中國中西部山前構(gòu)造變形結(jié)構(gòu)分帶模式與油氣

徐旭輝，方成名，劉金連，趙 利,4，陸建林，黃澤光

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；3.中國石化 油田勘探事業(yè)部，北京 100000；4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 泰安 271018)

中國中西部山前帶位于復(fù)合大陸內(nèi)部，在大地構(gòu)造位置上遠(yuǎn)離同期活動的板塊邊緣[1-5]，同時又處于“盆—山”交接轉(zhuǎn)換的特殊部位，其沖斷結(jié)構(gòu)類型及其相關(guān)關(guān)聯(lián)屬性是研究我國中、新生代大陸構(gòu)造的關(guān)鍵。中國中西部山前帶屬于全球典型復(fù)合陸內(nèi)沖斷帶[2-3，6-7 ]，具有獨(dú)特而復(fù)雜的變形結(jié)構(gòu)樣式，又蘊(yùn)含豐富的油氣資源，從而備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。前人研究表明，中西部山前沖斷帶在變形的物質(zhì)組成、強(qiáng)度、層次和樣式上具有明顯的分帶性[8-13]。分帶性特征既反映了山前沖斷結(jié)構(gòu)的空間幾何形態(tài)，又控制了各自獨(dú)特的油氣形成與分布。因而，山前沖斷模式及其結(jié)構(gòu)分帶性是山前復(fù)雜構(gòu)造建模、油氣分布規(guī)律研究的重要一環(huán)。許多學(xué)者從不同角度對復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷結(jié)構(gòu)分帶進(jìn)行研究，提出眾多劃分方案[13-21]，包括沖斷帶本體方位劃分法、造山帶本體方位三分法、沖斷塊體劃分法、變形深度劃分法和變形樣式劃分法等。不同的劃分方法均有其鮮明的應(yīng)用導(dǎo)向，劃分的目的和出發(fā)點(diǎn)不盡相同，但劃分依據(jù)大都以沉積蓋層的變形樣式為主，對復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷形成的結(jié)構(gòu)差異及其形成的機(jī)制條件未能加以充分考慮。因而，以變形樣式為主要依據(jù)的劃分方法不能真實(shí)反映所劃變形帶之間的成因聯(lián)系，在一定程度上限制了不同山前帶或同類變形帶之間的類比研究。

中國中西部山前沖斷變形結(jié)構(gòu)受控于中、新生代以來的“西擠東斥”的構(gòu)造環(huán)境與復(fù)合大陸的構(gòu)造屬性[1-4]，變形結(jié)構(gòu)的分帶性也是在此動力學(xué)環(huán)境影響下形成的構(gòu)造響應(yīng)。山前沖斷結(jié)構(gòu)分帶研究的核心是從現(xiàn)今殘留的結(jié)構(gòu)出發(fā)，探究不同變形結(jié)構(gòu)特征及其形成的內(nèi)在機(jī)制，找出不同結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并按照結(jié)構(gòu)差異及其內(nèi)在成因聯(lián)系區(qū)分為不同的類型，并建立結(jié)構(gòu)分帶的地質(zhì)模式，以此豐富大陸構(gòu)造變形動力學(xué)研究內(nèi)容，同時也為山前領(lǐng)域油氣分布規(guī)律研究提供理論支撐。

中國中西部山前帶作為油氣勘探的重要領(lǐng)域[1,5]，近幾年取得了許多勘探成果，發(fā)現(xiàn)了克深、彭州、雙魚石等一批重大油氣發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)了該領(lǐng)域巨大的勘探潛力。但不可否認(rèn)的是，山前沖斷結(jié)構(gòu)差異與油氣成藏、富集響應(yīng)之間的關(guān)系仍缺乏深層次的研究，缺乏兩者關(guān)系的整體性認(rèn)識，在一定程度上制約了如米倉山前、大巴山前等一些久攻不克地區(qū)的油氣勘探進(jìn)程。筆者試圖從復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷結(jié)構(gòu)差異出發(fā)，建立形成機(jī)制約束下的并具有普遍適用性的變形結(jié)構(gòu)分類分帶模式，在此基礎(chǔ)上分析變形結(jié)構(gòu)分帶與油氣成藏的響應(yīng)關(guān)系，以期探尋復(fù)合陸內(nèi)沖斷結(jié)構(gòu)差異與油氣富集分布之間的復(fù)雜關(guān)系，進(jìn)而展望中西部地區(qū)山前帶油氣勘探前景與領(lǐng)域。

1 復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷的大地構(gòu)造背景

中國中西部山前沖斷帶主要分布于晚古生代以來小型地塊依次向歐亞大陸拼貼增生的陸殼基底上，介于西昆侖山—東昆侖山—龍門山—哀牢山與阿爾泰山—克拉美麗山—北山—陰山北緣—太行山—北秦嶺2個弧形帶之間的區(qū)域[3,5]。該區(qū)域內(nèi)的四川、鄂爾多斯、塔里木、柴達(dá)木、準(zhǔn)噶爾等穩(wěn)定地塊拼接處孕育著15個規(guī)模不等的山前沖斷帶與陸內(nèi)前陸盆地(圖1)。

復(fù)合的中國大陸巖石圈具有縱向分層流變、橫向非均質(zhì)性的特征[22]，其與中、新生代以來“西擠東斥”的應(yīng)力場作用，共同控制了中西部地區(qū)復(fù)合陸內(nèi)最為活躍的陸內(nèi)構(gòu)造形變。塔里木、準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯、四川等穩(wěn)定地塊，整體剛性且穩(wěn)定，縱向上具有“弱地殼、強(qiáng)地?！钡牧髯儗W(xué)結(jié)構(gòu)，剛性特征也與盆內(nèi)平緩變化的低磁異常和高低相間的重力異常格局一致[22]。盡管巖石圈表現(xiàn)為整體剛性的特征，但仍然存在“縱向分層、橫向分塊”的特征[23]。復(fù)合大陸的拼接帶，包括塊體邊緣與造山帶,為低強(qiáng)度、易變形的巖石圈熱—流變學(xué)薄弱帶，同時也是重力、高磁的異常梯度帶，并與盆地邊緣帶Pn、Sn波速相對較低與強(qiáng)各向異性特征相吻合[24]。

中國大陸自顯生宙以來經(jīng)歷了古中國陸、古亞洲陸和新亞洲陸形成的3個重要地史演化階段[25]。復(fù)合中國大陸經(jīng)歷的3大旋回演化，產(chǎn)生了多方向、多期次的山前沖斷，至少可識別出加里東晚期、海西晚期、印支期、燕山—喜馬拉雅期等4期[2，4]。經(jīng)歷前3期的旋回性演化，2大弧形帶之間的諸多微小地塊已完成拼合，于晚三疊世末期基本形成了具有相對統(tǒng)一的殼幔邊界與“鑲嵌式”的復(fù)合大陸結(jié)構(gòu)[3-4]。

晚三疊世以來，處于亞歐板塊東部伸出部位的中國大陸，一直受著來自西伯利亞板塊拼合擠壓和新特提斯域、古太平洋域板塊多旋回聚斂碰撞影響[25-26]。因而，復(fù)合中國大陸在多方向、多期次的板塊邊緣作用力下，陸內(nèi)各個塊體依其本身性質(zhì)及邊界條件必然產(chǎn)生不同的構(gòu)造反應(yīng)：在“西擠東斥”大地構(gòu)造應(yīng)力與塊體相互作用下沿早期拼接帶(古造山帶)，如秦—祁—昆、天山，發(fā)生構(gòu)造活化或復(fù)蘇、縮合和陸內(nèi)扇狀雙向沖斷；抑或沿古裂谷帶，如博格達(dá)、賀蘭山，反轉(zhuǎn)隆升與沖斷[27-28]。典型復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷區(qū)域，正是在之前臺地演化拼貼而成的大陸結(jié)構(gòu)上，受北、東、西三面持續(xù)擠壓的變形結(jié)果。

圖1 中國中西部山前帶及其類型分布

因而，中國中西部地區(qū)中、新生以來的山前沖斷發(fā)生在遠(yuǎn)離同變形期活動板塊構(gòu)造邊界，沖斷變形活動僅局限在巖石圈內(nèi)部，是典型的陸內(nèi)變形，屬于復(fù)合大陸內(nèi)的山前沖斷。中國復(fù)合大陸在物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性、特殊的全球構(gòu)造部位與深部動力學(xué)背景，共同造就了當(dāng)今全球最為獨(dú)特、少有的諸如活躍的中、新生代大陸內(nèi)構(gòu)造變形、極不均衡隆升與地殼加厚等地質(zhì)現(xiàn)象。

2 山前沖斷帶變形結(jié)構(gòu)主要特征

前人針對中國中西部山前帶的大量研究表明，山前帶的構(gòu)造變形整體具有“縱向分段、橫向分帶、垂向分層”特征[14，29-30]。縱向分段是指山前帶走向上受先存構(gòu)造、變換斷層、滑脫層展布等因素影響而展現(xiàn)出的變形差異；橫向分帶是指山前帶從后緣向前緣在構(gòu)造變形樣式、強(qiáng)度、時間等方面表現(xiàn)出的有序性；而垂向分層則是指滑脫層的分隔作用造成上覆、下伏地層構(gòu)造變形的不協(xié)調(diào)性。下文將對主要山前帶的構(gòu)造剖面進(jìn)行解析，以系統(tǒng)分析其分段、分帶、分層特征。

2.1 龍門山山前帶

該帶位于松潘甘孜地塊與四川盆地之間，主要由茂汶、北川—映秀、廣元—大邑3條逆沖斷層組成，前沖斷期為中生代早期陸緣拗陷[26]；由北至南，依據(jù)構(gòu)造樣式和構(gòu)造演化將其劃分為北、中、南三段，主變形期與變形強(qiáng)度整體表現(xiàn)為北早南晚、西強(qiáng)東弱[31-34]。北段，北川—映秀斷裂帶的后緣表現(xiàn)盆地基底卷入式變形，其與茂汶斷裂向下收斂于中下地殼“塑性軟弱層”；北川—映秀斷裂與廣元—大邑斷裂呈斷至地表顯露式的疊瓦逆沖構(gòu)造，主斷裂均向下滑脫于前震旦系基底面，深度約10 km；廣元—大邑斷層以東至盆地，主要隱伏疊瓦沖斷構(gòu)造，斷裂上陡下緩，但均收斂于基底面滑脫層或寒武系膏鹽巖(圖2a)，在地表表現(xiàn)為中生代地層的單斜構(gòu)造，北寬南窄。南段，骨干斷層均發(fā)育至地表，向下亦滑脫于前震旦系基底面，深度約12 km；北川—映秀斷裂帶以西地區(qū)表現(xiàn)為寶興雜巖、盆地基底構(gòu)造層卷入的厚皮式構(gòu)造，沉積地層為一系列緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺，并發(fā)生輕微變質(zhì)，以東地區(qū)表現(xiàn)為以基底面為主滑脫層，三疊系膏鹽巖與下二疊統(tǒng)泥巖為次級滑脫層的多層次滑脫沖斷，不同構(gòu)造層均以沖斷構(gòu)造樣式為主(圖2b)。中段的構(gòu)造變形介于南、北兩段之間，盆內(nèi)薄皮構(gòu)造不發(fā)育，主要表現(xiàn)為山前沖斷，其前緣彭縣斷層可斷至近地表，甚至出露，隱伏沖斷現(xiàn)象不明顯。

圖2 中國中西部龍門山、米倉山、大巴山和六盤山山前帶構(gòu)造剖面

2.2 米倉山山前帶

該帶位于米倉山隆起與四川盆地之間。在地表，前緣構(gòu)造東西有別，由于NE向走滑斷層的轉(zhuǎn)換作用造成西強(qiáng)東弱，西部為大兩會復(fù)背斜，東部為單斜[35-37]。米倉山斷裂為地表可見的前緣斷裂，向下滑脫至18～20 km[37]。前緣斷裂以北(上盤)主要為前震旦系變質(zhì)巖和早期侵入巖體；以南為隱伏逆沖斷層，并呈雙層變形結(jié)構(gòu)，海相層系構(gòu)成的下部構(gòu)造呈隱伏疊瓦沖斷結(jié)構(gòu)，上三疊統(tǒng)之上的陸相層系則為單斜構(gòu)造(圖2c)。

2.3 大巴山山前帶

位于南秦嶺造山帶與四川盆地之間，整體為弧頂指向SW的弧形構(gòu)造，寬度大于30 km。平面上，根據(jù)沉積蓋層構(gòu)造變形特征將其劃分為東、中、西三段[32,38]。剖面上，城口斷層以北為北大巴山，南秦嶺地槽區(qū)內(nèi)的地層均發(fā)生中淺變質(zhì)，斷層面傾角由淺層的中高角度向深部逐漸變緩并滑脫至20～30 km[39]；城口斷層與鐵溪—巫溪斷層之間，主要為揚(yáng)子克拉通的震旦系及以上層系卷入變形，斷層均顯露地表，以疊瓦沖斷樣式為主，主斷裂上陡下緩，向下滑脫至9～12 km的基底面之上，局部發(fā)育終止于志留系泥巖的小型逆沖斷層；鐵溪—巫溪斷層以南為多層滑脫沖斷構(gòu)造樣式，逆沖斷層滑脫于中三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽、志留系泥巖、中—下寒武統(tǒng)泥頁巖等沉積層(圖2d)。

2.4 六盤山山前帶

該帶位于祁連山造山帶與鄂爾多斯盆地之間，前沖斷期為晚古生代陸緣拗陷；平面上，通常將北部賀蘭山山前一起視作鄂爾多斯盆地西緣山前帶，實(shí)則屬于2個不同的沖斷體系。六盤山山前，西華山斷裂以西屬于祁連山造山帶，出露變質(zhì)基底，逆沖斷層高陡(圖2e)；以東至青戈山一帶發(fā)育一系列疊瓦逆沖斷層，構(gòu)造華北克拉通的盆地基底不同程度卷入變形，斷層向上發(fā)育至地表且向下滑脫至10～18 km[40]。青戈山以東的構(gòu)造變形分層，逆沖斷層滑脫于沉積蓋層，主要滑脫層包括寒武系泥巖、二疊系煤系等。

2.5 酒泉山前帶

該帶位于酒泉盆地南緣，形成于祁連山造山帶向阿拉善地塊的沖斷。該山前帶屬于典型的逆沖推覆構(gòu)造：隆5井以南，淺層發(fā)育遠(yuǎn)距離推覆系統(tǒng)，其地表出露古生界并發(fā)育構(gòu)造窗和飛來峰，斷層呈坡坪式且滑脫深度約8～9 km，至祁連山腹地收斂于巖石圈的更深部位；推覆斷裂下盤的深層原地體發(fā)育近距離沖斷系統(tǒng)，其斷裂與上部推覆系統(tǒng)的底板斷層組合成雙重構(gòu)造；隆5井以北地層構(gòu)造變形分層，上構(gòu)造層發(fā)育生長褶皺，下構(gòu)造層發(fā)育隱伏沖斷系統(tǒng)且向下滑脫至7 km深度，主要滑脫層包括志留系底部不整合面、古近系柳莊溝組膏泥巖[41](圖3a)。

2.6 庫車山前帶

該帶位于庫車坳陷北緣，表現(xiàn)為天山造山帶向塔里木地塊的沖斷。鄰近造山帶發(fā)育單斜帶且整體為單構(gòu)造層，逆沖斷層發(fā)育至地表；前緣發(fā)育克拉蘇構(gòu)造帶且構(gòu)造變形分層，上構(gòu)造層為生長向斜的北翼，中部為厚層的卡拉庫姆組鹽巖滑脫層，下構(gòu)造層發(fā)育疊瓦沖斷構(gòu)造且斷層滑脫深度約20～26 km[42-43]；南部秋里塔格構(gòu)造帶的構(gòu)造變形亦分層，上構(gòu)造層為同沖斷層褶皺和薄皮構(gòu)造，下構(gòu)造層為前沖斷期的斷陷[44-45](圖3b)。

2.7 塔西南山前帶

該帶位于塔西南坳陷南緣，表現(xiàn)為西昆侖造山帶向塔里木板塊的沖斷，前沖斷期為晚古生代陸緣拗陷[25]。南部西昆侖造山帶的地表出露變質(zhì)巖基底，斷層高陡且向下滑脫至30～40 km[46]；前緣柯克亞—桑株構(gòu)造帶的構(gòu)造變形分層，上構(gòu)造層為同沖斷期生長褶皺，下構(gòu)造層為雙重構(gòu)造且頂、底板斷層為古近系底和寒武系底面膏鹽滑脫層；北部葉城凹陷為山前沖斷凹陷，變形弱[47](圖3c)。

2.8 準(zhǔn)西北山前帶

該帶位于中亞造山帶與準(zhǔn)噶爾塊體之間，主要由達(dá)拉布特壓扭斷裂及其派生斷裂組成，前沖斷期為晚古生代殘留洋[25]。山前帶由黃羊泉斷裂劃分出烏—夏斷裂和克—烏斷裂2段沖斷系統(tǒng)[48]。達(dá)拉布特斷裂左行壓扭，其西側(cè)屬于中亞造山帶；東側(cè)屬于準(zhǔn)噶爾地體且地層構(gòu)造變形分層，下構(gòu)造層為中—晚二疊世、三疊紀(jì)2期逆沖推覆及其同沖斷沉積地層，上構(gòu)造層為后沖斷期(侏羅—白堊紀(jì))披覆沉積地層(圖3d)。

3 山前沖斷變形結(jié)構(gòu)分帶模式

3.1 分層滑脫沖斷變形

深、淺部地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征對比分析認(rèn)為，復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷是受下地殼、中上地殼不同深度與“低速層”、膏鹽巖、泥巖等不同類型的“塑性層”及擠壓作用方式的共同控制。殼內(nèi)“塑性層”是決定不同變形層之間耦合或解耦的主導(dǎo)因素，深刻影響了沖斷構(gòu)造變形的深度與廣度。邊界條件(包括擠壓作用力的方向、大小及持續(xù)時間)則控制了變形結(jié)構(gòu)的幾何樣式。南天山前發(fā)育的殼內(nèi)“低速體”、盆地基底面、中生界膏鹽層等多套不同深度滑脫層，決定了由其分割的構(gòu)造層形成不同的變形樣式及其明顯的結(jié)構(gòu)分帶性。雪峰山、大巴山前地區(qū)殼內(nèi) “低速帶”、膏鹽/泥巖滑脫層系將中上地殼拆離成若干沖斷“薄巖席”，由山及盆主滑脫層逐級抬升，形成由強(qiáng)及弱的遞進(jìn)式?jīng)_斷變形與巖層收縮。不同深度的主滑脫層既控制了大規(guī)?；坪蛿D壓沖斷，又決定了各自對應(yīng)的變形結(jié)構(gòu)樣式，以達(dá)到相應(yīng)的構(gòu)造平衡。

圖3 中國西部酒泉、庫車、塔西南和準(zhǔn)西北山前帶構(gòu)造剖面

由此，山前沖斷變形可認(rèn)為是造山帶向盆地方向發(fā)生的多層次拆離沖斷，并呈背馱式向前擴(kuò)展(圖4)。變形最開始發(fā)生在基底卷入的厚皮構(gòu)造帶，主滑脫層深度可達(dá)20 km，以韌性流變變形為主；之后，逐步向盆地基底突破，并沿基底面(盆地基底與沉積蓋層之間通常為物性突變界面)傳遞，變形形式由韌性變形向脆韌性、脆性轉(zhuǎn)化；后期，厚皮帶韌性變形物質(zhì)折返。同樣，基底面拆離沖斷過程中，受物質(zhì)非均質(zhì)性影響，逐步向沉積蓋層內(nèi)部的滑脫層突破傳遞。此外，在基底卷入的厚皮構(gòu)造區(qū)，強(qiáng)烈的沖斷作用下會導(dǎo)致部分陸殼物質(zhì)發(fā)生熔融并以花崗巖的形式侵入其中。綜合上述認(rèn)為，復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷帶主要分布于古陸塊邊緣陸內(nèi)造山帶向盆地的過渡部位，是在板塊邊緣構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下由造山楔向盆地方向沿不同深度的滑脫層發(fā)生階梯式拆離沖斷引起的構(gòu)造形變。

3.2 山前沖斷結(jié)構(gòu)分帶模式

以復(fù)合陸內(nèi)分層滑脫沖斷變形模式為理論依據(jù)，突出“不同層次滑脫層”深淺聯(lián)動對沉積蓋層變形結(jié)構(gòu)的控制，可以“主滑脫層深度為主，兼顧變形結(jié)構(gòu)樣式”為原則，按4分進(jìn)行分類分帶(圖4)。需要指出的是，該分類方案綜合考慮復(fù)合陸內(nèi)沖斷變形模式與變形結(jié)構(gòu)時空演變的最大共性特征，并不代表每一個山前沖斷帶都完整發(fā)育4個變形帶，每個山前帶在厚皮構(gòu)造帶向薄皮構(gòu)造帶轉(zhuǎn)換的方式由所處的深、淺部地質(zhì)結(jié)構(gòu)與所受作用力控制。

圖4 山前沖斷變形結(jié)構(gòu)分帶模式

山前沖斷帶由造山帶向盆地依次劃分出厚皮帶、過渡帶、薄皮帶，其中按過渡帶沖斷層是否顯露地表又可劃分為過渡Ⅰ帶和過渡Ⅱ帶。厚皮帶緊鄰造山帶發(fā)育的基底卷入式構(gòu)造變形帶，主滑脫層深度約為20 km，一般具有高角度單層沖斷結(jié)構(gòu)。薄皮帶是指主滑脫層為沉積地層內(nèi)部的膏鹽巖或泥巖，主滑脫層深度一般小于10 km，主要發(fā)育斷層相關(guān)褶皺，構(gòu)造成排成帶展布。厚皮帶與薄皮帶之間稱為過渡帶，主滑脫層為盆地基底與沉積蓋層之間基底面，并依厚皮構(gòu)造向薄皮構(gòu)造的不同轉(zhuǎn)換型式，可形成不同的過渡帶組合樣式，如過渡Ⅰ帶型、過渡Ⅱ帶型、過渡Ⅰ+Ⅱ帶型和無過渡帶型[49]。

不同變形帶在變形構(gòu)造層、構(gòu)造樣式、斷層破裂機(jī)制、褶皺方式、斷層相關(guān)褶皺原理與幾何學(xué)模式等方面均具有各自獨(dú)特的特征(表1)。值得指出的是，正因為各變形帶成因機(jī)制的差異，在應(yīng)用斷層相關(guān)褶皺原理進(jìn)行山前構(gòu)造解析時應(yīng)注意不同變形模式的適用性評估。膝折帶斷層轉(zhuǎn)折褶皺模型不能完全滿足復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷變形的構(gòu)造分析與建模需求，其純剪變形模式下建立的幾何變形模式不適用于基底卷入式厚度帶與一般剪切構(gòu)造環(huán)境形成的過渡帶，此亦為勘探實(shí)踐所證實(shí)。

表1 復(fù)合陸內(nèi)沖斷變形分帶結(jié)構(gòu)特征

如四川盆地周緣山前帶多口鉆井鉆前、鉆后地質(zhì)結(jié)構(gòu)差異大，其很大程度即緣于此。

3.3 主要山前變形分帶特征

應(yīng)用此分帶方案，筆者對中國中西部4個大型盆地周緣的山前帶進(jìn)行了變形分帶研究，結(jié)果呈現(xiàn)4種不同的厚皮構(gòu)造向薄皮構(gòu)造轉(zhuǎn)換的類型(圖1)。賀蘭山、博格達(dá)山2個山前帶無明顯的過渡變形帶，厚皮構(gòu)造向薄皮構(gòu)造的轉(zhuǎn)換主要通過大型逆沖推覆構(gòu)造進(jìn)行，山前構(gòu)造位移大部被推覆斷層吸收，薄皮構(gòu)造發(fā)育程度也較差[49]。大巴山、江南—雪峰、龍門山前南段僅發(fā)育厚皮構(gòu)造、過渡I帶和薄皮帶，構(gòu)造位移通過多層次滑脫層向盆地傳遞，具有彌散遞進(jìn)式變形的特點(diǎn)，地形地貌上反差小。西昆侖(塔西南)、南天山(庫車)山前淺表具有的單斜帶，盆山地貌呈突變式，厚皮構(gòu)造向薄皮構(gòu)造的轉(zhuǎn)換主要以疊覆式?jīng)_斷構(gòu)造為主，薄皮構(gòu)造不發(fā)育[49]。北天山山前、龍門山北段則發(fā)育完整的4個變形帶。過渡變形帶類型的展布特征與復(fù)合陸塊所處的空間位置、幾何形態(tài)、深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在密切關(guān)系，是板塊邊緣作用力下，因深部物質(zhì)組成與殼內(nèi)流變結(jié)構(gòu)的差異而引發(fā)不同層次的陸內(nèi)形變響應(yīng)。

4 變形分帶與油氣聚集響應(yīng)關(guān)系

中國中西部山前帶的油氣地質(zhì)條件、成藏特征、富集類型相比國內(nèi)其他典型的前陸沖斷帶更為復(fù)雜多樣，需要滿足更為苛刻的富集條件。筆者通過對中國中西部山前結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一劃帶，并梳理了規(guī)模油氣的分布，發(fā)現(xiàn)山前沖斷變形帶與油氣聚集有著較為明顯的響應(yīng)關(guān)系。

4.1 主要分布于厚皮帶向薄皮帶轉(zhuǎn)換的過渡部位

不同山前沖斷帶均有油氣發(fā)現(xiàn)，但規(guī)模油氣藏分布的構(gòu)造位置與層系極不均勻。從三級儲量分布來看，規(guī)模油氣發(fā)現(xiàn)主要分布于發(fā)育過渡變形帶的山前帶，如南天山?jīng)_斷帶、龍門山前沖斷帶等。據(jù)不完全統(tǒng)計，過渡Ⅰ帶、過渡Ⅱ帶規(guī)模油氣儲量占山前領(lǐng)域已發(fā)現(xiàn)總儲量的83%。無過渡帶的推覆型沖斷帶除祁連山前緣有所發(fā)現(xiàn)外，其余的博格達(dá)、賀蘭山前沖斷帶仍未獲實(shí)質(zhì)性突破。準(zhǔn)南緣山前、龍門山前的部分薄皮帶有小規(guī)模油氣發(fā)現(xiàn)。

此外，具有較寬的過渡帶其含油氣或油氣發(fā)現(xiàn)情況則相對較好。過渡帶規(guī)模與不同層次滑脫層的發(fā)育程度、作用力方式等因素有關(guān)，愈寬的過渡帶也預(yù)示其滑脫層愈發(fā)育，發(fā)育構(gòu)造也相對愈完整，油氣成藏與保存的條件更為有利。例如，深部多級次的滑脫層造就了南天山寬達(dá)40 km的過渡II帶，發(fā)育了中生界構(gòu)造形態(tài)較為完整的逆沖雙重構(gòu)造樣式，為后期天然氣大規(guī)模充注和成藏起到了關(guān)鍵作用。

4.2 過渡轉(zhuǎn)換類型與變形帶

過渡轉(zhuǎn)換類型與變形帶共同控制帶內(nèi)油氣有序分布，但成藏富集主控因素迥異。山前厚皮構(gòu)造向薄皮構(gòu)造轉(zhuǎn)換的4種類型，其油氣分布與成藏的富集主控因素受控于過渡帶演化過程及其變形結(jié)構(gòu)，具有分類分帶油氣聚集的響應(yīng)特征。

過渡Ⅰ帶型，帶內(nèi)變形主體遵循前展式擴(kuò)展變形，后緣至前緣呈現(xiàn)變形持續(xù)時間、地層縮短與剝蝕強(qiáng)度、斷距與斷層活動強(qiáng)度等逐步減弱的趨勢，勢必造成保存條件及油氣富集程度的差異。以龍門山前南段過渡Ⅰ帶為例，帶內(nèi)由后緣向前緣油氣呈有序分布，依次可劃分出破壞亞帶、殘留亞帶、保存亞帶(圖5)。破壞亞帶表現(xiàn)為地表瀝青(古油藏)；中段為殘留亞帶，表現(xiàn)為油苗或油氣顯示井，如CY92井、霧1等；前緣為原生保存亞帶，表現(xiàn)為油氣發(fā)現(xiàn)井，如彭州1井(Pz1)等。位于前緣的彭州氣田，形成時間早、晚期散失，屬于常壓型的原生殘留型氣田[50]。因此，作為過渡I帶型的轉(zhuǎn)換帶，油氣的保存條件是油氣富集的關(guān)鍵因素，其前緣因區(qū)域蓋層保存相對較好，早期油氣藏得以保持，勘探相對有利。

過渡Ⅱ帶型，該帶變形具有幕式隆升、前展式隱伏沖斷的演化過程，斷裂形態(tài)、傾角由后緣向前緣呈規(guī)律性變化。傾角逐步減小，形態(tài)由鏟式變?yōu)槠缕菏?、由下凹變?yōu)樯贤梗瑪鄬臃忾]性逐漸變好。與帶內(nèi)結(jié)構(gòu)與演化過程相對應(yīng)，油氣富集程度在帶內(nèi)亦呈現(xiàn)規(guī)律性變化的特點(diǎn)。以南天山過渡Ⅱ帶為例，由后緣向前緣依次可劃分出破壞亞帶、保存亞帶、滯留亞帶(圖6)。保存亞帶是油氣勘探效果最好的構(gòu)造區(qū)帶，KS1等高產(chǎn)井均位于此帶。上凸式斷裂形態(tài)與斷隔式匹配樣式既為油氣垂向運(yùn)移提供了輸導(dǎo)通道，又為油氣的頂封創(chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)了斷裂垂向輸導(dǎo)與頂層封存之間的條件平衡。后緣的破壞亞帶因斷裂切穿蓋層，導(dǎo)致垂向運(yùn)移上來的油氣得不到有效封蓋，油氣難以成藏或被破壞，表現(xiàn)為地表瀝青、油砂、油氣顯示井，如米斯布拉克、克參1和大北6井。滯留亞帶內(nèi)針對白堊系的鉆探往往表現(xiàn)為有圈閉但無顯示，下凹式斷面形態(tài)、小斷距與斷面應(yīng)力集中不利于油氣向上運(yùn)移，導(dǎo)致KS7井所在構(gòu)造圈閉難以獲得高效的油氣充注，侏羅系烴源巖層系生成的天然氣滯留其中。

圖5 川西金馬—鴨子河地區(qū)過渡Ⅰ帶油氣分布

圖6 南天山前地區(qū)過渡Ⅱ帶油氣分布

過渡Ⅰ+Ⅱ帶型，該轉(zhuǎn)換類型屬于過渡Ⅰ與過渡Ⅱ型之間的中間類型，其油氣的富集特征與過渡Ⅱ型相似，但過渡Ⅰ與過渡Ⅱ帶之間結(jié)合部位構(gòu)造變形往往比較強(qiáng)烈，只有在一些大型推覆斷層下盤存在局部保存條件有利的地區(qū)。

無過渡帶型，即厚皮構(gòu)造與薄皮構(gòu)造之間通過大型推覆斷層實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換過渡，因而下盤層系往往是該帶油氣成藏富集的有利部位，烴源灶與推覆帶的空間匹配是油氣成藏的關(guān)鍵。

4.3 主要分布于沖斷變形前的源儲配置組合

從規(guī)模油氣賦存的成藏組合分布來看，主體分布在克拉通周緣的被動大陸邊緣或陸緣拗陷期發(fā)育的深部源儲配置組合，即前沖斷期形成的成藏組合內(nèi)。前沖斷期盆地具備形成優(yōu)質(zhì)烴源巖與規(guī)模儲集體的有利地質(zhì)條件，且越往后緣條件越好。雖后期沖斷變形強(qiáng)，大量生烴與大規(guī)模油氣聚集的時間可能早于或與主變形期同期，但只要區(qū)域保存條件未被完全破壞，早期油氣經(jīng)調(diào)整仍可能被保存下來。龍門山前中北段雙魚石地區(qū)斷裂帶下盤帶原地構(gòu)造體上古生界油氣得以規(guī)模聚集和保存，主要得益于古生代以來多期陸緣拗陷遷移演化控制下形成的多套有利源儲組合和構(gòu)造完整性得以保存。準(zhǔn)噶爾西北緣、天山南、準(zhǔn)南緣等山前的勘探實(shí)踐亦證明，前沖斷變形期的源儲組合是山前地區(qū)勘探新突破和實(shí)現(xiàn)規(guī)模增儲的主要領(lǐng)域。

5 結(jié)論

(1)中國中西部地區(qū)的山前沖斷主要形成于燕山—喜馬拉雅期，是發(fā)生在遠(yuǎn)離同變形期活動板塊構(gòu)造邊界，沖斷變形活動僅局限在大陸巖石圈內(nèi)部，屬于復(fù)合大陸內(nèi)的山前沖斷。

(2)基于復(fù)合山前沖斷帶變形結(jié)構(gòu)的分帶性受控于深、淺多層次滑脫層系與構(gòu)造作用力方式的認(rèn)識，建立了以“主滑脫層深度為主、兼顧變形樣式”的沖斷結(jié)構(gòu)分帶分類模式，由山及盆地可依次劃分出厚皮帶、過渡帶、薄皮帶，過渡帶依據(jù)斷層是否顯露地表進(jìn)一步劃分為過渡Ⅰ帶、過渡Ⅱ帶。變形帶在變形構(gòu)造層、構(gòu)造樣式、斷層破裂機(jī)制、褶皺方式、斷層相關(guān)褶皺原理與幾何學(xué)模式等方面均具有各自獨(dú)特的特征。

(3)復(fù)合陸內(nèi)厚皮向薄皮轉(zhuǎn)換構(gòu)造類型與變形帶共同控制了山前規(guī)模油氣的成藏富集，過渡Ⅰ、Ⅱ、Ⅰ+Ⅱ帶型是主要類型。規(guī)模油氣主要分布于厚皮帶向薄皮帶轉(zhuǎn)換的過渡部位；過渡Ⅰ帶型多為殘留或調(diào)整型油氣藏，成藏過程具有邊聚集、邊調(diào)整的特點(diǎn)，以構(gòu)造、構(gòu)造—巖性油氣藏為主，帶內(nèi)前緣油氣相對富集。過渡Ⅱ帶型具有2期成藏、晚期為主的特征，斷裂形態(tài)及其與蓋層的匹配樣式是油氣成藏富集的關(guān)鍵，帶內(nèi)中部是油氣富集相對有利的區(qū)帶。過渡Ⅰ+Ⅱ帶型，Ⅱ帶內(nèi)油氣富集相對有利，Ⅰ帶相對較差，僅局部得以殘留保存。