继承性构造与新生构造并存的时空发育特征——“盆”“山”耦合理论指导油气勘探的一个切入点

研究继承性构造与新生构造并存的时空发育特征是"盆""山"耦合理论指导油气勘探的一个切入点。文章从超大陆旋回,成盆动力学和含油气构造带研究3方面展开论述,强调"寻根溯源",在具体分析每一阶段的新生构造时注意基底/先存构造的影响,从含油气盆地的研究深入到含油气构造带的研究,从盆地的运动学研究发展到动力学(包括外动力和内动力)研究。在分析新生构造演化的2种趋势的基础上指出了海相油气勘探的3类主要靶区。以新生构造的演化为主线,结合"源""运""聚""藏"的研究,借鉴石油地质学研究的其它新思想,"盆""山"耦合将成为指导油气勘探尤其是海相油气勘探的创新思路之一。

“盆”“山”耦合和脱耦在含油气盆地分析中的应用

本文旨在汲取前人关于盆地研究的思想成果的基础上,从"盆""山"耦合和脱耦的角度理解这些盆地的成因和特征,进而完善和深化对含油气盆地的认识。所谓继承型叠合盆地,是原"盆""山"耦合关系至今仍未解脱;延变型叠合盆地则是原"盆""山"关系脱耦时发生闭锁。造山作用与盆地发育间有着统一的运动学过程和动力学机制,叠合盆地的本质是"盆""山"系统的更迭。造山过程的各个阶段都有复合盆地发育,某些原视为复合盆地的构造盆地实际上是由若干个原本不相连的盆地内的沉积经多期构造作用移位后拼凑出来的沉积物拼盘,必须对之进行构造复位。中国油气资源二次创业的成功取决于对残留盆地认识的飞跃,因而"盆""山"耦合和脱耦是今后中国大陆及邻近海区盆地研究的新思路,是指导油气勘探的探索之路。

“盆”“山”耦合在异常高压盆地流体研究中的应用

这是以"盆""山"耦合理论指导盆地异常高压研究的首次尝试。异常高压的成因和分布特征主要取决于区域构造应力场,在挤压型盆地中形成异常高压的主控因素是挤压应力和天然气(油气)充注,异常高压呈平行造山带的(宽)带状或连续的面状分布;拉张型盆地和剪切—拉分盆地的主控因素是热作用。异常高压在拉张型盆地中为散点状或被分隔的面状分布,在剪切型盆地中呈点状或散点状分布。不同类型的盆地内断裂的产状不同,决定了异常高压有不同的传导方向,挤压—反转时异常高压的保存或释放(泄压)也各具特点。这为"盆""山"耦合从指导盆地动态演化的研究发展引伸为指导储层和流体动态演化的研究跨出了重要的一步。

“盆”“山”耦合和脱耦:进展,现状和努力方向

“盆”“山”耦合和脱耦是在盆地研究发展到一定阶段后,中国地质学家立足于复合大陆上油气勘探的大量经验和教训而提出的含油气盆地研究新理论。这一研究主要表现为从“山”到“盆”,文章简要回顾了其形成的2个阶段(分别以内硅铝质的和内硅镁质的造山作用为主要研究对象),概要总结了耦合研究的3个重点方向(对盆地成因、沉积作用和盆地发育过程的制约)和脱耦的3种可能后果(盆地闭锁、盆地破坏、盆地遭受改造油气发生晚期次生成臧)及其运动学;也扼要介绍了从“盆”到“山”研究的主要成果。文章提出下一步的努力方向是:理论上充实和完善“中国型盆地”的发育演化模式,实践上是通过3方面的努力(开创盆地研究新阶段,指导生储盖组合和圈闭的研究,结合流体动力学的研究探讨油气运聚规律)使之真正成为中国大陆上油气勘探的理论指导。

“盆”“山”耦合和脱耦的反转点和切入点研究

反转构造的反转点和“盆”“山”关系的切入点是“盆”“山”耦合和脱耦研究的方法论中的关键问题。抓准抓好反转点,一是要深刻认识中国大地构造特征所决定的“盆”“山”关系的复杂性,二是要全面了解区域内“盆”“山”耦合和脱耦的关键问题。“盆”“山”关系的切入点,既应视具体的研究对象多方位、多角度、多层次、多侧面地确定,也要强调首要的和必要的切入点是造山作用的类型。抓对反转点的必由途径是“盆”“山”研究中把“正序”与“反序”结合起来而以“反序”的研究为主,文章简要介绍了反序地编制“盆”“山”演化图的经验。反转点和切入点的确定体现在盆地研究中,是在给予时间约束和厘定盆地含义的前提下正确认识盆地的世代更迭和各世代的构造格架及构造样式,特别是正确认识重大构造运动时期的盆地世代更迭。“盆”“山”耦合和脱耦的反转点和切入点研究的突破,必将造成盆地研究生动活泼的新局面,进而给残留海相盆地的油气勘探带来新的启示。

试论“盆”“山”耦合和脱耦研究的方法学

“盆”“山”耦合和脱耦把造山作用和盆地发育当作一个整体来研究其统一的运动学过程和动力学机制 ,必须有相应的方法论作保证。针对这一问题 ,有 3个方面需要讨论 :1)空间关系上 ,要在确定一个时间段的基础上正确划分“盆”“山”系统 ;2 )两套分类体系并用 ,在“正序”的研究和区域的研究中采用理性的系统分类 ,在“反序”的和局部 (主要指油气藏 )的研究中以应用性的分类为主 ;3)以造山带和盆地研究近年里形成的成功方法为基础 ,努力汲取各种新知识 ,将思路、方法和技术手段三者有机地结合起来。“盆”“山”耦合和脱耦研究自身 ,包括其方法学 ,不断开拓新领域 ,将可能成为中国大陆油气勘探新的理论指导。

吴根耀:“盆”“山”耦合倡导者

中国地质学走过的100年里，新思想新观念层出不穷；中国科学院地质与地球物理研究所吴根耀研究员提出的“盆”“山”耦合理论，在海相油气勘探中将发挥重要作用，其意义不亚于陆相生油理论的提出。

苏皖地块构造演化、苏鲁造山带形成及其耦合的盆地发育

郯庐断裂带一度是古特提斯洋域中的转换断层,其东的苏皖地块和胶辽克拉通分别是曾经独立于扬子克拉通和华北克拉通之外的构造单元。苏皖地块原属中朝构造域,因中元古代时苏鲁洋的张开而向南漂移,震旦纪起归入华南构造域。受北东东-近东西向的江南断裂和江绍断裂右行走滑活动控制,苏皖地块及怀玉地块在石炭纪末-三叠纪时脱离华南构造域,成为古特提斯洋域中的中间地块。中国东部地区东亚燕山期山系的形成受两个地球动力学系统制约:一是苏鲁洋的消减及闭合后苏皖地块与胶辽克拉通的碰撞,二是江南断裂和江绍断裂的先剪后压,苏皖地块与拼合了的扬子-华北克拉通间发生斜向会聚和剪切造山,怀玉地块仰冲超叠在苏皖地块上。分5个阶段(印支期消减,早-中侏罗世斜向会聚,晚侏罗-早白垩世消减,早白垩世碰撞和燕山造山带坍塌)叙述了中生代造山作用的表现和特点,探讨了与各阶段造山作用耦合的盆地类型和时空分布。因燕山造山带的坍塌而燕山运动构建的“盆”“山”关系解脱,中国东部第三纪的伸展盆地直接叠加在燕山造山带的坍塌裂谷上。

试论"盆""山"的耦合和脱耦及其运动学

"盆""山"耦合和脱耦基于中国大陆是一个经多期碰撞-拼合形成的复合大陆、因而盆地演化与造山作用息息相关而提出,其核心是盆地研究的活动论构造观,包括用造山带地层学的理论和方法研究建造的序列和用造山带古地理学的理论和方法正确进行古构造-古地理的重建,并采用地质构造的力学分析与历史分析相结合的方法和盆地动力学分析的方法。以造山作用为主线,在给予时间约束后,从4个方面(挤压与拉张空间上互为依存、走滑断裂的转换作用、深部过程的制约和构造逸脱)研究了"盆""山"的耦合特征及其运动学。文中以中国大陆中—新生代的构造演化为例分析了"盆""山"脱耦的运动学,提出认识东、西两部侏罗纪以来的分异是理解印支期"盆""山"关系解脱的关键。

“盆”“山”耦合：从盆地分析到指导油气勘探——记大地构造学家吴根耀研究员

吴根耀是我国著名的大地构造学家，1968年毕业于北京大学地质学系，毕业后在湖北某县办煤矿挖了十年煤。他认真研究构造复杂矿区的断层发育特点，分析煤层遭不同性质的断层错断后的保存规律，屡屡成功找到断失的煤层，人称“吴断层”。这十年也许奠定了他今后人生道路上的一块重要基石：即使在做基础理论研究，也要注重解决生产或勘探实践中遇到的具体问题。

塔里木盆地中央地区的断裂系统：几何学、运动学和动力学背景

塔中低凸起位于塔里木盆地中央隆起的中段,发育4组不同方向的断裂,以北西向的塔中Ⅰ号断裂带为主干断裂,其南的近北西向断裂和近东西向断裂与之组成"入"字形构造,向西撒开;剖面上则因塔中Ⅰ号断裂带活动强度自东向西减弱而出现不同的断裂组合样式。基于地层记录和区域演化分析了该区断裂系统的活动时期和活动方式,两次重大的挤压—剪切事件分别发生在奥陶纪末和晚志留-中泥盆世,因而塔里木盆地中央隆起可能是晋宁期山体在后期重新活动形成的加里东期陆内造山带。北西向断裂是二叠纪岩浆侵入或玄武岩喷溢的通道,之后全区断裂基本处于平静状态。结合塔里木周边造山带的演化,认为古生代—三叠纪时塔中地区的盆地发育主要受西昆仑造山带演化制约,同时叠加有古阿尔金剪切造山带的影响,这是为塔中地区特殊的构造位置决定的。侏罗纪—新近纪,该地的盆地主要与阿尔金断裂的剪切造山作用耦合发育,仅早白垩世时与塔北—库车地区同属南天山的"盆""山"系统。断裂的运动学特征取决于其动力学背景,实际上受制于邻侧的造山带发育。断裂系统的发育是塔中地区能形成复式油气田的关键条件之一,本文的研究对推进复式油气成藏的机理研究、明确近期的重点勘探靶区等有积极意义。

塔里木西部地区古生代断裂活动的方式和机制

基于系统的地震剖面解释及其与塔中地区的对比,本文探讨了塔里木西部地区古生代断裂活动的方式和机制。玛东断裂带是一条宽阔的北东向盖层滑脱型褶皱冲断带,前展式向东南扩展,冲断作用发生在奥陶纪末。巴东断裂(吐土休克Ⅱ号断裂)为北西向基底卷入型冲断带,奥陶纪末和中二叠世末发生冲断。巴西断裂和塔参2井南断裂是海西期的正断层。塔里木古板块古生代的发育受邻侧的造山带演化制约,近东西向和北东向断裂奥陶纪末的冲断是继承基底构造发育的。塔中地区的近北西向断裂是晚寒武世的新生断裂,加里东运动可分为两幕:奥陶纪末的冲断(艾比湖运动)和晚志留-中泥盆世的冲断—走滑,后者向西明显减弱。塔里木西部的部分北西向断裂(如康西断裂)可归入塔中北西向断裂系。北东向的玛东断裂带是其西的向北(东)冲断的吐木休克断裂带与其东的向南偏东冲断的塔中8-1井—塔中5井断裂带之间的调节断层。

下扬子独立地块与中生代改造型残留盆地

下扬子地块在古纬度、火山岩和花岗岩时空发育、区域成矿专属性、沉积建造和构造变形等方面具独特性,与扬子地块有显著差异,是一个晚古生代—中生代早期的独立地块。受燕山期苏鲁板间造山作用影响,下扬子地块直至燕山中期才“楔入”在印支期已拼合的扬子与华北地块,从而演化成独特的下扬子改造型残留叠合盆地。这种改造型叠合盆地的基本特点是:晚印支早燕山同造山期前陆盆地沉积层和上叠的中燕山期陆相沉积层遭受大量剥蚀,并与古生中生界海相沉积层一起被卷入强烈的多期次的燕山造山运动,晚白垩世—古近纪又强烈反转成为断陷盆地,形成鲜明的上部地壳的双层结构。这是造成下扬子地区海相古生中生界油气地质勘探高复杂性、高难度性和高风险性的根本原因,也造就了下扬子区海相烃源岩的二次生烃和晚期成藏的优势。

塔里木盆地西部巴楚断隆南界断裂带的主要特征和构造演化

塔里木西部巴楚断隆的南界断裂带晚中生代开始形成,内部结构十分复杂。在逐条介绍各断裂特征的基础上综述了该断裂带的主要几何学和运动学特征。该断裂带经历了白垩纪、中新(—上新)世和更新(—全新)世3期重大的冲断,前者与巴楚断隆北界断裂的演化不同步,后两者则与北界断裂带同步发育。白垩纪、更新(—全新)世的向北冲断与西昆仑山前褶皱冲断系的向北扩展有关,中新(—上新)世的向南(西)冲断受南天山褶皱冲断系向南扩展的制约。这3期冲断都伴有剪切变换构造发育,尤其是白垩纪的北西向右行走滑断裂,在造就南界断裂带的分段性和复杂面貌中起了重要作用。

白垩纪北东向构造与松辽盆地演化和油气成藏

北东向断裂是早白垩世中国东部出现的新生构造，白垩纪经历了剪切拉张—剪切挤压的里丁旋回。它在发展壮大过程中，把共轭的北西向断裂、伴生的近南北（北北西）向断裂和派生的北北东向构造纳入自己的运动学体系。受其控制，松辽盆地演化可分为剪切—拉张期、断—坳转换期、初次沉陷期、局部挤压期、再次沉陷期、盆地萎缩期和反转闭合期，反映了盆地与西部的大兴安岭造山带和东部的东亚大陆边缘斜向汇聚—剪切造山带之间的耦合关系。白垩纪变形可分为三大阶段，控盆断层发育阶段、密集的低级别断层发育阶段和形成一系列背斜的盆地反转阶段，分别控制了火山岩气藏，断层—岩性（或岩性—断层）油气藏和构造圈闭油气藏的发育。松辽盆地成为富油气盆地的构造条件，是北东向新生构造在白垩纪的继承性发育。

塔里木克拉通继承性构造与新生构造并存的时空发育特征及其对海相油气勘探的指导

塔里木克拉通由塔北地块与塔南地块晋宁运动时拼合形成,基底构造线因地而异。分阶段讨论了塔南、塔中和塔北地区各期新生构造的形成时代、方向和活动方式,并从与周缘造山带耦合演化的角度探讨了其形成机制,分析了其海相油气勘探意义。与扬子对比发现塔里木的海相油气具以下特点:1)海相油气主要在晚海西—印支期成藏,必须正确认识古油藏在喜马拉雅运动时的调整或晚期次生成藏规律;2)海相沉积的每一地史阶段可能有不同方向的新生构造同时活动,复杂断裂系的多期次活动使早期油气成藏、晚期调整或次生成藏并形成大型复式油气聚集区成为可能;3)古近系膏盐岩层是层间滑动面,古生界不仅后期变形相对较弱,且变形以断裂为主,褶皱的发育受制于断层,含油气构造带主要是断裂带。

继承性构造与新生构造并存的时空发育特征及其油气勘探意义

中国及邻区大陆是经多期造山运动形成的复合大陆,后期构造可分为继承性构造和新生构造两种。两者在空间上的并存关系较为复杂,新生构造发育的强度可因地而异。东部新生代盆地(如苏北和渤海湾盆地),北东向构造属继承性构造,北北东向构造是新生构造,油气勘探的优选靶区是叠加在继承性构造之上的新生构造。中—东部的中生代盆地(如二连和鄱阳盆地)的油气勘探,除了寻找叠加在继承性构造之上的新生构造外,还应注意新生构造的发育引起的油气调整或晚期次生成藏。海相沉积盆地常上叠有陆相沉积盆地,因而发育多期多方向的新生构造并分别控制了岩性油藏和构造油藏的形成,如四川盆地东北部的两期(北西向和北东向)新生构造。以构造为主线,加强新生构造的解析并结合"源"、"运"和"聚"的研究,"盆""山"耦合理论将在生产实践中进一步显现其指导意义。

扬子克拉通继承性构造与新生构造并存的时空发育特征及其对海相油气勘探的指导

继承性构造与新生构造时空发育特征的研究,是"盆""山"耦合理论从指导含油气盆地的研究发展为指导油气勘探的道路上迈出的重要一步。以前寒武纪、加里东期、海西—印支期和燕山期4大构造阶段,重点剖析了上扬子北部地区(四川盆地)各阶段的构造线方向及其形成机制(与造山带发育的耦合演化),提出川东地区近期海相油气勘探取得重大突破的最主要经验是认识到同海相沉积期的新生构造被燕山期的新生构造高角度横跨形成了岩性—构造复合油气藏。与川东地区作比较,还分析了上扬子南部和中扬子地区各阶段的构造演化,提出前者与川东的最大不同是盆地发育与八布-Phu Ngu洋(不是秦岭—大别洋)的演化耦合,且叠加了巨地幔作用的热隆升造山的影响;后者独特的基底构造对建造和改造长期有明显的制约。据上述分析探讨了上扬子南部和中扬子地区海相油气勘探的有利区块,认为黔西的贵阳—安顺一线以北(黔北盆地)尽管晚古生代及以后各期新生构造的方向与四川盆地不同,但仍是有望获得海相油气勘探突破的地区。

试论我国油气田与金属矿床的伴生与共生关系

我国处于"三面受挤压"、多旋回、多期造山运动的大地构造地质背景,多为叠合盆地展布,其"盆""山"耦合格局,基本上控制着油气田和金属矿床的分布。石油和天然气均产于现行盆地和残留盆地内。在石油、油层水中常含有Au、Ag、Hg、U、Fe等多金属组分;天然气中亦含有He、Xe等稀有元素。在盆地内或周边(山脉)常分布金、银、铅、锌、铀等多金属工业矿床共生或伴生,有的矿床规模已达大型、超大型。油气是来自盆地内"有机"和"无机"物质经一定温、压条件下,在"生、储、蓄、圈、移、保"封闭的还原环境下的产物;金属矿床是深部来自地壳、地幔含矿流体,多沿断裂构造密集、开放环境条件下卸载的结果。两者在空间上相互依赖、又相互分离的关系。研究其规律对当今深部找矿和找藏,具有重要的指导意义。