江陵凹陷北部構(gòu)造演化特征

李一超，楊 飛，徐天鑫，夏文豪

(長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100)

0 前 言

構(gòu)造特征及構(gòu)造形成演化一直是江陵凹陷勘探開發(fā)過程中研究的重點(diǎn)。前人以新溝咀組為研究重點(diǎn)，對八嶺山、花園和荊西地區(qū)的地質(zhì)、構(gòu)造特征和油氣富集規(guī)律等方面進(jìn)行了大量的、細(xì)致的研究工作，但是江陵凹陷北部處于凹陷邊緣，勘探程度較低，鉆井稀少，僅有二維地震測線稀網(wǎng)覆蓋。本文依托現(xiàn)有二維地震資料，在地震資料構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，開展區(qū)域構(gòu)造演化研究，綜合分析陵北地區(qū)構(gòu)造形成期次與油氣成藏期次的匹配關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

江陵凹陷總面積達(dá)6 500 km2，是江漢盆地中油氣資源量僅次于潛江凹陷的第2大富烴凹陷，也是江漢盆地最大次級(jí)構(gòu)造單元[1]。江陵凹陷整體上是在前白堊系地層基底上發(fā)育起來的斷坳型沉積凹陷，以河流—三角洲—湖泊的陸相沉積體系為主[2]。

江陵凹陷構(gòu)造位置處于江漢盆地的西部，構(gòu)造區(qū)劃如圖1所示，其北緣以紀(jì)山寺斷層為界與河溶凹陷接壤；東北緣同樣以紀(jì)山寺斷層為界與荊門凹陷相連；西緣則通過問安寺斷層與枝江凹陷分隔開來。本文具體研究區(qū)如圖1中虛線框所示，處于江陵凹陷北部、河溶凹陷南部，近東西向紀(jì)山寺斷層貫穿研究區(qū)。

圖1 江陵凹陷構(gòu)造區(qū)劃

2 構(gòu)造層序

江陵凹陷在白堊—第三系沉積體系上發(fā)育多個(gè)構(gòu)造不整合面，如圖2所示，在地震剖面上反射界面分別為T11、T7′、T1 3個(gè)不整合反射界面。其中T11為江陵凹陷前白堊系的海相基底與陸相碎屑沉積的不整合；T7′是沙市組內(nèi)部的廣泛角度或微角度不整合面，部分地區(qū)表現(xiàn)為高角度不整合面，其形成與盆地內(nèi)擠壓、裂陷有關(guān)；T1是受構(gòu)造反轉(zhuǎn)擠壓作用的影響，在荊河鎮(zhèn)組沉積末期盆地內(nèi)出現(xiàn)的廣泛剝蝕和角度不整合面。T11、T7′、T1這3個(gè)構(gòu)造不整合面，構(gòu)成了江陵凹陷四個(gè)構(gòu)造層序之間的分界面，根據(jù)這些不整合面將江陵凹陷地層劃分為如下4個(gè)構(gòu)造層序[3-4]。

圖2 江陵凹陷構(gòu)造演化階段

2.1 構(gòu)造層序Ⅰ

構(gòu)造層序Ⅰ主要為江陵凹陷的陸相基底構(gòu)造層，其頂界為T11角度不整合面。江陵凹陷前白堊系地層具有雙層結(jié)構(gòu)，其下層結(jié)構(gòu)是準(zhǔn)揚(yáng)子克拉通結(jié)晶基底的變質(zhì)巖系；其上層是震旦系—侏羅系的沉積地層，厚達(dá)10 000～15 000 m，可以分為震旦系至中三疊統(tǒng)揚(yáng)子克拉通的海相蓋層巖系和上三疊統(tǒng)至侏羅系的陸相沉積。其間的印支運(yùn)動(dòng)使中揚(yáng)子由海相沉積轉(zhuǎn)化為陸相，而且該時(shí)期是揚(yáng)子克拉通盆地由沉積期轉(zhuǎn)化為改造期，也是江陵凹陷基底構(gòu)造格局開始形成期[5]。

2.2 構(gòu)造層序Ⅱ

構(gòu)造層序Ⅱ底界為白堊底面的構(gòu)造不整合面T11(見圖3)，頂界為荊沙中期的不整合面T7′，由上白堊統(tǒng)、沙市組、新溝咀組及荊沙組下段組成。燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)晚期，盆地構(gòu)造環(huán)境由強(qiáng)烈擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)為拉張環(huán)境，江陵凹陷也由此過渡到基底改造、斷陷發(fā)育階段，從而形成了白堊底界區(qū)域構(gòu)造不整合面[6]。T11為海相、陸相轉(zhuǎn)換界面，由于界面上下地層巖性差異大，在地震剖面上，T11界面波組特征穩(wěn)定，T11界面下的削截不整合關(guān)系表現(xiàn)明顯，在低洼地層與隆起地層的過渡斜坡帶上，這種角度不整合廣泛可見。

2.3 構(gòu)造層序Ⅲ

構(gòu)造層序Ⅲ底界為荊沙中期不整合T7′(見圖4)，頂界為區(qū)域不整合面T1。T7′是荊沙組內(nèi)部的廣泛角度或微角度不整合面，部分地區(qū)表現(xiàn)為高角度不整合面，其形成與盆地內(nèi)擠壓、裂陷有關(guān)[7]。就地震剖面而言，T7′波組特征穩(wěn)定，在洼陷邊緣削截現(xiàn)象易于識(shí)別。

圖3 二維測線DY2013-2地震剖面(T11不整合面)

圖4 萬城三維連片北西向地震剖面(T7′不整合面)

2.4 構(gòu)造層序Ⅳ

構(gòu)造層序Ⅳ的底界為新近系廣華寺組與古近系荊河鎮(zhèn)組之間的不整合面，即T1反射界面(見圖5)，從地震剖面上來看，表現(xiàn)為超出盆地邊界的區(qū)域性角度不整合，上下地層角度交切關(guān)系明顯。由于波組特征穩(wěn)定、易于識(shí)別，該界面通常也是進(jìn)行層位標(biāo)定時(shí)選取的標(biāo)準(zhǔn)層。喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕，地層隆起抬升，荊河鎮(zhèn)組接受剝蝕，之后廣華寺組地層接受沉積，形成不整合面，該界面也是盆地構(gòu)造變革最終定型的反映，對區(qū)內(nèi)油氣的運(yùn)聚及成藏具有重要影響[8]。

圖5 二維測線DY2013-6線地震剖面(T1不整合面)

3 構(gòu)造演化

3.1 東西向2016-380線構(gòu)造演化

2016-380二維線位置如圖1虛線框內(nèi)東西向測線所示，在地震資料構(gòu)造解釋基礎(chǔ)上，運(yùn)用層拉平技術(shù)、厚度法等還原古地貌，開展區(qū)域構(gòu)造演化研究。從2016-380線構(gòu)造發(fā)育史剖面(見圖6)來看：在新溝咀組沉積前，即白堊紀(jì)和沙市組沉積時(shí)期，受白堊系下部海相地層古構(gòu)造影響，地層沉積呈西厚東薄的特點(diǎn)，斷裂不發(fā)育；從新溝咀組沉積時(shí)期至潛江組沉積時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較弱，斷裂不發(fā)育，地層平整沉積；在荊河鎮(zhèn)組沉積末期，受到喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕擠壓應(yīng)力影響，斷裂活動(dòng)明顯，也正是受該擠壓應(yīng)力的影響，區(qū)內(nèi)發(fā)育逆斷層，就2016-380線剖面而言，東部地層隆升，荊河鎮(zhèn)組地層接受剝蝕，部分剝蝕至潛江組，從而形成了廣華寺組與荊河鎮(zhèn)組的區(qū)域性不整合面。荊河鎮(zhèn)地層遭受剝蝕之后廣華寺組地層接受沉積，在廣華寺組沉積時(shí)期，受喜山Ⅲ幕區(qū)域擠壓運(yùn)動(dòng)影響，盆地受到NE-SW向的擠壓應(yīng)力作用，普遍發(fā)育逆斷層，同時(shí)受喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕影響發(fā)育的褶皺和逆斷裂部分構(gòu)造變形得到強(qiáng)化，形成現(xiàn)今構(gòu)造。

圖6 東西向2016-380線構(gòu)造演化剖面

3.2 南北向2016-628線構(gòu)造演化

2016-628二維線位置如圖1虛線框內(nèi)南北向測線所示，2016-628線構(gòu)造發(fā)育史剖面與2016-380線垂直，從2016-628線構(gòu)造發(fā)育史剖面(見圖7)來看：在白堊系下部海相地層沉積的基礎(chǔ)上，白堊紀(jì)到沙市組早期沉積過程中，地層填平補(bǔ)齊，紅花套組、漁洋組及沙市組地層呈北厚南?。粡纳呈薪M沉積末期到新溝咀組沉積早期，這個(gè)時(shí)期是凹陷斷坳期，研究區(qū)內(nèi)斷層欠發(fā)育。

圖7 南北向2016-628線構(gòu)造演化剖面

從新溝咀組沉積末期到荊沙組沉積時(shí)期，屬于凹陷的強(qiáng)烈斷陷期，受到喜山運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕作用影響，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，從而致使研究區(qū)隆拗格局分明。荊沙組下段沉積末期至荊沙組上段沉積早期，荊沙組地層遭受剝蝕，形成荊沙組組內(nèi)不整合面。就研究區(qū)范圍而言，斷裂不發(fā)育，但是受區(qū)域構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)圈閉發(fā)育。荊沙組晚期到潛江組沉積時(shí)期，斷裂活動(dòng)不明顯，地層填平補(bǔ)齊。

荊河鎮(zhèn)組沉積早期，由于喜山早期運(yùn)動(dòng)，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，研究區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，以正斷層為主，圖7演化剖面中的正斷層就在該時(shí)期形成。到荊河鎮(zhèn)組沉積末期，受喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕擠壓應(yīng)力作用，就2016-628線剖面而言，北部地層大幅隆起，荊河鎮(zhèn)組及荊沙組地層均遭受廣泛剝蝕，形成不整合面。后廣華寺組地層繼續(xù)沉積，在廣華寺組沉積末期，受喜山Ⅲ幕區(qū)域擠壓運(yùn)動(dòng)影響，在NE-SW向的擠壓應(yīng)力作用下，區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列逆斷層，現(xiàn)今構(gòu)造格局最終形成。

4 油氣成藏期次

區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著圈閉的形成，也是影響油氣運(yùn)聚的重要條件。油氣運(yùn)聚期次與圈閉形成時(shí)期的匹配，是油氣能否成藏的重要因素[9-11]。因此，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也控制著油氣成藏過程。喜山期是江陵凹陷重要的構(gòu)造變形時(shí)期，喜山運(yùn)動(dòng)對油氣成藏起著至關(guān)重要的作用，根據(jù)喜山運(yùn)動(dòng)幕次，將江陵凹陷北部地區(qū)油氣成藏期次分為如下兩個(gè)部分：

1)喜山Ⅱ幕成藏期：即晚荊河鎮(zhèn)期，受喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕影響，陵北地區(qū)東北部地層抬升明顯，頂部地層遭受剝蝕，地層變形嚴(yán)重，原有地層壓力平衡被破壞，烴廚中油氣被大量排出，發(fā)生大規(guī)模運(yùn)移，區(qū)域構(gòu)造格局也最終定型。喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕的強(qiáng)度之大、規(guī)模之大，也決定了該時(shí)期是區(qū)域油氣成藏的最重要時(shí)期。研究區(qū)內(nèi)的依托廣華寺組底面(T1)不整合面發(fā)育的地層圈閉和部分構(gòu)造圈閉正是在這個(gè)時(shí)候成藏。

2)喜山Ⅲ幕調(diào)整期：即廣華寺期，受喜山運(yùn)動(dòng)Ⅲ幕的區(qū)域擠壓作用影響，早期形成的油氣藏一定程度上遭到破壞，油氣逸散發(fā)生二次運(yùn)移。同時(shí)，區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列由逆斷層控制擠壓背斜圈閉，這些圈閉為油氣重新聚集提供了場所，從而形成新的油氣藏。該時(shí)期是油氣調(diào)節(jié)成藏的重要時(shí)期。但是由于形成時(shí)間較晚，部分逆斷層出露地表致使油氣逸散，在對此類圈閉的勘探過程中，要注重?cái)鄬优c圈閉的匹配關(guān)系。

5 結(jié) 論

1)陵北地區(qū)發(fā)育T11、T7′、T1 3個(gè)構(gòu)造不整合面，T11為江陵凹陷前白堊系的海相基底與陸相碎屑沉積的不整合，T7′是沙市組內(nèi)部不整合面，T1是荊河鎮(zhèn)組沉積末期盆地內(nèi)出現(xiàn)的廣泛剝蝕和角度不整合面，這3個(gè)構(gòu)造不整合面也構(gòu)成了陵北地區(qū)4個(gè)構(gòu)造層序之間的分界面；

2)喜山運(yùn)動(dòng)對陵北地區(qū)構(gòu)造演化控制作用明顯：荊河鎮(zhèn)組沉積末期，受喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕影響，陵北地區(qū)東北部地層整體抬升，地層遭受剝蝕，部分區(qū)域剝蝕至荊沙組，從而形成研究區(qū)內(nèi)不整合面T1；廣華寺組沉積時(shí)期的喜山運(yùn)動(dòng)Ⅲ幕區(qū)域擠壓作用使得研究區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育由逆斷層控制的擠壓背斜構(gòu)造；

3)喜山Ⅱ幕成藏期是區(qū)域成藏重要時(shí)期，陵北地區(qū)大多數(shù)油氣藏成藏于時(shí)期，廣華寺組沉積時(shí)期的喜山Ⅲ幕區(qū)域擠壓運(yùn)動(dòng)主要對早期的油氣藏起破壞和重調(diào)整作用。