构造作用对油气保存影响的研究进展
——以上扬子地区为例
2011-12-24汪新伟沃玉进张荣强李双建袁玉松
汪新伟,沃玉进,周 雁,张荣强,李双建,袁玉松
(中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院,北京 100083)
在油气藏形成条件的评价中,生烃是基础、圈闭是条件、保存是关键[1-4]。因此,保存条件的研究不论在理论上还是实际勘探中都具有重大意义,特别是像南方这样被构造运动多次改造的海相地层的油气勘探更是如此。如何把构造作用与保存条件的研究相关联起来,或者说构造作用对油气保存影响的研究思路如何展开,涉及到油气保存条件研究的内涵及对油气保存的理解。李明诚等[5]系统地提出了把盖层、断层、抬升剥蚀、岩浆活动、生储盖组合的时空跨距、储盖层的岩石物性以及源岩的质量等几个方面作为一个聚油(气)单元的油气保存条件定性研究的主要内容,强调的是断层破坏、抬升剥蚀、岩浆活动等构造作用。何登发等[6]在前人研究的基础上进一步明确了油气保存单元的概念,将之定义为“盆地内部三维空间上封闭流体的含油气地质单元”,可理解为原来完整的保存单元被纵向上的区域封盖层分层、侧向的深断裂分带,即所谓的“构造砌块”,该定义注重的是深断裂对保存单元的分割。马永生等[7]把中国南方海相地层油气保存条件评价的技术体系归纳为条件性因素、成因性因素、判识性指标等3个互为成因联系的方面,即盖层和断层封闭性是直接因素,后期构造运动是影响保存条件的根本原因,水文地质条件和地下流体化学—动力学参数是判识性指标。该体系更侧重断层的性质与后期构造运动的改造等构造因素。总之,以往对构造作用与油气保存关系的研究多侧重于构造运动对油气保存的破坏作用,而忽视了其对油气保存的建设作用。事物都是一分为二的,没有构造运动就不会有油气运移和聚集的条件,因为构造运动提供了油气运移的动力与聚集的场所;但如果是构造变动剧烈、油气藏暴露地表或发育与其连通的通天(或称散逸)断层,会使油气部分或全部散失。因此,本文拟以上扬子地区(图1)为例,从正、反两方面入手来探讨构造运动对油气保存的建设与破坏作用,并从动态演化的角度来剖析断层(对油气运聚)的性质及其对油气保存的影响。
1 构造运动对油气保存的建设作用
1.1 构造—沉积旋回控制着生储盖组合
沉积盆地的构造—沉积旋回的更替控制着原型盆地的性质及其形成和充填过程,从而控制着烃源岩、储集岩和盖层的分布和组合特征。上扬子地区表现为一个早期海相克拉通盆地(Nh-T2)与后期陆相碎屑盆地(T3之后)叠合沉积的多旋回含油气盆地。因盆地沉降时间长、接受的沉积物多,构造活动频繁,故烃源岩、多孔储集岩和有效封隔层等因素及时匹配的机遇也越多,具有多种生储盖组合的特征。
图1 上扬子地区构造纲要示意
Ⅰ.龙门山前陆褶皱—冲断带;Ⅱ.米仓山褶皱—冲断带;Ⅲ.大巴山褶皱—冲断带;Ⅳ.川东—鄂西—雪峰山基底拆离带;Ⅴ.川南—黔中—黔南褶皱—冲断带;F1.青川—茂汶断层;F2.北川—映秀断层;F3.安县—灌县断层;F4.广元—大邑断裂;F5.龙泉山断层;F6.华莹山断层;F7.齐岳山断层;F8.建始—彭水断层;F9.来凤—假浪口断层;F10.慈利—大庸—保靖断层;F11.桃源—辰溪—怀化断层;F12.正源—朱家坝断层;F13.米仓山南缘隐伏断层;F14.城口—钟宝断层;F15.镇巴断层;F16.万源—巫溪断层;F17.铁溪—固军隐伏断层;F18.遵义—贵阳断层;F19.三都断层;F20.垭都—紫云断层
Fig.1 Simplified structural map of upper Yangtze region
1.1.1 烃源岩
上扬子地区发育了4套主力烃源岩,即-C1,S1,P2+3,T3,主要受原型盆地性质所控制。烃源岩发育的主要盆地类型有:1)深水饥饿盆地。如早寒武世发育的牛蹄塘组烃源岩即是早寒武世早期海底扩张、海平面快速上升时形成;下志留统龙马溪组黑色页岩亦为海平面上升时的陆架边缘沉积物[8];2)台地海湾潟湖。在台地上的海湾潟湖中心发育烃源岩,在其边缘一般发育储集层,如在早寒武世与早志留世可能存在台地内的海湾潟湖相烃源岩;3)淹没台地。上扬子区上奥陶统五峰组烃源岩可能就是受中奥陶世末都匀运动所产生的压陷作用的影响[9],在该期海水快速上升、淹没中奥陶世的碳酸盐台地(以宝塔组龟裂纹灰岩为代表)的结果;4)宽广缓坡海盆。中二叠世是中国南方晚古生代以来的最大一次海侵期,扬子克拉通为宽广的浅水缓坡沉积,发育了栖霞组和茅口组碳酸盐岩烃源岩;5)残留海盆、湖盆沼泽(或浅海沼泽)。最为典型的是上三叠统须家河组煤系与东吴运动之后发育的龙潭组煤系。
1.1.2 储层
储层的分布主要受原型盆地所发育的沉积相带所控制,具体到储集层的发育类型,可以总结出以下5点:1)台地边缘礁(丘)储层。晚二叠世长兴期是上扬子区及其周缘的主要造礁期,发育了长兴组生物灰岩、礁灰岩[10];2)台地边缘浅滩。如中—下三叠统浅滩相白云质灰岩、白云岩[11];3)台地内潮坪与藻坪。如灯影组藻白云岩与川东中石炭统黄龙组潮坪白云岩[12];4)不整合下伏溶蚀孔洞。最典型的应为东吴运动面之下的、茅口组顶部的溶蚀孔洞与裂隙;5)斜坡带深水碳酸盐岩重力流储层等。
1.1.3 盖层
勘探实践证明,3~5 m的硬石膏层与10 m以上的泥页岩均可作为直接盖层。上扬子地区发育有2类区域盖层,即:1)深水泥质岩(包括烃源岩),如-C1,S1,T1和J1-2等;2)蒸发岩台地发育的白云岩—膏岩层,如-C2-3与T1-2的膏岩层。
1.1.4 生储盖组合
上扬子准地台多旋回的盆地构造演化控制了多旋回的沉积,沉积层序与岩性特征均具有明显的旋回性。在每一套烃源岩沉积之后,都有一套低水位的碳酸盐岩有利储层发育,其上又有一套细粒沉积(即烃源岩)、或蒸发岩相沉积作为盖层。因此生储盖组合在剖面上配置较好。总结前人的研究成果[13-14],可归纳出上扬子地区至少发育了9套生储盖组合,即-C1-Z2--C1-2,S1-S2-S1,S1-C2-P2,P2-P2-P3,P3-P3-T1-2,P3-T1-2-T1-2,T3-T3-T3,T3-J1-J1-2,T3-J2-J2(图2)。
1.2 构造运动形成的古隆起控制着早期油气聚集
沉积盆地的烃源岩在沉积后,随着上覆沉积负荷加大、压实作用及有机碳成熟度增加,油气开始从烃源岩中排出、运移。因此,烃源层在排烃过程中,古隆起是早期油气运移的主要动力与聚集的场所,并对后期气藏的形成起着控制作用。当然,要考虑古隆起形成的时间与剥蚀程度。如果古隆起形成的时间要早于成熟烃源岩大量排烃的时间或与之同期,古隆起核部的区域性盖层未被剥光,则古隆起有利于早期油气的聚集。
上扬子地区海相烃源岩的成熟度普遍较高,Ro均在2%以上,以产气态烃为主。在四川盆地不同时期古隆起与油气田分布图上可以看出(图3):1)加里东期形成的乐山—龙女寺古隆起,核部地层二叠系与震旦—寒武系呈角度不整合接触,表明古圈闭较高,压差较大(剥蚀地层对比其隆起幅度达2 000 m以上),且隆起时间长(约120 Ma),在海西—印支早期的沉积埋藏中仍处于高位,属继承性古隆起,是加里东末期—海西期油气运移聚集的当然场所,故在古隆起的高部位可能形成大面积的古气藏,从而控制了下古生界气藏的形成,如威远震旦系气田即处在加里东期乐山—龙女寺古隆起的南翼斜坡上,是川南下寒武统烃源层生油时油气运移的指向区,印支—燕山期也是二次生气运聚的场所[15];2)印支期形成的古隆起如天井山古隆起、泸州—开江古隆起,其形成时间与成熟烃源岩大量排烃的时间同期或更早,且隆起核部的剥蚀量较小(约300 m),优质的区域性盖层下—中三叠统膏岩层基本保留,是印支期油气聚集的最佳场所,控制了上古生界—三叠系储层中油气的运移与聚集,如川东地区印支期形成的泸州—开江古隆起,控制了川东石炭系大中型气田群地层—构造复合型气藏的分布,位于开江古隆起NW翼的普光大气田亦与古隆起的油气大量聚集密切相关;3)燕山期形成的古隆起如江油—九龙山古隆起、孝泉—修场古隆起、邛崃古隆起,其形成时间与二叠系、上三叠统须家河组(T3x)等烃源岩大量生烃时间基本同步,是该期油气运移的指向区,控制了中生界和上古生界的油气运移与聚集,为喜马拉雅期形成的构造及裂缝圈闭提供烃源,如孝泉气田、平落坝气田分别与孝泉—修场古隆起和邛崃古隆起在燕山期的油气聚集密切相关(图3)。
图2 上扬子地区天然气成藏组合关系
图3 四川盆地不同时期古隆起与油气田分布
1.3 构造运动对现今气藏圈闭的促进作用
印支—喜马拉雅期的构造运动使上扬子地区发生了强烈的构造变形,亦对古油气藏圈闭的质量和气源再分配产生了决定性的影响。尽管有良好的烃源岩与适时的古隆起,但起决定作用的还是现今构造[16]。构造运动对现今气藏圈闭的促进作用主要有:
1)构造分带中的变形强度决定了现今构造圈闭的大小与隆起幅度。闭合面积大,表明可接纳天然气的范围广;隆起幅度高,致使裂缝发育,对改造溶蚀孔洞和气水分异均有控制作用。如威远震旦系气田,在加里东期处于乐山—龙女寺古隆起南翼斜坡带,但到了喜马拉雅期则演化为一个大型穹窿圈闭,隆起幅度高,有利于再分配气源的聚集[17]。
2)构造运动形成的不整合面与断层面是油气运移的通道[18]。不整合面是油气侧向二次运移的重要途径,而断层面既是油气运移的垂直通道,也是遮挡层。在灰岩、砂岩等脆性岩层中,构造运动形成的断裂及裂缝带常常是开启的,可以形成有效的垂直运移通道。在泥岩、膏岩等塑性岩层中,如果塑性泥岩层很厚,断层活动造成的碎裂物—断层泥涂抹于断层壁上,断层往往是不渗透的,形成封堵、遮挡层。这些均提高了气藏圈闭的有效性。
3)构造运动形成的裂隙、微裂隙等有效地改善了储层的物性及连通性。特别是对碳酸盐岩储层的改善与提高尤为重要。川东石炭系储层中的裂隙与微裂隙极大地提高了储层的孔隙率与连通性。
4)构造运动所产生的隆升作用有利于溶于水中的天然气解压、脱气,转变为游离气,成为现今圈闭的有力气源。如普光大型整装气田的气源就有此种“隆升脱气”的贡献[19]。
5)构造的抬升、剥蚀有利于页岩中的吸附气解压、脱附,成为新的气源。
2 构造运动对油气保存的破坏作用
2.1 构造运动所引起的剥蚀作用
构造运动所引起的抬升、剥蚀对油气保存的破坏作用主要是针对区域盖层的剥蚀状况。当区域盖层被剥尽时,形成了剥蚀天窗,油气绝大部分散失,对油气保存起着致命的破坏作用。例如,上扬子地区发育了2套良好—优质的区域盖层,即下志留统泥岩层与中—下三叠统膏岩层,分别封盖了下古生界、上古生界—下三叠统的成熟烃源岩所排出的液态烃。在龙门山、大巴山等造山带及其边缘,基底岩层多已被剥露,油气早已不复保存;沿雪峰山西缘慈利—大庸—保靖断裂所分布的众多古油藏表明(图1),构造运动所引起的剥蚀作用直接导致了早期油气藏的破坏;在湘鄂西地区,背斜核部多出露寒武系,表明形成了剥蚀天窗,油气整体保存条件差。
2.2 构造变形所产生的深断裂与褶皱作用
构造变形所产生的深断裂及其破碎作用,切穿了整个基底—盖层的所有层系,打破了原有的整体保存的平衡,成为油气散失的主要通道。同时,构造变形在盖层中所产生的裂隙、微裂隙,破坏了原封盖层的整体塑性,使其封盖性能大大降低,甚至失去封盖作用。总体来说,构造变形越强烈,保存条件越差,反之亦然。如湘鄂西地区的主控断层齐岳山断层、建始-彭水断层、来凤—假浪口断层均切穿了所有烃源岩—盖层,而且形成了剥蚀天窗,故油气保存条件差;龙门山前陆带的北川—映秀断层至灌县—安县断层间的区域,构造变形强烈,发育叠瓦状冲断席和紧闭倒转褶皱,保存条件差。
2.3 深断裂及剥蚀作用控制“水文地质开启程度”
水文地质条件是油气保存条件的综合反映,主要受盖层条件、目的层埋深、断裂等影响,其控制因素为构造运动所产生的深断裂及剥蚀作用。如位于来凤—假浪口深断裂上盘的宜都—鹤峰一带,石牌组—水井沱组黑色页岩钻厚达471~678.5 m,但5口探井均产矿化度为 1 g/L的淡水,表明封盖作用已失去,渗透水交替活跃,水文地质开启程度高。而位于齐岳山深断裂下盘的建南气田,侏罗系珍珠冲段—香溪群埋深800~1 200 m,地下水矿化度达130~200 g/L,属于CaCl2型水,表明地层封盖能力较强,其封闭层是东岳庙—大安寨组黑色页岩及珍珠冲组上部泥岩,因而形成了有效的油气藏。
2.4 与构造运动伴生的岩浆活动
与构造运动伴生的岩浆活动对油气的影响主要有2个方面,一是对烃源岩的增熟作用,二是对油气的破坏作用,并以破坏作用为主。这主要决定于岩浆活动的时期与产状。在油气大量生成以前的岩浆热事件能使未熟烃源岩加速形成成熟烃源岩;若岩浆活动发生在油气大量生成之后,则要看其产状分布,如与地层平行层状分布的玄武岩除使烃源岩增熟或相态转化外,对油气保存的影响不大,但若火山岩直接穿过已聚集的油气藏,直接的烘烤将使油气变质而遭破坏。另一方面岩浆体上侵产生巨大拱托,使盖层处于拉张状态,产生一系列张性断裂和裂缝,使盖层封闭能力降低,甚至完全丧失封闭能力。如桂中坳陷大厂龙头山生物礁古油藏被破坏最主要的原因就是岩浆活动[20]。大厂地区自泥盆纪以来,主要有2期岩浆活动:一期是华力西期的海底火山喷发、喷溢和热水活动,推动油气藏形成;第二期是燕山期的花岗岩浆的侵入活动,反映拉张的环境,导致油气藏破坏。
上扬子地区岩浆活动最为强烈的是早二叠世末—晚二叠世初的峨眉山玄武岩大喷发,即东吴运动。在滇东、黔西、川西南及川东华蓥山地表、井下见有玄武岩和辉绿岩发育于上二叠统底部。大面积覆盖的峨眉山玄武岩所产生的巨大热量,有力促进了下古生界—下二叠统烃源岩的成熟,有利于油气的生成;同时,东吴运动使上扬子区整体抬升,拉张引力形成的张性裂缝、裂隙,成为了成熟液态烃散失的通道。如在万源县白果乡茅口组顶部的东吴剥蚀面上,可见众多的各个方向的裂缝、微裂隙及溶孔,被沥青和方解石脉充填,可能是该期油气成熟、散失的痕迹。
此外,作为上升流体,地下热液的运移、聚集与油气的运移、聚集需要类似的地质条件。热液运移的通道主要沿较大的断裂上升,构成热液矿的导矿构造,而热液矿中含矿物质的沉淀,以充填于次级小型断裂、节理裂隙等为主。从油气保存的角度来分析,能够构成热液矿的导矿构造的断裂,反映它们具有较高的开启程度。如湘鄂西—黔东—黔南地区热液活动较为常见,沿断裂及其附近的铜、铅、锌、汞等中、低温热液的小型、孤立、分散的矿体或矿点,以及萤石、石英、重晶石脉分布于寒武—二叠系地层中,这些地表热液矿标志着该地区的古生界地层保存系统曾经被改造。
3 建设作用与破坏作用的动态转化
在油气运移过程中,构造运动所产生的断裂体系既可作为通道和遮挡,控制着有利构造圈闭发育,也可以是油气散失的主要因素,这并不取决于断层性质是正断层还是逆断层,而主要取决于断层断距是否大于盖层厚度、盖层遭破坏后的岩石物理性质、断层顶部封闭层是否存在以及断层两侧不同岩性对置状况等[21]。根据断裂与油气运移、聚集和保存的关系,可将断裂分为充注断层、散逸断层、遮挡断层和无效断层等4种类型[22]:1)充注断层(或称烃/气源断层):指下部断到了源岩层,上部断到了储层,但并未断开区域性盖层。该类断层可作为深部油气向上运移的通道,在有圈闭处聚集成藏。2)散逸断层(或称通天断层):指断开了源岩及上部的区域性盖层。由于它破坏了区域盖层的完整性,打破了盖层下稳定的压力系统,区域盖层之下的超高压流体大量上泄,分散、逸失。盖层之上可形成次生油气藏,盖层之下为残余油气藏。3)遮挡断层(或称封堵断层):当断层因断距小而塑性泥岩层很厚或因断层泥的涂抹作用而具有封堵、遮挡功能时,此类断层能与反向地层形成反向遮挡圈闭。4)无效断层:断裂未断到源岩层,多指以盖层为滑脱面向上形成的滑脱断层,因在盖层之上形成的圈闭与油、气源沟通不畅而成为无效圈闭,且盖层之下形成的油气藏亦与之无关,故称之为无效断层。
当然,构造运动所产生的断裂体系对油气成藏和保存的影响也需要用动态转化的观点来分析,包括空间上的动态转化与时间上的动态转化,特别是在被多期构造运动改造的上扬子地区尤为如此。
3.1 空间上的动态转化
构造作用对油气保存的破坏与建设作用在空间上的动态转化主要是指在同一个造山系统中,沿逆冲方向从造山带至前陆褶皱—冲断带,构造变形对保存条件的影响具有由坏至好的转化规律。从造山带至前陆褶皱—冲断带的构造变形具有分带性,其结构有时由单一的逆冲推覆构造组成,有时由一系列的逆冲推覆构造组成规模巨大、结构复杂的逆冲推覆构造系统[23]。尽管如此,人们仍能从这种复杂的状况中总结出分带规律:1)从造山带至前陆,变形减弱,由强烈发育的叠瓦式冲断层趋向前陆逐渐减少,与断层相关的褶皱趋向前陆逐渐变得简单和平缓以至消失;2)由造山带前缘基底卷入型逆冲断层带进入盖层滑脱型冲断层带,至前陆滑脱层消失;3)在很多地区可以见到造山带与前陆褶皱冲断带之间和前陆褶皱冲断带内部分布的被动双重构造以及前陆褶皱—冲断层与前陆之间分布的三角带[22]。将之应用到保存条件的研究可以推断出:大致以三角带为界,靠近造山带的区带,或因抬升—剥蚀、或因断层通天、或因褶皱变形强烈,前期具保存条件的成熟液态烃散逸出地表,保存条件遭到部分甚至完全破坏;而在三角带及靠近前陆稳定带之间的区域,因变形较弱、断距小,断层多为充注断层(或烃/气源断层),故形成的圈闭给油气聚集提供了场所,对油气保存起到建设作用;少数应力集中变形区,断层冲出地表,成为油气散失的通道,保存条件遭到了破坏。
在上扬子西缘的龙门山前陆褶皱—冲断带可清楚反映出构造变形的分带性与油气保存条件的对应关系(图4)[24]。在北川—映秀断层以西的基底卷入带,因抬升剥蚀强烈且岩层已发生透入性变形,油气的保存条件已被完全破坏;位于安县—灌县断层和北川—映秀断层之间的盖层滑脱带,逆冲垂直断距大、水平缩短量多,表现为紧闭—倒转褶皱发育,且主控断层均断开了所有的烃源岩与区域盖层,成为油气散失、外逸的主要通道,即基本上全为通天断层(或散逸断层),油气保存条件基本被破坏;而在广元—大邑断层与安县—灌县断层之间的盖层滑脱带,变形较弱,断距小,逆断层均未冲出地表,且均向深部断到了烃源层,即表现为充注断层(或烃源断层)的性质,故其形成的圈闭给油气聚集提供了场所,对油气保存起到了建设作用。因此,由广元—大邑隐伏断裂带所控制的构造带是川西一条重要的油气聚集带,沿该断裂带分布的孝泉气田、中坝气田和平洛坝气田等即可佐证。
图4 龙门山前陆安县—遂宁地震地质解释剖面
前陆褶皱—冲断带除纵向分带存在保存条件的巨大差异外,在变形相对较弱的盖层滑脱带,因受滑脱层的控制在垂向变形层上亦存在着保存条件的明显不同。下面以通南巴构造带加以说明(图5)。
通南巴构造带是在燕山期形成NEE向长轴背斜的基础上,于喜马拉雅期近垂直叠加上了NW向的构造,属南大巴山前陆褶皱—冲断带的盖层滑脱带[25]。受中三叠统雷口坡组膏岩和下志留统泥岩层2套区域性滑脱层的控制,构造变形具3层结构,且具有上、中、下构造的不协调性。上构造层中三叠统—侏罗系的变形形态与地表构造基本一致,发育多组NW向断裂,斜切NEE向的背斜构造,形成多个次级构造高点,褶皱类型以向东反冲的断展褶皱和冲起构造(pup-up)为主。中构造层志留系-下三叠统内发育一组向西逆冲、呈叠瓦状排列的逆断层系及其相关的断展褶皱,亦形成多个构造高点,逆断层系向上中止于嘉陵江—雷口坡组膏岩层、向下滑脱于志留系;大致以冲出地表的母家梁断层为界,其西侧的河坝场一带变形较弱,且逆冲方向亦转向向东反冲。下构造层由奥陶系—寒武系及其以下的震旦系和基底地层组成,构造平缓,变形微弱。
图5 通南巴构造NEE向三维连井地震剖面地质解释
通南巴地区在垂向上的3个构造变形层在油气保存条件上有明显差异。浅层构造保存的对象为陆相地层,因盖层(J1-2)剥蚀严重、且断层“通天”,保存条件较差;中层构造沿上、下滑脱面(即T1-2和S1)滑脱,封盖性好,且断层均沟通了烃源岩,故保存条件良好,是油气勘探的有利构造带;下层构造平缓,其上的滑脱层(S1)封盖性能好,但断层不很发育,油(气)源沟通可能不畅,且圈闭幅度低,故保存条件较好,是油气勘探的较有利区带。该区川付85井录井显示,中侏罗统凉高山组和下侏罗统大安寨组陆相地层中的Cl-浓度不足100 mg/L,反映了陆相地层中水动力环境活跃,受渗流淡化作用明显;而滑脱层中三叠统雷口坡组的地层水为矿化度达206.93~255.84 g/L、变质系数为0.81~0.93、脱硫系数为0.45~0.81的CaCl2型水,表明交替阻滞带向下延伸不超过雷口坡组,滑脱层之下的油气保存条件良好,如河坝1井的嘉二、飞三段气藏。
3.2 时间上的动态转化
构造作用对油气保存的建设与破坏作用在时间上的动态转化是指在多期构造作用改造的地区,随着前陆褶皱—冲断带的前锋断裂在多期构造运动的影响下不断向盆地内扩展,早期为沟通油源的充注断层因逆冲作用增强而冲出地表,演化为通天断层,使油气大量散失。反之亦然,早期的构造变形中断层为控制古隆起的通天断层,在随后的沉积、埋藏中继续处于地势高位而有利于油气的聚集,后期的构造变形活动量小,从而演化为充注断层。下面分别以丁山构造(丁山1井)与中坝气田为例来举证。
丁山构造位于四川盆地川东南构造区东部林滩场—丁山区带,属酒店垭背斜北西翼的一个潜高点,处于NE向的齐岳山断裂与近SN向的遵义断裂的交接部位(图1),走向北东,北西翼陡倾并与向斜相连;地面出露三叠系,完钻于震旦系灯影组,缺失泥盆系—石炭系。马永生等[7]根据丁山1井震旦系储层沥青来自寒武系牛蹄塘组泥岩把震旦系成藏模式归纳为5个演化阶段,即:加里东期形成低隆,初始成藏;泥盆纪—石炭纪长时间的隆升、剥蚀,早期破坏;二叠纪—早中侏罗世持续埋藏,二次成藏;中晚侏罗世至早白垩世随着埋深增加、温度和压力增大,油—气转化;燕山晚期—喜马拉雅期强烈的抬升剥蚀、断层通天,晚期破坏。丁山1井二叠系—寒武系多层微含气及残存沥青亦说明了控制丁山构造形成的主控断层在燕山早期为充注断层,在燕山晚期—喜马拉雅期逐步演化为散逸断层。从丁山构造TTB03-64地震地质解释剖面的演化图(图6)中可以看出:1)丁山构造上的侏罗系厚度明显要小于坳陷区的厚度,说明该构造在晚侏罗世末已具雏型,受早燕山运动的影响,晚侏罗世的沉积具生长地层特征,此时背斜宽缓,主控断层为充注断层,有利于油气的聚集(图6a);2)白垩系卷入变形、且发育等厚褶皱,表明其强烈隆升、剥蚀的起始时间为燕山晚期,即齐岳山反冲断层开始强烈活动的时间,反冲断层向下滑脱于寒武系底部的泥岩层,形成双层结构,上层为断弯背斜、下层为被动顶板双重构造(passive-floor duplex),主控断层仍具充注断层性质(图6b),只是该期生烃中心因埋深增加而以生气为主,故主控断层主要表现为气源断层性质;3)喜马拉雅期,随着构造运动的持续挤压、地壳浅部缩短量增大,深层双重构造的逆冲断片冲出地表,主控断层演化为通天断层;同时,地壳整体强烈抬升、剥蚀,致使油气藏开始散失、氧化,遭到破坏(图6c)。本文测试的属同一构造带的桐梓坡渡剖面上样品的磷灰石裂变径迹年龄主要有两组:(60±5) Ma与30~40 Ma,亦反映了这2期主要的构造变形时间。
中坝气田的形成则反映了其主控断层由早期的散逸断层转化为晚期的充注断层的历程。
图6 川东南丁山构造TTB03-64测线剖面演化
中坝气田位于龙门山前陆褶皱—冲带的中部,属盖层滑脱带中双层叠加结构的隐伏构造带,主要由上三叠统须二段和中三叠统雷三段气藏组成(图7)。须二段气藏为煤成气,来自须一段煤系烃源岩;雷三段气藏为油型气,气源主要来自下伏的碳酸盐岩。其形成演化可归纳为以下3个阶段:1)印支末期的构造运动形成古低隆,背斜核部T3x3-5被剥蚀,但区域盖层保存完好,有利于油气聚集,但因此时的主控断层已冲出地表,为散逸断层,故在断层上盘形成残余油藏(图7a),早期生成的油藏遭到严重的生物降解,并破坏殆尽,留下一些储层沥青[26];2)燕山期深埋,生烃中心的烃源岩由生油转为生气,沿断层向此古低隆运移、聚集(图7b);3)喜马拉雅期的构造运动对该断裂影响较弱,因逆冲断距小、并未冲出地表,且断层两侧岩性的岩性对接仍为中—下侏罗统泥质岩,断层封堵性好,故此时该断层为充注断层或气源断层(图7c)。简而言之,中坝气田的主控断层由印支末期的散逸断层转化为喜马拉雅期的充注断层。
图7 中坝气田须二段与雷三段气藏成藏模式
4 结论
1)构造运动对油气保存的建设作用主要表现在构造—沉积旋回控制着生储盖组合特征、构造运动形成的古隆起控制着早期油气聚集以及构造运动控制着现今气藏圈闭的有效性等3个方面。
2)构造运动对油气保存的破坏作用主要表现为区域盖层的剥蚀、深断裂与褶皱作用对封盖性能的破坏、岩浆活动的破坏以及受深断裂控制的水文地质开启程度等4个方面。
3)构造作用对油气保存的破坏与建设作用在空间上的动态转化主要表现在沿逆冲方向从造山带至盖层滑脱带,保存条件具有由坏至好的转化规律;而在盖层滑脱带,深层构造的保存条件要优于浅层构造。
4)构造作用对油气保存的建设与破坏作用在时间上的动态转化是指在多期构造作用改造的地区,控制圈闭的主控断层具有充注断层与散逸断层相互转化的现象。
需要说明的是,构造作用对油气保存条件影响是一个非常综合而又复杂的研究课题。因构造单元位置、构造变形分带、构造变形分层以及构造变形期次的不同,构造作用对油气保存影响的主控因素均存在较大差异,且保存条件的优劣亦是诸多相关因素综合作用的体现,故在工作中应采取构造作用对油气保存的建设作用、破坏作用及其二者在空间与时间上的动态转化的研究思路来进行具体分析。
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