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陆-陆碰撞对南亚地区油气的控制作用

2013-11-10吴义平潘校华田作基法贵方李富恒

石油与天然气地质 2013年2期
关键词:南亚地区裂谷盆地

吴义平,潘校华,田作基,法贵方,李富恒,候 平

(中国石油勘探开发研究院,北京100083)

南亚地区主体为印度板块,现今构造格局是由于侏罗纪以来印度板块向北快速漂移,并以低角度注入欧亚板块内所形成的[1-3]。由于东、西两侧向北挤入的速度和距离均不相同,导致东西构造结外侧的物质大量向南逃逸,而产生走滑断裂活动和板块挤出及碰撞期岩浆成矿作用[4]。喜马拉雅褶皱带的陆-陆碰撞模式是以收缩作用为主导的渐进式陆内变形演化模式[5]。本文论述了该碰撞模式对南亚地区圈闭的形成、沉积体系和烃源岩的分布控制作用,提出了典型的油气运聚模式。

1 区域构造演化及分区

印度板块三面被阿拉伯板块、欧亚板块、缅甸微板块所包围,总面积约448×104km2。板块北部为喜马拉雅碰撞带,东西两面分别为苏莱曼-马克兰褶皱带、那加-阿拉山褶皱带(图1)。自晚元古代以来,印度板块经历了内克拉通裂谷阶段(裂谷期)、被动大陆边缘阶段(漂移期)、弧岛阶段(早碰撞期)和前陆阶段(晚碰撞期)4个演化阶段形成了49个沉积盆地。板块内部多为元古宙克拉通沉积盆地和古生代裂谷沉积盆地,板块边缘则多为中、新生代沉积盆地,局部为新生代沉积盆地;板块北部、缅甸微板块为新生代沉积盆地。

图1 南亚地区大地构造位置及沉积盆地和油气田分布[6]Fig.1 Geotectonic locations and distribution of sedimentary basins and oil& gas fields of South Asia[6]

1.1 裂谷期(4 570~166 Ma)

元古宙晚期,位于稳定的东冈瓦纳大陆(包括印度、澳大利亚、南极洲)的印度板块发生微弱但持续的沉降,主要沉积了白云岩、白云质砂岩、海绿石砂岩、有机质页岩和蒸发岩,在奥陶纪—石炭纪发生沉积间断。二叠纪—中、晚侏罗世冈瓦纳大陆开始分裂[7],沿印度板块地壳薄弱地带发生差异性升降运动,形成了一些陆内裂谷。由于大规模的冰川活动,裂谷内沉积了海相冰碛地层,如波特瓦尔盆地和印度河盆地。板块西北部和板块东部地区下部为冰碛和冰水沉积的碎屑岩,上部为浅海相碎屑岩、灰岩和页岩,横向上在抬升区渐变为克拉通陆相沉积环境(图2)。

1.2 漂移期(166~49 Ma)

晚侏罗世—早白垩世,印度板块经历了从南半球向北半球的长距离漂移,引起板块内部气候和沉积环境的变化,以火山活动为代表,其东侧边缘开始接受裂谷-漂移期的沉积。晚白垩世之前,板块北部处于北特提斯域的被动陆缘区,在板块西部陆棚沉积了下白垩统Sembar组和Goru组海相泥岩和灰岩,东部陆棚则沉积了Uttatur群碳酸盐岩、砂岩和泥岩,该沉积环境持续到晚白垩世海退砂岩沉积。晚白垩世,特提斯洋逐渐闭合[2],印度板块西部相对于主板块向南发生左旋剪切运动(图3),导致了西部裂谷的发育和夭折,从而形成坎贝盆地和喀奇地堑。此时在板块东部孟加拉湾海底开始形成,印度板块边界接受复理石沉积(图2)。

1.3 早碰撞期(49~16 Ma)

图2 南亚地区沉积剖面Fig.2 Sedimentary profiles of South Asia

从始新世到中中新世,印度板块开始向欧亚板块俯冲[3]。印度板块持续向北运动和逆时针旋转,在渐进式陆内变形模式作用下,在北部被动陆缘一侧形成近东西向朝南突出的弧形主碰撞带——喜马拉雅弧形褶皱带(图3),并发育一系列逆冲断裂[2],向东斜向俯冲到缅甸微板块之下,形成一条具向西逆冲堆叠造山极性的那加-阿拉山挤压转换造山带,向西斜向俯冲到阿拉伯板块之下形成阿莱曼挤压转换造山带[5]。印度板块盛行的由南向北沉积物搬运方向发生反转,板块陆棚间歇性发生碳酸盐岩台地建造(图2)。沿着中缅地块消减带,海沟开始形成,发育一系列弧前-弧后盆地,早先的混合沉积被页岩和灰岩所替代。印度板块西部边缘的微板块斜向聚合,导致逆冲断层和区域性隆起的出现[5],形成了一系列逆断层及压性花状构造,比如印度河盆地的Jacobad隆起和Sargodha隆起。

1.4 晚碰撞期(16~0 Ma)

早中新世到中中新世,喜马拉雅山脉和印度-缅甸山脉快速隆升,大量沉积物输入形成孟加拉和尼科巴冲积堆。晚中新世,沿着褶皱带汇聚的陆相沉积物超越碳酸盐岩建造。早上新世右旋走滑断裂作用显著,中缅地块的顺时针旋转(图3),近东西向挤压造山作用加强,形成逆断层和南北向狭长背斜构造(图3)。原印度河、Narmada河、恒河、布拉马普特拉河、Megna河、钦敦江和伊洛瓦底江发育广阔的三角洲(图2),部分三角洲至今仍然保持高速增长,在上新世-更新世后期形成了孟加拉湾深海扇[8]。

2 构造演化对油气的控制作用

依据区域构造特点将南亚板块划分为5个构造区:陆内克拉通台地、被动陆缘区、夭折裂谷系、前陆盆地区、弧前-弧后带(图1)。以收缩作用为主导的渐进式陆-陆碰撞模式控制了5个构造区圈闭的发育。裂谷期和漂移期在板块西部陆内裂谷中发育一系列伸展构造;早碰撞期在板块结合部位形成了一系列逆断层及压性花状构造;晚碰撞期在板块边缘厚层的中新统到上新统沉积楔形成各种重力滑脱构造,如滚动背斜和逆冲推覆构造。地层圈闭主要与岩礁、砂岩尖灭、地层不整合、海底扇朵体或斜坡水道复合体有关[9],油气运移通道主要是深大断裂、逆冲断层、逆掩断层和连通砂体。

该碰撞作用对沉积体系的分布和油气运聚具有重要影响(表1)。印度板块北部的前晚白垩世被动边缘型沉积在碰撞期被破坏,而东西两侧和南缘受挤压碰撞影响小,被动陆缘型沉积则较厚,后期遭受抬升剥蚀程度较小,油气保存条件较好,板块内部在裂谷期仅发生微弱的沉降。

2.1 被动大陆边缘区复合砂体运聚模式

在印度西海岸和东海岸发育8个被动大陆边缘盆地。该区沉积厚度巨大,各种类型砂体发育[10],生烃凹(洼)陷富集,具有形成大油气田群的条件[11]。如克里希纳-戈达瓦里盆地的有利圈闭为上二叠统低渗透层遮挡圈闭和断层圈闭、碎屑岩楔状体、上侏罗统不整合圈闭、白垩系砂岩透镜体、下始新统背斜圈闭、中新统-更新统逆牵引背斜、侵蚀水道遮挡圈闭及滚动背斜。构造反转形成的低幅度背斜及在此之上发育的大型海底扇砂岩上倾尖灭或侵蚀水道遮挡圈闭是有利勘探领域[12]。

2.2 前陆盆地区构造褶皱-冲断运聚模式

图3 南亚地区构造演化模式Fig.3 Tectonic evolution patterns of South Asia

表1 南亚地区不同构造单元成藏特征Table 1 Reservoir characteristics of the different tectonic units in South Asia

受印度板块A型俯冲碰撞影响,在板块边缘形成了15个前陆盆地。该区油气主要富集在板块西北部和东部,构造褶皱-冲断作用对油气富集成藏起着决定性的作用[13-14],宽缓的斜坡有大量的岩性圈闭和成排成带的穹隆构造,既可形成坳陷带的深盆气,又可形成斜坡带油气的大规模聚集[15]。如印度河盆地构造样式简单,油气运移方向单一[16],古新世以前主要以形成断块气藏为主(巴丁地区),古新世以来形成了碳酸盐礁体以及众多的挤压背斜圈闭、断背斜和古近系及新近系海底峡谷扇等油气藏。

2.3 弧前-弧后盆地断-坳垂向运聚模式

在早碰撞期由于印度板块向缅甸微板块的B型俯冲作用,造成缅甸微陆块现今向西凸的东西分带、南北走向的弧形构造格局[9],在缅甸西部形成了南北向分布的9个弧前、弧后盆地和1个裂谷盆地。该区油气藏以背斜、断背斜或断块圈闭为主,岩性油气藏以透镜体为主[17]。已经发现的油气集中分布于生烃坳陷及其周缘地区,烃灶控油特征明显,中、浅层圈闭基本上以断块或断背斜为主[18]。晚期盆地反转期断层沟通浅部储层与深部油源,形成了油气在浅层及周缘隆起带的聚集[19]。马达班盆地沉积中心的断块和断垒带是浅层生物气的主要聚集区;西部火山隆起带、盆地中央的继承性隆起以及东部斜坡区的构造台阶是中、深层热成因气的主要勘探方向。

2.4 夭折裂谷系断裂-岩性油气运聚模式

夭折裂谷系主要包括印度西海岸巴尔梅尔盆地和坎贝盆地。下部为冰碛相沉积,上部变为三角洲-浅海相沉积,南部坎贝盆地比北部巴尔梅尔盆地坳陷更发育。该裂谷系油气成藏受断裂和走滑反转构造控制,反转构造带与有利岩相带结合控制了油气富集[20-21]。如坎贝盆地为两坳一隆两斜坡的构造格局,反向断块和同向断块为油气运聚的主控因素。在陡坡带形成垂向运聚复式成藏模式[22],主要发育滚动背斜气藏、断块气藏、地层超覆气藏。洼陷带岩性气藏发育,缓坡带以岩性上倾尖灭气藏、断块气藏、地层不整合气藏、地层超覆气藏为主[23]。而在转换带部位,表现出多个断层方向,调节带成为主要的油气聚集带[24]。

2.5 克拉通台地未形成规模聚集

印度板块稳定地台内部发育了5个坳陷盆地以及8个克拉通盆地。由于该区在裂谷期仅发生微弱的沉降,生烃条件较差,未形成大规模的油气聚集。

3 油气富集规律

南亚地区发育3套烃源岩(图2):二叠纪-白垩纪裂谷期烃源岩主要分布于环印度板块边缘,受冈瓦纳裂谷范围控制;白垩纪漂移期烃源岩主要分布于印度东海岸边缘盆地,形成于印度板块陆棚边缘环境;古近纪和新近纪早碰撞期烃源岩几乎全区分布,油气生成时间为古近纪末—中新世(23.3Ma)[25]。油气藏类型以构造油气藏为主,地层油气藏一般多分布在远离构造碰撞带上,且三角洲发育,由北向南,分布层位越新。垂向上油气分布在西部地区以中生界和古近系为主,东部地区以古近系和新近系为主,局部为印度板块边缘残余的前裂谷期和裂谷早期地层。

到2009年底,南亚地区17个主要含油气盆地发现了891个油气田(图1),累计发现2P(证实储量加概算储量)可采储量为435×108桶,剩余2P可采储量为261×108桶。油气主要富集在沿着印度板块边缘分布的被动大陆边缘盆地、前陆盆地、弧前-弧后盆地和夭折裂谷盆地中(图4),以中、新生代沉积为主,其中孟买盆地油气资源量最大。

图4 南亚地区已发现油气可采储量分布[6]Fig.4 Distribution of recoverable oil&gas reserves in South Asian

4 结论

1)渐进式陆-陆碰撞使印度板块内部形成元古宙克拉通沉积盆地和古生代裂谷沉积盆地,板块边缘则多为中、新生代沉积盆地;板块北部、缅甸微板块则为新生代沉积盆地。

2)裂谷期和漂移期在板块西部陆内裂谷中发育一系列伸展构造;早碰撞期在板块结合部位形成了一系列逆断层及压性花状构造;晚碰撞期在板块边缘厚层的中新统到上新统沉积楔形成各种重力滑脱构造。在构造作用微弱的板块边缘区则发育砂岩尖灭圈闭、海底扇朵状体或斜坡水道复合体等岩性圈闭以及礁型圈闭。

3)受冈瓦纳裂谷范围控制的二叠系-白垩系裂谷期烃源岩主要分布于环印度板块边缘,陆棚边缘环境的白垩系漂移期烃源岩主要分布于印度东海岸盆地,古近系和新近系烃源岩几乎全区分布。油气藏以构造类型为主,地层油气藏一般多分布在远离构造碰撞带上。

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