塔里木盆地多旋回构造演化与复合含油气系统

石油与天然气地质第28卷第5期OL&GASGEOLOGY2007年10月文章编号:0253-9985(2007)05-0653-11塔里木盆地多旋回构造演化与复合含油气系统张光亚,赵文智,王红军,李洪辉,刘磊(中国石油勘探开发研究院,北京100083)摘要:塔里木克拉通多旋回构造演化控制了塔里木叠合盆地的形成及石油地质条件和复合含油气系统特征,进而决定了油气的分布和资源潜力。受古亚洲构造域和特提斯构造域演化控制,塔里木盆地经历了3个伸展-聚敛旋回、个演化阶段,发育了多期不同类型的原型盆地,其间还发生了加里东晚期海西早期海西末期印支期燕山晚期和喜马拉雅晚期6次规模较大的构造运动,使先前形成的盆地遭受隆升剥蚀褶皱断裂等改造作用。经历多旋回构造演化形成的塔里木叠合盆地,具有发育多套烃源岩和多个生烃灶,有多类储集层和多套储盖组合,多期生烃与成藏及多期调整改造乃至破坏等油气地质特征。按照生烃灶分布及其所形成的油气藏关系,可以划分出10个复合含油气系统。古生界含油气系统有加里东晚期—海西早期海西晚期和喜马拉雅期3,不同关键时刻油气系统内的油气分布受有效生烃灶和古隆起匹配关系控制,多期油气系统叠加最终控制油气的分布。关键词:多旋回演化;复合含油气系统;克拉通盆地;前陆盆地;塔里木盆地中图分类号:TE111.1文献标识码:AMulticycletectonicevolutionandcompositepetroleumsystemsintheTarmBasinZhangGuangya,ZhaoWenzhi,WangHongjun,LiHonghui,LiuLei(ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Beijing100083,China)Abstract:distributionulticycledenudation,evolutionhydrocarbonexperiencedAffectedcompositeextensional2reservoirs,superimposedofImmmA.Caledonian,earlyHercynian,latestHercynian,Indosinian,Yanshan,andHimalayan,theseprototypebasinswere.rockcombinations,andmultistagehydrocarbongenerationandaccumulation,aswellasmultiphaseadjustent,mreforming,anddestruction.Accordingtothedistributionofthehydrocarbonkitchensandtheirrelationwithre2servoirscontaininghydrocarbongeneratedbythem,10compositepetroleumsystemscanberecognizedintheba2sin.ThePalaeozoicpetroleumsystemhasthefollowingthreecriticalperiods:LateCaledonian2earlyHercynian,lateHercynianandHimalayan.Thehydrocarbondistributionofthepetroleumsystemineachcriticalperiodiscontrolledbytherelationshipsbeteenthehydrocarbonkitchensandpaleohighs,andfinalizedbythesuperposi2wtionofmulti2stagepetroleumsystems.Keywords:multicycletectonicevolution;compositepetroleumsystem;cratonbasin;forelandbasin;TariBasinm收稿日期:2007-07-13第一作者简介:张光亚(1962),男,博士,含油气盆地分析、石油地质综合研究与评价基金项目:国家自然科学基金项目(49602033)6、、、、、、、、、isin,petroleummgeologytectonicaswellasofcratoncontrolsformationof,thusdeterinesBacarbonThe2andresourcespotentialthebasin.ofinatedbytheevolutionofPaleo2sianTarimainandTethyantectonicdomain,thebasintheTarifeaturesthreethepetroleumsystemressionalcycles,thewhichcanbedividedsixphases,withprototypebasinsDomby6largescaletectonicmovements,tectonichydro2reshapedbyuplifting,conditionsvariousfolding,infaultingTheTarimBasinhavethefollowinggeologicincludingtics:manysetsofsourcerocks,severalkitchens,varioustypesofcompmultiplyreservoir2capcharacteris242带[1]、[13]制[1][2～6]。、、、、、、、、、、昆、、”[10,11]111112震旦纪—112113个旋回6个演化阶段、、、654石油与天然气地质第28塔里木盆地面积56×10km,具有前震旦系克拉通结晶基底,震旦系—第四系沉积层序发育西伯利亚板块之间的中亚构造域是古生代大陆岩石圈板块碰撞造山形成的古中亚复合巨型缝合齐全,最大厚度16000m,是一个经历了兴凯加里[12]或称古亚洲造山区;南界为康西瓦缝合带和东、海西印支燕山和喜马拉雅多旋回构造演化,由多期多类盆地组成的大型叠合盆地。塔里木盆地处在古亚洲构造域和特提斯构造域之间,古生代时期属于古亚洲构造域,处在冈瓦那大陆北部边缘,中新生代处在特提斯构造域北缘,相继受特提斯洋和印度洋两个动力体系控。受所处大地构造背景控制,塔里木盆地经历了多旋回构造演化,在不同构造演化阶段分别发育了不同类型的原型盆地,总体上是在震旦纪—古生代海相克拉通盆地之上叠合了中代陆相前陆-陆内坳陷盆地,喜马拉雅造山运动刻画了其最新的构造-地貌形态。由于塔里木克拉通块体规模相对较小,周边构造活动期次多活动性强,使得塔里木板块构造稳定性较差,造成相互叠合的不同时期的盆地之间发生一系列重大的构造变格运动,早期发育的原型盆地面貌及结构普遍受到后期构造运动的叠加和改造塔里木盆地多旋回构造演化形成的叠合盆地,不仅具有独特的油气成藏条件,如发育多套烃源岩和多个生烃灶有多类储集层和多套储盖组合、多期生烃与多期成藏,更重要的是较早发育的盆地在经历多期叠加与改造后盆地面貌和结构发生很大变化,早期形成的油气藏经受多期次调整、阿尔金断裂带,它与印度板块之间为特提斯构造域或特提斯造山区,是随原特提斯洋、古特提斯洋及新特提斯洋演化,地块拼贴、增生而形成的拼贴体。塔里木板块具有前震旦系结晶变质基底,克拉通化约在750～800Ma,是中国大陆内为数不多的几个前寒武纪小型克拉通(地台)之一。塔里木板块南北两侧的特提斯构造域中亚构造域板块或地块的离散聚敛作用控制着塔里木盆地的形成与演化。古生代,塔里木克拉通属古亚洲构造域。寒武纪开始,塔里木克拉通以北发育古生代亚洲洋,塔里木板块周边形成天山-北山、仑-祁连-秦岭等小洋盆;至早古生代末期,这些小洋盆闭合形成加里东造山带。晚古生代,塔里木板块之北的乌拉尔-南天山洋于早石炭世和二叠纪先后闭合,形成海西造山带;塔里木板块之南的昆仑-秦岭地区早期发育裂陷槽,到早二叠世末闭合形成海西晚期造山带。至此,古亚洲大陆形成。中新生代,塔里木盆地演化受特提斯构造域控制。海西期造山后,特提斯开始打开,在中国西南部形成结构复杂的海洋;到中晚三叠世,特提斯开始消减;三叠纪晚期到侏罗纪初期,形成昆仑-秦岭等印支造山带;晚白垩世以来,特提斯最后封闭,形成喜马拉雅造山带和中国西部新生代改造与破坏[7～9]。基于“源控论已难以预测其所复活山系。在的位置,盆地出现多个含油气系统叠置交叉、串通与油气混聚的现象,简单含油气系统概念已不适用于这种复杂含油气系统的划分与评价,需采用复合含油气系统的概念和方法进行研究。本文将以塔里木盆地多旋回构造演化及其对叠合盆地石油地质条件和成藏的控制作用为主线,探讨塔里木叠合盆地复合含油气系统特征与油气分布规律。1塔里木盆地多旋回构造演化大地构造背景塔里木板块(克拉通,地台)多旋回构造演化及叠合盆地形成与其所处的大地构造背景密切相关。塔里木板块的北界在南天山北缘北侧,它与原型盆地显生宙以来,塔里木盆地经历了三大构造演化旋回,即震旦纪—泥盆纪的伸展-聚敛构造旋回石炭纪—三叠纪的伸展-聚敛构造旋回与中-新生代的陆内弱伸展-挤压变形构造旋回(图1)。其中,可进一步划分为6个演化阶段:①震旦纪—早奥陶世的拉张伸展盆地阶段,盆地发育在前震旦系结晶变质基底之上;②中晚奥陶世—泥盆纪的挤压挠曲盆地阶段;③石炭纪—早二叠世的区域伸展-弧后裂陷盆地阶段;④晚二叠世—三叠纪的前陆盆地阶段;⑤侏罗纪—古近纪的陆内弱伸展坳陷盆地阶段;⑥新近纪—第四纪的再生前陆盆地阶段。第5期张光亚,等:塔里木盆地多旋回构造演化与复合含油气系统655图1塔里木盆地多旋回构造演化与成藏事件的关系边缘坳陷盆地和克拉通内坳陷盆地,发育欠补偿原型盆地盆地相、碳酸盐岩台地相、台地斜坡和台地边缘沉在不同的盆地演化阶段,发育了多种类型的积(图2)。原型盆地。这些盆地在后来的构造演化中,有些早奥陶世末加里东中期运动以后,在中、晚奥由于造山作用而发生反转褶皱成为造山带的一部陶世至志留-泥盆纪,塔里木克拉通周围的大洋盆分,难以恢复其原始的面貌,如大洋盆地、残留洋地、裂陷槽盆地开始闭合,发育残留洋盆地、前陆盆地、裂陷槽盆地;有些则被上覆盆地叠加、改造,盆地。塔里木克拉通主体处于挤压聚敛构造环如克拉通内坳陷盆地、克拉通边缘坳陷盆地及前境,形成克拉通内挠曲坳陷盆地及其周围的克拉陆盆地等。通边缘隆起。早期的欠补偿盆地相被超补偿复理震旦纪—早奥陶世,前震旦纪末形成的新疆石相所替代,早期的碳酸盐岩台地相也演化为混[14]古克拉通由于岩石圈区域伸展作用而裂解,在积陆棚相和局限台地相(图3)。至泥盆纪末海西早期运动时,塔里木板块周围的洋盆闭合,结束了塔里木克拉通周边形成裂陷槽盆地、大洋盆地。显生宙以来塔里木盆地的第一个伸展-聚敛演化如在塔里木克拉通北缘,随伊犁、中天山地块的裂旋回。解、漂离,南天山地区经历了从裂陷槽盆地到大洋石炭纪—早二叠世,塔里木克拉通盆地进入盆地的演化;在西南缘,随中昆仑地块裂离塔里木第二个伸展-聚敛演化旋回。石炭纪,古特提斯板块,西北昆仑裂陷槽演化为西北昆仑洋;在东南洋、北天山洋张开。随后到早二叠世,北天山洋、缘,早古生代原特提斯洋可能在东昆仑中央断裂带发育,阿尔金断裂带可能于寒武纪晚期发育裂古特提斯洋分别在南、北向塔里木板块俯冲,导致陷槽;东北缘,库鲁克塔格地区从早震旦世开始发板块内部伸展、裂陷。在早期区域拉张和晚期弧育裂陷槽盆地。在克拉通主体部位,由于岩石圈后拉张作用下,塔里木克拉通周边形成了伊犁、北伸展减薄及热沉降,在东、西部分别形成了克拉通山、南天山等裂陷槽盆地。塔里木克拉通主体东11212Fig11RelationshipbetweenmulticycletectonicevolutionandhydrocarbonaccumulationeventsintheTarimBasin656石油与天然气地质第28图2塔里木盆