四川盆地东北部地区构造演化与油气的关系(1)

四川盆地东北部地区构造演化与油气的关系

肖　莉1

,邓绍强

2

(1.西南石油大学资源与环境学院,2.川庆钻探地球物理勘探公司)

摘　要:四川盆地东北部地区位于米仓山和大巴山交汇区,地表复杂的构造形迹表明该地区是多次运动的叠加和改造的结果。文章通过通南巴地区的形变特征研究认为,川东北地区的构造演化先后经历了:印支期构造雏形的产生、燕山期构造定型和喜山期的构造叠加三个演化阶段;结合构造演化与油气运移的匹配关系看,位于开江～梁平海槽边缘的下三叠统北东向构造圈闭具有先期捕获油气的条件,但北西向构造圈闭因为喜山期构造叠加作用对储层的改造,使得这类圈闭具有二次聚集油气的潜力。

关键词:构造演化;构造叠加;油气聚集;川东1北地区

中图分类号:P618.130.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)03—0116—04 四川盆地东北部地区跨川、陕、渝边界一带,位于上扬子板块向北突出带边缘,北邻东西向秦岭造山带,西接松潘-甘孜造山带和北东向龙门山推覆构造带,东侧为大巴山北西～南东向弧形推覆构造带,南侧为四川盆地缓变形区(图1)。四川盆地北部地区在中～新生代的演化过程了经历了板块的裂解与拼合,盆地周缘米仓山和大巴山向盆地方向的逆冲与推覆在川东北地区形成了多方向构造应力的多次叠加,使得该地区构造变形十分复杂

[1～3]

。

图1　四川盆地东北部地区构造位置图

1　川东北地区构造演化

四川盆地东北部的通南巴构造及其以东至大巴山前的区域,受米仓山和大巴山前陆盆地的双重影

响,区内构造复杂。区内主体构造构造轴迹主要有北东向、北西向以及近东西向等主体构造,由于川东北前陆盆地形成时期受不同时期构造应力场方向的影响,形成了不同走向的褶皱构造,不同期次的构造在平剖面上形成相互的叠加和干扰,产生既联合又复合的复杂关系。米仓山与南大巴山交汇区先后经历了印支期、晚燕山期、以及喜山期的构造复合,构造形态表现为不同构造期次形变的相互叠加和相互改造[4～6],对川东北地区的构造形变影响最为明显的是晚燕山期和喜山期二次构造运动。

1.1　印支期构造雏形的产生

印支期,四川盆地结束被动边缘沉积,盆地呈现四周向盆地挤压的状态。盆地周缘造山带的隆起使得四川盆地北缘开始进入前陆盆地沉积时期。四川盆地东北地区由于秦岭勉略小洋盆俯冲关闭,秦岭造山带的隆升产生自北向南的挤压应力场,秦岭造山带以滑脱推覆构造样式向北大巴山移动[3]

。中三叠世末,印支运动一幕使已开始活动的北大巴山推覆造山带继续向南推挤,隆起幅度和剥蚀作用也持续增大、增强,其前陆方向的中三叠世残留海盆可能在米仓山的隆升影响下趋于关闭。晚三叠世时期,米仓山～大巴山前陆盆地已完全转化为内陆湖泊～洪积扇沉积环境,沉积了多套砾岩、砂岩到泥岩和煤系地层的韵律性组合。晚三叠世末,印支运动三幕使北大巴山推覆造山作用进入强烈活动时期,原郧西～

收稿日期:2009-09-21

作者简介:本文受到四川省重点学科建设项目(项目编号SZD 0414)资助

作者简介:肖莉(1980-),女(汉族),重庆丰都人,在读硕士研究生,主要从事油气藏勘探研究。

耀岭河弧后盆地内部古老的前震旦系被远距离滑脱推覆至北大巴山一带(图2,a)。1.2　燕山期构造定型

晚燕山时期随着秦岭造山带向南的逆冲挤压,川东北地区整体构造变形和抬升,结束了沉积历史而进入剥蚀和构造叠加变形的重要时期,形成了现今四川盆地东北部的总体构造格局。四川盆地东北部在周缘山系隆升向前陆构造挤压应力场的影响下,巨厚的陆相和海相沉积盖层产生褶皱,形成了川东北地区北东向的大型隆凹格局。晚侏罗系沉积时期受米仓山隆起所产生的近南北向构造应力的影响,通南巴地区开始隆升,即通南巴背斜初步形成阶段。通南巴背斜隆升幅度较低,轴向近北北东向,两翼基本对称,为同心褶皱;背斜向两端倾伏,隆升高点推测在涪阳坝以南。通南巴背斜带上岩心包裹体测年数据也证实了该期构造运动发生的时间为晚侏罗世至早白垩世,通南巴背斜初具规模(图2,b)。1.3　喜山期构造叠加

早中喜马拉雅期,随着龙门山造山作用的加强

和北西～南东方向的构造挤压,米仓山结晶和变质基底受到北东向断裂的切错,在地表露头区出现了一组北东向的斜向逆冲断裂,由此派生的米仓山向前陆方向的构造应力场,叠加和改造了通南巴背斜的北东倾没端,致使米仓山前缘三角带和背斜北东端复合拼接,地表则以陡倾的单斜和背斜连接。通南巴背斜中、南段,褶皱幅度进一步加强,在两翼古生界至早三叠世碳酸盐岩地层中发育翼间突破逆冲断裂,通南巴背斜带基本定型(图2,c )。

中晚喜马拉雅期,南大巴山向四川盆地逆冲推覆,形成了南大巴山弧形推覆构造,在通南巴地区,以北西向断裂系统发育为特征。由于大巴山向盆地内推覆,北东向挤压应力增强,变形作用向盆地扩展,致使在已经形成的北东向构造上叠加了北西向构造形变,形成了上变形层内的反冲系统及可能的三角带构造。隐伏推覆构造的断裂系统将通南巴构造带分为三段,并使其北段黑池梁鼻状构造的轴向由NE 向NNE 方向偏转(图2,d)

。

图2　川东北地区通南巴构造中-新生带构造演化(据李岩峰,2006修改)

2　构造演化对油气聚集的影响

从成藏角度讲,传统油气地质学理论认为,与生烃期匹配的古隆起有利于油气藏的形成,因此认为

早于油气大规模运移形成的古隆起应该是油气聚集中心。然而在复杂构造条件和地质条件下,构造运动对油气的聚集影响是多方面和多期次的。构造运动

一方面决定了构造圈闭的形成与油气运移的方向,同时对于低孔低渗的储层而言,构造运动对储层的储集性能的改造也是不可忽略的

[7,8]

。因此本文通过

对四川盆地东北地区下三叠统飞仙关组油气的聚集

模式,分析了构造运动与油气的成藏关系。2.1　构造主应力方向控制油气的运移

从前面的分析可知川东北地区从晚三叠世以来先后经历了印支运动、燕山运动以及喜山运动等三次大的构造运动。虽然在这三次大的构造运动中川东北地区所受到的构造应力较为一致,然而不同期次构造运动的过程中主应力方向却不同。当油气生成从烃源岩中进入储集层以后便开始了大规模的二次成藏运移,油气在这个时期运移的一个主要动力来自构造应力。即主构造应力方向决定了油气运移动的主要方向。同时圈闭较油气大规模运移形成时间的早晚也决定了圈闭能否聚集油气成藏。因此进行油气运移时期构造应力场方向以及构造圈闭形成时间的匹配关系研究显的尤为重要。

川东北地区下三叠统飞仙关组鲕滩气藏的烃源岩主要为海槽区上二叠统的泥岩、泥质泥晶灰岩,可能还有飞仙关组底部的泥晶灰岩。整套烃源岩中侏罗世开始进入生油阶段,晚侏罗世～白垩纪中期主要为生气阶段[9～11]。

燕山早期位于梁平～开江海槽区中的二叠统和三叠统烃源岩进入生油状态,来自海槽中的液态烃类通过二叠系和下三叠系灰岩储层向海槽边缘的碳酸岩台地做垂向运移。在台地内部受构造主应力控制,油气的运移方向为由北西向南东方向,此时位于台地边缘的晚三叠世～早侏罗世在北西～南东构造应力条件下形成的北东向古构造首先捕获油气的圈闭,从而形成古油藏(图3,a)。

燕山中～晚期来自于梁平～开江海槽烃源岩进入大量生气阶段,由于T SR 反应生成的H 2S 的溶蚀作用继续增大了孔隙空间,使所在继承性圈闭更有效捕获运移和裂解产生的天然气形成气藏,该阶段已聚集的石油的裂解成为该区天然气的主要来源,该期形成原生气藏。此时期位于大巴山前缘的北西向构造在大巴山向盆地的持续挤压过程中已经开始逐步隆起,由于该时期川东北地区构造主应力场为北东～南西方向,所以川东北地区北西向构造虽然已具雏型,但不位于天然气运移主方向上,且岩性致密,天然气难于运移至此,未能形成气藏(图3,b)。

进入喜山期高演化天然气继续向圈闭区充注,由于构造抬升,气藏温度降低,T SR 反应减弱直到

停止。同时由于构造运动的影响,已聚集的天然气(原生气藏)随圈闭的变形、定型而重新调整、再分配、再聚集,甚至转移和散失。在东北部北西向的构造圈闭隆起幅度大幅度增高,且位于天然气运移的主方向上,故位于大巴山前缘的北西向构造圈闭形成了局部的气藏(图3,c)。

图3　川东北下三叠统飞仙关组构造演化与油气聚集关系

2.2　构造演化对储层的改造

川地区下三叠统飞仙关组是一套低孔低渗的灰岩储层[12～13],从川东北地区飞仙关组沉积微相展布看,位于开江～梁平海槽边缘的北东向构造主要为鲕粒滩沉积相[14],故其圈闭内的储层较发育。当燕山早期油气开始大规模聚集时,储层较发育的北东向构造成为油气率先聚集的场所。相反位于大巴山前缘的北西向构造则主要为泻湖相相沉积,岩性相对比较致密。当燕山晚期油气开始大规模运移时,虽然该时期北西向构造已经具有雏形,但是储层的致密性使得油气不能有效聚集。进入喜山构造运动时期,随着大巴山向川东北盆地的持续挤压,北西向构造圈闭中的致密储层中产生大量的裂缝。北西向构造储层中裂缝,一方面成为沟通油源的通道,为油气往北西构造圈闭的二次运移为原油运移提供了良好通道;另一方面储层中发育的构造缝提高了储层的储集性能,使之成为有效的储集空间。3　结论

3.1　四川盆地东北部地区位于米仓山和大巴山前缘交汇区,受不同期次造山带逆冲推覆构造应力的影响,构造形变复杂,地表构造形态表现为多期次多方向构造运动的叠加和改造。

3.2　本区先后经历了印支、燕山、和喜山3期大规模构造运动,构造形变表现为以北东和北西向构造