关于长江中游
鄂中大陆核不大。克拉通台地型(Z2-O1)矿床分布在武汉和江汉,厚度小于2000m,主要为碳酸盐岩。典型的寒武系千竹寺阶体现了最明显的台地相特征[99](见图28),碳酸盐岩含量高,碎屑砾砂和深水岩含量极低,泥质岩含量低。但南部斜坡沉积厚度稍大,然后从南部到长沙地区地层厚度迅速减小,主要为泥质岩和深水岩,表明已进入深水盆地(见图18a和图82)。但中奥陶世以后,情况开始发生变化,志留纪更为突出。中扬子地台边缘与中上扬子之间的厚度突然增加,碎屑开始增多。物源明显来自原南华地块,深水盆地消失,两个地块相连,出现一个前陆坳陷(见图82,S末)。在此期间,两个大陆之间没有机械碰撞的迹象。志留纪末,广西在原华南陆块上移动,出现泥盆系下的不整合和包括志留系及其以下地层在内的变质作用。而中扬子区厚层未变质志留系泥质碎屑岩大大增加了该区烃源的丰度,成为重要的区域性盖层。
图85中扬子区下古生界烃源岩厚度图[274]
中扬子区下古生界油气巨系统受后期地质构造发展影响较大,其机理非常复杂,讨论不一。但基本历程是:印支期前和燕山早期,构造以区域性隆起和凹陷为主,是油气聚集的最有利阶段;燕山中晚期,拆离、推覆和褶皱异常强烈,使下古生界许多储层露出或接近地表,遭到破坏。燕山晚期和喜马拉雅期的伸展裂谷作用。折腾的程度比长江上游严重多了。根据自由地块和后期构造变化,可分三部分讨论:
1.江汉地区(原平台)
主要在鄂中大陆核心区。印支运动前,下古生界烃源岩逐渐成熟或高度成熟,两个斜坡(包括S深凹)的油气有向地台区运移的趋势(见图82),弥补了地台自身烃源岩的不足。印支期以后,两侧台地边缘上升,特别是江南隆起(见图82,印支期),油气不再向台地供应。
燕山中晚期构造塌陷前,江汉地区下古生界油气按印支期隆起和坳陷分布,比较重要的是受大别山控制的北西向钟祥-潜江隆起和黄陵隆起、洪湖-濮阴隆起[271](图86)。这些区域性隆起是下古生界油气及时运移和聚集的有利场所。由于当时志留系等多套盖层完好,油气聚集也有一定规模。
随后,风暴警报中燕山运动引起的强烈构造应力和北部秦岭-大别古缝合带、南部华夏古缝合带的复活俯冲向中扬子地台推进,逐渐由逆冲推覆转变为褶皱逆冲,形成了长江沿岸的千里逆冲带(见图23)。有时两种力量的交汇导致强烈的拱形隆起,甚至黄陵隆起的基底也暴露出来(图86b)。印支隆起上部T-J地层被完全剥蚀,部分断层上盘也将下古生界挤出。下古生界一般保存在下部构造区或逆滑断层下盘。中扬子地台区的燕山运动既是破坏性的,又是一个新的油气成藏期,它根据燕山构造对印支期古隆起聚集的油气进行了重新分配和聚集。燕山运动对印支坳陷(向斜)的破坏要小得多。如当阳、勉阳(神狐-土地塘)等地,燕山运动相对较弱,大部分保存了侏罗系以下地层(图86b),其下有一系列盖层,为寻找下古生界油气藏提供了基础条件。最近发现燕山不整合面以下当阳向斜[275]存在一系列局部构造,印支期存在次生拱,后期裂陷改造不严重。
江汉地区各种有利的古隆起和古圈闭早期,燕山风暴之后,新的动乱接踵而至。晚白垩世以来,由于太平洋板块中国大陆B型俯冲弧后地幔的隆升,形成了一个以张性断裂为主的复杂盆地。有学者强调新生界沉积岩对深部油气的封闭作用和上古生界二次生烃的意义,这一方面是有益的,但另一方面的破坏也不容忽视。肖等人[271]认为,本区发育的张性断裂大多破坏了本区早期形成的构造油气藏。寻找弱伸展变形区是局部油气勘探的关键。杨玉江[275]也认为江汉地区新生代沉积盆地是在古生代构造负反转的基础上发展形成的。断陷内的古生界地层一般埋藏较深,由于早期隆升较高,剥蚀程度往往较严重。江汉钻遇燕山向斜区下古生界井(河1、海1、朱4),地层水具有淡化特征,未发现异常压力,反映封堵条件不理想[276]。
江汉地区下古生界油气系统经历了非常曲折的发展,在不同时期的地质历史评价中经常出现矛盾甚至反差。由于新生界地层的覆盖,总体评价也难以提高。必须用地质历史发展的概念来考察各个时期油气的优劣,关键是最终的结果。结合地质和地震,寻找和解释下古生界各种圈闭,结合烃源条件综合评价,优化勘探。从目前资料宏观分析,江汉地区古隆起并不比古坳陷区好。当阳向斜和神狐-土地塘保存条件相对有利。此外,在靠近河流的构造逆冲带深部容易形成良好的构造圈闭。
中扬子地台区应重点研究志留系的沉积分布和现状,志留系不仅是该区最好的海相烃源层,也是重要的储集层和区域性盖层。除了自身的成藏意义外,还能像川东一样直接为上古生界提供丰富的烃源,是下古生界油气巨系统的组成部分,可能对该区做出重要贡献。此外,由于新生界岩盐和含膏层的良好封闭条件,可以保护深层下古生界天然气或其向上运移的天然气。此外,印支期和燕山期隆升后,再次裂陷深埋,部分烃源岩二次生烃,在晚期构造格局圈闭内重组混源油气藏。
图86江汉地区印支期和燕山早期构造格局[271]
2.长江中游南缘
中扬子南侧古被动大陆边缘下古生界烃源丰度很高,特别是?五峰、恩施1、S层烃源岩厚1000米,修水、长沙S层烃源岩均在2000米以上(见图80、图85)。由于靠近构造活动带,各地质构造运动期的变化幅度很大。早古生代早期(Z2-O1),沉积岩厚度(见图79)、碳酸盐岩含量、泥质岩含量、深水矿物含量(图31)均具有大陆坡性质的密集线,有利生油的泥质岩在斜坡上的值最高。早古生代晚期(O2-S),深水盆地逐渐消失。晚奥陶世只有来自南方陆源的浊积岩亚深海相沉积,志留纪没有深海盆地。碎屑颗粒从SE-NW方向变细,表明华夏陆块是主要的物源供应区[62],扬子陆块南侧形成盆地,浅海泥质岩比例高。多期烃源岩叠加,是理想的油源高丰度带。Z-O组台地边缘的白云岩和S组海相砂岩具有良好的储集条件。
加里东运动后,该区多为水下隆起,下古生界烃源逐渐成熟。印支运动由于古缝合带的复活和俯冲,被迫形成江南(雪峰)隆起带。部分中下三叠统和上古生界地层被剥蚀。此时埋藏较深的下古生界烃源已成熟到高成熟阶段,原始大斜坡具有非常有利的储层和同生圈闭条件。巨大的印支期古隆起是油气运移和聚集的理想场所。直到燕山早期,下古生界的巨大油气区仍在聚集。
真正破坏下江南隆起古油藏是在燕山中期以后(东部早西部晚)。随着复活俯冲活动,深、中、浅岩石圈矛盾加剧,巨浪一层一层分开,露出大面积基底,被称为“江南古陆”。实际上早古生代早期是一个面向海洋的斜坡,后期已部分成为两大洲交汇隆起的前陆盆地。燕山运动在平面上的推力更是惊人。西至华蓥山,东至密集褶皱冲滑带,地壳大幅缩短,显生宙以来罕见。也不是陆块碰撞,因为华南在晚古生代是统一的陆块。例如,二叠纪相当稳定。谁撞了谁?当然不是来自外太空的神奇力量。如果是来自地球以外的撞击,地球会被震碎。第一章讨论了构造运动的机制。
“江南隆起”早期最重要的油气聚集带在燕山运动中遭到了灾难性的破坏,古生代地层全部抬升剥蚀。“没有皮,但是没有毛!”古隆起以南是深海盆地,然后是加里东缝合带,包括位于江南和雪峰隆起弧腹的湘中构造群。其中,向西推覆的著名“祁阳弧印支构造带”表明主要力源来自东部缝合带,因此湘中在中扬子早古生代早期仍属于陆架深水区。下古生界地层和烃源岩很薄,深部构造太复杂,找油实际意义不大。
很多学者关注雪峰隆起的西北侧,包括武陵山构造的东南部分,属于上扬子。下古生界烃源最丰富(见图85),早期成藏条件和雪峰地区尤为有利。雪峰山水库已被侵蚀,但该区还有麻江、丹寨、瓮安、铜仁、凤凰等多处下古生界古水库遗迹,以及大量油气苗和沥青。罗治力认为[266]:“在江南隆起西缘,特别是黔东凯里地区,寻找保存在推覆构造下的下古生界天然气藏的希望很大”。从赣北修水、湘北到黔东的大型弧形构造带是中扬子南坡最有可能找到下古生界油气藏的地区。由于烃源丰富,储集岩次生裂缝和溶蚀作用发育,只要精细地震搞清楚逆断层以下的构造格局,选择封闭条件好(特别是S保存)的深层圈闭,在如此大的面积内找到改造气藏还是很有可能的。
在雪峰隆起西侧附近,下古生界普遍见到液态油苗,胡庄47井也捞出2.3t原油[116]。原因是黔东等地古地温梯度较低,隆起带附近地区已是红盆沉积边缘(T3-K1),厚度较薄,晚古生代也是水下隆起,下古生界埋藏不深。凯里、麻江地区志留系顶部最大埋深小于4000m,最高温度在120 ~ 140℃以下[139]。在该区(包括雪峰推覆带下部)也有可能找到油藏。根据古地温条件,麻江古油藏形成于加里东期,破坏于加里东期是有争议的[139]。发现者主要是根据S、D地层的接触来判断成藏期和破坏期。加里东运动时期志留系储层还在地表或处于很浅的状态,没有盐、石膏等优良盖层,怎么可能形成6543.8+0亿t以上的特大型油田?成藏期也应在晚古生代晚期,燕山期破坏。基本和大面积差不多。
3.长江中游北侧
长江中游北坡下古生界油气主要经历与南坡相似。关于早古生代秦岭拉张断裂的程度,众说纷纭。根据地震剖面QB-1(见图21),南秦岭最重要的特征是向扬子地块均匀推挤,浅部近垂直大断层在深部逐渐转变为低角度铲状断层[73],反映上地壳拆离的状态。柴玉文[46]根据地壳平衡剖面,恢复后的造山带地壳缩短率高达61%,秦岭古特提斯域宽度近1,000 km。目前多数学者认为早古生代长江北侧有一个宽阔的被动大陆边缘,也有良好的生烃成藏条件,在大巴山和北龙门山的下古生界古油藏中广泛显示。
综合各种资料分析,中扬子北缘下古生界油气经历与南缘有一个对应的旋回:早古生代至印支期、燕山早期,成藏条件十分有利。印支期,秦岭古缝合带复活俯冲,长江北缘以隆升为主,无明显褶皱现象。此时地壳深层矛盾逐渐积累并加强,全部在燕山中期爆发时由东向西延迟减弱。在东秦岭338个同位素谱中,200 ~ 170 Ma是最显著的峰[46],与各种地质现象大致相符。巨大的武当山由北推覆滑动,PT2+3基底段天窗全是下古生界地层(见图22),坚固程度不亚于长江中游南缘。中扬子北缘的构造可分为三个带[64]:第一个是根带,华北与扬子陆块的碰撞,即深部复活俯冲带。二是中间带是一个滑脱拆离推覆带,位于青峰-祥光断裂以北。上述两区油气藏保存困难,祥光断层推覆压力大量释放,构造相对弱化。三是锋带,已经被推上了平台,与来自南方的锋带形成了千里长江绿篱带。江汉以北是大红山构造区,主要受大别山影响。它从印支隆起发展到燕山推覆体,由北东向南西逆冲,可划分为(1)武汉推覆体段,沿志留纪滑脱面南西逆掩在P+T地层上。(2)云英推覆体剖面,主滑脱面以下褶皱平缓,下古生界可能存在大型构造圈闭,志留系大部分保存完好,后期裂陷对深部影响不大(图87);(3)乐享关推覆体剖面,东部为P-T地层所覆盖,西部为滑脱面下的T-J地层所覆盖。总之,燕山运动前缘带对下古生界油气有利有弊,而新生代断陷则弊大于利。前带之下的古生界气藏具有相当大的潜力,且埋藏不太深。
图87江汉云梦、沙洋地区深部地质构造解释图[64274]
4.中扬子区下古生界油气前景评价意见。
图88中扬子区下古生界天然气远景区划及预测示意图。
基于上述中扬子地质历史分析,燕山运动前后油气评价对比明显。燕山期,强烈的挤压造成滑脱和逆冲,下古生界油层的出露和田童断裂,中喜马拉雅早期的拉张塌陷,西喜马拉雅晚期隆升造成的深层地表水,以及部分地区下古生界油气层的深埋,使长江中游的石油地质条件异常复杂和扑朔迷离。从以下几个方面评述了油气前景:
(1)长江中游两岸台缘下古生界早期油气成藏条件十分有利,地质历史发展旋回和远景条件对应且相似。燕山运动两侧有根带、强拆离推覆带和褶皱冲断带(前缘带)(图88),强度逐渐减弱,保存条件相应改善:(1)两侧古缝合复兴俯冲的根带(A带)附近,早古生代深海区沉积厚度薄,储集岩差。造山期复杂的构造和活跃的岩浆岩不利于下古生界油气的形成和保存。(2)两侧早古生代陆坡具有良好的生、储、运、聚条件。海西期、印支期和燕山早期都发育成大型隆起带和局部构造,都形成了重要的油气聚集带。燕山中期,该带位于复兴俯冲带的头部,与推覆体强烈拆离(B带)。北有武当-桐柏-大别剪切带,南有江南-雪峰,大面积基底出露(B带),尤以北部为甚。推覆体剖面之下虽已证实有下古生界存在,但目前难以考虑。(3)造山应力越过拆离推覆带后,两侧继续发展为褶皱逆冲构造带(C带),其规模和强度依然惊人。两侧锋带将靠近长江,形成著名的对冲带。两侧前带靠近台地边缘烃源丰富,下古生界保存相对较好,是中扬子区最有可能找到下古生界油气藏的地区。根据北侧地震解释(图87),如云梦-卢氏地区,虽然燕山期逆冲断层密集,但志留系滑脱面以下的下古生界保存完好,构造简单;当阳地区燕山构造形成了一系列局部断块圈闭[275]。下古生界埋藏一般在6000m以内,目前钻井能力可以承受。南前带没有可靠的地震资料,钻了一些深井,包括渝(皮则)1井和李(资溪)2井。和Z2组[274],效果不好,但证明下古生界有好的生储层。我们必须下决心选择山地地震试验攻关的有利地区,如恩施地区(烃源最丰富)和凯里地区。高成本的深井钻探不能再按表层结构进行,而要进行少数有目的的科学钻探。我们长期在复杂困难地区的勘探原则:“物探第一,科研第二,少打井,高命中率”对这类地区尤为重要。推测南前带地下保存的下古生界地层中有数百个高点和圈闭,在烃源丰富的地区仍会有一定比例的匹配。当然,它会比常规油气田花费更多,图87可以给人以启发。
(2)中扬子地台区实际上包括在两侧前缘带交汇的对冲带附近。由于新生代断陷盆地的叠加,局部加强了下古生界的油气覆盖条件。而由古隆起发展而来的深坳陷埋藏过深;突起剥蚀,张力不利于保存。印支坳陷(向斜)发生在当阳、勉阳等古隆起的边缘,保存条件较好,埋藏不太深。
(3)由于断层的发育,下第三系油气巨系统中垂直运移至上覆地层的油气组分非常大,可能超过系统本身的油气储量。特别是江汉盐湖的封闭条件较好,但新生界油气对江汉盆地下古生界潜山的注入微乎其微。至于新生代断陷下古生界晚期的二次生烃,在中扬子地区很难有大的作为,江汉断陷有小的补充。
(4)除了在中扬子地区发现大量深层下古生界构造圈闭外,还应加强裂缝和溶蚀储层的研究。根据四川多年的经验,在海相地层中寻找有利于孔隙性储层形成的相带,是大储量气藏的基础,是非常重要的。实际上,在一般的致密岩层中,孔隙带本身就是一个圈闭。
志留系致密砂岩的含气问题应引起足够的重视。志留系向斜、花果坪向斜、当阳向斜、秭归向斜埋藏浅,夹层发育,烃源条件好。红色盆地沉积时,砂岩孔隙中的石油裂解成气体,孔隙度和渗透率降低,成为致密砂岩。在后燕山期向斜,天然气不易散失,可能形成分离的深盆气藏。