中国古老小克拉通台内裂陷特征及石油地质意义
沈安江, 陈娅娜, 张建勇, 倪新锋, 周进高, 吴兴宁
石油与天然气地质
2020, 41 ( 1):
15-25.
DOI: 10.11743/ogg20200102
台内碳酸盐岩是继台缘礁滩后值得关注的潜在勘探领域。基于露头、岩心、薄片观察及单井、地震、测试分析等资料，解剖四川盆地德阳-安岳晚震旦世-早寒武世台内裂陷石油地质特征及成因，类比塔里木盆地南华纪、鄂尔多斯盆地长城纪台内裂陷。结果表明：罗迪尼亚泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景，张性或走滑断裂、差异沉降作用是台内裂陷形成的关键；德阳-安岳台内裂陷经历了灯二段侵蚀发育期-灯四段裂陷发育期-麦地坪组-沧浪铺组裂陷鼎盛-充填期-龙王庙组缓坡台地发育期的演化过程，其控制了筇竹寺组、麦地坪组两套烃源岩和灯四段、龙王庙组两套储集层的发育；烃源岩和储集层的空间配置构成"侧生侧储"和"下生上储"两类成藏组合；塔里木盆地南华纪、鄂尔多斯盆地长城纪台内裂陷与德阳-安岳台内裂陷具相似的地质特征，勘探潜力值得期待。上述认识使勘探领域由台缘拓展到台内，对中国古老小克拉通台地海相碳酸盐岩油气勘探具指导意义。
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图4
四川盆地德阳-安岳台内裂陷演化剖面 Z2dn1-2.灯一段-灯二段； Z2dn3.灯三段； Z2dn4.灯四段；  1m.麦地坪组； 1q.筇竹寺组；  1c.沧浪铺组； 1l.龙王庙组
正文中引用本图/表的段落
德阳-安岳台内裂陷是受张性或走滑断裂控制的负向构造单元[23]，其演化从灯二段沉积末期的隆升剥蚀开始，侵蚀作用主要发生在灯二段沉积期末，形成的负向构造单元为灯三段沉积期的初始海侵提供了通道。灯四段沉积期的张性或走滑断裂活动使德阳-安岳地区发生强烈沉降，形成沿断裂带分布的台内裂陷。灯四段-筇竹寺组沉积期为台内裂陷发育鼎盛期，沧浪铺组沉积期进入填平补齐阶段，台内裂陷消亡，龙王庙组沉积期进入缓坡台地发育阶段(图4)，整个演化史可进一步细分为以下10个阶段。
1)灯一段-灯二段沉积期(图4a)，为克拉通浅水台地发育阶段，江油一带发育台内裂陷雏形。
2)灯二段沉积末期(图4b)，受桐湾运动Ⅰ幕影响，克拉通台地抬升遭受剥蚀。
3)灯二段沉积期末(图4c)，德阳-安岳地区受深切侵蚀，地层变薄，进入侵蚀发育期。
4)灯三段沉积期(图4d)，德阳-安岳地区灯二段沉积期末形成的负向构造单元为初始海侵提供了通道，早期以沼泽相黑色泥岩、砂质泥岩、含砾砂岩为主，晚期相变为泥晶白云岩和颗粒白云岩。
5)灯四段沉积期(图4e),第一次强拉张，进入台内裂陷发育期，沿先期的负向构造单元呈继承性发育。区域上，中、上扬子板块主体灯三段沉积期发育碳酸盐岩-碎屑岩混积沉积，灯四段沉积期发育浅水碳酸盐台地，面积达75×104 km2，沉积厚逾千米。受区域拉张作用影响，上扬子克拉通西北边缘发育从川西海盆向克拉通盆地腹部延伸并与湘桂海盆沟通的克拉通内裂陷，即德阳-安岳台内裂陷，是张性或走滑断裂活动使德阳-安岳地区发生强烈沉降的产物。裂陷内的灯四段为深水沉积，裂陷周缘发育多期丘滩体，呈进积式叠置。
6)灯四段沉积期末(图4f)，受桐湾运动Ⅱ幕影响，海水退出，灯影组抬升遭受剥蚀，裂陷内进一步受到侵蚀。
7)早寒武世梅树村组沉积期(图4g)，受区域拉张作用影响，克拉通内裂陷边界断层再度活动，海水淹没，麦地坪组底部沉积炭质页岩含火山灰夹层，晚期海水变浅，沉积胶磷矿，麦地坪组沉积期末，受桐湾运动Ⅲ幕影响，盆地中部裂陷海水退出，遭受侵蚀，西北部地层发育较全。
8)筇竹寺组沉积期(图4h)，第二次强拉张，再次大规模海侵，碳酸盐台地被淹没，扬子地区普遍发育陆棚相碎屑岩，也是扬子克拉通主要的烃源岩发育期。该时期克拉通台内裂陷及邻区区域性张裂活动强烈，正断层普遍发育。裂陷区构造活动具早断、晚坳特征，沉积响应表现为早期发育断陷深水陆棚相深灰色含硅磷页岩、泥岩，中、晚期逐渐过渡到浅水陆棚相砂质泥岩。平面上，裂陷区向西过渡为三角洲沉积细砂岩，向东过渡为浅水陆棚相泥质岩。
9)沧浪铺组沉积期(图4i)，裂陷消亡。早寒武世中、晚期是中、上扬子克拉通构造转换的重要时期，由构造拉张向挤压转换。受其影响，上扬子克拉通西缘开始形成古陆，如康滇、汉南古陆，成为陆源碎屑沉积的物源区，在四川盆地西南缘可见滨岸三角洲相沉积。高石17井与磨溪-高石梯地区钻井对比表明，沧浪铺组中部普遍发育厚30~40 m的灰岩段，电性特征明显，分布稳定，可对比性强，表明沧浪铺组沉积期台内裂陷已消亡，进入克拉通坳陷演化阶段。
10)龙王庙组沉积期(图4j)，进入缓坡台地演化阶段，沉积格局已经发生巨大转变，德阳-安岳台内裂陷已不存在，为西高东低的碳酸盐岩缓坡取代。
四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... The deep structure feature of the Sichuan Basin and adjacent orogens 1 2015 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 兴凯地裂运动与四川盆地下组合油气勘探 1 2013 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 兴凯地裂运动与四川盆地下组合油气勘探 1 2013 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 兴凯地裂运动对四川盆地灯影组优质储集层的控制作用 1 2013 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 兴凯地裂运动对四川盆地灯影组优质储集层的控制作用 1 2013 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 华南新元古代裂谷盆地演化——Rodinia超大陆解体的前奏 1 2001 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 华南新元古代裂谷盆地演化——Rodinia超大陆解体的前奏 1 2001 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 华南新元古代裂谷系沉积超覆作用及其开启年龄新证据 1 2006 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 华南新元古代裂谷系沉积超覆作用及其开启年龄新证据 1 2006 ... 四川盆地是在上扬子克拉通基础上发育起来的叠合盆地，基底是晋宁运动形成的褶皱基底[16].受劳亚超大陆裂解影响，扬子古大陆发生兴凯地裂运动，形成一系列新元古代裂谷盆地，主裂谷盆地南华裂谷与康滇裂谷分别位于扬子地块的东南缘与西缘[17].震旦纪区域性大陆裂谷作用结束，进入克拉通内裂陷演化阶段[18].全球板块重建和扬子板块恢复均揭示中、上扬子板块在震旦纪—寒武纪仍处于拉张构造环境，兴凯地裂运动不仅使中国地台解体形成秦岭-天山等洋盆，而且在大陆板块边缘形成中新元古代至早古生代的拗拉谷.王剑等研究扬子板块震旦纪盆地原型时，也提出中、上扬子板块存在克拉通内裂陷的观点[19-20]，罗迪尼亚(Rodinia)泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景. ... 四川盆地绵阳-长宁凹槽构造演化的沉积约束 1 2018 ... 德阳-安岳台内裂陷拉张成因证据还有以下4点：①灯四段沉积期台内裂陷与台地过渡带具明显的台缘带及分界断裂，裂陷区张性及走滑断层活动明显，其中规模较大的磨溪-高石梯西侧断层长达300 km，向北延伸至川西海盆，是控制裂陷形成的边界断层；②李双建等[21]最新研究表明，灯四段硅质岩正Eu异常，指示其沉积与拉张作用的边界断裂有关；③韩雨樾等[22]在盆地北缘的下寒武统筇竹寺组黑色页岩中检测出4-甲基甾烷为典型热液喷口微生物的分子化石，其产出为德阳-安岳台内裂陷的拉张成因提供了又一证据；④裂陷周缘发育多期丘滩体，呈进积式叠置，而灯二段无明显的生物建隆特征，向沟槽方向急剧“下切”. ... 四川盆地绵阳-长宁凹槽构造演化的沉积约束 1 2018 ... 德阳-安岳台内裂陷拉张成因证据还有以下4点：①灯四段沉积期台内裂陷与台地过渡带具明显的台缘带及分界断裂，裂陷区张性及走滑断层活动明显，其中规模较大的磨溪-高石梯西侧断层长达300 km，向北延伸至川西海盆，是控制裂陷形成的边界断层；②李双建等[21]最新研究表明，灯四段硅质岩正Eu异常，指示其沉积与拉张作用的边界断裂有关；③韩雨樾等[22]在盆地北缘的下寒武统筇竹寺组黑色页岩中检测出4-甲基甾烷为典型热液喷口微生物的分子化石，其产出为德阳-安岳台内裂陷的拉张成因提供了又一证据；④裂陷周缘发育多期丘滩体，呈进积式叠置，而灯二段无明显的生物建隆特征，向沟槽方向急剧“下切”. ... 四川盆地北缘下寒武统页岩生物标志化合物特征及其地质意义 1 2019 ... 德阳-安岳台内裂陷拉张成因证据还有以下4点：①灯四段沉积期台内裂陷与台地过渡带具明显的台缘带及分界断裂，裂陷区张性及走滑断层活动明显，其中规模较大的磨溪-高石梯西侧断层长达300 km，向北延伸至川西海盆，是控制裂陷形成的边界断层；②李双建等[21]最新研究表明，灯四段硅质岩正Eu异常，指示其沉积与拉张作用的边界断裂有关；③韩雨樾等[22]在盆地北缘的下寒武统筇竹寺组黑色页岩中检测出4-甲基甾烷为典型热液喷口微生物的分子化石，其产出为德阳-安岳台内裂陷的拉张成因提供了又一证据；④裂陷周缘发育多期丘滩体，呈进积式叠置，而灯二段无明显的生物建隆特征，向沟槽方向急剧“下切”. ... 四川盆地北缘下寒武统页岩生物标志化合物特征及其地质意义 1 2019 ... 德阳-安岳台内裂陷拉张成因证据还有以下4点：①灯四段沉积期台内裂陷与台地过渡带具明显的台缘带及分界断裂，裂陷区张性及走滑断层活动明显，其中规模较大的磨溪-高石梯西侧断层长达300 km，向北延伸至川西海盆，是控制裂陷形成的边界断层；②李双建等[21]最新研究表明，灯四段硅质岩正Eu异常，指示其沉积与拉张作用的边界断裂有关；③韩雨樾等[22]在盆地北缘的下寒武统筇竹寺组黑色页岩中检测出4-甲基甾烷为典型热液喷口微生物的分子化石，其产出为德阳-安岳台内裂陷的拉张成因提供了又一证据；④裂陷周缘发育多期丘滩体，呈进积式叠置，而灯二段无明显的生物建隆特征，向沟槽方向急剧“下切”. ... 7 2015 ... 德阳-安岳台内裂陷是受张性或走滑断裂控制的负向构造单元[23]，其演化从灯二段沉积末期的隆升剥蚀开始，侵蚀作用主要发生在灯二段沉积期末，形成的负向构造单元为灯三段沉积期的初始海侵提供了通道.灯四段沉积期的张性或走滑断裂活动使德阳-安岳地区发生强烈沉降，形成沿断裂带分布的台内裂陷.灯四段-筇竹寺组沉积期为台内裂陷发育鼎盛期，沧浪铺组沉积期进入填平补齐阶段，台内裂陷消亡，龙王庙组沉积期进入缓坡台地发育阶段(图4)，整个演化史可进一步细分为以下10个阶段. ...
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