川东南湘鄂西地区构造演化与页岩气保存关系分析

王庆之，杨 飞 (油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北 荆州 434023)

喻永生 (中石化江苏油田分公司地质科学研究院，江苏 扬州 225009)

王庆之，杨 飞 (油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北 荆州 434023)

喻永生 (中石化江苏油田分公司地质科学研究院，江苏 扬州 225009)

根据构造运动控制沉积的理论，通过平衡剖面的制作对川东南-湘鄂西地区的构造演化史进行研究分析，对川东南-湘鄂西地区的2套有利的烃源岩(下寒武统牛蹄塘组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组)的发育和埋藏有了一定认识。并结合国外页岩气勘探开发的经验，综合考虑构造演化对页岩厚度、烃源岩成熟度和页岩埋深的影响，优选出了有利的区带进行页岩气勘探。

川东南-湘鄂西地区；平衡剖面；构造演化；页岩气

川东南-湘鄂西地区位于中-上扬子地块东南部湘鄂西褶断带和川东南构造带，与江南-雪峰构造带北缘毗邻。自武陵造山运动扬子区统一的基底形成以后，历经了多旋回多期次的沉积构造发展，印支运动以前为海相沉积构造旋回发展阶段，印支运动使得扬子区2侧的秦岭和江南雪峰隆起褶皱造山[1]，海水全部退出扬子区，结束海相沉积历史，开创了前陆盆地发展演化的新纪元。川东南-湘鄂西地处构造分界线附近，地形起伏较大，构造复杂。下面，笔者选择QJ-2002-1线制作平衡剖面，通过平衡剖面的制作对川东南-湘鄂西地区的构造演化史进行研究分析。

1 川东南-湘鄂西工区构造演化分析

1)震旦-加里东期的构造演化 震旦纪至中奥陶世，川东南-湘鄂西地区广泛接受了一套浅海台地-陆棚相沉积的碳酸盐岩-暗色泥岩沉积。中奥陶世末期，都匀运动发生，在扬子地块上形成大的隆起、坳陷，为川中隆起、川南坳陷、黔中隆起，川东南地区则处于川东南坳陷之内，并广泛接受了一套深水盆地相-浅海陆棚相的暗色泥页岩-粉、细砂岩沉积。加里东运动以后，中国南方完成了板块的拼合，形成为统一的华南板块。志留纪末期的广西运动基本上继承了都匀运动的构造格局，使早期形成的隆起、坳陷进一步发展。同时还使全区地壳上升，造成志留系(尤其是上志留统)的大面积缺失(或剥蚀)(见图1)。

图1 志留纪(S3末)以前QJ-2002-1测线所示川东南-湘鄂西地区构造特征

2)海西、印支期的构造演化 海西早、中期，中上扬子地区基本继承了加里东期的构造面貌。区内总体处于隆起剥蚀状态，缺失泥盆系、石炭系沉积，早二叠世含煤碎屑沉积假整合于志留系之上。中、晚三叠世的印支运动使中国南方构造格局和性质发生了巨大变化，基本结束了海相沉积环境，整个地区出现海陆相转换，全区抬升为陆。在印支运动的作用下，中上扬子亦形成大型隆起、坳陷，川东南-湘鄂西地区则处于泸州隆起的东侧斜坡上(见图2)。

图2 海西期(T2末)QJ-2002-1测线所示川东南-湘鄂西地区构造特征

3)燕山期的构造演化 晚侏罗世-早白垩世，因受库拉、太平洋板块NNW向快速向亚洲及我国东部大陆之下俯冲的影响，该时期中国东部地区表现为强烈的冲断构造和左旋走滑[2-3]。四川盆地及扬子西缘，主要表现为持续的压性构造环境，产生强烈冲断、褶皱及抬升剥蚀。燕山期构造改造的期次呈现出由东向西逐渐减弱的趋势，以齐岳山断裂为界中上侏罗统白垩系与下伏地层的接触关系表现出十分明显的分带性。在齐岳山断裂以东的黔中隆起及其周缘地区、湘鄂西地区发生强烈的断褶作用(见图3)。上扬子区主要表现为上白垩统与下伏地层呈角度不整合；齐岳山断裂以西主要发生隆坳作用与冲断(从已有的地震及地质资料看，冲断作用至少至下白垩)表现为假整合并且缺失下白垩。

图3 燕山期(K2末)QJ-2002-1测线所示川东南-湘鄂西地区构造特征

4)喜山期的构造演化 构造应力环境总体是挤压、地壳收缩的环境，齐岳山断裂以西的四川盆地沉积盖层在早期形变基础上，进一步褶皱及冲断变形，形成了现今所见的川东隔档式褶皱带以及川西、川中地区的低缓背斜圈闭(见图4)。喜山晚期运动是中国南方一次新的造山运动，在工区内以隆升作用为主，褶皱轻微，使川东南-湘鄂西地区在燕山期的基础上得到进一步隆升和剥蚀。

图4 喜山期-现今 QJ-2002-1测线所示川东南-湘鄂西地区构造特征

2 区域性烃源岩的发育与保存

根据构造运动控制沉积的原理，按海进-海退旋回，将中国南方从震旦纪至早古生代划分为3个构造-沉积旋回:

1)晚震旦世构造-沉积旋回 从震旦纪开始，华南地区晋宁期的板块汇聚作用，已由加里东早期的拉张-伸展作用所代替。晋宁运动后，中扬子形成了以冷家溪群、板溪群为基底的沉积盆地，最先接受了早震旦世南沱大冰期的冰川滨海相含砾砂泥岩沉积。早震世末-晚震旦世初，南沱期的冰消作用导致海平面上升，中、上扬子区晚震旦世成为碳酸盐台地或台地前缘浅滩-陆棚沉积，陡山沱组为碳酸盐岩建造，沉积物由白云质灰岩与含磷、含炭质、钙质、泥质、硅质的白云岩组成，含较多磷结核，靠下部夹硅质岩、硅质板岩及炭质、粉砂质扳岩。陡山沱组下部的泥质岩，为扬子地区的第一套烃源岩。从湘鄂西至黔北、川东一带，该套烃源岩均有分布。

2)早寒武世-中奥陶世构造-沉积旋回 早寒武世梅树村期-龙王庙期，是秦岭洋和华南洋的主要扩张期和全球海平面上升时期。华南陆块的南、北2个被动边缘沉降剧烈，边缘型相沉积向台地相沉积超覆。烃源岩主要分布在向陆一侧的内带及与其毗邻的台缘拗陷带，烃源岩是欠补偿、较深水、缺氧、强还原环境下沉积的炭质页岩、炭硅质页岩夹深灰色泥、炭质灰岩。该套烃源岩富含大量有机质，覆盖扬子广大地区，是中国南方、也是区内最主要区域性烃源岩之一[4-6]。

中、晚寒武世，基本为滨浅海含镁碳酸盐岩沉积。川南、黔中一带为浅水台地沉积，沉积物下部碎屑岩含量较高，上部碳酸盐含量较高；川东-湘鄂西一带，主要为浅海碳酸盐夹少量泥质岩，岩性为亮晶灰岩、白云岩、生屑灰岩、鲕粒灰岩、泥灰岩、夹页岩。

3)晚奥陶世-志留纪构造-沉积旋回 宜昌运动造成地块的大面积隆升，导致海域大规模收缩，晚奥陶世五峰组是滞流环境的笔石页岩沉积，沉积物主要是砂质页岩、碳质硅质页岩。进入志留纪，构造活动性加强，致使沉积建造发生重大改变，但沉积区与奥陶纪相比没有发生根本改变。

志留系在川东南-湘鄂西属稳定的浅海台地-陆棚相碎屑岩-碳酸盐沉积。志留系下统龙马溪组主要岩性为一套灰黑色泥页岩、碳质页岩、硅质岩-黄绿色泥页岩、砂质页岩及粉砂岩，产笔石；是主要的烃源岩[7]。深水环境下的五峰组、龙马溪组沉积，构成研究区最主要的区域性烃源岩。

3 结 论

1)复背斜中的次级向斜部位是页岩气勘探的有利地区。川东南-湘鄂西地区经过燕山早期运动、燕山晚期运动、喜马拉雅运动的强烈改造，构造面貌十分复杂，强烈褶皱和大幅度的抬升使牛蹄塘组和龙马溪组或者遭到大量剥蚀，或者深埋地腹；形变特征控制了牛蹄塘组和龙马溪组烃源岩的保存，进而控制了页岩气有利区块的分布。

2)川东南-湘鄂西地区下寒武统和下志留统页岩，层位老但埋深浅，是现今工业技术和经济背景条件下开展页岩气勘探研究的重点目标。研究区内下寒武统和下志留统页岩沉积环境主要为陆棚沉积，在燕山运动以前，其埋深大部分超过3000m，均已进入生气窗，且后期燕山-喜山运动，构造抬升幅度大，相当多地区埋深在800～2400m，满足页岩气勘探开发的基本条件。

[1]张书元，武智平. 雪峰隆起带的大地构造特征[J].海相沉积区油气地质，1987,1 (2): 57-66.

[2]赵宗举，朱琰. 中国南方构造形变对油气藏的控制作用[J]. 石油与天然气地质，2003,3(1):40-42.

[3]陈丕基. 郯庐断裂巨大平移的时代与格局[J]. 科学通报，1988,33(4):289-293.

[4]程克明,王世谦. 上扬子区下寒武统筑竹寺组页岩气成藏条件[J]. 天然气工业，2009,29(5):30-32.

[5]陈波，兰正凯. 上扬子地区下寒武统页岩气资源潜力[J].中国石油勘探，2009(3) :20-23.

[6] 文玲，胡书毅，田海芹. 扬子地区寒武系烃源岩研究[J]. 西北地质，2001 (2):12-14.

[7]王清晨，严德天，李双建. 中国南方志留系底部优质烃源岩发育的构造-环境模式[J].地质学报，2008,82(3):289-297.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.014

P618.13

A

1673-1409(2012)04-N044-03

2012-02-28

王庆之(1983-)，男，2009年大学毕业，硕士生,现主要从事构造地质与石油地质方面的研究工作。