沉积盆地类型划分及其相关问题讨论

沉积盆地类型划分是盆地及其相关领域研究的重要基础。已有的盆地分类方案较多,各有侧重和所长,但对陆内盆地的划分和研究较为薄弱。沉积盆地是一个典型的复杂巨系统,对其分类是一个复杂的系统工程。盆地分类的原则和结果应体现此系统的整体性、层次性、关联性、典型性(代表性)和可对比性(预测性)。盆地类型划分的依据主要包括盆地发育鼎盛时期所处的大地构造位置、地壳-岩石圈类型、沉降机制和动力环境、盆地结构构造特征与基底性质、沉积环境及充填特征等。导致盆地沉降的动力主要源自地球深部,可分为热力、应力、重力及其复合4种。小行星等天体撞击地球所形成的盆地属特殊类型,将其划归重力成因盆地大类。还有一种值得注意的地貌成因盆地,其形成与内动力地质作用联系不密切,主要由地表负向地形存在而导致沉积物充填和水体汇聚。这类盆地在不同大地构造环境中均有发育,但其地球动力学意义和沉积矿产赋存条件等均与内动力成因的盆地差别颇大。故将其作为新的盆地和成因类型单独列出。根据上述沉积盆地分类的原则和基础,以全球板块构造动力环境、大陆内部动力活动的独立性、主动性和盆地沉降成因的主动力为主线,综合和归纳前人分类方案和盆地研究成果,将盆地发育的区域构造动力环境分为6大类(大洋和大陆板块内部,离散型、消减型、碰撞型、转换型大陆(板块)边缘),增加了天体撞击的特殊型和后期改造的复合型2大类与之并列;将前6大类构造动力环境中发育的沉积盆地分为44(亚)类,按构造动力环境、盆地主要构造力学性质(即应力)两大系统,分别进行了划分和归类。对本盆地分类方案中新的类型、或内涵有变、或需说明的部分盆地及术语,进行了进一步讨论或说明。这些盆地如后陆盆地、侧陆盆地、转换-补偿盆地、拉裂盆地、地貌成因盆地、(天体)撞击盆地、中间地块盆地、陆内前陆盆地、改造(型)盆地等。本盆地分类方案是对不同地区相同或相近构造环境所发育盆地类型的理性归纳和综合,相对较为系统全面。但在地史上和现世界中,因地质条件的差异或发展进程的不同,其中某类盆地可能在具相同构造环境的某地并未出现,或发育特征并不典型。任一个全球沉积盆地分类方案,从问世之日起就处于检验、争议和修补之中,周而复始,日臻完善。     

沉积盆地中金属成矿与油气成藏的耦合关系

沉积盆地中与油气密切相关的金属矿床主要包括密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床、砂页岩型铜-铀矿床、黑色页岩中的金属硫化物矿床、沉积岩容矿的金-锑-砷-汞-铊矿床等。金属矿床与(古)油气藏在空间上的密切共生/伴生关系,暗示了二者成因上的有机联系。在许多MVT铅锌矿床和砂页岩型铜矿床中,与成矿关系密切的原油及其衍生物形成于矿化前,它们为随后的金属成矿直接提供还原硫或充当硫酸盐还原反应的还原剂。在另一些情况下,某些低温热液金属矿床,特别是Au、As、Hg、Sb、Tl矿床与油气表现出同源、同运、同聚的耦合关系,金属成矿与油气成藏同时或近同时进行。与油气具不同耦合关系的金属矿床常表现出不同的特点。与成藏和/或成矿有关的盆地流体大致可分为以碳氢化合物为主的有机流体、以含金属盐水溶液为主的无机流体以及同时富含烃类和金属组分的有机成矿流体3类,盆地中的成矿、成藏作用及其耦合关系受控于这三类流体的演化过程。沉积盆地中金属矿床与油气藏空间上密切的共生/伴生关系以及成矿、成藏过程和机理的相似性,使金属与油气矿产资源的协同勘探和综合预测成为可能。     

油气地球化学基础理论和勘探应用研究的新进展

由于有机地化和油气运移基础理论的研究进展,油气的地球化学勘探正从静态定性评价向动态定量模拟发展。有机地化的研究进展主要表现在新的有机成岩作用理论的提出和多种干酪根成因类型的发现、未(低)成熟油和煤成油的发现及成因研究、有机相的应用以及分子有机地球化学的迅速发展等。油气运移的研究进展主要反映在对初次运移的动力、相态、机制及地化效应的进一步认识、油气运移的实验及数学模拟等。应用于油气勘探的盆地模拟包括构造沉降史、热史、生烃史及流体运移史等多方面模拟,它既是重建盆地演化史的手段,亦是指导油气勘探的有效工具。     

油气耗散作用及其成岩成矿效应: 进展、认识与展望

油气生成后发生运移,在途经的围岩环境中发生流—岩相互作用而损耗,以及分散于地下或暴露地表而损失,这一过程即为油气耗散。油气耗散主要特点为流—岩地质作用,在这一过程中将产生系列成岩蚀变,如氧化砂岩的绿色化、白色化,以及局部碳酸盐化等;导致一些成矿效应,如铀矿化、高岭土化等。从而在沉积盆地中构成有机与无机、金属与非金属矿产同存共荣于一盆,此即为沉积盆地成藏(矿)系统。因而油气耗散作用内容属于交叉学科方向,目前仅在鄂尔多斯盆地得到初步研究。在油气耗散成岩及成矿作用过程中,部分微量元素、有机地球化学参数、以及碳、氢、氧、硫、硅等稳定同位素可表现出一定的标志性特征。这在目前"油气—铀溶液—砂岩"相互作用模拟实验中也已得到初步的证实。当前,沉积盆地中油气耗散方向与规模、成岩与成矿效应的地球化学作用机理、有机—无机(如烃源岩—铀等无机元素)作用效应及对相关资源评价的影响、多种能源综合协同预测与勘探等方面是未来油气耗散作用学科领域的主要发展方向。     

辽宁省北部秀水盆地下白垩统地质特征及含油气前景

秀水盆地下白垩统义县组的油气发现,使义县组成为辽宁省西北地区重要的油气勘探目的层系。通过开展钻孔岩芯编录、路线地质调查、有机地球化学测试分析,综合应用电法、二维地震和钻探等资料,分析了秀水盆地下白垩统发育特征、生烃条件及盆地形成发展史等。结果表明:义县组三段泥岩分布范围广,沉积厚度大,有机质丰度、类型及成熟度适宜,具有良好的生烃条件,为中等—好的烃源岩;秀水盆地早白垩世发育4期不同的构造演化阶段,使其具备了一定的生、储、盖油气地质条件,具有油气勘探潜力。该研究可为区内进一步油气资源勘探提供支撑。     

沉积盆地动力学与盆地流体成矿

沉积盆地实际上是地球动力学系统中一个巨大的动态化学反应器,其所处的地球动力学背景制约着它的边界条件、外部环境及其与外部环境的物质和能量交换。盆地内则是一个由固体无机,有机沉积物颗粒和盆地流体组成的多相反应体系,包括各种流-岩-烃及流-流反应、与有机质成熟演化有关的各种有机反应、在浅部还有细菌参与的生物化学反应。体系的上部边界不断有新沉积物颗粒和流体的加入,下部则有来自基底的流体或来自盆地边缘大气降水的加入循环,同时还有盆地的构造沉降和基底热能的交换,以及可能岩浆物质,能量的加入。沉积物的固结成岩和后生变化,以及其中储存的油气和金属矿床都是这个巨型化学反应器的一部分(并非全部)产物。因此,只有站在盆地动力学的高度,才可能从整体上去认识这些共存的复杂因素和作用过程的耦合关系,才可能从本质上理解有关矿床的形成机理和产出规律。     

辽宁省北部秀水盆地下白垩统地质特征及含油气前景

秀水盆地下白垩统义县组的油气发现,使义县组成为辽宁省西北地区重要的油气勘探目的层系。通过开展钻孔岩芯编录、路线地质调查、有机地球化学测试分析,综合应用电法、二维地震和钻探等资料,分析了秀水盆地下白垩统发育特征、生烃条件及盆地形成发展史等。结果表明: 义县组三段泥岩分布范围广,沉积厚度大,有机质丰度、类型及成熟度适宜,具有良好的生烃条件,为中等—好的烃源岩; 秀水盆地早白垩世发育4期不同的构造演化阶段,使其具备了一定的生、储、盖油气地质条件,具有油气勘探潜力。该研究可为区内进一步油气资源勘探提供支撑。     

辽宁省北部秀水盆地下白垩统地质特征及含油气前景

秀水盆地下白垩统义县组的油气发现,使义县组成为辽宁省西北地区重要的油气勘探目的层系。通过开展钻孔岩芯编录、路线地质调查、有机地球化学测试分析,综合应用电法、二维地震和钻探等资料,分析了秀水盆地下白垩统发育特征、生烃条件及盆地形成发展史等。结果表明: 义县组三段泥岩分布范围广,沉积厚度大,有机质丰度、类型及成熟度适宜,具有良好的生烃条件,为中等—好的烃源岩; 秀水盆地早白垩世发育4期不同的构造演化阶段,使其具备了一定的生、储、盖油气地质条件,具有油气勘探潜力。该研究可为区内进一步油气资源勘探提供支撑。     

右江盆地含油气成矿流体性质及其成藏-成矿作用

右江盆地含油气成矿流体是一种多组分、多相态的不混溶体系,成藏流体具低温(多为90～160℃)和低盐度(多小于6wt%NaCl)的特征,其主要组分是有机质、CO2和H2O;金矿成矿流体以中低温(多集中于150～250℃)和低盐度(0.4～6.7wt%NaCl)为特征,其主要组分为H2O和CO2,次为烃类有机组分。盆地内古油藏与金矿床在空间上密切共存,在成藏和成矿流体活动时限上基本一致,在成因上一脉相承,表明两者均为盆地有机成矿流体演化的产物。加里东晚期至印支中期,"盆-台相间"的沉积构造格局为成矿和成藏奠定了物质基础,盆地有机成矿流体的活动使油气和金属分别聚集形成油气藏和金属矿床。印支晚期至燕山早期,伴随褶皱造山作用的盆地流体活动使油气的原始分布格局发生改变,并造成了油气和金属矿床的空间分带。燕山中晚期强烈的构造抬升剥蚀,使油气藏和金属矿床遭受强烈的破坏与改造。     

含油气盆地地球动力学模式

文章讨论了含油气盆地地球动力学模式,其中着重讨论了以下几个问题:(1)沉积盆地地球动力学研究的进展,使得能够提出一种根据盆地所处的板块位置和地球动力学模型进行划分的含油气盆地分类;(2)尽管我们有一些古生代克拉通盆地的地球动力学模式,但其成因机制仍缺乏令人信服的解释;(3)通过大陆内裂谷火山岩化学成分、地温场、构造变形、岩石圈结构以及区域板块构造背景综合分析,我们建立了六种大陆裂谷形成的地球动力学模式;(4)前陆盆地的形成与其周缘造山带密切相关,其地球动力学模式是大陆岩石圈对褶皱冲断带构造负载的挠曲响应;     

叠合盆地油气成藏体系研究思路与方法——以准噶尔盆地中部地区油气藏为例

以准噶尔盆地中部地区油气藏为例,阐述了叠合盆地油气成藏体系研究的基本思路和方法,归纳为“一个中心,两 条途径”。一个中心是指以油气藏为中心进行剖析研究,两条途径是指采用有机和无机地球化学相结合的研究方法。在准噶 尔盆地中部地区的实例研究结果表明,根据原油的有机（生物标志物）地球化学分析,研究区至少存在2大油气成藏体系, 即盆1井西凹陷东环带地区二叠系成藏体系、莫索湾中东部地区二叠系和侏罗系成藏体系。再通过无机地球化学（储层成 岩方解石）分析,发现研究区还存在另外2个成藏体系,即东道海子凹陷周边地区二叠系和侏罗系成藏体系、石东地区二 叠系成藏体系。在此基础上,进一步评价了各成藏体系中的油气潜力,以为区域油气勘探提供参考。因此,油气成藏体系 的研究有助于加强对勘探的指导;有机和无机地球化学相结合的研究方法相互补充,是对过去通常主要根据有机地球化学 方法进行分析的拓展与补充完善,形成了新认识,值得在今后的油气成藏体系研究中加强深入探索。     

沉积盆地型与隆起山地型地热系统地表地球化学异常模式差异性分析

地球化学勘探技术作为地热资源综合勘查技术之一,在地热勘探开发中发挥了重要作用。沉积盆地型与隆起山地型地热系统由于自身地质特征的不同,必然造成它们的地球化学判识指标和异常模式存在差异。目前国内外尚缺乏对这两种类型地热系统判识指标和地球化学异常模式差异性进行地质地球化学分析,导致针对不同的勘探对象在方法选择和异常解释上依据不足。以典型沉积盆地型地热系统——河北雄县地热系统,隆起山地型地热系统——安徽巢湖半汤地热系统为例,开展地球化学方法试验,建立了两种类型地热系统的地表地球化学异常模式,并从地热系统的地质因素(热源、热水、热储、通道、盖层)出发,对其地表地球化学异常模式差异性进行分析,表明隆起山地型地热系统地表地球化学异常模式为受导水断层、破碎带控制的正异常;沉积盆地型地热系统气体地球化学异常模式为受热储构造控制的正异常,微量元素地球化学异常为受氧化还原环境控制的负异常;二者在有效地球化学指标组合和异常形态上均存在差异。研究结果为不同类型地热系统勘探提供方法和理论依据。     

煤、油、气共存富集的地球化学判识模式

油、气、煤都是由生物先质经有机质的成岩和变质作用转变而成的,生物先质的转化方向取决于沉积有机相.沉积有机相由于集沉积学、有机岩石学和有机地球化学于一体,所以是综合评价盆地煤、油、气等能源矿产成矿潜力的最有效方法.本文通过对油、气、煤生成的地球化学条件综合分析,提出以显微组分分析为基础的四端元划分法则划分沉积有机相和综合判识油、气、煤成矿潜力,将鄂尔多斯盆地中生界和中国东南部吴家坪期沉积划分为高位木本有机相(A)、低位木本有机相(B)、低位木本-残殖壳屑有机相(C)、覆水木本-藻质有机相(D)、深覆水草本-藻质有机相(E)和开阔水体藻质有机相(F),典型的油源岩和典型的腐殖煤是两种极端的有机相,也是鄂尔多斯和其它煤、油、气共存盆地的共同特征和主要的有机相类型,但鄂尔多斯盆地中生界和萍乐盆地龙潭组存在一系列的由煤到油转化的过渡类型的有机相,对油、气、煤成因理论及多种能源共同勘探有着重要的意义.利用多元统计分析将沉积有机相进行了数值化,将各种不同类型的沉积有机相按其对成油、成气和成煤的贡献大小进行赋值,提出了沉积有机相类型指数的数学模型,为可燃有机矿产共存富集的地球化学定量判识提供了基础.     

裂谷盆地形成的动力学机制及其含油气性

以澳大利亚南部的吉普斯兰盆地和中国东北部的松辽盆地为例，通过对它们所处的地理位置、内部结构构造特征、油气藏类型、油气藏的分布特征、生储盖特征以及形成时代的比较，对纵向拼合式裂谷盆地形成的动力学机制及其含油气性作了探讨。阐明了具有相似结构构造特征和演化历史，同一时期处于相近地理环境中的沉积盆地，应具有相似的含油气远景；而这一切都是由近似的成盆动力学机制，即：地球深部动力所诱发的远源板内应力、地幔底辟等因素所控制的，再一次证明了裂谷类型的沉积盆地在油气勘探中的重要性；指明了在我国东部原裂谷系中开展油气普查勘探工作的必要性     

沉积盆地超深层有机- 无机复合生烃机理及地质模式

全球范围内超深层油气的不断发现,对经典的生烃理论提出了挑战,外源氢加入的有机-无机复合生烃过程引起了广泛关注。基于地质观察统计数据,分子氢在沉积盆地中分布广泛,形成机制复杂。在地质环境中,水和水-岩反应、深部流体等途径产生的无机氢是最主要的外部氢源。可控加氢模拟实验揭示了沉积盆地的氢逸度水平是调控烃类产物生成的重要因素之一,并且干酪根的加氢裂解是沉积盆地中易于发生的生烃过程。外源氢介入生烃过程的前提是环境氢逸度大于沉积有机质本身的氢逸度,其有效范围受生烃母质化学组成和结构的制约,约起始于生油高峰之后,约终止于沉积有机质H/C=0.3之时。亦即,有机-无机复合生烃作用是沉积盆地超深层生烃的有效途径。在其有效发生的范围内,油气资源类型依然由生烃母质类型(化学组成和结构)、成熟度和受热历史等因素决定,具有明显的阶段性和不同于经典理论的生烃模式。外源氢的参与,在成熟阶段可小幅度提升生油产率;在高—过成熟阶段可显著增加天然气产率;在高成熟阶段,加氢脱烷基作用最大可增加50%的轻质油/凝析油产率;在过成熟阶段,加氢脱甲基-开环作用最大可增加约5倍甲烷产率。有机-无机复合生烃模式的确立,丰富了传统生...     

盆地流体及其成矿作用

盆地流体指在大陆性地壳基底上的沉积盆地演化过程中活动于沉积柱内的有机,无机复杂流体相,包括来自盆地内部由有机,无机沉积物压实和相变所释放出的自生流体和外来流体(盆地边缘隆起区补给的大气水和基底补给的流体)。盆地演化早期的沉积水地质阶段很可能以压实驱动流为主的自生流体占优势,而在晚期的渗入水地质阶段则以重力驱动流为主的外来流体。典型的低温热液地球化学特性和丰富有机组分的广泛参与,乃是盆地流体的两大突出特征。盆地流体广泛参与了沉积物的成岩一后生和成烃成矿过程。它既可以上升到达海底以沉积喷流的方式成矿,也可在海底以下的沉积柱中运移时遇到合适的地球化学障而发生沉淀卸载。献中报道的典型矿床类型主要包括沉积喷流型矿床,密西西比式铅锌矿床和大陆砂页岩型矿床。但在我国却发现了一批具有复杂成矿元素组合的重要矿床类型,包括沉积岩容矿的微细浸染型金矿床等。     

孙吴-嘉荫盆地东部太平林场组沉积相及烃源岩特征

上白垩统太平林场组是孙吴-嘉荫盆地油气勘探重点层位.通过野外详细的观测描述,对盆地东部太平林场组剖面进行了沉积学研究.结果表明太平林场组发育的沉积相类型为湖泊相和扇三角洲相,可进一步划分出3种沉积亚相和6种沉积微相.应用多种有机地球化学测试方法对太平林场组剖面泥页岩岩石学和有机地球化学特征进行分析,结果显示泥页岩矿物成分以石英为主,属于长英质泥页岩类;显微组分以腐泥组为主,具有倾油性;烃源岩为中等—好烃源岩,有机质类型为Ⅱ₁-Ⅱ₂型,处于低成熟—成熟阶段.表明太平林场组烃源岩具有较好的生烃潜力.研究结果可为盆地后续深入研究和油气勘探提供基础资料.     

沉积盆地的层序和沉积充填结构及过程响应

现代层序地层学的理论发展,把沉积过程纳入到地质演化的时空框架中并与地球的多旋回或节律演化结合研究,形成了一套带有革命性的、在等时地层格架中研究沉积作用的新方法,成为了油气资源等沉积矿产预测勘探的重要工具。沉积盆地的沉积充填可划分出与各级沉积旋回相对应的层序地层单元。追踪对比由不整合面或不整合面及其对应的整合面为界的高级别层序地层单元建立的区域性等时地层格架,对盆地构造古地理再造和油气勘探战略性研究至关重要;追踪四、五级等低级别层序地层单元和体系域建立的高精度层序地层格架,可为重点区域或区带的沉积体系和储集体的沉积构成和分布等的解剖提供精细的地层对比基础。依据沉积基准面的变化,从层序内水进到水退的沉积旋回中可划分出正常水退沉积、强制性水退沉积、水进沉积及垂向加积等成因沉积类型。海相或湖相盆地中三级层序地层单元内均可较好地划分出低位、水进、高位及下降体系域。盆地构造作用、气候变化、海、湖平面升降过程对层序发育的控制作用及沉积响应研究,一直是层序地层学或沉积地质分析领域的研究热点。沉积盆地的层序地层序列演化是盆地地球动力学过程的总体响应。层序地层学把盆地古构造、古地理的变迁纳入到统一的地球演化系统中研究,形成了与区域地球演化史或盆地动力学演化相结合的重要研究领域。多旋回盆地或叠合盆地中多期次的构造变革导致了多个区域性不整合面所分隔的多个构造层序的叠加。注重构造—层序地层的结合分析,揭示盆地的层序地层序列与多期盆地构造作用的成因联系,是构造活动盆地或大型叠合盆地沉积地质演化和油气聚集规律研究的关键。盆地构造作用,如前陆盆地多期次的逆冲挠曲沉降和回弹隆起的构造作用、多幕裂陷过程、多期构造反转等与重要不整合及区域性沉积旋回或层序的形成密切相关;而由气候变化引起的海或湖平面变化是控制高频沉积旋回或低级别层序发育的主要因素。在构造活动盆地中,构造坡折带对沉积体系域和沉积相的发育分布具重要控制作用。     

西藏措勤盆地色林错凹陷郎山组分子地球化学特征

措勤盆地是青藏高原内第二大海相含油气盆地,郎山组碳酸盐岩是盆地内重要的烃源岩。盆地东部的色林错凹陷保存条件好,前人还很少在该区开展石油地质研究。应用GC和GC—MS技术,对该凹陷内雄梅地区郎山组烃源岩抽提物进行了生物标志物的研究。研究表明,该区郎山组有机质母质主要为海相藻类,也有少量高等植物的混入;主要形成于缺氧,盐度较高的咸水环境,有机质成熟度较高,经历了1~2级的生物降解作用。因此,结合其它有机地球化学参数、沉积和构造条件,考虑到风化作用因素,郎山组烃源岩应具有较好的生油潜力,这对该区油气勘探具有重要意义。     

能源盆地沉积学及其前沿科学问题

赋存油、气、煤和（或）铀能源矿产的沉积盆地,称为能源盆地。沉积作用及建造是影响油气煤铀同盆共存、成藏及分布的重要因素和物质基础。能源等沉积矿产及其形成,是沉积学的重要组成部分。通过讨论能源盆地沉积建造与油气煤铀赋存成藏及分布的内在联系,提出成煤建造在盆地演化和空间分布上,总体处于成油气建造和成铀建造的过渡、衔接部位和承前启后的演化阶段。并探讨了厚煤层的初始成煤物质来源与成因,蚀源区物源对盆地沉积建造、油气储层和铀成矿的重要影响。分析认为当前存在重先进技术观测测试,轻露头区精细剖析的倾向;对后期改造的影响程度和原盆古沉积面貌恢复的水平尚需重视和提高。能源盆地沉积学内涵的自然外延领域广阔,与之相关的前沿科学问题颇多。应将沉积学置于盆地形成演化和改造的时空过程中,兼顾地球环境和生物演变进程,进行整体、动态、综合研究。重点讨论了其中部分相关前沿科学问题,如:沉积盆地动力学、地球环境及生命演变对沉积和成矿作用的影响、有机与无机相互作用对能源矿产形成的影响、事件沉积学及深部作用与成矿作用的关联、能源矿产空间分区性及偏富极形成的沉积学环境、沉积建造和沉积矿产年代学等。