中国多旋回叠合沉积盆地的形成演化、地质结构与油气分布规律

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.8.1

摘要/Abstract

摘要：

深入认识盆地的地质结构与构造演化,探讨盆地的油气分布规律,将为揭示中国大陆属性、资源能源分布、环境变化及油气勘探新领域奠立重要基础。本文立足于油气勘探的新资料,应用活动论构造历史观与比较大地构造学方法,分析了中国叠合沉积盆地的构造演化、构造分区、地质结构与油气成藏模式,探索油气分布规律。研究表明,中国叠合沉积盆地经历了中新元古代、寒武纪—泥盆纪(或中泥盆世)、(晚泥盆世—)石炭纪—三叠纪与侏罗纪—第四纪4个构造旋回的演化;据东西向两条构造锋线和南北(或北北东)向的两条改造锋线及西太平洋弧后盆地带,可将中国划分为北疆、内蒙古、松辽、塔里木—阿拉善、鄂尔多斯、渤海湾、青藏、四川、华南与海域等10个沉积盆地区;发育有前陆/克拉通、前陆/坳陷、坳陷/断陷、断陷/坳陷、反转断陷、被动陆缘、走滑叠合和改造残留等8种叠合盆地结构类型;发育安岳裂陷槽型、塔北型、苏里格复合三角洲型、玛湖凹陷型、陆梁隆起型、库车冲断带型、大庆长垣型、古潜山型、中央峡谷水道型、柴东生物气型、四川源内型与沁水向斜煤层气型等12种典型油气成模式;盆地内凹陷/断陷的油气分布具有空间有序性,叠合界面油气富集具优势性,油气叠合分布有强的非均一性,中西部前陆/克拉通叠合型盆地的油、气分区分布,海域被动陆缘/断陷叠合型盆地的油、气分带分布。中国多旋回叠合盆地具有独特的“三环带状”油气分布格局。

关键词: 构造旋回, 盆地构造分区, 地质结构样式, 油气分布规律, 多旋回叠合盆地, 中国

Abstract:

Understanding basin's geological structure and tectonic evolution and exploring its oil and gas distribution pattern is key to revealing the geological features of China, and the energy resources distributions, environmental changes, and potential hydrocarbon exploration targets in China. Based on the new data of recent petroleum exploration and using the methodology of comparative geo-tectonics, this paper studies the superimposed sedimentary basins in China from the view point of mobile geo-tectonic history, focusing specifically on the basin's tectonic evolution, tectonic subdivision, geologic framework, and pool-formation models, and explores the basin's oil and gas distribution patterns. According to our analysis, the superimposed sedimentary basins in China evolve through four tectonic cycles during the Meso- to Neo-Proterozoic, Cambrian-Devonian (or Middle Devonian), (Late Devonian-) Carboniferous-Triassic, and Jurassic-Quaternary Periods. The sedimentary basins in China can be subdivided into ten sedimentary basin areas: northern Xinjiang, inner Mongolian, Songliao, Tarim-Alax, Ordos, Bohai Bay, Qinghai-Tibet, Sichuan, southern China, and oceanic area. They can be further characterized by eight structural styles as foreland/cratonic-basin, foreland/sag, sag/faulted-depression, faulted-depression/sag, inverted faulted-depression, passive margin, or strike-slip superimposed basins, or as modified residual basins. Twelve types of hydrocarbon pool-formation are developed, which are represented by the Anyue rift trough, northern Tarim, Sulig composite delta, Mahu sag, Luliang uplift, Kuqa thrust belt, Daqing anticline, paleo-buried hill, central canyon channel, eastern Qaidam biogas, Sichuan intra-source rock, and Qinshui syncline coalbed gas. Within a sag/faulted-depression superimposed basin, oil and gas distributions are typically ordered spatially, with the interface area most favorable for hydrocarbon accumulation. However, oil and gas distribution patterns are highly heterogeneous across different structural styles. For example, in the foreland/cratonic-basin superimposed basins of central and western China, oil and gas distribute separately in isolation, whilst in the passive-margin/faulted-depression superimposed basins of the oceanic area, oil and gas zones distribute respectively along the inner and outer sedimentary belts. The multi-cycle superimposed basins in China generally have a distinctive ‘three ring-like’ oil and gas distribution pattern within each basin area.

Key words: tectonic cycle, basin tectonic subdivision, geological structural style, oil and gas distribution, multi-cycle superimposed basin, China

中图分类号:

P618.13

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图/表 18

图1 中国沉积盆地的分布与其大地构造背景图 ①—中天山南缘地壳对接带(汗腾格里峰—巴伦台—库米什断裂);②—西拉木伦地壳对接带;③—康西瓦—修沟—磨子潭地壳对接带;④—贺兰—川滇造山带;⑤—南北重力梯度带;⑥—阿尔金走滑断裂带;⑦—郯庐走滑断裂带。

Fig.1 Distribution and tectonic setting of sedimentary basins in China. ①—Southern Margin of Central Tienshan Crust Suture Zone (Hantengeri Peak-Baruntai-Kumishi Fault); ②—Xiramrun Crust Suture Zone; ③—Kangxiwa-Xiugou-Mozitan Suture Zone; ④—Helanshan-Sichuan-Yunnnan Orogenic Belt; ⑤—North-South-trending Gravitational Gradient Zone; ⑥—Altyn Tagh Strike-slip Fault Zone; ⑦—Tanlu Srike-slip Fault Zone.

图2 中国多旋回叠合沉积盆地构造-地层层序与构造发展旋回

Fig.2 Tectonostratigraphic sequences and tectonic evolution cycles of multi-cycle superimposed sedimentary basins in China

图3 中国大陆显生宙沉积盆地形成演化示意图 ①—早古生代洋、陆分化对立阶段;②—晚古生代软碰撞转化阶段;③—中生代“东高西低”盆、山对峙阶段;④—新生代“西高东低”盆、山镶嵌定型阶段。

Fig.3 Cartoon illustrating the formation and evolution of sedimentary basins in China mainland in the Phanrozoic ①—Stage of independent developments of ocean and continent in the Early Paleozoic; ②—Stage of soft-collision and transition in the Late Paleozoic; ③—Stage of coupled developments of basin and mountain in the Mesozoic featuring a “high in the east, low in the west” topography; ④—Stage of mosaic moldings of basin and mountain in the Cenozoic with a “high in the west, low in the east” topography

图4 前陆/克拉通叠合型盆地构造地质剖面特征 (a)—鄂尔多斯盆地;(b)—四川盆地;(c)—塔里木盆地。

Fig.4 Structural cross-sections of three foreland/cratonic-basin superimposed basins—the Ordos Basin (a), Sichuan Basin (b), and Tarim Basin (c)

图5 前陆/坳陷叠合型盆地构造地质剖面特征 (a)—准噶尔盆地;(b)—吐哈盆地;(c)—三塘湖盆地。

Fig.5 Structural cross-sections of three foreland/sag superimposed basins—the Junggar Basin (a), Turpan-Hami Basin (b), and Santanghu Basin (c)

图6 松辽坳陷/断陷叠合型盆地构造地质剖面特征

Fig.6 Structural cross-section of the Songliao sag/faulted-depression superimposed basin

图7 渤海湾断陷/克拉通内坳陷叠合型盆地构造地质剖面特征

Fig.7 Structural cross-section of the Bohai Bay faulted-depression/cratonic-sag superimposed basin

图8 反转断陷叠合型盆地构造地质剖面特征 (a)—江汉盆地NW-SE向构造地质剖面;(b)—苏北盆地NW-SE向构造地质剖面。

Fig.8 Representative structural cross-sections of inverted faulted-depression superimposed basins (a) NW-SE-trending section of the Jianghan Basin. (b) NW-SE-trending section of the northern Jiangsu Basin.

图9 珠江口被动大陆边缘/断陷叠合型盆地构造地质剖面特征

Fig.9 Structural cross-section of the Pearl River Mouth passive-margin/faulted-depression superimposed basin

图10 柴达木盆地(a)、羌塘盆地(b)与伦坡拉盆地(c)构造地质剖面特征

Fig.10 Structural cross-sections of the (a) Qaidam, (b) Qiangtang and (c) Lunpola basins

图11 柴达木盆地烃源岩与油气田分布图 LL'—构造地质横剖面位置。

Fig.11 Distribution map of the source rock and oil and gas fields of the Qaidam Basin

图12 准噶尔盆地烃源岩与油气田分布图 DD'—构造地质横剖面位置。

Fig.12 Distribution map of the source rock and oil and gas fields of the Junggar Basin

图13 中国叠合沉积盆地油气成藏模式

Fig.13 Oil and gas pool-formation models for the superimposed sedimentary basins in China

图14 鄂尔多斯盆地油气田分布图 AA'—构造地质横剖面位置。

Fig.14 Oil and gas field distribution map of the Ordos Basin, with the line indicating the location of the structural cross-section shown before (see Fig.4a)

图15 塔里木盆地油气田分布图 CC'—构造地质横剖面位置。

Fig.15 Oil and gas field distribution map of the Tarim Basin, with the solid black line indicating the location of the structural cross-section shown before (see Fig.4c)

图16 渤海湾盆地油气田分布图 HH'—构造地质横剖面位置。

Fig.16 Oil and gas field distribution map of the Bohai Bay Basin

图17 松辽盆地油气田分布图 GG'—构造地质横剖面位置。

Fig.17 Oil and gas distribution map of Songliao Basin, with the solid black line indicating the location of the structural cross-section shown before (see Fig.6)

图18 四川盆地油气田分布图 BB'—构造地质横剖面位置。

Fig.18 Oil and gas distribution map of Sichuan Basin, with the solid black line indicating the location of the structural cross-section shown before (see Fig.4b)

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