中国喜马拉雅构造运动的陆内变形特征与油气矿藏富集

在前人研究的基础上,结合近年来在油气勘探中不断积累的地质资料和地质认识,提出了中国喜马拉雅构造运动的陆内变形特征及其分布规律受控于小型克拉通板块拼贴的基底结构和印/欧碰撞与太平洋板块俯冲所主导的双重控制因素;喜马拉雅构造运动的发育特征主要表现为三种动力学机制:青藏高原隆升、盆地与造山带体制和东部拉张活动。喜马拉雅构造运动的大地构造格局及其构造变形分布规律集中体现为4个构造域:青藏高原隆升区、环青藏高原盆山体系、稳定区和环西太平洋裂谷活动区。我国沉积盆地在喜马拉雅构造运动中的构造特征分为三种类型:(1)东部渤海湾、松辽等盆地受拉张构造环境控制的裂谷沉降;(2)中部四川、鄂尔多斯等盆地受青藏高原的向东推挤、盆缘冲断、盆内抬升剥蚀;(3)西部的塔里木、准噶尔、柴达木等盆地受青藏高原的向北推挤、冲断挠曲沉降,表现为克拉通单边或双边的压缩挠曲沉降与克拉通内部的冲断隆升沉降等多种盆山耦合形式。喜马拉雅构造运动控制着中国油气晚期定位与富集成藏,主要体现在:盆地的沉积与成藏,形成新生界自生自储的含油气盆地和油气藏;圈闭形成与油气运聚成藏;早期油气藏的调整和再分配;油气藏的破坏。     

环青藏高原盆山体系东段新构造变形特征——以川西为例

介于扬子板块与青藏高原之间的川西前陆冲断带是环青藏高原盆山体系东段的重要组成部分,它是研究喜马拉雅构造运动对青藏高原东缘沉积盆地构造作用的重要场所。本文分别选取川西南段、川西北段和川北西段米仓山前的区域构造地质剖面来研究沉积地层在喜马拉雅运动中发生的构造变形特征。通过前陆冲断构造变形带的宽度、水平缩短量,山体隆升、盆地沉降,新构造对早期古构造的叠加与改造关系的研究,揭示出在环青藏高原盆山体系内,造山带与盆地边缘的冲断构造变形从造山带向克拉通盆地内扩展的同时受欧亚大陆与印度板块碰撞及其远程效应的空间位置限制,靠近青藏高原的川西南段到远离它的川北西段,新构造变形强度、新构造变形范围、盆山耦合程度具有依次降低等特征。这种受环青藏高原盆山体系控制的前陆冲断带构造变形具有明显的资环效应,特别是对油气资源的聚集与分布有重要的影响,控制了川西南段晚期次生气藏发育,川西北段和川北西段的早期原生气藏的发育。     

环青藏高原巨型盆山体系构造与塔里木盆地油气分布规律

中国中西部受控于喜山期青藏高原的隆升和向北、向东的推挤,在其外围形成一个巨型的盆山构造体系,环青藏高原巨型盆山体系主要由复活后的古造山带、前陆冲断带和小型克拉通盆地三个基本的构造单元组成,其中古生界小型克拉通与中新生界前陆冲断带是重要的含油气单元,它决定了中国中西部油气分布主要受古生界克拉通古隆起和中新生界前陆冲断带的控制。塔里木盆地在纵向上由发育齐全的下古生代碳酸盐岩、上古生代海相-海陆交互相碎屑岩沉积和中新生代陆相碎屑岩等构造层序叠置而成,在平面上以较稳定的小型克拉通为核心,边缘环绕库车、喀什、塔西南、塔东南等褶皱或冲断变形的前陆冲断带。塔里木盆地古生界小型克拉通盆地与中新生界前陆逆冲带叠合-复合的构造特征,以及演化的多阶段性,决定了这类盆地具有"多套烃源岩、多储盖组合、多含油气系统"的叠合-复合含油气系统的特点;油气分布受小型克拉通盆地中的古隆起控制,形成大面积岩性地层油气藏,前陆盆地中的冲断带构造控制形成背斜油气藏,具有多期成藏并存与晚期成藏为主的特点。     

新构造运动与四川盆地构造演化及气藏形成

新构造运动控制中国东部新生代裂谷含油气盆地形成,丰产油气资源。改造了扬予地台区及青藏高原古生界一中生界油气藏形成的地质构造条件。大量油气层受到破坏。青藏高原隆升构成中国新构造运动的中心,它控制了四川盆地新生代断褶构造演化及海相碳酸盐岩气藏形成。构造发育程度控制气藏形成及分布。发育程度高的背斜,原有油气藏遭到破坏;发育程度中一低及隐伏背斜,富集天然气成世故 。四川盆在所藏形成及保存的地 构造条件,可     

环青藏高原盆山体系内前陆冲断构造变形的空间变化规律

早古生代以前漂移在大洋中的塔里木、扬子、华北等小型克拉通板块在晚古生代开始聚敛拼贴,形成统一的大陆,奠定了中国中西部前陆冲断带发育的地质基础。新生代以来欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应,欧亚大陆强烈变形。随着青藏高原的隆升和向北、向东推挤,在远离碰撞缝合带的地方,古造山带复活,冲断带不断向外围扩展,形成统一的、规模巨大的环青藏高原盆山体系。在冲断带不断向青藏高原外围扩展的同时,在每一个单独的盆山体系(古造山活动控制的盆山耦合体系)内部发生强烈陆内变形,冲断带也依次从造山带向克拉通内部扩展,强烈的陆内造山隆升和构造挤压在造山带与克拉通之间形成了十余个前陆冲断带。从南向北分别选取了塔西南、库车、准南和准噶尔西北缘这四个前陆冲断带的构造缩短率和盆山耦合导致的高程差在平面上的变化特征,来研究环青藏高原巨型盆山体系内部的前陆冲断带在新生代的构造变形特征的空间分布规律。认为在欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应控制下,环青藏高原巨型盆山体系从内向外构造变形强度、盆山耦合程度具有依次降低的规律;克拉通边缘的单个盆山组合中从山前向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐变得简单。     

中国前陆盆地构造地质特征综述与油气勘探

中国特定环境下发育的前陆盆地和冲断带在地质构造上具有许多的特殊性。在综述前人认识的基础上,笔者通过对中国前陆盆地的构造演化历程、沉积充填特征、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的研究,提出了中国前陆盆地构造地质发育的5个主要特征:(1)两种不同性质的原型盆地发生正反转的叠合性,即挤压构造下作为“本体”的前陆层序与拉张构造下作为“基础”的裂谷、断陷盆地之间的叠置;(2)显生宙以来中国大陆先后发生了4期前陆冲断构造演化的多期性,它们分别是加里东晚期、海西晚期、印支期和喜马拉雅晚期;(3)基于小克拉通基底拼贴后在造山带前缘复活再生的继承性,即统一拼合大陆内部的构造变形导致古造山带的复活,在古造山带边缘发育新生代前陆盆地或前陆冲断带;(4)在空间分布上受环青藏高原巨型盆山体系控制发生陆内变形的系统性,在环青藏高原巨型盆山体系内构造变形强度、盆地沉降幅度、盆山耦合程度等从内环向外环依次降低,从古造山带向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐简单、构造变形时间依次变新;(5)前陆冲断带的构造样式由于受边界力学条件和沉积地层介质作用而具有多变性,存在沉积盖层内脆性变形的断层相关褶皱、造山带前缘韧性变形的基底卷入构造、与走滑构造相伴生的基底卷入的断层相关褶皱、盆地内部塑性变形的盐构造。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布特征的规律性和复杂性,由此提出了相应的一些构造地质研究与油气勘探工作的建议。     

鄂尔多斯地块南缘构造演化及其对盆地腹部的构造—沉积分异的效应

鄂尔多斯地块南缘处在盆地与秦岭造山带之间这一盆—山结合的过渡部位,由于构造位置的特殊性,自古生代以来其构造及沉积面貌与盆地腹部地区存在较大差异,具体表现在：1）早古生代沉积开始早、结束晚;2）晚古生代沉积开始晚;3）印支期西南部发生局部坳陷沉降;4）燕山晚期盆地南部强烈抬升（远高于盆地东部的同期抬升）;5）喜马拉雅期渭河地区快速沉陷与渭北隆升。盆地南部经历了3次大的构造格局转换：一是晚古生代末—印支期西南部“由隆到坳”的构造转换;二是印支期末—燕山期主体构造走向由北西—南东向到南北向的转换（构造转向）;三是燕山期末—喜马拉雅期渭河地区由强烈隆升到快速沉降的转换（构造反转）。盆地南部在不同时期所表现出的与盆地本部的不同耦合特征均根源于区域大地构造背景的差异：1）早古生代处于活动大陆边缘构造环境;2）海西期—印支期受古特提斯洋开裂—闭合的影响;3）燕山期受古太平洋板块俯冲的影响;4）喜马拉雅期受印度板块俯冲与太平洋板块俯冲的共同制约。鄂尔多斯地块南缘经历强烈伸展与造山过程,引起了其与盆地腹部的构造—沉积分异。     

中国前陆盆地构造地质基本特征及其控制下的油气分布

在综述前人认识的基础上,通过对中国前陆盆地的沉积充填特征、演化历程、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的宏观研究和重点解剖,总结出中国前陆盆地构造地质的主要特征:(1)垂向上,前陆盆地表现出两种不同性质的原型盆地在正反转构造背景下的盆地构造层序相叠置;(2)平面上,分布在中国大陆内的前陆盆地或冲断带受统一的印度—欧亚两个大陆板块间的碰撞作用,形成构造变形的时空分布规律有序的环青藏高原巨型盆山体系;(3)时间上,不仅存在新近纪以来的喜马拉雅运动控制的再生前陆盆地,而且显生宙以来中国大陆共发生了4期前陆盆地或冲断构造的演化过程;(4)成因上,受青藏高原向北、向东的隆升挤压,基于小克拉通拼贴后的不均一陆内基底结构,古造山带继承性复活,在其前缘发育再生前陆盆地或前陆冲断带;(5)变形样式上,由于受边界力学条件和沉积地层介质的共同控制作用,可以将前陆冲断带的构造变形样式分为4类。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布的规律性和勘探的复杂性。油气分布的规律性主要体现在:(1)油气相态分布的有序性;(2)成藏条件配置的有效性;(3)含油气目的层分布的空间有序性;(4)多期成烃、晚期成藏的普遍性。油气勘探的复杂性表现在:(1)4期前陆盆地和冲断带含油气地质特征的差异;(2)含油气层系与油气藏的改造与破坏;(3)陆相盆地的不均一导致储层相变大;(4)前陆冲断构造变形的复杂增加了圈闭落实的难度。     

Study on Strike-slip Fault and Its Control Effect on Oil and Gas Accumulation in Western Qaidam Basin, China

笔者等以柴达木盆地柴西地区构造特征为基础,首先分析了柴达木盆地区域构造背景,认为柴达木盆地新生代属于巨型的环青藏高原盆山体系,阿尔金山前前陆冲断带就形成于盆山结合部,阿尔金山前冲断活动主要受控于喜马拉雅运动期印度板块与青藏高原的活动,其次根据走滑断裂规模和走滑断裂对整个盆地沉积的控制作用,将柴西地区的各种复杂走滑断裂分为盆地级(一级)、区带级(二级)、圈闭级(三级)、显微级走滑断裂;柴西地区各种复杂多样的走滑断裂与之伴生的构造组合都与其所经历的构造运动和构造演化有关;在构造演化的基础上分析了柴西各走滑断裂的形成期与改造期,最后研究了走滑断裂在油气成藏过程中起着重要地作用,控制了油气聚集和分布,在勘探实践中取得了很好的效果.     

含油气盆地的构造演化与成盆--以辽河盆地东部凹陷为例

新生代以来,太平洋板块向欧亚板块的持续俯冲和印度板块与欧亚大陆的碰撞挤压对辽河盆地的形成演化起着至关重要的作用.根据对辽河盆地东部凹陷构造线索的深入剖析,该地区早第三纪的构造活动可划分为伸展构造体系和走滑构造体系.前者形成于引张应力场背景,主要活动期为沙三期,是该区裂谷盆地的主要发育阶段;后者形成于右旋扭性应力场背景,主要发育期为东营期,是该区主要构造线索定型的主要时期.辽河盆地东部凹陷的成盆演化明显受2种构造体系的叠加控制,表现为在继承伸展构造体系基础上,走滑构造体系的新生和改造作用.油气勘探实践证明,盆地构造演化与成盆对油气藏形成和富集起着决定性作用,正确认识和剖析成盆历史是成功地开展油气勘探的关键.     

剑川-兰坪盆地古近纪沉积-构造变革及其区域构造意义

滇西新生代兰坪盆地和剑川盆地分别位于哀牢山–红河断裂带两侧,青藏高原东构造结内,其沉积过程和构造变形对青藏高原东南缘的构造演化有重要的启示意义。通过对这两个盆地古近纪沉积和构造过程的研究,我们发现兰坪盆地和剑川盆地及邻区的构造变形分为三期:始新世早期的强烈挤压变形、始新世中晚期的伸展变形、渐新世的走滑变形。始新世早期的挤压变形主要表现为兰坪地区的褶皱–冲断系统、哀牢山-红河断裂的逆冲活动和剑川盆地的宽缓褶皱。沉积方面,古新统勐野井组(E_1m)较为稳定的细粒滨湖相沉积转变为始新统宝相寺组(E_2b)较粗的具有前陆盆地性质的河流相沉积,特别是宝相寺组底部发育的一套快速堆积的磨拉石建造,可能是对始新世强烈挤压环境下的沉积响应。始新世中晚期伸展变形体现在盆地的构造环境由早期的挤压环境变为伸展环境和该时期大量富钾岩体和岩脉的侵入,沉积学上,下始新统宝相寺组的河流相转变为中始新统金丝厂组(E_2j)具有快速堆积磨拉石特征的曲流河沉积,极可能是对构造体制变革的沉积响应。渐新世的走滑变形则体现在渐新统的缺失和哀牢山–红河断裂的早期左行走滑。因此,我们认为剑川–兰坪地区在始新世中期和渐新世均发生了显著的运动学转换,这一认识也得到了始新世中期兰坪和剑川盆地物源明显变化的支持。结合青藏高原东南部始新世中晚期岩浆的活动,渐新世大型剪切带(崇山剪切带、高黎贡剪切带)的强烈走滑和保山块体的旋转,我们推测青藏高原东南缘古近纪的构造演化为古新世-始新世早期的挤压、始新世中晚期的伸展、渐新世的转换压缩。     

中国西北叠合盆地的主要构造特征

探讨了中国西北地区大型叠合含油气盆地的主要特征 ,研究表明 ,在中国西北叠合盆地发展演化过程中 ,构造变革和构造耦合起着主导作用。构造变革包括大地构造格局的转变、沉积区和剥蚀区的转换、盆地类型的转换、大型区域性不整合的出现以及发生盆地构造反转等 ,这种构造变革具有多期性。叠合盆地构造耦合的方式主要涉及深部和浅部构造的耦合和盆山耦合等。盆山转换、盆山过渡带深部浅部构造的耦合、盆地沉降与造山带隆升耦合以及不同方向构造的耦合 ,反映了盆山耦合的多样性和复杂性。中国西北叠合盆地构造特征主要表现为构造的分层性、分带性、分段性、交叉性以及区域构造应力场的多变性 ,喜马拉雅运动对于中国西北叠合盆地最后的构造改造以及构造定型起着重要的制约作用。     

论新疆吐哈盆地的两种构造单元体系

重点研究了吐哈盆地构造单元的类型、构造属性及其与构造反转之间的关系等相关问题。吐哈盆地的构造单元可归为2种不同类型的体系：坳陷/隆起-凹陷/凸起类型的体系和构造带类型的体系。前者为沉积构造单元,具有同沉积构造的属性,可代表盆地形成时期的伸展性结构与构造;后者则为变形构造单元,具有“后生或次生”构造的属性,反映或代表了后期的构造反转。吐哈盆地“东西分块”应是同沉积期构造格局的表象,“南北分带”则主要是后期挤压与构造反转的结果。由此也进一步证明,吐哈原型盆地属伸展性盆地,后期则因挤压改造而发生了构造反转。前述各种特征则可能是此类构造反转盆地所具有的特殊的地质构造现象。     

鄂尔多斯盆地构造与多种矿产的耦合成矿特征

多种能源矿产共存富集的盆地动力学问题正在成为地质学家期待解决的前缘科学问题。鄂尔多斯盆地是在古生代华北克拉通盆地基础上发育形成的中新生代多旋回沉积盆地,盆地构造与多种能源矿产时空配置关系的研究表明,油-气-煤-铀等多种沉积能源矿产虽然赋存于盆地的不同构造单元和古生界至中生界的不同地质层位,但它们在空间分布和成矿时间上却表现出相互关联,共存富集的统一性,促使它们统一成矿、共存定位的峰值时代主要发生在盆地重大变革的燕山中晚期(140~120Ma±)和后期改造过程的早喜山期(60Ma±),明显受控于盆地中新生代的构造演化关键时期的构造转换及其耦合成矿作用。因此,探索研究鄂尔多斯盆地不同演化阶段的古构造面貌、关键变革时期的构造应力场环境及其叠加转换关系,有助于客观认识多种能源矿产共存富集可能受控的统一构造动力学环境及其耦合成矿效应。     

下扬子区新生代伸展构造变形及其区域构造意义

下扬子区是中国东部重要的含油气盆地区之一,其新生代伸展构造变形一直是下扬子新生代构造动力学的核心问题.通过对下扬子海陆全区新生代断陷盆地结构与构造格局分析,明确了下扬子区伸展构造变形特征,探讨了变形成因机制及其区域构造意义.区域构造分析表明,下扬子区伸展变形构造由一系列NNE-NE-NEE走向的总体呈弧形展布的正断层构成,表现为受伸展断裂系统控制的断陷结构,具有多向伸展特征,自南向北可分为江南、沿江-苏北-南黄海和南黄海北部3个构造伸展区.有限元数值与构造物理模拟表明,受控于太平洋板块俯冲推挤传递至陆内的侧向构造作用力,下扬子块体南向蠕移,区域上近南北向伸展变形,郯庐断裂右旋走滑,两者共同构成一个"右旋侧向扩展变形"系统.在区域构造上,大兴安岭-太行山-武陵山重力梯度带以东的中国东部新生代伸展变形构造和盆地成因与古太平洋板缘边界条件密切相关.      

北美西部与中国东南部盆岭构造对比研究

北美西部与中国东南部盆地与山岭构造是太平洋东西两岸独特的地质地貌景观,它们的形成与演化有着其特定的时间、空间、物质条件和深刻的构造背景。分别阐述了这两个地区盆岭构造的地质背景、构造单元划分及其构造岩浆组合、基底与深部构造特征、不同类型盆地与花岗岩山岭的时空演化、成因机制、耦合样式、演化历史,对这两个盆岭地区变质核杂岩的几何学、岩石学、年代学、成因动力学进行了分析。基本地质特征研究表明,太平洋东西两岸盆岭构造存在许多相似处,包括：（1）中、新生代均属太平洋构造域,均受太平洋构造体制制约;（2）受古太平洋板块俯冲影响的开始时间相同,均为中侏罗世,形成的活动大陆边缘宽度相近;（3）板块俯冲角度均在早、晚白垩世之交发生变化,从低角度转为高角度,导致弧后进一步伸展垮塌、岩石圈减薄;（4）均程度不等地发育了科迪勒拉型伸展构造和变质核杂岩;（5）伸展盆地与花岗岩山岭的形成背景相似,盆岭空间相伴,成因相关,时间相近。正是这些相似性,使中国东南部盆岭构造和北美西部盆岭构造的对比成为可能。同时,两岸盆岭构造也存在若干差异,如：（1）岩石组合差异;（2）形成时代差异;（3）地幔柱活动差异;（4）俯冲带位置迁移差异;（5）基底固结程度与变质核杂岩差异。这些差异,构成了太平洋东西两岸盆岭构造的不同地域特色和地质地貌景观。     

论新疆吐哈盆地的两种构造单元体系

重点研究了吐哈盆地构造单元的类型、构造属性及其与构造反转之间的关系等相关问题.吐哈盆地的构造单元可归为2种不同类型的体系:坳陷/隆起-凹陷/凸起类型的体系和构造带类型的体系.前者为沉积构造单元,具有同沉积构造的属性.可代表盆地形成时期的伸展性结构与构造;后者则为变形构造单元,具有"后生或次生"构造的属性,反映或代表了后期的构造反转.吐哈盆地"东西分块"应是同沉积期构造格局的表象,"南北分带"则主要是后期挤压与构造反转的结果.由此也进一步证明,吐哈原型盆地属伸展性盆地,后期则因挤压改造而发生了构造反转.前述各种特征则可能是此类构造反转盆地所具有的特殊的地质构造现象.     

大陆构造变形与地震活动——以青藏高原为例

大陆内部构造变形和地震活动往往突显出复杂的、区域性的特征,很难用板块构造理论来解释。青藏高原是大陆构造变形的典型实例,具有不同构造变形的分区特征,不仅表现在物质组成、地形地貌和断裂组合等方面的不同,而且还表现出不同的地震活动特征。东昆仑断裂带以北的青藏高原北部地块,主要发育一系列挤压环境下的盆岭构造,表现为以连续变形为特征的上地壳挤压缩短变形;高原中北部巴颜喀拉地块,具有整体向东运动的特点,变形主要集中在其边缘,表现为刚性块体运动特征。在东部,由于稳定的四川盆地(扬子地块)的阻挡,位于龙日坝和龙门山断裂带之间相对坚硬的龙门山地区受到东西向强烈挤压,西部边界为伸展变形;在高原中央腹地羌塘地块西部,由于上地壳物质在向东挤出的驱动下不断变形,沿一系列小型正断层和走滑断层以伸展变形为主,表现为弥散型变形特征。相比之下,羌塘地块的东部向东-南东方向挤出,在大型走滑断层之间形成一个刚性块体;高原南部地块以东西向伸展的南北向裂谷系为主要变形特征,高原南缘以南北向挤压的大型逆冲断裂系为特征。历史地震和仪器记录的大地震(M≥8)只发生在高原东北和东南部的大型走滑带,以及东部和南部边缘的大型逆冲断裂上,沿后者更为频发。到目前为止,高原其他地区只发生了8级以下地震。青藏高原这种分区域的地壳变形形式和地震活动分布是大陆构造变形的重要特征。     

西秦岭北缘一个新生代伸展型角度不整合及其地质意义

通过对西秦岭北缘漳县地区渐新统—中新统含盐红层地层与下伏造山带地层之间的角度不整合及其之上的砾岩、地层序列、沉积旋回等特征研究,提出了该角度不整合为伸展型角度不整合的认识。该伸展型角度不整合的存在指示了西秦岭北缘漳县渐新统—中新统含盐红层盆地具有伸展断陷盆地的属性,意味着在渐新世—中新世漳县含盐盆地形成和沉积充填时期,青藏高原东北缘(至少西秦岭北缘)一直处于伸展构造环境。这与印度板块与欧亚板块碰撞汇聚动力学作用向东北缘扩展形成的以挤压缩短和隆升为主的构造环境不协调,也就是说,青藏高原东北缘在渐新世—中新世可能尚未卷入现今青藏高原构造系统。