基本介紹
- 中文名：疊合盆地
- 外文名：superimposed basin
- 又稱：疊加盆地。
- 含義：若干不同盆地縱向疊置
- 類型：易延疊合型、改造疊合型
- 意義：緩解我國日益嚴峻的能源危機
疊合盆地的定義,類型劃分,各類盆地基本特徵與油氣賦存特點,易延疊合型,改造疊合型,差異疊合型,多重疊合盆地,疊合盆地的研究意義,總結,
疊合盆地的定義
對疊合盆地的概念和定義,已有不少論述。其出發點不同,認識也不盡一致。對定義的內涵及外延作進一步說明:
(1)組合盆地:即不止一個盆地,至少由上疊和下伏兩個盆地共同組合而成。
(2)不同世代:下伏盆地和上疊盆地具有早、晚或先、後的時序關係,分處於不同地質時代。
(3)相對獨立沉積盆地:在成因、演化和沉積等方面,下伏盆地和上疊盆地相對獨立,沒有承襲關係;兩者分屬於兩個特徵差別較大的構造體制或成盆期。由於中國大陸重要的區域構造變動和成盆的多期性,在論及疊合盆地時,必須明確指出下伏和上疊盆地各自的具體發育時限,才可能進一步討論該盆地的屬性及其意義和油氣地質特徵。
(4)上下沉積疊置:“上下疊置”是為了與平面上相鄰並列的組合盆地相區別;“沉積疊置”旨在強調與構造疊置的不同。如大型拆離滑覆構造作用可使分處異地的兩個沉積盆地在拆離構造面上下同地疊置。此構造疊置關係與沉積疊置組合貌似而質不同。兩者形成的動力學環境、盆地組合結構關係、構造-熱演化特徵、油氣賦存條件和成藏、分布特點等差別較大。構造疊置所形成的現象,如異地盆地在同地上下疊置、較老盆地疊於較新盆地之上、上疊盆地變形強於下伏盆地等在沉積疊合盆地一般也不會存在。所以,強調兩者的區別對科學研究和油氣勘探是必要的。
在構造活動強烈、基底結構複雜及隆坳起伏較大的地區,如造山帶及其兩側山陸過渡帶、青藏高原和我國南方等地具備發生較大規模拆離滑覆作用的環境,有可能形成構造疊置盆地。在這些地區,構造拆離面之下的盆地,油氣保存相對較好,值得注意。
疊合盆地的上、下盆地雖以沉積方式疊置,但對較大型疊合盆地而言,上、下盆地通常被具有區域意義和“改朝換代”性質的重要構造運動所分隔;早、晚盆地一般為構造變革前、後兩種不同構造體制的產物,分別代表了不同的地球動力學環境。也正是地球演化過程中不同構造體制的演變和更迭,才產生了多期成盆和疊合盆地形成的區域背景和條件。所以,對疊合盆地的研究不僅具有重要的油氣地質套用價值,而且有著重要的科學理論意義。
將疊合盆地劃歸為改造盆地,是因其下伏盆地被重新疊加深埋後,雖其沉積實體部分或整體被保存,但其原型、結構和地質環境則發生了變化,即下伏盆地的原始沉積面貌已遭受了較明顯的改造。
有必要強調指出,疊合盆地在形式上是上、下兩個盆地的沉積疊置。但由於油氣的可流動性,油氣具有生成的多期性且滯後於烴源岩形成期等特點,在疊合盆地形成和改造過程中,促使了上、下盆地油氣聚集、成藏及分布的密切關聯和整體性。對於油、氣礦產的成藏(礦)作用和組合模式、分布規律和資源規模等方面,整體已不等於個體的簡單拼合或相加。即疊合盆地更為豐富和複雜,有其自身的特點和內涵,絕不是可用其所組合的幾個獨立盆地的簡單拼合所能替代。
類型劃分
不少學者結合中國實際情況從不同角度對疊合盆地進行了分類,諸分類方案各有特點,也促進了勘探研究的深入。筆者從疊合盆地主要構成要素的地質特徵和時空組合關係出發,探討疊合盆地的類型。疊合盆地由上疊盆地、下伏盆地和兩者之間的疊合(面)關係3個要素所構成。進行疊合盆地類型劃分時,應將三者作為一個整體來進行全面分析和綜合研究。
主要研究的內容包括:
①原盆特徵:包括盆地屬性、展布範圍、結構構造、沉積建造、沉積環境(海相、陸相等)等。
②下伏盆地保存狀況:總體保存或改造較弱;改造較強,區域差異改造明顯。
③上疊盆地與下伏。
盆地的差異程度:相近或相異。
④下伏盆地熱演化程度:低—較低:烴源岩大部未成熟;較高—高—很高:烴源岩大部分已成熟。
⑤上疊盆地連通性:相對獨立或聯繫密切。
⑥疊合方式和接觸關係:易延漸變或改造突變。
⑦間斷時間:短暫,較長或很長。
⑧疊合程度:部分、大部、主體或全部重疊。
原盆地特徵是研究和評價所有含油氣盆地的基礎和基本內容。
對疊合盆地和其上、下盆地來說自然不能例外。疊合盆地其所以引人關注,主要是其下伏盆地油氣生成條件良好。下伏盆地的原盆地面貌與沉積建造的改造強弱和熱演化程度直接影響整個疊合盆地油氣的生成條件和資源規模。
上疊盆地在展布規模、構造屬性及其內部結構格局和沉積建造等方面與下伏盆地的相似或差異程度對上、下盆地油氣賦存和成藏均有重要影響。
在疊合盆地中,上疊盆地的油氣部分或主要來自下伏盆地。所以,上、下盆地的連通性及溝通方式(如斷裂、褶皺、儲層、深部流體或岩漿等)是影響上疊盆地油氣賦存、成藏和分布特點的重要因素。
上疊和下伏盆地的間斷時間、疊合方式、接觸關係和疊合程度等是最具有疊合盆地個性的專屬特徵,明顯影響兩個盆地的其他地質特徵,並制約油氣的賦存、成藏及分布特點和資源規模。在我國,上疊和下伏盆地各自成盆期間斷的時間差別較大,疊合關係複雜多樣,在疊合盆地類型劃分時應充分考慮。
根據上述疊合盆地組合、結構要素的主要內容,以盆地演化和改造過程為主線,將上疊和下伏盆地的地質特徵及其疊合的時空關係作為一個整體,突出疊合三要素中疊合程度、差異程度、改造程度和上、下盆地的疊置方式、間斷時間及含油氣特徵的差異,將疊合盆地劃分為易延疊合型、改造疊合型、差異疊合型)和多重疊合型4種類型。其中前3種為單組合疊合盆地,後1種屬多組合疊合盆地,分別相當於賈承造等論及的“簡單”或“複雜”疊合盆地。
各類盆地基本特徵與油氣賦存特點
油氣為流體礦產,極易隨所處環境的變化而發生流動,改變其分布狀態、位置和資源規模,或消失。
疊合盆地油氣的聚散、成藏、定位和分布等既嚴格受上、下盆地各自成盆期和成盆期前構造格局的控制,又明顯受成盆期後每一次構造運動和任一種改造形式的影響;同時,下伏盆地還要受上疊盆地形成演化和改造特點的制約。疊合盆地類型的不同,其油氣成藏和分布特點也必然有其相關的共性和鮮明的個性。
易延疊合型
易延疊合型指上、下盆地的疊合是在斷續繼延中改變,在轉變中疊加續延。這類盆地的下伏和上疊盆地分別形成於構造性質完全不同的地球動力學體制中,其差別是明顯的;但兩者間隔的時間較短,特別是在間隔期及其前後沒有發生強烈的構造變形,盆地的總體面貌、構造特徵也沒有出現重大改變,一般疊合程度較高。在全球構造體制發生重大變革期前、後形成的兩個盆地,其上、下疊置卻以“平穩過渡”的形式完成。故冠以“易延”二字來說明和突出其鮮明個性。
在經典的板塊構造演化和沉積盆地形成的格架中,於大洋關閉和大陸碰撞兩種性質完全不同的構造環境之間出現的殘留洋盆地體現了易延疊合盆地形成的區域構造環境和地質特徵。
在我國大陸,易延疊合盆地的典型代表為中生代陸相鄂爾多斯、四川盆地分別與晚古生代海相-海陸過渡相-陸相大華北盆地和上揚子盆地的疊加。在其上疊盆地開始發育和疊加時期,盆地的性質和特徵與殘留洋盆地有些相似之處,其中四川盆地更為明顯。
鄂爾多斯和四川盆地現今地質特徵的明顯差異,主要是後期改造的形式和強度顯著不同所致。在中生代演化過程中,兩盆地的相同或相似是根本的。這兩個疊合盆地之上、下盆地分別形成於中、古生代,分處於全球構造動力學環境發生重大轉變期前、後,但其間沒有發生強烈的構造變形或重大地質事件。主要特徵是:上、下盆地之間沉積間斷時間較短(四川盆地大部為漸變過渡而來),疊合程度高;上疊盆地沉積前,下伏盆地改造較弱、保存良好,熱演化程度總體較低;上下盆地的接觸關係多為整合—假整合;除盆地邊部和後期活動較強的地區外,上、下盆地一般連通性較差;上、下盆地的差別主要是大的沉積環境由海相向陸相的轉變,而少有構造屬性的重大改變和強烈的構造變形等。在全球構造體制發生重大變革期及其前後,出現這種盆地疊合關係在全球甚為罕見。將這種盆地稱為殘延克拉通內盆地。所以將這兩個盆地單獨作為一種疊合盆地類型列出,對基礎地質理論研究或油氣地質研究和勘探都具有重要意義。
如果將準噶爾盆地晚古生代海相-海陸過渡相與中生代陸相之間也看作疊合盆地的話,該盆地此階段的疊合似乎也具有上述特點。對此,尚需進一步研究。易延疊合型盆地的原型實際上是兩個熱演化程度總體不高、較為完整的大型盆地的上下疊置。這無疑在空間上大大增加了這類盆地油氣資源的規模和豐度,同時決定了該類盆地含油氣面積大、整體性較強(分化性差)及上、下盆地連通性較差、致使各自構成相對獨立的成藏體系、生儲蓋圈組合和上盆出油及下盆產氣等明顯特點。在盆地邊部和後期構造變形較強的地區,上、下盆地的連通性明顯變好,油氣的成藏有更多的聯繫和組合形式。
這幾個盆地均是陸相與海相-海陸過渡相大型盆地的疊加,其原型總體具有克拉通內盆地屬性,下伏盆地的範圍遠大於上疊盆地。後期強烈的改造又使疊合盆地的範圍大為縮小,進一步提高了這類盆地含油氣面積的比例和油氣資源單位面積的豐度。
這類盆地貌似簡單,但其油氣地質內涵極為豐富,如:鄂爾多斯盆地天然氣地位的快升和四川盆地普光大氣田的發現,第二和第三次油氣資源評價中,鄂爾多斯和準噶爾盆地資源量的劇增等。所以,劃歸該類的上述3個盆地,雖然油氣勘探歷史較長、勘探程度較高、探明和生產的油氣較多,但其未來油氣勘探前景仍較好。
改造疊合型
這裡強調的“改造”,主要指上疊盆地成盆期前或期間下伏盆地遭受了明顯的改造,不包括上疊盆地或疊合盆地形成之後的改造。後者在油氣勘探和評價時必須考慮,在盆地類型劃分時不應顧及。
這類盆地的下伏盆地遭受剝蝕、變形或熱力等內外地質作用的改造強烈,原盆地面貌改觀明顯;上、下盆地的沉積建造、構造特徵等差異較大;間隔的時間相對較長,但一般或大部地區疊合程度較高;上、下盆地的連通程度和方式因盆地有別,主要受上疊盆地構造特徵和後期改造方式及強度的制約。
改造疊合型盆地以大華北(鄂爾多斯)、上揚子(四川)、塔里木等盆地晚/早古生代的疊加為代表。這些盆地寒武—奧陶紀為海相沉積環境,沉積範圍一般都超出其所依存的克拉通。在古生代中期,盆地的構造背景、沉積環境、建造特徵及展布均發生了重大轉變。大華北盆地和上揚子盆地主體缺失的地層分別為中奧陶統—下石炭統、中志留統—下石炭統,下伏盆地遭受剝蝕等作用改造的時間長達100Ma以上。塔里木盆地在志留紀—泥盆紀期間,構造運動頻繁。沉積範圍多次明顯變遷且總體縮小,沉積充填與剝蝕改造在時間上交替、在空間上同存。其沉積特徵和構造環境與期前、之後均差別很大,體現了地球動力學環境的重大變革和轉換。特別是泥盆紀末的庫米什運動,為塔里木盆地最重要的構造變動事件之一,形成了廣泛分布的石炭系與下伏地層間的區域角度不整合面,隆起剝蝕面積達30×104km2。
在鄂爾多斯盆地和四川盆地所在地區,中生界和上古生界的疊合與上、下古生界的疊合差別很大,與塔里木盆地也明顯不同。故將其劃歸不同類型,這有利於更深刻的認識和揭示各盆地的疊合特徵、油氣賦存和成藏等個性。
這類盆地的上、下盆地,油氣的賦存條件、成藏特點、資源規模、分布範圍等差別較大,兩者成藏的獨立性和連通性因盆地而異。下伏盆地烴源岩時代老,形成於400Ma前,一般都有多期次聚散和成藏的歷史,油氣成藏期複雜多樣,應以生氣為主。這些烴源岩發育、再次疊加深埋、油氣的生排運聚與最終成藏定位的時間間隔長,一般可達200～400Ma,是典型的超晚期成藏定位。
下伏盆地在疊合之前遭受改造的形式和強度,特別是剝蝕強度和熱演化程度及其空間分布的差異性,對其油氣資源規模和展布規律影響較大。如塔里木盆地海相地層的主力烴源岩為寒武-奧陶系,在晚古生代上疊盆地沉積前,寒武系烴源岩已經成熟。在盆地東部及中部,寒武-奧陶系烴源岩已經成熟和高—過成熟,所形成的油氣藏,在古隆起因暴露地表遭強烈風化降解而成為瀝青砂、稠油和乾瀝青。鑽井中已發現面積約7×104km2的志留系瀝青砂,主要分布在塔北、塔中、巴楚及塔東等古隆起。大型克拉通內盆地的熱演化,特別是構造熱事件導致的異常熱力作用,在空間上的分布和影響明顯不均。如塔里木盆地除東部外,現今大部地區中上奧陶統烴源岩尚為中等成熟,從而使盆地形成並保存著源於寒武—奧陶系海相烴源岩的工業油藏。
中國古時代海相疊合盆地的油氣藏特點是:①後期改造強烈,油氣多有逸散;②上覆地層疊加,重新聚集成藏;③不同程度地保留古油氣藏形成和分布的部分特點。
差異疊合型
差異疊合型盆地的上疊盆地和下伏盆地在面積大小、地質特徵、構造屬性、間斷時間、疊合程度等方面差異較大。
由於上、下盆地的明顯不同,下伏盆地的原始面貌大多遭受了改造,其改造強度和熱演化程度因盆地有別。如新生代酒西盆地和花海盆地相鄰,又疊合在同一原型(K1)盆地之上,但兩者的油氣勘探結果相差懸殊。在花海盆地迄今尚未發現工業油氣藏,在疊加前下伏盆地的烴源岩(K1)已經受較高熱演化為其主要原因。南華北盆地的主力烴源岩石炭-二疊系煤系地層在新生代疊加前遭受了中生代構造熱事件強烈而不均勻的改造,這應是該盆地油氣勘探一直沒有突破的關鍵因素。這類盆地特徵複雜、疊合形式多樣,油氣賦存-成藏特點因盆而異,油氣資源規模分別受下伏盆地和上疊盆地的共同制約明顯。
從油氣地質研究和生產勘探的套用考慮,按上、下盆地面積的相對大小,將該類盆地可細分為2個亞類。
(1)上小/下大:即上疊盆地的面積小於下伏盆地。如:第三紀酒西、酒東、花海小型盆地疊置在面積較大的早白堊世酒泉中型盆地(群)之上;我國西部新生代晚期諸小型陸內前陸盆地[20]與下伏中生代或古生代大中型盆地的疊合也應屬此類。
這類盆地的油氣主要源於下伏盆地,上疊盆地一般不具有生烴條件,或生烴能力較差。儲集岩層在上、下盆地甚至基底均可能存在(如酒西盆地),故可出現中生界自生自儲、中生新儲和中生古儲等多種成藏組合。
(2)上大/下小:即上疊盆地的面積大於下伏盆地,後者也可能是大中型盆地改造殘留或肢解的小盆地。
由於上疊盆地的面積較大,一般具有較好的烴源岩,這類盆地的油氣大多主要來自該層系。如:疊加在前新生代盆地(或殘留沉積體)之上的渤海灣、江漢、蘇北、柴達木、焉耆、東南沿海諸新生代盆地;疊置在侏羅系之上的白堊系(紀)松遼盆地等。
在下伏盆地,一般也應發育並可能保存有良好的烴源岩(這是研究和劃歸疊合盆地的前提),如焉耆盆地的油氣均生儲於下伏盆地的侏羅系中。但下伏盆地對油氣的貢獻,因盆地而異,差別較大。
這類盆地上、下盆地的連通程度和成藏組合形式明顯受盆地構造屬性和構造變動的影響。斷陷型上下盆地連通較好,成藏組合多樣,以上疊盆地為主;坳陷型盆地連通性較差,上、下盆地的成藏組合相對獨立。
多重疊合盆地
所謂多重疊合即兩個以上不同世代獨立盆地或多個疊合盆地的上下沉積疊置。
前述3種類型均為單組合疊合盆地,即一個上疊盆地與一個下伏盆地的疊加,可作為疊合盆地的3種基本原型。在盆地的結構上,多重疊合盆地可能為這3種原型中任兩種甚或3種不同形式的組合,其油氣資源的規模和豐度、油氣藏(田)的數量和類型均會明顯增加,油氣成藏特點、組合和分布更為複雜。疊合盆地油氣的聚散具有整體性和自身的特點,並不等於其所含的幾個獨立盆地或單類疊合盆地的簡單拼合或相加,因而將多重疊合盆地單獨列出,並與前述3種類型並列。
中國大陸活動性強,較為強烈的區域構造運動期次多。大陸演化過程被其劃分為多個構造體制不同的構造幕(期),相應地也孕育了多個地質特徵不同的成盆期。已證明的重要成盆期至少有5期(世代),大致為中晚元古代、早古生代、晚古生代、中生代和新生代(此為概述,各成盆期的界線常跨越大的代紀界線),各期還可進一步細分為若干個次成盆期。但在同一地區,各重要成盆期一般不可能全部發生,其沉積建造也很難全部保存。在大型盆地所在地區,地史上各主要成盆期的沉積體可能不同程度的共存,但在同一地區少有垂向上全部彼此有序的沉積疊置。在同一地區,諸盆地較大面積的上下疊置,從油氣地質和勘探的角度審視,最下部盆地在三盆(地)兩重疊合有重要意義,在四盆(地)三重疊合有一定意義,更多盆地的多重疊合實際存在的幾率甚少,偶存者其油氣地質意義已大為降低。
多重疊合盆地主要形成和保存在結晶基底較均一完整的古老克拉通及邊緣。這類盆地的典型代表鄂爾多斯、四川和塔里木盆地分別位於我國華北、揚子及塔里木克拉通之上。鄂爾多斯盆地為四盆三重疊合(中生代/晚古生代/早古生代/元古代)。四川盆地可看作五盆四重疊合(新生代/中生代/晚古生代/早古生代/元古代),但新生代地層主要局限分布於盆地西部。根據塔里木盆地的演化特徵,從理論上似應存在五盆四重疊合(新生代-中生代/晚古生代/早古生代/元古代)的組合。面積達56×104km2的塔里木盆地,在中、新生代並不是一個完整統一的沉積盆地。在同一成盆期,多個盆地相對獨立並列發展;在不同成盆期,前期盆地有無或沉積邊境變化較多。所以,在塔里木盆地可能並不存在從元古代—新生代各期盆地上下沉積疊置的地區,其疊合方式和組合、油氣賦存條件和成藏特點更為複雜多樣。在上述3個盆地中,真正有較重要油氣地質研究意義和勘探價值的是較上部的三盆兩疊合組合,但此組合的具體成盆世代組成在不同地區是不同的。
多重疊合盆地的油氣賦存環境和成藏機理更為複雜多樣,應將其作為一個有機整體,根據形成演化和改造的動態過程,綜合研究不同世代盆地油氣的賦存條件、成藏機理和內在聯繫,進而探討和揭示油氣的組合模式和分布規律。
疊合盆地的研究意義
我國含油氣盆地多屬疊合盆地，具有多層結構，在長期演化過程中經歷過多次構造變動，烴源岩種類多，油氣經歷了多期運移、聚集、乃至破壞的過程，油氣成藏機理難以揭示，油氣藏的分布狀態複雜;針對單一陸相盆地的“源控論”、原於我國裂谷盆地東部複雜斷坎構造的“複式油氣聚集理論”以及適合於單源單一成藏期簡單盆地的“含油氣系統”理論均不能有效指導疊合盆地的油氣勘探。而我國陸上油氣資源的80%賦存在疊合盆地中。面對目前我國勘探費用高，探井成功率偏低，油氣儲量增長緩慢的現狀，我們感到油氣地質理論研究已嚴重滯後於勘探實踐。因此，疊合盆地油氣形成富集與分布規律成為急需解決的重大科學問題。
要準確預測疊合盆地油氣藏分布，提高疊合盆地油氣勘探成功率，必須針對疊合盆地具體地質特點及油氣地質基本特徵，用新思維、新思路、新理論，尋找不同地質背景和條件下控制疊合盆地油氣運聚成藏的主控因素，揭示疊合盆地油氣成藏聚散機理，總結疊合盆地油氣成藏聚散規律和分布模式，採用正演和反演相結合，上下統籌，“順藤摸瓜”的思路，不斷探索，不斷總結，總結一套適合疊合盆地油氣勘探的地質理論，開發一套勘探配套技術是解決疊合盆地油氣形成富集與分布規律問題、實現疊合盆地勘探大突破的關鍵，這對於緩解我國日益嚴峻的能源危機具有重大的意義。
總結
在劃分疊合盆地類型時,當上疊盆地面積較大時,之下可能並列共存不止一個下伏盆地。這些盆地的特徵不同,其疊合關係和類型就可能有差別。如渤海灣新生代盆地和松遼白堊紀盆地之下,分別有多箇中生代盆地和侏羅紀盆地。這種盆地疊合關係不是多重疊合,根據上、下盆地面積的明顯差異,可統歸為差異疊合型。
由於地質現象的自然性和綜合性,疊合盆地本身特徵的複合性和複雜性,對某一具體盆地類型的歸屬,常難惟一。如差異疊合型盆地的下伏盆地,原始面貌大多遭受了一定程度的改造,故也可將其劃歸為改造疊合型盆地。在具體分類時,前者突出了上、下盆地在結構、構造和展布面積方面的“差異”,一般用於中、小型盆地的疊加為宜;後者強調了上疊盆地沉積前下伏盆地遭受了較長時間及較大範圍的改造,建議用於大、中型疊合盆地的分類。據此,根據盆地的顯著特點和展布規模進行類型的劃分。
疊合盆地為改造盆地的一種類型,具有獨特的結構形式和成藏條件。上疊盆地之下又有一套烴源岩或成藏組合是其專屬個性的集中表現。所以,疊合盆地油氣資源規模及其賦存成藏特點,類似於人類財富積累中的“後生創業+繼承遺產”。其中“繼承遺產”為疊合盆地所特有,也是有別於非疊合盆地的關鍵標誌。
所以,沒有或缺乏有效烴源岩的下伏盆地,除已不同程度變質者外,一般為小型盆地或殘留沉積體,不必將其納入疊合盆地進行研究或類型劃分。對於只有儲集岩層的下伏盆地,也不必列入疊合盆地之列。
在對疊合盆地進行研究和油氣勘探時,應將上、下盆地作為一個相互影響、彼此作用的有機整體,綜合研究各自的地質構造特徵、成藏體系及組合、分布的獨立性、連通性和不同類型疊合盆地及其上、下盆地或地區時空變化的差異性及複雜性,才可能獲得較客觀的認識和科學結論,提高勘探成效。
