中上揚子區關鍵構造變革期、構造變形樣式與油氣保存

湯良杰，崔 敏

(1.中國石油大學 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學 盆地與油藏研究中心， 北京 102249； 3.中海石油研究中心，北京 100027)

中、上揚子區發育多套生儲蓋組合，曾經有過多期次大規模的油氣運移聚集成藏過程，但由于經歷了多期復雜的構造運動，油氣藏破壞和改造十分普遍，后期保存條件成為制約該地區油氣富集成藏的關鍵因素。構造活動控制了油氣藏破壞與保存的分區差異性，從而使其成為保存條件評價的重要思路和方法[1-5]。關鍵構造變革期和構造變形樣式的確定是研究構造活動對油氣保存條件制約的重要手段。翟光明等認為構造演化將石油地質條件有機地聯系在一起，并由此決定了油氣藏分布的有序性，并構成一個統一的油氣分布整體[6]；田在藝等則提出構造應力在油氣藏形成與分布過程中起著重要的作用[7]，后期構造運動的改造調整對二次成藏同樣具有重要的作用[8]。針對中、上揚子區構造與油氣保存的關系，前人也做了大量的研究工作。沃玉進和汪新偉通過對中、上揚子地區地質結構類型和蓋層發育情況的分析，認為不同的滑脫深度決定了不同地質結構類型的構造單元中區域蓋層的剝蝕程度及斷層對油氣保存的性質,從而決定了其油氣保存條件[9]。倪新鋒從盆地演化及生儲蓋組合的角度討論中、上揚子地區盆地疊加、改造作用及其對海相盆地含油氣系統形成和演化的影響,從而展望了該地區的油氣勘探前景[10]。本文通過確定中、上揚子關鍵構造變革期，分析了構造變形樣式，探討了關鍵構造變革期構造變形樣式對油氣保存的制約。

1 關鍵構造變革期

關鍵構造變革期是指那些大地構造環境發生根本性轉折，導致盆地性質和盆地類型出現重大轉換的構造變動，包括隆升剝蝕型變革期，沖斷—褶皺型變革期和海—陸轉換型變革期3種[11]。關鍵構造變革期的確定對于分析盆地演化史及油氣生成運移聚集史具有重要意義。

1.1 廣西運動

發生在晚志留世末的廣西運動是加里東期最強烈的一次構造運動，在中、上揚子地區形成了大范圍北東走向的構造變形。這一時期，研究區明顯地經歷了一個由量變(差異性地殼升降活動)到質變(地殼全面隆升成陸)的發展過程。除華南褶皺帶為角度不整合外，揚子準地臺上普遍發育為平行不整合[12]。構造格局主要為雪峰構造帶和樂山—龍女寺隆起、牛首山隆起和黔中隆起。以黔中隆起為例，廣西運動在黔中隆起具體的構造特征表現主要有2方面，一是對都勻運動期間形成的褶皺和斷裂的繼承，二是廣西運動末期對都勻運動所形成的褶皺和斷裂的進一步發展和新生。應用波動過程分析的方法計算了黔中地區主要不整合的剝蝕量，得出了中、下奧陶統頂部不整合平均剝蝕量約為300 m，中、下志留統頂部不整合平均剝蝕量約為250 m(表1)。

1.2 印支運動

印支運動主要發生在晚三疊世，通常以晚三疊世晚期二橋組湖沼相含煤碎屑巖層與下伏晚三疊世早期三橋組臺地相砂頁巖夾灰巖層或中三疊世晚期局限臺地相白云巖層之間普遍存在的假整合間斷面為代表，是中、上揚子地區一次重大的構造變革，主要表現為海陸的轉換[12-13]。這次構造運動沒有造成強烈的褶皺和斷裂變形，是古特提斯盆地演化向新特提斯構造改造轉折時期，構造—沉積面貌發生了根本轉變。由于區域構造運動的空間、時間不均一性，印支運動在各個地區的表現形式差異很大，主要表現為隆坳格局的差異。整個中、上揚子地區由穩定的海相碳酸鹽巖沉積轉變為陸相湖盆沉積，由穩定的臺地階段轉變為陸相斷陷階段。同時在印支運動期形成了開江隆起、瀘州隆起和黃陵隆起等，坳陷主要包括川西坳陷和湘鄂西—黔西南坳陷等。這些古構造型式，對于在該構造階段進入生油高峰期的生油巖所生成的油氣的運聚方向具有控制作用。

表1 研究區主要剝蝕量初步恢復

1.3 燕山運動

晚三疊世晚期開始中、上揚子地區受太平洋板塊和印支板塊向中國板塊斜向俯沖的影響，形成一次地殼上升運動，徹底結束了該區的海相沉積的歷史，進入內陸湖盆沉積階段，并在侏羅紀時形成內陸大型坳陷湖盆。燕山期構造活動主要以逆沖褶皺沖斷帶為主，形成了龍門山、米倉山、大巴山和雪峰山等逆沖推覆構造[9-10,12-15]。黔中隆起及周緣地區的侏羅紀沉積與四川盆地基本相同，為當時古四川盆地的一部分。到燕山晚期開始由于南北向左旋直扭性質的斷塊構造活動日趨強烈，產生褶皺。這一次構造事件是該區最為重要的運動之一，它橫向上幾乎席卷整個中、上揚子地區，縱向上從板溪群至整個古生代至中生代地層均卷入褶皺(華南區為晚古生代至中生代地層)。

1.4 喜馬拉雅運動

喜馬拉雅構造運動從晚白堊世開始，揚子準地臺處于三面擠壓的構造環境中[14-15]。該時期是中、上揚子地區又一次構造運動方式的改變時期。西部上揚子斷塊表現為擠壓隆升及褶皺疊加作用，而中揚子斷塊則從燕山早期—喜馬拉雅早期的伸展作用轉變為喜馬拉雅晚期的擠壓隆升作用。南方喜馬拉雅晚期的構造格局可以大致劃分為中揚子拗褶隆升區、上揚子擠壓隆升區、江南—雪峰構造帶周緣隆升剝蝕區及華南巖漿斷褶隆升區。在中、上揚子的大部地區形成眾多小型第三紀山間斷陷谷地。同時一些早期斷裂由于受東西向擠壓作用亦產生活化，其活動方式與前期南北向左旋扭動作用下的運動方式明顯不同。喜馬拉雅晚期，也即新構造期的地殼運動，主要表現為間歇性和差異性陸殼隆升作用，并由此形成了多層次的古夷平面、古溶洞層和河谷階地等構造—地貌景觀。

2 關鍵構造變革期與油氣保存

前人大量的研究表明，中、上揚子地區的區域蓋層主要為下寒武統、志留系和中、下三疊統[9-10]。關鍵構造變革期對這些區域蓋層的制約直接決定了區內油氣的保存情況[11]。

2.1 廣西運動對油氣保存的影響

志留系在中、上揚子的原始沉積范圍遠比現今分布范圍大得多，但廣西運動使志留系遭大規模破壞。中、上揚子區南緣、雪峰隆起和滇東—黔中隆起區、川中隆起區、大巴山之西鄉—嵐皋與云南之永仁—雙江等地區都存在志留系沉積，但大多在廣西運動之后被剝盡，使得上古生界超覆于前志留系之上。目前中、上揚子地區尚具蓋層意義的志留系主要分布在除川西以外的四川盆地及其周緣和黔南坳陷以及中揚子的絕大多數地區(圖1)。

圖1 中、上揚子區下志留統區域蓋層等厚圖[16]

圖2 中、上揚子區中、下三疊統區域蓋層等厚圖[16]

2.2 印支運動對油氣保存條件的影響

印支運動對中、上揚子及鄰區中、下三疊統的剝蝕作用具有普遍性(圖2)。印支運動同加里東運動相似，在中、上揚子區均造成大隆大坳,形成了開江隆起、瀘州隆起、江南隆起、黃陵隆起、通海口隆起等。印支運動使得中、上揚子的大部分地區剝蝕了部分中三疊統，但川中地區中三疊統已被全部剝蝕。印支運動是造成該地層被剝蝕的最主要因素，部分地區上三疊統—侏羅系直接與下伏較老地層不整合接觸。

2.3 燕山運動對油氣保存條件的影響

燕山運動是中、上揚子地區一次徹底改造運動，它不僅包括褶皺推覆、剝蝕間斷、火山噴發、巖漿侵入等一系列重大地質變化，也促成了早期前陸盆地和晚期張性盆地的形成和發育。燕山中期的構造運動對早燕山期區域蓋層的剝蝕作用主要表現在四川盆地以外的地區，在中、下揚子區，由于運動強度大，僅鄂中的當陽—荊門、天門—嘉魚復向斜保留三疊—侏羅系，四周皆已剝蝕。燕山運動對四川盆地以外地區早燕山期區域蓋層的破壞是致命的,不僅使上三疊統—侏羅系區域蓋層受到強烈逆沖推覆和肢解、破碎而失去對油氣的有效封蓋作用和整體封存條件，進而也影響到內部的志留系等區域蓋層的整體封存條件。在四川盆地，上三疊統—侏羅系未遭受破壞剝蝕，加上連片分布的下、中三疊統膏鹽層疊合而具備良好的封存條件；中揚子區燕山運動明顯比四川盆地的強，僅鄂中當陽凹陷與沉湖—土地堂南部保存，四周皆已剝蝕殆盡。

2.4 喜馬拉雅運動對油氣保存條件的影響

喜馬拉雅期南方地區西部受印度板塊碰撞，東部受太平洋板塊碰撞，呈現為NE向展布的三隆兩坳構造格局，在隆起區被剝蝕地層層位多，區域蓋層古近系、白堊系、侏羅系均已蕩然無存；而坳陷區則有少量的古近系、白堊系、侏羅系存在。

3 構造變形樣式

中、上揚子區海相碳酸鹽巖層系經歷了多期構造變革，并在喜馬拉雅期最終定格。在不同的地史發展階段，形成了多期斷裂、褶皺和不整合，這種復雜變形不僅表現在幾何學和運動學特征上，還表現在構造變形樣式的疊加改造以及構造變形的不同動力學機制上[9-10]。筆者通過川東至雪峰隆起周緣野外地質調查將川東隔擋式褶皺帶、湘鄂西隔槽式復合斷褶帶、雪峰隆起周緣逆沖構造帶的斷層組合，劃分為3種斷層變形樣式并分析了其油氣保存特征(圖3)。

川東地區主要以發育隔檔式褶皺為主要特征，由緊閉背斜和寬緩向斜組成。滑脫層為下三疊統鹽巖和中、下志留統泥頁巖，滑脫層位相對較淺，發育4個典型隔擋式褶皺。背斜東翼地層較陡，西翼緩。變形主要以傾向東的華鎣山斷層為主，其他大多數為其派生的反向逆沖斷層。

圖3 川東至雪峰隆起斷層變形樣式特征

圖4 川東至雪峰隆起滑脫層位分布特征

湘鄂西地區滑脫層較川東地區滑脫層深，主要為志留系和下寒武統泥巖。斷層產狀緩，形成多個東傾的次級斷層。雪峰隆起周緣逆沖構造帶由于受到強烈的逆沖推覆，在其前緣發育一系列的高角度逆沖斷層，滑脫層主要為下寒武統和板溪群(圖4)。

雪峰隆起由東南向西北的逆沖作用，其西北緣發育大量的高角度突破斷層，大多在地表突破；在湘鄂西地區則發育低角度的逆沖斷層，少數斷層在地表突破與下寒武統和志留系蓋層形成了重要的油氣保存條件，其中南山坪古油藏就是曾經存在油氣藏的直接證據。燕山期的造山運動為油氣的聚集提供了大量的圈閉，后期的強烈抬升、剝蝕和地下水活動是該地區油氣保存的關鍵因素，其中斷裂對氣藏的破壞作用遠大于建設作用，是流體運移和散失的主要通道。所以低角度的沒有在地表突破的逆沖斷層周緣是良好的油氣保存區。

4 結論

中、上揚子區的關鍵構造變革期包括有利于保存條件發育的廣西運動、印支運動和最后破壞油氣藏的燕山運動和喜馬拉雅運動。不同關鍵構造變革期具有不同的變形樣式，廣西運動和印支運動主要以隆坳格局變化為主，而燕山運動和喜馬拉雅運動主要為水平擠壓形成逆沖突破斷層破壞油藏和局部地區形成褶皺圈閉。

致謝：在研究工作和論文撰寫過程中，得到了金之鈞教授、何治亮教授、蔡立國教授、李國蓉教授、沃玉進教授、周雁博士的指導和幫助，一并致以深切謝意！

參考文獻:

[1] 孫肇才,邱蘊玉,郭正吾. 板內形變與晚期次生成藏：揚子區海相油氣總體形成規律的探討[J]. 石油實驗地質,1991,13(2):121-129.

[2] 邱蘊玉. 揚子區海相地層油氣保存單元的劃分與評價[J]. 海相油氣地質,1996,1(3):39-44.

[3] 李明誠,李偉,蔡峰. 油氣成藏保存條件的綜合研究[J]. 石油學報,1997,18(2):41-48.

[4] 郭彤樓,樓章華,馬永生. 南方海相油氣保存條件評價和勘探決策中應注意的幾個問題[J]. 石油實驗地質,2003,25(1):3-9.

[5] 何登發,馬永生,楊明虎. 油氣保存單元的概念與評價原理[J]. 石油與天然氣地質,2004,25 (1):1-8.

[6] 翟光明,王建君. 論油氣分布的有序性[J]. 石油學報,2000,21(1):1-9.

[7] 田在藝,張慶春. 論改造型盆地與油氣成藏：以華北東部盆地為例[J]. 石油學報,2001,21(2):110-116,126.

[8] 戴金星,衛延召,趙靖舟. 晚期成藏對大氣田形成的重大作用[J]. 中國地質,2003,30(1): 10-19.

[9] 沃玉進,汪新偉. 中、上揚子地區地質結構類型與海相層系油氣保存意義[J]. 石油與天然氣地質, 2009,30(2):177-187.

[10] 倪新鋒,陳洪德,韋東曉,等. 中、上揚子盆地疊加、改造類型及油氣勘探前景[J]. 地質學報,2009,83(4):468-477.

[11] 湯良杰,金文正,何春波,等. 疊合盆地關鍵構造變革期與分期差異構造變形[J]. 新疆石油地質,2009,30(2):163-167.

[12] 馬力,陳煥疆,甘克文,等. 中國南方大地構造和海相油氣地質[M]. 北京:地質出版社,2004.

[13] 湯良杰,郭彤樓,田海芹,等. 黔中地區多期構造演化、差異變形與油氣保存條件[J]. 地質學報,2008,82(3):298-307.

[14] 梅廉夫,戴少武,沈傳波,等. 中、下揚子區中、新生代陸內對沖帶的形成及解體[J]. 地質科技情報,2008,24 (4):1-7.

[15] 梅廉夫,劉昭茜,湯濟廣,等. 南方多旋回構造作用制約下的中、古生界海相油氣構造—成藏旋回[J]. 石油與天然氣地質,2009,30(5): 589-597.

[16] 戴少武, 張洪年,周雁,等. 中石化南方新區選區評價研究[R]. 北京：中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院,2006.