川西晚三叠世前陆盆地的形成演化过程及油气勘探意义

【摘要】：四川盆地西部(川西)指四川盆地内南江-三台-乐山以西,安县-都江堰-双石断裂以东面积约4×10~4km~2的广大区域。长期以来,在川西晚三叠世前陆盆地的性质、盆地形成机制和发展演化上存在较大争议。本文从盆地沉积的角度,在龙门山前3条露头沉积剖面和川丰563、丰谷21等钻井取心剖面研究的基础上,通过对川西前陆盆地海相碳酸盐-海相碎屑岩、海相碎屑岩-陆相碎屑岩这两个转换过程的研究,结合川西地区上三叠统须家河组系统的碎屑锆石LA-ICPMAS U-Pb法物源分析的结果,明确了川西晚三叠世前陆盆地的形成演化过程。 T_(3m)-T_(3t)沉积时,川西地区由海相碳酸盐岩向海相碎屑岩过渡,这一过程在川西南北表现大不相同。川西北部以陆源碎屑干扰生物礁生长为特征,南部以大量代表深水环境黑色泥岩沉积为特征,前者为一张性过程,后者为一压性过程。川西南部至T_3t沉积时完全转换为海相碎屑岩沉积,川西中北部则直到T_(3t)下部层位仍可见碳酸盐岩发育。转换过程中川西地区呈现南北两头高,中北部、中南部低凹的古地理格局,而且随着时间发展,南北两头物源区日益向盆地发展,体现出中晚卡尼期川西地区逐渐结束了区域拉张,转而由于来自北东-南西的挤压作用在川西南部率先开始了前陆盆地的发展。至早诺利期,川西北部结束了局部拉张,整个川西地区正式开始了前陆盆地的发展。 T_3x_2沉积时,川西前陆盆地北缘龙门山造山带活动强烈,川西北部曾一度暴露地表。此时的沉降中心位于江油-绵竹一带,由于碎屑物质供应充分,盆地中以砂岩沉积为主。川西北部主要发育近岸水下河道和受潮汐影响的三角洲,而川西中部则处于潮下环境。川西南部由于龙门山南段构造活动相对较平静而发育海相三角洲。 T_3x_3沉积时,沉降中心自北向南递进至绵竹-都江堰一带。龙门山活动剧烈,由于物源不足,盆地沉降速率大于盆地沉积速率,盆地内沉积了大量泥质岩类。 T_3x_3沉积末龙门山强烈隆升,为晚三叠世最大规模的一次造山隆升事件,即所谓“安县构造运动”。松潘-甘孜地区在这次构造活动中大规模褶皱回返,广元一带相应发育扇三角洲,江油一带发育底砾岩。但碎屑锆石物源研究表明, T_3x_3- T_3x_4川西地区沉积物仍主要来自北东方向的秦岭造山带,“安县构造运动”影响局限。 经历了T_3x_3隆升后,T_3x_4沉积时龙门山中北段已经大范围露出水面,来自松潘-甘孜褶皱造山带和龙门山的沉积物大量进入川西前陆盆地。此时盆地沉降中心主要位于南部彭州一带。随着龙门山北段造山活动减缓,川西地区盆地充填速率与盆地沉降速率达到平衡,广元一带率先处于无沉积状态。而龙门山中南段山前此时仍大部分处于水下,川西地区盆地沉降速率仍大于充填速率,沉积得以持续进行。 T_3x_5沉积时沉降中心进一步向南转移至彭州-大邑一带,随着龙门山南段的持续隆升,注入盆地的碎屑物质越来越多,川西中南部也开始由于陆源碎屑不断注入而陆进海退。随着下侏罗统白田坝组沉积时龙门山大范围造山活动,川西南部海槽彻底关闭,川西地区的海-陆过渡环境迅速为侏罗系陆相湖盆取代,标志着川西晚三叠世前陆盆地演化的结束。 龙门山中北段造抬升暴露早,因而川西中北部构造位置高,沉积物粒度较粗,有利于常规油气藏形成。川西南部晚三叠世前陆盆地发展开始较早,长期坳陷,沉降速率大,沉积物粒度细、保存快、有机质丰富,生烃条件最优越,容易形成早期大面积聚集的“深盆气”。T_3x_4- T_3x_5川西前陆盆地经历了自北东到南西由陆源碎屑充填引起穿时海退,导致须家河组上部暴露地表遭受大气淡水淋滤,给储层带来正反两方面的影响,因此须家河组上部是将来川西油气勘探值得重视的领域。