摘 要 位于四川盆地邊緣的大巴山山前帶由于構(gòu)造變形較為強(qiáng)烈,地表地震地質(zhì)情況復(fù)雜,給地震資料采集和處理帶來(lái)諸多困難,目前該區(qū)勘探程度還較低。為預(yù)測(cè)其油氣勘探前景,從生儲(chǔ)蓋組合、烴源巖條件、儲(chǔ)層條件、蓋層條件等幾個(gè)方面分析了該區(qū)油氣成藏條件,發(fā)現(xiàn)其原始成藏條件優(yōu)越,存在3套成藏組合和多種類型的勘探目的層。古油藏解剖結(jié)果表明,山前帶二、三疊系油氣主力烴源巖為上二疊統(tǒng),油氣成藏分為3個(gè)階段:①晚三疊世—早侏羅世開始變形,形成寬緩背斜,形成古油藏;②中侏羅世—早白堊世進(jìn)一步變形,圈閉構(gòu)造定型,部分古油藏裂解,形成油氣藏;③古近紀(jì)喜山運(yùn)動(dòng)對(duì)先期構(gòu)造進(jìn)行了強(qiáng)烈的改造,造成古油氣藏的調(diào)整與破壞。綜合評(píng)價(jià)該區(qū)構(gòu)造變形樣式、儲(chǔ)層分布和油氣顯示特征后認(rèn)為:南大巴山西北部鎮(zhèn)巴斷裂至鐵溪—巫溪隱伏斷裂是油氣勘探有利區(qū),應(yīng)以二疊系長(zhǎng)興組和三疊系飛仙關(guān)組礁灘相儲(chǔ)層勘探為主展開工作;東南部雞鳴寺斷裂至鐵溪—巫溪斷裂為二、三疊系出露區(qū),應(yīng)以落實(shí)寒武系膏鹽巖下伏地層的保存條件為主進(jìn)行勘探部署。
關(guān)鍵詞 四川盆地 大巴山山前帶 油氣藏形成 二疊紀(jì)—三疊紀(jì) 古油藏 油氣源對(duì)比 構(gòu)造特征 勘探方向
大巴山山前前陸沖斷帶主體位于上揚(yáng)子北緣、四川盆地與秦嶺造山帶的過(guò)渡帶上,西與米倉(cāng)山?jīng)_斷帶相連,東南與川東高陡褶皺帶—華南造山帶毗鄰,整體上為南、南西凸出的弧形構(gòu)造帶。該區(qū)油氣成藏條件較好,但由于構(gòu)造變形復(fù)雜,山區(qū)石灰?guī)r裸露區(qū)地震資料采集和處理難度大,前期勘探投入較少,勘探程度低。
1油氣成藏條件
該區(qū)油氣成藏條件與川東北地區(qū)普光氣田、龍崗氣田、鐵山坡氣田、羅家寨氣田等油氣富集區(qū)相似,油氣顯示活躍,已發(fā)現(xiàn)多個(gè)古油藏和油氣顯示點(diǎn)(圖1)。
1.1生儲(chǔ)蓋組合
該區(qū)主要經(jīng)歷了2個(gè)大的沉積—構(gòu)造演化階段:震旦紀(jì)—中三疊世為海相臺(tái)地—臺(tái)緣沉積—構(gòu)造演化階段;晚三疊世—始新世為陸相碎屑沉積盆地沉積—構(gòu)造演化階段??傮w上缺失上志留統(tǒng)一石炭系,其他層位較為齊全。發(fā)育4套構(gòu)造—地層沉積組合:①基底組合(Pt);②臺(tái)地(臺(tái)緣)組合(Z—S);③臺(tái)地—裂陷邊緣組合(P—T2);④前陸盆地組合(T3x—J)。
該區(qū)主要發(fā)育3套油氣成藏組合(圖2):①以上震旦統(tǒng)陡山沱組(Z2d)暗色泥巖為烴源層,以上震旦統(tǒng)燈影組(Z2dn)藻白云巖為儲(chǔ)層,以下寒武統(tǒng)大套泥質(zhì)巖類為蓋層的成藏組合;②以下寒武統(tǒng)水井沱組(∈l s)暗色泥巖為烴源層,以中上寒武統(tǒng)碳酸鹽巖為儲(chǔ)層,以志留系大套泥巖為蓋層的成藏組合;③上二疊統(tǒng)(P2)為烴源巖,以上二疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)為儲(chǔ)層,以中—上三疊統(tǒng)為蓋層的成藏組合。
1.2烴源巖條件
米倉(cāng)山—大巴山發(fā)育多套烴源巖,自下而上包括早古生代—二疊紀(jì)的8個(gè)層位,其中下組合發(fā)育3個(gè)層位,即水井沱組、五峰組(O3ω)和龍馬溪組(S1ι);上組合發(fā)育5個(gè)層位,即梁山組(P1ι)、棲霞組(P1q)、茅口組(P
1.3儲(chǔ)層條件
該區(qū)儲(chǔ)集巖發(fā)育,包括碎屑巖和碳酸鹽巖2種類型,以碳酸鹽巖為主。碎屑巖巖性為灰、淺灰色中—厚塊狀砂巖、含礫砂巖,分布于上三疊統(tǒng)須家河組(T3x)、下侏羅統(tǒng)白田壩組(J1b)和中侏羅統(tǒng)千佛巖組(J2q),由于后期改造強(qiáng)烈,碎屑巖儲(chǔ)集層埋深淺,因此,其儲(chǔ)集意義不大。海相儲(chǔ)層分為下組合和上組合2個(gè)體系,下組合發(fā)育震旦系燈影組白云巖、下寒武統(tǒng)水井沱組砂巖及石灰?guī)r、下寒武統(tǒng)石龍洞組(∈1sh)石灰?guī)r夾白云巖、上寒武統(tǒng)三游洞組(∈3s)白云巖及石灰?guī)r、下奧陶統(tǒng)(O1)白云巖及砂巖、中上奧陶統(tǒng)(O2+3)白云巖。其中優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為燈影組、三游洞組白云巖儲(chǔ)層,具有厚度大、分布穩(wěn)定等特點(diǎn)。臺(tái)地臺(tái)緣沉積背景下,上組合發(fā)育棲霞組、茅口組、長(zhǎng)興組及飛仙關(guān)組4套儲(chǔ)層,梁平—開江陸棚和城口海槽的發(fā)育演化控制了該區(qū)上組合礁灘相儲(chǔ)層的平面展布[3-5]。震旦系燈影組白云巖、二疊系(P)礁灰?guī)r及顆?;?guī)r、三疊系飛仙關(guān)組(T
震旦系燈影組儲(chǔ)集層:為一套白云巖組成,橫向分布穩(wěn)定,厚度介于7~
二疊系長(zhǎng)興組儲(chǔ)集層:晚二疊世,沿開江—梁平裂陷槽和城口海槽的邊緣發(fā)育帶狀生物礁,大巴山山前帶部分地區(qū)處于臺(tái)地邊緣生物礁發(fā)育區(qū),大巴山地區(qū)雞唱剖面的生物礁古油藏,成因與普光氣田生物礁一致。儲(chǔ)層解剖揭示,大巴山南部鎮(zhèn)巴區(qū)塊內(nèi)臺(tái)緣區(qū)域生物礁相白云巖儲(chǔ)層和潮坪相白云巖儲(chǔ)層非常發(fā)育,單剖面儲(chǔ)層厚度介于46~
三疊系飛仙關(guān)組儲(chǔ)集層:三疊系飛仙關(guān)組沉積時(shí)期,大巴山南緣地區(qū)基本保持了二疊系長(zhǎng)興組沉積時(shí)的古地理格局,東部臺(tái)地邊緣臺(tái)緣灘發(fā)育,規(guī)模較大,連續(xù)厚度大,受白云石化和溶蝕作用改造強(qiáng)烈,儲(chǔ)層解剖揭示主要發(fā)育灘相顆粒白云巖儲(chǔ)層,局部發(fā)育灘相石灰?guī)r儲(chǔ)層和潮坪相白云巖儲(chǔ)層,儲(chǔ)層厚度巨大,介于60~
1.4蓋層條件
南大巴山?jīng)_斷帶古生界泥質(zhì)巖蓋層包括上二疊統(tǒng)大隆組、下二疊統(tǒng)梁山組、下志留統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)及中寒武統(tǒng)覃家廟組、下寒武統(tǒng)石牌組;中生界泥質(zhì)巖蓋層包括下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、須家河組泥巖及侏羅系泥巖。陸相泥質(zhì)巖蓋層主要分布于鐵溪—漁渡一帶,發(fā)育于下侏羅統(tǒng)白田壩組、中侏羅統(tǒng)千佛崖組及下沙溪廟組。而千佛崖組—沙溪廟組則多廣泛出露于地表,背斜核部附近出露有下侏羅統(tǒng)白田壩組及下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組—嘉陵江組,總厚度介于312~
該區(qū)的膏鹽巖蓋層在中組合主要發(fā)育于下三疊統(tǒng)嘉陵江組,在下組合主要發(fā)育于中寒武統(tǒng)。嘉陵江組膏鹽巖厚度分布相對(duì)穩(wěn)定,具有較好的對(duì)比性和連續(xù)性。野外調(diào)查于長(zhǎng)嶺倉(cāng)子溝嘉陵江組嘉二段發(fā)現(xiàn)
2油氣顯示與油氣成藏過(guò)程
2.1油氣顯示特征
大巴山山前油氣顯示主要集中在中組合,包括萬(wàn)源白果鄉(xiāng)三疊系飛仙關(guān)組油苗、萬(wàn)源梨樹地母廟二疊系茅口組瀝青點(diǎn)、城口廟壩二疊系長(zhǎng)興組(P2ch)古油藏、宣漢雞唱盤龍洞二疊系長(zhǎng)興組古油藏等。野外油氣顯示表明該區(qū)油氣成藏具有層位廣、儲(chǔ)層多樣、多期成藏的特點(diǎn)。從油苗、瀝青和古油藏的賦存狀態(tài)來(lái)看,裂縫和不整合面在油氣成藏過(guò)程中起到了關(guān)鍵的作用。萬(wàn)源白果鄉(xiāng)T
2.2古油藏的油氣源對(duì)比
筆者通過(guò)詳細(xì)的有機(jī)地球化學(xué)分析,對(duì)該區(qū)多個(gè)古油藏的瀝青和油苗進(jìn)行了油源對(duì)比。
萬(wàn)源白果飛仙關(guān)組油苗孕甾烷和升孕甾烷含量較高,重排甾烷具有較高豐度,重排甾烷/規(guī)則甾烷高達(dá)0.58,表明其有機(jī)質(zhì)形成于偏氧化的酸性沉積環(huán)境;規(guī)則甾烷組成中C28< C27< C29,揭示高等植物對(duì)母質(zhì)具有較大貢獻(xiàn),這與該原油飽和烴色譜呈現(xiàn)出以C25為主峰的雙峰型分布相一致;異膽甾烷含量較高,甾烷C29αββ/(ααα+αββ)和C29ααα20S/(20S+20R)分別達(dá)0.49和0.58,揭示原油成熟度較高,這與原油飽和烴中異構(gòu)烷烴含量較高,Pr/C17和Ph/C18分別高達(dá)3.47和3.03相一致。原油萜烷組成中,三環(huán)萜烷含量較高,三環(huán)萜烷/五環(huán)萜烷為0.83,三環(huán)萜烷系列化合物以高碳數(shù)(C23+C24)化合物占優(yōu)勢(shì),且C21<C23<C24,C21/C23為0.60,Cl9-21/C23-24為0.51,C24四環(huán)萜烷含量較低,C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷為0.23;C29藿烷含量較低,C29藿烷/C30藿烷為0.37;C29Ts含量較高,C29Ts/C30藿烷達(dá)0.25;C29莫烷和C30莫烷含量較低,C29莫烷/C30藿烷和C30莫烷/C30藿烷分別為0.06和0.14;伽馬蠟烷含量較低,伽馬蠟烷指數(shù)為0.12,揭示其成烴母質(zhì)形成于具有一定咸度的微咸水環(huán)境。此外,原油甾烷組成中,C30甲基甾烷也具有一定豐度。白果飛仙關(guān)組油苗的上述特征,與川北礦山梁上二疊統(tǒng)大隆組裂縫瀝青及大隆組泥巖具有較好的相似性,而與白果地區(qū)飛二段白云質(zhì)灰?guī)r的生物標(biāo)志特征存在較大差異(圖3),揭示上二疊統(tǒng)泥巖與白果油苗具有較好的親緣關(guān)系。
萬(wàn)源地母廟茅口組古油藏瀝青孕甾烷和升孕甾烷含量較高,重排甾烷含量亦具有較高豐度,重排甾烷/規(guī)則甾烷達(dá)0.27,規(guī)則甾烷組成中C27、C28、C29分別占40%、25%、35%,表明低等浮游生物對(duì)母質(zhì)具有較大貢獻(xiàn);C29αββ/(ααα+αββ)和C29ααα20S/(20S+20R)分別為0.37和0.50,表明為成熟原油。萜烷組成中,三環(huán)萜烷含量較高,三環(huán)萜烷/五環(huán)萜烷高達(dá)0.63;三環(huán)萜烷系列化合物以高碳數(shù)(C23+C24)化合物占優(yōu)勢(shì),且C21<C23>C24,C21/C23為0.45,Cl9-21/C23-24為0.39,C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜為0.49;Ts>Tm,Ts/(Ts+Tm)為0.51,C29藿烷含量較高,C29藿烷/C30藿烷為0.66;C29 Ts含量較低,C29 Ts/C30藿烷達(dá)0.18;C29莫烷和C30莫烷含量較低,C29莫烷/C30藿烷和C30莫烷/C30藿烷分別為0.10和0.16,C31藿烷(22S/22S+22R)為0.57,這與原油成熟度較高相一致;伽馬蠟烷含量較低,伽馬蠟烷指數(shù)為0.15,揭示其成烴母質(zhì)形成于具有一定咸度的微咸水環(huán)境(圖4)。萬(wàn)源地母廟茅口組瀝青的上述生標(biāo)特征與鄰區(qū)雞唱盤龍洞上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組瀝青以及南江橋亭龍馬溪組泥頁(yè)巖均具有較好的相似性。
高演化烴源巖的生物標(biāo)志化合物在油源對(duì)比工作中存在很多不確定性,而不同時(shí)代烴源巖干酪根和抽提物同位素組成之間有明顯的差異,是油源和氣源對(duì)比的一種現(xiàn)實(shí)方法。南方海相古生界烴源巖中干酪根碳同位素值變化非常有規(guī)律,從中上元古界到上古生界,干酪根的碳同位素值由輕變重。該區(qū)古油藏瀝青和油苗的碳同位素值分布,均與上二疊統(tǒng)泥巖氯仿瀝青“A”的碳同位素值接近(圖4),表明它們之間具有親緣性。
通過(guò)生物標(biāo)志化合物和碳同位素值的對(duì)比分析,可以看出,南大巴山二疊系、三疊系的瀝青和油苗的主力烴源巖應(yīng)為上二疊統(tǒng)烴源巖,但不排除有下志留統(tǒng)烴源巖的貢獻(xiàn),這與毗鄰南大巴山的普光氣田二、三疊系氣藏的氣源巖類似[7-9]。
2.3古油藏形成與破壞過(guò)程
南大巴山?jīng)_斷變形帶的總體特征是強(qiáng)度由北而南逐漸變?nèi)?。鄰近主要斷裂的背斜?gòu)造抬升幅度高,出露地層老,完整性常受到破壞;遠(yuǎn)離斷裂帶的背斜構(gòu)造褶皺幅度相對(duì)減弱,形態(tài)也比較完整。該區(qū)除北東傾的斷層外,還發(fā)育與全區(qū)受力方向相反的南西傾向的反沖斷層。根據(jù)斷層及其間的轉(zhuǎn)換帶為界,南大巴山?jīng)_斷帶進(jìn)一步可劃分為3個(gè)構(gòu)造帶:疊瓦沖斷帶、滑脫褶皺帶和斷層—褶皺帶(圖5)。
北大巴山主要是2期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的復(fù)合產(chǎn)物,即印支期華南與華北板塊碰撞導(dǎo)致的由北向南的逆沖推覆和燕山期與南秦嶺大型陸內(nèi)俯沖相應(yīng)的由北東向南西的中上地殼大規(guī)模的逆沖推覆[11-12]。南大巴山根部T1-2與上覆T3—J1-2間的角度不整合僅限于坪壩斷裂下盤木瓜口—坪壩—大竹河一帶,并不具有區(qū)域性。在大巴山西段,各背斜核部須家河組厚度明顯減薄或缺失,表明T2末北大巴山的逆沖推覆已經(jīng)波及南大巴山,但并未使南大巴山發(fā)生廣泛的褶皺變形[11]。從卷入變形的最新地層來(lái)看,南大巴山及其前緣,侏羅系已顯著變形,而下白堊統(tǒng)變形相對(duì)較弱,又見下白堊統(tǒng)與侏羅系間連續(xù)沉積,可見下白堊統(tǒng)已經(jīng)卷入變形但強(qiáng)度在由北向南傳遞過(guò)程中減弱了。由上可見,南大巴山主要沖斷時(shí)間為晚侏羅世—早白堊世。在此之后,該區(qū)又經(jīng)歷了多次擠壓和抬升,對(duì)圈閉的形成和改造以及烴源巖的演化都有明顯影響[l0]。
在城口地區(qū)設(shè)置人工虛擬井,用“BASINMOD”盆地模擬軟件對(duì)地層埋藏史和烴源巖熱演化史進(jìn)行模擬。地層分層數(shù)據(jù)根據(jù)野外實(shí)測(cè)地層剖面厚度結(jié)合1:20萬(wàn)幅城口區(qū)域調(diào)查報(bào)告確定,地層沉積時(shí)代根據(jù)國(guó)際地層表確定。對(duì)于中新生界地層缺失的抬升史恢復(fù),參照裂變徑跡的研究成果。裂變徑跡研究表明在燕山期以后南大巴山經(jīng)歷了2次大規(guī)模隆升,分別是距今70 Ma和距今20 Ma,特別是距今20 Ma以來(lái)的隆升剝蝕在大巴山和整個(gè)川東北地區(qū)具有普遍意義[13-14]。根據(jù)地層和磷灰石裂變徑跡資料恢復(fù)的烴源巖生烴史模擬結(jié)果顯示,志留系烴源巖在二疊紀(jì)末進(jìn)入生油高峰,在早—中三疊世進(jìn)入生氣高峰。二疊系烴源巖在中—晚三疊世進(jìn)入生油高峰,在早—中侏羅世進(jìn)入生氣高峰(圖6)。
結(jié)合南大巴山的構(gòu)造發(fā)育史,該區(qū)油氣藏成藏過(guò)程可以分為3個(gè)階段:晚三疊世—早侏羅世開始變形,形成寬緩背斜,形成古油藏;中侏羅世—早白堊世進(jìn)一步變形,圈閉構(gòu)造定型,部分古油藏裂解,形成油氣藏;古近紀(jì)喜山運(yùn)動(dòng)對(duì)先期構(gòu)造進(jìn)行了強(qiáng)烈的改造,造成古油氣藏的調(diào)整與破壞。
3油氣勘探方向
成藏條件分析表明,大巴山山前帶原始成藏條件優(yōu)越,存在多套成藏組合和多種類型的勘探目的層。但是由于山前帶構(gòu)造變形強(qiáng)烈,從變形強(qiáng)度和勘探目的層分布角度上講,南大巴山山前帶在橫向上存在較強(qiáng)的差異性,勘探潛力和前景也各有不同。
南大巴山西北部鎮(zhèn)巴斷裂至鐵溪—巫溪隱伏斷裂殘存上三疊統(tǒng)—侏羅系陸相地層,加之下伏較厚的中下三疊統(tǒng)膏鹽巖雙層保護(hù),保存條件優(yōu)越,而且晚二疊世—早三疊世處于臺(tái)地邊緣有利相帶,發(fā)育長(zhǎng)興組和飛仙關(guān)組礁灘相儲(chǔ)層。綜合儲(chǔ)集條件、變形強(qiáng)度、保存條件、有利局部構(gòu)造的可能發(fā)育情況以及有利聚油氣部位等因素分析,認(rèn)為該區(qū)帶有利油氣成藏,是勘探有利區(qū)。目前該區(qū)已有大量三維和二維地震資料,建議加強(qiáng)對(duì)這些地區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作,盡快落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)井井位。
南大巴山東南部雞鳴寺斷裂至鐵溪—巫溪隱伏斷裂之間為二、三疊系出露區(qū),由于地層剝蝕強(qiáng)度大,上三疊統(tǒng)—侏羅系蓋層和中下三疊統(tǒng)蓋層均缺失,所以該區(qū)上組合油氣保存條件受到破壞,下組合特別是寒武系膏鹽巖下伏地層可能存在有利的保存條件,建議在山前帶布置二維地震,并加強(qiáng)地表調(diào)查,以確定蓋層分布范圍和斷裂破壞深度。
參 考 文 獻(xiàn)
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本文作者:李雙建 周雁 高波 孫冬勝
作者單位:中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院中國(guó)石化海相構(gòu)造與儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)室