者與秦嶺-大別-蘇魯構(gòu)造帶碰撞造山以及Sibumasu地塊向印支地塊碰撞增生導(dǎo)致的SN向擠壓有關(guān)[55-56],后者與古太平洋板塊(或伊澤奈崎板塊)俯沖[57-58]產(chǎn)生的NWW 向擠壓[59]有關(guān)。因此,隔槽式褶皺帶內(nèi)中生代油氣圈閉主要形成于早燕山運(yùn)動(桑植-鶴峰以西地區(qū)),少量形成于印支運(yùn)動(桑植-鶴峰以東地區(qū))。
近年來頁巖氣勘探工作表明,五峰-龍馬溪組含氣量遠(yuǎn)高于牛蹄塘組,前者頁巖氣成藏潛力巨大,而后者成藏潛力不容樂觀。就五峰-龍馬溪組而言,對焦頁1井和彭頁1井的對比研究表明[60],背斜帶目標(biāo)層頁巖中形成超壓、頁巖氣含量高并以游離氣為主(焦頁1井);而向斜區(qū)及地層以單斜形式直接出露地表時地層壓力為常壓偏低(壓力系數(shù)0.9~1.0)、頁巖氣含量較低。根據(jù)上述頁巖氣成藏特征可初步推斷,牛蹄塘組因歷史埋藏深、生烴早、演化程度高,其具成烴潛力的有機(jī)質(zhì)干酪根在中生代圈閉形成之前已基本轉(zhuǎn)化為油氣并在多次構(gòu)造運(yùn)動中散失;而五峰-龍馬溪組由于歷史埋藏較淺、生烴晚、演化程度較低,中生代圈閉形成時尚存大量具成烴潛力的干酪根,圈閉形成后這些干酪根持續(xù)裂解而形成天然氣。
總之,在盆山過渡帶,牛蹄塘組的生排烴過程在中生代褶皺形成之前已基本結(jié)束,中生代圈閉構(gòu)造對以牛蹄塘組為烴源巖的下組合和中組合意義總體不大,但若圈閉形成后儲層中殘留有先期天然氣,有可能形成小規(guī)模氣藏;此外,黔中隆起區(qū)先期聚集天然氣可能調(diào)整至中生代圈閉中而形成次生氣藏。五峰-龍馬溪組的主要生排烴過程則持續(xù)至白堊紀(jì)末,因此印支運(yùn)動和早燕山運(yùn)動所形成圈閉(褶皺)可接受五峰-龍馬溪組排烴而形成較大規(guī)模氣藏(上組合)。
值得指出的是,古近紀(jì)晚期-新近紀(jì)(E-N)區(qū)域NE向~NNE向擠壓[52]可形成NW 向褶皺(如桑植縣陳家河西面),現(xiàn)今所見部分圈閉構(gòu)造可能為NW 向褶皺疊加在先期NE向~NNE向褶皺之上所形成。由于此類圈閉形成晚于五峰-龍馬溪組排烴結(jié)束時代(白堊紀(jì)末)(圖2),難以形成氣藏。
基于前文有關(guān)構(gòu)造-油氣演化過程、加里東期構(gòu)造格局與油氣運(yùn)移-聚集關(guān)系以及中生代圈閉與油氣關(guān)系的論述,就研究區(qū)常規(guī)油氣成藏遠(yuǎn)景分析、總結(jié)如下。
(1)主要烴源層牛蹄塘組和五峰-龍馬溪組的有機(jī)質(zhì)演化均已達(dá)過成熟,現(xiàn)今保存的油氣成藏類型應(yīng)為天然氣藏,已無石油成藏遠(yuǎn)景。
(2)不同構(gòu)造區(qū)帶天然氣成藏遠(yuǎn)景有別。
①雪峰造山帶北西緣隆起帶:經(jīng)歷了加里東、印支、早燕山、晚燕山和喜山等多期次構(gòu)造變形事件,抬升時代早、隆升幅度大、剝蝕程度高,即便下部儲層也已剝蝕或出露地表,因此已完全無天然氣成藏遠(yuǎn)景。
②黔中古隆起帶:自奧陶紀(jì)開始至中侏羅世早燕山運(yùn)動期間一直處于構(gòu)造高部位而為油氣運(yùn)移指向區(qū)和油氣聚集區(qū)(圖1),總體成藏遠(yuǎn)景較好。該帶南部主要出露上古生界-中三疊統(tǒng),下、中、上組合均有可能形成較大規(guī)模氣藏。該帶北部志留系和奧陶系多已剝蝕或出露地表,寒武系中、下部多于地腹,因此下組合有形成較大規(guī)模氣藏的可能,但中、上組合氣藏已完全破壞。值得指出的是,由于經(jīng)歷了燕山運(yùn)動強(qiáng)烈的褶皺疊加,黔中古隆起帶內(nèi)天然氣藏主要應(yīng)源于先期氣藏的二次運(yùn)移、聚集,屬次生氣藏。
③務(wù)川-五峰凹陷帶:在早燕山運(yùn)動之前或印支運(yùn)動之前所生成的油氣多已遷移至南側(cè)和東南側(cè)的隆起帶(圖1),因此總體成藏遠(yuǎn)景較差。本區(qū)褶皺暨圈閉主要形成于印支運(yùn)動(桑植-鶴峰以東地區(qū))和早燕山運(yùn)動(桑植-鶴峰以西地區(qū))。由于牛蹄塘組的生排烴過程在中生代構(gòu)造圈閉形成之前已基本結(jié)束,所產(chǎn)生天然氣多已遷出至南側(cè)和南東側(cè)隆起帶,導(dǎo)致下、中組合難以成藏,不過儲層中如殘留少量天然氣則可能充注于圈閉中形成小規(guī)模氣藏,只是幾率較小。由于五峰-龍馬溪組的生排烴過程持續(xù)至白堊紀(jì)末,印支運(yùn)動和早燕山運(yùn)動所形成圈閉接受天然氣充注,可能形成上組合較大規(guī)模氣藏。
值得指出的是,務(wù)川-五峰凹陷帶盡管在加里東運(yùn)動中總體表現(xiàn)為抬升,但從受到區(qū)域擠壓作用考慮,局部或許形成有極為低緩的背斜和圈閉,只是限于工作程度而未識別出來。如存在加里東期圈閉,則下、中組合存在形成較大規(guī)模氣藏的可能性。④黔中古隆起南側(cè)的平壩-惠水凹陷帶,成藏遠(yuǎn)景與務(wù)川-五峰凹陷帶相近,即下、中組合天然氣難以成藏,上組合形成規(guī)模氣藏的可能性較大。
基于變形機(jī)制、變形特征和前述油氣成藏遠(yuǎn)景分析,就雪峰造山帶西側(cè)隔槽式褶皺帶油氣勘探方向簡述如下。
(1)黔中隆起帶南部可尋找下、中、上組合構(gòu)造圈閉天然氣藏,黔中隆起帶北部主要尋找構(gòu)造圈閉的下組合天然氣藏。
(2)務(wù)川-五峰凹陷帶和平壩-惠水凹陷帶以尋找上組合構(gòu)造圈閉天然氣藏為主,兼探下、中組合氣藏。下、中組合氣藏勘探的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是尋找加里東期可能的低緩背斜。
順便指出,上述油氣成藏遠(yuǎn)景和勘探方向主要是對常規(guī)油氣藏而言。由于經(jīng)歷了多期、復(fù)雜構(gòu)造變動和長期的熱演化,研究區(qū)常規(guī)天然氣成藏前景總體而言很不樂觀,常規(guī)氣藏勘探難度極大。作為非常規(guī)油氣重要類型之一的頁巖氣具自生自儲特征,對圈閉條件的要求相對較低,研究區(qū)具有牛蹄塘組和五峰-龍馬溪組兩套很好的炭質(zhì)頁巖,因此頁巖氣成藏遠(yuǎn)景很可能比常規(guī)天然氣更大。
(1)雪峰造山帶北西緣及其北西側(cè)隔槽式褶皺帶主要烴源層牛蹄塘組早奧陶世開始排烴(油)、三疊紀(jì)末排烴(氣)基本結(jié)束;五峰-龍馬溪組晚古生代中期開始排烴(油),白堊紀(jì)末排烴(氣)基本結(jié)束。
(2)都勻運(yùn)動形成了雪峰造山帶北緣隆起和黔中隆起,中侏羅世或中三疊世之前的油氣多由周邊凹陷區(qū)向這兩個隆起區(qū)運(yùn)移、聚集,影響到凹陷區(qū)中生代圈閉內(nèi)天然氣成藏潛力和規(guī)模。
(3)隔槽式褶皺帶內(nèi)中生代圈閉構(gòu)造有可能形成以五峰-龍馬溪組為烴源的較大規(guī)模上組合氣藏;以牛蹄塘組為烴源的下組合和中組合一般難以成藏,但在黔中隆起帶有可能形成次生氣藏。
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