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科研快讯 大地构造和海平面对羌塘盆地的影响及其油气地质意义

发布日期: 2020-12-30 阅读次数:
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薛伟伟

      石油被誉为工业的命脉。人类在几千年前就开始利用石油资源。20世纪以来,油气资源成为当今世界的主要能源形式之一,具有重要的经济和战略地位。但是,由于油气资源在全球分布的极不均衡,尤其是中东地区,因为石油引起的战争层出不穷。为什么油气资源在全球的分布如此不均呢?事实上,这与古代岩石中不均衡的油气资源分布有关,只有探究清楚其背后的控制因素才能更好地为油气资源的勘探和开发提供帮助。

1. 大地构造和海平面对盆地含油气系统有什么影响

盆地所处的大地构造环境对其含油气性具有重要影响,如被动大陆边缘盆地、大陆裂谷及其上覆坳陷盆地、陆陆碰撞边缘盆地占据了全球大油气田盆地构造环境类型的80%以上(图1Mann et al., 2003)。另外,全球海平面的升降通过影响盆地的烃源岩和储层的分布,从而间接地控制盆地的含油气性。当全球海平面处于高水位时期,在陆壳上形成大面积的陆表海,促进海水分层,水体缺氧范围也会扩张,为有机质的保存创造了有利条件,有利于大规模的烃源岩形成,而且在海侵期间,碳酸盐台地面积的扩张也为形成高质量的储层提供了有利条件(Klemme and Ulmishek, 1991)。因此,探索构造和海平面对沉积盆地的控制对于油气勘探具有重要意义。

1  不同大地构造背景的盆地类型发育的大油气田数量(李春荣等,2007

2. 侏罗纪羌塘盆地的研究现状

羌塘盆地位于青藏高原中北部,被誉为陆上新区勘探程度最低、面积最大、地层序列最完整的中生代海相含油气盆地羌塘盆地大地构造位置上位于特提斯喜马拉雅构造域东段已发现的油气点有200多处,其中97%的油气点集中在侏罗系和上三叠统(王剑等,2009)。

20世纪50-60年代开始,相继有一些学者对羌塘盆地开展了地层学、古生物学的工作,填补了区域内的研究空白(如蒋忠惕,1983;吴瑞忠等,1985)。近年来,我国学者对中央隆起带两侧的中生代羌塘盆地开展了新一轮的地质调查研究,发表了一系列研究论文,将羌塘盆地侏罗纪白垩纪地层学、沉积学、石油地质学等研究推向了一个新的高度。迄今,基本查明了羌塘盆地的沉积充填序列、盆地地层构造格架、岩相古地理特征及生储盖等基本石油地质条件(Ma et al., 2017; Zhang et al., 2019)。

不同学者提出了多种构造模型来解释侏罗纪羌塘盆地的形成机制,如磨拉石沉积(Leeder et al., 1988)、陆表海盆地(余光明和王成善,1990)、复合前陆盆地(李勇等,2001)、裂陷-凹陷盆地等(王剑等,2004)。近年来,也有一些新的模式相继被提出,但都认为羌塘盆地的形成受控于俯冲、碰撞、造山、隆升等因素(Ma et al., 2017; Li et al., 2019; Zhang et al., 2019)。事实上,迄今为止,侏罗纪羌塘盆地的形成机制一直存疑。

3. 沉积地层特征、时代

       羌塘盆地以金沙江缝合带为北界,以班公怒江缝合带为南界。在盆地中部,发育一条长达 600 km 以上、宽约为 30130 km、呈东西向展布的隆起区,称为中央隆起带。前人以中央隆起带为界,根据地层岩性组合、岩相展布等差异性将中生代羌塘盆地分为南(西)羌塘盆地和北()羌塘盆地(图2)。北羌塘侏罗纪的地层具有三砂夹两灰的特征,以陆表海环境下的滨浅海沉积为主,侏罗纪的地层以整合或不整合的形式分别覆盖在那底岗日组火山岩、二叠系甚至更老的岩层之上(姚华舟等,2011;付修根等,2020)。


2  羌塘盆地简要的地质图(潘桂棠等,2009

北羌塘盆地侏罗系从下到上包括雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组、雪山组,地层厚度分布不均一,但整体达到3000m以上。雀莫错组、夏里组和雪山组以陆源碎屑岩为主,布曲组和索瓦组主要由碳酸盐岩和暗色泥岩组成,各地层单元之间为整合接触。基于双壳、腕足、孢粉等古生物化石以及磁性地层的数据,将北羌塘侏罗系的地层时代约束为早-中侏罗世至晚侏罗世末期(图3)。

3  羌塘盆地中生代地层时代、岩性、沉积环境对比(Xue et al., 2020

4. 北羌塘盆地沉积环境和物源特征

我们对北羌塘盆地东部雁石坪地区的侏罗纪地层开展了详细的沉积环境和沉积微相研究,共识别出19种岩相组合,划分出7种沉积环境,分别为辫状河、洪泛平原、潮坪、浅滩、泻湖、内缓坡以及中缓坡,并识别出两次海侵-海退旋回(Xue et al., 2020),结合区域内的岩相古地理特征,认为两次海侵-海退旋回在羌塘盆地普遍存在(图4)。

早侏罗世-中侏罗世早期,北羌塘盆地广泛发育河流相沉积,雀莫错组顶部潮坪相的开始代表着羌塘盆地的第一次海侵,开始时间约为中侏罗世晚Bajocian期(图4A)。中侏罗世Bathonian期布曲组碳酸盐岩的出现代表第一次海侵的高潮,使羌塘盆地大部分区域被海水所覆盖,古水深最大可达到风暴浪基面(20~30m)以下的中缓坡环境(图4B)。在晚Bathonian-Callovian期,北羌塘盆地发生海退,以碎屑岩潮坪相为主的夏里组代替了先前的碳酸盐岩沉积(图4C)。在中侏罗世末(Callovian晚期-Oxfordian期),盆地发生第二次海侵,潮坪、浅滩、泻湖、中缓坡环境的索瓦组碳酸盐岩再次覆盖了整个北羌塘盆地(图4D),直至晚侏罗世末(晚Oxfordian期),羌塘盆地再次海退,沉积了以三角洲-河流相为主的雪山组碎屑岩(图4E),羌塘盆地自此结束了海相沉积的历史。

碎屑统计和碎屑锆石的结果表明,北羌塘东部雁石坪地区侏罗系的碎屑物质以具有明显的~250Ma和~450Ma的年龄峰,与北侧的可可西里-松潘甘孜地体和昆仑弧有一致性,而西侧那底岗日地区的物质则与中央隆起带和羌塘内部的组成特征更为相似(Xue et al., 2020)。整体来看,侏罗纪北羌塘盆地内部的物源在地层(时间)纵向上并没有发生明显变化。

4  羌塘盆地侏罗纪岩相古地理图(Xue et al., 2020

5. 侏罗纪羌塘盆地控制因素的新解释:全球海平面vs大地构造

北羌塘盆地侏罗系各组之间为整合接触,沉积环境逐渐过渡、物源区稳定,代表比较稳定的大地构造环境,这与逐渐降低的构造沉降量相符合(图5)。通过盆地相对古水深与全球海平面曲线的对比,发现羌塘盆地两次海侵与全球海平面有较好的一致性。由此,我们认为,海平面也是北羌塘盆地侏罗纪沉积演化的重要控制因素(Xue et al., 2020)。

有趣的是,在羌塘盆地西侧,同属于特提斯构造域的中亚阿姆河盆地、伊朗北部盆地也在Bajocian晚期-Bathonian期、Oxfordian早期出现海侵事件,与羌塘盆地两次海侵的时间也是一致的(图5)。然而,晚侏罗世Kimmeridgian期以后,雪山组的沉积表明羌塘盆地迅速海退,这与全球海平面曲线的演化趋势相反,推测是受到拉萨-羌塘碰撞的影响使盆地脱离了海平面的控制。

5  北羌塘盆地两次海侵-海退旋回记录及其与全球海平面曲线的对比(Xue et al., 2020);SWB:风暴浪基面;FWWB:晴天浪基面;NLT:平均低潮面;NHT:平均高潮面

6. 构造和海平面对北羌塘盆地含油气系统的影响

    北羌塘盆地的烃源岩主要为上三叠统的含煤碎屑岩以及布曲组和索瓦组中的富有机质页岩、灰岩,储层也同样是布曲组和索瓦组中的碳酸盐岩,可见北羌塘盆地是典型的自生自储型的油气藏(图6;王剑等,2009)。海平面上升形成的碳酸盐岩对烃源岩和储集层的发育起到重要作用。而夹在两套碳酸盐岩之间的潮坪相的细碎屑岩沉积——雀莫错组和夏里组,含有较厚的石膏层,是区域上非常好的盖层(付修根等,2020)。可见,全球海平面通过控制羌塘盆地沉积相的展布,为区域上油气藏的形成提供了良好的生储盖条件。但在侏罗纪末期,由于拉萨-羌塘的碰撞,羌塘盆地海相沉积结束并转化为剥蚀区,这可能直接对羌塘盆地后期的含油气保存条件产生破坏作用。

6  北羌塘盆地油气系统事件表(修改自王剑等,2009

知识BOX

 烃源岩是指已经生油的、可以成为生油的或是已具备了生油能力的岩石,也叫生油岩。

 具有一定储集空间、能够储存和渗滤流体的岩石称为储集岩,由储集岩所构成的地层组合称为储集层

 盖层是指覆盖在储集层之上能够封盖油气使其免于向上逸散的岩层或地质体。与储集层的特征和功能相反的是,盖层具备相对低的孔隙度和渗透率,是阻碍油气逸散的一种地质体,影响油气在储集层中的聚集效率和保存时间。

 

      本文作者为南京大学地球科学与工程学院博士生。本文系作者本人理解与解读,相关问题交流可通过邮箱xww@smail.nju.edu.cn与本人联系。欲知更多详情,请进一步阅读相关原始文献。


部分参考文献

[1] Klemme HD, Ulmishek GF. 1991. Effective petroleum source rocks of the world: stratigraphic distribution and controlling depositional factors. AAPG Bulletin, 75, 1809–18513.

[2] Li L, Garzione CN, Fan MJ, Li XW, Li XZ. 2019. Jurassic sedimentation in the south-central Qiangtang terrane reveals successive terrane collisions in central Tibet. Geosphere, 15(2): 433-449.

[3] Ma AL, Hu XM, Garzanti E, Han ZLai W. 2017. Sedimentary and tectonic evolution of the southern Qiangtang basin: Implications for the Lhasa-Qiangtang collision timing. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 122(7): 4790-4813.

[4] Mann P, Gahagan L, Gordon MB. 2003. Tectonic setting of the world’s giant oil and gas felds. In: Halbouty MT (Ed.), Giant Oil and Gas Fields of the Decade 1990-1999, vol. 78. AAPG Memoir, pp. 15–105.

[5] Xue WW, Hu XM, Ma AL, Garzanti E, Li J. 2020. Eustatic and tectonic control on the evolution of the Jurassic North Qiangtang Basin, Northern Tibet, China: Impact on the petroleum system. Marine and Petroleum Geology: 104558.

[6] Zhang JW, Sinclair HD, Li YL, Wang CS, Persano C, Qian XY, Han ZB, Yao X, Duan Y. 2019. Subsidence and exhumation of the Mesozoic Qiangtang Basin: Implications for the growth of the Tibetan Plateau. Basin Research. 31, 754–781.

[7] 付修根,王剑,宋春彦,刘中戎. 2020. 羌塘盆地第一口油气科学钻探井油气地质成果及勘探意义. 沉积与特提斯地质,40(1): 15-25.

[8] 蒋忠惕. 1983. 羌塘地区侏罗纪地层的若干问题. 青藏高原地质文集, 6: 87-112.

[9] 李春荣,潘继平,刘占红. 2007.世界大油气田形成的构造背景及其对勘探的启示. 海洋石油, 273),34-40.

[10] 李勇,王成善,伊海生,石和,林金辉,朱利东,李祥辉. 2001. 青藏高原中侏罗世早白垩世羌塘复合型前陆盆地充填模式. 沉积学报,191):20-27.

[11] 王剑,谭富文,王小龙,杜佰伟,陈明. 2004. 藏北羌塘盆地早侏罗世-中侏罗世早期沉积构造特征. 沉积学报. 222):198-205.

[12] 王剑,丁俊,王成善,谭富文. 2009. 青藏高原油气资源调查与评价. 北京:地质出版社.

[13] 吴瑞忠,胡承祖,王成善,张懋功,高德荣,兰伯龙,张哨楠,陈德全,王全海. 1985. 藏北羌塘地区地层系统. 青藏高原地质文集,097-38.

[14] 姚华舟,张仁杰,段其发,盛贤才,牛志军,王建雄,吴健辉. 2011. 长江源头地区侏罗纪地层、双壳类化石及其沉积环境. 中国科学:地球科学,41(6): 853-864.

[15] 余光明, 王成善. 1990. 西藏特提斯沉积地质. 北京:地质出版社.


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