塔里木盆地新元古代构造古地理及深层有利烃源岩发育区预测.pdf
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1、塔里木盆地新元古代构造 沉积发育对于了解克拉通初始发育及超深层油气勘探至关重要,因其埋深大,资料稀少,在盆地深埋区的研究极为困难,资料也存在一定的多解性。通过采用盆 山结合、地质 地球物理多种方法联合研究发现,新元古代塔里木盆地至少经历了3期构造旋回,形成3个沉积超层序和7 9个层序。盆地与盆缘新元古代沉积相带分布受断陷控制而变化差异较大,发育有陆棚相、冰川相、盆地相、碳酸盐岩台地相、潮坪相、扇三角洲相、滨浅海相和冲积扇 河流相等不同的沉积相,还发育有火成岩相。对南华纪早寒武世之间主要的不整合结构构造及空间分布研究表明,盆缘及盆地内深埋区构造 沉积格架反映了伸展环境下的不整合结构构造特征,主要
2、类型包括单斜低角度不整合、渐进角度不整合、断控角度不整合和平行不整合,它们进一步揭示了不同部位的构造作用过程。根据层序地层特征、新元古代断裂活动、不整合三元结构构造、震旦系及南华系地震地层学特征及波阻抗属性特征综合分析,重建了塔里木盆地深埋区震旦系、寒武系沉积前的构造古地理,各沉积相带的分布与南华纪晚期、震旦纪晚期断陷分布、沉降中心的分布和构造变形差异等有关。与R o d i n i a超大陆外向生长与裂解、G o n d w a n a拼合响应,塔里木新元古代构造古地理演化经历了3个旋回:第一旋回为盆地内深裂陷启动期(9 0 07 6 0 M a),第二旋回为深裂陷发育期(c a.7 5 0
3、 6 3 0 M a),第三旋回为裂陷快速扩张期及衰退期(6 3 0 5 2 0 M a),3个旋回分别与塔里木陆块周缘新元古代早期俯冲相关的弧后伸展、中期裂谷盆地和晚期被动大陆边缘等大地构造环境转换相关。广盆存在的寒武系与震旦系或前震旦系不整合,揭示了震旦纪、寒武纪之交是塔里木地块由多个裂谷 断陷盆地向统一克拉通盆地的重要转换期。本研究形成了结构 多属性构造古地理重建恢复深埋区古构造、古地理的重要方法;根据相控条件预测了盆地内下寒武统及南华系有利烃源岩的发育区,对深层油气资源潜力评价有重要的意义。关键词:层序地层;不整合结构构造;古构造 古地理;多期转换;新元古代;塔里木盆地中图分类号:P
4、6 1 8.1 3;P 5 3 9.2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 0 1 9-0 0 2 4何碧竹,焦存礼,刘若涵,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)2 1 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)0 引言当今古老地层及深层、超深层油气勘探在全国乃至全球都是攻关热点及探索的新领域。2 0世纪6 0年代以来,全球
5、前寒武系已发现数十处原生油气藏1-2,特别是中新元古界下寒武统发育了大量的优质烃源岩及储集层,更促进了对古老含油气系统的研究及勘探1,3-7。全球石油天然气储量的有限统计资料表明,中新元古界的油气储量目前仅占1%2%,远低于显生宙;主要是由于中新元古界普遍埋深较大,相关研究及勘探程度都很低;中新元古界油气藏的形成经历了生烃运聚保存改造(或破坏)等长期复杂演化过程,更具有挑战性。塔里木盆地是前寒武纪变质结晶基底上发育起来的大型海 陆相叠合盆地8-1 1,也是中国陆上面积最大(5 6 1 04 k m2)的含油气盆地,其地表被广袤的塔克拉玛干沙漠所覆盖,周缘为天山 北山造山带、阿尔金造山带和昆仑造
6、山带围限(图11 1-1 8)。无论盆缘1 9-2 0还是盆地内部1 2,2 1,在前寒武纪基底之上都存在巨厚的新元古代沉积地层。在盆地周缘可见新元古界青白口系、南华系、震旦系等未变质的沉积地层出露,沉积层由早期陆相沉积、冰川沉积过渡到海相沉积,并夹有多套火成岩,最大沉积岩厚度可达6 0 0 0 m1 2,2 0,2 2-2 8,其沉积地层序列复杂,沉积相类型涉及海相陆相的几乎所有类型,且空间展布变化巨大。在塔里木北缘库鲁克塔格露头区南华系 震旦系发育多套烃源岩及台地相白云岩储层2 9-3 1,在阿克苏地区发育下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩7,1 0。目前塔里木盆地内已有2 0余口探井钻揭新元古
7、界或变质结晶基底,主要分布在塔北隆起、巴楚 塔中隆起、塔东隆起和孔雀河斜坡,其中多口深钻井缺失南华系 震旦系1 1-1 2,2 1,3 2-3 3;塔中 巴楚隆起大部分深井缺失重要的下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩7,1 0,而塔北隆起、塔东隆起多口钻井钻遇下寒武统玉尔吐斯组,可见新元古界发育的复杂性。最新研究发现,在现今基底的坳陷区、斜坡区,甚至隆起区可能存在多个新元古代裂陷,且对下寒武统有一定的控制1 2。因此,塔里木盆地深埋区新元古代构造 沉积发育特征、时空分布及成因机制,尤其是对下寒武统玉尔吐斯组、震旦系水泉组、南华系特瑞艾肯组烃源岩的影响,成为解析塔里木盆地初始发育的难题及深层 超深层油
8、气勘探的关键。为了客观地揭示塔里木盆地深埋区新元古代构造 沉积发育特征,需要在盆地尺度,利用露头剖面,结合钻井 地震、重磁等多种地球物理资料,开展多学科联合攻关。本文利用塔里木盆地周缘露头剖面、区域深探井和重新处理的贯穿盆地的区域二维地震测线及大量局部二维、三维地震资料,结合航磁资料,系统开展塔里木盆地新元古代构造 沉积层序研究,识别关键层序界面,建立层序地层时空格架,确定主要沉积相模式及相带展布特征。采用结构 属性综合分析方法,理清新元古代主要不整合三元结构构造,解析南华系、震旦系地震地层学特征及属性,建立不同时期盆 山耦合的构造古地貌,重建新元古代不同时期构造古地理,进一步揭示塔里木盆地新
9、元古代构造 沉积演化及克拉通盆地初始发育机制,并为塔里木盆地深层油气勘探提供科学依据。1 塔里木盆地新元古代地层层序塔里木盆地周缘露头多处存在巨厚的新元古代沉积地层,可分为青白口系、南华系和震旦系等3个系和1 0个组2 2。在不同剖面上,发育2 4套冰碛岩2 2,2 6-2 7,3 4-3 5,夹有多套火成岩1 8,2 4,3 6-3 9。可见到多种类型的沉积相。南华系发育了冰川相、深水陆棚、浅水陆棚相和潮坪相沉积1 9,2 8,4 0,震旦系发育了冲积扇 辫状河三角洲相、滨浅海相、碳酸盐岩台地和深水陆棚相等沉积2 0,2 8,3 7,4 1。新元古界底部主要与不同时期的变质岩、岩浆岩基底呈角
10、度不整合接触1 1-1 2,顶部与寒武系呈角度不整合接触4 2-4 4。在盆地边缘盆地内部,新元古代地层及沉积相空间展布变化很大,多有突变性(表12,1 2,1 9-2 0,2 6-2 7,4 5-4 7)。1.1 新元古代地层发育特点及主要不整合塔里木盆地新元古代存在多个不整合,既有盆地周缘造山带及盆地内部广泛存在的区域不整合,也有局部发育的不整合。青白口系与南华系不整合(Q b/N h)主要出现在库鲁克塔格地区4 8,是帕尔岗塔格群白云岩与南华系贝义西组冰碛岩不整合接触,在盆地内个别深裂陷中可识别,详见后文。盆地西北缘阿克苏地区,各组地层出露齐全,接触关系较清楚。新元古代不整合从下至上主要
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