全球地壳隆坳演化与盆地

康玉柱

(中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083)

多年来，笔者从全球地壳构造变形特征出发，探讨了地球的地壳构造变化规律[1-2]。由于地球自转旋力、天体对地球的作用、地球内部放射性物质、地壳各部位的厚度及密度不同等因素，出现了规模大小不等、方向不一、性质有别的各种地应力。这些复杂的地应力，致使地壳产生构造变形，但总体为隆起与坳陷演化。地壳隆起成为造山带或隆起区，坳陷则变成为各种类型的盆地。全球盆地类型可分为5大类，即裂陷—克拉通盆地、克拉通内坳陷盆地、前陆盆地、断陷盆地及坳陷盆地等；全球构造变形样式主要有8种，不同盆地类型及构造样式控制着油气的分布。

1 全球主要构造运动

地壳岩石圈的构造演化是以地壳的主要构造运动为动力，它们的形成演化与分布规律受地壳运动方式、时期及其变化规律影响。

中国及全球主要的构造运动见表1。

表1 全球主要构造运动Table 1 Main tectonic movements in the world

2 地壳变形的主要形式

地壳变形的主要形式有3种，即拉张形成坳陷(盆地)、挤压形成隆起、走滑形成坳陷(盆地)及隆起。它们相应存在，有隆起就有坳陷。相邻上升隆起地方产生强力挤压，必然造成相邻区大面积拗陷。经过理论分析和实际调查，褶皱造山带承受过强烈的水平挤压，而大面积沉降能够提供强大的水平挤压。又因为大面积的沉降过程，通过力的传递，逼迫较深部的热能、气、液和岩浆，以弧顶向下的弧形抛物线，近似水平运动，往相邻上升地区以至较远地带转移、侵入和上升，在隆起带较深部形成相向对流及对撞的强大抬升作用。这是地壳运动以沉降为主的一个基本和重要特点。

沉降过程会产生侧压力，则容易产生强烈变形、褶皱、推覆体等现象。地槽演化在返回阶段早期，产生各种现象可说明这一点。地球物理资料证明，大西洋、印度洋和北冰洋等的大洋边缘，不整合叠加在邻近大陆部分中生代以前的构造之上。这充分表明是由大洋盆地的巨大面积沉降过程，产生强大的水平动力矩作用的结果。

区域地质常见复式大背斜与大向斜相间重复出现。其中，复式大背斜的岩层发生强烈褶皱、相对上升隆起，常见有火成岩、断裂等；而在大向斜部位，即为沉降坳陷——盆地。

3 全球八大构造变形样式

纵观全球构造变形样式主要有8种[1-5]：(1)东西向构造变形样式；(2)南北向构造变形样式；(3)北东向构造变形样式；(4)北北东向构造变形样式；(5)北西向构造变形样式；(6)山字型构造变形样式；(7)S型或反S型构造变形样式；(8)旋扭构造变形样式。但主体构造样式是东西向和南北向构造样式。

全球构造变形样式的演化具有阶段性、继承性、差异性、迁移性和转换性等5种特征，显现出各构造变形样式的复杂性。总之，隆起与坳陷是地壳变形的主要特征。

构造变形样式控制着各大陆内大小陆块的成生演化，而各陆块又控制和影响构造变形样式的形成和演化，它们相互作用造就了现今全球构造格局及海陆变迁。

4 盆地类型与油气分布规律

经过多年研究，笔者将全球盆地划分为5大类型，即裂陷—克拉通盆地、克拉通内坳陷盆地、断陷盆地、前陆盆地和坳陷盆地。现以中国发育的盆地类型为代表，论述其油气分布规律[6-11](表2)。

表2 中国震旦纪—古生代发育盆地演化阶段Table 2 Evolution stages of Sinian-Paleozoic basins in China

4.1 古生代克拉通盆地油气分布

中国的克拉通盆地主要分布于中朝地台、扬子地台、塔里木地台和准噶尔地台(图1)[12]；油气主要分布在盆地的古隆起、古斜坡、区域性不整合及断裂带等处(图2)。

图1 中国古生代克拉通盆地演化据文献[12]修改。Fig.1 Evolution of Paleozoic cratonic basins in China

4.1.1 古隆起

古隆起是指古生代沉积时就是隆起区，这些长期发育的古隆起是油气运移的指向区。如塔里木盆地的沙雅隆起、卡塔克隆起(图2)；准噶尔盆地的陆梁隆起；鄂尔多斯盆地的乌审旗隆起、东部隆起；四川盆地的乐山隆起、开江隆起、江油隆起、大兴隆起等(图3)。

图2 塔里木盆地油气分布Fig.2 Oil and gas distribution in the Tarim Basin

图3 四川盆地油气分布示意Fig.3 Oil and gas distribution in the Sichuan Basin

4.1.2 古斜坡

古斜坡同样是油气运移的指向区，其紧邻生烃坳陷，油气源充足，有利于成藏。如塔里木盆地的麦盖提斜坡、孔雀河斜坡；准噶尔盆地的玛湖斜坡、准南斜坡；鄂尔多斯盆地的伊陕斜坡；四川盆地的北部斜坡等。

4.1.3 区域性不整合

中国古生代区域性不整合面主要包括加里东中期构造运动形成的奥陶系顶部不整合面、海西早期运动形成的志留系—泥盆系顶部不整合面和海西末期运动形成的二叠系顶部不整合面。不整合面之上的砂岩、砾岩及不整合面下的碳酸盐岩风化壳，都有良好的储集性能，可作为油气运移的良好通道。比如塔里木盆地阿瓦提和满加尔坳陷等多套生油层，均是受不整合面所控制(图4)。

图4 塔河油田断裂不整合控油模式Fig.4 Oil controlling mode of fault unconformities in the Tahe Oilfield

4.1.4 断裂带

大型断裂带也是油气的主要富集带之一，在各大盆地均有分布。发育于古隆起边缘的区域性断裂，一般具有活动历史长、规模大、断层破碎带宽等特点，对油气主要起垂向沟通作用，构成了区域上的烃源断层。

4.2 中新生代断陷盆地油气分布

中新生代断陷盆地主要分布在中国东部[3,13-20]，由于印度板块碰撞和大规模排斥运动的产生，中国大陆东部在边缘海扩张以及大陆深部物质蠕散的运动体制下，改变了过去的状态，这时期整个大陆向洋伸展扩张，大陆东部在隆起背景的基础上形成下压上张，并在地壳减薄的机制下形成陆内断陷盆地。

油气主要分布在陡坡带、缓坡带和中央构造带等部位(图5)。陡坡带是断陷盆地伸展活动的起始带，是控凹主断层的发育部位。陡坡带具有坡度陡、物源近、古地形起伏大、相带窄、变化快和构造活动强烈等特点。缓坡带是断陷盆地箕状凹陷的重要组成部分，是油气运移的重要指向区。缓坡带构造比较简单，一般发育有鼻状构造，如果上倾方向有遮挡，就可形成油藏。一般发育有两组断层，将基岩块体切割成若干次级的翘倾断块，在翘倾断块的断棱部位有利于潜山和潜山油气藏的形成，在断块的腰部有利于地层超覆油藏的形成。中央背斜带是由断层活动引发地层塑性拱张而形成的,背斜顶部往往发育多组断裂,构造面貌十分复杂,可形成多种圈闭类型(背斜、鼻状构造、断块等)。

图5 渤海湾断陷盆地构造剖面及油气分布示意据胜利油田，2016。Fig.5 Structural section and hydrocarbon distribution of the Bohai Bay Basin

断陷盆地沉积特征上一般表现为浊积扇、冲积扇、三角洲扇、海底扇等，结合断裂的展布，有利于形成岩性或构造—岩性圈闭。

4.3 中新生代前陆盆地油气分布

中新生代前陆盆地主要分布在中西部地区[11,21-24]，前陆盆地油气主要分布在3个构造带内：断褶带、斜坡带和逆掩带(图6)。

图6 塔里木盆地库车前陆盆地构造剖面及油气分布示意Fig.6 Structural section and hydrocarbon distribution of the Kuqa Foreland Basin, Tarim Basin

4.3.1 前陆断褶带

油气主要分布在断褶带2～3排断裂构造带内,而且以背斜含油为主,特别是双重构造之间的逆冲断裂下盘背斜控油气。比如准噶尔盆地呼图壁气田、塔里木盆地克拉2气田、柴达木盆地冷湖油田等。

4.3.2 前陆斜坡带

斜坡带位于油气运移指向区，构造相对较稳定，也是油气富集的有利区带。比如塔里木盆地的牙哈油气田、准噶尔盆地的永进油气田等。

4.3.3 前陆逆掩带

该带地质条件复杂,随着三维地震和钻井技术的进步,能识别冲断层下伏的构造面貌和圈闭条件,越来越多的油气逐渐被发现。如酒西盆地青西油田、塔里木盆地胜和1井等。

4.4 各类扭动构造控制油气

以地质力学理论为指导,通过对多个盆地构造体系控油作用研究[17,25-32],认识到油气田分布主要受各类低序次扭动构造体系的控制,具有典型的帚状构造、雁列构造、旋扭状构造、反S型构造、入字型构造等特征。

4.4.1 帚状构造带

塔中帚状构造体系位于塔里木盆地中央隆起带中部卡塔克隆起上，为一向北散开、向东南收敛的帚状构造型式(图7)。塔中油气区目前的工业油气发现主要集中在塔中Ⅰ号、塔中Ⅱ号断裂带东部及塔中北斜坡。

图7 塔里木盆地塔中帚状构造及油气分布Fig.7 Broom structure section and hydrocarbon distribution in the Tazhong area, Tarim Basin

4.4.2 雁列构造带

该类型的典型实例为塔里木盆地西南坳陷叶城雁列构造体系控油。该体系位于叶城坳陷， 形成于喜马拉雅期，是昆仑造山带向盆内挤压和压扭作用下形成的雁列构造体系，由3排构造组成。

4.4.3 旋扭状构造带

该类典型构造位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段的阿克库勒凸起上，形成于海西期，由2个旋回构造带和漩涡组成，它对本区油气田分布起重要控制作用(图8)。

4.4.4 反S型构造带

柴达木盆地冷湖反S型构造体系，位于柴达木盆地北缘赛—昆断陷内的赛什腾凹陷与昆特依凹陷之间的构造凸起部位，由冷湖0～7号背斜和南八仙、北陵丘、东陵丘、南极星等大小不等的背斜组成，油田主要分布在反S型构造体系转弯处，正是地应力适中的扭动构造部位处(图9)。

4.4.5 入字型构造带

巴什托入字型构造体系位于塔里木盆地麦盖提斜坡北部，是北西向色力布亚断裂带与巴什托构造带形成的入字型构造体系，形成于海西晚期，并确认为扭动构造形迹。巴什托油气田形成于喜马拉雅期，油气来源于石炭系—二叠系，并混有大量古生界寒武系—奥陶系成分，是一个典型的入字型构造体系控制油气模式。

4.4.6 叠瓦断裂带

叠瓦断裂带指由多个产状接近、且组合一起而成的逆断层带。每个断层的上盘均相对呈上升状态分布，类似屋顶盖瓦依次叠覆，又称叠瓦构造。叠瓦断裂带油气藏的油层在纵向上呈“屋脊”状，在平面上呈“叠瓦”状，同时含油井段集中、层位多、面积较小，油藏顺断层走向呈狭窄条带状分布。

5 结论

全球地壳在地质历史演化过程中，受到多种地应力作用，造成地壳发生变形，但总体变形是隆起与坳陷。隆起与坳陷是海洋与陆地变迁的主要基础，即大陆沉降坳陷变成海洋，海洋下地壳抬升隆起变成陆地，但总体为隆起与坳陷演化。地壳隆起成为造山带或隆起区；坳陷成为各种类型的盆地。纵观全球盆地类型有5大类，即裂陷—克拉通盆地、克拉通内坳陷盆地、前陆盆地、断陷盆地和坳陷盆地等；全球构造主要有8种变形样式，即东西向构造变形样式、南北向构造变形样式、北东向构造变形样式、北北东向构造变形样式、北西向构造变形样式、山字型构造变形样式、S型或反S型构造变形样式和旋扭构造变形样式，不同盆地类型及构造样式控制着油气的分布。