竇立榮,溫志新
(中國石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)
100多年的油氣勘探開發(fā)歷史不僅證明了“沒有沉積盆地就沒有油氣”,也證明了不同沉積盆地類型含油氣豐度差別很大[1]。因此,研究沉積盆地的分類方法、探索盆地類型與油氣富集之間的關(guān)系已成為石油地質(zhì)領(lǐng)域的重要研究課題。自上世紀50年代以來,國內(nèi)外出現(xiàn)了多種沉積盆地分類方案,按理論基礎(chǔ)可分為 3大類:①以槽-臺學(xué)說為基礎(chǔ),亦稱為前板塊構(gòu)造時期的盆地分類方案,典型代表是Umbgrove[2]和Weeks[3];②以板塊構(gòu)造學(xué)說為基礎(chǔ),代表人物有Halbouty等[4]、Dickinson[5-6]、Klemme[7]、Bally[8]、陳發(fā)景等[9]、Kingston等[10];③以地球動力學(xué)為基礎(chǔ),代表人物有劉和甫[11-12]、陸克政等[1]、Allen等[13]。分類方案的不斷涌現(xiàn)是由于已提出的分類方案或多或少地存在不足。如槽-臺說以活動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)(或地臺區(qū))兩大構(gòu)造單元為基礎(chǔ),根據(jù)盆地形狀和位置進行類型劃分,雖然分類方案簡潔明了,但缺乏對盆地形成機制的詮釋。板塊學(xué)說的分類最豐富,主要基于盆地所在板塊邊界類型及下伏巖石圈動力機制進行分類,不足之處在于缺乏對各類盆地之間相互關(guān)系的系統(tǒng)解釋。地球動力學(xué)說的分類方案重點強調(diào)了盆地形成的應(yīng)力環(huán)境及其對構(gòu)造格局、沉積物的控制作用,但對盆地演化過程分析明顯不足。因此,有必要探索一種新的簡單易行的沉積盆地分類方法,不僅能用統(tǒng)一理論體系解釋各類盆地的成因及其不同類型之間的關(guān)系,還能反映不同類型盆地的油氣地質(zhì)條件,并對含油氣遠景具有預(yù)測功能。
沉積盆地作為全球構(gòu)造的主要單元之一,其形成、疊加演化同樣受全球板塊構(gòu)造運動的控制。某一地質(zhì)時期特定的板塊構(gòu)造位置具有特定的動力機制,形成特定的盆地類型,稱之為原型盆地。不同原型盆地形成獨特的沉積-構(gòu)造體系決定不同的含油氣條件,這一認識早已得到業(yè)內(nèi)專家的共識,Weeks[14]早在1958年就提出“要了解石油的產(chǎn)出,就必須回到原始沉積盆地中去”,童曉光等[15]認為古地質(zhì)時期盆地類型對生儲蓋等成藏要素的形成至關(guān)重要。但只了解某一地質(zhì)時期的原型盆地還遠遠不夠,隨著板塊運動的不斷進行,不斷有新的原型盆地形成疊加,早期原型盆地的成藏條件會被不斷改造。因此,本文以板塊構(gòu)造演化過程為線索,利用IHS商業(yè)數(shù)據(jù)庫等資料,系統(tǒng)解剖全球483個沉積盆地(見圖1)前寒武紀以來的成盆演化歷史,結(jié)合拉張、擠壓及剪切 3種應(yīng)力環(huán)境,建立不同板塊構(gòu)造位置所形成的原型盆地疊加演化及沉積充填模式,剖析每類原型盆地油氣成藏條件及后續(xù)變化情況,為沉積盆地科學(xué)分類及含油氣遠景準確預(yù)測奠定基礎(chǔ)。
圖1 全球14 類483 個沉積盆地分布圖
自上世紀60年代以來,隨著大陸及海洋鉆探工程的不斷進展,新元古代以來全球板塊構(gòu)運動的演化過程越來越清晰。前寒武紀末期,地球上存在彼此分開的古老克拉通,即北美古陸、波羅的古陸、岡瓦納古陸(包括現(xiàn)今的非洲、南美洲、澳大利亞、南極洲、印度和阿拉伯)、西伯利亞古陸和中國的華南、華北、塔里木等小陸塊[9,16]。古生代,上述古老克拉通逐漸靠攏,在二疊紀形成了全球一個超級大陸(潘基亞超級古陸)、一個大洋(古太平洋)和一個海灣(古地中海)的構(gòu)造格局[9,16]。中生代潘基亞超級古陸伴隨著新特提斯洋、印度洋、大西洋的形成,全球大小板塊整體處于拉張應(yīng)力環(huán)境,以發(fā)生裂解為主。新生代,隨著大西洋、印度洋的持續(xù)擴張,太平洋收縮,新特提斯洋關(guān)閉,全球板塊形成了整體伸展拉張、局部擠壓碰撞的構(gòu)造格局[16-17]。
作為板塊學(xué)說的主要創(chuàng)始人之一,加拿大地質(zhì)學(xué)家 Wilson[18-19]從北大西洋兩次開合的演化歷史以及東非大裂谷-紅海-亞丁灣的形成過程得到啟示,認為大陸張裂、擴張可生成海洋。海洋收縮,兩岸閉合,則形成山脈或陸地,從張裂、擴張到收縮、閉合,構(gòu)成為一個完整的板塊運動演化旋回。并將這個完整旋回劃分為6個階段(見圖2):①胚胎期,地表生成裂谷,如東非裂谷;②少年期,裂谷向兩側(cè)擴張形成海峽,如紅海、亞丁灣;③成年期,擴張為廣闊的海洋,如現(xiàn)代大西洋;④衰退期,在海洋的一側(cè)或兩側(cè)邊緣發(fā)生消減,生成島弧,如太平洋;⑤殘余期,兩側(cè)板塊閉合,并生成新的山脈,如地中海;⑥消亡期,構(gòu)成碰撞縫合線,如喜馬拉雅山等。Burke[20]稱這個洋盆發(fā)展旋回為威爾遜旋回。李春昱等[21]認為這個海洋張裂、閉合造山概念可以成功地解釋全球板塊構(gòu)造演化與海洋、造山帶等主要大地構(gòu)造現(xiàn)象之間的關(guān)系,提供了一個科學(xué)的全球構(gòu)造演化新模式。
圖2 威爾遜旋回與原型盆地疊加演化關(guān)系圖
威爾遜旋回可以科學(xué)地解釋海洋、島弧、山脈等大地構(gòu)造現(xiàn)象。沉積盆地作為全球主要構(gòu)造單元之一,其形成和發(fā)展與這些地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象休戚相關(guān),也應(yīng)該得到合理的解釋?;诖嗽恚ㄟ^解剖全球 483個主要沉積盆地前寒武紀以來成盆演化歷史發(fā)現(xiàn),威爾遜旋回的各個階段盆地的形成機制、盆地類型具有一定的規(guī)律性(見圖 2):①前半個周期成盆動力以伸展拉張應(yīng)力環(huán)境為主,后半個周期以擠壓碰撞為主,而剪切應(yīng)力可以存在于板塊構(gòu)造演化的整個過程,只有局部形成以走滑為主的扭張和扭壓應(yīng)力體系;②每個階段能夠形成固定的盆地類型,稱之為相應(yīng)階段的原型盆地,將每個階段一定能夠形成的原型盆地稱為主要原型盆地,可能形成的原型盆地稱為次要原型盆地。
3.1.1 陸內(nèi)生長裂谷盆地
陸內(nèi)生長裂谷是胚胎期形成的主要原型盆地,是伸展拉張作用使整個巖石圈破裂而形成的狹長沉降帶(見圖3a)[22]。與前人陸內(nèi)裂谷盆地概念的區(qū)別在于強調(diào)邊界斷裂一直控制著整個盆地的形成和發(fā)展,是目前還在活動(生長)的裂谷盆地?,F(xiàn)今地理環(huán)境主要為湖泊狀態(tài),地震和火山活動頻繁,火山活動主要產(chǎn)物為拉斑玄武巖和堿性玄武巖,屬于高熱盆地,地溫梯度為(38~45)℃/km[9,22-24]。典型盆地為東非陸上阿爾伯特裂谷盆地,其動力機制是地幔深部物質(zhì)上涌形成熱點,巖石圈受熱上浮引起地殼減薄并形成拉張性斷裂,盆地基底下降,基底屬性仍為陸殼,每個盆地由一個或多個生長斷層發(fā)育的地塹或半地塹組成[22-24]。
圖3 伸展階段原型盆地疊加演化模式圖(據(jù)文獻[22]修改)
阿爾伯特和蘇伊士灣等陸內(nèi)生長裂谷均已證實具備形成可采儲量大于6 800′104t油當(dāng)量的大油氣田的地質(zhì)條件[22-24],油氣富集程度較高。每個盆地內(nèi)由生長斷層控制的單個斷陷往往形成一個獨立的含油氣系統(tǒng)。烴源巖為深湖相泥頁巖,有機質(zhì)以Ⅰ型和Ⅱ1型為主,TOC值為1%~5%;陡坡帶發(fā)育沖積扇-水下扇-重力流沉積體系,緩坡帶發(fā)育扇三角洲、辮狀河-三角洲和重力流沉積體系;區(qū)域蓋層為最大湖侵期泥頁巖;張性斷裂與砂體配置形成橫縱向油氣運移網(wǎng)絡(luò);以構(gòu)造成藏組合為主,油氣主要富集在滾動背斜、斷鼻、斷塊之中[22-24]。受斷裂多期次幕式活動影響,常規(guī)油藏可能被破壞形成重油、油砂兩類非常規(guī)礦藏,由于現(xiàn)今地表以湖泊地理環(huán)境為主,工程作業(yè)難度大,其他類非常規(guī)勘探價值有限。
3.1.2 陸內(nèi)夭折裂谷盆地
陸內(nèi)夭折裂谷是少年期形成的一類次要原型盆地,是陸內(nèi)生長型裂谷盆地發(fā)展到一定程度,地幔深部熱點消失,巖石圈隨后發(fā)生熱沉降進入坳陷萎縮階段的裂谷盆地。與前人提出的裂谷盆地[7]相比,更加強調(diào)主控邊界斷裂的活動狀態(tài)差異,即控盆斷裂活動已經(jīng)進入停滯期且后續(xù)不再活動的裂谷盆地。如果位于陸內(nèi),斷陷湖盆萎縮并被河流、沖積扇等陸相沉積充填而消亡,現(xiàn)今地表主要為陸地及沼澤環(huán)境,如松遼盆地、錫爾特盆地、西西伯利亞盆地等(見圖1)[25-28]。如果位于薄陸殼的大陸邊緣海上,被河流—三角洲相沉積充填,現(xiàn)今地表為淺海陸架環(huán)境,如北海盆地(見圖 1)[29]。盆地為以斷陷為主的“長斷短坳”結(jié)構(gòu),中下部為斷陷層系,上部為坳陷層系(見圖4a)。與陸內(nèi)生長型盆地相比,由于深幔熱點停止活動,地溫梯度有所降低,一般為(31~39)℃/km[24-29],但仍屬熱盆地。
圖4 陸內(nèi)夭折裂谷盆地(a)、克拉通盆地(b)結(jié)構(gòu)剖面示意圖
勘探證實,該類盆地在進入衰退之前與生長裂谷具有同樣的沉積充填特征,再加上已經(jīng)進入穩(wěn)定拗陷階段,具有極好的大油氣田形成條件[24-30]。但是,并不是所有裂谷盆地都為湖相沉積充填,如西西伯利亞盆地,主裂陷期溝通海水,發(fā)生廣泛海侵,富含Ⅰ和Ⅱ1型有機質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖,TOC值為 1%~11%,目前已發(fā)現(xiàn) 105個大油氣田,為油氣富集程度最高的陸內(nèi)夭折裂谷盆地[28]。類比分析認為該類盆地中,海相沉積充填的裂谷比湖相沉積環(huán)境裂谷非常規(guī)油氣勘探潛力更大。
3.1.3 陸間裂谷盆地
陸間裂谷盆地是少年期形成的一類主要原型盆地,是指當(dāng)陸內(nèi)生長型裂谷繼續(xù)擴張,基底出現(xiàn)初生的、溫度高的狹長洋殼的沉積盆地[9](見圖 3b),Dickinson稱之為原洋裂谷[5],屬于陸內(nèi)生長型湖盆/海盆向開闊被動大陸邊緣盆地的過渡階段,該類型盆地的概念與前人一致。典型代表為紅海盆地(見圖 1),屬于高熱盆地,地溫梯度高于50 ℃/km[31]。構(gòu)造上以洋中脊為中線,兩岸陸殼上發(fā)育階梯狀張性斷裂系統(tǒng)。早期沉積充填為陸相粗碎屑。后期由于海水大量侵入、缺乏淡水補給,加上高地溫梯度和低緯度環(huán)境,碳酸鹽巖和蒸發(fā)鹽巖比較發(fā)育[31]。
該類盆地雖然是在陸內(nèi)生長裂谷之上疊加而成,由于大洋中脊造成的強烈火山活動和極高熱流值,導(dǎo)致陸間裂谷發(fā)生持續(xù)熱隆升及斷塊活動,早期生長裂谷階段所形成油氣藏易受到破壞,發(fā)生二次甚至多次成藏,常規(guī)油氣富集程度可能降低,可能會形成重油油砂等非常規(guī)礦藏。紅海盆地勘探程度低,不排除在鹽下斷壘上礁灘體或碎屑巖中富集油氣的可能。由于現(xiàn)今地理環(huán)境不能進行工程作業(yè),其他非常規(guī)油氣勘探價值有限。
3.1.4 被動大陸邊緣盆地
被動大陸邊緣盆地是成年期形成的一類主要原型盆地,是離散型大陸邊緣,也稱之為大西洋型大陸邊緣或不活動型大陸邊緣的沉積盆地(見圖3c)[10,32-34]。典型盆地為桑托斯、尼日爾三角洲和卡納爾文等盆地(見圖1)。它是經(jīng)過陸內(nèi)裂谷(基底為陸殼)到陸間裂谷出現(xiàn)窄洋殼后,軟流圈繼續(xù)擴張,帶動巖石圈向洋中脊兩側(cè)運動,形成開闊的新生大洋,此時大陸邊緣如放置于傳送帶上被動地向洋中脊兩側(cè)搬運,稱之為被動大陸邊緣。隨時間的延續(xù),被動陸緣發(fā)生熱沉降,加上由于沉積物負荷的重力作用導(dǎo)致的區(qū)域性撓曲沉降,形成大范圍的沉積棱柱體,分布于陸殼、過渡殼及洋殼上,向遠洋方向以厚度1 000 m為外圍邊界,稱之為被動大陸邊緣盆地,該類型概念與前人一致。一般火山活動較少,為中熱盆地,地溫梯度為(25~35)℃/km[32-35]。
該類盆地沉積充填厚度大,沉積中心一般 5~12 km,縱向上包括下部陸內(nèi)生長裂谷盆地碎屑巖(少數(shù)裂谷晚期發(fā)育碳酸鹽巖建造)、中部過渡期陸間裂谷碎屑巖(少數(shù)盆地以發(fā)育紅海型碳酸鹽巖和蒸發(fā)鹽巖沉積層系)和上部漂移拗陷期被動陸緣海相碎屑巖/碳酸鹽巖臺地 3套沉積層系[32-35],具有明顯的下斷上坳型盆地結(jié)構(gòu)。橫向上拗陷期從陸向??梢詣澐譃殛懠?、陸坡、陸隆和深海平原 4個構(gòu)造沉積單元[36]。下部陸內(nèi)生長裂谷沉積層系前已述及,一般都具有較好的成藏條件,當(dāng)陸間裂谷和漂移拗陷期沉積較薄只能作為區(qū)域蓋層時,在裂谷層系頂部可形成大油氣田,如澳大利亞西北大陸架的卡納爾文、布勞斯及波拿帕特等系列盆地(見圖 1)。中部陸間裂谷沉積層系發(fā)育碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖組合時,下部生長裂谷中的油氣運移至鹽下礁灘體中,可形成大規(guī)模油氣田,如南美東海岸的桑托斯盆地。上部漂移期海相沉積層系本身如果厚度大于 4 500 m,也能形成成群成帶分布的大油氣田群,儲集層主要為三角洲-重力流沉積體系,其最多可以發(fā)育 3套烴源巖層系[34]:①下部陸內(nèi)生長型裂谷層系,一般發(fā)育湖相/海相Ⅰ和Ⅱ1型有機質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖,TOC值為1%~11%;②上部被動陸緣階段漂移坳陷層系,發(fā)育海相Ⅱ、Ⅲ型有機質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖,TOC值為 1%~6%;③如果坳陷層系在中新世以來發(fā)育高建設(shè)型三角洲(沉積中心厚度大于4 000 m),三角洲層系本身也發(fā)育Ⅱ、Ⅲ型有機質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖,TOC值為1.0%~2.2%,最高可達14.4%[34]。除了在岸上或淺水形成重油油砂礦藏外,由于現(xiàn)今地理環(huán)境工程作業(yè)難度大,其他非常規(guī)油氣勘探價值有限。
3.1.5 內(nèi)克拉通盆地
內(nèi)克拉通盆地,簡稱克拉通盆地(見圖4b)[37],指分布于相對穩(wěn)定大陸巖石圈(克拉通)內(nèi)部,早期經(jīng)過短暫伸展誘發(fā),在晚古生代末期以前就進入緩慢拗陷階段的沉積盆地,與前人概念相比有兩點不同:①盆地形成要老,即晚古生代末期之前就已經(jīng)開始發(fā)育;②解剖發(fā)現(xiàn)所有克拉通盆地形成都是經(jīng)過一定程度的伸展誘發(fā)所致,盆地底部發(fā)育張性斷層或一定程度的裂谷層系。典型盆地如威利斯頓、巴拉納和巴黎等盆地(見圖1)。其成因機制是早期受熱巖石圈冷卻,熱沉降形成大面積下拗接受沉積充填,隨著后期沉積負載作用的加強繼續(xù)發(fā)育。屬于中熱盆地,地溫梯度為(19~30)℃/km[25-26,37-40]。
內(nèi)克拉通盆地一般比較開闊,比較均勻的下拗,翼部一般平緩地過渡到周圍臺地而沒有明顯的構(gòu)造邊界。整個盆地的橫剖面基本對稱,構(gòu)造簡單,褶皺平緩,斷層不發(fā)育。受板塊多旋回影響,板塊周緣威爾遜旋回在板內(nèi)克拉通盆地具有明顯沉積響應(yīng)。前半個伸展拉張階段一般發(fā)生海侵形成廣闊的陸表海,以細粒沉積為主;后半個擠壓碰撞階段對應(yīng)海退,粗碎屑增多,碰撞回返期可能形成區(qū)域不整合面。只有位于塔里木、揚子等小型古老克拉通(板塊)之上的克拉通盆地才容易被周緣造山改造為前陸盆地的一部分,因此,發(fā)育在澳大利亞、西伯利亞、波羅的、南美、北美等大型古老克拉通之上的克拉通盆地,雖然經(jīng)過了上億年的發(fā)展歷史[1,37-40],現(xiàn)今依然處于克拉通拗陷階段。除了發(fā)育河流、三角洲及沼澤相沉積以外,大部分盆地在漫長地質(zhì)時期曾發(fā)生海侵,可能發(fā)育大范圍的碳酸鹽巖及蒸發(fā)鹽巖[1,37-40]。
克拉通盆地在漫長的地質(zhì)歷史中極易受到區(qū)域隆升而被剝蝕破壞,含油氣條件差別大[37-40]。油氣是否富集主要受控于 3大因素[37-40]:①早期短暫伸展期能否形成沉積厚度比較大的夭折裂谷層系,厚度越大,烴源巖條件越好;②在漫長的地質(zhì)時期中是否發(fā)育大范圍海進-海退沉積旋回,每個旋回一般對應(yīng)于一個威爾遜旋回[1],從下至上發(fā)育海相、過渡相及陸相沉積地層,其中海相及過渡相均可形成泥頁巖及煤系地層兩類有效烴源巖,有機質(zhì)類型主要為Ⅱ、Ⅲ型,TOC值為 0.6%~10.0%;③沉積充填是否連續(xù),如果位于大型古老克拉通內(nèi)且遠離匯聚型大陸邊緣,演化過程中沒有經(jīng)歷過長期、大范圍的隆升剝蝕,生儲蓋等基本成藏要素能夠有效保存,該類盆地儲集層以大型辮狀河-三角洲沉積體系為主,低緯度地區(qū)可能發(fā)育臺緣及斜坡相礁灘體建造,除了可以形成以巖性、成巖、生物礁灘體等地層圈閉為主的常規(guī)油氣藏之外,也可以形成頁巖油氣、致密油氣和煤成氣等非常規(guī)油氣富集層系[37-40]。
擠壓碰撞應(yīng)力環(huán)境是相對于板塊之間的相互作用而言,整體上地殼或巖石圈發(fā)生縮短變形,但在一定的時期內(nèi)板塊邊緣島弧兩側(cè)存在著局部伸展與擠壓應(yīng)力交替環(huán)境。
3.2.1 衰退期
成熟大洋進入衰退期有“單邊型”和“雙邊型”兩種衰退形式(見圖5)。單邊型衰退是指洋殼的一側(cè)不發(fā)生俯沖,板塊只隨洋殼向俯沖一側(cè)漂移,始終保持被動大陸邊緣狀態(tài),類似于現(xiàn)今的孟加拉灣西海岸盆地;另一側(cè)密度大的海洋板塊俯沖到大陸板塊之下,形成溝-弧-盆體系,類似于現(xiàn)今孟加拉灣東海岸安達曼海及南/中/北蘇門答臘盆地一線[9,41-44](見圖 5a)。雙邊型衰退是指洋殼兩側(cè)均發(fā)生洋殼俯沖,類似于現(xiàn)代的太平洋板塊東、西兩緣,先后均形成溝-弧-盆體系[9,41](見圖 5b)。
圖5 擠壓碰撞階段“單邊型”和“雙邊型”兩類原型盆地演化模式
衰退期,收縮一側(cè)的洋殼開始俯沖后,首先是大陸板塊邊緣被拖拉牽引下傾形成一條深而長的海溝(見圖 5a、圖 5b)。由于大量冷的洋殼進入到陸殼下部發(fā)生摩擦作用,使軟流圈加熱增溫,改變了陸殼邊緣沿著俯沖帶地區(qū)的地幔熱狀態(tài),在較淺部位有一部分洋殼與陸殼熔融,形成中酸性巖漿,上升形成火山島弧,從而形成了與海溝平行的火山島弧鏈[9,41];其他大量熔融物質(zhì)繼續(xù)向陸殼深部和內(nèi)部運動,隨著溫度升高及上地幔的溶解作用,導(dǎo)致玄武巖質(zhì)巖漿沿著島弧靠內(nèi)大陸邊緣一帶發(fā)生復(fù)雜的多個熱對流,其中受熱熔融物質(zhì)分布影響,主對流上升通道位于島弧鏈后內(nèi)側(cè),使島?。ê附雨憵ぃ┡c大陸分開,以形成陸殼基底的裂谷到過渡殼坳陷(高熱流值)為特征,有的可能繼續(xù)擴張出現(xiàn)洋殼形成小洋盆[9,41]。
值得注意的是,主動陸緣溝-弧-盆體系的形成都是在被動大陸邊緣盆地之上疊加而成,但現(xiàn)今勘探開發(fā)程度較高的南/中/北蘇門答臘弧后盆地和塔拉拉等弧前盆地深層并未發(fā)現(xiàn)被動陸緣及裂谷等原型階段沉積地層,推測原因是仰沖板塊之上的早期被動大陸邊緣及其以下裂谷原型階段地層被俯沖板塊拖拉卷入巖石圈深部溶解,也表明原型盆地在橫向上疊加重合程度差異很大,重合度越高,縱向原型階段地層保存越全。
3.2.1.1 弧前體系及原型盆地
海溝,屬于主要原型盆地,與前人概念一致,是兩個板塊收縮碰撞最直接的構(gòu)造單元。如秘魯-智利海溝(見圖 1),完全處于擠壓應(yīng)力環(huán)境,為典型高壓低溫變質(zhì)發(fā)育帶,與島弧平行呈線性展布,水深為6~11 km(見圖5a、圖5b),為“最冷”的盆地[1,9],推測地溫梯度低于20 ℃/km。海溝屬于饑餓性沉積補償充填,沉積物主要包括兩部分:①俯沖板塊刮擦保留下來的遠洋沉積物,直接覆蓋在洋殼上;②半深?!詈岱e碎屑沉積,主要成分是粉砂、黏土和火山灰,不整合分布于遠洋沉積物上[1,9],缺乏有效生烴條件。
弧前盆地,屬于主要原型盆地,又稱為島弧-海溝間隙盆地,位于海溝坡折點與巖漿弧大前鋒之間,是弧前地區(qū)最重要沉積盆地[9,45-46](見圖5a、圖5b),與前人概念一致。如緬甸近海盆地[45],在整個衰退階段,盆地的構(gòu)造、沉積變化比較明顯。俯沖初期,為簡單的向海斜坡,以半深海相沉積為主,沉積物可以直接進入增生俯沖雜巖帶上及海溝里;隨著俯沖量的增加,盆地向外、向上發(fā)展,盆地水體變?yōu)闇\海及過渡環(huán)境,除碎屑巖沉積之外,溫度純度適宜時可見碳酸鹽巖沉積建造;晚期俯沖雜巖體出露水面,結(jié)束海相沉積。因此,弧前盆地基底性質(zhì)復(fù)雜,一個成熟的弧前盆地往往是跨覆在巖漿弧及俯沖雜巖體上。盆地結(jié)構(gòu)特征明顯,靠近巖漿弧一側(cè),一般為超覆接觸,常發(fā)育正斷層[45],靠近俯沖雜巖體一側(cè)為不整合接觸,發(fā)育擠壓褶皺、沖斷作用及滑塌層。從其演化過程可以發(fā)現(xiàn),弧前盆地地溫梯度變化范圍大,一般介于(20~30)℃/km。衰退階段,弧前盆地往往是跨覆在由巖漿弧及俯沖雜巖體構(gòu)成的構(gòu)造斜坡上,不利于形成賦存有機質(zhì)的沉積空間,含油氣條件一般。但有兩種情況會具有較好的勘探潛力:①如果靠近島弧一側(cè)裂陷作用強烈,能夠溝通海水形成淺海—半深海環(huán)境,利于有機質(zhì)形成與保存,與裂谷盆地類似,具有較好含油氣條件,如秘魯海岸的塔拉拉盆地[46];②后續(xù)進入殘留階段,當(dāng)海溝被深水碎屑填滿而演化成為弧前盆地的一部分時,雖然地溫梯度低,但沉積厚度大,除了淺層發(fā)育生物氣源層系外,沉積中心深層可能形成熱成因氣。儲集層主要為深水重力流水道—海底扇砂體。圈閉類型由陸架淺水區(qū)的擠壓背斜向深水變?yōu)榈头缺承焙蛶r性圈閉[45],如果發(fā)育區(qū)域優(yōu)質(zhì)蓋層,也可能形成常規(guī)大油氣田。地理環(huán)境決定了該類盆地非常規(guī)油氣勘探價值有限。
3.2.1.2 弧后體系及原型盆地
弧后裂谷盆地,是深部熔巖熱對流在弧后地表伸展所致[41],為主要原型盆地(見圖 5a、圖 5b)。典型代表為馬來盆地(見圖 1),該裂谷與前述陸內(nèi)生長裂谷相比有 4點不同[47-48]:①板塊構(gòu)造位置不同,前者只分布在洋-陸匯聚板塊邊緣弧后一側(cè)陸殼上,后者一般位于離散型板塊上;②形成機制不同,前者是洋殼俯沖引起巖漿上返,后者一般認為是地幔柱引起的固定熱點;③地溫梯度更高,一般為(50~60)℃/km,可能與陸殼更薄有關(guān);④反轉(zhuǎn)構(gòu)造普遍發(fā)育,由于俯沖短暫性受阻會轉(zhuǎn)換成水平擠壓,正反轉(zhuǎn)構(gòu)造普遍發(fā)育,后者只有緊鄰造山帶的少數(shù)盆地發(fā)育正反轉(zhuǎn)構(gòu)造。弧后裂谷盆地與陸內(nèi)生長型裂谷盆地具有相近的含油氣條件,不同之處在于反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶往往能夠形成大油氣田[47-48]。除了可以形成重油油藏和油砂礦藏外,由于現(xiàn)今地理環(huán)境不能進行工程作業(yè),該類盆地其他非常規(guī)油氣勘探價值有限。
弧后坳陷盆地,是弧后裂谷盆地繼續(xù)發(fā)展演化、基底陸殼減薄且大量火山-侵入活動形成高熱流值的過渡殼所致(見圖5a、圖5b)[41]。由于弧后裂谷均位于薄陸殼邊緣,經(jīng)過相對較短裂陷期后就能夠進入過渡殼的拗陷階段,屬于主要原型盆地。典型代表為南/中/北蘇門答臘盆地[43]?;『筵晗菖璧匦纬删哂?3大特點[43,48-49]:①沉積建造兩段性十分明顯,下部為裂陷期,一般為斷陷湖盆,上部為拗陷期,發(fā)育三角洲、濱淺海、半深海—深海碎屑巖及碳酸鹽巖多種沉積體系;②由于地殼變薄且被大量巖漿侵入形成過渡殼,熱流值極高,屬于高熱型盆地,地溫梯度為(40~60)℃/km,最高達110 ℃/km;③反轉(zhuǎn)構(gòu)造普遍發(fā)育,原因與上述弧后裂谷一致。弧后坳陷盆地與陸內(nèi)夭折裂谷盆地相似,具有優(yōu)越的成藏條件[43,48-49],不同之處有 3點:①島弧形成的相對封閉海灣環(huán)境,下部裂谷期湖相、中間海陸過渡相及上部拗陷期海相均有利于有機質(zhì)賦存;②自始至終的極高地溫梯度有利于有機質(zhì)大量轉(zhuǎn)化成烴,縱向含油氣層系多且天然氣相對富集;③普遍存在的反轉(zhuǎn)構(gòu)造油氣富集程度高,往往能夠形成大油氣田。非常規(guī)油氣勘探潛力與弧后裂谷類似。
弧后小洋盆,是由于弧后坳陷繼續(xù)演化出現(xiàn)洋殼所致(見圖5b、5c)。需要說明的是,前述弧后裂谷、弧后坳陷和弧后小洋盆與 Karig[41]在板塊構(gòu)造理論基礎(chǔ)上提出的弧后系列盆地形成機理一致。但解剖發(fā)現(xiàn)并不是所有弧后坳陷盆地在弧后海關(guān)閉之前都能繼續(xù)發(fā)展成為弧后小洋盆,為次要原型盆地。典型代表為日本海盆地[50](見圖1)。該類盆地與陸間裂谷盆地相似,具有熱隆升反轉(zhuǎn)、塊斷作用更強烈、火山巖發(fā)育、地溫梯度高(高于40 ℃/km)等特征[50]。該類盆地由于新生洋殼的廣泛發(fā)育,洋殼上沉積充填較薄,早期弧后裂谷及弧后坳陷階段沉積地層被反轉(zhuǎn)改造破壞嚴重,油氣成藏條件一般。
3.2.2 殘留期和消亡期
殘留期屬于衰退期和消亡期的過渡階段(見圖5c、圖5d)。前半階段與衰退期對比,原型盆地唯一變化的是海溝盆地演化為弧前盆地,后半階段的盆地原型與消亡階段一致。以單邊衰退型為例,當(dāng)衰退到一定程度后俯沖受阻,兩大板塊在島弧與海溝地帶形成水平擠壓環(huán)境[9],洋盆范圍不斷縮小,首先發(fā)生弧后海盆/洋盆的關(guān)閉,形成弧后前陸盆地(見圖5d)。以“單邊型”消亡的孟加拉灣為例,東部緬甸中央盆地古新世—中新世的弧后坳陷盆地在中新世末期隨著擠壓隆升,海水向南退出演化為弧后前陸盆地[51];隨著擠壓不斷加強,壓力向中部弧前及海溝方向傳遞,先存弧前盆地漸漸演化為擠壓逆沖帶,海溝變淺變窄并被源于逆沖帶上大量碎屑充滿,海溝消失,形成的巨厚沉積體逐漸卷入弧前盆地的擠壓逆沖帶中,導(dǎo)致弧前盆地范圍擴大,如現(xiàn)今的緬甸近海盆地[45](見圖 5d);隨著繼續(xù)擠壓收縮,西部被動陸緣與中部弧前盆地之間洋殼消失,標志進入消亡階段,西部的被動大陸邊緣與含島弧增生的大陸發(fā)生碰撞,島弧及其兩側(cè)部分地層發(fā)生區(qū)域高壓變質(zhì)形成造山帶,造山帶西側(cè)將會演化為周緣前陸盆地(見圖5e),類似現(xiàn)今的扎格羅斯/阿拉伯盆地[52];最后,隨著擠壓隆升的進一步加強,中間島弧及其兩側(cè)弧后前陸盆地和周緣前陸盆地全部被擠壓隆升形成造山帶,如現(xiàn)今的喜馬拉雅山脈[9],表明一個完整威爾遜旋回的結(jié)束。
3.2.2.1 周緣前陸盆地
屬于主要原型盆地,指“單邊型”殘留盆地洋殼消失后,被動大陸邊緣與含島弧型主動大陸邊緣陸殼碰撞而形成的造山帶前淵盆地(見圖 5e),Bally又稱之為前淵盆地[8]。該類盆地往往平行于造山帶伸展分布,與前人概念一致。代表盆地為阿拉伯/扎格羅斯盆地[52]。屬于中熱型盆地,地溫梯度為(14~32)℃/km[9,25-26,52-53]。大陸之間的碰撞不是一個短暫的瞬時過程[1],早期碰撞導(dǎo)致原來洋殼俯沖引起陸殼的彎曲張性部位發(fā)生反轉(zhuǎn)逆沖,并不斷向大陸方向推進,沉積環(huán)境逐漸由海相向陸相過渡,在殘留洋盆的海底扇之上接受淺海、海陸過渡的河流—三角洲沉積;晚期在碰撞側(cè)向擠壓應(yīng)力的持續(xù)作用下,在仰沖大陸一側(cè)由于疊置沖斷作用上升為造山帶,地殼增厚,整體抬升,結(jié)束淺海沉積,接受年輕山系的陸源碎屑,形成巨厚磨拉石建造[9]。其發(fā)展過程也導(dǎo)致盆地結(jié)構(gòu)明顯不對稱,在靠近造山帶一側(cè)構(gòu)造變形強烈、沉積蓋層形成逆沖褶皺斷裂帶,向大陸一側(cè)構(gòu)造變形逐漸減弱,盆地內(nèi)構(gòu)造一般從近造山帶向斜坡帶依次為逆沖推覆帶、逆沖褶皺帶、褶皺帶[9, 54-55]。
周緣前陸盆地下伏的盆地原型是富集油氣的陸內(nèi)生長裂谷盆地和被動大陸邊緣盆地,晚期受前陸期擠壓改造形成帶狀分布的大型構(gòu)造油氣藏。以全球油氣富集程度最高的扎格羅斯/阿拉伯盆地為例[52-53],寒武紀處于裂谷階段,早古生代到古近紀的始新世一直處于古、新特提斯洋南緣被動大陸邊緣環(huán)境,已證實發(fā)育寒武系、志留系、侏羅系、白堊系、古近系共 5套主要生烴層系,以Ⅱ型有機質(zhì)為主,TOC值為 1%~12%,最高可達 25%;廣泛發(fā)育厚度大、物性好的優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲集層和以蒸發(fā)鹽巖層系為主的多套優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層;前陸擠壓期形成了眾多規(guī)模巨大的背斜油氣藏,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大油氣田 213個,為全球油氣富集程度最高的沉積盆地[52-53]。隨著非常規(guī)油氣勘探開發(fā)工作的開展,將會有更多的致密油氣和頁巖油氣層系被發(fā)現(xiàn)[56-57]。
3.2.2.2 弧后前陸盆地
弧后前陸盆地又稱后退弧盆地[5],屬于主要原型盆地。指“單邊型”一側(cè)或者“雙邊型”兩側(cè)的弧后(裂谷、坳陷或小洋盆)經(jīng)過島弧與大陸之間擠壓碰撞,導(dǎo)致弧后海盆/洋盆關(guān)閉形成的沉積盆地(見圖5c—圖5f),與前人概念一致。如伏爾加-烏拉爾盆地[58]、蒂曼-伯朝拉盆地[59]、西加拿大盆地[53]、緬甸中央盆地[51]等(見圖1)。構(gòu)造上位于仰沖板塊邊緣且完全處于擠壓應(yīng)力狀態(tài),弧后前陸盆地構(gòu)造變形及沉積充填具有明顯的不對稱性,靠近島弧一側(cè)受強烈側(cè)向擠壓作用形成逆沖褶皺帶,近沖斷帶附近沉降幅度大、沉積厚度大、粗碎屑發(fā)育,向大陸一側(cè)地層變形減弱、沉積厚度變薄[1,9,50]。屬于中熱盆,地溫梯度為(19~33)℃/km[25, 53-59]。
需要補充說明的是,雖然現(xiàn)今大部分弧后裂谷/坳陷/小洋盆下部深層缺乏被動陸緣和陸內(nèi)陸間裂谷兩個盆地原型階段地層,但現(xiàn)今大部分弧后前陸盆地下部發(fā)育這兩套地層,也是烴源巖發(fā)育的有利層系[53-55],這也從一定程度上證明原型盆地在縱向上疊加重合程度差異大。
該類盆地成藏條件極好,主要原因是下伏被動大陸邊緣和中部弧后系列盆地本身就具有良好的含油氣條件,現(xiàn)今前陸階段擠壓反轉(zhuǎn)形成圈閉更多、規(guī)模更大,往往能夠形成多個大油氣田[53-59]。以西加拿大弧后前陸盆地為例,現(xiàn)今從下至上證實發(fā)育被動大陸邊緣、弧后斷陷、弧后坳陷、弧后前陸 4個原型階段沉積地層,前3個階段均以海相沉積為主,形成了5套優(yōu)質(zhì)烴源巖,以Ⅱ型有機質(zhì)為主,TOC值為3%~33%,前陸構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)早期海水退出形成的煤系地層,以Ⅱ型有機質(zhì)為主,TOC值最高達13%;發(fā)育多種類型碎屑巖及碳酸鹽巖儲集層;頁巖及致密碳酸鹽巖為區(qū)域蓋層;斷層、砂體及多期次不整合面形成網(wǎng)狀運移通道;后期擠壓反轉(zhuǎn),自造山帶向陸內(nèi)方向形成了山前沖斷褶皺帶—前淵寬緩褶皺帶—斜坡地層圈閉帶(含重油油砂)的成藏模式;不但有豐富的常規(guī)油氣資源,還有重油油砂、致密氣、頁巖油氣和煤層氣等豐富的非常規(guī)資源[53]。
剪切應(yīng)力環(huán)境條件下,沿板塊或斷塊邊界走向的滑移可以形成走滑斷層,亦稱為扭動斷層[1]。走滑斷層在不同的板塊構(gòu)造位置名稱略有不同,一般將位于板塊邊界切穿巖石圈或地殼的走滑斷層稱為轉(zhuǎn)換斷層,將位于板塊內(nèi)部且發(fā)育在地殼內(nèi)部的走滑斷層稱為平移斷層,將大陸逆沖推覆構(gòu)造帶中連接基底主斷層的橫向走滑斷層稱為變換斷層,將發(fā)育于淺層調(diào)節(jié)作用的走滑斷層稱為撕裂斷層[1,60]。
走滑斷裂及其伴生沉積盆地有4個特點[1,12,60-64]:①走滑斷裂可以發(fā)育在不同板塊構(gòu)造位置(板內(nèi)和板緣)、不同區(qū)域應(yīng)力環(huán)境(伸展和擠壓)的構(gòu)造帶上,是剪切應(yīng)力作為平衡調(diào)節(jié)作用的結(jié)果;②走滑斷裂伴生的沉積盆地規(guī)模差異很大,從面積最小的幾十平方千米到最大可達 29′104km2,由于走滑斷層伴有一定傾向滑動分量時才能形成盆地,分量大小差異大導(dǎo)致伴生盆地規(guī)模差異大;③只有在區(qū)域伸展環(huán)境內(nèi)(相當(dāng)于威爾遜旋回前半個周期)的大型走滑斷裂上才能夠形成上萬平方千米規(guī)模的走滑拉分盆地,主要原因可能是區(qū)域擠壓環(huán)境抑制走滑斷裂的活動規(guī)模;④走滑拉分盆地后期由于區(qū)域應(yīng)力場反轉(zhuǎn)擠壓(相當(dāng)于威爾遜旋回后半個周期)導(dǎo)致走滑運動方向變化而形成走滑撓曲盆地。
3.3.1 走滑拉分盆地
走滑拉分盆地是指走滑斷層作用引起的局部伸展環(huán)境下形成的沉積盆地(見圖6a),稱為斜張走滑盆地或扭張盆地[1],與前人概念一致,為剪切環(huán)境形成的主要原型盆地。代表盆地為非洲陸上邦戈盆地[61]及美國西海岸里奇盆地[62]。盆地的幾何形態(tài)一般為紡錘形、菱形、楔形等,盆地規(guī)模差異懸殊,多以小盆地形式存在;具有較高的沉積速率,常有巨厚沉積,可以發(fā)育從海到陸多種沉積類型;屬于冷盆,地溫梯度為(23~26)℃/km;盆地內(nèi)部普遍發(fā)育以正斷層為主的負花狀構(gòu)造和扭壓性反轉(zhuǎn)構(gòu)造[61-63]。
圖6 剪切應(yīng)力環(huán)境盆地形成模式圖
盆地發(fā)育規(guī)模越大成藏條件越好。以非洲陸上邦戈走滑拉分盆地為例,盆地面積為2.36′104km2,強裂陷期控制主要烴源巖發(fā)育,為一套500~1 000 m厚的湖相暗色泥巖,有機質(zhì)類型以Ⅱ1型為主,TOC平均值為3.5%;陡坡和緩坡分別發(fā)育近岸水下扇和扇三角洲砂體,形成多套中—高孔、中—高滲儲集層;湖侵期泥頁巖有效封堵;圈閉條件以斷背斜和斷塊為主,其中負花狀構(gòu)造帶上扭壓反轉(zhuǎn)斷背斜能夠形成大油氣田[63]。由于湖相頁巖有機質(zhì)豐度高,遠離斷裂帶的頁巖油潛力值得關(guān)注。
3.3.2 走滑撓曲盆地
走滑撓曲盆地指走滑構(gòu)造帶中局部擠壓環(huán)境形成的沉積盆地(見圖6b),有人稱之為斜壓走滑盆地或扭壓盆地[1],與前人概念一致,為剪切環(huán)境的主要原型盆地。代表盆地為美國加州中部圣華金盆地[64],該盆地中生代為弧前盆地,新生代由于弧前伸展環(huán)境變?yōu)閿D壓環(huán)境導(dǎo)致西緣的圣安得列斯斷層右行走滑形成正花狀構(gòu)造,因構(gòu)造負荷產(chǎn)生撓曲坳陷,漸新世—早中新世快速沉降,海相沉積充填,隨著周緣擠壓隆升,逐漸過渡為陸相沉積。推測地溫梯度小于25 ℃/km。
走滑撓曲盆地由于擠壓變形程度有限,形成沉積范圍和規(guī)模小,一般本身層系含油氣條件差,但如果象圣華金盆地一樣位于大型轉(zhuǎn)換斷裂帶上,改造了下伏弧前等以海相沉積為主的原型盆地,能夠形成比較好的成藏條件[64]。非常規(guī)油氣成藏條件差。
通過上述主、次原型盆地的形成演化過程分析發(fā)現(xiàn),不同板塊構(gòu)造位置、不同應(yīng)力環(huán)境下原型盆地形成及疊加演化均有固定的軌跡。板塊邊緣以拉張和擠壓為主要應(yīng)力體系,原型盆地的疊加演化過程是以威爾遜旋回為周期且按著固定軌跡循環(huán)往復(fù)進行的,在一個周期的每個階段都能夠形成特定的原型盆地,如周緣前陸盆地一定是按照陸內(nèi)生長裂谷、陸間裂谷、被動大陸邊緣、周緣前陸這一固定發(fā)展軌跡而進行。古老板塊(克拉通)內(nèi)部經(jīng)過早期短暫伸展拉張之后,由于熱沉降進入長期、穩(wěn)定、緩慢拗陷演化階段,在一個威爾遜旋回內(nèi)表現(xiàn)為沉積旋回性,不同旋回之間有間斷,除位于小型克拉通上的盆地在消亡期被改造形成前陸盆地外,自始至終保持克拉通一類原型。板內(nèi)和板緣都可能在剪切應(yīng)力作用下形成走滑拉分和走滑撓曲兩類主要原型盆地,前者一般發(fā)生于威爾遜旋回的前半個階段,后者一般是由于區(qū)域應(yīng)力反轉(zhuǎn)從前者演化而來,相當(dāng)于威爾遜旋回的后半個階段。
在上述研究及前人分類[2-13]基礎(chǔ)上,以每個盆地最新一期板塊構(gòu)造運動所形成盆地原型作為其現(xiàn)今盆地類型,將全球483個沉積盆地劃分為14類(見表1),包括:陸內(nèi)生長裂谷、陸間裂谷、陸內(nèi)夭折裂谷、被動大陸邊緣、內(nèi)克拉通、弧后裂谷、弧后坳陷、弧后小洋盆、弧前、海溝、弧后前陸、周緣前陸、走滑拉分、走滑撓曲等盆地。該劃分方案有兩點意義:①全球現(xiàn)今483個盆地中85%以上為兩類以上原型盆地疊加演化形成,采用該分類可確保每個盆地類型的唯一性,便于推廣應(yīng)用;②通過現(xiàn)今盆地類型可以反演推理其原型盆地疊加過程,科學(xué)分析下伏每個原型階段油氣基本成藏條件及可能變化情況。以扎格羅斯/阿拉伯盆地為例,按此分類原則界定其現(xiàn)今盆地類型為周緣前陸盆地,反映其由陸內(nèi)生長裂谷-陸間裂谷-被動大陸邊緣等盆地疊加演化而來,利用現(xiàn)今勘探開發(fā)程度較高的裂谷和被動大陸邊緣等盆地的油氣成藏規(guī)律,類比其早期裂谷和被動大陸邊緣盆地可能發(fā)育的生儲蓋等基本條件,結(jié)合前陸擠壓反轉(zhuǎn)改造作用的影響,預(yù)測其不同層系現(xiàn)今油氣成藏條件,以便科學(xué)指導(dǎo)勘探部署,發(fā)現(xiàn)更多的油氣藏。
表1 全球沉積盆地類型及基本屬性表
通過上述分類原則,明確了全球14類沉積盆地分布特征,迄今為止,除了陸間裂谷、海溝及走滑撓曲3類盆地外,均有大油氣田發(fā)現(xiàn),總數(shù)量1 123個,總可采儲量達 5 069×108t。類比勘探開發(fā)程度較高的各類盆地油氣成藏條件,基本明確了未來有利勘探方向(見表1、圖1)。
陸內(nèi)生長裂谷分布于東非陸上裂谷系、美國西部盆嶺省和蘇伊士灣等地區(qū),共發(fā)育20個盆地,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為0.61%和0.22%,東非裂谷系風(fēng)險勘探潛力最大,特別是西支阿爾伯特裂谷剛果金境內(nèi)、坦葛尼喀裂谷和馬拉維裂谷。陸內(nèi)夭折裂谷主要分布在歐亞及非洲大陸上,包括西西伯利亞、錫爾特、渤海灣、松遼和北海等30個盆地,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為19.68%和16.23%,其中西西伯利亞盆地勘探潛力最大,常規(guī)油氣風(fēng)險勘探和精細勘探目標分別是北部南喀拉海域和中南部陸上侏羅系以下包括基巖潛山在內(nèi)的深層系,非常規(guī)勘探開發(fā)目標是侏羅系巴熱諾夫組頁巖油氣,錫爾特裂谷常規(guī)巖性油氣藏和非常規(guī)頁巖油值得關(guān)注。陸間裂谷現(xiàn)今只有紅海及亞丁灣兩個盆地,勘探潛力一般。被動大陸邊緣盆地主要分布于大西洋、印度洋、北冰洋、墨西哥灣的周緣和地中海東南緣,共發(fā)育139個盆地,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為26.09%和19.04%,該類盆地勘探程度低、領(lǐng)域廣、潛力大,其中東非海域、阿根廷海域及巴西海域、美國東海岸、格陵蘭島東海岸及北極陸架區(qū)的沉積盆地風(fēng)險勘探潛力最大??死ㄅ璧匚挥诟鞔笾拗胁考垂爬峡死ㄖ?,主要包括東西伯利亞、巴黎、威利斯頓、巴拉納等38個盆地,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為3.65%和1.70%,其中東西伯利亞和扎伊爾盆地常規(guī)油氣風(fēng)險勘探潛力大,上亞馬遜和巴納伊巴等盆地頁巖氣勘探前景好。
海溝與弧前盆地主要分布于太平洋周緣、加勒比海東緣等地區(qū)。受資料限制,目前初步確定全球發(fā)育阿留申、秘魯-智利和馬里亞納等9個海溝盆地,勾畫出孟加拉灣東部緬甸近海盆地、南美西海岸的桑蒂諾、塔拉拉等26個弧前盆地。弧前盆地含油氣條件一般,但少數(shù)類似塔拉拉在弧前斜坡上裂谷層系比較發(fā)育,也具有比較好的成藏條件,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為0.27%和0.04%。海溝盆地只有像緬甸近海盆地一樣晚期轉(zhuǎn)化為弧前盆地的一部分后,才有可能形成較好的油氣成藏條件。中南美洲西海岸桑蒂諾、塞丘拉及阿勞科等弧前盆地值得關(guān)注?;『罅压群突『筵晗菖璧刂饕植加谔窖笪骱0?、加勒比海東部,共發(fā)育63個,這兩類盆地均具有很好的含油氣條件,前者已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為 0.98%和0.25%,后者占比分別為3.29%和1.56%,西太平洋系列盆地未來風(fēng)險勘探目標是基巖潛山、深水重力流及生物礁,加勒比和西太平洋系列盆地也值得關(guān)注?;『笮⊙笈柚饕ㄎ魈窖蟮亩趸舸目撕?、日本海、安達曼海及南中國海等 5個盆地,只有安達曼海盆地已發(fā)現(xiàn)大油氣田,個數(shù)及儲量占比分別為 0.18%和0.04%,尚有較好勘探前景。
周緣前陸盆地主要分布于特提斯域南帶上,從西向東包括古巴北島、西北非、中東及南亞等地區(qū),共發(fā)育25個盆地。已證實該類盆地成藏條件優(yōu)越,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為24.13%和48.44%。阿拉伯/扎格羅斯大盆地常規(guī)和非常規(guī)油氣資源勘探潛力均最大,勘探目標為阿拉伯前淵坳陷及斜坡區(qū)深層系古生界成藏組合和扎格羅斯褶皺帶,其次是西北非志留系頁巖油氣,古巴北島海域也值得關(guān)注?;『笄瓣懪璧厥顷懮戏植挤秶顝V的沉積盆地,主要分布于美洲大陸西緣、特提斯域北帶和烏拉爾造山帶西緣,共發(fā)育 118個,該類盆地同樣已被證實具有形成大油氣田群的優(yōu)越地質(zhì)條件,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為21.02%和21.03%,常規(guī)油氣勘探程度相對較高,未來勘探目標是逆沖褶皺帶構(gòu)造圈閉、前淵坳陷深層系隱蔽圈閉和斜坡帶低幅度構(gòu)造圈閉,重油、油砂及頁巖油氣普遍具有較好的勘探前景。
依據(jù)現(xiàn)有資料,能夠確定的、規(guī)模較大的走滑拉分盆地,現(xiàn)今只有14個,主要包括位于中西非地區(qū)的邦戈、穆格萊德、東尼日爾等系列盆地,已被證實具有形成大油氣田的地質(zhì)條件,已發(fā)現(xiàn)大油氣田個數(shù)及儲量占比分別為0.09%和0.01%,勘探程度低的南乍得等盆地有較好風(fēng)險勘探前景。走滑撓曲盆地目前僅能落實加州中部 1個盆地即圣華金盆地,證實走滑撓曲階段成藏條件差。
前寒武紀以來,全球原型盆地疊加發(fā)展過程完全受板塊構(gòu)造演化控制,并以威爾遜旋回為周期循環(huán)往復(fù)進行。每個周期中原型盆地疊加演化具有固定的軌跡,每個周期可以形成14類原型盆地。全球現(xiàn)今483個盆地中,85%以上沉積盆地都是由兩類以上原型盆地疊加演化而成。每個原型盆地都能形成獨特的構(gòu)造-沉積體系,從而決定了其獨有的生、儲、蓋等含油氣條件,后期疊加的原型盆地,不但改變早期原型盆地的成藏條件,也可以形成新的含油氣系統(tǒng)。
基于全球板塊構(gòu)造對原型盆地的控制作用即威爾遜旋回原理,根據(jù)全球每個盆地最新一期板塊構(gòu)造運動所形成的原型盆地界定為其現(xiàn)今盆地類型,共劃分出陸內(nèi)生長裂谷、陸內(nèi)夭折裂谷、陸間裂谷、被動大陸邊緣、內(nèi)克拉通、海溝、弧前、弧后裂谷、弧后坳陷、弧后小洋盆、周緣前陸、弧后前陸、走滑拉分和走滑撓曲14類沉積盆地。該分類方案不但確保每個盆地具有唯一的盆地類型,便于推廣應(yīng)用,而且可以通過現(xiàn)今盆地類型推理其原型盆地疊加過程,科學(xué)分析早期每個原型盆地油氣基本成藏條件及后續(xù)可能變化情況,為科學(xué)評價各類盆地提供條件。
早期各個階段原型盆地的發(fā)育程度對現(xiàn)今盆地油氣成藏至關(guān)重要。以全球油氣富集程度最高的扎格羅斯前陸盆地為例,已證實發(fā)育寒武系、志留系、侏羅系、白堊系和古近系共 5套主要生烴層系中,寒武紀原型盆地為裂谷階段,其他 4套均發(fā)育于被動大陸邊緣階段,主要的碳酸鹽巖儲集層和蒸發(fā)巖鹽蓋層形成于被動大陸邊緣階段,前陸階段的最大貢獻在于強烈擠壓形成了數(shù)量多、單體規(guī)模大的構(gòu)造圈閉。因此,只有在搞清早期各個階段原型盆地本身生、儲、蓋等成藏條件是否發(fā)育基礎(chǔ)上,才能對現(xiàn)今盆地含油氣遠景進行科學(xué)評價。