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中国与世界主要含油气区大地构造比较分析介绍
2022-03-18 | 阅:  转:  |  分享 
  
中国与世界主要含油气区

大地构造比较分析介绍

胡经国



本文作者的话

中国《地质学报》2006年10月第80卷第10期刊载中国地质科学院地质研究所任纪舜、邓平、肖蔡薇、牛宝贵、王军撰写的文章《中国与世界主要含油气区大地构造比较分析》一文,值得一读和分享。特将该文内容介绍如下,供读者进一步了解和研究参考。



该文内容提要

中国与世界主要含油气区大地构造比较,区别十分明显。

世界主要为海相,特别是中新生代海相含油气层系,一般经历了单旋回的演化过程;中国主要为中新生代陆相含油气层系,经历了多旋回的演化过程。

世界主要含油气区大多位于南(冈瓦纳)、北(劳亚)两大陆的本部或者被动大陆边缘,大陆被大洋所围绕,形成洋环陆古构造-古地理景观,各个时代海相沉积都发育良好,构造动力体系单一,地质构造比较简单。而中国所在的东亚大陆,则属于南(冈瓦纳)、北(劳亚)两个巨型大陆之间的转换构造域,它是由众多微陆和造山带组合而成的复合大陆,古构造-古地理环境为洋含陆,即微陆块散布在浩瀚的海洋之中;古亚洲洋、特提斯-古太平洋、大西洋-印度洋-太平洋三大动力体系的叠加、复合,使得东亚成为全球构造域复杂的地区。因此,在中国只有在构造相对稳定、又被中新生代沉积覆盖的塔里木、四川、鄂尔多斯等多旋回叠合盆地,海相油气层才得以保存,在海相地层直接暴露于地表的地区,至今尚未发现具有工业价值的油气藏。



该文前言

⑴、中国油气资源分析基本思路

国家建设事业的飞速发展,资源和能源需求急剧增长,寻找新的能源和资源基地成为摆在地质工作者面前的重大任务。这一任务包括战略、战役、战术三个不同的层次。本文将从大地构造研究出发,从战略角度,分析中国的石油天然气资源。我们的基本思路是:从国内外含油气区地质条件,特别是大地构造条件的对比中,分析中国的油气资源;把中国油气资源放在全球构造和全球油气资源的平台上进行分析、对比。

⑵、中国油气地质主要成果

经过半个多世纪大规模普查勘探,中国地质学家已经获得如下基本认识:松辽、渤海湾、南海北部陆缘、东海陆架等大型裂谷和大陆边缘裂谷盆地,莺歌海、万安等大型拉分盆地,四川、鄂尔多斯、塔里木、准噶尔-吐哈以及柴达木等大型多旋回叠合盆地以及南海南部盆地,是中国最重要的含油气区。造山带中的小型盆地群中只有少数盆地有小油气田,大部尚未发现工业油气藏。

⑶、中国含油气区的特征

中国大陆现今的油气田,主要分布于晚华力西旋回以来的中新生代陆相沉积盆地之中。陆相生油、陆相盆地可以形成大油气田,是中国油气地质的突出特征。

中国前新生代海相沉积中的油气田主要分布于塔里木、四川、鄂尔多斯等相对稳定、又被中新生代沉积覆盖的多旋回叠合盆地中,其含油气层系时代较老,埋藏较深。在海相地层直接暴露于地表的地方,如滇、黔、湘、鄂、桂、赣北、苏南、皖南、浙西海相沉积分布地区,至今尚未发现有经济价值的油气田。

中国新生代海相油气田主要分布于东部海域,特别是男孩和东海地区。

中国大陆地区的多旋回演化,使多期次生储油、多类型的油气藏、多旋回生、储、盖组合形成多旋回的含油气系统,成为中国含油气区的又一个重要特征。

⑷、中国与世界含油气区的区别

中国的含油气区与世界主要含油气区比较,其区别是十分明显的。世界含油气区主要为中新生代海相含油气层系,而中国则主要为中新生代陆相含油气层系;世界主要含油气区地质结构一般都比较简单,经历了单旋回演化过程,而中国则比较复杂,经历了多旋回的演化过程;中国有松辽、渤海湾、塔里木等大型含油气区,但是却没有像波斯湾、西西伯利亚、墨西哥湾那样的巨型含油气区。

这是为什么?这完全是由中国的地质条件,其中特别是大地构造条件所决定的。

现在就让我们把中国与世界主要含油气区形成的大地构造条件进行比较分析。



该文正文

一、大地构造位置不同

准确地认识中国在全球构造中的位置,是正确认识中国大地构造的一把钥匙,也是正确认识中国油气资源和其它矿产资源的一把钥匙。

中国位于欧亚板块的东南部。这里是现今全球板块构造运动最为剧烈的地带;而世界的主要含油气区,如波斯湾、西西伯利亚、东西伯利亚、伏尔加-乌拉尔、北非、北美、欧洲北海、墨西哥湾等,大多位于板块内部或其被动边缘,构造运动相对微弱(图1,略)。

大地构造位置和构造活动程度不同,现今之地貌也显著不同。中国所在的欧亚板块东南部,由于印度板块与太平洋板块的联合作用,因而形成一个多山的地貌和独具特色的盆地、山脉体系,含油气区大多位于大型盆地之中;而相邻的西西伯利亚、波斯湾、伏尔加-乌拉尔、东西伯利亚等含油气区,由于位于大陆板块腹地或其被动边缘,因而多是辽阔的平原、低地(图2、3,略)。

在地质历史上,世界主要含油气区,一般位于南(冈瓦纳)、北(劳亚)大陆本部或其被动边缘,如波斯湾和北非含油气区位于冈瓦纳大陆北部被动边缘,伏尔加-乌拉尔、西西伯利亚和东西伯利亚含油气区位于劳亚大陆本部。而中国所在的东亚大陆,在地质历史上,从来就不是一个独立的大陆,而是位于冈瓦纳与西伯利亚(以及后来的劳亚)两个巨型大陆之间的转换构造域。古生代阶段,其主体位于古亚洲洋之南,属于冈瓦纳大陆结构复杂的北部边缘;中生代阶段,它位于特提斯之北,属于劳亚大陆结构复杂的南部边缘(图4,略)(任纪舜,1993;任纪舜等,1999)。“转换域”、“大陆边缘”这一大地构造位置,使中国大陆无论是在古生代还是在中新生代,都遭受了强烈的构造-岩浆作用。

二、地质结构之巨大差异——单一大陆与复合大陆

中国所在的东亚大陆并不是以巨型前寒武纪克拉通为主体(如北美大陆以北美克拉通为主体,欧洲大陆以东欧克拉通为主体)而形成的单一大陆(SingleContinent),而是由中朝、扬子、塔里木3个小克拉通、50多个微陆块和造山带组合而成的复合大陆(CompositeContinent)。这些微陆块按构造属性可分为亲西伯利亚、亲冈瓦纳和古中华3个陆块群(图4,略)(任纪舜,1993;任纪舜等,1999)。

世界其它大陆是结构简单的大陆。北美大陆就是一个典型,其主体北美克拉通(北美地台)规模十分巨大,具有坚稳的太古宙-元古宙基底和近于水平产状的沉积盖层,构造性质稳定,结构简单。而中朝、扬子、塔里木则是个体小、稳定性差的小克拉通,故称准地台。其中,中朝是最大的一个,也只有东欧克拉通的1/4,北美克拉通的1/12;扬子只有东欧的1/7,北美的1/20。基底活化、盖层变形均十分强烈,具有高度的构造活动性(任纪舜等,1999)。在哈因和列昂诺夫主编的实皆大地构造图上,一眼就可以看出中国地质结构十分复杂,而其它大陆则比较简单

三、古地理古构造环境比较——洋环陆和洋含陆

世界其它大陆一般都是克拉通规模巨大,造山带相对较小,克拉通构成大陆的主体,造山带位于其边缘。而东亚大陆则相反,克拉通小,造山带巨大,大陆的主体是造山带,小克拉通被包容在巨型造山带之中(任纪舜,1991)。

以北美大陆为例,北美克拉通东西宽达4000公里或更多,南北长6000公里,面积2亿平方公里以上,约占北美大陆总面积的80%。北美西侧是科迪勒拉巨型造山带,宽达1000公里,但是也仅为北美克拉通宽度的1/4;东侧为阿帕拉契亚造山带,宽约600公里,仅为克拉通的1/6~1/7。

中国所在的东亚大陆,情况完全相反。横贯东亚的古亚洲造山系和特提斯造山系都是结构十分复杂的巨型造山系,其宽度约在1000公里以上。中朝克拉通最宽处才1000公里,塔里木克拉通最宽处仅550公里,其规模都远远小于其南北两侧的造山带。如果设想将这些造山带原有的海洋复原,那么人们立刻就会意识到,中朝、扬子、塔里木只不过是浩瀚海洋中的几块海底高原。这就是说,北美大陆是真正意义上的大陆,而中国的几个小克拉通则是散布在浩瀚还用中的“微陆”。前者的古地理-古构造景观是“洋环陆”,而后者则是“洋含陆”(图4,略)。

世界诸大陆大多在前寒武纪或古生代初已基本形成,显生宙大部分时期均被海水淹没,海相沉积十分发育。例如,占北美大陆面积80%的北美克拉通和欧洲大陆主体——东欧克拉通均形成于元古代,冈瓦纳大陆形成于寒武纪初;而中国所在的东亚大陆则是在显生宙才逐步形成的。

在显生宙期间,亚洲大陆的形成分为三个阶段,即古亚洲、中亚洲、新亚洲。古亚洲包括中亚和北亚,是经华力西造山焊合为一体的地区;中亚洲包括东亚和东南亚,是经加里东、华力西、印支、燕山多旋回缝合、于侏罗纪最终焊合为一体的地区;新亚洲指南亚,即印度次大陆,它在新生代初与欧亚大陆碰撞,但是至今尚未在动力学上实现一体化。因此,在地理上印度次大陆已是亚洲的一部分,但是在地质上却不属于欧亚板块,而是印度板块的一部分(任纪舜等,1990;任纪舜等,1999)(图6,略)。

在华力西造山运动之后,中国北方海水退去;在印支运动以后,中国大部分地区海水退去。因此,除了青藏特提斯、东北边境和台湾等地以外,中国北方地区从晚二叠世开始,中国南方地区从晚三叠世开始,即处于大陆环境。从而,使中新生代陆相沉积盆地成为中国的主要含油气区。而国外的主要含油气区则以各时代海相油气层系为主,特别是中新生代成为最重要的含油气层系。

五、动力体系和动力演化之差异

从动力学体系和动力作用过程来看,中国所在的东亚大陆与世界其它大陆也极不相同。

在显生宙时期,全球动力学体系可以依其发展顺序分为:阿帕拉契亚-古亚洲洋体系、特提斯-古太平洋体系和大西洋-印度洋-太平洋体系(图7,略)。(任纪舜等,1999)。

阿帕拉契亚-古亚洲洋体系是古生代的动力体系,控制全球古生代的构造发展。在古生代末,阿帕拉契亚-古亚洲洋封闭,冈瓦南大陆与北美、东欧、西伯利亚大陆碰撞,形成潘吉亚超大陆,该体系结束发展。特提斯-古太平洋体系是中生代的动力体系,控制中生代全球的构造发展。自白垩纪以来,随着现代大洋体系——大西洋-印度洋-太平洋体系的形成,这一体系逐渐消亡,形成宏大的特提斯和太平洋构造域。大西洋-印度洋-太平洋体系,主要是白垩纪以来逐渐形成的一个动力体系,这是最新的一个动力体系,控制现今全球的大地构造格局。

北美大陆,古生代主要受阿帕拉契亚洋动力体系控制。古生代末,阿帕拉契亚洋封闭,非洲冈瓦纳与北美大陆碰撞,形成阿帕拉契亚造山带。由于碰撞时北美大陆处于被动边缘一侧,因而华力西碰撞造山作用在北美大陆一侧形成前陆盆地,促进了北美古生代油气田的形成。在中新生代阶段,北美大陆西部受古太平洋和太平洋动力体系控制,东部受大西洋动力体系控制。北美西部的科迪勒拉造山带虽然也是结构复杂、规模巨大的造山带,但是这时的北美西部又是一个被动大陆边缘,强烈的中生代造山作用不但没有较强烈地破坏,而且促进了北美洲西部前陆盆地大油气田的形成,而北美南部大西洋被动边缘又造就了墨西哥湾巨型含油气区。

世界第一大油区,波斯湾地区,从寒武纪起一直是冈瓦纳大陆的被动大陆边缘,冈瓦纳与劳亚大陆新生代时期的碰撞造山作用对其油气的生成和聚集同样起了促进作用(Beydoum,1998)。东欧伏尔加-乌拉尔油气区,在乌拉尔造山带形成时,亦处于被动边缘一侧,剧烈的华力西碰撞造山作用对其油气藏的形成主要是起促进作用,而不是破坏作用。西北利亚东部边缘,在中生代维尔霍扬造山带形成时,依处于被动边缘一侧,因而在西伯利亚地台及维柳依前陆盆地形成巨大的油气田。

相比之下,中国所在的东亚大陆情况就完全不同。在显生宙期间,上述三大动力体系在这里叠加、复合,使东亚成为全球构造中动力条件和变形最复杂的一个区域(图7,略)。在古生代期间,在古亚洲洋封闭、西伯利亚与冈瓦纳碰撞过程中,西伯利亚一侧为活动边缘,冈瓦纳一侧为被动边缘。因此,昆仑-秦岭及其以北,普遍遭受了强烈的华力西造山作用的影响。只有中朝、塔里木受到的影响较小。其中,塔里木,由于其南北两侧都为被动边缘,因而油气资源得以保存。中新生代时期,在特提斯消失过程中,冈瓦纳一侧仍为被动边缘,古亚洲一侧为活动边缘,因此雅鲁藏布江之北和之东中国西南地区,普遍遭受中新生代构造-岩浆作用的影响。在古太平洋封闭过程中,中国东部大陆又处于活动大陆边缘一侧,因而形成中国东部宽阔的滨太平洋陆缘活动带。只有在四川、鄂尔多斯遭受的构造-岩浆作用强度较弱,油气资源保存条件最好。加之三大动力体系叠加、复合,是同一地区反复遭受构造-岩浆作用的影响,因此古生代-早中生代海相油气田普遍遭到破坏。这样,就只有华力西造山后形成的准噶尔-吐哈-鄂尔多斯等陆相沉积盆地;在印制造山后,继续发展的准噶尔-吐哈-鄂尔多斯盆地和新形成的四川、柴达木盆地;在燕山造山后形成的松辽、渤海湾和海域的东海和南海北部陆源、莺歌海等裂谷或拉分盆地,才成为中国最重要的含油气区。

在新生代时期,印度与亚洲大陆碰撞,西太平洋沟弧盆体系形成,以及由此引发的喜马拉雅运动,成为中国绝大部分油气田最终定型的基本动力来源。中国含油气盆地的油气藏基本上是在这个时期最终定型的。

正是三大动力体系的叠加、复合及与此相关的多旋回造山运动,使长期发育的大型多旋回叠合盆地成为中国十分重要的含油气区(图8,略);而单旋回演化的小型盆地或盆地群的油气资源则大为逊色。

六、后期破坏严重是中国海相油气层系最突出的问题

世界上的巨型含油气区,一般都是巨大的海相沉积盆地。它们多位于巨型大陆的内部或边缘地带,具有长期稳定的发育历史,油气藏形成后再未经受大的破坏(见前文)。

中国大陆的海相含油气盆地的情况却完全不同。中国北部属于古亚洲构造域,南部为特体爱构造域,东部为太平洋构造域。在古亚洲大陆形成之前,中国大部分地区被海水覆盖,中朝、扬子、塔里木等小克拉通成为浩瀚海洋中的海地台地。中朝、扬子、塔里木等具有克拉通性质的准地台型小陆块,在中、晚元古代、古生代和三叠纪确曾有过重要的油气生成和聚集过程。中国南方和北方海相碳酸盐岩区相当数量的油苗和贵州瓮安古油藏、麻江古油藏、浙江余杭泰山古油藏、湖南慈利南山坪古油藏以及广西大厂古油藏等的发现就是证明(马力等,2004)。但是,这些油藏都被印支和燕山造山旋回强烈的构造-岩浆作用破坏了。今天只留下其遗迹。广西大厂古油藏残留碳沥青达1亿吨。麻江古油藏原始含油面积达1768平方公里。足见当时油田的规模是相当大的(马力等,2004)(图9,略)。

以中国南方为例,在那里,震旦纪-三叠纪的油气生成和聚集过程,在晚三叠世首先遭受印支造山运动的破坏。当时,特提斯-古太平洋向古亚洲大陆之下俯冲消减,秦岭、松潘甘孜-右江、三江-印支-马来和日本秋吉等造山带形成,华南的泥盆系-三叠系盖层也强烈褶皱,并有重要的花岗岩浆侵入。

晚侏罗世时,古太平洋分支阿纽伊洋封闭,北美与古亚洲大陆碰撞,中国大陆南侧的特提斯向北消减。这一南北联合的挤压作用,是亚洲东部诸陆之间的造山带发生强烈的陆-陆叠覆造山(大陆壳消减造山),地壳进一步缩短(任纪舜等,1999)。强烈的构造变形和岩浆活动使包括华北在内的中国东部先前可能形成的油气藏再遭劫难。

晚侏罗世-白垩纪初,古太平洋最终消失,西太平洋古陆与古亚洲大陆相碰撞,形成了亚洲东缘燕山造山带和中国东部滨太平洋陆源活化带,中国东部古代-三叠纪油气藏再次遭到破坏。而在新生代期间,印度与欧亚碰撞以及台湾造山带形成的联合作用,中国南部遭受挤压、隆起、强烈切割、侵蚀,从而又一次破坏了那里曾经有过的震旦系-三叠系的海相油气田。这就是中国南方滇、黔、湘、桂等海相碳酸盐岩裸露地区油气勘探久攻无获的根本原因。

因此,只有在构造相对稳定、又被中新生代沉积覆盖的多旋回复合盆地——鄂尔多斯、四川、塔里木等盆地海相地层中的油气藏才能被部分保存下来。塔里木盆地塔河油田、鄂尔多斯中部气田、四川建南气田以及新近发现的川北普光气田就是典型的例证(图10,略)。

以上,我们应用比较大地构造学的方法,分析了中、外的油气资源,解释了为什么中国的石油天然气主要蕴藏在中新生代陆相沉积盆地之中;为什么中国大陆上的海相油气主要分布于塔里木、四川、鄂尔多斯等多旋回复合盆地之中;为什么中国大地构造和含油气区一般具有多旋回的演化历史;为什么中国的生、储油层系是多期次的,油气藏类型是多种多样的,生储盖组合和油气系统是多旋回的;为什么中国有松辽、渤海湾、塔里木等大型油气区,但是却没有发现像波斯湾、西西伯利亚和墨西哥湾那样的巨型含油气区,等等。

七、中国与世界含油气区分析结论

根据前述分析结果,我们初步认为:

1、今后中国找油找气的战略重点

今后中国找油找气的战略重点仍应是已经发现了油气田的各大沉积盆地,准噶尔-吐哈、塔里木、柴达木、鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾、东海、南海等盆地,仍将是油气储量增长的主要地区。

2、大陆上陆相盆地油气潜力仍然很大

大陆上的陆相盆地,油气潜力仍然很大。随着技术的进步、经验的积累和认识的深化,特别是岩性-构造油气藏的研究,勘探正进入储量稳步快速增长期。

3、中国大陆海相油气勘探重点

中国大陆上的海相油气勘探重点应坚定不移地放在塔里木、鄂尔多斯、四川等多旋回叠合盆地,从震旦系到二叠系或三叠系都有可供勘探的目的层。目前的发现仅仅是曙光初现,只要坚持不懈,努力探索,更大的发现还在后边。

4、中国海域油气勘探的首选

中国海域油气勘探,渤海、东海和南海无疑应是首选。对油气潜力巨大的南海南部盆地要时刻关注,不能放松工作;对南北黄海应继续探索。

5、在中国油气勘探和研究中要特别注意一个“多”字

在中国的油气勘探和研究中要特别注意一个“多”字,即:多层次、多类型、多旋回、多思路,切忌单打一,防止一种倾向掩盖另一种倾向。

6、中国国内油气勘探的大方向

总之,中国国内油气勘探的大方向应该是向深部、向海洋、向大盆地、向多旋回叠合盆地。目前,在松辽盆地深部、南海北部白云凹陷、塔里木盆地和四川盆地东北部等地,已经有了良好的开端。

7、油气勘探开发需要从内外并举发展到以外为主

根据前述的基本分析,中国石油工业的基本矛盾是:中国大地构造和石油地质条件决定了国内的油气资源很难适应持续高速发展的国家需要。因此,大力发展海外油气已是历史的必然。在这方面,我们还有大量的工作要做。如果说20世纪中国的油气勘探、开发是以国内为主,兼及海外,那么21世纪就需要在立足国内、夯实根基的同时,大力向海外开拓,并且从内外并举发展到以外为主。为此,油气勘探开发必须作一系列重大改变,包括指导思想、管理体制、人才结构、技术装备等方面的大转变、大改组,以实现中国石油天然气事业再一次飞跃,为中华民族振兴做出新的历史性贡献!





2018年2月26日编写于重庆

2019年6月20日修改于重庆

2022年3月18日修改于重庆







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(本文系胡经国图书...原创)