








摘要:
近幾年中國近海諸多含油氣盆地(如渤海灣、東海、珠江口、瓊東南等盆地)鉆遇中生代巖漿巖,并且分布廣泛。這些盆地中生代巖漿巖的巖石學、地球化學和油氣藏特征研究不僅對盆地基底的形成演化具有理論意義,也對巖漿巖潛山油氣勘探具有實踐價值。綜合巖石學、地球化學和油氣地質資料,系統對比了渤海灣、東海和珠江口等典型盆地中生代巖漿巖特征和油氣藏類型。得出以下結論:我國近海含油氣盆地的中生代巖漿巖巖性復雜,包括火山巖和侵入巖兩類20余種巖性,其中渤海灣盆地火山巖發育基性到酸性多種類型,而其他盆地除基性火山巖外均較為發育,侵入巖主要為閃長巖和花崗巖等,以及少量的輝綠巖、閃長玢巖等次火山巖;巖漿活動主要發育在晚侏羅世、早白堊世和晚白堊世三個階段,受控于古太平洋板塊的俯沖及后續的弧后裂谷作用;近海盆地發生了差異構造演化,從侏羅紀的擠壓背景轉換到白堊紀的區域伸展環境,東海和渤海灣盆地經歷弧后裂谷作用,珠江口盆地屬于陸緣巖漿弧環境;近海含油氣盆地形成了花崗巖風化殼型、巖漿雜巖型和中酸性熔巖型三類油氣藏,侵入相的花崗巖、溢流相的中酸性熔巖或多種巖相巖性的疊加雜巖,經歷了強烈的風化作用以及構造和流體的改造作用是潛山巖漿巖成儲的關鍵。
關鍵詞:
近海含油氣盆地;中生代;巖漿巖;巖漿巖油氣藏;潛山;渤海灣盆地;東海盆地;珠江口盆地
doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20240295
中圖分類號:P618.13
文獻標志碼:A
單玄龍,徐長貴,衣健,等.中國近海典型含油氣盆地中生代巖漿活動與巖漿巖潛山油氣藏.吉林大學學報(地球科學版),2024,54(6):17731787.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20240295.
Shan Xuanlong,Xu Changgui,Yi Jian,et al. Mesozoic Magmatic Activities and Hydrocarbon Accumulations in Magmatic Buried Hills in Typical Offshore Oil and Gas Basins of China. Journal of Jilin University (Earth Science Edition),2024,54(6):17731787.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20240295.
收稿日期:20240901
作者簡介:單玄龍(1969—), 男, 教授, 博士生導師, 主要從事非常規和深層油氣地質方面的研究, E-mail: shanxl@jlu.edu.cn
基金項目:國家自然科學基金項目(41972313);中國海洋石油有限公司“十四五”重大科技項目(KJGG20220302)
Supported by the National Natural Science Foundation of China (41972313) and the Major Science and Technology Project of CNOOC During the 14th FiveYear" Plan" Period (KJGG20220302)
Mesozoic Magmatic Activities and Hydrocarbon Accumulations in Magmatic Buried Hills in Typical Offshore Oil and Gas Basins of China
Shan Xuanlong1,2,Xu Changgui3,Yi Jian1,2,Niu Chengmin4,Hao Guoli1,2,Guo Jiannan2,Yan Bo2
1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China
2. State Key Laboratory of Mineral Resources
Evaluation (Jilin University), Ministry of Natural Resources, Changchun ""130061, China
3. China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100010, China
4. "CNOOC China Limited,Tianjin Branch, Tianjin 300459, China
Abstract:
In recent years, Mesozoic magmatic rock has been found in many offshore petroleum-bearing basins in China, and it is widely distributed, such as the Bohai Bay basin, the East China Sea basin, the Pearl River Mouth basin, and the Qiongdongnan basin. Petrological, geochemical and reservoir research of Mesozoic magmatic rock in these basins are not only of theoretical significance for the formation and evolution of the basement of basins, but also of practical value for oil and gas exploration in magmatic buried hills. This paper systematically compares the characteristics of Mesozoic magmatic rock and the types of oil and gas reservoirs in the typical basins of the Bohai Bay basin, the Pearl River Mouth basin, and the East China Sea basin using petrological, geochemical, and petroleum geological data. Research has shown that the Mesozoic magmatic rock in China’s offshore petroleum-bearing basins consists of two major categories of volcanic and intrusive rocks with more than 20 types of lithologies. There are different volcanic rocks from basic to acid in the Bohai Bay basin, and a lack of basic volcanic rocks in other basins. They developed mainly in three stages: Late Jurassic, Early Cretaceous, and Late Cretaceous. Controlled by the subduction of the Paleo-Pacific plate and subsequent back-arc rifting, the offshore basins underwent differential tectonic evolutions under a transition environment from a compression in the Jurassic to an extension in the Cretaceous. The East China Sea basin and the Bohai Bay basin underwent back-arc rifting, and the Pearl River Mouth basin was an offshore magmatic arc. There are three types of reservoirs, namely, granitic weathered crusts, igneous complex, and intermediate-acidic volcanic rocks. Favorable lithological facies, intense tectonic and weathering modification, and strong dissolution are the keys to the reservoir formation of magmatic rocks for buried hills.
Key words:
offshore petroleum-bearing basins; Mesozoic; magmatic rock; magmatic reservoir; buried hills; Bohai Bay basin; East China Sea basin; Pearl River Mouth basin
0" 引言
隨著油氣勘探的發展,盆地深層成為重要的勘探領域之一。巖漿巖是盆地深層重要的巖石類型,相比沉積巖,其在深部具有更強的抗壓實性和脆性,故其成為重要的勘探目標。我國海域主要含油氣盆地包括渤海灣、東海、珠江口和瓊東南等盆地。隨著勘探的深入,海域盆地基底中生代巖漿巖主要有哪些巖石類型,巖漿活動主要經歷了哪幾個階段,反映了何種成盆動力學機制,形成何種類型油氣藏,這些問題亟待解決。很多學者通過陸地巖漿巖研究,提出了我國東南沿海、華南陸塊和東北亞中生代巖漿活動的動力學機制;主要觀點包括:東南沿海巖漿活動是古太平洋板片從俯沖到后撤—撕裂過程改變了區域地殼的熱化學結構的結果[1];東北亞花崗巖類等巖漿巖時空演化顯示了古亞洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋域的俯沖—閉合過程及其影響的時空范圍[2];東北亞陸緣廣泛分布的早白堊世巖漿巖指示古太平洋板塊向東北亞開啟大范圍低角度俯沖作用,晚白堊世—古近紀火成巖指示歐亞大陸向東漂移和古太平洋俯沖板塊逐漸回撤的構造過程[3];晚中生代時期,即中侏羅世—晚白堊世期間,受太平洋板塊向東亞陸緣俯沖以及弧后擴張作用的影響,中國東南部廣泛發育了伸展斷陷盆地和火山巖侵入巖巖系[4]。從以上觀點可以看出,目前學術界對于中生代海域巖漿活動機制尚未形成統一的認識。
近年來我國近海油氣勘探取得了一系列成果:2012年在渤海灣盆地渤中凹陷發現了蓬萊91中生代花崗巖潛山油田,落實探明石油地質儲量為 1.84×108 m3[5];2020年在珠江口盆地惠州266構造的古潛山古近系獲得厚層、中高產油氣[6];2023年在渤海油田渤中凹陷BZ83S 大型中生代火山巖圈閉鉆探 BZ83SA井取得突破,單井日產天然氣 17×104 m3,日產凝析油 83 m3 [7]。前人[89]也對這些油氣藏開展了儲層、成藏等方面的研究,但多是針對某一油氣藏開展的工作,缺乏從區域角度進行系統的綜合分析。
本文在前人研究基礎上,先系統對比了渤海灣盆地、東海盆地和珠江口盆地中生代巖漿巖的巖石地球化學特征、巖漿活動規律、盆地差異演化和地球動力學機制,然后總結了我國近海盆地巖漿巖潛山油氣藏的成藏模式,以期為類似勘探區域提供借鑒意義。
1" 中國近海典型盆地中生代巖漿巖的巖石學和地球化學特征
鉆井揭示我國近海含油氣盆地基底中生代巖漿巖包括火山巖和侵入巖兩類,其中火山巖包括火山熔巖、火山碎屑熔巖、火山碎屑巖和火山沉積巖,侵入巖包括花崗巖、閃長巖、閃長玢巖和輝綠巖。在不同的含油氣盆地中巖石類型存在明顯差異,其中巖漿巖巖石類型多達20余種(圖1)。地球化學特征表明中生代基性巖漿巖的特征類似于洋島玄武巖(OIB),巖漿源區可能受俯沖板片流體的交代作用,并且巖漿經歷了分離結晶作用。
1.1" 渤海灣盆地
渤海灣盆地的巖漿活動主要集中在中生代(特別是早白堊世)和新生代。截至目前,在渤海灣盆地鉆遇的火山巖鉆井共有167口,揭示了包括火山熔巖、火山碎屑熔巖、火山碎屑巖、火山沉積巖在內的火山巖類以及包括花崗巖、輝綠巖、閃長玢巖在內的侵入巖類等兩大類(即火山巖和侵入巖)16種巖石類型(圖1)。其中:火山熔巖包括流紋巖、粗面巖、英安巖、粗安巖、安山巖、玄武安山巖、玄武巖;火山碎屑熔巖包括隱爆角礫巖、熔結凝灰巖;火山碎屑巖包括火山角礫巖、凝灰巖;火山沉積巖包括沉凝灰巖、凝灰質砂巖。從渤海灣盆地已有典型井鉆遇情況來看,中生代火山巖以基—中—酸性的玄武巖和英安質、粗面質、流紋質的熔巖/火山碎屑巖為特征(圖2)。從元素地球化學(圖3)上看,早期活動的中性巖漿在稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖解(圖3b)中呈右傾型特征,具有輕稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)虧損的特征。同時,在微量元素原始地幔標準化蛛網圖(圖3d)中,中性巖石顯示出大離子親石元素(LILEs)富集、高場強元素(HFSEs)虧損的特征,具有明顯的Nb、Ta負異常。渤海灣盆地晚期噴發的基性巖漿,Eu元素缺少明顯的負異常(Eu/Eu*=0.8~0.9)(圖3c),而中性巖石表現出了較為明顯的Eu元素的負異常(Eu/Eu*=0.56~0.60)(圖3d),反映中性巖漿經歷了較為強烈的以斜長石為主的分離結晶作用。
與早期活動的中性巖漿類似,在稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖解(圖3a)中,渤海灣盆地晚期活動的基性巖漿也呈現右傾型特征,曲線較為平坦,缺少明顯的Eu異常,表明斜長石的分離結晶作用不顯著。在微量元素原始地幔標準化蛛網圖(圖3c)中,Pb具有負異常,Nb、Ta、Sr等元素具有正異常。渤海灣盆地中生代玄武巖的特征類似于洋島玄武巖。
1.2" 東海盆地
與渤海灣盆地一樣,東海陸架盆地在中生代—新生代同樣發生了頻繁的巖漿活動,在東海盆地已有鉆井中,包括孤山1井、平湖3井和平湖2井在內的多口鉆井均鉆遇了中—新生代的巖漿巖。前人[10]研究表明,中生代的巖漿活動自晚三疊世開始,至晚白堊世末結束,而新生代的巖漿活動自中新世開始,至更新世結束(20~2 Ma)。據已有的資料 [1012]顯示,東海盆地內的巖漿巖包括火山巖和侵入巖。其中:火山熔巖包括玄武巖、玄武安山巖、安山巖、流紋巖、英安巖;火山碎屑巖包括流紋質凝灰巖、安山質巖屑晶屑凝灰巖、英安質凝灰巖等(圖1)。侵入巖包括花崗巖和花崗閃長巖。目前對于東海盆地內的火山巖仍缺少相關的地球化學資料。
1.3" 珠江口盆地
在古太平洋板塊俯沖消減的動力學背景下,珠江口盆地多個凹陷中生代以來經歷了多期強烈的巖漿活動[1314],產生了多種類型的巖漿巖。目前,珠江口盆地僅惠州凹陷就有11口探井鉆遇巖漿巖,揭示的火山巖包括安山巖、粗安巖、英安巖、隱爆角礫巖、火山角礫巖、凝灰巖和沉凝灰巖等7種巖性(圖1)。
地球化學成分分析表明,中生代時期(晚侏羅世)形成的巖漿巖主要為安山質、粗面質、英安質等中酸性火山熔巖及火山碎屑巖(w(SiO2)=58%~69%,圖4a),此外還包含少量玄武巖和花崗巖。從稀土元素來看,晚侏羅世形成的火山巖在稀土元素球粒隕石標準化的配分圖解中呈現右傾特征,輕重稀土元素分餾明顯,類似洋島玄武巖。較弱的Eu負異常表明存在輕微的斜長石的分離結晶作用。在微量元素原始地幔標準化蛛網圖(圖4b)中,這些中基性火山巖表現出Rb、Ba、Sr等大離子親石元素富集, Nb、Ta、Ti和P等高場強元素相對虧損的特征,具有明顯的負異常,暗示巖漿源區可能受俯沖板片流體的交代作用[15]。此外,這些中酸性巖石相對富集 Ba、K 等大離子親石元素(LILEs),相對虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素(HFSEs),這些特征與該盆地中生代噴發的基性火山巖類似。
a—l為渤海灣盆地中生代巖漿巖特征:a. 玄武巖,斑晶主要為條狀斜長石,蝕變較強,還有少量輝石斑晶,正交偏光;b. 安山巖,斑狀結構,斑晶為斜長石和角閃石,單偏光;c. 英安巖,斑晶為斜長石和石英,基質為霏細結構,正交偏光;d. 安山巖,杏仁體發育,呈圓形,內部被石英、綠泥石和方解石充填,正交偏光;e. 流紋巖,球粒結構,見方解石脈充填;f. 粗面巖,基質為交織結構,基質成分為堿性長石微晶,呈半定向排列,正交偏光;g. 粗安質隱爆角礫巖,隱爆角礫結構,角礫呈棱角分明的塊狀,單偏光;h、i. 凝灰巖,凝灰結構,主要由晶屑和火山灰組成,晶屑體積分數約為40%,晶屑成分主要為石英和長石,正交偏光;j. 二長花崗巖,花崗結構,可見堿性長石、斜長石及石英,正交偏光;k、l. 花崗閃長巖,花崗結構,主要為斜長石、石英及堿性長石,暗色礦物可見黑云母,正交偏光。m—p為東海盆地西湖凹陷石門譚組火山巖特征:m. 流紋質凝灰巖,見有棱角狀晶屑與流紋巖巖屑,單偏光;n. 流紋質凝灰熔巖,火山碎屑熔巖結構,碎屑成分主要為石英,見有少量玻屑,單偏光;o. 安山質凝灰巖,碎屑結構,巖屑多為安山質,可見少量流紋巖巖屑,單偏光;p. 沉凝灰巖,主要為火山巖巖屑和晶屑,顆粒有一定的磨圓,正交偏光。q—x為珠江口盆地中生代火山巖特征:q. 粗安質火山角礫巖,具有火山角礫結構,碎屑成分為粗安質,單偏光;r. 粗安巖,斑狀結構,斑晶以堿性長石、斜長石為主,少量角閃石和輝石等,正交偏光;s. 安山巖,斑狀結構為主,斑晶大多為具有聚片雙晶的斜長石,基質為交織結構,微晶斜長石呈半定向排列,正交偏光;t. 安山質凝灰巖,巖屑成分主要為安山質,部分凝灰巖含有角礫級別巖屑(gt;2 mm),晶屑主要為堿性長石、斜長石和輝石,正交偏光;u—x. 安山巖,斑晶大多為具有聚片雙晶的斜長石、具有環帶的中性斜長石、堿性長石,也見有少量角閃石、輝石等,基質為交織結構,微晶斜長石呈半定向排列,正交偏光。
2" 巖漿活動特征
我國近海含油氣盆地中生代巖漿活動的時期為侏羅紀—白堊紀,統計數據表明地質時間為205~65 Ma,主活動期為160~95 Ma,與中國東部東南沿海陸地巖漿活動時間基本可以對比(表1)。早期中基性巖漿巖分布廣泛,而中酸性巖漿巖呈片狀分布。
2.1nbsp; 渤海灣盆地
渤海灣盆地渤中凹陷中生代火山巖主要形成于早白堊世。前人[1617]已有的研究將渤中凹陷中生代火山巖劃分為3個噴發旋回(圖5)。旋回Ⅰ為基性噴發旋回,在渤中凹陷發育廣泛,在西部秦皇島351構造帶和北部秦皇島301構造帶中以旋回Ⅰ為主,以厚層基性玄武巖發育為主要特征,夾部分爆發相凝灰巖和火山通道相熔結角礫巖[17];UPb年代學結果顯示,該旋回形成于128~122 Ma之間[16]。旋回Ⅱ為中酸性噴發旋回,該旋回火山巖主要分布在錦州202構造區、萊北低凸起南部以及石臼坨凸起,旋回Ⅱ底部為安山巖夾安山質凝灰巖薄層,頂部發育厚層的英安巖或英安質隱爆角礫巖,整體表現為溢流相與爆發相互層;UPb年代學結果顯示,該旋回形成于122~118 Ma之間[17]。旋回Ⅲ為酸性噴發旋回,見于旅大251 構造帶、萊北低凸起南部以及石臼坨凸起等地,巖性以淺灰色流紋巖、流紋質隱爆角礫巖為主;UPb年代學結果顯示,該旋回形成于118~114 Ma[17]。
2.2" 東海盆地
中生代以來東海盆地經歷了多期構造運動(如燕山期、喜馬拉雅期),隨之形成了較為強烈的巖漿活動。前人[18]研究表明,東海盆地的巖漿活動主要分為兩個旋回:中生代的燕山期(205~135 Ma)和新生代的喜馬拉雅期(23.50~0.78 Ma)。其中,燕山期的巖漿活動最為強烈,該旋回巖漿活動在東海盆地形成大規模的中酸性火山巖(圖6)和侵入巖。東海盆地中生代火成巖主要形成于早白堊世,其次
是晚白堊世,少量形成于早、中侏羅世。火成巖的分布明顯受控于斷裂,特別是受北北東向(或北東向)斷裂的控制,通常受控于斷至基巖的大級別斷裂,多沿斷裂分布,平面上呈北北東向展布(圖6),并呈現出巖漿活動從北西到南東逐漸變新的趨勢。
東海盆地中生代火山巖的巖石學、地球化學和同位素年代學綜合分析目前還較少;但從已有的資料[1819]來看,中生代時期東海盆地主要發育中酸性噴發旋回,缺少基性噴發旋回,巖性以安山巖、流紋巖、安山質/流紋質凝灰巖為主。以西湖坳陷為例,前人[20]研究表明,該凹陷的中酸性噴發旋回包含三個噴發期次:第一期次以流紋質凝灰巖為主,該期次的分布較為局限,僅在西湖凹陷的部分鉆井中發現;第二期次以安山質凝灰巖為主,該期次分布范圍較廣,在凹陷內的多口井均有發育;第三期次以流紋質凝灰巖、英安質凝灰巖為主,該期次的分布范圍相對有限。在不同凹陷內中酸性噴發旋回的活動時間略有差異,KAr年代學結果顯示:在東海盆地西部邊緣的麗水凹陷以及椒江凹陷,中酸性噴發旋回的活動時間介于100~66 Ma之間,屬于晚白堊世;而在東海盆地中部的西湖凹陷,中酸性噴發旋回的噴發時間相對較早,介于123~107 Ma之間,屬于早白堊世。
從區域上看,已有研究[20]表明:中生代東海盆地西部巖漿活動以發生于早白堊世為主,多為中酸性的侵入巖;而盆地東部巖漿活動則主要發生于晚白堊世,巖性也轉變為中性酸性的噴發巖。東海盆地巖漿活動總體上顯示向東遷移、變新的趨勢。
2.3" 珠江口盆地
中生代時期珠江口盆地受控于太平洋板塊向歐亞大陸下斜向俯沖的影響,盆地所在區域發生強烈巖漿活動,大規模中酸性巖漿伴隨深大斷裂侵入與噴發,在該區形成大規模的中生代侵入巖和火山巖[13]。UPb、40Ar/39Ar等年代學結果顯示,該區中生代中酸性侵入巖的活動時間介于晚侏羅世—晚白堊世之間(圖7),盆地中巖漿活動時間有從南東向北西具有逐漸變新的趨勢,而巖漿侵入規模有逐漸加強的趨勢[22]。例如:40Ar/39Ar年代學顯示盆地東部潮汕凹陷北坡花崗巖及花崗閃長巖的侵入時間為102 Ma[23];UPb等年代學結果顯示盆地東北部東沙隆起花崗巖侵入時間為93~86 Ma,而位于東沙隆起北部的西江凹陷的花崗巖侵入時間為76~73 Ma;珠江口盆地西南部珠三坳陷、番禺低隆起內巖漿巖侵入時間較早,約為118 Ma;而珠三坳陷南部神狐隆起內巖漿巖的活動時間更早,約為153 Ma。有些學者將珠江口盆地中生代巖漿侵入活動劃分為5期[21],
包括200~165、165~140、140~120、120~105、105~95 Ma,其中165~105 Ma期巖漿侵入活動最為強烈。在平面上,早期(200~165 Ma)巖漿活動零星分布,晚期(165~105 Ma)巖漿活動面積較大;且以惠州凹陷西部低凸起為界,珠一坳陷東側巖漿巖年齡偏新,通常小于120 Ma,西側巖漿巖年齡偏老,普遍大于120 Ma。除中生代侵入巖外,珠江口盆地多個坳陷內均鉆遇到了中生代火山巖,如潮汕凹陷北部的LF3511井,自淺至深分別鉆遇了流紋巖、安山巖和玄武巖,而珠三坳陷的YJ2611井鉆遇了流紋巖,神狐隆起的BD611井鉆遇了火山集塊巖。但是,目前對于珠江口盆地中生代火山巖的年代學研究較為欠缺,對于各個坳陷內存在的中生代火山巖噴發的旋回、期次的劃分以及空間的展布規律并不清楚。
3" 近海盆地差異演化及動力學機制
中國東部近海盆地,包括渤海灣、東海和南海等盆地,從中生代開始經歷了多次板塊俯沖和弧后擴張等構造活動,并伴隨走滑伸展,最終形成現今的盆地樣式。中國東部近海盆地處于板塊邊界條件復雜的環太平洋構造域,盆地形成和演化影響因素多樣。太平洋板塊、歐亞板塊和印度-澳大利亞板塊之間的匯聚和深部地球動力,構成了各個海域盆地演化的主控因素;同時,太平洋板塊的俯沖后撤、印支地塊擠出逃逸、古南海向婆羅洲的俯沖拖曳、菲律賓板塊順時針旋轉及其向歐亞板塊和太平洋板塊之間的揳入等也是導致不同海域盆地差異演化的控制因素。
中生代期間,古太平洋板塊俯沖及后續的弧后裂谷作用控制了中國東部的構造演化。侏羅紀時期,近海盆地處于以擠壓為主的構造環境。區域動力學背景是中國北部燕山造山帶強烈收縮和擠壓,南部華南板塊與華北板塊陸陸碰撞,發生陸內俯沖變形,并在特提斯構造域近南北的擠壓下向東南逃逸。與此同時,古太平洋板塊的俯沖也促進了區域性的擠壓構造產生和逆沖作用,尤其是在東海盆地,北東向的逆沖斷層廣泛發育。該構造環境由板塊的平板俯沖所控制,使得東海盆地形成了大量的擠壓構造帶,表明此時的構造變形主要受到陸緣擠壓的影響[21,23]。白堊紀時期,我國東部海域盆地從強烈擠壓轉向區域性伸展[24],原因是古太平洋板塊的俯沖作用發生了明顯的變化,即隨著俯沖帶的后撤,區域內的構造環境逐漸由擠壓轉變為伸展作用。此時東海盆地的弧后裂陷作用逐漸顯現,北西向的伸展斷層開始發育,導致巖石圈減薄和區域性的弧后擴張[25]。與此同時,渤海灣盆地也開始經歷弧后裂谷作用。珠江口盆地受有限的俯沖作用控制,初始巖漿弧局限展布,但是在華南地區發生大規模巖漿活動。晚侏羅世—早白堊世時期,受古太平洋板片正向俯沖作用控制,才形成大規模的陸緣巖漿弧。
晚中生代—新生代初期是中國東部海域構造演化的關鍵轉折點。在白堊紀末期—古近紀初期,太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖角度發生了顯著變化(由北北西變為北西向),太平洋板塊的高角度潛沒和回卷產生的地幔楔內對流以垂向上涌為特征,使歐亞大陸東部地殼逐漸拉伸、垮塌。同時,印度板塊與歐亞板塊發生邊緣接觸碰撞,導致東亞地區的區域構造應力從之前的擠壓轉變為伸展拉張,伴隨局部陸陸碰撞,引起區域性擠壓隆升剝蝕。這種變化促使了渤海灣、東海和南海盆地的構造環境從大陸邊緣的弧后裂谷伸展逐漸過渡到被動陸緣的伸展[21],這同時也是華北克拉通東部破壞和東海陸架盆地初始張裂的主要動力學機制。渤海灣盆地表現出復雜的走滑伸展復合型構造,而東海盆地則繼續表現為弧后裂谷的擴張過程。盆內的巖漿活動、裂陷中心、沉積中心也自西向東遷移[24]。在此期間,太平洋板塊和菲律賓板塊的相互作用控制了南海盆地的構造格局,也使得中國近海盆地發生第一幕裂陷,即第一裂陷幕發生于歐亞板塊邊緣、中國近海盆地最靠近陸地一側。按照裂谷作用程度,中國近海盆地可分為強裂陷區和弱裂陷區。強裂陷區主要發育在東海盆地臺北坳陷,特點為規模較大的斷陷群;弱裂陷區主要發育在南海北部,如珠江口盆地文昌凹陷,僅形成零星孤立的小型斷陷。
綜上所述,我國近海含油氣盆地自燕山期以來受控于古太平洋板塊的俯沖及后續的弧后裂谷作用,近海盆地發生了差異構造演化,從侏羅紀的擠壓背景轉換到白堊紀的區域伸展環境,東海和渤海灣盆地經歷弧后裂谷作用,珠江口盆地屬于陸緣巖漿弧環境,燕山晚期至喜馬拉雅早期逐漸轉換為伸展環境。
4" 近海盆地巖漿巖潛山油氣藏
我國近海盆地基底巖漿巖油氣勘探還屬于探索階段,巖漿巖儲層成因與分布規律、成儲基本條件與機理還不清楚。目前鉆井已經取得發現的巖漿巖油氣藏主要為花崗巖風化殼型、巖漿雜巖型和中酸性熔巖型潛山油氣藏三種類型,其具有不同的成藏特征。
4.1" 花崗巖風化殼型潛山油氣藏
渤海灣盆地蓬萊91花崗巖潛山油氣藏較為典型(圖8),也是目前國內發現的單體規模最大的中生代花崗巖油氣藏[2627]。形成大型油氣藏的基本條件包括優質烴源巖、大規模儲層、多類型圈閉以及各要素的有效性及配合[28]。形成的基本條件包括:1)儲層,花崗巖潛山儲集空間以溶蝕孔和裂縫為主,具有非均質性強等特點;2)烴源巖,渤東南洼沙三段、沙一段和東營組發育半深湖—深湖亞相較好烴源巖;3)儲蓋組合,高部位發育厚層花崗巖風化殼和內幕潛山,上部館陶組發育高排替壓力厚層泥巖,良好的空間配置形成了“下生上儲頂蓋型”生儲蓋組合;4)成藏模式,中生代花崗巖風化殼的發育及構造改造是大規模潛山油氣藏發育的關鍵[26],燕山期構造抬升導致花崗巖遭受風化淋濾控制厚層風化殼規模,風化越強烈儲集條件越好[27],新近紀晚期構造活化、斷裂及其產生的裂縫不僅改造了內幕儲層,也形成了不整合面斷層聯合輸導系統,渤東南洼烴源巖從12 Ma至今向花崗巖儲層持續供烴,形成蓬萊91油氣田。總之,花崗巖本身不發育孔隙,除優良配置的生儲蓋組合、大規模巖體及風化殼外,正向區域構造改造也是發育大油氣田的關鍵。
4.2" 巖漿雜巖型潛山油氣藏
珠江口盆地處于中、低勘探程度階段,巖漿巖油氣藏勘探程度比盆地內其他油氣藏類型更低。近年在惠州266古潛山獲得規模商業發現[6],其為典型的中基性巖漿雜巖型油氣藏(圖9)。其形成條件包括:1)巖性巖相,惠州266構造潛山儲層巖性巖相非常復雜,包括中生代溢流相的中基性玄武安山巖、安山巖,侵入相的中酸性閃長巖、花崗巖,變質巖(原巖為火山巖或侵入巖);2)儲層,儲層巖石致密,但構造改造裂縫發育并多期疊加,經歷構造改造成縫是形成油氣儲層的必要條件,包括燕山期裂縫(早白堊世早期、早白堊世晚期、晚白堊世)和喜馬拉雅期裂縫[29],以及有機酸溶蝕產生的較大溶蝕孔隙;3)烴源巖,惠州凹陷是盆地大規模和高豐度烴源巖最發育的地區,惠州26洼烴源巖為古近系文昌組半
深湖—深湖亞相暗色泥巖,其在高成熟階段大量生氣,形成高—特高含凝析油的大、中型凝析氣
藏[3032];4)儲蓋組合,潛山儲層之上的古近系文昌組、恩平組泥巖直接蓋層和海相珠江組泥巖區域蓋層保證了良好的封閉條件;5)成藏模式,燕山期巖漿活動形成巖漿雜巖,燕山末期在古平洋板塊對華南板塊北西向正向俯沖背景下[33],北西西向、北東向與近東西向斷層發育,廣泛發育網狀裂縫的形成時間是潛山裂縫的主要形成時間。喜馬拉雅期烴源巖生烴并伴隨構造活化,與油源斷裂活化時間匹配,溶蝕縫形成與斷裂活動及烴源巖排烴過程中產生的有機酸有關。復式輸導體系配合多期多幕充注,導致了上油下氣、差異聚集[29]。綜上所述,惠州266巖漿雜巖潛山油氣藏的形成,除了充足的烴源巖之外,改造儲層的斷裂活動和裂縫、充注期活動的通源斷裂和裂縫是成藏的關鍵要素。
4.3" 中酸性火山熔巖型潛山油氣藏
渤海灣盆地BZ83S構造中高產井的鉆探成功,實現了渤中凹陷中生界火山巖油氣藏的重要突破[8],其屬于典型的中酸性火山熔巖型潛山油氣藏。渤海灣盆地渤中凹陷火山巖屬于下白堊統義縣組,發育基性、中性、酸性三個噴發旋回,縱向上厚度大,平面上范圍廣,多機構疊置。形成的基本條件:1)巖性巖相,BZ83S構造發育大套溢流相流紋巖、火山通道相流紋質隱爆角礫巖、爆發相火山角礫熔巖等,其中噴溢相上部亞相的氣孔流紋巖儲層物性最好;2)儲層,發育少量的氣孔和杏仁體內孔等原生孔隙,主要發育構造縫和溶蝕孔縫;3)烴源巖,凹陷發育多層、大面積、高有機質豐度烴源巖,包括古近系沙河街組三段(沙三段)、沙河街組一段(沙一段)和東營組三段(東三段)暗色泥巖[34],大規模的烴源巖為火山巖油氣勘探提供了良好的物質基礎[3536];4)儲蓋組合,火山巖熔巖潛山儲層之上覆蓋了古近系東營組厚層泥巖,封閉條件優越;5)成藏模式,燕山期義縣組第三旋回酸性巖漿噴發,形成流紋巖火山機構,燕山晚期斷裂活動頻繁,隨之形成的大量裂縫改善了除氣孔流紋巖外的致密火山巖,在風化殼以下形成內幕儲層,同時也使氣孔流紋巖的物性變得更好。與蓬萊91花崗巖風化殼潛山油氣藏、惠州266巖漿雜巖潛山油氣藏類似,埋藏過程中發生裂縫改造是發育優質儲層的關鍵,部分裂縫可疊加有機酸的溶蝕,使儲層物性變得更好。BZ83S構造四面環洼且臨近生烴中心,沙河街組烴源巖成熟度高,深部烴源巖存在強超壓,通過潛山不整合面運移至高部位火山巖潛山(圖10),火山機構上覆發育東營組厚層泥巖,長期活動斷裂欠發育,利于垂向保存。
綜合分析上述三個典型的油氣藏可以得出,巖漿巖潛山油氣成藏除了充足的油源、充注和構造背景外,儲層是成藏的關鍵。潛山巖漿巖形成規模性儲層需要具備3個條件:一是侵入相花崗巖、溢流相中酸性熔巖或多種巖相巖性的疊加雜巖;二是經歷了強烈風化作用,風化殼發育;三是后期構造和流體改造產生裂縫和溶蝕孔隙。
5" 結論
1)中國近海含油氣盆地基底中生代巖漿巖包括火山巖和侵入巖兩類,在不同的含油氣盆地中巖石類型存在明顯差異,巖漿巖巖石類型多達20余種。
2)中國近海含油氣盆地中生代巖漿活動從侏羅紀—白堊紀,地質時間從205~65 Ma,主活動期為160~95 Ma,早期中基性巖漿巖分布廣泛,而中酸性巖漿巖呈片狀分布。
3)受控于古太平洋板塊的俯沖及后續的弧后裂谷作用,近海盆地發生了差異構造演化,從侏羅紀的擠壓背景轉換到白堊紀的區域伸展環境,東海和渤海灣盆地經歷弧后裂谷作用,珠江口盆地屬于陸緣巖漿弧環境。
4)近海主要含油氣盆地發育花崗巖風化殼潛山油氣藏、巖漿雜巖潛山油氣藏和中酸性熔巖油氣藏;儲層是潛山成儲的關鍵之一,侵入相的花崗巖、溢流相的中酸性熔巖或多種巖相巖性的疊加雜巖,經歷了強烈的風化作用以及構造和流體的改造是潛山巖漿巖成儲的主控因素。
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