江南—雪峰隆起北缘海相油气富集主控因素和破坏机制

邓大飞，梅廉夫，沈传波，刘昭茜，汤济广，凡元芳

1.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室，武汉 430074

2.长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023

3.西安石油大学地球科学与工程学院，西安 710065

0 引言

江南—雪峰隆起位于长江以南，是以晚前寒武纪浅变质岩系为主体的隆起带，走向由NNE、NE到近EW向，总体向NW突出呈弧形展布（图1）。它分隔南方华夏和扬子两大构造块体，具有复杂的演化历史，特别是大陆构造演化历史，是我国南方一个独特的大地构造单元［1－5］。

江南—雪峰隆起周缘新元古代震旦纪、中—古生代海相地层中发育大量的古油藏和油气显示［6－7］，特别是在其北缘（扬子南缘）形成一条从西到东、绵延近1 400km、宽40～80km、面积约70 000km2的巨型油气成藏带（图1）。该成藏带地质历史时期富集巨量的海相油气，但后期遭受改造和破坏，大部分暴露地表，以古油藏形式产出，其中，麻江古油藏（原始石油地质储量16×108t［8］）、大厂古油藏（原始石油地质储量8×108t）、瓮安古油藏（原始石油地质储量5.12×108t）、王村古油藏（面积约100 km2，沥青富集厚度约60m［9］）、通山半坑古油藏（原始石油地质储量4×108t以上），以及泰山古油藏（原油储量2×108t［10］）等古油藏的原始石油地质储量就接近50×108t。

已有的研究显示，全球油气巨量富集带（区）主要发育于被动大陆边缘、活动大陆边缘及大陆裂谷系中［11］，其探明储量占世界油气探明储量的67%，甚至更多［12］。有利的大地构造背景、充足和有效的烃源岩、有利的储盖组合和圈闭类型是全球油气巨量富集带（区）发育的主控因素，其中大地构造背景在油气成藏富集过程中明显占据主导核心地位。

相较于全球油气巨量富集带（区），江南—雪峰隆起北缘油气巨量富集带可能不具有类似于被动大陆边缘、活动大陆边缘及大陆裂谷系等的大地构造背景。新近的一系列研究指出，扬子陆块（包括江南—雪峰隆起区域）和华夏陆块自加里东构造旋回以来具有相对统一的大陆构造属性［13－15］。虽然长期以来关于扬子陆块和华夏陆块最终拼合的时间存在晋宁期和加里东期等［16－19］不同的认识，但江南—雪峰隆起及其北缘（扬子南缘）自新元古代晚期以来一直在大陆板块内部环境下演化有较为一致的认同［20－23］。

区别于板块边缘的大陆板块内部除裂谷系以外的海相油气巨量富集带在大陆动力学机制下的聚集背景和演化方式事实上已成为探索我国南方海相盆地构造－成藏作用的重要课题。一系列关于大陆地质与大陆构造和大陆动力学［15］、陆棚两侧的台地边缘礁滩［24］、斜坡带和构造活动枢纽［25］的认识目前正在推动大陆构造、区域构造带、烃源岩和储层等成藏物质基础的发育背景等相关领域的发展。

笔者通过对江南—雪峰隆起北缘（扬子南缘）海相油气陆内巨量富集的主控因素和破坏机制的研究，对比全球油气聚集带（区）发育的主要原因，试图建立海相油气富集和破坏的相关模式。研究有助于理解华南大陆陆内演化过程与海相油气聚集和破坏的响应关系，促进江南—雪峰隆起北缘（扬子南缘）或类似的大陆构造带的海相油气的评价和勘探。

1 海相油气富集的主控因素

南方海相油气富集的主控因素主要包括充足和有效的烃源、良好的后期构造保存条件、有利的构造岩相带和优质储层、多期多源供烃和多期调整成藏及晚期定位的有效匹配等。具体到江南—雪峰隆起北缘的海相油气富集，笔者认为两套优质烃源岩的发育和两期良好的成藏时空匹配关系是其油气富集的两个主控因素。而这两个因素又具有其独特的大地构造背景和演化特征，使得江南—雪峰隆起北缘海相油气富集具有与全球油气巨量富集区（带）相异的特性。

1.1 两套优质烃源岩

下寒武统烃源岩和下志留统烃源岩是江南—雪峰隆起北缘两套优质烃源岩。

江南—雪峰隆起北缘及邻区自寒武纪以来经历了多期构造运动（图2）。

早寒武世，江南—雪峰隆起处于华南板块较深水的陆内坳陷，其北缘为陆内坳陷与扬子陆内台地之间的斜坡带（扬子陆块南缘）（图2a），该斜坡带与现今江南—雪峰隆起北缘海相油气巨量富集的走廊带在空间上基本重合（图3）。隆起北缘下寒武统烃源岩包括黔湘鄂牛蹄塘组或九门冲—杷榔组、苏浙皖的荷塘组，其形成和展布受控于陆内坳陷斜坡这一烃源岩有利发育构造部位，总体沿扬子陆块南缘呈带状展布。岩性以灰—黑色泥质、炭质页岩为主，有机质类型主要为腐泥型，是一套成烃潜力巨大、为江南—雪峰隆起北缘海相地层提供主力烃源的优质烃源岩。

烃源岩发育中心包括上扬子区南缘的黔南地区（厚50～350m，有机碳丰度值为2%～11%，麻江地区更高达17%～22%）、中上扬子区的湘鄂西黔东南地区及江汉南部断块区（厚50～450m，有机碳丰度值为1%～8%，中扬子区南缘通山地区高达17%）、下扬子区南缘下寒武统发育中心在江南—雪峰隆起，并向隆起北缘呈环带状展布（厚150～350 m，有机碳丰度值为2%～5%）（图3）。黔南坳陷及邻区古油藏分布区，下寒武统烃源岩累计总生油量可达2 314.9×108t［8］，为麻江、瓮安、铜仁、丹寨等古油藏提供了充足和有效的烃源。

下志留统龙马溪组黑色炭质页岩及泥岩是江南—雪峰隆起北缘第二套海相烃源岩。早志留世，雪峰古隆起区（古陆内隆起区）北界在现今江南—雪峰隆起北界略靠南，江南—雪峰隆起北缘发育于雪峰古隆起北缘斜坡部位（图2b），沉积环境为浅水陆棚［26］和滞留环境［27］。由于雪峰等古隆起的形成，导致下志留统烃源岩主要发育于局部性闭塞缺氧环境。该套烃源岩岩性以黑色炭质泥页岩为主，有机质类型主要为腐泥型，烃源岩受控于古江南—雪峰隆起，沿斜坡带状展布。在湘鄂西隆起北缘地区烃源岩厚40～80m，有机碳丰度值为1%～3%；黔南坳陷下志留统底部发育一套黑色页岩，厚度在60m以内，有机碳丰度值普遍小于4.0%。下志留统烃源岩主要为中上扬子南缘古油藏提供烃源，使部分古油藏油源具有混源特征，如南山坪古油藏、半坑古油藏和凯里残余油藏等。

1.2 两期良好的成藏时空匹配关系

江南—雪峰隆起北缘自加里东构造旋回以来经历了包括加里东期、晚印支—早燕山期、晚燕山—早喜马拉雅期和晚喜马拉雅期4个大的构造旋回，是我国南方叠合盆地和改造盆地复杂构造体制转换和频繁的旋回性演化的典型代表。在这4个大的构造旋回中，加里东期构造旋回和晚印支—早燕山期构造旋回与江南—雪峰隆起北缘海相油气富集有着密切的成藏时空匹配关系［5］。

加里东构造旋回主要构造运动可以划分为3期：第一期发生于晚奥陶世末（都匀运动），波及粤西云开大山、粤中、粤东和粤北地区与福建全境、赣中南、湘东南及桂东北一带；第二期发生于中志留世末，涉及湘中南、赣西和桂东北等地，构造活动强度由南东向北西增强；第三期发生于晚志留世末（广西运动），是加里东期以来最强烈的一次构造运动，形成了北东向广阔的加里东期构造带［5，28－29］。华夏陆块从南东向北西发育大量的逆冲褶皱构造，强度由华夏到江南—雪峰构造带向扬子区逐渐减弱，江南—雪峰隆起北缘、扬子南缘发育宽缓的褶皱区，这些隆起边缘带大型和宽缓的背斜（或复背斜、复向斜）成为加里东期烃类聚集的主要空间（图2c）。

图2 江南—雪峰隆起北缘及邻区构造格架及演化框架模式剖面（剖面AB位置见图1）Fig.2 Section of structural framework and evolutionary model at the northern margin of the Jiangnan－Xuefeng uplift and its neighboring area（section AB position shown in Figure 1）

在中国南方加里东期是一次大规模的油气成藏期，形成了江南—雪峰隆起北缘、川中隆起等区域巨型的油气聚集带。江南—雪峰隆起北缘以下寒武统为烃源岩的油藏，如麻江古油藏、南山坪古油藏、泰山古油藏等主要形成于加里东期。下寒武统烃源岩成熟期主要在加里东中晚期，其生烃高峰在志留纪，生烃中心也主要分布于江南—雪峰构造带北缘，加上同期或稍早形成的大型和宽缓的背斜构成了时间和空间上匹配关系良好的成藏格局。江南—雪峰隆起北缘加里东期烃源岩生排烃史、储层演化史和构造发育史三者匹配关系良好，有利于北缘巨型油气聚集带的形成。正是在这一良好的时空匹配关系条件下，油气向麻江、南山坪和泰山等北缘古背斜有利油气运移指向区运移并聚集成藏（表1）。

图3 江南—雪峰隆起北缘及其邻区早寒武世构造框架及烃源岩属性Fig.3 Structural framework and source rock property at the Early Cambrian in the northern margin of the Jiangnan－Xuefeng uplift and its neighboring area

晚印支—早燕山期是中国南方发生重大构造变革的关键时期，不仅结束了南方海相沉积的发展历史，而且使中国南方大部分地区的中、古生界发生断裂和褶皱［21，30－32］。江南—雪峰隆起在印支期是扬子和华夏统一的华南板块中的陆内构造带，在加里东期隆起后经历沉降，再一次成为隆起区。晚印支期从华夏到江南—雪峰隆起及其北缘的构造作用是从南东向北、北西方向的挤压逆冲，强度由华夏到江南—雪峰隆起向扬子区逐渐减弱，江南—雪峰隆起北缘、扬子南缘发育宽缓的褶皱区，伴随部分高角度基底卷入的压性断块和基底逆冲构造［33］。这些隆起边缘带大型、宽缓的背斜和基底卷入的压性构造成为晚印支期烃类聚集的主要空间（图2d）。

随着三叠系的覆盖，江南—雪峰隆起北缘下志留统烃源岩进一步深埋，到晚印支期进入生油高峰，油气源在适当的条件下聚集于以志留系和中、下三叠统含膏区域性盖层为封闭层、晚印支期挤压作用形成的断层相关背斜的圈闭中［34］。江南—雪峰隆起北缘晚印支期烃源岩生排烃史和构造发育史之间匹配关系良好，有利于北缘印支期油气聚集带的形成。正是在这一良好的时空匹配关系条件下，油气向凯里、半坑等北缘印支期古隆起边缘有利油气运移指向区构造聚集成藏（表1）。

1.3 讨论

发育于加里东早、中期以陆内坳陷斜坡带（下寒武统）和陆内隆起边缘闭塞缺氧环境斜坡带（下志留统）为代表的优质烃源岩为江南—雪峰隆起北缘海相油气富集提供了丰厚的成烃基础物质。具有拉张构造背景下克拉通边缘斜坡带、台缘斜坡和台内裂陷是海相优质烃源岩发育的主要场所［35－36］，其原因可能是具有初级生产力、沉积速率、埋藏有机质保存、海平面变化、上升流和热液活动等综合优势。应用地球生物学方法评价烃源岩优劣也关注初级生产力、沉积有机质和埋藏有机质［37］。江南—雪峰隆起北缘下寒武统在陆内坳陷斜坡带环境下发育成优质烃源岩：一是具有边缘斜坡带高初级生产力的基本条件和欠补偿有机相的发育，二是可能具有来自南部台内坳陷或裂陷的热水活动的影响。南方下寒武统优质烃源岩形成机制和背景主要包括板内活动控制的盆地类型［26］、大陆边缘斜坡相［35］和热水活动－上升洋流－缺氧事件模式［38］等。江南—雪峰隆起北缘下寒武统优质烃源岩在陆内坳陷斜坡带环境下的形成机制还需要进一步探索。由于雪峰—黔中隆起的阻隔作用，隆后盆地为局限的浅海环境［39］、或半闭塞滞流海盆［26］、或水体滞流的台内盆地环境［35］等，形成了以早志留世龙马溪组黑色页岩为代表的烃源岩。该套烃源岩发育于南方大地构造格局或沉积盆地性质发生重大变革的转换时期［40］，同时与全球性的缺氧事件密切相关［41］。

江南—雪峰隆起北缘是加里东晚期和印支晚期构造作用的波及地带，形成以北缘为走廊带的基底褶皱带、边缘褶皱、厚皮构造等。隆起北缘（扬子南缘）发育的宽缓褶皱区和隆起边缘带宽缓的背斜（或复背斜、复向斜）成为加里东期和印支期烃类聚集的主要空间。

正是由于江南—雪峰隆起北缘在加里东期和印支期陆内坳陷斜坡带和古隆起边缘带在空间上的叠合所提供的成藏物质基础和烃类聚集的空间基础，才导致了隆起北缘（扬子南缘）海相油气巨量富集。而陆内坳陷斜坡带和古隆起边缘带在江南—雪峰隆起北缘的叠合关系似乎不是一种时空上的巧合，它可能是江南—雪峰隆起陆内构造体系在时空上继承性发育的必然，直接响应于华夏与扬子两陆块长期、特别是加里东期和印支期陆内相互作用导致的雪峰陆内构造系统的发育和演化［15，28，31］。

2 海相油气的改造和破坏

除凯里残余油藏外，目前发现的江南—雪峰隆起北缘富集的海相油气在经历了两个关键构造时期的破坏之后已被改造成为古油藏。

2.1 破坏的关键时期和方式

构造－成藏旋回的晚期或末期往往是油气改造破坏的关键时期，事实上通过对构造旋回构造作用的强度和方式的揭示，以及典型油气藏的解剖等可以解释旋回的晚期或末期油气的改造破坏［5，33］。

江南—雪峰隆起北缘经历了加里东旋回末期和晚印支—早燕山旋回晚期（主体发生于侏罗纪末期）（图2e）的隆升剥蚀、断裂开启和岩浆活动之后，形成了现今隆起北缘巨量海相油气改造和破坏的基本格局（表2）。虽然后续的晚燕山—早喜马拉雅期构造旋回和晚喜马拉雅期构造旋回在江南—雪峰隆起北缘同样表现为抬升、褶皱、推覆、剥蚀作用，但这只是对前期构造作用的继承和发展，加里东旋回末期和晚印支—早燕山旋回晚期才是油气藏改造和破坏基本格局确立的关键时期。

表1 加里东期和晚印支期江南—雪峰隆起北缘典型油气藏成藏演化特征Table 1 Evolution of reservoir formation about typical paleo－reservoirs in the northern margin of the Jiangnan－Xuefeng uplift at Caledonian and the late Indochina

表2 江南—雪峰隆起北缘典型古油藏关键破坏期及机制分析Table 2 Key periods and mechanisms of destruction about typical paleo－reservoirs in the northern margin of the Jiangnan－Xuefeng uplift

加里东旋回末期，江南—雪峰隆起北缘大幅度抬升，大面积出露奥陶系—新元古界，黔东、湘中、赣中、皖南、浙西地区晚震旦世至早志留世近万米的沉积，于广西运动时大规模抬升回返、剥蚀，隆起北缘区域上形成泥盆系和志留系的平行不整合。下古生界主要含油层系大面积暴露遭受剥蚀，结束了加里东旋回期油气运移、聚集的格局。加里东中、晚期已经形成的油气藏部分因褶皱抬升剥蚀而遭受不同程度的破坏。如：麻江油藏在广西运动末，褶皱隆升使得志留系盖层在背斜核部被剥蚀，储层裸露或受大气水的淋滤，导致原油轻组分的散失、氧化降解，形成沥青状稠油；翁安古油藏高部位志留系、奥陶系被剥蚀殆尽，下二叠统超覆于寒武系上，导致油气部分散失；而泰山古油藏由于盖层厚度大、储集层位低，广西运动时抬升剥蚀的盖层较少，未造成实质性破坏，油藏得以部分保存（表2）。

晚印支期—早燕山旋回晚期的构造运动（主体发生于侏罗纪末期）是对整个中国南方油气成藏改造和破坏的最关键时期［5，33］，对江南—雪峰隆起北缘油气聚集带产生了巨大的影响，导致隆起北缘大部分油气藏遭到改造破坏。早燕山晚期，江南—雪峰隆起北缘急剧抬升，断裂普遍发育，大部分古油藏由于地层剥蚀深达下古生界及断裂开启，造成烃类逸散而破坏（如麻江、瓮安、南山坪古油藏等），仅凯里地区残存部分二叠系盖层、油气重新调整形成残余油藏而未彻底破坏。部分油藏则由于抬升剥蚀和燕山期岩浆活动而彻底破坏（如半坑古油藏、泰山古油藏等）（表2）。Liu 等［34］利用流体包裹体40Ar/39Ar同位素等定年技术，定量化地揭示了半坑古油藏成藏演化过程，认为晚印支期（228Ma左右）为原生油气藏形成阶段和早燕山期（149Ma左右）为油气藏改造破坏阶段。江南—雪峰构造带及其北缘（特别是黔东南坳陷）逆冲构造的下伏构造带（地球物理资料揭示出以中、古生界为反射特征的结构层）不排除存在原生油藏或原生气藏的可能。

2.2 讨论

古隆起有利于储层的发育、油气的运移与聚集和大中型油气田的形成，隆起轴部及上斜坡带是油气聚集的最佳部位［42］。但一个受后期多次强烈构造改造的古隆起对油气的保存却有实质性的影响。显然，随着构造旋回晚期或末期最强烈构造作用的到来，江南—雪峰构造带北缘也最先遭受隆升剥蚀、褶皱、断裂及岩浆作用的影响。以晚印支—早燕山构造旋回为例，由江南—雪峰隆起发轫的从湘鄂西到川东陆内构造递进扩展变形，从南东向北西逐渐减弱［43］，导致了江南—雪峰隆起北缘海相油气成藏的主体破坏。

虽然江南—雪峰隆起北缘所处的陆内坳陷斜坡带和隆起边缘斜坡带的叠合部位在地质历史时期的良好时空匹配关系促使了隆起北缘海相油气富集成藏，但江南—雪峰隆起及其北缘自加里东期以来所经历的陆内构造演化是“中国式”大陆［5，44－45］构造演化复杂性的典型代表，处于厚皮构造向薄皮构造转化的过渡区域［46］，构造作用活跃，造成了隆起北缘富集的海相油气破坏的事实。隆起北缘是油气改造和调整的活跃区域，也是油气成藏改造样式丰富多彩和值得进一步探索的地区。

3 结论

1）下寒武统和下志留统两套优质烃源岩、加里东旋回中—晚期和晚印支期—早燕山旋回早期两期良好的成藏时空匹配关系是江南—雪峰隆起北缘海相油气富集的主控因素。两套优质烃源岩分别发育于陆内坳陷斜坡带和古隆起边缘斜坡带，具有边缘斜坡带高初级生产力的基本条件和欠补偿有机相的发育环境以及可能具有来自南部台内坳陷或裂陷的热水活动的影响和水体滞流的台内盆地环境。江南—雪峰隆起北缘是加里东晚期和印支晚期构造作用的波及地带，发育的宽缓褶皱区、隆起边缘带宽缓的背斜（或复背斜、复向斜）成为加里东期和晚印支期烃类聚集的主要空间。

2）江南—雪峰隆起北缘聚集的海相油气经历了加里东旋回末期和晚印支—早燕山旋回晚期两个关键破坏期，通过隆升剥蚀、断裂开启和岩浆活动等方式形成了现今油气改造和破坏的格局。构造旋回的晚期或末期往往是油气改造破坏的关键时期，从隆起到隆起边缘再到克拉通内部往往是构造递进扩展变形的发育顺序，隆起边缘因为邻近隆起易遭受多种方式的改造作用，且构造作用强度大。江南—雪峰隆起北缘是油气成藏改造的活跃区域。

3）全球油气巨量富集区（带）主要发育于被动大陆边缘、活动大陆边缘及大陆裂谷系中，而江南—雪峰隆起北缘具有不同的大地构造背景。隆起北缘的陆内坳陷斜坡带和陆内隆起边缘斜坡带的叠合斜坡带是大陆块体内一种新的油气巨量富集单元。时空匹配的叠合斜坡带既是油气聚集的有利场所，又是油气改造的活跃区域。进一步理解华南大陆陆内演化过程与海相油气聚集和破坏的响应关系，对江南—雪峰隆起北缘或类似的大陆构造带的海相油气的评价和勘探具有明显的促进作用。基于隆起北缘逆冲构造发育的事实，有理由相信在江南—雪峰隆起北缘，特别是其下伏构造带具有油气、特别是天然气勘探潜力，值得进一步探索。

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