祁连山两侧中、新生代前陆坳陷

如题所述

本区位于几大古陆块之间,在加里东、海西运动中逐步增生而成。古特提斯关闭碰撞,发生强烈的印支运动,古祁连山、古天山、古亚洲洋等缝合带复活,逆冲隆升,形成前陆坳陷,开始陆相沉积深水湖和沼泽等各类烃源岩。由于多种构造的影响,祁连山两侧陆相盆地变异而复杂,往往多次组合才能成藏。

(一)柴达木陆相盆地油气

柴达木盆地位于昆仑、祁连、阿尔金三个不同性质构造带之间,“盆、山耦合”多姿。发育三套烃源-成藏组合,是我国陆相盆地独有的现象。中、西部陆相烃源 “印支前陆盆地”一枝独秀的情况已经改变;新生代烃源-成藏组合起重要作用。

1. T3—J2前陆组合

昆仑是我国印支碰撞造山带,柴达木南部只有零星沉积。而印支运动促发祁连山古缝合带复活,向两侧逆冲,在南缘形成侏罗系前陆坳陷(图178a)。由于沉积岩厚薄变化大,并有局部隆起缺失,多被描述为“断陷”或“断块”[430]。根据区域资料分析,仍应是挤压性前陆坳陷。由于阿尔金的走滑和其他干扰缺失,前陆盆地被分割不完整。如图178b所示,在断层上盘仍有零星分布。沿冷湖到南八仙凹陷,整个保存就比较好(图178c)。翟光明[431]等认为侏罗纪柴北 “祁连山前属于典型的前陆盆地。”

侏罗系含煤烃源岩以腐泥-腐殖混合型为主。因为喜马拉雅晚期前陆没有剧烈的下陷,侏罗系烃源埋藏不很深,Ro值多在1.0%左右。已发现的以油为主,局部过成熟,马海、南八仙新生界次生气藏源于此(见图57)。该图地质成藏模式表示得很清楚[190],反映柴北地区印支期坳陷和后期断层复杂化的情况。

柴北地区以侏罗系为烃源的油气领域,有必要以地震结合钻井资料,进行深入研究,原生和次生油气都不很深,可以在冷湖和鱼卡凹陷邻近选择有利圈闭,争取获得比较富集的油气藏。

2. E3—N1陆内坳陷烃源-成藏组合

印支运动北缘侏罗系坳陷后,柴达木在昆仑、祁连、阿尔金构造带的围护下,保持较长时期的相对稳定。J3时期开始气候干燥,柴达木周边的碎屑物都很稀少。进入E—N时期,新特提斯洋壳和印度陆块向中国大陆俯冲、碰撞。柴达木邻近构造带开始活跃,尤其是阿尔金走滑隆升活动加剧。气候也转向半潮湿,山区河流携带泥沙向盆地输入,特别是西部湖区,形成了重要的新生代内陆生烃坳陷(图179),其中E3 —N1地层为有机质丰度较高的烃源岩。埋藏深度比较理想,大都进入生油门限。除大量入湖河流三角洲砂体外,柴西新生代湖水咸度和碳酸盐含量都较高,叠层石和藻礁得以发育,在生、储、圈有利条件配套下,已成为我国西部难得的陆相适时成藏油气区,也是西部新生界唯一具规模的原生油气区,已发现了尕斯库勒、花土沟等一批油田。

图178 柴达木盆地北缘油气地质构造略图[370,130]

由于沉积坳陷逆时针由北—西南—盆中迁移,生烃成熟度和储集关系比较复杂,储层相对较薄,烃源岩多未达生油高峰阶段,成藏富集条件不够完善。浅、深构造圈闭由于古、今断层和不整合都造成影响。

图179 柴达木盆地第三系沉积体系图[130]

据估算,总生油量还相当可观[130]。因此,深挖细查,还有较大的潜力。

3. Q1+2烃源成藏组合

这是我国唯一的第四系烃源成藏规模较大气区。新生代坳陷湖相沉积从柴西南逐步向盆地中、东部发展。Q1+2为一套厚大良好烃源岩沉积,面积达3000km2左右,并能按常规在构造圈闭内富集成藏。在生气范围之外,即使有好构造也难获工业气。

喜马拉雅晚期构造运动,昆仑、祁连(及其前山)、阿尔金等都剧烈上升。盆地中部实际上成为几个山系的共用前陆坳陷,碎屑物和水源丰富,第四系最大厚度可达3000m。湖沼区为大套灰色巨厚泥岩和砂质泥岩,夹薄层碳质泥岩和泥灰岩。已获天然气为甲烷干气,重烃含量极低,和我国云南小盆及沿海第四系生物气类似。但像柴中这样规模的未成熟有机泥岩生烃聚集成藏显然与生物成因有关,要在特殊有利条件下才能积聚成工业气藏。近来生物气的报道很多。姜桂凤等(2005)对青海天然气资源评价结果:Q1+2层系10488×108m3、 层系4267×108m3,主要分布于北斜坡和中央凹陷。由于施工成本低,可以翻箱倒柜尽其所能。近来在盆缘高寒山区,发现冻土层含气水合物,推测资源量很大。

4. 柴达木盆地综合评述

古生代晚期,柴达木处于活动强烈的昆仑、祁连、阿尔金构造带之间,岩浆活动活跃。虽有古生界(含T1+2)海相烃源岩沉积,大多变质或严重形变。只有偏东一带变动较缓和,德令哈以南以石炭系为目标,可进行试探。

因此,柴达木油气远景实际上就是陆相油气问题。前面按三套烃源-成藏组合分别作了讨论。将三套进行远景排序如下:

第一,柴西E3—N1组合,以适时原生油藏为主。

第二,柴北T3—J2组合,深部以原生或重组油气藏为主,浅层次以生油气藏为辅。

第三,柴中Q1+2组合,以原生生物气藏为主。

如从近期经济效益考虑,Q1+2天然气可上升为第一,柴西E3—N1油藏为第二,柴北作长远考虑。埋藏较浅的和适时原生油气藏规律相对简单,勘探开发成本低、见效快;次生的和深部重组油气藏,规律一般较复杂,投入也大。

(二)祁连山北侧陆相油气

祁连山北侧受多个构造活动带的影响,陆相油气地质结构十分复杂,始终未能形成统一盆地。小盆林立,方向各异,烃源岩沉积机制不一。例如著名的河西走廊,并不是统一的构造单元。控制烃源岩沉积为两个不同时代、不同性质的构造体制:酒东、潮水、武腾等主要为祁连山印支复活的前陆坳陷,发育J1+2烃源岩组合;酒西、花海—金塔等主要为中国北部J3—K1拉张断陷和阿尔金走滑过渡型盆地,是另一类烃源-成藏组合系统。有时两者叠合(如酒西),一般是南压、北张,先压、后张、再压。

祁连山北侧陆相盆地分割、干扰显著,导致陆相烃源岩难以继承集中发展,表现零散。下面以河西走廊两种烃源体制为代表进行讨论。

图180 酒东盆地构造及剖面图[432]

1. 印支前陆坳陷为主的油气

河西走廊东段酒东、潮水、武腾,甚至到六盘山,明显反映印支前陆坳陷,以T3—J2烃源组合为主,在后期叠合改造下,形成一些复杂的油气藏。

酒东盆地在营尔酒参1井(图180)侏罗系喷油前,认为和酒西盆地为同一烃源(J3—K1),强调新民堡群和赤金堡组生油意义。根据营尔井下资料,J1+2地层为河流、湖沼相,厚500~2000m[432],其中黑色页岩可达300m,煤层最厚可达45m,有机质丰度较高。除酒东盆地外,潮水青土井油藏,民乐武腾、六盘山[433]等都有J1+2烃源岩沉积(图181)。说明祁连山北侧在印支运动后形成前陆坳陷,发育J1+2烃源岩组合。但后来分割改造频繁,甚至难见其真实面貌。如营尔地区J1+2地层沉积后,受到中国北部巨型拉张作用的影响,叠合了J3—K1地层裂陷沉积,完全改变了印支压性前陆坳陷的格局,图180b展示的比较清楚。J1+2烃源岩往往只保留在裂陷带内,因此多称祁连山北侧为 “印支断块”。

图181 祁连山北侧东段前陆盆地示意图[370,433]

2. 酒西盆地位于我国陆相两大构造体制交会处

祁连山构造带及其山前构造,向西被阿尔金走滑带相截,侏罗纪后期转变为我国北部J3—K1巨型拉张断陷系统(本章下节论述)。

构造体制交会、叠接、转变的复杂地带,恰恰是我国石油工业的发祥地。孙健初先生等在荒漠之地发现了我国第一个工业油田。玉门油田是喜马拉雅晚期在推滑带上的断背斜构造,主要油层(L、M、L)为E—N砂岩。油源问题经多年研究,逐步统一到下白垩统暗色泥岩。并证实是从相邻的青西坳(断)陷,经过鸭儿峡地区远道运移至老君庙构造,少部分来自石北断陷,在E—N良好砂岩中次生聚集成边水常规型油田(图182)。这种油田,即使在现今理论、技术水平很高及资料丰富的情况下,也很难评价预测。当初主要是根据地表局部构造和邻近油苗显示开展工作的。因此,对大自然油气规律应存敬畏之心。我国 “小陆拼接、多旋回”特点,地史上反复改造、重组,油气规律往往非常隐蔽、复杂。必须具有勇敢创新精神,结合谨慎、多思、勤奋实践,以期发现更多未知、难知的新领域。

青西坳(断)陷下白垩统生成的油气,首先通过牛沟断层、509断层进入E—N渗透性良好的砂岩层,才有可能远距离运移。在途中还向基岩(志留系)裂缝系统灌注,形成鸭儿峡油田等。在向老君庙油田运移时,部分向更远的石油沟构造运移成藏(图182)。青西断陷自身下白垩统储层已很致密,孔隙度仅2%~6%,但喜马拉雅晚期(NW)和燕山期(NE)交切撕裂断层,控制两组斜交裂缝,形成青西油田[434],渗透性较好。

从老君庙、石油沟等相当高幅度背斜和很大的构造斜坡,可感知祁连山晚期运动的威力。以N1b底层计,背斜顶超过2000m,青西坳陷深约-2800m,高差达5000m。在如此坡度,只要有良好的孔渗层和相应的盖层,油气运移可快速进行。陆相油气主要活动,实际都是N2以后的事(图182c)。这是我们在塔里木、准噶尔、柴达木反复看到的事实,无怪乎人们强调 “晚期成藏” 的论点[435]

图182 甘肃酒西盆地石油地质构造略图[118]

从结构看,酒西盆地北部构造发展,完全属于J3—K1拉张裂陷体系,走向以NE为主,与祁连山几近垂直。而祁连山印支前陆沉积(T3—J2)仍偶有残留:“在玉门市马弥陀、大山口和旱峡煤矿的龙夙山群(J1+2),J2末燕山运动第一幕发生,龙凤山群强烈褶皱,地层直立或倒转,并遭受强烈剥蚀……”[118]。在诸种应力交会地区,早先构造体制的改造往往很严重。

酒西以北的花海-金塔盆地,完全属另一类张性构造体系。J3—K1断裂深达7000m以上,其下基底岩层完全被搅乱了。

3. 祁连山北侧叠合综述

本区主要有T3—J2前陆坳陷和J3—K1裂陷两个重要的烃源系统,新生代没有产生有效的烃源岩系。但喜马拉雅期前陆坳陷适度沉积,有利于中生界烃源岩成熟生烃,而且晚期运动形成众多褶皱圈闭和烃源断裂。

T3—J2烃源系统在酒泉以西受后期的严重改造,地层残留分散,油气运聚规律复杂。酒泉以东受干扰较轻,在几个小盆中钻遇油气层,甚至喷出油流,但成藏关系很复杂,未知因素很多。亟须进行油气活动地史研究,这个领域还是很有希望的。

酒泉以西,J3—K1烃源系统占主导地位,烃源丰度较高。本系统以祁连山前构造圈闭次生油藏和基岩油藏为主,断陷中K1地层裂缝性储集也已获得突破。这个烃源-成藏组合,位于几组构造线交会和压、张应力转换地带,结合邻区系列小盆,加深研究,远景还有较大余地。

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