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中上扬子克拉通盆地沉积层序充填过程与演化模式

黄福喜  
【摘要】:论文以现代沉积学、层序地层学、古生物学、石油地质学和构造地质学以及板块构造和活动论为指导,按照“构造控盆→盆控层序控相→层序与相控成藏要素”的整体思路,以反映盆地整体特性的构造-层序(二级层序)为基础,以反映盆地充填格架的层序地层(三级层序)为单元,以反映层序沉积充填过程的层序结构、体系域叠置方式(四级以上层序)和相带分布规律为剖析对象,采用钻井与露头剖面观察、地层与层序地层划分与对比、分析化验数据分析和地球物理资料解释等多种方法相结合,对中上扬子克拉通盆地沉积层序充填过程进行了分析、建立了沉积演化模式,并探讨了层序充填格架中成藏要素的发育特征、分布规律及其控制因素。取得主要新认识如下: 1.根据前人对克拉通盆地的分类成果,结合中上扬子克拉通盆地的个性特征,提出克拉通的三级分类方案:Ⅰ级分类按板块构造位置分、Ⅱ级分类结合盆地的动力学成因划分、Ⅲ级分类根据层序沉积建造类型细分。并将中上扬子震旦纪-中三叠世克拉通演化过程划分为四个阶段:震旦纪-早奥陶世早期(第Ⅰ阶段)、早奥陶世晚期-志留纪(第Ⅱ阶段)、泥盆纪-石炭纪(第Ⅲ阶段)、二叠纪-中三叠世(第Ⅳ阶段)。 2.以构造-层序岩相古地理为指导,采用“优势相”编图方法,补充新资料、新认识,在前期研究成果基础上,对构造-层序古地理进行修编,加强了研究区主要烃源岩、储集层、礁滩和膏盐岩等油气成藏物质分布特征的表现。分析认为,横向上,中上扬子沉积域包括两部分:中上扬子克拉通内盆地和克拉通边缘盆地。纵向上,加里东期的整体古地理面貌,在都匀运动前为西高东低的平缓台地为主的沉积体系,后期,因川中、黔中与雪峰等古隆起抬升,形成受古隆起分割、围限的陆棚为主的沉积体系;海西期中上扬子克拉通主体隆升、边缘裂陷沉积,即中部高边缘低,海水由边缘向克拉通内部渐进侵入,沉积体系受深大断裂、海平面变化与古地貌等因素控制,以陆棚-台地-盆地体系为主;三叠纪时期,以安县运动为分界,结束了海相克拉通盆地演化阶段,进入陆相前陆盆地与坳陷盆地演化阶段。 3.通过层序结构、叠加样式与沉积相分布规律等时空变化特征分析,揭示构造-层序充填演化过程及其控制因素。认为各种控制因素(包括基底构造特征、构造运动、深大断裂、古隆起、古地理背景、相对海平面变化、古气候和古纬度,以及区域构造特征等)通过对层序沉积充填的边界条件、古地理背景、沉积环境、物源性质、层序结构和叠加样式等方面的影响来控制层序发育,因此各因素的控制作用因时因地而异,从而导致构造-层序沉积充填的差异性。 4.对研究区不同演化阶段具有代表性的几种典型克拉通盆地(克拉通内裂陷碳酸盐岩型盆地、克拉通内坳陷碎屑岩型盆地、克拉通边缘裂陷碳酸盐岩型盆地与克拉通边缘裂陷-克拉通内裂陷-坳陷碳酸盐岩型盆地)的沉积充填过程与特征进行剖析,认为同时期不同类型的盆地,以及同类型盆地在不同时期,其层序充填、演化过程与控制因素存在明显差异。 5.基于盆地演化阶段、沉积格局、沉积充填特征与层序发育控制因素等方面考虑,将中上扬子震旦纪-中三叠世克拉通盆地的沉积演化阶段划分为两大旋回共7个阶段,建立了各沉积演化阶段的综合沉积模式,从模式特征、演化过程、控制因素以及油气地质意义等方面综合对比了中上扬子克拉通盆地沉积演化模式的差异性。 6.开展了中上扬子克拉通盆地层序格架中的主要油气成藏要素(生烃物质、储烃物质、封盖物质与礁滩地质体和膏盐岩地质体等)研究,对各成藏要素在层序格架中的发育特征、分布规律和控制因素进行分析和探讨。认为: (1)中上扬子地区震旦纪-古生界层序格架中的成烃物质聚集分布规律主要受构造背景、盆地性质、古气候、古地理以及沉积环境等因素控制,与各种成因引起的海平面上升的关系密切,并且总是聚集分布于低能缺氧环境。纵向上,发育多套烃源岩,并选择性地集中发育于海侵体系域以及沉积旋回的中下部;横向上,层序格架内海相烃源岩在各地区差异保存,烃源岩Ⅰ级有利区主要分布川东-鄂西、桂北-黔南以及四川盆地的广大地区。 (2)层序格架中的高能沉积环境、岩溶区和有利的成岩环境,以及构造复合作用是形成优质储层的主控条件。储层的发育与全球二级海平面升降旋回中的高位期具有明显的一致性;同时,二级海平面旋回中的三级海侵旋回也为有利区域性储层发育的层位。海退旋回的晚期有利于古岩溶型的碳酸盐岩储层发育,而海侵旋回的初期-早期,有利于台地边缘或台内滨外滩的碳酸盐岩储层发育。 (3)礁滩类储层的控制因素分为礁滩形成发育方面的控制因素和储层物性方面的控制因素,它们分别控制储层的宏观分布特征与微观储集性能。早寒武世沧浪铺期滩体主要分布在扬子地区北缘保康地区,以及从云南永善,经贵州金沙、川东彭水至湖北宜昌一线的广大地区;川东北地区长兴组-嘉陵江组发育礁滩组合,主要呈带状分布于台地边缘,台内浅滩也比较发育。 (4)膏盐岩作为特殊地质体,其发育和分布受海平面变化、沉积环境、古气候、沉积速度和沉降速度,以及后期构造作用等因素控制。按封盖作用由强到弱的分布规律是:①中-下三叠统膏盐岩分布最广,在上扬子的四川盆地广泛分布,中扬子的当阳和沉湖地区也有分布;②中-下寒武统膏盐岩主要分布在四川盆地西南部-黔西北地区和川东南地区;③上震旦统灯影组封盖层主要分布在川西南-黔西北地区;④下石炭统蒸发岩零星分布,仅主要分布在湘中地区。


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