活动论构造古地理的研究现状、思路与方法*

古地理学是研究地质历史时期地球表面的自然地理的综合性科学,构造古地理学是研究地质历史时期地理单元的构造属性及其演变特征的科学。地球表面的山川、流域与盆地等自然地理单元受岩石圈板块水平运动与深部地幔动力学的联合控制。自然地理单元及其演变是内、外动力长期作用的综合结果。活动论构造古地理思想是在地球系统科学的活动论、演化论、阶段论与转换论观念下的自然延伸。整体、动态、综合分析是活动论构造古地理研究的基本方法;确定构造古地理单元的边界、属性、组成、结构与演变的“五定”原则是工作的具体步骤;搭建数据化、标准化和智能化的古地理重建平台是研究的重要途径。基于活动论构造古地理思想的原型盆地分析,是对原型盆地进行复位、复原与复变,揭示原型盆地的时—空结构;而活动论的源-汇系统分析是在地球系统观指导下的深、浅部结合的全链条、全过程综合研究。活动论构造古地理是研究地表过程和能源、资源矿产分布预测的重要基础。     

活动论构造古地理的研究现状、思路与方法

古地理学是研究地质历史时期地球表面的自然地理的综合性科学,构造古地理学是研究地质历史时期地理单元的构造属性及其演变特征的科学。地球表面的山川、流域与盆地等自然地理单元受岩石圈板块水平运动与深部地幔动力学的联合控制。自然地理单元及其演变是内、外动力长期作用的综合结果。活动论构造古地理思想是在地球系统科学的活动论、演化论、阶段论与转换论观念下的自然延伸。整体、动态、综合分析是活动论构造古地理研究的基本方法;确定构造古地理单元的边界、属性、组成、结构与演变的"五定"原则是工作的具体步骤;搭建数据化、标准化和智能化的古地理重建平台是研究的重要途径。基于活动论构造古地理思想的原型盆地分析,是对原型盆地进行复位、复原与复变,揭示原型盆地的时—空结构;而活动论的源-汇系统分析是在地球系统观指导下的深、浅部结合的全链条、全过程综合研究。活动论构造古地理是研究地表过程和能源、资源矿产分布预测的重要基础。     

中国沉积盆地深层构造地质学的研究进展与展望

研究盆地深层的构造地质学,是应用现代的地球系统科学理论和地球物理学、地球化学与地质学的方法综合研究盆地深部的物质组成、地质结构及其形成演化过程,探讨资源、能源矿产分布的构造控制规律。中国的沉积盆地多为叠合盆地,叠合盆地深层的原型及其构造-古地理演化、建造与改造的动力学过程、构造演化对油气成藏条件的控制作用是我国石油构造学家研究的核心内容。经过半个多世纪的艰苦努力,我国学者在这一领域取得重要进展,建立了前陆型、坳陷型、断陷型、走滑型等叠合盆地的4种基本类型,深入研究了它们的地质结构,开展了其原型盆地恢复与构造-古地理重建,探讨了盆-山耦合关系及其对盆地深层结构的控制作用。通过对盆地深层进行多期叠加构造解析开展三维构造建模,研究了盆地深层温度场、压力场、应力场及其耦合特点。在研究思路、研究方法与技术手段上都取得重要突破,深层构造地质学逐渐完善。回顾历史,对比中外,我国盆地深层的构造学研究在基础理论与实际需求方面仍有较大差距,需要在盆地发育的构造环境、深部背景、形成演化过程以及地质结构方面进行深入探索,在活动论构造-古地理、三维构造复原、岩石流变分析与四维动态模拟方面取得实质性突破。通过大力培养创新人才、选准研究突破方向、提升技术储备与开展扎实基础工作,可望取得深层构造地质学的战略突破。     

中国含油气盆地深层勘探的主要进展与科学问题

中国沉积盆地深层的油气勘探实践不断取得进步,提出了与之密切相关的油气地质基础科学问题,凝练与分析这些问题将为深化我国沉积盆地深层地质研究与油气勘探提供引领。近年来,我国在深层海相碳酸盐岩、砂砾岩、火山岩、变质岩与页岩气等勘探领域中发现了一系列大型油气田,油气勘探发现深度推进到7 000～8 500m,勘探前景良好。但由于沉积盆地深层经历了长期构造演化,温、压场与应力场变化大,地质结构多变,油气成藏过程复杂,深层油气勘探面临着一系列关键地质问题,主要包括:中国大陆的形成演化及其构造-古地理,中国小克拉通地块之上海相盆地的原型及演化,中国沉积盆地的多期改造过程与叠加地质结构,沉积盆地的成因机制与动力学演化,深层烃源岩发育、成烃机制及其演化,深层储集体的形成机制与分布,深层油气成藏机制,多期叠加、改造背景下油气聚集与分布规律,深层页岩气赋存机制与分布规律,过程导向的沉积盆地4D动态模拟。我国沉积盆地深层的油气地质基础研究与实际应用需求相比有较大差距,需要立足于中国大陆实际,在盆地的形成演化过程与油气成藏动力学等方面进行深入探索,期望在活动论构造-古地理、三维构造复原、流体-岩石相互作用与四维动态模拟方面取得实质性进展。     

活动古地理重建的实践与思考——以青藏特提斯为例

由于石油工业的推动,特提斯构造域一直作为活动古地理重建的重点研究地区,并取得大量研究成果,直接推动了全球古地理研究工作的深入。近年来对位于该构造域东部的青藏高原地区进行了活动古地理重建的研究工作实践,其主要思路是:在古地理重建数据库和古地理重建模拟系统开发的基础上,依据古地磁学运动轨迹研究古大陆位置,结合古构造和古生物对青藏高原喜马拉雅（印度北缘）、拉萨、东和西羌塘地体的古大陆位置进行复位;利用深部地球物理、地表地质断裂证据,借助生物古地理资料,对古大陆和盆地的边界、规模予以限制;利用变形缩短率、构造平衡剖面恢复技术等对原型盆地进行复原;在沉积和生物环境识别划分基础上,编绘基于古大陆重建的岩相和生物古地理图;进一步通过沉积学、沉积地球化学、古生物有关方法和技术,对古海洋海水参数特征、海洋气候参数进行分析研究,探讨古地理和古构造格局控制下的古海洋、古气候条件与盆地、储集岩和烃源岩的形成环境。通过活动古地理重建的研究趋势分析和青藏特提斯的实践认为,古地理重建是现代地质科学的集成,是一项复杂的系统工程。它的研究不仅具有从过去走向未来,从固定走向活动,从古大陆再造到古地理重建,从示意性的小比例尺到大比例尺,以及模拟技术、信息技术、全球定位技术（GPS）等特点;而且具有从单一沉积学要素到古环境、古气候、古海洋等多种要素,可以表现地质历史中各种地质作用及其结果（如古构造和地貌、岩浆和变质作用与各种岩体的剥露）的优势。我们相信,活动古地理重建研究将会成为未来我国沉积地质学重点研究领域之一。     

松辽盆地及外围上古生界油气资源战略选区研究进展

松辽盆地及外围上古生界油气地质研究和勘探程度均较低,资源前景广阔。通过油气资源战略选区工作,第一阶段针对石炭系和二叠系,开展前期的盆地评价和战略选区,实施少量的地球物理勘查和科探井工程等实物工作量,围绕古生界构造演化、地层和岩相古地理、有效烃源岩以及可能的油气远景区等方面,研究盆地深部晚古生代盆地性质,揭示在新的构造体制下不同构造阶段盆地的演化规律,基本查明松辽盆地及外围上古生界的分布、厚度、岩性、岩相特征,开展烃源岩的时效性、原型盆地恢复与重建、构造演化历史和有利成藏条件研究,提出有利远景区,供企业进一步勘探验证,这对发展和创新石油地质理论,实现松辽盆地及外围油气勘探的可持续发展,具有重要的经济社会意义。     

松辽盆地及外围上古生界油气资源战略选区研究进展

松辽盆地及外围上古生界油气地质研究和勘探程度均较低,资源前景广阔.通过油气资源战略选区工作,第一阶段针对石炭系和二叠系,开展前期的盆地评价和战略选区,实施少量的地球物理勘查和科探井工程等实物工作量.围绕古生界构造演化、地层和岩相古地理、有效烃源岩以及可能的油气远景区等方面,研究盆地深部晚古生代盆地性质,揭示在新的构造体制下不同构造阶段盆地的演化规律,基本查明松辽盆地及外围上古生界的分布、厚度、岩性、岩相特征,开展烃源岩的时效性、原型盆地恢复与重建、构造演化历史和有利成藏务件研究,提出有利远景区,供企业进一步勘探验证.这对发展和创新石油地质理论,实现松辽盆地及外围油气勘探的可持续发展,具有重要的经济社会意义.     

《中国古地理图集》的历史背景和前途展望

本记述了20世纪80年代前期《中国古地理图集》编制过程中的历史背景、国内外学术动态、任务由来、人员组成和学术指导思想。着重分析了在板块构造理论出现后中国地质学家当时面临的任务：如何将中国境内的古地理变迁与大地构造演化史相结台?如何在古地磁资料尚不完善情况下在古地理图上反映活动论全球构造思想体系?本图集在上述领域内开展的研究和采用的一系列图面表达方式,体现了全球构造活动论和构造发展阶段论学术思想在古地理图编制中的特色和进展。也对80年代中期后我国古地理图编制方面的蓬勃发展形势以及活动论古地理图的日臻完善方向作了概括和展望。     

在庆贺国际古地理学会成立大会上的申请工作汇报

近代地球科学的发展和大陆动力学前沿领域研究的活跃．向古地理研究者提出新的挑战,亟需编制新一代具找矿效应的等时的、活动论的古地理图。在地学领域中活动论和固定论是相对的,在今后相当长的时限内．尚不能完全以非当争界限编绘古地理图。当前活动论古地理的研究．首要的是转变思路．不仅要从沉积区反馈盆地的构造活动,同时还要从非沉积压的古地理演化获得造陆、造山的佐证,以此编制全球性的中小比例尺的构造-古地理复原图。层序地层学的出现不仅为编制以层序不整合面、高位体系域和凝缩段为标志的等时性古地理图提供了条件．而且还使穿时体系域的时空演化研究成为可能。露头古地理图相对于古地理复原图而言．对找矿预测和油气盆地选区评价更具实际意义,     

初论造山带古地理学

造山带古地理学属构造古地理学 ,是造山带地层学的姐妹学科 ,其核心是活动论构造观。简述了造山带古地理学的形成和内涵 ,重点讨论了地质记录已发生移位、歪曲和混杂的造山带地区 (或经造山作用改造的克拉通地区 )正确地进行构造—古地理重建的三个问题 :一是不能用“将今论古”的方法恢复地史期间的隆起区和堆积区 ,地史期间的物源区并非一成不变 ,要充分认识物源供应的多样性和多重性 ;二是沉积相带的展布受区域构造应力场及基底构造格局控制 ,要特别重视边缘相及其物源区的研究 ;三是辨析原生沉积盆地与构造盆地 ,对盆地进行正确的构造复位是古地理重建的基础。     

一张相图引发的奇迹——论活动论构造—古地理

构造-古地理在地学基础研究与能源矿产勘查中具有重要的指导意义,国内外学者与勘探家进行了长期卓有成效的探索。本文以四川盆地东北部二叠、三叠系礁滩天然气勘探为例,探讨了沉积相图在油气勘探发现中的重要作用,以及活动论思想在相图编制中的指导意义。结果表明,40余年对四川盆地晚二叠世-早三叠世沉积相的研究,引发了长兴组生物礁、飞仙关组鲕滩天然气勘探的突破与普光、龙岗、元坝等大气田的持续发现,相图的创新与发展带来了油气田大发现的奇迹;将盆地与周缘造山带相结合,探索晚二叠世-早三叠世的原型盆地,表明四川盆地内部及周缘在该时期内构造-古地理环境发生了巨大变迁,台地边缘是礁、滩发育的有利场所,台地内凹陷则是烃源岩分布的有利地区;对沉积盆地的复位与复原有助于矿产资源的预测。新一轮活动论"构造-古地理"研究将基于海量地质调查与油、气、煤勘探等资料,大数据时代下的活动论古地理重建必将带来地学的进步与资源勘查的系列发现。     

田吉兹、尤罗勃钦碳酸盐岩油气田石油地质考察及对塔里木盆地寻找大油气田的启示和建议

概略介绍了哈萨克斯坦、俄罗斯石油天然气生产近况,详细考察了哈萨克斯坦田吉兹油田和俄罗斯尤罗勃钦油气田的石油地质条件,包括油气田基本面貌、地质构造背景、烃源岩、储层、盖层、成藏等特点。两油气田均处于海相克拉通盆地长期发育的古隆起上,年代古老(8亿年前),具有大面积分布和一定厚度的有机碳含量为1%～2%的泥质岩、泥质碳酸盐岩作为生油层;碳酸盐岩储层特性因受潜山风化作用而变好;均有巨厚盐层作优质盖层;两油气田均多期成藏,早期油藏因遭破坏而形成大量固体沥青,但后期油气仍得以大量保存。最新观点认为,不含泥质的纯碳酸盐岩有机质含量很低,不能作为有效生油层。针对塔里木盆地寻找大油气田的目标和勘探实际,论及石油地质考察后九方面的启发,提出三方面的建议和塔里木碳酸盐岩地质研究要攻关的五个难题。     

Main Controlling Factors on Hydrocarbon Accumulation and Distribution in Marine Sedimentary Sequences in South China

Multiple source rock assemblages were deposited in the sedimentary provinces in South China in geologic history,and some of them were destructed by and some survived against multiple tectonic movements.Therefore,multiple sources,mixed sources,and uneven distribution of sources occurred in the marine sedimentary basins in South China during the late stage of hydrocarbon pooling.Epidiagenesis of the marine carbonate reservoirs and its modification to reservoir poroperm characteristics determined the formation and the scale of natural gas pools.The exploration practices show that the large to medium gas fields mainly occur in areas with high-quality reservoirs.Detailed study of the paleo-oil accumulations and typical oil and gas reservoirs reveals that the basins experienced multiphase superimposition and modification,leading to the distribution of the Paleozoic paleo-oil accumulations and bitumen in the peripheral areas.The phenomenon that oil and gas production concentrates in the Sichuan basin indicates that the overall sealing conditions of a basin determine the oil/gas potentials and the scale of oil and gas production.This is a critical factor controlling the accumulation and distribution of gas in the marine sequences in South China.The early oil and gas pools in the Yangtze platform left billions of bitumen in the peripheral areas due to the destruction of seals.Since the Himalayan,"late-generation and late-accumulation" gas pools represented by the gas pools in the Sichuan (四川) basin were formed in the marine sedimentary sequences in South China as a result of the change of the sealing conditions.Current gas discoveries appear to be "paleo-generation and paleo-accumulation" gas pools but actually are "late-generation and late-accumulation" gas pools.These patterns of hydrocarbon pooling clearly depict themselves in western Sichuan basin and Weiyuan (威远)gas field.It is revealed that the gas pools in the Sichuan basin were mainly formed as a result of hydrocarbon phase change (thermal cracking of oil to gas),miscible migration,and dynamic equilibration since the Himalayan.A large number of gas pools were formed in the Himalayan and the gas pools in the marine sequences are characterized by late pooling; this kind of gas fields/pools are controlled by:(1) effectiveness of modification and superimposition of the marine basins,(2) effectiveness of the source rocks,(3) effectiveness of the overall preservation conditions,and (4) effectiveness of plays.     

大地构造相在东昆仑造山带地质填图中的应用

不同的造山带是由不同的大地构造相单元组合而成, 大地构造相的划分揭示了造山带的基本框架和形成演化的规律.在对东昆仑造山带1∶2 5万冬给措纳湖幅地质填图中, 以时间演化和大地构造背景为主线, 根据不同演化阶段、不同部位出现的构造古地理单元、盆地类型和物质建造类型, 对填图区大地构造相进行了较精细深入划分, 共划分出七大相类、2 1种相, 如扩张洋脊相、分支(扩张) 海槽相、碳酸盐岩海山相、碳酸盐岩台地相、深海平原相、大陆碎块相、前陆盆地相和磨拉石盆地相等, 编制了1∶2 5万冬给措纳湖幅大地构造相图和造山作用过程与大地构造相演变图.大地构造相在地质填图中的应用进一步深化了造山带填图中的地层单元空间配置关系和盆地沉积充填序列的研究, 较全面细致地揭示了东昆仑造山带东段造山带形成、物质组成及演化过程      

大型油气系统形成的盆地动力学背景

找寻大油气田的急迫任务带动了当今新一轮战略性、区域性的基础地质和石油地质研究.在盆地中识别富生烃凹陷及其所控制的油气系统具有关键意义.没有富生烃凹陷就没有大油气田赖以形成的首要基础.富生烃凹陷及大型油气系统的形成又有其特有的盆地动力学背景, 认识后者对前者的控制关系可提供战略性预测.渤海湾盆地作为中国东部陆上及海域伸展类盆地最重要也最典型的代表, 其数十年勘探和研究历程揭示了富生烃凹陷、大型油气系统和盆地动力学过程的内在联系.岩石圈伸展和裂陷的背景下, 盆地内隆坳分异的构造格架、快速沉降、高地温和异常高压系统提供了富生烃凹陷和大型油气系统形成的构造背景, 与古近系中晚期有利的古气候、古环境条件匹配形成了最有利生烃的超富养湖盆类型.根据多个富生烃凹陷的典型研究提出了大型油气系统形成的模式, 进一步分析了富生烃凹陷形成背景的多样性.值得指出的是, 目前所知西北地区大型叠合盆地中最重要的富生油凹陷, 如准噶尔盆地的二叠纪中央凹陷、塔里木盆地的满加尔凹陷可能都形成于伸展和裂陷背景下, 中新生代则以挤压、挠曲占优势.提出用当代盆地动力学和油气系统的思路与方法重新认识含油气盆地及其油气系统演化的动力过程, 进行新一轮基础性、区域性研究, 为发现新领域、找寻大油气田提供地质理论基础.      

鄂尔多斯盆地早古生代复合的古构造体系与天然气

以鄂尔多斯盆地北部古生界为重点的第二轮油气普查,历经十几年的艰苦拼搏,终于取得了重要的油气成果,相继发现了一批大中型天然气田,成为我国陆上一个新的重要的油气战略接替区。本文介绍了地质力学在鄂尔多斯盆地早古生代碳酸盐岩领域找油气研究中,坚持构造体系控制油气的基本观点,以古构造体系、古沉积体系、古地貌岩溶体系、古含油气体系分析为主线,指明了盆地下古生界巨大的生烃资源潜力和大中型天然气聚集带形成条件及勘探方向,强调原型盆地的勘探思路在指导勘探部署和气田发现中的重要作用。      

论“定凹探边”与“定凹探隆”

生油层、储油层和盖油层的存在、它们之间的组合关系以及它们在空间上的分布和时间上的变化,对于油气藏的形成有决定性的作用。其中,生油层是主要的。生油层形成的条件为:第一,要有大的水体,即,有大型盆地或大型凹陷区;第二,这个水体需要在一定时期封闭,处于还原环境,以使大量生油母质得以保存并进行厌氧细菌的发酵及化学作用;第三,生油盆地应具有持续的大幅度的沉降及快速堆积。从我国一些生油盆地的生油层位来看,其堆积速度都是相当大的(表1)。大幅度的沉降和快速堆积,不仅提供了巨大的生油岩体积,而且使有机质在上覆沉积岩的厚度及荷重不断增大的情况下,具有足够的温度(主要条件)和压力,导致了生油母质的热裂化反应而得烃类。本文第一作者早已指出,深的内陆凹陷、海陆交替相的泻湖盆地以及滨海古河口三角洲是生物大量繁殖并成为油源的地区;而沉积环境的快速和突然变化以及适当的地温梯度和压力是生物大量死亡和快速埋藏并向油气转化的主要条件。所以,我们勘探油气藏必须首先确定生油凹陷,恢复原生古盆地面貌。“定凹”就是这样提出来的。     

四川盆地大湾—毛坝—铁山坡地区飞仙关组储层特征及其主控因素

21世纪是中国海相碳酸盐岩油气勘探开发的一个大发展期,目前中国海相碳酸盐岩油气田多数为埋深达4000m以下的深部古生界层系。如何在深层碳酸盐岩地层中寻找优质储层已成为油气勘探家们关心的焦点;近期发现的普光气田是中国目前发现的碳酸盐岩储层次生孔隙最为发育的气藏,并严格受控于沉积微相的分布及白云岩化、埋藏溶蚀作用等成岩相的控制。本文以“相控论”理论为指导,对川东北普光外围大湾—毛坝—铁山坡地区下三叠统飞仙关组优质储层形成与演化起主控作用的“储集相”——有利的沉积相、成岩相进行详细研究和解剖。通过露头剖面、钻井、测井和地震等资料的研究,结合单因素分析、多因素综合作图法,认为大湾—毛坝—铁山坡地区飞仙关组主要发育斜坡、台缘浅滩、开阔台地和局限台地4个沉积相单位。结合岩心详描和室内大量岩心、岩屑薄片以及铸体薄片的观察和研究,认为控制储层形成的关键是白云岩化、埋藏溶蚀作用等成岩相。根据铸体薄片鉴定、扫描电镜分析、物性分析及压汞分析等手段,研究认为优质储层以大套溶孔粉-细晶残余鲕粒白云岩为特征,岩石中溶孔极为发育,以大孔粗喉型、中孔中喉型为主;物性较好,以高孔高渗和中孔中渗为主,孔渗相关性明显。相控储层作用明显,纵向上主要分布于飞二段至飞一段顶部,横向上台缘浅滩为有利储层的分布区。台缘浅滩相带控制了本区优质储层的岩性及大致空间分布范围,白云岩化及埋藏溶蚀作用则决定了优质储层的最终分布范围和储集性能。通过对大湾—毛坝—铁山坡地区台地边缘浅滩储层“相控论”的探讨,以期对中国深层海相碳酸盐岩的勘探起到抛砖引玉的作用。     

塔里木盆地西部环阿瓦提凹陷区油气勘探前景再认识

塔里木盆地台盆区震旦系到侏罗系的多个目的层中发现油气,显示了其良好的勘探前景。但从东西方向上看,目前发现的油气田主要分布在盆地东部的环满加尔凹陷区。处在盆地西部的环阿瓦提凹陷区尽管投入了一定的勘探工作量,但一直没有重大发现。井下和地面露头资料揭示,环阿瓦提凹陷区具有良好的油气源条件。寒武系—奥陶系碳酸盐岩、志留系—三叠系碎屑岩都是值得重视的勘探目的层。其中碳酸盐岩储层,不仅具有发育礁滩的古地理背景,同时还具有热液改造的条件;对于碎屑岩而言,断层沟通可能是其捕获油气的关键。     

塔里木盆地英买力凸起南部寒武系褶皱的地质属性及其油气成藏条件分析

传统上,塔北隆起英买力凸起南部多个寒武系大型异常体被认为是中寒武统盐构造的反映。笔者研究发现这些大型异常体的解译有一定的多解性。分析认为,构造的主体存在碳酸盐岩生物建隆块体的可能,后期被断裂复杂化形成大型叠置复合褶皱。寒武系褶皱内幕的断层和裂缝极其发育,大大改善了寒武系白云岩储层物性,有利于油气聚集;基底断裂发育,能有效沟通油源;中寒武统泥岩或含膏泥岩形成良好的盖层,封闭条件良好;综合分析认为英买力南部寒武系大型构造具备优越的油气成藏和保存条件,有利于形成大中型油气田,是塔里木盆地潜在的油气勘探新领域。