龍門山南段前陸沖斷帶內的古油氣藏

付于真 王國芝 劉樹根 黃 華 楊 建

（1.中國地質大學 地球科學與資源學院，北京100083；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059）

自從1975年美國在西部落基山逆掩斷裂帶發現Pineview油田之后，全球許多國家均相繼在前陸沖斷帶內發現了油氣藏，如東委內瑞拉盆地北部的富里爾高產油田帶和哥倫比亞在東科迪勒拉山脈前緣發現的庫西亞納大油田［1，2］。中國準噶爾盆地西北緣的克－烏沖斷帶下的斷裂掩覆油藏、塔里木盆地庫車拗陷的克拉2號油藏、酒泉盆地青西大型油氣聚集，都與前陸沖斷帶有著密切關系［2］。龍門山沖斷推覆構造帶的油氣勘探開始較早，1945年在江油海棠鋪構造上首先鉆探了江1井，發現了油氣顯示［3］。其后，在龍門山北段地表發現了大量的油氣苗及瀝青，據不完全統計，已在震旦系至侏羅系中發現油氣苗及瀝青260多處，空間上集中分布于碾子壩、礦山梁、天井山等背斜構造及重華、倒流河、大梁山、永平、青林口、雙魚石、厚壩等構造上［4－6］。在龍門山中段，僅在汶川斷裂帶發現干瀝青物質［7］。在龍門山南段，雖然早在1970年于寶興馬家山震旦系燈影組中發現瀝青［8］，后來也有文獻報道在鉛鋅礦床中見有零星瀝青［9］，但對于瀝青的規模及是否存在類似于龍門山北段的古油藏則基本無人探討過。本文通過對在龍門山南段新發現的地表瀝青的特征、分布規律的解剖，提出在南段的沖斷帶內也曾存在過古油（氣）藏，對古油（氣）藏的形成和破壞過程進行了初步探討。該項研究對于揭示龍門山沖斷帶內油氣的富集規律和進一步的油氣勘探具有重要意義。

1 區域地質背景

龍門山造山帶為一條NE－SW向的推覆與滑覆疊合構造帶，北與昆侖－秦嶺東西向構造帶斜向相接，南與康滇南北向構造帶相連，東鄰包括四川盆地在內的揚子地臺，西面為甘孜地槽褶皺帶－特提斯東緣構造帶。根據沉積和構造差異，將綿竹市的漢旺－什邡金河（馬槽灘斷層）以北稱為龍門山北段，都江堰市灌口以南為龍門山南段，之間的地區稱為龍門山中段。

按龍門山造山帶與川西前陸盆地的構造變形特征，將龍門山南段造山帶－前陸盆地系統劃分出若干個次級構造亞帶（圖1），它們分別是：茂汶－隴東韌性剪切構造帶（Ⅰ），寶興雜巖推覆構造帶（Ⅱ），前陸沖斷構造帶（Ⅲ）及前陸斷褶構造帶（Ⅳ），各構造亞帶總體構造線方向為NE－SW向。研究表明，南段推覆構造帶以前展方式由北西向南東擴展，前陸盆地西部邊界也隨之向南東遷移，盆地范圍逐步縮小［10，11］。印支期研究區受到SN向的擠壓，整個松潘－甘孜海盆發生變質、變形，形成松潘－甘孜褶皺造山帶，在初始盆山結合部造山帶一側，茂汶－隴東韌性剪切構造帶發生由北西向南東的逆沖推覆，并伴有左旋走滑。燕山期，隨著逆沖沖斷作用的加強，茂汶－隴東韌性剪切構造帶繼續左旋走滑和向南東方向的逆沖，造山帶不斷地向前陸盆地擴展，寶興雜巖推覆構造帶形成；喜馬拉雅期，前陸沖斷構造帶開始形成。

2 瀝青的空間分布特征

龍門山南段寶興－雙石地區地表瀝青分布范圍廣，空間上從造山帶（茂汶—隴東韌性剪切帶）到前陸沖斷帶均有分布（表1），并集中出露于沖斷帶中，在造山帶零星分布。瀝青發育地層廣泛，主要集中在震旦系，泥盆系次之，奧陶系和二疊系少量充填。各構造帶內瀝青的產出特征如下所述。

圖1 龍門山南段寶興 雙石地區地表瀝青分布圖Fig.1 Diagram showing the distribution of bitumen in the Baoxing－Shuangshi area of the south section of Longmenshan Mountains

表1 龍門山南段地表瀝青出露點特征Table 1 The characteristics of bitumen outcrops in the southern section of Longmenshan Mountains

2.1 造山帶內的瀝青

茂汶－隴東韌性剪切構造帶東部的茂汶－五龍斷裂（F1），為初始前陸盆地與造山帶間的盆山邊界斷裂［12］。在該邊界斷裂以西的造山帶區古生界－三疊系淺變質的板巖、千枚巖廣布。通過地表地質調查和室內研究發現，在前述的板巖、千枚巖中零星見及瀝青。空間上，這些瀝青主要分布于寶興貓子灣和五龍鄉（圖1）。

寶興貓子灣瀝青（圖1，MZW01），產于中泥盆統白云巖、礁灰巖和礁（生物）白云巖中［9］。瀝青與閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦等在空間上密切共生，但瀝青與鉛鋅礦間的成因及時序關系不清。

五龍鄉下泥盆統中的瀝青（圖1，BX02），主要產于細晶大理巖透鏡狀方解石脈中，顯微鏡下可見瀝青充填于方解石晶粒間次生溶孔和裂隙內。通過拉曼光譜對這些瀝青的檢測發現，在拉曼圖上可清晰地見到1 588cm－1和1 353cm－1的2個明顯的主峰（圖2－A），它們與典型瀝青的譜峰1 580～1 600cm－1和1 350～1 380cm－1［13］相一致，證明為瀝青無疑。

五龍鄉奧陶系中的瀝青（圖1，BX01），產于灰色千枚巖的透鏡狀石英脈中，顯微鏡下觀察可見充填于石英晶粒間溶孔和裂隙內。經拉曼光譜分析，與典型瀝青的拉曼光譜曲線一致（圖2－B），為瀝青無疑。

2.2 寶興雜巖推覆構造帶內的瀝青

寶興雜巖推覆體由元古界寶興雜巖及上覆蓋層燈影組和古生界組成。燈影組中廣泛發育瀝青，二疊系中偶見瀝青。

2.2.1 燈影組中的瀝青

圖2 茂汶 隴東韌性剪切帶內瀝青拉曼光譜Fig.2 Raman spectrum of bitumen in the Maowen－Longdong ductile shear zone

燈影組在寶興雜巖兩側均有出露，呈北東向展布，傾向南東。瀝青在其中廣泛發育，充填于白云巖溶蝕孔洞中。寶興雜巖西側（圖1，BX13）出露燈影組底部，瀝青主要充填于皮殼狀白云巖殘余孔洞中，充填量較少。雜巖東側燈影組出露較全，從底部到頂部均有瀝青充填。其中BX14點的瀝青發育在燈影組中部，產于皮殼狀白云巖殘余孔洞和白云巖次生溶孔中；BX45、BX46點處瀝青產于燈影組中部、中上部至頂部的皮殼狀白云巖殘余孔洞、白云巖次生溶孔或裂縫中。瀝青的視面孔充填率平均為3%～8%、個別地方可達到15%。

圖3 震旦系、泥盆系地表瀝青發育柱狀示意圖Fig.3 The vertical characteristics of bitumen and minerals filled in vugs in Sinian and Devonian（孔洞比例有夸大）

根據寶興雜巖兩側燈影組地表瀝青露頭發育特征，可以建立其連續充填剖面（圖3－A）：燈影組白云巖次生溶孔或溶洞發育，孔洞直徑約0.5～5 cm，視面孔率約3%～10%，個別部位可達20%。該層位瀝青充填剖面古油水界面清晰，流體充填世代關系明確。古油水界面以上白云巖皮殼狀、葡萄狀構造發育，孔洞的邊緣多為皮殼狀白云石，其后充填有第一世代晶粒狀白云石，白云石之上生長第二世代自形六方雙錐狀石英，孔洞中心充填團塊狀、球粒狀瀝青。頂部白云巖皮殼不發育，溶孔、溶洞發育，孔洞中依次充填第一世代白云石、第二世代石英及第三世代瀝青，界面之上瀝青發育層段垂向厚度＞30m。靠近古油水界面之下發育針孔或孔洞白云巖，也見皮殼狀構造，皮殼厚0.5～1cm不等，孔洞充填第一世代晶粒狀白云石，第二世代石英；遠離古油水界面的下部流體充填相對簡單，皮殼不發育，僅見斑塊狀白云巖，白云石斑塊直徑約5cm，部分地方斑塊中心未填滿處則可見殘余孔洞；底部為結晶白云巖，孔洞不發育，具有強烈的硅化現象，并見磁黃鐵礦。

2.2.2 二疊系中的瀝青

二疊系出露于寶興雜巖兩側，在茂汶－五龍斷裂帶附近熱液活動強烈，受熱液改造處形成了熱液白云巖和部分溶蝕孔洞（圖1，BX11）。瀝青主要產于這些熱液白云巖的晶間孔、次生溶孔和縫合線中。而周圍的溶蝕孔洞均被團塊狀白云石所充填，也見從熱液白云石到自行錐狀石英的2期礦物充填，地表未見瀝青。遠離茂汶－五龍斷裂帶向盆地方向追索，熱液活動逐漸減弱至完全沒有，同時也未見瀝青充填。

2.3 前陸沖斷帶內的瀝青

中林－雙石斷層（F2）為前陸沖斷帶前緣逆沖斷層，推覆體主要由上三疊統須家河組組成，之上疊置志留系－下三疊統組成的飛來峰群。地表瀝青出露于金臺山飛來峰前緣南西翼，與下伏原地系統斷層接觸帶附近的中泥盆統觀霧山組之中（圖1，BX21，BX25）。

2處瀝青屬于同一地層充填的側向展布，圍巖為含生物碎屑白云巖夾灰黑色灰巖，次生溶孔發育，瀝青呈間隔充填，具有多個瀝青層和含水層，綜合其露頭發育特征可以恢復該地層中瀝青充填剖面（圖3－B）：頂部地表出露寬約6m的白云巖夾泥巖蓋層。上部白云巖次生溶孔（洞）發育，孔洞直徑達6～10cm。在某一個溶洞中見上半部分充填瀝青，下半部分為晶粒狀白云石，呈示底構造，表現出清晰的古油水界面，且界面與巖層面平行。古油水界面之上溶孔（洞）中充填大量瀝青，多數將孔洞填滿；界面之下溶孔（洞）中依次充填第一世代晶粒狀白云石、第二世代自形石英，中心未填滿，見殘余孔洞。中部和底部孔洞發育段均有瀝青充填，由于植被覆蓋，地表未見古油水界面，中部瀝青充填于白云巖微孔中，底部瀝青充填于生物體被白云石交代的腔孔中和白云巖的溶孔中，流體充填次序為第一世代晶粒狀白云石、第二世代自形石英及第三世代瀝青。該剖面瀝青發育層段垂向厚度＞20m；瀝青的視面孔充填率平均為1%～3%。

2.4 古油（氣）藏的確定

由上述可知，龍門山南段地表瀝青分布遍及造山帶－前陸沖斷帶，但主要集中于前陸沖斷帶內，造山帶僅有零星分布。前陸沖斷帶內已發現的地表瀝青平面上展布面積＞200km2（圖1）。其中震旦系燈影組為瀝青主要充填層位，且在其底部到頂部次生溶孔、溶洞和縫隙中均見瀝青充填，瀝青的視面孔充填率3%～8%，個別地方達到15%；垂向厚度＞30m。雖然現今前陸沖斷帶內的燈影組零星分布，其間大面積出露的均是寶興雜巖，但根據研究區造山帶和沖斷帶的隆升剝蝕史、前陸盆地的充填史可知，在地質歷史上燈影組曾呈面狀覆蓋于寶興雜巖之上，后期的隆升剝蝕使其零星殘存。從現今地表所出露的瀝青點位置，可以推知燈影組未被剝蝕前的瀝青沿NESW方向延伸＞18km，沿NW－SE向延伸＞7 km。沖斷帶飛來峰內泥盆系觀霧山組中瀝青充填量次于燈影組，瀝青的視面孔充填率1%～3%，垂向充填厚度＞20m，沿NE－SW方向延伸＞4km。在更偏南的漢源、會理、會東等地區大型鉛鋅礦床中，也見有大量瀝青及有機質存在［14］。從前面的論述表明，龍門山南段寶興－雙石地區瀝青發育地層廣泛，垂向充填厚度較大（＞50m），側向延伸穩定，平面展布面積較寬（＞100km2），在不同地點的相同層位均見瀝青充填，說明龍門山南段前陸沖斷帶內曾經發育一定規模的古油（氣）藏。

3 古油藏中流體充注特征及油氣來源

3.1 沖斷帶內不同層位流體間的關系

寶興雜巖推覆構造帶中瀝青發育層位主要集中于震旦系燈影組，二疊系熱液白云巖中也見零星分布，前陸沖斷帶內瀝青充填于飛來峰的泥盆系觀霧山組。從構造位置上看，寶興雜巖推覆構造帶內的寶興雜巖之上具有與沖斷帶飛來峰相當的地層單元殘存（志留系—下三疊統），表明飛來峰的根帶來源于寶興雜巖推覆構造帶［12］。寶興雜巖推覆構造帶的抬升活動始于中侏羅世中期，并持續到喜馬拉雅早幕，中新世時期川西高原快速抬升，寶興雜巖推覆體的沉積蓋層及頂部巖塊被迅速抬升到一個較大的角度，由于重力失穩，向南東下滑，形成大面積北東向分布的飛來峰群［10－12］。因此，在中新世飛來峰開始滑覆之前，現今推覆構造帶內震旦系燈影組、二疊系和飛來峰上泥盆系觀霧山組中的油氣顯示形成之初應處于同一構造帶，呈垂直分布，并一起經歷深埋演化為瀝青。

推覆構造帶和飛來峰中流體充注部位均為次生晶洞（巖石晶洞或生物晶洞）或溶孔，且具有明顯的世代關系（表2）。通過孔洞充填特征對比，可以看出三者油水界面上下充填的礦物共生組合一致，世代次序一致，可能暗示著這3個層位中流體是相互連通的。流體的87Sr／86Sr值是示蹤碳酸鹽巖地層中流體來源最有效的工具［15］。為了確定充注于前述3個層位中流體間的相互關系，分別對充填于震旦系、二疊系和泥盆系次生溶孔中的第一世代白云石進行87Sr／86Sr測定，結果表明3個層位中所充填的第一世代白云石的87Sr／86Sr均為0.709 2，說明形成白云石的流體具有十分一致的來源，3個層位中的流體是相互連通的。由于3個層位孔洞中所充填礦物的序次關系相同（表2），鹽水流體又是連通的，因而，前述3個層位中的瀝青可能是同期油藏流體在不同層位中充填的結果。

表2 推覆構造帶與飛來峰孔洞充填世代關系對比Table 2 Comparison of the generations of minerals filled in the vugs of the nappe tectonic belt and klippe

3.2 油氣的可能來源及流體遷移方向

龍門山區域上的（盆地內部及周緣）下組合內油氣源主要來自于寒武系［16］。而研究區內缺失寒武系，即該區段古油藏所在位置是缺少烴源巖的；但從區域上看，具有生烴能力的寒武系在龍門山造山帶內是普遍存在的（出露于茂汶地區）［17］，因此造山帶內具備烴源巖條件。由上述瀝青空間分布特征可知，造山帶內有瀝青充填，但充填量不大，僅見零星分布，說明造山帶內曾有過油氣生成。晚三疊世以前，現今的茂汶—隴東韌性剪切帶為松潘－甘孜海盆的一部分，現今前陸推覆沖斷帶為相對隆起區，屬于樂山－龍女寺加里東古隆起西緣的一部分［18］。如果油氣來源于該隆起區的東部盆地，油藏流體為由東向西的運移，那么油藏流體則必須跨過古隆起向隆起西側的松潘－甘孜海盆運移，才能解釋為何在先前的松潘－甘孜海盆內（現今為造山帶）存在瀝青的現象；但實際上這種運移是不可能的，因而油氣來源不可能來自于東側，也不太可能發生由東向西的運移。在盆山邊界茂汶－五龍斷裂帶下盤的二疊系中，瀝青分布于靠近造山帶一側，遠離造山帶向盆地方向的二疊系中則沒有瀝青充填；結合造山帶和沖斷帶內燈影組和觀霧山組瀝青的分布特征及流體運移的方向，共同表明龍門山南段古油藏的油氣可能來源于原松潘－甘孜海盆的烴源巖，油藏流體和鹽水流體由西向東運移充注于前陸盆地不同層位的儲層中，從而造成沖斷帶內大量瀝青集中分布；少量的油藏流體殘留于松潘－甘孜海盆內，現今呈零星狀散布于造山帶中。

圖4 龍門山南段構造演化與古油氣藏的形成破壞過程Fig.4 Tectonic evolution and the process of development and destruction of ancient hydrocarbon reservoirs in the south section of Longmenshan Mountains

4 構造演化與古油（氣）藏的形成及破壞

結合該地區構造演化史，將古油（氣）藏由形成到破壞的過程恢復如下（圖4）：

晚三疊世以前，揚子地臺西緣的松潘－甘孜海盆內所沉積的寒武系—志留系，由于深埋作用，其中的有機質逐漸成熟形成石油并從烴源巖中排出。隨著生烴能力的增加，大量的石油沿松潘－甘孜海盆東部的同生邊界斷裂（即茂汶－五龍斷裂帶的前身）向上運移，在樂山－龍女寺古隆起西部的震旦系和泥盆系中充注和成藏，形成了古油藏；少量未排出的石油殘存于松潘－甘孜海盆的奧陶系、泥盆系中（圖4－A）。晚三疊世盆山轉換時期，松潘－甘孜海盆由于褶皺變形、變質反轉成山，形成造山帶，在造山帶的前緣形成前陸盆地，之前成藏的油藏隨著造山帶的隆升和前陸盆地的快速沉降而被深埋；隨著埋藏深度增加，前陸盆地內古油藏中的油發生熱裂解而形成熱裂解氣和殘余瀝青（圖4－B），熱裂解氣儲藏于原來的儲集體中形成古氣藏，此時保存條件良好。隨著造山帶不斷向盆地發展，原先屬于盆地部分的地層被沖斷隆升，形成寶興雜巖推覆體。在沖斷隆升的過程中，由于卸壓作用和構造裂縫的形成，保存條件遭到破壞，古氣藏被破壞，熱裂解氣開始逸散（圖4－C）。到了始新世直到現今，隨著沖斷帶不斷地向前發展，寶興雜巖推覆體不斷被抬升，前陸盆地開始褶皺變形和飛來峰的形成，從而使得之前垂向上不同層位分布的油氣顯示形成了如今水平分布的構造特征（圖4－D）。因此，在寶興雜巖推覆體內和飛來峰之上可以見到相似的鹽水流體和油藏流體充注。

5 結論

a.龍門山南段寶興—雙石地區曾存在古油（氣）藏。油藏流體可能來源于松潘－甘孜海盆，古油藏流體和鹽水流體由西向東運移充注于前陸沖斷帶內不同層位中，呈現多層位充注的特征。

b.晚三疊世盆山轉換時期，古油藏隨著前陸盆地的快速沉降而被深埋，油裂解成氣而形成古氣藏。隨著沖斷帶向前陸盆地擴展，賦存于前陸盆地內的古氣藏被破壞。

［1］甘克文.掩沖帶油氣勘探興衰史剖析（一）［J］.南方油氣，2003，16（4）：7－13.

［2］宋雙，吳小羊，楊云坤.國內外前陸盆地油氣藏特征分析與初步認識［J］.地球物理學進展，2009，24（1）：205－211.

［3］韓克猷.龍門山逆掩斷裂帶成因與油氣遠景［J］.天然氣工業，1984，4（3）：1－8.

［4］王蘭生，韓克猷，謝邦華，等.龍門山推覆構造帶北段油氣田形成條件探討［J］.天然氣工業，2005，25（增刊A）：1－5.

［5］代寒松，劉樹根，孫瑋，等.龍門山—米倉山地區下組合地表瀝青特征研究［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2009，36（6）：687－696.

［6］鄧紹強，胡明，顏其彬，等.龍門山北段構造模式及油氣勘探方向［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2009，31（4）：184－188.

［7］李坤，趙錫奎，王國芝，等.龍門山中段前山帶構造特征及含油氣性研究［J］.地質找礦論叢，2006，21（4）：282－287.

［8］四川省地質局.1∶20萬寶興幅地質圖（H－48－Ⅷ）及地質調查報告［R］.成都：四川省地質局，1976.

［9］毛玉元，陸彥，曹志敏.龍門山南段寶興至滎經地區鉛鋅礦的成礦條件和成礦模式［J］.礦物巖石，1994，14（2）：55－66.

［10］陶曉風.龍門山南段推覆構造與前陸盆地演化［J］.成都理工學院學報，1999，26（1）：73－77.

［11］戴建全.龍門山沖斷帶構造變形期次及動力學成因［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2011，33（2）：61－67.

［12］王國芝，劉樹根，趙錫奎.龍門山中段川西前陸盆地初始盆山邊界及其變遷［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2008，35（4）：431－439.

［13］何謀春，呂新彪，姚書振，等.沉積巖中殘留有機質的拉曼光譜特征［J］.地質科技情報，2005，24（3）：67－69.

［14］李澤琴，王獎臻，倪師軍，等.川滇密西西比河谷型鉛鋅礦床成礦流體來源研究：流體Na－Cl－Br體系的證據［J］.礦物巖石，2002，22（4）：38－41.

［15］王國芝，劉樹根.海相碳酸鹽巖區油氣保存條件的古流體地球化學評價——以四川盆地中部下組合為例［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2009，36（6）：631－644.

［16］徐世琦，張光榮，李國輝，等.加里東古隆起震旦系的烴源條件［J］.成都理工學院學報，2000，27（增刊）：131－138.

［17］四川省地質局.1∶20萬茂汶幅地質圖（H－48－Ⅱ）及地質調查報告［R］.成都：四川省地質局，1975.

［18］孫瑋，劉樹根，韓克猷，等.四川盆地震旦系油氣地質條件及勘探前景分析［J］.石油實驗地質，2009，31（4）：350－355.