沉积分析是盆地分析的基础——学习朱夏先生油气勘探地质理论的体会

陈荣林

（中国石化无锡实验地质研究所，江苏无锡　214151）

【摘要】　朱夏先生毕生致力于中国的油气地质事业，他出于对中国大陆地质的深刻认识与长期的深入思考，将全球板块大地构造理论与中国油气勘探的实践结合起来，提出了油气盆地分析的理论思想，概括为3T-4S-4M工程。他明确地提出了我国显生宙以来古生代和中生代盆地原型的分类方案，突出了中国海陆盆地演化序列，确定了含油气盆地并列叠加控油理论分析系统，具有重要的理论意义。

作为一名晚辈，我曾不止一次地当面聆听到朱夏先生的亲切教导。今天再一次学习这个理论思想，尤其感到其深邃的内涵，精辟的哲理，那样发人深省。囿于学识粗陋，对其精髓和实质至今未能完全理解和消化，只学到一点皮毛，尚待深入。现仅提出学习的一点体会，表示对先生的敬仰和缅怀之情。

1　沉积分析是盆地分析的基础

近代石油地质学家A Perrodon有一名言“没有盆地也就没有石油”，概括地说明了石油天然气与盆地的密切关系。这里指的盆地显然是指盆地本身就是一个系统，一个体制。对于这样一个系统，最基本的特征就是地壳的沉降及随之而来的沉积实体。目前广为应用的“盆地分析”就是由著名的沉积学家P E Potter与F J Pettijohn等在前人研究的基础上将沉积分析研究的原理和方法系统化而发展起来的一门沉积学分支学科^[1]。这一学科的近代发展趋势则不局限于盆地内沉积充填的研究，而是与构造研究愈来愈紧密地结合，其基本思想是将沉积盆地作为一个整体，全面分析盆地的地层格架和构造格架、沉积环境以及煤和石油等沉积矿产的分布规律^[2]。

朱夏先生发展了盆地分析的应用与实践，在理论上加以提高与总结。他在20世纪60年代就提出了盆地形成、演化的运动体制和一个盆地的整体包含着两种体制等问题，70年代对这运动体制的分析概括为历史演化、全球联系、深部根源和动力作用等方面，80年代提出按理论建模—实例校验—动态模拟的程序来进行盆地系统的研究工作^[3]。他强调寻找油气工作必须从盆地的整体出发，率先了解其全貌，从中找出有利的地区。

所以沉积分析是盆地分析的基础，正如沉积学是石油地质学中的一门重要学科一样。在朱先生著名的3T-4S-4M工程中，第一个“S”（Subsidence）、第二个“S”（Sedimenta-tion）、第一个“M”（Material）、第二个“M”（Maturation）等等无不与沉积有关。正如先生指出的，“上述4个‘S’是作用，4个‘M’是其产生的效果，它们之间有着紧密的联系，不能孤立对待”^[4]。由于地壳的沉降产生盆地，沉降的状况制约了沉积物的供应、沉积的环境和构造的变化等，沉积物才是油气存在的根据。这些沉积物的形成与变化是油气赋存的首要条件，无论是海相或陆相生油都只能是那些同时具有长期沉降与沉积充填的地域才能成为丰富的含油气区。

所以研究盆地的演化其根本的出发点还是研究沉积物的变化，包括沉积时的沉积环境和沉积相、压实作用、成岩作用、岩石的形变、构造的迁移等等。在沉降的盆地中沉积物的沉积首先有一个“沉积相”的差别。不同的沉积环境发育不同的沉积相，产生不同的沉积物组合和沉积层序，也就是发育不同的层序充填样式，存在不同的展布特征。只有在详细研究盆地沉积物的演化、沉积的标志后，才能定性地表述沉积盆地的特征。

2　中、新生代盆地原型

朱夏先生认为：“不同地质时期相继出现过不同类型的盆地，而且常常受到后来的构造活动改造从而产生许多新的构造型式，其中一种主要型式就是油气盆地及其多种原型，一个结构单元是一种构造型式，也是一个沉积实体，是某一特定地史时期形成的原始状态意义上的沉积盆地，就称为盆地原型。古老的盆地原型往往被后来的构造运动所改造，甚至破坏，或者只残留一部分。因而恢复或判断某一地史时期的盆地原型决非易事。但这一工作对于油气勘探却是重要的。寻找油气要根据盆地形成环境的三要素（时代、位置和热体制即3T），分别对待多个盆地，首先是盆地的各个原型。而盆地原型的复杂的叠加关系提供了多种油气赋存条件”^[4]。

中国的含油气盆地多数属于板内盆地，经历了两种运动体制的演变，形成多种盆地原型。中国大陆在中生代，当太平洋板块和印度板块活动时已是欧亚大陆的一部分，自然受到来自北方的自古生代已存在的挤压，在东、西、北三面受到挤压应力的总布局下，在中国板块内形成中、新生代的一系列沉积盆地。这些盆地在板块构造运动体制统一控制下又有着不同的形成机制，从而提供了不同的控制油气形成和产生的沉积构造和保存等条件。根据这种差异，朱先生划分了7种中、新生代的中国板内沉积盆地“原型”^[4]。

中国中、新生代板内沉积盆地“原型”包括：

（A）A型俯冲：川西北三叠纪盆地；

（B）基底拆离：华南地区的某些小盆地；

（C）碰撞：渭河、南阳、天山山前盆地；

（D）差异沉降：鄂尔多斯、松辽盆地；

（E）拉张：华北盆地；

（F）断裂走向滑动：郯庐断裂系中的盆地；

（G）重力滑动：川东。

这些盆地的“原型”显然主要根据其不同的形成机制来划分，然而它们在沉积、构造、演化、保存等方面都存在着较大的差异，其中最突出的首先反映在沉积物及其组合上以及它们随后的演化上。只有从沉积分析出发，对盆地内沉积相发育特点进行分析，才能预测有利的远景区带，为油气勘探服务。

3　塔里木中、新生代盆地叠加的“原型”分析

塔里木盆地是长期发育的大型叠加结构，它经历了新元古代至早古生代的拗拉槽阶段、古生代地台坳陷和中新生代内陆坳陷盆地这几个发展阶段，构成了两种不同的构造体制。

塔里木中、新生代盆地也是一个经过原型叠加的盆地，可以划分3类不同类型的盆地原型。自三叠纪开始一直到第四纪，它的发展沿着弧后盆地（?）→前陆盆地→陆内坳陷的进程发展和演化，不同时期形成各具特征的沉积组合。

古生代末期，在西昆仑山发育有作为岛弧火山岩岩浆系统的海西-印支的巨大花岗岩岩基，同时也在西昆仑山南坡和喀喇昆仑发现了自东昆仑延续过来的三叠系深海浊积岩，这些岩类都是典型的活动板块边缘的产物，构成一个顶端向南的石炭—二叠纪古岛弧。相信当羌塘地体向亚洲大陆南缘增生时，不会不引起在弧后位置上的的塔里木和柴达木三叠纪地壳的下降^[5]。许靖华认为，从晚二叠世到早、中三叠世“这个岛弧以北的塔里木盆地是一弧后盆地”，弧后盆地中发育一套不对称的南厚北薄的较深水盆地沉积。如在河田地区杜瓦附近出露的下三叠统就是发育一套厚度颇大的暗色泥岩层。靠近昆仑山前，至少应属于半深湖—深湖相沉积。沿和田河剖面向北直至和深2井附近，即向中央隆起上，该中、下三叠统地层具有明显的上超趋势。就是在中央隆起以北的满加尔坳陷和阿瓦提坳陷，在地震剖面上依然可以看到一系列中、下三叠系地层由南往北的下超现象。而盆地的南侧由于后期昆仑山体的推覆，目前尚无法了解，估计在山体之下应该存在一定面积分布的三叠系地层。在盆地北部早、中三叠世地层中还常见有海相疑源类及藻类化石^[6]，但是对于这个以早三叠世沉积为主的弧后盆地目前研究程度较差，一是出露很少，大部分被深埋，二是地震剖面的精度有限。但是应该相信，这个弧后盆地的存在对于塔里木盆地的油气资源研究影响较大。

早中三叠世这种沉积格局，在晚三叠世时发生了较大的变化。对中国大部分陆块都产生巨大影响的印支运动在塔里木盆地内有所反映，一个是南侧的古特提斯洋盆闭合，羌塘地块拼合到北面的欧亚陆块上；一个是南天山褶皱带向南挤压和逆冲。它们两者相向运动的结果，导致塔里木总体上处于压性应力环境；特别是在褶皱带前沿，由于构造负荷和均衡作用，沿山前形成挠曲坳陷，构成了较典型的前陆盆地。总体来说，自晚三叠世开始塔里木盆地存在两个大的前陆盆地，它们共用中央隆起作为前陆隆：一个是天山山前向南的前陆盆地——塔东北坳陷，另一个是昆仑山前向东北方向的前陆盆地——塔西南坳陷（图1）。

塔东北坳陷这个前陆盆地“原型”首先发生在库车坳陷内，晚二叠—早、中三叠世反映为一个构造旋回内盆地的充填序列。上二叠统比尤勒包谷孜群、下三叠统俄霍布拉克群和克拉玛依组仅发育在盆地的北侧，以冲积扇沉积组合为主及低弯度曲流河夹少量洪泛湖沉积。黄山街组及上三叠统为滨湖相（短暂受到海泛影响）^[6,7]，洪泛沼泽相沉积交替发育。从晚三叠世开始，库车坳陷的沉积中心不断地向南迁移，在其前缘沙雅隆起的北坡上不断地向南上超尖灭，其中三叠系的尖灭线位于东秋立塔克山以北一线。侏罗纪时，沙雅隆起逐渐缩小，中侏罗统七克台组及齐古组为广泛分布又较稳定的浅湖沉积（短暂受到海泛影响）^[8]。早白垩世沙雅隆起已是水下隆起及岛链，下白垩统地层的尖灭线位于侏罗系尖灭线以北4～8km，而至晚白垩世及老第三纪，湖盆扩张，沙雅隆起逐渐沉没于湖面之下，库车坳陷与阿满坳陷连通为统一的湖盆，沉积物表现为向南渐薄的沉积楔形体，地层尖灭线已移到中央隆起一带。上白垩统—老第三系在库车—新和一线以东为三角洲沉积体系，库车—新和一线以西明显变细，为海浸陆缘湖和咸化湖泊相沉积。

图1　塔里木盆地塔东北—塔西南前陆盆地剖面示意图

最近高长林等（2000）认为塔东北侏罗纪以来的前陆盆地可以分为两个阶段，早期（侏罗纪—老第三纪）为分割前陆盆地阶段，晚期（新第三纪—第四纪）为统一前陆盆地阶段^[9]。

塔西南坳陷这个前陆盆地“原型”开始发育于晚三叠世，在乌依塔克、英吉苏煤矿等地多处见到晚三叠世地层不整合于不同时代的老地层之上。据地震剖面解释和编图，三叠—侏罗系沉积主要发育在坳陷的南侧，厚度颇大，但是由于受到后期的和田断裂的影响，使断裂两侧的埋深相差甚大，但从恢复的沉积相图上分析，坳陷的沉降中心和沉积中心基本吻合，均偏向于南侧。经麦盖提斜坡往中央隆起上沉积的厚度逐渐递减，发生明显减薄以至尖灭，在地震剖面上可以见到明显的尖灭点。对于其沉积相的变化，由于至今大部分地区未曾揭露，尚不太清楚，推测应以浅湖相、沼泽相为主。

晚三叠世形成的前陆盆地还有民丰—若羌断陷^[10]。以前一般认为它是侏罗纪开始的，最近的研究在实测其格勒克剖面后发现存在晚三叠世地层^[11]，显然该前陆盆地应始于晚三叠世，而不是侏罗纪。晚三叠世和侏罗纪沉积构成一套陆相含煤碎屑沉积以及浅湖—半深湖相沉积。

自晚白垩世开始，由于特提斯海水的东侵，影响了塔里木盆地的西南部，形成向西开口的喇叭状海湾，接受了一套滨、浅海且海水盐度极不正常的沉积。而库车坳陷前陆盆地已经开始被填没、逐渐消失，其沉积物已经越过沙雅隆起与阿满坳陷连成一片，构成一个面积硕大的内陆湖泊，接受一套以滨、浅湖为主局部为咸化湖泊的碎屑沉积，这时盆地开始转化为内陆坳陷。

中新世开始，由于喜马拉雅山强烈上升，青藏高原崛起，塔里木盆地在四周褶皱山系不断上升中整体下沉，结束其断陷-坳陷分割局面，形成一个统一的大型陆内坳陷。周缘山系大量陆缘物质堆积到盆地中来，产生巨厚的内陆盆地沉积，沉积一套滨浅湖、河流三角洲相红色碎屑岩夹泥膏岩，西南坳陷与阿瓦提坳陷处最厚，在昆仑山前可达8000～10000m，拜城坳陷次之，中央隆起及北民丰-罗布庄断隆较薄。

上新世—更新世时盆地开始萎缩，在盆地周缘沉积了巨厚的磨拉石—西域砾岩及戈壁砾岩，向盆地内部逐渐变为河流三角洲平原相沉积。由于周围褶皱山系的不断隆起，逐渐造成盆地的强烈封闭，并随气候干燥而逐渐沙漠化，最终形成塔克拉玛干大沙漠及现今地貌景观。

参考文献

[1]Potter P E,Pettijohn F J.Paleocurrents and basin analysis[M].New York:1997.

[2]Conybeare C E B.Lithostratigraphic analysis of sedimentary basins[M].New York:1979.

[3]朱夏.自序，朱夏论中国含油气盆地构造[M].北京：石油工业出版社，1985.1～3.

[4]朱夏.板块构造与中国石油地质[M]，朱夏论中国含油气盆地构造[M].北京：石油工业出版社，1981.71～79.

[5]孙肇才.碰撞山链与前陆盆地的演化[A].中国油气盆地分析朱夏学术思想研讨文集[C].北京：石油工业出版社，1993,60～85.

[6]唐开疆.塔里木盆地三叠系沉积特征及生烃潜力[J].石油实验地质，1993,15（2）,128～137.

[7]周世新，李原，张中宁.库车坳陷中生代海侵事件对有机质的影响[J].沉积学报，1999,17（1）:106～l11.

[8]陈荣林.再论塔里木盆地中侏罗世的海泛事件沉积[J].石油实验地质，1995,17（4）:311～315.

[9]高长林，叶德燎，钱一雄.前陆盆地类型及油气远景[J].石油实验地质，2000,22（2）:99～104.

[10]陈荣林，朱宏发，陈跃，等.塔里木盆地中新生界沉积特征与石油地质[M].南京：河海大学出版社，1995.

[11]陈荣林.塔里木盆地西南地区晚三叠世地层的发现及其地质意义[J].石油实验地质，1998,20（4）:328～331.