川西前陆盆地多种有机能源矿产共存规律研究*

刘迎松 孟万斌

(1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学 2.成都理工大学沉积地质研究院)

0 引言

沉积盆地为沉积矿产赋存的基本单元和成藏(矿)的大系统。在盆地形成、演化和后期改造过程中，这些矿产同盆成生共存、聚散、成藏(矿)和定位[1]。然而长期以来，前人对各种能源矿产成藏机理的研究，主要是集中在油、气、煤等单种能源矿产的成藏特征，较少对多种能源矿产之间的联系，共存成藏机理及其富集规律的研究[2,3]。四川盆地是中国重要的石油、天然气、油砂、煤等多种能源矿产共存的重要盆地之一。通过综合分析川西前陆盆地天然气、油砂、煤等有机能源矿产的成藏(矿)特征及其在时空配置上的关联性，探讨成藏(矿)的统一地质条件，揭示盆地多种有机能源矿产同盆共存分布规律和成藏(矿)机理，对于川西前陆盆地多种能源矿产的综合研究以及综合勘探利用具有重要的理论和实践意义。

1 川西前陆盆地多种能源矿产形成的地质背景

1.1 川西前陆盆地构造演化特征

川西前陆盆地是位于四川盆地西部晚三叠世以来发育的前陆盆地[4]，呈北东向展布，西以安县—都江堰断裂与龙门山冲断带为界，东以龙泉山—南江一线为界，南以峨眉—荥经断裂与川滇南北构造带相接，北至米仓山前缘。川西前陆盆地属陆内前陆盆地，其发展与龙门山造山作用相伴相生，先后经历了周缘前陆盆地阶段、陆内前陆盆地阶段以及晚期衰亡阶段，其中，周缘前陆盆地阶段是有机能源矿产物质母源聚集的最主要时期。川西前陆盆地的形成始于印支运动的末期，经历了燕山运动和喜山运动，各时期的构造运动控制着盆地的地层沉积、构造形成和多种能源的成藏。在印支、燕山和喜马拉雅旋回中的多期次活动使前陆盆地内部形成了多个构造运动界面以及北东向、近东西向和近南北向三组主要构造(图1)。川西前陆盆地已发现的油气田(藏)主要集中于上述构造带上[5-11]。

图1 川西前陆盆地构造区划及能源矿产分布

1.2 川西前陆盆地沉积充填特征

川西前陆盆地充填地层厚度巨大，由海相—海陆过渡相至陆相沉积物构成，主体为陆相沉积物。晚三叠世，须家河组时期在横向上自西而东由辫状河(扇) 三角洲—湖泊(沼泽)沉积—小型三角洲沉积体系构成，是盆地内有机能源矿产物质母源聚集的最主要时期。侏罗纪主体为陆相沉积，主要由冲积扇沉积体系和湖泊沉积体系构成。进入蓬莱镇沉积时期，龙门山显著隆升，在山前形成多个冲积扇。早白垩世发育河流及河漫湖相沉积；中晚白垩世盆地整体表现出萎缩态势，出现山前冲积扇砾岩。始新世中晚期，受印亚大陆碰撞缝合的影响，川西地区整体抬升，并在后期遭受改造[12-14](图2)

图2川西前陆盆地晚三叠世地层系统、构造事件划分及能源矿产分布特征

2 川西前陆盆地多种有机能源矿产共存规律

2.1 多种有机能源矿产空间分布

纵向层位上，川西前陆盆地的油气主要集中在上三叠统须家河组、侏罗系沙溪庙组、蓬莱镇组、遂宁组；煤主要集中在上三叠统须家河组和小塘子组；油砂主要集中在侏罗系沙溪庙组(图2)。平面上，川西前陆盆地已发现的气田(藏)主要集中于龙门山前缘的北东向构造以及燕山早期的三排近东西向构造带上；油砂主要分布在龙门山前缘扩展变形带(图1)的厚坝—天井山—矿山梁一带；煤在整个前陆盆地均有分布，但是无成藏规模，主要以薄煤层或者煤线的形式产出。

(1) 油气的分布

川西前陆盆地在须家河组阶段发育了体积巨大、丰度高和品质好的碎屑岩领域的主要烃源岩，其生烃中心位于德阳—彭州—大邑一带，发育马鞍塘组—小塘子组、须三段和须五段三套主要烃源岩，分别于中侏罗世、晚侏罗世和白垩纪进入生排烃高峰期。储集层包括须二段、须四段、沙溪庙组和蓬莱镇组，遂宁组等。现今大中型气田共9个，其中大型气田2个、中型气田7个，5个含气层位分别为上三叠统须家河组、侏罗系沙溪庙组、蓬莱镇组、遂宁组，以须家河组和中上侏罗统陆相气藏为主，储集层主要以砂岩为主(表1)[15]。

(2) 油砂的分布

油砂主要为厚坝和天井山油砂矿，分布在厚坝—天井山—矿山梁一带(图1)，其产出层位为侏罗系沙溪庙组和泥盆系。龙门山北段前山带和山前带是我国重要的油气聚集带，烃源岩层位众多，油源丰富，但是由于印支期以来遭受到多次逆冲推覆作用，致使该区构造变形极其复杂，油气圈闭、保存条件较差，使其成为四川盆地油砂资源极其有利的区域[16]。

(3) 煤的分布

川西前陆盆地煤系主要发育于须家河组 一、三、五层段，其余层段中，有时也发育煤层煤线(图2)。上三叠统须家河组含煤建造暗色泥质岩累积厚度可达1500 m，一般数百米，在横向上，须家河组自西而东由辫状河(扇)三角洲相—湖泊(沼泽)沉积体系—小型三角洲沉积体系构成。湖盆和沼泽，有利于泥炭沉积，从而为煤的聚集提供条件。煤层累积厚度可达28m，但煤层厚度较薄，成藏规模不大。

2.2 多种有机能源矿产共存成藏规律及控制因素

同盆共存的多种能源矿产生成、聚散、成藏(矿)和定位及其时空配置和动态消长变化等，总体受盆地动态演化和改造过程以及内外动力地质作用的控制。盆地的构造演化决定了多能源矿产的富集共存成藏。

(1) 盆地演化与多种能源矿产共存成藏的关系

川西前陆盆地的形成和演化具有阶段性，盆地经历了周缘前陆盆地阶段、陆内前陆盆地阶段以及晚期衰亡阶段，盆地演化多阶段决定了多能源矿产成藏。晚三叠世末期的印支运动是川西前陆盆地由海相沉积转为内陆湖相沉积的重要转折时期[17]，盆地周边物源丰富，龙门山古陆、康滇古陆、米仓山-大巴山古陆和江南古陆分别从西、西南、北和东南四个方向为盆地提供了丰富的碎屑沉积物,在川西坳陷发育了冲积扇-河流-三角洲-湖泊(沼)沉积体系，形成了三套烃源岩(小塘子-马鞍塘、T3x3、T3x5)夹多套煤层以及两套储集层(T3x2、T3x4)这三套烃源岩为须家河组及其后的侏罗系和白垩系的原生和次生气藏提供了丰富的气源。印支运动晚幕后的燕山期，川西前陆盆地持续沉降，在侏罗纪和白垩纪期间在盆地近源区堆积了超过5km厚的冲积物、河流三角洲堆积物以及湖泊堆积物[14]，在侏罗系沙溪庙组、蓬莱镇组、遂宁组及白垩系夹关组形成多套储层，同时为侏罗系的油砂矿提供储集载体。在上述盆地演化过程中，须家河组时期盆地为周缘前陆盆地阶段，沉积体系为由辫状河(扇)三角洲相—湖泊(沼泽)沉积体系—小型三角洲沉积体系构成，有利于有机物质的聚集，是盆地内有机能源矿产物质母源聚集的最主要时期。从成藏时间上可看出，盆地演化与成矿显示出良好的耦合性。

(2)构造演化与能源矿产定位、成藏的关系

变革时期的构造事件是盆地多种矿产共存成矿的关键因素和先决条件。燕山期是川西前陆盆地油气藏形成的关键时期，主应力方向为北东—南西向，其间先后形成了成都坳陷、梓潼坳陷和名山—雅安沉积坳陷以及绵竹—盐亭隆起带、邛崃—新津隆起带的“三坳两隆”构造格局，其控制着油气生成和运移成藏。喜山期构造应力场主应力方向变为北西—南东向，其作用力由西向东逐渐减弱，在前陆盆地西部山前带的古气藏起破坏作用，对前陆盆地中2个隆起带起到改造和改善作用，形成残留原生气藏(中坝气藏)和原次生气藏(新场气藏)以及油砂矿(厚坝油砂)。

构造运动产生大量的断裂构造，并在其附近产生大量的次级构造裂隙，这些裂缝和断裂给油气的运移创造了一种畅通的渗流系统，一方面，它们在改善致密储集层物性的同时也为次生气藏的形成提供了输导条件，但另一方面，断裂构造的发生也使古油藏遭受破坏，为油砂的形成创造了一定的地质条件，因此，这些断裂和裂缝成为侏罗系成藏的关键控制因素和形成大中型油气田和油砂矿的主要条件之一，对油气分布富集有明显的影响，川西前陆盆地已发现的侏罗系次生气藏，绝大多数均存在沟通上三叠统与侏罗系间的气源断层。

多期的构造运动又使盆地断裂具有周期性，将盆地内已经成藏的油气资源运移破坏甚至散失殆尽。川西前陆盆地的油气分布主要受控于早期构造的展布，特别是早期北东向和近东西向构造的叠加部位油气富集，并因此控制了晚期次生气藏的位置。目前已发现的绝大多数气藏(田)均主要受构造控制，油气分布与构造展布具有良好一致性(图1)。盆地的断裂活动使龙门山北段的油气沿断层运移到地表附近聚集成藏，构造运动又使这些古油藏抬升遭受剥蚀，形成了现在厚坝地区沙溪庙组的油砂。

盆地内部北东向延展的大断裂，控制了聚煤盆地的坳陷深度和沉积范围、含煤建造的类型、组合特征、相带的展布及厚薄煤带的赋存区域。由于龙门山断裂活动性强，上升幅度大，川西前陆盆地断褶带下降深，早中生代沉积了巨厚的冲积洪积相地层，虽有泥炭沼泽发育，但多为迅速的沉降运动所破坏，仅形成薄煤层。

3 结论与认识

(1)川西前陆盆地油气-油砂-煤虽然分布于盆地不同构造单元和地层，但其成藏时空上却有明显的共存统一规律。

(2)沉积矿产成藏和定位主要发生在盆地演化末(晚)期和之后，这是同盆共存的各类能源矿产相互作用的主要时期。其中，区域隆升和剥蚀对多种能源矿产的成藏(矿)作用和分布特点有重要的影响。

(3)构造是多种能源矿产共存富集的控制因素和先决条件，强烈的构造作用下使多种能源成矿系统转变成开放体系，导致多能源矿藏的形成。川西前陆盆地成藏(矿)过程和期次与盆地演化—改造的阶段及主要地质事件有明显的响应和密切的耦合关系。后者是前者发生的基础和背景，前者对后者有明显的响应。

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