康玉柱

(中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

多年來(lái)，筆者從全球地殼構(gòu)造變形特征出發(fā)，探討了地球的地殼構(gòu)造變化規(guī)律[1-2]。由于地球自轉(zhuǎn)旋力、天體對(duì)地球的作用、地球內(nèi)部放射性物質(zhì)、地殼各部位的厚度及密度不同等因素，出現(xiàn)了規(guī)模大小不等、方向不一、性質(zhì)有別的各種地應(yīng)力。這些復(fù)雜的地應(yīng)力，致使地殼產(chǎn)生構(gòu)造變形，但總體為隆起與坳陷演化。地殼隆起成為造山帶或隆起區(qū)，坳陷則變成為各種類型的盆地。全球盆地類型可分為5大類，即裂陷—克拉通盆地、克拉通內(nèi)坳陷盆地、前陸盆地、斷陷盆地及坳陷盆地等；全球構(gòu)造變形樣式主要有8種，不同盆地類型及構(gòu)造樣式控制著油氣的分布。

1 全球主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

地殼巖石圈的構(gòu)造演化是以地殼的主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為動(dòng)力，它們的形成演化與分布規(guī)律受地殼運(yùn)動(dòng)方式、時(shí)期及其變化規(guī)律影響。

中國(guó)及全球主要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)見表1。

表1 全球主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)Table 1 Main tectonic movements in the world

2 地殼變形的主要形式

地殼變形的主要形式有3種，即拉張形成坳陷(盆地)、擠壓形成隆起、走滑形成坳陷(盆地)及隆起。它們相應(yīng)存在，有隆起就有坳陷。相鄰上升隆起地方產(chǎn)生強(qiáng)力擠壓，必然造成相鄰區(qū)大面積拗陷。經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)際調(diào)查，褶皺造山帶承受過(guò)強(qiáng)烈的水平擠壓，而大面積沉降能夠提供強(qiáng)大的水平擠壓。又因?yàn)榇竺娣e的沉降過(guò)程，通過(guò)力的傳遞，逼迫較深部的熱能、氣、液和巖漿，以弧頂向下的弧形拋物線，近似水平運(yùn)動(dòng)，往相鄰上升地區(qū)以至較遠(yuǎn)地帶轉(zhuǎn)移、侵入和上升，在隆起帶較深部形成相向?qū)α骷皩?duì)撞的強(qiáng)大抬升作用。這是地殼運(yùn)動(dòng)以沉降為主的一個(gè)基本和重要特點(diǎn)。

沉降過(guò)程會(huì)產(chǎn)生側(cè)壓力，則容易產(chǎn)生強(qiáng)烈變形、褶皺、推覆體等現(xiàn)象。地槽演化在返回階段早期，產(chǎn)生各種現(xiàn)象可說(shuō)明這一點(diǎn)。地球物理資料證明，大西洋、印度洋和北冰洋等的大洋邊緣，不整合疊加在鄰近大陸部分中生代以前的構(gòu)造之上。這充分表明是由大洋盆地的巨大面積沉降過(guò)程，產(chǎn)生強(qiáng)大的水平動(dòng)力矩作用的結(jié)果。

區(qū)域地質(zhì)常見復(fù)式大背斜與大向斜相間重復(fù)出現(xiàn)。其中，復(fù)式大背斜的巖層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺、相對(duì)上升隆起，常見有火成巖、斷裂等；而在大向斜部位，即為沉降坳陷——盆地。

3 全球八大構(gòu)造變形樣式

縱觀全球構(gòu)造變形樣式主要有8種[1-5]：(1)東西向構(gòu)造變形樣式；(2)南北向構(gòu)造變形樣式；(3)北東向構(gòu)造變形樣式；(4)北北東向構(gòu)造變形樣式；(5)北西向構(gòu)造變形樣式；(6)山字型構(gòu)造變形樣式；(7)S型或反S型構(gòu)造變形樣式；(8)旋扭構(gòu)造變形樣式。但主體構(gòu)造樣式是東西向和南北向構(gòu)造樣式。

全球構(gòu)造變形樣式的演化具有階段性、繼承性、差異性、遷移性和轉(zhuǎn)換性等5種特征，顯現(xiàn)出各構(gòu)造變形樣式的復(fù)雜性。總之，隆起與坳陷是地殼變形的主要特征。

構(gòu)造變形樣式控制著各大陸內(nèi)大小陸塊的成生演化，而各陸塊又控制和影響構(gòu)造變形樣式的形成和演化，它們相互作用造就了現(xiàn)今全球構(gòu)造格局及海陸變遷。

4 盆地類型與油氣分布規(guī)律

經(jīng)過(guò)多年研究，筆者將全球盆地劃分為5大類型，即裂陷—克拉通盆地、克拉通內(nèi)坳陷盆地、斷陷盆地、前陸盆地和坳陷盆地?，F(xiàn)以中國(guó)發(fā)育的盆地類型為代表，論述其油氣分布規(guī)律[6-11](表2)。

表2 中國(guó)震旦紀(jì)—古生代發(fā)育盆地演化階段Table 2 Evolution stages of Sinian-Paleozoic basins in China

4.1 古生代克拉通盆地油氣分布

中國(guó)的克拉通盆地主要分布于中朝地臺(tái)、揚(yáng)子地臺(tái)、塔里木地臺(tái)和準(zhǔn)噶爾地臺(tái)(圖1)[12]；油氣主要分布在盆地的古隆起、古斜坡、區(qū)域性不整合及斷裂帶等處(圖2)。

圖1 中國(guó)古生代克拉通盆地演化據(jù)文獻(xiàn)[12]修改。Fig.1 Evolution of Paleozoic cratonic basins in China

4.1.1 古隆起

古隆起是指古生代沉積時(shí)就是隆起區(qū)，這些長(zhǎng)期發(fā)育的古隆起是油氣運(yùn)移的指向區(qū)。如塔里木盆地的沙雅隆起、卡塔克隆起(圖2)；準(zhǔn)噶爾盆地的陸梁隆起；鄂爾多斯盆地的烏審旗隆起、東部隆起；四川盆地的樂(lè)山隆起、開江隆起、江油隆起、大興隆起等(圖3)。

圖2 塔里木盆地油氣分布Fig.2 Oil and gas distribution in the Tarim Basin

圖3 四川盆地油氣分布示意Fig.3 Oil and gas distribution in the Sichuan Basin

4.1.2 古斜坡

古斜坡同樣是油氣運(yùn)移的指向區(qū)，其緊鄰生烴坳陷，油氣源充足，有利于成藏。如塔里木盆地的麥蓋提斜坡、孔雀河斜坡；準(zhǔn)噶爾盆地的瑪湖斜坡、準(zhǔn)南斜坡；鄂爾多斯盆地的伊陜斜坡；四川盆地的北部斜坡等。

4.1.3 區(qū)域性不整合

中國(guó)古生代區(qū)域性不整合面主要包括加里東中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的奧陶系頂部不整合面、海西早期運(yùn)動(dòng)形成的志留系—泥盆系頂部不整合面和海西末期運(yùn)動(dòng)形成的二疊系頂部不整合面。不整合面之上的砂巖、礫巖及不整合面下的碳酸鹽巖風(fēng)化殼，都有良好的儲(chǔ)集性能，可作為油氣運(yùn)移的良好通道。比如塔里木盆地阿瓦提和滿加爾坳陷等多套生油層，均是受不整合面所控制(圖4)。

圖4 塔河油田斷裂不整合控油模式Fig.4 Oil controlling mode of fault unconformities in the Tahe Oilfield

4.1.4 斷裂帶

大型斷裂帶也是油氣的主要富集帶之一，在各大盆地均有分布。發(fā)育于古隆起邊緣的區(qū)域性斷裂，一般具有活動(dòng)歷史長(zhǎng)、規(guī)模大、斷層破碎帶寬等特點(diǎn)，對(duì)油氣主要起垂向溝通作用，構(gòu)成了區(qū)域上的烴源斷層。

4.2 中新生代斷陷盆地油氣分布

中新生代斷陷盆地主要分布在中國(guó)東部[3,13-20]，由于印度板塊碰撞和大規(guī)模排斥運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，中國(guó)大陸東部在邊緣海擴(kuò)張以及大陸深部物質(zhì)蠕散的運(yùn)動(dòng)體制下，改變了過(guò)去的狀態(tài)，這時(shí)期整個(gè)大陸向洋伸展擴(kuò)張，大陸東部在隆起背景的基礎(chǔ)上形成下壓上張，并在地殼減薄的機(jī)制下形成陸內(nèi)斷陷盆地。

油氣主要分布在陡坡帶、緩坡帶和中央構(gòu)造帶等部位(圖5)。陡坡帶是斷陷盆地伸展活動(dòng)的起始帶，是控凹主斷層的發(fā)育部位。陡坡帶具有坡度陡、物源近、古地形起伏大、相帶窄、變化快和構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈等特點(diǎn)。緩坡帶是斷陷盆地箕狀凹陷的重要組成部分，是油氣運(yùn)移的重要指向區(qū)。緩坡帶構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，一般發(fā)育有鼻狀構(gòu)造，如果上傾方向有遮擋，就可形成油藏。一般發(fā)育有兩組斷層，將基巖塊體切割成若干次級(jí)的翹傾斷塊，在翹傾斷塊的斷棱部位有利于潛山和潛山油氣藏的形成，在斷塊的腰部有利于地層超覆油藏的形成。中央背斜帶是由斷層活動(dòng)引發(fā)地層塑性拱張而形成的,背斜頂部往往發(fā)育多組斷裂,構(gòu)造面貌十分復(fù)雜,可形成多種圈閉類型(背斜、鼻狀構(gòu)造、斷塊等)。

圖5 渤海灣斷陷盆地構(gòu)造剖面及油氣分布示意據(jù)勝利油田，2016。Fig.5 Structural section and hydrocarbon distribution of the Bohai Bay Basin

斷陷盆地沉積特征上一般表現(xiàn)為濁積扇、沖積扇、三角洲扇、海底扇等，結(jié)合斷裂的展布，有利于形成巖性或構(gòu)造—巖性圈閉。

4.3 中新生代前陸盆地油氣分布

中新生代前陸盆地主要分布在中西部地區(qū)[11,21-24]，前陸盆地油氣主要分布在3個(gè)構(gòu)造帶內(nèi)：斷褶帶、斜坡帶和逆掩帶(圖6)。

圖6 塔里木盆地庫(kù)車前陸盆地構(gòu)造剖面及油氣分布示意Fig.6 Structural section and hydrocarbon distribution of the Kuqa Foreland Basin, Tarim Basin

4.3.1 前陸斷褶帶

油氣主要分布在斷褶帶2～3排斷裂構(gòu)造帶內(nèi),而且以背斜含油為主,特別是雙重構(gòu)造之間的逆沖斷裂下盤背斜控油氣。比如準(zhǔn)噶爾盆地呼圖壁氣田、塔里木盆地克拉2氣田、柴達(dá)木盆地冷湖油田等。

4.3.2 前陸斜坡帶

斜坡帶位于油氣運(yùn)移指向區(qū)，構(gòu)造相對(duì)較穩(wěn)定，也是油氣富集的有利區(qū)帶。比如塔里木盆地的牙哈油氣田、準(zhǔn)噶爾盆地的永進(jìn)油氣田等。

4.3.3 前陸逆掩帶

該帶地質(zhì)條件復(fù)雜,隨著三維地震和鉆井技術(shù)的進(jìn)步,能識(shí)別沖斷層下伏的構(gòu)造面貌和圈閉條件,越來(lái)越多的油氣逐漸被發(fā)現(xiàn)。如酒西盆地青西油田、塔里木盆地勝和1井等。

4.4 各類扭動(dòng)構(gòu)造控制油氣

以地質(zhì)力學(xué)理論為指導(dǎo),通過(guò)對(duì)多個(gè)盆地構(gòu)造體系控油作用研究[17,25-32],認(rèn)識(shí)到油氣田分布主要受各類低序次扭動(dòng)構(gòu)造體系的控制,具有典型的帚狀構(gòu)造、雁列構(gòu)造、旋扭狀構(gòu)造、反S型構(gòu)造、入字型構(gòu)造等特征。

4.4.1 帚狀構(gòu)造帶

塔中帚狀構(gòu)造體系位于塔里木盆地中央隆起帶中部卡塔克隆起上，為一向北散開、向東南收斂的帚狀構(gòu)造型式(圖7)。塔中油氣區(qū)目前的工業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在塔中Ⅰ號(hào)、塔中Ⅱ號(hào)斷裂帶東部及塔中北斜坡。

圖7 塔里木盆地塔中帚狀構(gòu)造及油氣分布Fig.7 Broom structure section and hydrocarbon distribution in the Tazhong area, Tarim Basin

4.4.2 雁列構(gòu)造帶

該類型的典型實(shí)例為塔里木盆地西南坳陷葉城雁列構(gòu)造體系控油。該體系位于葉城坳陷， 形成于喜馬拉雅期，是昆侖造山帶向盆內(nèi)擠壓和壓扭作用下形成的雁列構(gòu)造體系，由3排構(gòu)造組成。

4.4.3 旋扭狀構(gòu)造帶

該類典型構(gòu)造位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段的阿克庫(kù)勒凸起上，形成于海西期，由2個(gè)旋回構(gòu)造帶和漩渦組成，它對(duì)本區(qū)油氣田分布起重要控制作用(圖8)。

4.4.4 反S型構(gòu)造帶

柴達(dá)木盆地冷湖反S型構(gòu)造體系，位于柴達(dá)木盆地北緣賽—昆斷陷內(nèi)的賽什騰凹陷與昆特依凹陷之間的構(gòu)造凸起部位，由冷湖0～7號(hào)背斜和南八仙、北陵丘、東陵丘、南極星等大小不等的背斜組成，油田主要分布在反S型構(gòu)造體系轉(zhuǎn)彎處，正是地應(yīng)力適中的扭動(dòng)構(gòu)造部位處(圖9)。

4.4.5 入字型構(gòu)造帶

巴什托入字型構(gòu)造體系位于塔里木盆地麥蓋提斜坡北部，是北西向色力布亞斷裂帶與巴什托構(gòu)造帶形成的入字型構(gòu)造體系，形成于海西晚期，并確認(rèn)為扭動(dòng)構(gòu)造形跡。巴什托油氣田形成于喜馬拉雅期，油氣來(lái)源于石炭系—二疊系，并混有大量古生界寒武系—奧陶系成分，是一個(gè)典型的入字型構(gòu)造體系控制油氣模式。

4.4.6 疊瓦斷裂帶

疊瓦斷裂帶指由多個(gè)產(chǎn)狀接近、且組合一起而成的逆斷層帶。每個(gè)斷層的上盤均相對(duì)呈上升狀態(tài)分布，類似屋頂蓋瓦依次疊覆，又稱疊瓦構(gòu)造。疊瓦斷裂帶油氣藏的油層在縱向上呈“屋脊”狀，在平面上呈“疊瓦”狀，同時(shí)含油井段集中、層位多、面積較小，油藏順斷層走向呈狹窄條帶狀分布。

5 結(jié)論

全球地殼在地質(zhì)歷史演化過(guò)程中，受到多種地應(yīng)力作用，造成地殼發(fā)生變形，但總體變形是隆起與坳陷。隆起與坳陷是海洋與陸地變遷的主要基礎(chǔ)，即大陸沉降坳陷變成海洋，海洋下地殼抬升隆起變成陸地，但總體為隆起與坳陷演化。地殼隆起成為造山帶或隆起區(qū)；坳陷成為各種類型的盆地?？v觀全球盆地類型有5大類，即裂陷—克拉通盆地、克拉通內(nèi)坳陷盆地、前陸盆地、斷陷盆地和坳陷盆地等；全球構(gòu)造主要有8種變形樣式，即東西向構(gòu)造變形樣式、南北向構(gòu)造變形樣式、北東向構(gòu)造變形樣式、北北東向構(gòu)造變形樣式、北西向構(gòu)造變形樣式、山字型構(gòu)造變形樣式、S型或反S型構(gòu)造變形樣式和旋扭構(gòu)造變形樣式，不同盆地類型及構(gòu)造樣式控制著油氣的分布。