王林琪范存輝范增輝蔣 波
1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院 2.“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)3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 4.中國(guó)石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司
地震勘探技術(shù)對(duì)四川盆地構(gòu)造演化及其區(qū)域沉積作用的推定
王林琪1,2范存輝3范增輝2,4蔣波4
1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院 2.“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)3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 4.中國(guó)石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司
王林琪等.地震勘探技術(shù)對(duì)四川盆地構(gòu)造演化及其區(qū)域沉積作用的推定. 天然氣工業(yè),2016,36(7):18-26.
由于四川盆地經(jīng)歷了古生代以來(lái)長(zhǎng)期的構(gòu)造演化,從克拉通盆地到前陸盆地具有復(fù)雜的地質(zhì)條件,使得天然氣勘探工作難度大。為了完成盆地重點(diǎn)層系的構(gòu)造分析和構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑?duì)下一步該盆地及其周緣天然氣勘探新領(lǐng)域提出新建議,在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合盆地內(nèi)解釋的地震大剖面,分析了四川盆地的構(gòu)造演化,得到了不同構(gòu)造演化時(shí)期的構(gòu)造特征與油氣的形成、聚集的相關(guān)信息;依據(jù)盆地基底結(jié)構(gòu)、以往構(gòu)造單元習(xí)慣劃分邊界、盆地周邊構(gòu)造、盆地構(gòu)造特征、山界及盆地邊界等,對(duì)四川盆地進(jìn)行了構(gòu)造單元?jiǎng)澐?。研究成果表明,四川盆地在其發(fā)展過(guò)程當(dāng)中區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境經(jīng)過(guò)了兩大階段:①第一階段是震旦紀(jì)—早三疊世,以拉張應(yīng)力環(huán)境為主;②中三疊世—第四紀(jì)以擠壓應(yīng)力為主。以此為基礎(chǔ),還進(jìn)一步細(xì)分為7大演化階段:①前震旦紀(jì)基底形成(AnZ);②克拉通坳陷盆地(Z1—S);③克拉通內(nèi)裂陷盆地(D—T2);④大陸邊緣盆地(T3x1-3);⑤前陸盆地(T3x4-6);⑥坳陷盆地(J—N1);⑦盆地定型(Q4)階段。該成果對(duì)四川盆地各套儲(chǔ)層的有利區(qū)帶展布規(guī)律研究具有參考作用。
四川盆地 地震勘探 構(gòu)造特征 構(gòu)造演化史 克拉通盆地 應(yīng)力環(huán)境 沉積控制作用
四川盆地發(fā)育在揚(yáng)子地塊西北部,其為發(fā)育于中生代且復(fù)雜呈現(xiàn)逆沖推覆構(gòu)造的擠壓性構(gòu)造盆地。四川盆地最突出的特點(diǎn)在于其周緣被大量造山帶所包圍,南為大婁山、東南部為江南—雪峰山褶皺帶、東北為大巴山、西北為龍門(mén)山、北為米倉(cāng)山等。盆地中多期次、邊界的構(gòu)造變形是由盆外向盆內(nèi)的逆沖推覆作用所造成的。因此盆地邊緣與盆地內(nèi)部不同構(gòu)造單元具有不同的構(gòu)造特征。
通過(guò)構(gòu)造演化分析在不同時(shí)期的構(gòu)造特征與油氣的形成、聚集息息相關(guān),搞清四川盆地關(guān)鍵界面的構(gòu)造特征,對(duì)四川盆地各套儲(chǔ)層的有利區(qū)帶展布規(guī)律研究有重要的參考意義。
四川盆地在其發(fā)展過(guò)程當(dāng)中,區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境經(jīng)過(guò)了兩大階段:第一階段是震旦紀(jì)—早三疊世,以拉張應(yīng)力環(huán)境為主;中三疊世—第四紀(jì)以擠壓應(yīng)力為主。進(jìn)一步可以細(xì)分為7大演化階段:前震旦紀(jì)基底形成(AnZ)、克拉通坳陷盆地(Z1—S)、克拉通內(nèi)裂陷盆地(D—T2)、大陸邊緣盆地(T3x1-3)、前陸盆地(T3x4-6)、坳陷盆地(J—N1)、盆地定型(Q4)階段[1]。
1.1前震旦紀(jì)基底形成(AnZ)階段
四川盆地的基底(指變質(zhì)基底)分為兩大部分:一部分為結(jié)晶基底,另一部分為變質(zhì)褶皺基底。早在晚太古代和早元古代,揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)發(fā)育以閃長(zhǎng)質(zhì)混合片麻巖(閃長(zhǎng)花崗巖)和花崗質(zhì)混合片麻巖為主體的川中古陸核,其構(gòu)成了本區(qū)的結(jié)晶基底。此外,由于原始地層中夾雜著硅鋁層,導(dǎo)致結(jié)晶基底中出現(xiàn)少量變質(zhì)中酸性火山巖殘余(變粒巖、淺粒巖)。結(jié)晶基底具有形成時(shí)間早、變質(zhì)深、固結(jié)程度高等特點(diǎn)。在中、新生代地質(zhì)事件中,控制了構(gòu)造盆地的形態(tài),在蓋層褶皺中沒(méi)有卷入[2]。
通過(guò)四川盆地及鄰區(qū)基底埋深平面圖分析,基底深度等值線的形態(tài)與盆地的形態(tài)相似,整體表現(xiàn)為環(huán)狀分布?;咨疃绕骄? 000 m左右。盆地西北緣和東南緣有兩個(gè)明顯的呈北東走向的深凹圈閉,西北緣圈閉位于灌縣—廣元斷裂之間,在彭州、綿陽(yáng)、劍閣附近深度較大,最深達(dá)13 000 m;東南緣位于七曜山斷裂附近,最深處在武隆至石柱之間,深度大于10 000 m。東北緣大巴山、米倉(cāng)山前基底埋深也較大,走向?yàn)楸蔽飨?,最大深?1 000 m(圖1)。川中地區(qū)基底埋深變小,一般在8 500~9 500 m范圍內(nèi)變化,樂(lè)山—永川一帶基底埋深最淺,約5 000 m[3]。
1.2克拉通坳陷盆地(Z1—S)階段
1.2.1早震旦世
上揚(yáng)子克拉通初始裂陷階段。圖2為川西地區(qū)早震旦世克拉通裂陷階段正斷層模式圖,其體現(xiàn)出早震旦世克拉通裂陷盆地的發(fā)育階段。在同一時(shí)間段,四川盆地沉積了由陸上火山巖、火山碎屑巖、陸上碎屑巖和冰巖等組成的蘇雄組、開(kāi)建橋組,這也說(shuō)明克拉通急速冷卻的過(guò)程[4]。末期,因?yàn)槌谓\(yùn)動(dòng)的影響,四川盆地及其東部進(jìn)入了廣泛的隆升、剝蝕時(shí)期。因此,這時(shí)形成了許多區(qū)域不整合面。
1.2.2晚震旦世
克拉通坳陷盆地發(fā)展階段。在震旦紀(jì)沉積時(shí)期,可能存在兩期桐灣運(yùn)動(dòng),分別稱為桐灣Ⅰ期和桐灣Ⅱ期,桐灣運(yùn)動(dòng)造成一些地區(qū)剝蝕作用,并且有證據(jù)表明,桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅱ期要比桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅰ期規(guī)模更大,溶蝕的深度更大。從最新地震大剖面的解釋,在川中地區(qū)龍女寺構(gòu)造和川西地區(qū)豐谷、河清構(gòu)造均存在寒武系地層向震旦系地層上超的現(xiàn)象(圖3),說(shuō)明桐灣運(yùn)動(dòng)就已造成這兩個(gè)地區(qū)的初步隆升,為古構(gòu)造高點(diǎn);到了最西邊的秀水地區(qū),可以看出上覆地層寒武系、奧陶系被剝蝕,有明顯的削截現(xiàn)象[5-6]。
圖1 四川盆地老龍壩—高石梯—大巴山地震大剖面
圖2 川西地區(qū)早震旦世克拉通裂陷階段正斷層模式圖
圖3 川中合川地區(qū)寒武系上超在震旦系之上示意圖
1.2.3寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)
坳陷盆地持續(xù)發(fā)育階段。盆地已形成東低西高的地勢(shì),且大部分區(qū)域被穩(wěn)定的陸表海所淹沒(méi),所以川西地區(qū)此時(shí)正處在活動(dòng)性較大的邊緣海環(huán)境中,沉積了一套潮坪—淺海相碳酸鹽巖(石灰?guī)r、白云巖)、頁(yè)巖、云質(zhì)或灰質(zhì)砂巖。這些表象總體上可以得出該沉積階段具有穩(wěn)定的補(bǔ)償性沉積沉降特征。此時(shí)秦嶺洋盆持續(xù)擴(kuò)張,至奧陶紀(jì)末可能達(dá)極盛時(shí)期。
1.2.4志留紀(jì)
克拉通坳陷盆地結(jié)束階段。由于東低西高的地勢(shì),四川盆地及其東部為陸緣淺海及濱海環(huán)境,沉積一套砂泥頁(yè)巖[7]。生烴層系多,生烴母質(zhì)好,具有很強(qiáng)的生烴能力,生成油氣富集成藏并保存至今。
1.2.5早中志留世
因?yàn)橹玖艏o(jì)末的加里東運(yùn)動(dòng),四川盆地及其東部開(kāi)始進(jìn)入隆升、剝蝕期,川中EW向古隆起發(fā)育成形,加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成了寒武系、奧陶系等碳酸鹽巖地層暴露于地表,遭受大氣水溶蝕改造,易形成巖溶性儲(chǔ)層[8]。
此期盆地處在揚(yáng)子板內(nèi)的拉張應(yīng)力環(huán)境。拉張主應(yīng)力方向?yàn)镹W—SE向和NNW—SSE向。在此應(yīng)力作用下:早震旦世引發(fā)了大量巖漿噴發(fā)和侵入,晚震旦世發(fā)生了全盆地第一次廣泛海侵;在盆地西部產(chǎn)生了近東西向的斷塹和斷壘(圖4),在盆地西部和中部出現(xiàn)系列走向NE或NEE張性斷裂帶(圖5);在盆地西中部形成了樂(lè)山—龍女寺大型古隆起,并在后期遭受剝蝕,盆地內(nèi)廣泛缺失泥盆—石炭紀(jì)地層(以P、O之間的不整合面為代表)。隆升的結(jié)果導(dǎo)致盆地內(nèi)出現(xiàn)區(qū)域性拉張構(gòu)造背景,形成系列由梨式正斷層組成的地塹—地壘伸展構(gòu)造樣式(形成Z、?之間的不整合面),盆地東部為坳陷區(qū),成為西隆東坳的“大隆大坳”構(gòu)造格局。
圖4 川中地區(qū)正斷層發(fā)育示意圖
圖5 川中地區(qū)斷至盆地基底及震旦系內(nèi)部的正斷層示意圖
根據(jù)最新地震剖面解釋及構(gòu)造演化史分析,在盆地中部形成的正斷層,由于在樂(lè)山—龍女寺古隆起不同部位的差異性隆升,如樂(lè)山—龍女寺古隆起上存在威遠(yuǎn)、高石梯地區(qū)局部高帶,在高帶的斜坡上存在斷距較大的正斷層,然后向凹陷中間的方向,斷距規(guī)模逐漸減小,如川中局部地區(qū),正斷層上盤(pán)地層(主要是寒武系、奧陶系)厚度明顯要比下盤(pán)厚度大,表現(xiàn)為同沉積斷裂的特征,說(shuō)明這些斷層在寒武系、奧陶系就開(kāi)始形成,到樂(lè)山—龍女寺古隆起形成時(shí)期,進(jìn)一步的拉張應(yīng)力環(huán)境又造成上覆二疊系產(chǎn)生正斷裂(圖5),但是有些正斷層并不具有同沉積性質(zhì),它們是在加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期才形成,這些正斷層上下盤(pán)厚度相當(dāng),并沒(méi)有控制沉積,無(wú)論是哪一種類型的正斷裂,對(duì)于油氣運(yùn)移、聚集均具有一定的作用。因此,從古構(gòu)造位置分析, 川中、川西南、川西長(zhǎng)期位于古隆起及上斜坡地區(qū),對(duì)捕獲早期生成的油氣有利。
1.3克拉通內(nèi)裂陷盆地(D—T2)階段
1.3.1克拉通裂陷盆地(D—P1)早期階段
泥盆紀(jì)至早二疊世為全盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定期。然而泥盆紀(jì)至石炭紀(jì),川西地區(qū)開(kāi)始隆起,只有川東少數(shù)區(qū)域位于海平面下,由于缺少火山活動(dòng),因此只沉積了一套穩(wěn)定型石英砂巖和碳酸鹽巖建造。西部陸緣海保留了志留紀(jì)所發(fā)育的構(gòu)形,只是沉降的速率減緩,因此沉積一套穩(wěn)定—次穩(wěn)定型建造,并時(shí)常伴有間歇性火山活動(dòng)。早二疊世陽(yáng)新統(tǒng)海平面上升,東部依舊位于海平面之下,發(fā)育了細(xì)粒碎屑巖、碳酸鹽巖地層,川中古隆起淹沒(méi)于水下,川西出現(xiàn)裂陷海槽[9-11]。因此,下二疊統(tǒng)烴源巖分布廣泛,是四川盆地的主力烴源層之一,其成藏的主要制約因素為儲(chǔ)層和保存條件。
1.3.2克拉通裂陷盆地(P2—T2)晚期階段
晚二疊世至中三疊世為四川盆地地史上至關(guān)重要的盆地演化階段。因?yàn)槭艿街刑靥崴箻?gòu)造活動(dòng)的影響,西部、北部海域構(gòu)造活動(dòng)特別頻繁。整套地層與下伏早二疊世形成角度不整合(海槽區(qū))和假整合(臺(tái)盆區(qū))接觸[12]。
晚二疊世,四川盆地地勢(shì)總體依舊沒(méi)有改變,整個(gè)期間共完成一次進(jìn)退旋回,主要是海陸交互相灰泥坪沉積與潮坪沼澤含煤沉積。盆地西緣出現(xiàn)許多大陸裂谷型層狀基性玄武巖和侵入巖,與此同時(shí)在附近的區(qū)域又依次出現(xiàn)大量平行排列、條塊分割的隆起和裂陷槽。通過(guò)對(duì)比可以推測(cè),這些裂陷槽在晚二疊世末極盛期可能具紅海型新生洋殼性質(zhì)[13-15]。
早中三疊世,該時(shí)期對(duì)四川盆地乃至整個(gè)上揚(yáng)子臺(tái)盆構(gòu)造格局有著決定性的影響,其構(gòu)造沉積環(huán)境有如下特征:①臺(tái)盆邊緣發(fā)育島陸、水下隆起、生物堤礁組成的隆起帶,其內(nèi)為相對(duì)低洼平坦的半封閉內(nèi)海盆地;②臺(tái)地東西兩側(cè)的臺(tái)緣隆起帶,在三疊紀(jì)不同時(shí)期其地勢(shì)和活動(dòng)性存在差異;③臺(tái)盆與四周廣海相比,最明顯特點(diǎn)是常處于蒸發(fā)潮坪環(huán)境,受潮汐影響時(shí)常在淹沒(méi)或暴露[16-17]。
中三疊世末,四川盆地東部瀘州—開(kāi)江古隆起定型,海平面下降,全盆遭受剝蝕形成區(qū)域不整合面(圖6)。所以,上三疊統(tǒng)主要是一套陸相煤系地層,主要的烴源巖是暗色泥質(zhì)巖和所夾的煤層。瀘州—開(kāi)江古隆起為川東地區(qū)志留系、上下二疊系油氣系統(tǒng)油氣運(yùn)移的主要指向和聚集區(qū)(圖7)。
此期盆地處在揚(yáng)子板緣的拉張應(yīng)力環(huán)境。拉張主應(yīng)力方向?yàn)镾—N和NE—SW。在此應(yīng)力作用下:盆地內(nèi)缺失泥盆紀(jì)和早石炭世的沉積;中晚石炭世受峨眉地裂運(yùn)動(dòng)SW—NE拉張應(yīng)力影響,川東及鄂西地區(qū)形成近東西向的裂陷盆地,海水自東向西侵入盆地,隨后拉張活動(dòng)加劇,使海水遍布全盆沉積了二疊系和下三疊統(tǒng)。早、晚二疊世之間,由于峨眉地裂運(yùn)動(dòng)極盛期影響,盆地內(nèi)瀘州和開(kāi)江兩個(gè)大型古隆起的雛形逐漸開(kāi)始成形[18-19]。
圖6 四川盆地長(zhǎng)寧構(gòu)造—龍崗地區(qū)地震反射大剖面
圖7 四川盆地長(zhǎng)寧—磨溪—龍崗地區(qū)構(gòu)造演化史
從二疊紀(jì)早期的大規(guī)模海侵到三疊紀(jì)中期標(biāo)志海盆收縮的蒸發(fā)巖沉積,盆地內(nèi)發(fā)育了一套完整連續(xù)的海相沉積旋回。早三疊世結(jié)束了盆地長(zhǎng)期受拉張應(yīng)力控制的狀態(tài),此后,盆地一直處于擠壓構(gòu)造環(huán)境中。中三疊世,江南古陸的隆升導(dǎo)致四川盆地受到SE—NW方向的擠壓,使盆內(nèi)瀘州—開(kāi)江古隆起最終發(fā)育完整,并使盆地東部抬升,海水自東向西退出[20]。
1.4大陸邊緣盆地(T3x1-3)階段
四川盆地西部主要沉積了晚三疊世須家河組,由下至上依次為T(mén)3m+T3t(舊稱須一段)、須二段至須六段。T3x1-3被稱為須下盆,T3x4-6被稱為須上盆。須下盆為陸緣坳陷,由被動(dòng)大陸邊緣沉積物(T3m+ T3t)以及狹義的前陸盆地地層組成(T3x2-3),沉積物主體向NW深水方向加厚,而向川中古隆起方向上超、變薄尖滅,川西坳陷與前陸隆起地層厚度存在明顯的差異;前陸盆地晚期也即前陸盆地成熟期,此時(shí),前陸盆地空間在經(jīng)過(guò)前陸盆地發(fā)展期之后,前陸盆地坳陷沉積厚度比前陸斜坡及前陸隆起略大。目前,對(duì)于須家河組的分層,川西及川中地區(qū)現(xiàn)在還未完全統(tǒng)一,川西的須二段與川中地區(qū)所劃分的須二段并不是同一套地層,川中地區(qū)所劃分的須二段可能相當(dāng)于目前川西所劃分的須四段[21]。
1.5前陸盆地(T3x4-6)階段
前陸盆地又分為兩個(gè)發(fā)育階段:狹義前陸盆地、前陸盆地成熟期。
須二段發(fā)育的河流相厚層毯狀砂巖由多個(gè)河道砂體的疊置而成,且砂巖厚度自西向東減薄。須二段砂巖厚度變化范圍為100~500 m,向西泥質(zhì)巖增多。須三段則主要為海灣相的湖沼相泥巖,而砂巖則呈透鏡狀形態(tài)產(chǎn)出,主要出現(xiàn)于盆地西部。前陸盆地補(bǔ)償過(guò)足階段的沉積地層(須四、須五、須六段)完全為陸相沉積物,又被稱為須上盆。其完全為過(guò)補(bǔ)償階段沉積物。須上盆(T3x4-6段)是古龍門(mén)山逆沖帶的山前坳陷,安縣構(gòu)造期是強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)[22]。
須三段末期安縣運(yùn)動(dòng),致使須四段與下伏須三段形成區(qū)域不整合的接觸關(guān)系。與此同時(shí),龍門(mén)山地區(qū)大規(guī)模逆沖褶皺形成山地,也代表川西前陸盆地進(jìn)入了發(fā)育階段。在區(qū)域地震剖面上,該前陸盆地主要形成于川西坳陷與龍門(mén)山前緣的中北段。盆地內(nèi)中三疊統(tǒng)雷口坡組發(fā)生了強(qiáng)烈的自NE向SW的擠壓環(huán)境下的逆沖斷裂變形,結(jié)束了本區(qū)古生代以來(lái)的海相發(fā)育史;另一方面,區(qū)內(nèi)開(kāi)始進(jìn)入前陸盆地早期演化階段,發(fā)育了須家河組大型三角洲和河湖相沉積,并不整合于中三疊統(tǒng)之上。由于經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用,造成儲(chǔ)層致密和非均質(zhì)性極強(qiáng)。此外,沖斷作用導(dǎo)致中三疊統(tǒng)雷口坡組頂部遭受不同程度剝蝕,從而與上覆須家河組呈微角度不整合接觸。
這一階段的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)在盆地北部和東部地區(qū)主要為SE—NW向擠壓,形成較多的NE向構(gòu)造,米倉(cāng)山前緣地區(qū)主要為近南北向擠壓,形成EW向構(gòu)造。通過(guò)研究,須家河組沉積時(shí)期,四川盆地為前陸盆地,從川西至川東分別為前陸沖斷帶、前陸凹陷帶、前陸斜坡帶及前陸隆起帶[23]。前陸沖斷帶及隆起帶以發(fā)育構(gòu)造油氣藏為主,而前陸凹陷、前陸斜坡帶則可能發(fā)育構(gòu)造—巖性油氣藏及巖性油氣藏等復(fù)合油氣藏。
1.6坳陷盆地(J—N1)階段
1.6.1坳陷早期——早侏羅世
印支晚期,四川盆地進(jìn)入坳陷盆地形成的時(shí)期,沉積巨厚的侏羅系。早侏羅自流井沉積初期龍門(mén)山前持續(xù)抬升。該期沉積斷裂活動(dòng)時(shí)有發(fā)生,秦嶺造山帶碰撞造山,S—N向擠壓。但是,四川盆地在早侏羅世整體較為穩(wěn)定。
1.6.2坳陷中期——中侏羅世至早白堊世
燕山早—中幕,盆地遭受來(lái)自兩個(gè)不同方向、不同體系的逆沖推覆作用。首先,北側(cè)的大巴山和米倉(cāng)山等地區(qū)在結(jié)束早侏羅世的短暫寧?kù)o期后,又進(jìn)入了新一期的強(qiáng)烈逆沖推覆時(shí)期,繼承性發(fā)育的“通天”斷層切割背斜核部,破壞了圈閉有效性。其次,同一時(shí)期在華南板塊內(nèi)部發(fā)生了大規(guī)模的由SE向NW的推覆作用,而傳遞到四川盆地內(nèi)部時(shí)由SE向NW方向有相似現(xiàn)象出現(xiàn)(圖8),沖斷作用強(qiáng)度減弱。燕山期龍門(mén)山前深部的斷層轉(zhuǎn)折褶皺作用造成龍門(mén)山的持續(xù)隆升,其構(gòu)造傳遞延伸至龍泉山。最新前人研究成果表明:J3—K1為江南隆起陸內(nèi)造山強(qiáng)烈和衰退時(shí)期,形成隔擋式褶皺主體。在米倉(cāng)山、大巴山南緣表現(xiàn)為壓扭性構(gòu)造和快速抬升特點(diǎn)。
1.6.3坳陷晚期——晚白堊世
燕山晚幕,華南相對(duì)于揚(yáng)子的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)停止,四川盆地也停止了向秦嶺造山帶的擠入作用,大巴山、米倉(cāng)山?jīng)_斷帶在該時(shí)期基本上處于停止活動(dòng)的狀態(tài)。前陸盆地開(kāi)始逐漸萎縮衰亡。但盆地此時(shí)仍遭受來(lái)自SE方向的擠壓,一方面使得川東北地區(qū)大面積缺失上白堊統(tǒng),另一方面盆地繼續(xù)受SE向擠壓,形成川東地區(qū)NE、NNE向褶皺帶,如華鎣山、鐵山、雷音鋪、七里峽、溫塘井背斜等。
1.6.4漸新世—中新世
川西北龍門(mén)山的造山活動(dòng)增強(qiáng),在宣漢—達(dá)縣地區(qū)形成了由NW向SE的擠壓活動(dòng)。在盆地內(nèi)部形成大量NE走向,斷面NW傾的逆沖斷層。另一方面,漸新世以來(lái)南海擴(kuò)張使得華南整個(gè)塊體受推擠向NW運(yùn)動(dòng),同時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[24]。E、N以來(lái),青藏碰撞造山引發(fā)盆地抬升、萎縮消亡。
圖8 四川盆地秀水—金華鎮(zhèn)—龍女寺—合川構(gòu)造地震大剖面
1.7盆地定型(Q4)階段
喜山晚期,印度板塊與歐亞板塊碰撞,強(qiáng)烈的造山作用形成了青藏高原,在此隆升過(guò)程中川東出現(xiàn)向東的滑移分量,使得青藏高原東緣的龍門(mén)山向四川盆地逆沖推覆并產(chǎn)生應(yīng)力傳遞(盆地內(nèi)出現(xiàn)局部構(gòu)造),在之前構(gòu)造活動(dòng)基礎(chǔ)上,龍門(mén)山再次逆沖推覆、造山,盆地定型,形成了四川盆地現(xiàn)今的構(gòu)造格局[25-26]。在喜山期局部構(gòu)造形成時(shí),古隆起、上斜坡早期相對(duì)富集的油氣, 將沿新產(chǎn)生的斷層、裂縫等非毛細(xì)管空間, 由高壓區(qū)(向斜) 向低壓區(qū)(背斜)運(yùn)移聚集而形成油氣藏。因此,長(zhǎng)期繼承性發(fā)展的古隆起及上斜坡對(duì)捕獲油氣更顯得重要。而且喜山期斷裂無(wú)明顯活動(dòng)的斷層相關(guān)褶皺帶則有利于天然氣富集[27-28]。
1)加里東期川中樂(lè)山—龍女寺一線地殼出現(xiàn)規(guī)模性垂向抬升,四川盆地形成大隆大坳構(gòu)造格局,而且該長(zhǎng)期繼承性發(fā)展的樂(lè)山—龍女寺古隆起,有利油氣運(yùn)聚、成藏。晚古生代揚(yáng)子板塊西緣為一克拉通,處于拉張構(gòu)造環(huán)境,構(gòu)造呈地塹—地壘樣式。T2l沉積末期,四川盆地海相沉積的結(jié)束,T3m、T2l之間的不整合面是這一地質(zhì)歷史事件的標(biāo)志,代表四川盆地進(jìn)入大陸邊緣發(fā)展時(shí)期。
2)三疊世中晚期是四川盆地形成發(fā)展過(guò)程中的一次重要構(gòu)造變革時(shí)期,經(jīng)歷了從拉張到擠壓構(gòu)造環(huán)境、從海相沉積到陸相沉積、從大陸邊緣到前陸盆地的轉(zhuǎn)化過(guò)程;從上三疊統(tǒng)須家河組四段沉積開(kāi)始至須家河組五段沉積末,盆地西緣的龍門(mén)山開(kāi)始向東逆沖推覆、褶皺造山,四川盆地開(kāi)始進(jìn)入前陸盆地形成發(fā)展階段。一個(gè)以四川盆地為中心的大型大陸湖泊逐漸形成,開(kāi)始接受主要由厚層砂巖和泥頁(yè)巖、粉砂巖夾煤層相間的沉積,呈東緩西陡的不對(duì)稱狀。此時(shí),從川西至川東分別為前陸沖斷帶、前陸凹陷帶、前陸斜坡帶及前陸隆起帶。前陸沖斷帶及隆起帶以發(fā)育構(gòu)造油氣藏為主,而前陸凹陷、前陸斜坡帶則可能發(fā)育構(gòu)造—巖性油氣藏及巖性油氣藏等復(fù)合油氣藏。
3)J、T3之間的不整合標(biāo)志著四川前陸盆地演化過(guò)程的結(jié)束,侏羅紀(jì)—白堊紀(jì),四川盆地進(jìn)入坳陷盆地的構(gòu)造演化階段,期間龍門(mén)山和米倉(cāng)山—大巴山的逆沖推覆、造山隆升為盆地中西部提供大量的物源,該期坳陷盆地廣泛分布在龍門(mén)山—米倉(cāng)山前與川中隆起北斜坡之間,被中段(霧中山—威遠(yuǎn))燕山晚期龍門(mén)山前的構(gòu)造傳遞導(dǎo)致的抬升和威遠(yuǎn)隆起所分割。喜山晚期,印度板塊與歐亞板塊碰撞,青藏高原形成,龍門(mén)山向四川盆地西緣逆沖推覆,造山隆起,中生代中晚期形成的四川坳陷盆地進(jìn)入構(gòu)造盆地定型階段。
[1] 廖曦, 何緒權(quán), 羅啟厚. 四川原型盆地演化序列及復(fù)合盆地發(fā)展規(guī)律[J]. 天然氣勘探與開(kāi)發(fā), 1999, 22(4): 6-13.
Liao Xi, He Xuquan, Luo Qihou. Evolution sequence of prototype basin and development law of composite basin in Sichuan[J]. Natural Gas Exploration & Development, 1999, 22(4): 6-13.
[2] 李啟桂, 李克勝, 唐歡陽(yáng). 四川盆地不整合發(fā)育特征及其油氣地質(zhì)意義[J]. 天然氣技術(shù), 2010, 4(6): 21-25.
Li Qigui, Li Kesheng, Tang Huanyang. Unconformity characteristics of Sichuan Basin and its geological implication[J]. Natural Gas Technology, 2010, 4(6): 21-25.
[3] 魏國(guó)齊, 楊威, 杜金虎, 徐春春, 鄒才能, 謝武仁, 等. 四川盆地震旦紀(jì)—早寒武世克拉通內(nèi)裂陷地質(zhì)特征[J]. 天然氣工業(yè),2015, 35(1): 24-35.
Wei Guoqi, Yang Wei, Du Jinhu, Xu Chunchun, Zou Caineng,Xie Wuren, et al. Geological characteristics of the Sinian-Early Cambrian intracratonic rift, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(1): 24-35.
[4] 黃丹. 四川盆地西部上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組層序地層學(xué)研究[D].武漢: 長(zhǎng)江大學(xué), 2012.
Huang Dan. Research on sequence stratigraphy of the Upper Permian series Changxing Formation and the Lower Triassic Feixianguan Formation in western Sichuan Basin[D]. Wuhan: Yangtze University, 2012.
[5] 路遙. 普光地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組致密砂巖儲(chǔ)層特征研究[D].武漢: 長(zhǎng)江大學(xué), 2012. Lu Yao.
Tight sandstone reservoir characteristics of Upper Triassic Xujiahe Formation in the Puguang area[D]. Wuhan: Yangtze University, 2012.
[6] 湯聰. 川中東北部中下侏羅統(tǒng)湖相碳酸鹽巖形成環(huán)境探討[D].成都: 成都理工大學(xué), 2012.
Tang Cong. Sedimentary environment of the Middle-Lower Jurassic lacustrine carbonates in the NE Region of the Central Sichuan Basin: Constraints from the sedimentological and geochemical evidences[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2012.
[7] 鄭彧. 川東南北部上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組沉積相特征研究[D]. 成都:成都理工大學(xué), 2012.
Zheng Yu. Sedimentary facies of Changxing Formation in Upper Permian, north area of the southeastern Sichuan Basin[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2012.
[8] 田蒙. 川東涪陵地區(qū)長(zhǎng)興組地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2012.
Tian Meng. Study of seismic reservoir prediction of the Changxing Formation in the Funing area[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2012.
[9] 夏文謙. 川東南北部石炭系黃龍組儲(chǔ)層地質(zhì)特征及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2011. Xia Wenqian.
The reservoir geological characteristics and reservoir prediction of Carboniferous Huanglong Formation in north of southeastern Sichuan Basin[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2011.
[10] 林杰. 通江鐵廠河地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁—灘組合發(fā)育與地裂運(yùn)動(dòng)的關(guān)系[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2011.
Lin Jie. The relationship between the characters of reef-banks facies of Changxing Formation and taphrogenesis in Tongjiang Tiechanghe[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2011.
[11] 章婷. 川東南二疊系茅口組地震相與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2013.
Zhang Ting. Seismic facies and reservoir prediction of Maokou Formation during the Permian in southeast Sichuan[D]. Chengdu:Chengdu University of Technology, 2013.
[12] 簡(jiǎn)高明. 四川盆地大邑構(gòu)造的構(gòu)造建模與構(gòu)造解釋研究[D].成都: 西南石油大學(xué), 2006.
Jian Gaoming. The study of structure modeling and structure interpretation of Dayi in Sichuan Basin[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2006.
[13] 王涌泉. 川東北礁灘氣藏中固體瀝青的地球化學(xué)研究[D]. 廣州: 中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所), 2007.
Wang Yongquan. Geochemical study of solid bitumen from reef and oolitic beach gas reservoirs in Northeastern Sichuan Basin[D]. Guangzhou: Guangzhou Institute of Geochemistry of the Chinese Academy of Sciences, 2007.
[14] 劉莉萍. 川中公山廟構(gòu)造沙一段儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)及裂縫孔隙度數(shù)值評(píng)價(jià)[D]. 成都: 西南石油學(xué)院, 2004.
Liu Liping. The prediction of fracture and fracture porosity numerical evaluation in the member Sha-1 oil reservoir in Shaximiao Formation of Jurassic in Gongshanmiao structure in the center of Sichuan Basin[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2004.
[15] 劉建華, 朱西養(yǎng), 王四利, 魏繼生. 四川盆地地質(zhì)構(gòu)造演化特征與可地浸砂巖型鈾礦找礦前景[J]. 鈾礦地質(zhì), 2005, 21(6):3-12.
Liu Jianhua, Zhu Xiyang, Wang Sili, Wei Jisheng. Geologie tectonic evolutional characteristics and prospecting potential for ISL amenable sandstone type uranium deposits in Sichuan Basin[J]. Uranium Geology, 2005,21(6): 3-12.
[16] 楊光, 汪華, 沈浩, 楊雨然, 賈松, 陳文,等. 四川盆地中二疊統(tǒng)儲(chǔ)層特征與勘探方向[J]. 天然氣工業(yè), 2015, 35(7): 10-16.
Yang Guang, Wang Hua, Shen Hao, Yang Yuran, Jia Song, Chen Wen, et al. Characteristics and exploration prospects of Middle Permian reservoirs in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(7):10-16.
[17] 陳玉. 四川盆地西部中三疊統(tǒng)雷口坡組性層序地層研究[D].武漢: 長(zhǎng)江大學(xué), 2012. Chen Yu. Study on sequence stratigraphy of Middle Triassic Leikoupo Formation in the Western of Sichuan Basin[D]. Wuhan:Yangtze University, 2012.
[18] 沈傳波, 梅廉夫, 徐振平, 湯濟(jì)廣. 四川盆地復(fù)合盆山體系的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和演化[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 2007, 31(3): 288-299.
Shen Chuanbo, Mei Lianfu, Xu Zhenping, Tang Jiguang. Architecture and tectonic evolution of composite basin-mountain system in Sichuan Basin and its adjacent areas[J]. Geotectonica et Metallogenia, 2007, 31(3): 288-299.
[19] 鄒玉濤, 段金寶, 趙艷軍, 張新, 李讓彬. 川東高陡斷褶帶構(gòu)造特征及其演化[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2015, 90(11): 2046-2052.
Zou Yutao, Duan Jinbao, Zhao Yanjun, Zhang Xin, Li Rangbin. Tectonic characteristics and evolution of the high and steep fault folding belt in East Sichuan[J]. Acta Geologica Sinica, 2015,90(11): 2046-2052.
[20] 顏仰基, 吳應(yīng)林. 巴顏喀拉—川西邊緣前陸盆地演化[J]. 巖相古地理, 1996, 16(3): 16-29.
Yan Yangji, Wu Yinglin. Evolution of the Bayan Har-West Sichuan peripheral foreland basin in southwestern China[J]. Sedimentary facies and Palaeogeography, 1996, 16(3): 16-29.
[21] 張連生, 鐘大賚. 從紅河剪切帶走滑運(yùn)動(dòng)看東亞大陸新生代構(gòu)造[J]. 地質(zhì)科學(xué), 1996, 31(4): 327-341.
Zhang Liansheng, Zhong Dalai. The Red River strike-slip share zone and cenozoic tectonics of East Asia continent[J]. Chinese Journal of Geology, 1996, 31(4): 327-341.
[22] 朱宏權(quán). 川西坳陷中段沙溪廟組沉積相與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究[D].成都: 成都理工大學(xué), 2009.
Zhu Hongquan. Depositional fades and reservoir characteristics research and evaluation of Shaximiao Formation, middle area of western Sichuan Depression[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2009.
[23] 梁東星, 胡素云, 谷志東, 袁苗, 石書(shū)緣, 郝彬. 四川盆地開(kāi)江古隆起形成演化及其對(duì)天然氣成藏的控制作用[J]. 天然氣工業(yè), 2015, 35(9): 35-41.
Liang Dongxing, Hu Suyun, Gu Zhidong, Yuan Miao, Shi Shuyuan, Hao Bin. Formation and evolution process of Kaijiang paleohigh in the Sichuan Basin and its controlling effects on gas pool formation[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(9): 35-41.
[24] 張婉. 致密含氣砂巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)應(yīng)用研究——以川東北地區(qū)上三疊系須家河組四段為例[D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),2009.
Zhang Wan. Application and research on reservoir prediction in tight gas sand taking the Upper Triassic Xujiahe fourth formation in Northeast Sichuan as an example[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2009.
[25] 黃澤光, 高長(zhǎng)林, 范小林. 中國(guó)中西部晚古生代—中三疊世沉積盆地原型[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 2012, 34(1): 1-7.
Huang Zeguang, Gao Changlin, Fan Xiaolin. Prototype of sedimentary basins in Central and Western China from Late Paleozoic to Middle Triassic[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2012,34(1): 1-7.
[26] 李宇平. 涪陵北部長(zhǎng)興組礁灘相沉積模式與勘探領(lǐng)域[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2015, 37(4): 29-34.
Li Yuping. Reef sediment distribution and exploration fields of Changxing Formation in Fuling Block, Southeast Sichuan Basin[J]. Journal of Southwest Petroleum University: Science & Technology Edition, 2015, 37 (4): 29-34.
[27] 周川閩,宋麗紅,劉慶松,羅忠,高志勇. 川中須家河組五段河道砂體地震沉積學(xué)刻畫(huà)[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版,2014, 36(4): 1-11.
Zhou Chuanmin, Song Lihong, Liu Qingsong, Luo Zhong, Gao Zhiyong. Seismic geomorphology of channel belts of the 5thinterval,Xujiahe Formation,Upper Triassic in Central Sichuan Basin,China[J]. Journal of Southwest Petroleum University:Science & Technology Edition, 2014, 36(4): 1-11.
[28] 吳雪峰, 韓嵩.前陸盆地沖斷帶須家河組氣藏勘探潛力分析[J]. 天然氣勘探與開(kāi)發(fā), 2014, 37(1):10-13.
Wu Xuefeng, Han song, Exploration potential of Xujiahe Formation gas reservoir in thrust belt, Sichuan Foreland Basin[J]. Natural Gas Exploration & Development, 2014,37(1):10-13.
(修改回稿日期 2016-05-06 編 輯 韓曉渝)
Presumption of the tectonic evolution and regional sedimentation of the Sichuan Basin based on seismic exploration technology
Wang Linqi1,2, Fan Cunhui3, Fan Zenghui2,4, Jiang Bo4
(1. College of Energy Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China; 2. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China; 3. School of Geoscience and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500,China; 4. Geophysical Exploration Company, PetroChina Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610213, China)
NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 7, pp.18-26, 7/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)
Nowadays, gas exploration in the Sichuan Basin is made difficult by its geological complexities due to its long-term tectonic evolution from Cratonic basins to foreland basins since the Paleozoic. To complete the structural analysis and structural unit division of key strata and thereby propose a new plan for the gas exploration in the Sichuan Basin and its periphery, it is necessary to comprehensively analyze the tectonic evolution in the Sichuan Basin on the basis of previous studies and its seismic interpretation section. The data about its structural characteristics at different tectonic evolution stages and hydrocarbon generation and accumulation were obtained. Previously, the Sichuan Basin was divided into different structural units based on its basement structures, including boundaries, basin peripheral structures, basin tectonic features, mountain boundaries and basin boundaries. In this paper, the basin was structurally divided in a new way. It is shown that two regional tectonic stress environments occurred during the development of the Sichuan Basin. The first is the tensile stress environment which lasted from the Sinian to the Early Triassic. And the second is the extrusion stress environment which lasted from the Middle Triassic to Quaternary. Correspondingly, the tectonic evolution is subdivided into seven stages, i.e., the Pre-Sinian basement formation (AnZ), the Cratonic depression basin (Z1-S), the intracratonic rift basin (D-T2), the continental margin basin (T3x1-3),the foreland basin (T3x4-6), the depression basin (J-N1) and the basin finalization (Q4). The research results is of a reference significance to the analysis of the distribution of favorable reservoir zones in the Sichuan Basin.
Sichuan Basin; Seismic exploration; Structural characteristics; Tectonic evolution history; Cratonic basin; Stress environment; Deposition control
10.3787/j.issn.1000-0976.2016.07.003
王林琪, 1992年生,碩士研究生;主要從事非常規(guī)油氣地質(zhì)及地震勘探研究工作。地址:(610059)四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路1號(hào)。電話: 13551835523。ORCID: 0000-0002-9725-1986。 E-mail: rickyjane0113@hotmail.com