四川盆地都匀运动不整合及其油气意义.pdf

第 3 6卷第 5期 沾-- 5 天然乞化 O I L G A S G E 0 L 0 G Y 2 0 1 5年 1 0月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 5 0 5 0 7 2 1 0 8 d o i 1 0 ． 1 1 7 4 3 ／ o g g 2 0 1 5 0 5 0 2 四川盆地都 匀运动不整合及 其油气 意义 孙冬 胜， 李双 建， 朱东 亚， 张 殿伟， 沃 玉 进， 何治亮 中国石化 石油勘探开发研究 院 构造 与沉 积储 层实验室 ， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 都匀运动在贵州南部表现最明显， 得到了广泛的研 究和认可， 关于这期构造运动在四川盆地 内部的表现及其影响的研究较 少。根据露头、 钻井和地震剖面对不整合的刻画， 发现在川中和川西地区上奥陶统宝塔组碳酸盐岩地层上、 下存在 明显的角度不整 合， 而二叠系与志留系之间几乎不存在角度不整合。由此认为， 都匀运动是影响川中古隆起变形的关键构造运动， 志留纪末的广西 运动在川中乃至整个四川盆地无褶皱作用发生。都匀运动在川西北地区造成了奥陶系宝塔组的暴露溶蚀， 与上覆志留系烃源岩构 成上生下储的成藏模式， 在川中隆起及周缘造成了褶皱核部和翼部构造裂缝的发育， 并加深了震旦系一奥陶系岩溶储层的发育程 度。受此影响， 川 中隆起周缘志留系覆盖区发育震旦系一奥陶系岩溶储层， 这些岩溶区是震旦系一奥陶系油气勘探的有利地区。 关键词 不整 合； 岩溶 ； 奥 陶系； 都匀运动 ； 四川 盆地 中图分 类号 T E l 2 1 ． 2 文献标识码 A Un c o n f o r mi t y o f t h e Du y u n M o v e me n t i n the S i c h u a n Ba s i n a n d i t s s i g n i fic a n c e o f p e t r o l e um g e o l o g y S u n D o n g s h e n g ， L i S h u a n i a n ， Z h u D o n g y a ， Z h a n g D i a n w e i ， Wo Y u j i n ， He Z h i l i a n g P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d P r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S I N O P E C ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e Du v u n Mo v e me n t i s t h e mo s t p r o mi n e n t i n t he s o u t h o f Gu i z h o u Pr o v i nc e a n d ha s be e n s t u d i e d a n d a c c e p’ t e d wi d e 1 v ． H0 w e v e r ， t h e s t u d y o n i t s g e o l o g i c a l p e rf o r ma n c e a n d e f f e c t w i t h i n t h e S i c h u a n B a s i n w e r e s e l d o m d o c u me n 。 t e d ． U n c o n f o rm i t y d e s c ri p t i o n b a s e d o n o u t c r o p， d ri l l i n g a n d s e i s mi c d a t a s h o ws t h a t t h e r e i s a n o b v i o u s a n g l e u n c o n f o rm i t v b e t we e n t h e Up p e r O r d o v i c i a n B a o t a F o rm a t i o n a n d i t s o v e r l y i n g s t r a t a b u t n o o b v i o u s a n g l e u n c o n f o r mi t y i s r e c o g n i z e d b e t we e n t h e Pe rm i a n a nd t h e S i l u r i a n i n t h e c e n t r a l a n d we s t o f t h e S i c h u a n Ba s i n， wh i c h me a n s t h e Du y u n Mo v e me n t wa s t he ke v t e c t o n i c mo v e me n t e f l e e t i ng t h e f o r ma t i o n o f Chu a nz ho ng pa l e o u p l i ft， t h e Kwa ng s i a n Or o g e n y o c c u r r e d a t t h e e n d o f t h e S i l u r i a n d i d n o t c a u s e a n y f o l d i n g i n c e n t r a l e v e n t h e wh o l e S i c h u a n Ba s i n ． T h e D u y u n mo v e me n t c a u s e d t h e e x D 0 s u r e a n d e r o s i o n o f t h e Or d o v i c i a n Ba o t a Fo rm a t i o n i n n o r t h we s t o f t he S i c h ua n Ba s i n， whi c h c o ns t i t u t e， t o g e t h e r wi t h t h e 0 v e r l y i ng L o we r Si l u r i a n s o ur c e r o c k， a n e w h y d r o c a r bo n a c c u mu l a t i o n mo d e l o f u p pe r s o u r c e r o c k a n d l o we r r e s e r - v 0 i r ． Th e mo v e me n t a l s o c a u s e d t he f o rm a t i o n o f f r a c t ur e s i n t h e c o r e a n d fla n k a r e a o f Ch ua n z h o n g p a l e o u p l i ft a n d s t r e n he ne d t h e f o rm a t i o n o f k a r s t i n t h e S i n i a n Or d o v i c i a n ．I t i s p r o v e d t h a t t h e S i n i a - Or d o v i c i a n k a r s t r e s e r v o i r s a r e we 1 1 d e v e l o D e d i n a r e a s c o v e r e d b y t h e S i l u r i a n a r o u n d t h e Ch u a n z h o ng p a l e o u p l i ft， wh i c h a r e f a v o r a b l e e x p l o r a t i o n a r e a s ． Ke y wo r ds u n c o n f o rm i t y， ka r s t ， Or d o v i c i a n， Du y un Mo v e me n t ， S i c h ua n Ba s i n 都匀运动的命名起源于贵州南部及 中部 ， 该 区下 志留统普遍超覆 于下 奥陶统 局部地 区为 中奥陶统 之上 ， 其间缺失中 一上奥陶统 ， 下奥陶统也有不 同程度 的缺失。由于反 映这一沉积间断 的构造运 动， 在都匀 地区表现最为特征 ， 因此被命名为都匀运动⋯ ， 经过古 生物地层的详细对 比， 其构造活动时限应为 中奥 陶世 之后 ] ， 属于加里 东 中、 晚期 的一幕重 要 的构 造运 动 。都匀运动产生的动力学背景主要与加里东期华南 陆块与扬子陆块的相向运动有关。从黔中隆起构造变 形的走向来看 ， 它 既不是华南陆块由南东 向北西挤压 形成， 也不是湘黔桂深水前陆盆地 的盆缘 隆起 。都匀 运动的产生受控于来 自滇桂 一 北越地块 自南而北 的挤 压和南东方向华南陆块与扬子陆块之间的陆内挤压双 重影响， 这是都匀运动之后在黔 中隆起出现东西 向构 造与南北向构造并存现象的动力原因l 4 。 都匀运动是黔中隆起 由水下发育演变为陆上发育 收稿 日期 2 0 1 5 0 31 9 ； 修订 日期 2 0 1 5 0 6 0 9 。 第一作者简介 孙冬胜 ， 1 9 6 4 一 ， 男 ， 博士 、 教授级高级工程师 ， 含油气盆地分 析。E- ma i l s u n d s ． s y k y s i n o p e e ． C O IT I 。 基金 项 目 国家科 技重 大专项 2 0 1 1 Z X 0 5 0 0 513 0 1 ； 国家 重点基 础研究 发展计 划 9 7 3计 划 项 目 2 0 1 2 C B 4 1 2 8 0 0 ； 国家 自然 科学基 金项 目 4 0 7 3 9 9 0 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 孙冬胜， 等． 四川盆地都匀运动不整合及其油气意义 7 2 3 奥陶统有明显缺失 的地 区主要分布在川北广元一宁强 一 带 ， 呈北东走向， 沿龙门山断裂分布 图 1 。普遍缺 失中 一上寒武统 的米仓 山南缘 和东缘 ， 中 一上奥陶统 发育完整。以南江桥亭剖面为例 ， 上奥 陶统临湘组和 五峰组厚度不大 ， 仅有几米厚 ， 但从岩性上看 ， 临湘组 为瘤状灰岩 ， 五峰组为黑色碳质和硅质页岩 ， 均为较深 水的海相沉积。可见都匀运动期 l l ； l l 隆起并没有大规 模扩大 ， 而是经受 了一次海侵 。但是从地层古生物研 究结果上看 ， 该 区上奥 陶统 一下志 留统缺失数层笔石 带 ． 从川北 宁强 向东至镇 巴地 区， 缺失层位逐渐减少。 陈旭 『 1 。 。 将造成笔石 带缺失 的构造运动 称为 “ 宁强 上 升” ， 这些笔石带的缺失可以说明在米仓 山地区在晚奥 陶世为水下隆起 ， 由东向西水深变浅 ， 直至出露地表。 川 I 西地 区在普遍沉积了上奥陶统宝塔组瘤状灰岩 之后 ， 沿着扬子西缘的龙门山古断裂 ， 局部地 区出露地 表 ， 缺失 了晚奥 陶世晚期沉积。天井 山古隆起 上奥陶 统宝塔组与下志留统龙 马溪组呈平行不整合接 触 ， 川 西南天全地区也可见上奥陶统与下志留统之间的平行 不整合 ， 但是向J i I 南雅安一雷波一筠连一带上奥陶统发 育齐全， 且五峰组仍为深水相的硅质页岩沉积 图 1 。 单纯地从地层接触关系上看 ， 川 中地 区都匀运动 的剥蚀强度依然不大。在地层发育完整 的井位 ， 如 自 深 1井和座 3井 ， 中 一上奥陶统均为连续沉积 图 2 。 在 中 一下奥陶统与下 二叠统接触 的井位 ， 很难确定是 否是由于都匀运动造成的缺失。在威 2 井和窝深 1 井 等靠近J i l 中古隆起核部的地区， 上奥 陶统缺失 临湘组、 五峰组和宝塔组 图 2 ， 说 明川 I中古 隆起在都匀期 曾 经局部隆起 。根据汪啸风 的古生物对 比研究 ， 南方 的临湘阶大致相 当于国际标准地层的凯迪阶 中段 ， 年 代跨度大概有 1～ 2 Ma ， 这可能是川 I 中古隆起都匀期 暴露的最短时间。本 次研究从地震剖面的详细解释 ， 识别出上奥陶统 内部的角度不整合 图 3 ， 从 而证实 了都匀运动在J i I 中地区表现强烈 。前人多把川 I 中古隆 起的形成 时 间， 限定 为志 留纪末 的广西 运 动。杨 家 静 认为寒武纪末的兴凯运动 ， 使乐 山 一龙女寺古隆 起首次抬升 ， 志留纪末 的广西运动使地层再次发生抬 升遭受剥蚀 ； 许效松 认为J i l 中古隆起在寒武纪形成 雏形、 奥陶纪隆起带扩大 、 志留纪末期古隆起形成。但 是从跨越川中隆起 的地震剖面来看 ， 上奥 陶统五峰组 与下志留统龙马溪组泥页岩地层构成了强烈的地震反 射轴 ， 该 同相轴之上 的地层普遍超覆在中 一上奥 陶统 之上 图 3 ， 这种超覆代表 了川 I 中古隆起在都匀运动 期发生了强烈的隆升并发生褶皱 ， 广西运动造成 的下 二叠统与志留系之 间的不整合为平行不整合 ， 可见广 西运动造成了川 I 中隆起及其周缘的整体 隆升 ， 并未造 成大规模褶皱。二叠系与前志留系之间的角度不整合 继承了都匀运动形成 的构造形态， 可以说川 中隆起主 体形成于都匀运动期 ， 晚期 的广西运动并未扩 大隆起 匡 泥页岩 目 砂岩 目 灰岩 厦困宙固母圈目 自云岩 瘤状灰岩 砂屑灰岩 砂屑云岩 生屑灰岩 鲕粒灰岩 泥质云岩 图2 川中隆起及其周缘加里东期地层接触关系对比 剖面与钻井位置见图 1 F i g ． 2 S t r a t a c o n t a c t r e l a t i o n s o f t h e C a l e d o n i a n i n t h e C h u a n z h o n g U p l i f t a n d i t s a d j a c e n t a r e a s 1 o c a t i o n o f s e c t i o n a n d w e l l s a f t e r ng ． 1 ． 上寒武统洗象池组 ； 0 n ．下奥陶统南津关组 ； 0 I 下奥陶统分 乡组 ； 0 1 h ．下奥 陶统 红花园组 ； 0 1 d ．下 奥陶统大湾组 ； 0 2 g ．中奥陶统 高台组 0 2 m．中奥陶统湄潭组 ； 0 3 b ．上奥陶统宝 塔组 ； 03 1 ．上奥 陶统 临湘 组 ； 0 3 ．上 奥 陶统五 峰组 ； 0 】 ．下奥 陶统 红石崖 组 ； 0 2 q ．中奥陶统 巧家 组 ； 0l 1 ．下奥 陶统罗汉坡组 ； S 1 1 ．下志留统龙马溪组 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 孙冬胜 ， 等． 四川 盆地 都匀运动不整合及其油气意义 7 2 7 2 ． 3对油气成藏的影响 志留系在斜坡部位的上超和二叠系在顶部的广泛 超覆 ， 形成了新的生储盖组合 。如合 l 2井 的奥陶系宝 塔组与志留系龙马溪组的储盖组合 、 安平 1井 的奥 陶 系红花 园组与二叠系栖霞组之 间的储 盖组合 以及川 北河深 1井和毛坝河 剖面的奥 陶系宝 塔组和下 志留 统龙 马溪 组 的储 盖 组合 。通过 地球 化学 分析 ， 已经 证实河深 1 井奥陶系宝塔组天然气主要来 自志 留系龙 马溪组。该层 系产 出的天然气 6 ” C 为 一3 5 ． 6 5 ％ o ～ 一 3 5 ． 4 0 ％ o ， 8 ” C ， 为 一 3 5 ． 3 5 ％ o 一一3 6 ． 3 4 ％ o ， 乙烷碳 同 位素 明显低于 一3 4 ％ o ， 具有典型的腐泥型天然气特征 。 河湾场气 田乙烷碳同位素与川东北地区石炭系天然气 乙烷碳同位素大致 相当 图 6 ， 指示它们有 相同的来 源 ， 即都来源于志 留系烃源岩。毛坝河剖面奥陶系宝 塔组生屑灰岩中的轻质油苗的饱和烃色谱 图7 分析 表明 ， 饱和烃馏分的主要化合物为正构烷烃 ， 碳数 6 ” C ▲河深1 井 ，奥陶系宝塔组 铁 山l 4 井 ，上二叠统 ▲河1 4 井 。三叠 系飞仙关组。宝 1 井，上二叠 统 吴家1 井，二叠系茅t3 组 ▲板东4 井，上二叠统 ◇ 渡4 井 ，三叠系飞仙关组 卧1 1 8 井 ，下二叠统 ● 张2 3 井 ，上二叠统 ◆ 川东石炭 系 图 6 河湾场天然气成 因判识 F i g ． 6 I d e n t i f i c a t i o n o f g a s o r i g i n i n He wa n c h a n g 分布在 C 一C 。 ， 以 C 一c 为主 ； 呈单 峰型 ， 主峰 为 C 峰形光滑 ， 无 明显奇偶优势 O E P1 ． 0 7 1 ， 显示 较高的成熟度 ， 表 明其有机质 主要来源于藻类 和低等 水生生物 ， 无陆源植物 的贡献。姥鲛烷和植烷含量较 低 ， P r ／ P h略大于 1 ， 表 明非氧化环境。轻质油苗 的碳 同位素值为 一2 8 ． 5 ％ o ， 与相邻 的旺苍和桥 亭剖 面的志 留系龙马溪组烃源岩干酪根碳同位素值 一2 8 ． 9 ％ 0 和 一 2 8 ． 8 ％ o H 近， 结合油气产状， 推测该区油苗的源岩也 为上覆志留系龙马溪组 。 3 结论 1 川中古隆起周缘的地震剖面显示 ， 上奥陶统宝 塔组碳酸岩地层上下存 在明显 的角度不整合 ， 而二叠 系与志留系之间几乎不存在角度不整合 ， 由此认为都 匀运动是影响川 中古隆起变形 的关键构造 运动， 广西 运动在川中仍至整个四川盆地无褶皱作用发生。 2 都匀运动在川北地 区造成 了奥 陶系宝塔组 的 暴露溶蚀 ， 地表和钻井显示岩溶储层 中含有沥青 ， 并且 现今仍有地方保存有油苗 ， 地球化学证据显示 ， 奥 陶系 储层 中的油气来源于上覆的志留系龙马溪组 ， 因此 ， 奥 陶系岩溶储层与志留系厚层页岩形成 了一套新 的生储 盖组合 ， 该发现展示了奥 陶系宝塔组具有 良好 的勘探 前景。 3 都匀运动在川 中隆起及周缘造成了褶皱核部 和翼部构造裂缝 的发育 ， 由此加深 了震旦系一奥陶系 岩溶储层 的发育程度 ， 由于倾斜地层顺层岩溶 的发育 ， 在川 中隆起周缘志留系覆盖区发育了震旦系一奥 陶系 岩溶储层。 4 川中古隆起定型于晚奥 陶世早期 的认识 契合 了吴浩若 关于志留纪末华南无造 山运动 的认识 ， 但 是关于这次构造运动的动力背景及川中隆起的形成机 制仍需要进一步研究。 图 7 毛坝河剖面宝塔组灰岩油苗抽提物饱和烃色谱 Fi g ．7 Sa t u r a t e d hy d r o c a r b o n c hr o ma t o g r a m o f o i l e x t r a c t i n l i me s t o ne o f t h e Ba o t a Fo r ma t i o n ，Ma o ba he s e c t i o n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 2 8 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 6卷 参考文献 [ 1 ] 余开富， 王守德． 贵州南部的都匀运动及其古构造特征和石油地 质意义[ J ]． 贵州地质， 1 9 9 5 ， 1 2 3 2 2 5 2 3 2 ． Yu Ka i f u， W a n g S h o u d e ． Du y u n mo v e me n t i n s o u t h Gu i z h o u p r o v i n c e a n d i t s p ale o s t rne t u r e， a n d t h e i r s i g n i fi c a n c e i n p e t r o l e u m g e o l o g y [ J ] ． G u i Z h o u G e o l o g y ， 1 9 9 5 ， 1 2 3 2 2 5 2 3 2 ． [ 2 ] 刘特民． 黔中何时隆起[ J ] ． 贵州地质， 1 9 8 7 ， 1 6 5 ～ 7 1 ． L i u T e mi n ． U p l i f t t i me o f Mi d d l e G u i Z h o u[ J ] ， G u i Z h 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n， Ma W e n x i n， e t a 1 ． P e t r o l e u m e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l o f t h e O r d o v i c i an i n S i c h u a n B a s i n 『 J ] ． O i l ＆ G a s G e ． o l o g y ， 2 0 1 1 ， 3 2 3 4 6 2 4 7 3 ． [ 1 5 ] 郭彤楼． 四川盆地奥陶系储层发育特征与勘探潜力[ J ] ． 石油与 天然气地质 ， 2 0 1 4 ， 3 5 3 3 7 2 3 7 8 ． Gu o T o n g l o u ． Ch a r a c t e ri s t ic s a n d e x p l o r a t i o n p o t e n t i al o f Or d o v i e i a n r e s e r v o i r s i n S i c h u a n B a s i n [ J ] ． O i l ＆ G a s G e o l o g y ， 2 0 1 4 ， 3 5 3 3 713 7 8 ． [ 1 6 ] 洪佘刚 ， 陈景山 ， 代宗仰 ， 等． 古地貌恢复在风化壳岩溶型储层研 究 中的应用[ J ] ． 大庆石油地质与开发 ， 2 0 0 7， 2 6 1 1 5 ． Ho n g S h e g a n g ， Ch e n J i n g s ha n， Da i Z o n g y ang， e t a1． T h e a p p l i c a t i o n o f a n c i e n t g e o mo r p h y r e c o v e r y t o t h e s t u d y o n t h e p a J a e o we a t h e r i “ g c r u s t t y p e k a r s t r e s e r v o i r [ J ] ． P e t r o l e u m G e o l o gy ＆ O i l fi e l d D e v e l o p m e n t i n D a q i n g ， 2 0 0 7， 2 6 1 1 5 ． [ 1 7 ] 李 晓青 ， 汪泽成 ， 张兴为 ， 等． 四川盆地古隆起 特征及对天然气 的 控制作用 [ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 0 1 ， 2 2 4 3 4 73 5 0 ． L i Xia o q i n g， Wa n g Ze c h e n g ， Z h a n g Xi n we i ， e t a 1 ． Ch a r a c t e ris t i c s o f p ale o - u p l i f t s i n S i e h u a n B a s i n a n d t h e i r c o n t r o l a c ti o n o n n a t u r a l g a s [ J ] ． O i l ＆G a s G e o l o gy， 2 0 0 1 ， 2 2 4 3