中國(guó)西部古老海相沉積建造的典型結(jié)構(gòu)樣式及勘探指向

張成弓，陳安清，侯林君，戚明輝，陳洪德，鐘怡江，夏雨晴，周雁

1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都 610059

2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059

3.四川省科源工程技術(shù)測(cè)試中心，成都 610091

4.頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)與開(kāi)采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610091

5.中石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083

0 引言

中國(guó)中央造山帶——秦嶺—昆侖造山帶的南北兩側(cè)，分布著多個(gè)大型沉積盆地[1]（圖1）。其中的四川、鄂爾多斯和塔里木盆地是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化過(guò)程中不同類(lèi)型的原型盆地疊合而成的[2-4]，無(wú)論是較下部的海相層系，還是較上部的陸相層系，都發(fā)現(xiàn)了大量的油氣資源。海相層系是近年來(lái)的勘探重點(diǎn)，相繼在三大盆地的下古生界碳酸鹽巖地層獲得新發(fā)現(xiàn)[5-6]。這也使得繼松遼盆地打破我國(guó)“陸相貧油論”后，走向深層海相碳酸鹽巖層系的石油工業(yè)“二次創(chuàng)業(yè)”再放光彩。

圖1 泛華夏陸塊群及四川盆地、鄂爾多斯盆地和塔里木盆地的位置分布（據(jù)文獻(xiàn)[1]修改）Fig.1 Pan-Cathaysian landmass group and Sichuan Basin,Ordos Basin and Tarim Basin (modified from reference[1])

關(guān)于這三大盆地的深層碳酸鹽巖勘探研究百家爭(zhēng)鳴，走出了早期普遍認(rèn)為烴源巖過(guò)成熟的悲觀論，逐步地認(rèn)識(shí)到了深部復(fù)雜油氣藏的勘探前景[7-10]。深層油氣及沉積建造經(jīng)歷了多構(gòu)造旋回的改造是不爭(zhēng)的事實(shí)，造成了油氣形成分布規(guī)律尤為復(fù)雜，對(duì)保存條件的要求極高。從目前的油氣發(fā)現(xiàn)來(lái)看，即使在復(fù)雜形變的構(gòu)造圈閉中，巖相對(duì)油氣藏的約束仍是至關(guān)重要的。如何準(zhǔn)確地識(shí)別被改造的沉積建造，恢復(fù)它們的原始沉積古地理面貌是尋找有利相帶所必須解決的難題。一方面需要高品質(zhì)的深部地球物理資料，另一方面需要合理的模式來(lái)幫助恢復(fù)沉積建造的原始狀態(tài)。本文試圖從重建古地理背景和沉積環(huán)境入手，解剖這些多期疊合改造的沉積建造，認(rèn)識(shí)三大盆地的沉積充填特色及其隱蔽性的有利成藏組合特征，以啟示未來(lái)值得進(jìn)一步關(guān)注的勘探方向。

1 大地構(gòu)造背景及其演化特點(diǎn)

全球范圍內(nèi)，除了前震旦紀(jì)的普遍由裂谷建造為基礎(chǔ)的疊合盆地以外，還有許多以加里東、海西褶皺帶或加里東地臺(tái)為基底，從加里東或更晚時(shí)期的裂谷盆地開(kāi)始的疊合盆地。從西西伯利亞、北海北部、挪威—丹麥、阿基坦，以及南美、北美的許多著名的油氣盆地來(lái)看，由裂谷盆地發(fā)展而來(lái)的盆地疊合過(guò)程與含油氣系統(tǒng)密切相關(guān)，成為國(guó)內(nèi)外石油地質(zhì)學(xué)家的共識(shí)[11-12]。這種關(guān)系很可能與多次超大陸旋回有關(guān)。超大陸旋回是指大陸地殼在其演化過(guò)程中，眾多板塊持續(xù)不斷地發(fā)生重組，出現(xiàn)超級(jí)的準(zhǔn)周期性的聚合和分離。距今最近的超大陸形成于3 億年前的石炭紀(jì)末期，通常稱(chēng)為潘基亞（Pangea）泛大陸，約于2.5 億年前開(kāi)始分裂。之前更早的Rodinia超大陸，大約發(fā)生在10～9億年前，是通過(guò)格林威爾運(yùn)動(dòng)形成，而后于新元古代中期（8.2億年前，大體相當(dāng)于我國(guó)的南華紀(jì)）開(kāi)始分裂。更前為哥倫比亞超大陸，存在于約19億年至15億年前。更古老的還有凱諾蘭、烏爾、瓦巴拉等超大陸[13-14]。

從全球構(gòu)造的視角，我國(guó)的華北陸塊和西伯利亞陸塊，以及非洲部分古老陸塊，同屬于哥倫比亞超大陸的Nena 大陸塊體群的一部分，與波羅的海古陸連接在一起[15]，18～16億年的大規(guī)模裂解事件后開(kāi)始形成中元古代以碳酸鹽巖沉積為主的克拉通盆地。塔里木和四川陸塊則屬于在格林威爾運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于華南的四堡運(yùn)動(dòng)）中形成的Rodinia 大陸的一部分，然后在晉寧（塔里木）運(yùn)動(dòng)中分裂而形成[16]。Pangea泛大陸形成時(shí)，我國(guó)的塔里木、揚(yáng)子、華北等陸塊并未卷入其中，僅分散的位于古特提斯洋中。Pangea泛大陸裂解造成一大批以裂谷為基底的中、新生代含油氣盆地在全球各板塊出現(xiàn)。我國(guó)的三大陸塊卻在此時(shí)逐漸拼合在一起，成為統(tǒng)一穩(wěn)定的的中華陸塊，再也沒(méi)有強(qiáng)烈的伸展作用發(fā)生和大面積的海侵。因此，除西藏外，在我國(guó)陸上發(fā)育哥倫比亞超大陸和Rodinia 超大陸裂解而形成的海相疊合盆地，沒(méi)有Pangea 大陸裂解后的中生代以來(lái)形成的新的海相疊合盆地，而是進(jìn)入了陸相盆地階段[6,17]?？梢?jiàn)，中國(guó)的板塊構(gòu)造活動(dòng)輪廓，大體上可以三疊紀(jì)為界，區(qū)分為早期的以華北、塔里木和揚(yáng)子陸塊為基礎(chǔ)的分散的板塊活動(dòng)階段和后期聚合在一起的以整個(gè)中國(guó)板塊為主體的板內(nèi)活動(dòng)階段。

盆地周緣的構(gòu)造背景上，塔里木和華北陸塊的北緣同為天山—興蒙造山系，是西伯利亞陸塊和塔里木—華北陸塊間的亞洲洋消亡縫合的結(jié)果，包括早、晚加里東褶皺帶和海西褶皺帶。它們的南緣同為昆侖—祁連—秦嶺洋盆，幾經(jīng)開(kāi)合后形成秦祁昆造山系。鄂爾多斯西緣還存在一個(gè)多期發(fā)育的陸間裂谷。揚(yáng)子陸塊周邊的構(gòu)造環(huán)境更為復(fù)雜，它的北緣也是昆侖—祁連—秦嶺洋印支期閉合形成的造山帶；南緣的右江地區(qū)于海西期在裂陷型被動(dòng)邊緣的基礎(chǔ)上于印支期再生復(fù)活，形成弧后盆地以及印支褶皺帶。同樣在揚(yáng)子西緣存在一個(gè)復(fù)雜的海西—印支期的三江弧盆系。其東南緣為一個(gè)特殊的陸內(nèi)造山帶——“江南—雪峰構(gòu)造帶”，形成于加里東期，中二疊世被淹沒(méi)，印支期再次褶皺隆起，燕山期向西逆沖。

從盆地自身的演化特點(diǎn)來(lái)看，三大盆地分屬于古老的塔里木、揚(yáng)子、華北陸塊，其中塔里木盆地幾乎為塔里木陸塊的全部，四川盆地僅占上揚(yáng)子陸塊的大部分，鄂爾多斯盆地則位于華北陸塊的西部，面積分別為65×104km2、30×104km2和25×104km2。鄂爾多斯盆地是在古元古代末的呂梁運(yùn)動(dòng)后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的克拉通演化階段，以海相沉積為主；新元古代的南華紀(jì)、震旦紀(jì)地層幾乎缺失，偶有零星分布，而后成為克拉通盆地；加里東晚期抬升為陸，發(fā)育了一個(gè)約1.5 億年沉積缺失的區(qū)域不整合；直到晚石炭世才再次被海侵，并由于南、北兩側(cè)古大洋的閉合造山，中二疊世后進(jìn)入以陸相沉積為主的陸內(nèi)演化階段。整個(gè)海相沉積階段長(zhǎng)期為一個(gè)穩(wěn)定的陸表海背景，以大隆大坳為特點(diǎn)[18]，為“準(zhǔn)穩(wěn)定型盆地”。揚(yáng)子陸塊、塔里木則是在新元古代的晉寧運(yùn)動(dòng)或塔里木運(yùn)動(dòng)后同時(shí)進(jìn)入蓋層沉積階段的，它們因所在構(gòu)造位置不同，又具不同的演化歷程。揚(yáng)子陸塊在震旦紀(jì)燈影組沉積期開(kāi)始進(jìn)入碳酸鹽巖沉積為主的克拉通盆盆地階段[19]；志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)后全面抬升，發(fā)育區(qū)域不整合面；中二疊世開(kāi)始再次成為碳酸鹽臺(tái)地，于晚三疊世開(kāi)始逐漸進(jìn)入陸內(nèi)發(fā)展階段。其海相沉積階段以發(fā)育未完全切穿整個(gè)克拉通的海槽為特征，如寒武紀(jì)的綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧拉張槽和二疊紀(jì)的開(kāi)江—梁平海槽，為“次穩(wěn)定型盆地”。塔里木盆地和四川盆地一樣，在晚震旦—奧陶紀(jì)碳酸鹽巖沉積之前，發(fā)育碎屑巖墊底；塔里木陸塊在奧陶紀(jì)表現(xiàn)為深水臺(tái)盆切穿整個(gè)陸表海臺(tái)地，形成“三臺(tái)夾兩盆”的格局；奧陶紀(jì)末有明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生，造成志留系/奧陶系間的不整合接觸，構(gòu)造—沉積格局也發(fā)生顯著改變，志留—泥盆紀(jì)以陸相沉積為主，晚泥盆世再次海侵，二疊系在盆地內(nèi)部發(fā)育大規(guī)模的巖漿巖，三疊紀(jì)開(kāi)始進(jìn)入陸內(nèi)發(fā)展階段[20]。在整個(gè)海相階段為“活動(dòng)型盆地”。三大盆地穩(wěn)定性的不同，決定了它們的構(gòu)造—沉積分異作用具有明顯差異，所發(fā)育的海相沉積建造亦不盡相同。

2 沉積建造的充填序列對(duì)比分析

在全球范圍內(nèi)，以碳酸鹽巖為主的盆地類(lèi)型，主要包括克拉通、被動(dòng)大陸邊緣，以及裂谷盆地三種類(lèi)型[21]。克拉通盆地又可按其在陸塊上的位置，區(qū)分為邊緣克拉通和內(nèi)克拉通盆地（Interior cratonic basin，或譯為克拉通內(nèi)盆地）。它們幾乎都是在伸展條件下形成的，占有碳酸鹽盆地的大部分，成盆時(shí)代包括中—新元古代、早古生代、晚古生代和中—新生代。我國(guó)以碳酸鹽巖沉積為主的盆地，均為伸展條件下形成的克拉通盆地，在成盆時(shí)代上主要集中在震旦紀(jì)和早古生代，晚古生代較少，中—新生代更少。這些盆地大多伴有大陸被動(dòng)邊緣盆地出現(xiàn)，但規(guī)模相對(duì)較小，延續(xù)時(shí)間較短。如華北陸塊青白口期和揚(yáng)子地塊西緣震旦紀(jì)的碳酸鹽巖沉積盆地皆為伸展背景下裂谷后期坳陷階段的碳酸鹽巖盆地。

中國(guó)陸上已知的碳酸鹽巖油氣田則主要發(fā)育在前中生代地層，以產(chǎn)天然氣為主，這與全球其他地區(qū)是明顯不同的。中國(guó)大陸?yīng)毺氐陌鍓K構(gòu)造背景是最為根本和最為重要的影響因素。它直接影響到我國(guó)西部四川、鄂爾多斯和塔里木盆地的海相碳酸鹽巖沉積階段、沉積構(gòu)造演化的若干重要特點(diǎn)和差異，包括盆地的多旋回疊合、盆內(nèi)裂谷的普遍存在、周緣裂谷多次開(kāi)合、克拉通邊緣的復(fù)雜化、古地理地貌的多變性、古老碳酸鹽巖的深埋改造過(guò)程，從而影響著海相碳酸鹽巖油氣賦存特點(diǎn)。從沉積充填序列來(lái)看（圖2），三大盆地早古生代及其之前的海相地層中碳酸鹽巖都較發(fā)育，碳酸鹽巖沉積前四川盆地和塔里木盆地具有碎屑巖墊底，而穩(wěn)定的鄂爾多斯盆地沒(méi)有碎屑巖墊底；四川盆地上古生界碳酸鹽巖占有重要地位，塔里木盆地中碳酸鹽巖與碎屑巖并存，鄂爾多斯盆地以碎屑巖為主，它們?cè)谥?、新生代均以陸相碎屑沉積為主，僅四川盆地在早—中三疊世仍為碳酸鹽臺(tái)地。

圖2 中國(guó)典型盆地海相碳酸鹽巖沉積建造充填序列與主要油氣賦存層位對(duì)比Fig.2 Correlation between infill sequences of marine carbonate sedimentary formations and locations of main oil and gas reservoirs in typical basins globally

三大盆地沉積建造的充填組合特點(diǎn)各有不同，對(duì)油氣系統(tǒng)的形成產(chǎn)生重要的影響。為方便對(duì)比，本文以盆地發(fā)育的不同階段為單元，根據(jù)沉積建造的主要沉積環(huán)境序列、巖性組合、古地理背景和構(gòu)造背景，劃分為三大沉積充填序列類(lèi)型，即碳酸鹽巖型（Ⅰ型）、混積型（Ⅱ型）和碎屑巖型（Ⅲ型）。Ⅰ型又分為三個(gè)亞類(lèi)：陸棚→緩坡→碳酸鹽臺(tái)地（Ⅰ1）、潮坪→碳酸鹽臺(tái)地（Ⅰ2）、碎屑濱岸→陸棚或潮坪→碳酸鹽臺(tái)地（Ⅰ3）。

根據(jù)這一劃分方案，中國(guó)三大盆地的震旦紀(jì)和早古生代地層都以碳酸鹽巖為主（平均含量>60%），但充填類(lèi)型各有不同（圖3）。其中，塔里木盆地和四川盆地相似，震旦紀(jì)以碎屑濱岸→陸棚→碳酸鹽巖臺(tái)地為主（Ⅰ3型）為主，但塔里木有冰成巖出現(xiàn)；寒武紀(jì)—早奧陶世由陸棚→緩坡→碳酸鹽巖臺(tái)地（Ⅰ2型）為主；中—晚奧陶世為混積陸棚環(huán)境（Ⅱ型），塔里木也有碳酸鹽臺(tái)地出現(xiàn)；志留紀(jì)都以碎屑沉積為主，表明它們?cè)谶@個(gè)階段的構(gòu)造活動(dòng)特點(diǎn)十分相似。而華北陸塊的鄂爾多斯盆地，震旦系缺失，薊縣系和寒武系—奧陶系都以潮坪→碳酸鹽臺(tái)地（Ⅰ2）為主，陸棚或緩坡環(huán)境僅出現(xiàn)在陸塊的邊緣部分。

圖3 三大盆地的下古生界碳酸鹽巖地層序列對(duì)比圖Fig.3 Comparison of carbonate stratigraphic sequences in the three basins

在上古生界地層中，四川盆地的碳酸鹽巖含量在60%，塔里木盆地在20%左右，鄂爾多斯盆地更少。它們的充填特點(diǎn)各不相同，塔里木盆地的泥盆系、二疊系均以碎屑沉積為主（Ⅲ型），石炭紀(jì)以碎屑濱岸→陸棚或潮坪→碳酸鹽臺(tái)地（Ⅰ3）為主；四川盆地的泥盆系、石炭系在邊緣部分為Ⅰ3型，二疊系為Ⅰ1型，出現(xiàn)“臺(tái)—棚”交替現(xiàn)象，臺(tái)地邊緣礁灘十分發(fā)育；鄂爾多斯盆地僅晚石炭世晚期—早二疊世早期為Ⅰ3型，大多以陸相碎屑沉積為主。在三大盆地中，中生界僅四川盆地有碳酸鹽巖發(fā)育，即早—中三疊世的潮坪→碳酸鹽臺(tái)地（Ⅰ2型）充填，白云巖、鮞粒巖和膏鹽巖廣泛發(fā)育。

3 沉積建造的地質(zhì)結(jié)構(gòu)樣式解析

上述不同類(lèi)型的沉積充填序列在多旋回的盆地演化過(guò)程中，必然出現(xiàn)上疊盆地對(duì)下伏盆地的改造。這些改造無(wú)論是正面的還是負(fù)面的，對(duì)油氣勘探來(lái)說(shuō)，都是十分重要的。對(duì)于深層油氣勘探來(lái)說(shuō)，多旋回的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)將下伏古老盆地改造得復(fù)雜不一，難以恢復(fù)盆地原型。如何將多旋回構(gòu)造改造的地層進(jìn)行恢復(fù)和古地理環(huán)境重建，并識(shí)別出那些有利油氣成藏的沉積建造的精細(xì)結(jié)構(gòu)是未來(lái)深層油氣勘探極具挑戰(zhàn)性和非常必要的研究工作。本文結(jié)合近年來(lái)中國(guó)西部疊合盆地古老深層海相碳酸鹽巖的地質(zhì)研究和油氣勘探成果，總結(jié)了三種不同的沉積建造樣式，分析了它們的結(jié)構(gòu)特征及其勘探指向意義。

3.1 裂谷作用及“牛頭型”建造

鄂爾多斯、四川和塔里木盆地的形成及演化過(guò)程中，盆地基底和周邊都伴有不同程度的裂谷作用成為它們共有的非常重要的特色。鄂爾多斯盆地中元古代開(kāi)始出現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定沉積時(shí)，邊緣和內(nèi)部也都有裂谷作用發(fā)生，晚元古以來(lái)整個(gè)盆地都在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的背景下（圖4a）。北緣在大青山—白云鄂博的渣爾泰—白云鄂博邊緣裂陷，由一套厚度較大的粗碎屑巖、碎屑巖、板巖、碳質(zhì)板巖和碳酸鹽巖的變質(zhì)巖系組成，碳質(zhì)板巖中含洋底噴流型鉛鋅礦床，底部鋯石U-Pb 法同位素年齡為1 675 Ma；白云鄂博群厚逾萬(wàn)米，夾火山巖較多，有關(guān)時(shí)代爭(zhēng)論較大，也有認(rèn)為是華北北緣中元古代—早古生代裂谷—大陸被動(dòng)邊緣的沉積；至奧陶紀(jì)發(fā)展為島弧和弧后盆地，加里東期末關(guān)閉，泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)又有邊緣裂陷槽出現(xiàn)。西緣地區(qū)，中晚元古代也出現(xiàn)同期的賀蘭裂陷槽，晚期有短暫隆起，早古生代繼續(xù)拉張；至奧陶紀(jì)末，加里東期末運(yùn)動(dòng)形成隆起褶皺帶；早石炭世再次拉開(kāi)形成邊緣裂陷，白堊紀(jì)再次復(fù)活成為向盆地方向逆長(zhǎng)的南北向沖斷帶。內(nèi)部發(fā)育一古老的晉陜裂陷槽，其于晚太古代五臺(tái)期為三叉裂谷系伸入鄂爾多斯陸塊的一支，后經(jīng)五臺(tái)運(yùn)動(dòng)關(guān)閉固結(jié)；至早元古代晚期再次復(fù)活形成陸內(nèi)裂谷，再經(jīng)中條運(yùn)動(dòng)變質(zhì)變形又一次與華北地塊結(jié)成統(tǒng)一基底；可能充填有上元古界下部的陸源碎屑巖—火山巖建造和中上部的碎屑巖—碳酸鹽巖建造，為厚度不大的似蓋層沉積，巖性與賀蘭坳拉槽類(lèi)似[22]。

四川盆地在晉寧運(yùn)動(dòng)后中上揚(yáng)子進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段，與之同時(shí)，陸塊周緣有南華紀(jì)裂谷盆地出現(xiàn)（圖4b）。于揚(yáng)子西緣，南華紀(jì)存在顯著的裂谷作用，裂谷作用在南段主要沿南北向的安寧河斷裂和綠汁江斷裂發(fā)生，瀘定后轉(zhuǎn)為沿北東向的龍門(mén)山斷裂開(kāi)裂。裂谷作用的中心位置大約在寶興—瀘定—榮經(jīng)一帶，早期沉積物以厚度巨大的基性—酸性的火山噴發(fā)巖為主（蘇雄組），隨后為噴發(fā)—沉積巖（開(kāi)建橋組），分布范圍也呈狹窄條帶向南北方向延伸，南至米易，止于會(huì)理，進(jìn)入滇東后，相變?yōu)橐运樾汲练e為主的澄江組，厚度在千米以上，含凝灰質(zhì)，也夾有玄武巖層。向北延至彭縣白水河一帶，更北未出露。在噴發(fā)作用過(guò)程中，還伴有強(qiáng)烈的基性—酸性的巖漿侵入活動(dòng)，侵入活動(dòng)共分四期，強(qiáng)度和規(guī)模由小到大，由玄武巖、石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖到斜長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，到鉀長(zhǎng)花崗巖，它們的分布與噴發(fā)巖完全一致，從南到北，形影相隨，侵入到南華系下伏的中元古代淺變質(zhì)巖系和蘇雄組中，巖漿侵入活動(dòng)同樣結(jié)束于開(kāi)建橋期后和南沱期前。此外，在南北向裂谷帶的東緣榮經(jīng)、米易—南充女基井方向上，老龍1 井、威28 井、威117 井的深部，燈影組底部都發(fā)現(xiàn)白云巖超覆于中酸性巖體之上，女基井深部的燈影組白云巖，也超覆于與開(kāi)建橋組相似的火山巖上，峨眉幅的范店、金口河、張山等剖面，其震旦系也都超覆于中酸性小巖體上。據(jù)此推測(cè)，盆內(nèi)也可能存在一條北東向的分叉裂谷，樂(lè)山—犍為的地震剖面也揭示在燈影組下可能有裂谷存在。這些裂谷活動(dòng)和全球Rodinia大陸裂解是可以對(duì)比的[23]。開(kāi)建橋期后，裂谷作用的伸展階段可能結(jié)束。經(jīng)歷了隆起剝蝕后，南段出現(xiàn)與全球大冰期相對(duì)應(yīng)的列古六組粗碎屑沉積，結(jié)束了南華期的演化歷史。震旦紀(jì)開(kāi)始后，上揚(yáng)子區(qū)出現(xiàn)大面積的沉降活動(dòng)，沉積了以鎂質(zhì)碳酸鹽巖為主的穩(wěn)定性沉積（燈影組），沉降中心集中在西緣裂谷部分，厚度在千米以上，向東逐漸減薄，表明燈影期碳酸鹽巖盆地是裂谷后期沉降作用所形成的。早寒武世—早奧陶世，西緣中北段隆起為陸，隨后沉降。志留紀(jì)—泥盆紀(jì)又再次拉開(kāi)為裂谷，晚三疊世持續(xù)褶皺隆起，向南東方向逆沖，導(dǎo)致四川前陸盆地的形成。分布于東南緣湘黔桂邊境的裂谷，也是從南華紀(jì)開(kāi)始拉開(kāi)的，這個(gè)地區(qū)的南華系（長(zhǎng)安組、富祿組、大塘坡組和黎家坡組），也是由一套厚度較大的由含礫泥巖、砂礫巖、泥巖夾火山碎屑巖和玄武巖的冰水泥石流和沖積物組成。裂谷作用主要沿溆浦—三江斷裂發(fā)生，沉積體在剖面上呈V字形，向東西方向減薄。上覆的震旦系在以西的陸塊上為穩(wěn)定的海相碳酸鹽巖沉積，以東為深水陸棚相的薄層硅質(zhì)巖（留茶坡組），顯示該裂谷盆地繼續(xù)拉張加深。早寒武世早期。該裂谷再次有拉張作用發(fā)生，但拉張中心向陸塊方向移動(dòng)，在中心地帶出現(xiàn)海底噴流沉積物，包括噴流沉積的層狀重晶石礦床和鎳鉬礦床。隨后發(fā)展為分隔揚(yáng)子陸塊和華夏陸塊的巨大的陸內(nèi)裂谷帶，中奧陶世開(kāi)始反轉(zhuǎn)，加里東期末最終關(guān)閉，形成寬闊的華南加里東褶皺帶，早期的裂谷邊緣褶皺隆起為雪峰隆起帶。中二疊世，雪峰隆起下沉海底，中三疊世在印支運(yùn)動(dòng)的影響下再次隆升，早白堊世末的中燕山運(yùn)動(dòng)再次受到強(qiáng)烈的褶皺斷裂，并向西逆沖推移，導(dǎo)致川東弧形褶皺的形成。它從裂谷開(kāi)始的整個(gè)開(kāi)合升降歷史，對(duì)四川盆地演化有重大影響。在陸塊北緣，川陜邊境南秦嶺的地區(qū)的南江、漢中一帶，青白口晚期的鐵船山組、西鄉(xiāng)群中的玄武巖中，同位素年齡也在820～850 Ma，應(yīng)為前裂谷或裂谷早期的產(chǎn)物[21]。這里的南華紀(jì)為非裂谷的陸相沉積，但在早寒武世底部紫陽(yáng)、城口一帶，也有噴發(fā)流成因的重晶石和毒重石層出現(xiàn)，表明也有陸緣裂谷作用發(fā)生。隨后邊緣裂谷→大陸被動(dòng)邊緣→秦嶺洋盆，加里東期末關(guān)閉，海西—印支期再度打開(kāi)，經(jīng)由裂谷→洋盆，最終卷入特提斯于三疊紀(jì)關(guān)閉，侏羅紀(jì)開(kāi)始，又向四川盆地逆沖。它的多次開(kāi)合對(duì)四川盆地的發(fā)展演化有著重要影響。

圖4 三大盆地周緣及其內(nèi)部主要裂谷系（a）鄂爾多斯盆地；（b）四川盆地；（c）塔里木盆地Fig.4 Major rift systems around and within the three basins

塔里木盆地是從塔里木運(yùn)動(dòng)開(kāi)始進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展階段，相應(yīng)的從南華紀(jì)開(kāi)始南北邊緣都有裂谷出現(xiàn)（圖4c）。北緣的庫(kù)魯克塔格裂谷和柯坪裂谷，隨后發(fā)展為裂陷槽和大陸被動(dòng)邊緣；奧陶紀(jì)末出現(xiàn)反轉(zhuǎn)隆起，志留紀(jì)再次拉開(kāi)成為南天山洋盆，直到晚石炭世—早二疊世的晚海西運(yùn)動(dòng)中才最終拼合，形成海西褶皺帶；三疊紀(jì)末，進(jìn)入陸內(nèi)發(fā)展階段后，在新的構(gòu)造條件下，又出現(xiàn)前陸坳陷和成帶的沖斷褶皺。南緣的西昆侖地區(qū)，南華紀(jì)開(kāi)始也可能有裂谷出現(xiàn)，隨后關(guān)閉，奧陶紀(jì)再次出現(xiàn)裂陷；中奧陶世關(guān)閉后，早石炭世又一次分裂、擴(kuò)張，形成有限洋盆，其中發(fā)育的蛇綠巖，斷續(xù)延長(zhǎng)近600 km，于石炭紀(jì)末關(guān)閉，形成海西褶皺帶，新生代又再次活動(dòng)。在盆地底部，塔中地區(qū)也可能存在一條東西向的晚元古代拉開(kāi)，而后在南華紀(jì)前閉合的構(gòu)造結(jié)合帶；滿加爾地區(qū)也有人認(rèn)為存在與庫(kù)魯克塔格裂陷相連的三叉裂谷分支——滿加爾裂陷槽[24]；在奧陶紀(jì)再次打開(kāi)，形成近東西向的與張裂作用有關(guān)的混積陸棚，明顯地改變了盆地的沉積格局，一直伴隨有塔中隆起的出現(xiàn)。

可見(jiàn)，這些多期次的盆緣裂谷或盆內(nèi)裂谷作用的同時(shí)，盆地以拉張—閉合（或反轉(zhuǎn)）交替進(jìn)行的方式，多次出現(xiàn)盆—山轉(zhuǎn)換或山—盆轉(zhuǎn)換。這一過(guò)程中，在克拉通內(nèi)部或邊緣形成“臺(tái)內(nèi)裂陷”或“臺(tái)緣裂陷”。裂陷沉積之上疊加以穩(wěn)定的克拉通坳陷沉積，形成類(lèi)似裂陷盆地的由裂谷層序和后裂谷層序組成的剖面形態(tài)像牛頭的一類(lèi)建造——“牛頭型沉積建造”。這一現(xiàn)象一般都發(fā)生在克拉通盆地形成早期，隱伏于深部地層中，發(fā)育規(guī)模不大，經(jīng)歷了長(zhǎng)期的構(gòu)造改造，同時(shí)由于深埋區(qū)的地震資料品質(zhì)差，地震地質(zhì)解譯難，不易被識(shí)別。從沉積建造的組合特征來(lái)看，其裂谷層序往往為深水富有機(jī)質(zhì)沉積，是良好的生烴灶；“牛角”為坡折帶附近或上覆坳陷期的淺水沉積，非常有利于礁灘儲(chǔ)層的發(fā)育。如上揚(yáng)子克拉通內(nèi)安岳特大型氣田的發(fā)現(xiàn)就與該建造結(jié)構(gòu)有關(guān)（圖5）。受下伏裂谷的控制，下寒武統(tǒng)筇竹寺組的黑色泥頁(yè)巖發(fā)育區(qū)具有明顯的近南北向帶狀展布特點(diǎn)（圖6），形成了上揚(yáng)子巨型生烴灶，與上覆龍王廟組顆粒灘形成有利成藏組合。在高石梯—磨溪構(gòu)造共發(fā)現(xiàn)磨溪、龍女寺、高石6井區(qū)3個(gè)富氣區(qū)塊，地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)6 000×108m3。其中，磨溪區(qū)塊龍王廟組探明含氣面積779.86 km2，探明地質(zhì)儲(chǔ)量4 403.83×108m3[28]。四川盆地深層碳酸鹽巖的勘探發(fā)現(xiàn)昭示著其他克拉通盆地發(fā)育的與隱伏裂谷相關(guān)的深層碳酸鹽巖亦可能成為大型油氣富集帶。

圖5 四川盆地寒武系牛頭型建造結(jié)構(gòu)（a）過(guò)克拉通裂陷的地震解釋剖面（引自文獻(xiàn)[25]）；（b）寒武系沉積前四川盆地古構(gòu)造格局及地震剖面位置(引自文獻(xiàn)[25])；（c）牛頭型沉積建造示意圖Fig.5 Structure of the Cambrian Niutou Formation in the Sichuan Basin(a)seismic interpretation profile through the craton rift(after reference[25]);(b)paleotectonic framework and seismic profile location of the Sichuan Basin before Cambrian deposition(after reference[25]);(c)schematic diagram of Niutou Formation

圖6 筇竹寺組黑色泥頁(yè)巖（引自文獻(xiàn)[26]）與龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)層（引自文獻(xiàn)[27]）疊合圖Fig.6 Superposition diagram of Qiongzhusi Formation black shale (after reference[26]) and granular beach reservoir of Longwangmiao Formation (after reference[27])

3.2 古隆起及似背斜建造

在我國(guó)西部克拉通盆地中，伴隨著加里東期以及海西—印支期頻繁的升降運(yùn)動(dòng)，普遍有若干不同規(guī)模的古隆起出現(xiàn)，是這些盆地另一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)。這些古隆起具有長(zhǎng)期活動(dòng)和遷移特點(diǎn)，對(duì)于海相盆地的油氣資源起到了重要的控制作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）大型古隆起常與大型生烴凹陷伴生；2）古隆起對(duì)當(dāng)時(shí)的沉積格局有重要的控制作用，周緣淺水區(qū)沉積的礁灘、白云巖、濱岸砂壩等是良好的儲(chǔ)集體；3）古隆起常暴露于水上形成古喀斯特地貌不僅是良好的圈閉，也發(fā)育巖溶儲(chǔ)層；4）古隆起頂部的大型不整合面或相關(guān)斷層往往是溝通生烴灶的重要通道；5）大型古隆起風(fēng)化殼的上疊盆地往往發(fā)育大面積分布的區(qū)域性蓋層。其中非常重要的是由于古隆起的控制作用，地層在沉積期形成類(lèi)似背斜形態(tài)的向上凸的地層，地層在古隆起高部位較薄，往側(cè)翼具有增厚的趨勢(shì)。

各盆地中的古隆起，都是與以升降運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)為主的區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)，主要出現(xiàn)在不同階段克拉通盆地的不整合疊合面上。按其發(fā)育時(shí)期，它們大都是從晚加里東期或加里東期末開(kāi)始出現(xiàn)，具有多期繼承性活動(dòng)特點(diǎn)（圖7）。塔里木的塔北、塔中隆起始于志留紀(jì)/奧陶紀(jì)的晚加里東運(yùn)動(dòng)，而后在加里東（D/S）、早海西（D3/D2）、中海西（P/C）、晚海西（T/P）以及晚印支（T3/T2）運(yùn)動(dòng)中繼承性隆起，不同時(shí)期的隆起范圍和時(shí)間長(zhǎng)短不一，因而在隆起頂部和邊緣，形成不同時(shí)期地層的剝蝕、超覆或尖滅。鄂爾多斯盆地的中央隆起始于早奧陶世末的懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)，可能長(zhǎng)期處于隆起剝蝕狀態(tài)，直到早石炭世末才開(kāi)始接受沉積。四川的川中、雪峰、川北隆起，分別出現(xiàn)在晚加里東的都勻運(yùn)動(dòng)之后，隨后還經(jīng)歷了云南運(yùn)動(dòng)和黔桂運(yùn)動(dòng)的繼承性隆起，在它們間的達(dá)縣、萬(wàn)縣、涪陵一帶，上泥盆統(tǒng)和上石炭統(tǒng)黃龍組逐漸向西超覆、擴(kuò)大，而后為中二疊統(tǒng)全面蓋覆。晚印支運(yùn)動(dòng)中，又形成開(kāi)江—瀘州隆起，雪峰隆起則原地繼承性上升。

圖7 三大盆地古隆起的發(fā)育特點(diǎn)對(duì)比（色塊寬度代表古隆起相對(duì)規(guī)模變化）Fig.7 Comparison of paleo-uplift development in the three basins(width of colored blocks represents relative scale change of paleo-uplift)

根據(jù)古隆起的這些特點(diǎn)，可以從不同角度出發(fā)，區(qū)別出若干類(lèi)型。不同類(lèi)型隆起對(duì)油氣藏的控制特點(diǎn)也是不相同的。按其出現(xiàn)位置是否變化，區(qū)別為原地型和遷移型。在川中，從加里東到印支期，古隆起是由西向東逐漸遷移的，在位于川中隆起翼部的威遠(yuǎn)大氣田中，古油藏中心到今氣藏中心的遷移途徑，正是這一特點(diǎn)的清楚反映。按其隆起暴露時(shí)間長(zhǎng)短，也可區(qū)分為長(zhǎng)期隆起和短期隆起兩類(lèi)，長(zhǎng)期隆起是指那些一經(jīng)隆起后，長(zhǎng)期處于暴露狀態(tài)，僅有短暫時(shí)的埋藏歷史，它們對(duì)油氣藏的形成和保留是利少弊多的，揚(yáng)子陸塊上的川滇、黃陵隆起等屬此類(lèi)型。短期隆起亦稱(chēng)埋藏隆起或潛隆起，是指那些隆起剝蝕時(shí)期相對(duì)較短，長(zhǎng)期被埋藏或頻繁升降的隆起。川中、瀘州—開(kāi)江隆起，塔中、塔北隆起以及鄂爾多斯的中央隆起等屬都屬于這種類(lèi)型，它們對(duì)油氣藏的形成是最重要的。

眾觀這些古隆起，識(shí)別起來(lái)相對(duì)較容易。我國(guó)早期的碳酸鹽巖勘探大多是圍繞古隆起展開(kāi)的。它們控制的沉積建造具有類(lèi)似背斜的構(gòu)造特點(diǎn)，有時(shí)與斷裂伴生。在塔里木盆地，晚加里東運(yùn)動(dòng)中開(kāi)始出現(xiàn)的塔北、塔中和塔西南隆起等，影響和控制著不同層位和不同類(lèi)型的油氣藏的形成。在四川盆地，中奧陶世末的都勻運(yùn)動(dòng)形成了川中、黔中、雪峰—江南和川北低緩隆起，印支運(yùn)動(dòng)中又形成瀘州、開(kāi)江隆起等，它們的存在對(duì)古生代海相地層中油氣藏的形成和分布，也起到十分重要的控制作用。在鄂爾多斯盆地的慶陽(yáng)、定邊、鄂托克旗一線，加里東運(yùn)動(dòng)中形成南北向的“L”型中央隆起及其斜坡帶，控制著侵蝕面上古巖溶類(lèi)型的發(fā)育和空間分布，直接影響了靖邊古巖溶型大氣藏的形成，也控制著上古生界及其內(nèi)幕白云巖油氣藏的分布。以塔中古隆起為例，在奧陶系頂部隆起剝蝕面上形成了與古巖溶有關(guān)的氣藏，在古隆起及斜坡帶上伏的志留系、石炭系也有油氣藏（圖8）。從沉積建造結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這些古隆起的控沉積作用，在沉積期形成了中間上凸的地層分布特征，并且具有中間薄（甚至缺失）周邊厚的特點(diǎn)，實(shí)際上它們的形態(tài)并不是構(gòu)造作用形成的背斜。這類(lèi)沉積建造在后期可能受構(gòu)造擠壓作用形成真正的背斜，但油氣勘探過(guò)程中，只有恢復(fù)出沉積期的建造，才能更好地預(yù)測(cè)隱蔽性更強(qiáng)的地層巖性圈閉和有利巖溶帶。

圖8 塔中隆起的油氣分布及潛伏似背斜建造油氣成藏模式圖（引自文獻(xiàn)[29-30]）（a）塔中古隆起構(gòu)造單元與油氣藏分布；（b）“山外”型油氣藏；（c）“山內(nèi)”型油氣藏Fig.8 Hydrocarbon distribution in Tazhong uplift and model of hydrocarbon accumulation in latent anticline-like formation (after references[29-30])

3.3 穩(wěn)定陸表海及席狀白云巖建造

陸表海也被稱(chēng)作內(nèi)陸海、陸內(nèi)海、大陸海，它是指位于大陸內(nèi)部或陸棚內(nèi)部的、坡度十分平緩的（平均坡度約0.03～0.15 m/km）、范圍廣闊的（延伸可達(dá)幾百到幾千千米）、很淺的（水深一般只有幾十米或更淺）淺海。陸表海是克拉通地質(zhì)歷史中非常重要的普遍存在的一個(gè)沉積地貌單元，并且通常與古隆起相伴。與前文的“牛頭型”建造發(fā)育的構(gòu)造背景正好相反，陸表海往往形成于構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的間隙期。四川盆地古生代及早中生代、鄂爾多斯盆地和塔里木盆地的古生代都發(fā)育有陸表海。發(fā)育大面積的席狀潮坪層序是陸表海環(huán)境的典型特征，其晶粒白云巖/顆粒白云巖/微生物白云巖組合體是這一建造的勘探熱點(diǎn)領(lǐng)域。

本文以鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組為例來(lái)解析陸表海沉積建造的一般特點(diǎn)及成因。馬家溝組是一套典型的由巨厚“白云巖+蒸發(fā)巖”構(gòu)成的陸表海沉積建造。沉積格局上，華北克拉通西南緣的大型“L”（水下）古隆起和北部的伊盟隆起等成為陸表海與外海的屏障。古隆起東側(cè)的沉積微環(huán)境可劃分為潮上帶泥云坪、上潮間帶云坪、下潮間帶席狀潮緣灘、上潮下帶灰云質(zhì)澙湖、下潮下帶膏云質(zhì)澙湖。鹽湖是內(nèi)克拉通陸表海沉積的一個(gè)顯著特征。從蒸發(fā)巖成因的角度來(lái)看，馬家溝組沉積期的緯度大約為北緯5°左右[17]，處于一個(gè)有利的緯度范圍內(nèi)[30-31]，當(dāng)時(shí)地球處于溫室期，氣溫大致為21 ℃～22 ℃[32]。根據(jù)普爾迪對(duì)現(xiàn)在巴哈馬臺(tái)地的研究[33-34]，以巴哈馬臺(tái)地上的鹽度梯度比值，這種向心濃縮的趨勢(shì)可能造成的石膏初始沉積的最小臺(tái)地半徑應(yīng)大于288～324 km，華北陸表海臺(tái)地具有大于500 km的半徑[35]。

與鹽湖伴生的潮坪環(huán)繞古隆起展布，因陸表海地勢(shì)平緩，海平面升降變化會(huì)造成濱線大范圍遷移，因此潮坪分布面積非常廣闊，形成層厚較薄的側(cè)向延伸非常廣闊的建造，如席子似的披覆在平坦的陸表海之上。馬家溝組潮坪沉積的一個(gè)重要特征是上潮間帶發(fā)育席狀潮緣灘透鏡體。其形成的水動(dòng)力和規(guī)模不同于常見(jiàn)的臺(tái)地邊緣灘，潮緣灘以較小的厚度大面積分布為特征，地震、測(cè)井響應(yīng)不明顯，并且由于潮緣灘相的砂礫屑顆粒絕大部分已被白云石化及重結(jié)晶作用改造為殘余砂礫屑白云巖，甚至幾乎完全失去了顆粒結(jié)構(gòu)，因此潮緣灘不易識(shí)別[36]。潮緣灘白云巖是鄂爾多斯盆地非巖溶白云巖中孔隙度最為發(fā)育的，分布在沿中央古隆起斜坡帶呈大面積席狀分布的潮坪相中。

這種大面積陸表海席狀白云巖建造的形成可以用潮坪進(jìn)積楔（Prograding wedge）模式加以解釋?zhuān)▓D8）。在氣候、風(fēng)向、海流變化等的影響下，淺海和潮緣區(qū)從中央古隆起向米脂坳陷方向增生，從而形成廣泛分布的潮緣向上變淺序列（圖9）。潮坪的進(jìn)積作用主要表現(xiàn)為連續(xù)性退超（offlap）。進(jìn)積楔垂向序列下部主要是潮坪沉積，其上為紋層狀的潮間到潮上的沉積物，以發(fā)育席狀潮緣灘為特征。在當(dāng)時(shí)穩(wěn)定的水文條件下，潮坪進(jìn)積楔穩(wěn)定分布于整個(gè)臺(tái)地，每次海平面的迅速上升導(dǎo)致進(jìn)積作用停止。這種進(jìn)積楔模式很好地解釋了鄂爾多斯奧陶紀(jì)陸表海臺(tái)地上向上變淺的潮緣建造在與中央古隆起走向平行和垂直的方向上延伸都在100 km 以上，是克拉通內(nèi)幕白云巖勘探的最有利指向區(qū)。

圖9 鄂爾多斯盆地馬五6 沉積模式圖Fig.9 Sedimentary model of Ma in Ordos Basin

長(zhǎng)慶油田近年來(lái)開(kāi)展了鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組內(nèi)幕白云巖勘探，取得了自1989 年發(fā)現(xiàn)靖邊巖溶型氣田以來(lái)的新突破。41 口探井鉆遇馬五5氣層，并落實(shí)了桃33 區(qū)塊等6 個(gè)有利目標(biāo)區(qū)。馬五6-10也獲得勘探發(fā)現(xiàn)，9 口探井獲工業(yè)氣流，平均單井無(wú)阻流量28.82×104m3/d，最高的蘇322 井達(dá)41.59×104m3/d。這些內(nèi)幕白云巖呈大面積席狀分布，有效儲(chǔ)層同樣以厚度較薄、分布面積大的席狀產(chǎn)出特點(diǎn)（圖10）。此類(lèi)白云巖在四川盆地西部的雷口坡組也取得了勘探突破。它們昭示著內(nèi)克拉通白云巖將成為未來(lái)的一個(gè)重要勘探領(lǐng)域。

圖10 鄂爾多斯盆地古隆起東側(cè)馬家溝組席狀白云巖及含氣層發(fā)育特征（a）鄂爾多斯盆地東側(cè)馬五5亞段沉積微相展布圖（b）鄂爾多斯盆地東側(cè)馬家溝組含氣層發(fā)育特征Fig.10 Development of sheet dolomite and gas-bearing layer in Majiagou Formation on the eastern side of the Ordos Basin paleo-uplift

4 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地是古老復(fù)雜的多旋回疊合盆地，發(fā)育碳酸鹽巖建造的盆地主要包括克拉通、被動(dòng)大陸邊緣及裂谷盆地。我國(guó)已知的海相碳酸鹽巖大型油氣田主要出現(xiàn)在前中生代華北、塔里木和揚(yáng)子陸塊分散狀態(tài)下板塊構(gòu)造活動(dòng)階段的地層中，以天然氣為主，隱蔽性強(qiáng)。

（2）中國(guó)陸塊群從離散到聚合的整個(gè)過(guò)程中，鄂爾多斯為準(zhǔn)穩(wěn)定型盆地，古老碳酸鹽巖建造沉積之前幾乎沒(méi)有碎屑巖墊底，次穩(wěn)定型的四川盆地和活動(dòng)型的塔里木盆地都具有碎屑巖墊底，它們的沉積充填序列主要有“陸棚→緩坡→碳酸鹽臺(tái)地”、“潮坪→碳酸鹽臺(tái)地”、“碎屑濱岸→陸棚或潮坪→碳酸鹽臺(tái)地”3 種類(lèi)型，這些沉積充填序列的時(shí)空分布受三大盆地獨(dú)特的復(fù)雜邊緣的制約。

（3）三大盆地的基底及其周緣發(fā)育多期次裂谷是它們共有的非常重要的特色，并形成了隱伏于盆地的牛頭型建造；普遍發(fā)育若干不同規(guī)模的古隆起，圍繞古隆起形成的似背斜建造是這些盆地又一顯著特點(diǎn)；板塊穩(wěn)定間隙期發(fā)育古生代特有的內(nèi)克拉通陸表海，并形成了臺(tái)地潮坪相的席狀白云巖建造。這三類(lèi)隱伏性的沉積建造結(jié)構(gòu)受控于不同的構(gòu)造—沉積分異作用，是重要的油氣勘探指向。