油气成藏评价三要点

刘文均，林良彪，钟怡江，陈安清

（成都理工大学 沉积地质研究院，成都610059）

立足国内，加强地壳中油气资源的寻找和开发，是中国当前重要的经济政策之一，其中，油气成藏评价是油气资源寻找的重要环节。油气是地壳中性质相对特殊的物质，它的密度较小，存在多种物质形态并在一定条件下相互转化和迁移，并且受生、储、盖等物质基础及地温场和地应力场的控制。地壳中油气藏的形成，包括原始有机质的聚集、烃类的生成、成熟、运移和最终保存，都是在沉积盆地一定的构造环境中，经历了一定的时间过程完成的，是有效时间过程和有效空间环境协调配合的产物。长期以来人们用生、储、盖组合作为油气成藏评价的准则，但在生烃层存在的前提下，如何更有效地评价储、盖条件或成藏圈闭条件呢？这是本文试图探讨的问题，谬误之处，请指正。

1 非均一的沉积和构造环境有利于油气成藏

受到非渗透性地层围限的渗透性地层，都是在一定的多向的非均一条件下形成的[1]。任何均一的水平岩层，尽管具有良好储集性能，也是难于成藏的。当有遮挡层存在而形成单向非均一条件时，成藏的可能性在实际中仍然很少；只有在特殊环境下形成的多向非均一条件，才有可能形成有利于成藏的有效圈闭（图1）。

这种非均一的条件，包括非均一的地层沉积和非均一的构造条件2个方面，即通常说的地层圈闭和构造圈闭。一般来说，陆相沉积环境所形

图1 非均一成藏概念示意图Fig.1 Schematic diagram of nonuniform hydrocarbon accumulation concept

任何有利于油气聚集的圈闭环境或类型，即成的地层，多具有非均一性特点，特别是河流－三角洲环境，而湖泊环境所形成的地层相对较均一，因此陆相地层中的油气藏，常形成由岩相控制的非构造型圈闭，四川盆地上三叠统须家河组、鄂尔多斯盆地下二叠统山西组中的气藏，多属此种类型。海相地层相对较均一稳定，而一些特别的沉积环境，也可能形成非均一的地层，如障壁岛、碳酸盐礁滩、同沉积断裂控制的台－盆交替、台缘斜坡等，这些岩相环境也是可能形成良好的圈闭，普光大气田就是很好的实例。不整合面上下、古隆起顶部和边缘，也容易形成具有非均一性的沉积体。非均一的构造环境，通常是指由造山运动所引起并造成地层中的褶皱构造、断裂构造和不整合，它的意义在于改变均一性的沉积地层或加强非均一性的沉积地层，使之成为更加有利于油气聚集的非均一条件，即形成复合型和构造型圈闭。当然，在有的条件下也可能使有利的地层条件遭到破坏。在海相地层中，这类圈闭是最常见的。四川盆地东部开江隆起上的气田，就是在2期不整合面所夹持的有利的非均一地层中，印支期的隆起褶皱和燕山中期的隔档式褶皱，进一步改善和加强了非均一的圈闭条件；因此，在开江隆起上不大的范围内，上石炭统黄龙组中集中形成了1个大型、3个中型和若干小型天然气田（图2）[2]。至于所谓成岩圈闭，实质是岩层在特定的物理、化学条件下，通过“水－岩”作用而形成或加强的非均一性地层。

当然，构造对地层条件的改造，也需要在过渡性或准稳定的构造条件下，强烈的构造条件，如中下扬子地区的燕山运动，对于圈闭环境的形成也是弊多利少的。反之，均一的地层、构造环境，通常表现为地层连续、岩性稳定、均一、构造简单、产状平缓，这样的地区，即使存在具有良好的渗透性能的地层，油气成藏的可能性也是很小的，这也是人们的共识。

2 过渡性的沉积或构造环境有利于油气成藏

图2 川东地区燕山期形成的隔档式褶皱中的石炭系大中型气田Fig.2 Large and medium gas fields found in the carboniferous of the ejective fold forming in Himalayan period in East Sichuan（据胡光灿等，1997）[2]

在自然界中，不同环境或不同状态的物质和现象间，常存在过渡性的环境或状态。在地球历史演化过程中，也普遍存在多种形式的过渡性环境或状态，它们常成为油气成藏的有利地段。在克拉通盆地的演化过程中，前陆盆地是在挤压环境下，克拉通与造山带间的过渡带；被动大陆边缘则是在伸展环境下，克拉通与大洋盆地间的过渡带：国内外大量事实表明它们都是油气成藏的有利地区。在沉积环境中，碳酸盐台地边缘和斜坡是一种过渡性的沉积环境，大陆河流与海洋或湖泊间的三角洲环境是另一种过渡性沉积环境，它们也都是有利于成藏的。四川盆地近年来发现的普光、龙岗大气田，就是分布在东吴运动后扬子北缘的碳酸盐台地边缘的礁滩相中。著名的分布在四川盆地东缘北北东向的湘黔层控型铅锌－汞矿带，它的形成与出现在早寒武世晚期的生物礁滩和中寒武世早期台缘斜坡相中的古油气藏有关[3]。详细的研究表明，这些矿床中，不仅存在大量与成矿温度一致的过成熟沥青，金属矿物与脉石矿物中有许多有机包体存在；而且矿床中硫的来源，与同期海水硫酸盐在以甲烷为还原剂的热化学还原反应有关，成矿作用所消耗的天然气可达数百亿立方米之多。在四川盆地，晚三叠世须家河组，是过渡性的海陆交互环境的沉积产物，鄂尔多斯的山西组也是海陆交互沉积，它们都是重要的油气层。过渡带有利于成藏的根本原因，是在这些环境或条件下，容易出现有利于油气成藏的非均一沉积环境或出现有利的构造改造环境。

甚至在中国构造演化的时间轴上，由相对稳定的加里东阶段到相对活动的燕山－喜马拉雅阶段间的在构造上具有过渡特点的海西－印支阶段，就成为中国海相油气藏的主要层段。在四川、塔里木和鄂尔多斯三大盆地的演化过程中，海西－印支期的构造、沉积演化有如下共同特点（图3），即：（1）这些盆地都是位于古老的陆块或地块上，虽然其演化历史有所不同。（2）它们的盆地叠合关系和序列大都是克拉通／克拉通／前陆盆地或陆内拗陷盆地。（3）它们大都经历了中生代复杂构造运动的改造，于燕山晚期或喜马拉雅期最终定型。（4）海西－印支阶段的升降运动较频繁，造成地层结构不完整，缺失多，侵蚀间断多。（5）加里东阶段的构造活动相对稳定，升降运动较少，地层发育较完整，侵蚀间断少。（6）升降运动多不均衡，造成多期次的局部隆起、拗陷，隆起多具继承性或迁移性，隆起区及其翼部，地层的超覆、尖灭现象普遍，隆起区顶部喀斯特现象也很普遍。（7）升降运动常导致古地理、沉积格局的重大变化，这种变化因各盆地的大地构造位置及其边界不同，在时间上和特点上有所差异。（8）海西－印支期大都有强烈的基性火山喷发活动发生。

图3 中国三大盆地的构造运动、盆地演化和地层结构对比图Fig.3 Correlation of the tectonic movement，basin evolution and stratal configuration in the three major basins in China

另一方面，对中国海相油气藏形成和分布特点的共识是[4，5]：（1）中新生代盆地的叠合，对海相克拉通盆地中油气资源的保存至关重要。（2）中新生代盆地对海相盆地的不同叠合类型和改造强度，对油气资源的保存也是很重要的，它们对海西－印支期克拉通盆地的影响，较之加里东盆地，是最为直接的、有效的。（3）海相克拉通盆地中的古隆起及其斜坡是油气主要富集区。（4）克拉通盆地中由升降运动引起的古地理、沉积格局的改变，有利于生、储、盖组合的形成，塔里木东河塘组砂岩的出现、川北台盆格局的出现、鄂尔多斯延长组的变化，都是很好的实例。（5）区域性平行不整合面（超层序界面）上下地层常形成有利的储层，塔里木盆地C／D界面下的东河塘砂岩、四川盆地P／C界面下的黄龙组白云岩、鄂尔多斯盆地山西组和石盒子组底部的粗砂岩，都是位于侵蚀间断面之上的。（6）油气分布受有效烃源岩分布及其热演化史的控制，克拉通或克拉通式的盆地叠合关系，不一定造成油气资源的破坏，有利条件下，可以形成古生新储或新生古储的油气藏，塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地都有很好的实例。（7）复合型圈闭和非构造的岩性圈闭是主要的油气成藏类型。

可以看出，这些共识和前述海西－印支期的构造、沉积的共性和特点，都是密切相关、相辅相成、互为因果的，从而导致三大盆地中，在构造演化过程中具有过渡性特点的海西－印支期地层，成为海相油气资源的重要成藏区。

3 多旋回构造形成的盆地叠合有利于油气成藏

中国地质构造演化具有多旋回特点，特别是在克拉通盆地的演化过程中，多旋回运动形成的叠合盆地更是十分普遍的。叠合盆地有利于油气成藏的重要原因有2个方面。首先，中新生代陆相盆地对海相盆地的叠合具有特别重要的意义，海相地层中的油气资源，只有叠合才能保存，这是普遍的共识，因此研究它们间不同的叠合类型和方式，成为评价海相油气藏的重要内容之一。更重要的是，中国大型叠合盆地的形成，大都经历过多次不同阶段的构造运动[6]。以塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地为例，它们都是从晋宁运动甚至更早的吕梁运动开始进入克拉通演化阶段，经历了加里东、海西阶段，而后于晚海西或印支运动后为陆相盆地所覆盖，因此，它们的叠合方式都是克拉通／克拉通／前陆盆地或陆内拗陷盆地。在这些不同发展阶段构造运动所形成的陆相与海相盆地之间，不同发展阶段的海相克拉通盆地之间，甚至由于幕次运动所形成的不同次级盆地之间，普遍有不同性质的不整合构造面存在，它们的形成大都经历了一次或多次不同性质的构造运动，造成上下地层间的缺失间断、侵蚀剥蚀、起伏不平、隆起拗陷和不整合关系，不整合面上的也因此会出现若干尖灭、超覆现象，从而在这些不整合面上下形成油气成藏的有利场所。在塔里木盆地中，塔北隆起是在志留纪与奥陶纪之间的晚加里东运动中出现的（图4），造成T74、T70、T60这3个不整合面，古隆起顶部不整合面下的古喀斯特带是有利的油气成藏带；不整合面上的削蚀三角带和上超三角带也是重要的油气成藏带。在四川盆地的演化过程中，震旦纪末的上升运动导致川南资阳－合川一带隆起，造成灯影组顶部形成喀斯特侵蚀带；加里东运动中形成了川中、黔中、雪峰和川北低缓隆起（图5）；印支运动形成了泸州、开江等隆起（图6）；海西－印支阶段，更出现云南运动（C／D）、黔桂运动（P／C）、东吴运动（P3／P2）3次构造运动，造成明显的地层间断、侵蚀、古地理轮廓的改变等：四川盆地中海相油气藏的形成都与这些构造运动所形成的构造面上下的隆起、侵蚀和特殊地质体密切相关，它们的分布也大都集中在这些古隆起上（图7）。

《内克拉通盆地》一书的主编M.W.Leighton（1991）在总结全球克拉通盆地的发育对油气分布的影响时曾经强调指出：“基准面移动对油气性质和分布的重要影响”[8]。他认为层系的上下不整合为油气的圈闭提供了无数的机会，它们代表了基准面的移动和随之出现的侵蚀或沉积间断，而克拉通盆地中存在的多个以不整合为界的层系，就有多套可能的储层－圈闭组合，不整合面上下都有可能形成油气藏，因此他特别强调采用多种手段对盆地深部的不整合面详细研究。美国大陆中部北美陆块上的许多盆地中，古生代的沉积可以以区域性构造运动所形成的不整合面为界，区别为4个大的层序（单元），即Sauk层序、Tippecanoe层序、Kaskaska层序和Absaroka层序，它们的底界分别出现在寒武系底部、中奥陶统底部、中泥盆统底部和上石炭统底部，分别成为在北美大陆上可以追踪的区域性的不整合面。在这些不整合面上的圈闭包括：河道砂、峡谷中的浅海碳酸盐岩、上超尖灭和披盖构造（主要发生在古隆起上）；不整合面以下的远景区主要在前期的高地形和截顶圈闭等。例如在威利斯顿盆地中，Nesson和Cedar Creek背斜隆起上拥有该盆地石油产量的绝大部分，它们不仅具有多期活动的特点，而且有基底构造的影响。在晚加里东运动中形成的中央堪萨斯隆起南的杰纳索古隆起顶部及斜坡上形成的大油气田中，Tippecanoe不整合面下隆起顶部的寒武－奥陶系阿巴克尔灰岩中的优质储层，是在早期白云岩化后，经历长期风化、淋滤和溶蚀作用的结果。Absaroka不整合面上上石炭统底部的得梅因砂岩所形成的上倾尖灭带，也形成大型的岩性或复合型油气藏。在非洲陆块撒哈拉地台上的阿尔及利亚古隆起上，经历了加里东、海西和印支运动所形成的克拉通盆地中，目前已成为世界上重要的油气区，重要的大油气田也都分布在多个不整合面上下，主要储层有寒武系、志留系、石炭系和三叠系底部砂岩，重要油气田有以三叠系砂岩为储层的哈西鲁迈勒大气田，以寒武－奥陶系砂岩为储层的哈西迈斯欧德大油气田，以三叠系砂岩为储层的古尔德巴盖勒大油气田。由此可见，在叠合的克拉通盆地中，多期构造运动所形成的不整合面和多期古隆起（背斜）对油气聚集的意义重大，在中外克拉通盆地中都是同样存在的。因此，在多期叠合的大型克拉通的油气藏评价中，千方百计地发现和研究盆地深部隐藏的区域或地区的不整合面的特点，更是十分重要的。

图4 塔北隆起油气藏横剖面图[4]Fig.4 Cross section graph of oil and gas accumulation in the north Tarim uplift

图5 中上扬子加里东运动地质、构造略图[5]Fig.5 Geological and tectonic rough sketch of Caledonian movement in the middle and upper Yangtze

图6 中上扬子印支运动地质－构造略图[5]Fig.6 Geological and tectonic rough sketch of Indo－China movement in the middle and upper Yangtze

图7 四川盆地海相地层中油气藏的分布与古隆起的关系Fig.7 Relationship between the distribution of oil and gas accumulation and paleo－uplift in the marine strata in Sichuan Basin

4 结论

在成藏评价中，上述三者的关系是相互依存和影响的，其中，由油气资源特性所决定的成藏圈闭的非均一性特点是主导条件，而过渡性的沉积或构造环境以及在多旋回构造形成的叠合盆地中，特别是在叠合盆地中由于多次构造运动所形成的不整合界面上下，更容易形成非均一的成藏圈闭，是由主导性所决定的必要条件。

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