盆地構建差別與油氣地勢研討范文
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作者：駱宗強陽懷忠劉鐵樹尹川單位：中海油研究總院
盆地結構－構造特征
巴布亞盆地呈北西向．作為澳大利亞板塊向北運動的前緣，盆地記錄了中新世以來澳大利亞板塊與太平洋板塊、菲律賓板塊的碰撞效應，發育成為典型的弧后前陸盆地．其結構－構造均十分復雜，整體上具有南北分帶的特點（圖1）：北部為與弧－陸碰撞相關的造山帶；中部為由Papuan褶皺帶和Aure褶皺帶組成的沖斷－褶皺帶；南部構造帶則由西部的Fly臺地和東部的Moresby坳陷組成，顯示出盆地東西部結構存在差異性．這種東西差異還突出表現在與擠壓作用相關的逆沖斷裂的空間展布上（圖1）．盆地逆斷層主要分布在Papua褶皺帶、Aure褶皺帶及其北部地區．大致以這2個褶皺帶交匯處為界，斷裂走向發生明顯的變化———自西向東斷裂走向由北西向轉變為北北西向．差異性的構造變形及其組合必然導致盆地東西部具有不同的結構－構造特征．
1盆地西部結構－構造特征
前人從不同的角度對盆地西部特別是Papuan褶皺帶的構造樣式及運動學特征進行過研究，并取得了很多重要認識（HillandKeetley，2004；CraigandWarvakai，2009；Hilletal．，2010）．本文通過綜合分析認為，盆地西部顯著構造特征就是發育大規模的薄皮構造．擠壓應力作用以中生代泥頁巖為滑脫面，形成大規模逆沖推覆斷裂構造，其鋒緣可延伸至Fly臺地北部，形成Papuan褶皺帶南部邊界（圖3）．薄皮構造使得該地區縱向上表現出明顯的“二元”結構———滑脫面之上地層卷入到復雜多樣的逆斷層及其相關褶皺變形中，之下為構造相對穩定的裂谷－裂后期地層．橫向上構造變形也具有明顯的分帶性．根據構造變形強度和構造樣式組合特征，可以將巴布亞盆地西部自北向南劃分為4個構造變形帶：沖斷帶、強烈褶皺帶（沖褶帶）、寬緩褶皺帶和穩定臺地區（圖3）．沖斷帶：位于最北端，包括北部造山帶．
構造變形以強烈沖斷為主，主要樣式包括雙重逆沖構造、疊瓦沖斷構造、斷彎褶皺，以及早期正斷層的強烈反轉構造等．地層產狀陡直，遭受強烈抬升剝蝕，可見中生代地層直接暴露地表．強烈褶皺帶（沖褶帶）：位于Papuan褶皺南部，大致以推覆斷裂南部鋒緣為界與Fly臺地分界．構造變形強度較沖斷帶有所減弱，以與擠壓斷層相關的褶皺構造發育為特色，可形成較為完整的背斜構造，典型的構造樣式為斷展褶皺、疊瓦沖斷構造和深部反轉構造．寬緩褶皺帶：位于Fly臺地北段靠近Papuan褶皺帶區，擠壓構造變形進一步減弱，不再發育強烈的逆沖構造，主要構造樣式一般為受反轉斷裂控制的大型寬緩背斜帶．穩定臺地區：位于Fly臺地南部地區，基本沒有發生與擠壓應力作用相關的斷裂－褶皺變形，早期北西向正斷層得以保存（圖1）．
2盆地東部結構－構造特征
與盆地西部相比，盆地東部不再發育大規模薄皮構造，取而代之的是形成以Aure褶皺帶為前陸沖斷帶、以Moresby坳陷為前淵帶、以東部高地為前陸隆起和以Blight盆地為隆外凹陷的前陸盆地系統結構（圖4、5）．作為巴布亞盆地中部沖斷－褶皺帶的一部分，Aure褶皺帶構造變形樣式顯示出與西部Papuan褶皺帶明顯的不同．Aure褶皺帶較Papuan褶皺帶明顯變窄，且主要以基底卷入的厚皮構造為主，逆沖斷裂帶產狀陡直，上盤常發育緊閉褶皺．由北向南，褶皺帶具有橫向變窄、斷層越發陡直的變化特征（圖4，5）．其南部為巨厚楔形新近紀前陸地層（前淵帶），向南、西南超覆于東部高地之上．東部高地（前陸隆起）整體表現為一個寬緩隆起，不發育大規模擠壓構造變形，是巴布亞盆地生物礁的主要發育部位（圖4）．縱向上，盆地東部也顯示出明顯的二元結構，表現為前陸地層疊加在Darai弧后及其之下的裂谷－裂后期地層之上．前陸地層呈楔狀，向南西西快速減薄超覆于東部高地之上．中生代地層局限分布在各孤立的地塹－半地塹中．
3盆地構造演化與動力學背景
以上分析表明，現今的巴布亞盆地在結構和構造樣式上都具有明顯的東西差異性：西部以薄皮構造為特色，發育大規模逆沖推覆構造，構造樣式以與擠壓作用相關的逆沖斷裂及其相關褶皺變形為主；而在東部則形成典型的前陸盆地結構，除Aure褶皺帶以外，基本不發育大規模的逆沖構造．結構、構造上的差異預示著盆地東西部構造演化和動力學背景的不同（圖2，3，5）．其發育演化可劃分為4個階段：岡瓦納裂谷－裂后階段（T？－K1）：該階段巴布亞盆地東西部具有基本相同的演化過程．對應于岡瓦納大陸裂解作用，盆地內地塹、半地塹發育；中中侏羅世盆地進入裂后熱沉降階段，是盆地西部主要烴源巖（Imburu組等）、儲層（Toro組等）和蓋層（Ieru下部等）的沉積時期．晚白堊世開始，澳大利亞板塊東部發生裂解，盆地東南部的珊瑚海海底開始擴張，此時巴布亞盆地位于珊瑚海裂谷的肩部而遭受隆升剝蝕（Duddyetal．，1994；Norvicketal．，2001；Jablonskietal．，2006），在盆地東南部因抬升造成超過2000m地層被剝蝕，沿北西走向剝蝕量減小甚至不發生剝蝕作用．這種差異抬升剝蝕作用直接導致中生代地層在盆地西部廣泛分布而在東部大面積缺失．珊瑚海裂谷－裂后階段（K2－Oligocene）：隨著澳大利亞板塊東部由南向北裂解作用持續進行，在經歷晚白堊世早期抬升剝蝕后，巴布亞盆地再次進入裂谷－裂后盆地演化階段．
至古新世開始，盆地北部的所羅門海（SolomomSea）、俾斯麥海（BismarckSea）和加羅林海（CarolineSea）依次打開（Jablonskietal．，2006），盆地處于裂后熱沉降階段．早漸新世末全球海平面下降，來自北部俯沖綜合作用使得巴布亞盆地再次遭受隆升剝蝕，特別是盆地西部地區，幾乎缺失整套古近紀地層（Jablonskietal．，2006）．達賴弧后階段（Early－MiddleMiocene）：受控于澳大利亞板塊北部邊緣與美拉尼西亞島弧系的碰撞作用，該階段盆地整體處于弧后伸展部位接受沉降（Norvicketal．，2001）．早期正斷層在局部重新活動，凹陷的發育與正斷層活動有關．前陸盆地階段（MiddleMiocene－Q）：與北部美拉尼西亞島弧系的持續強烈碰撞，使得巴布亞盆地進入前陸盆地演化階段．盆地東西部顯示出截然不同的演化過程，形成2種不同的結構和構造特征．西部擠壓應力作用以侏羅系地層底界為滑脫面，形成一條大規模的逆沖斷裂，發育典型的薄皮構造；并在此基礎上發育大規模的沖斷－褶皺變形構造帶，其鋒緣可延伸至Fly臺地北部，并使得盆地西部大范圍缺失晚中新世以來地層沉積．而在盆地東部則形成以Aure褶皺帶為前陸沖斷帶、以Moresby坳陷為前淵、以東部高地為前陸隆起帶和以Blight盆地為隆外凹陷的前陸盆地結構．Aure褶皺帶以基底卷入型逆沖構造為主．
綜上所述，巴布亞盆地東、西部整體上經歷了基本相同的演化階段，但由于所處構造部位不同，在這些演化階段中又體現出明顯的不同．其中對盆地分異演化影響重大的是晚白堊紀盆地遭受的東西差異性抬升剝蝕，造成中生代地層在西部連續分布而在東部大面積缺失現象．本文認為，這套以泥頁巖為主的塑性層的存在與否是盆地后期東西部差異演化的主要原因，因為其導致盆地東西部中中新世以來在區域擠壓應力作用下表現出2種截然不同的構造響應：盆地西部，這套廣泛分布的塑性層與其上下的剛性Darai灰巖和基底組成“三明治”式的地層結構，擠壓應力作用于這套塑性層滑脫的薄皮構造（圖3）；盆地東部，這套塑性層大范圍缺失、分布不連續，難于形成大規模滑脫構造，因此在Aure褶皺以發育基底卷入構造為主，其南部巖石圈因負載而撓曲發育前淵帶和前陸隆起帶，形成典型的前陸盆地結構（圖5）．
油氣聚集分布規律與資源前景分析
結構－構造上存在的顯著差異必然導致巴布亞盆地東西部油氣聚集與分布不同．根據巴布亞盆地東、西部分各自結構－構造特征，綜合考慮烴源巖、儲層、蓋層等石油地質因素，下面簡要分析盆地油氣成藏規律及其油氣資源前景．
1盆地西部油氣聚集特征與資源潛力
對于褶皺－沖斷帶來說，其油氣成藏的關鍵因素是大規模成熟烴源巖是否存在、圈閉形成時間與油氣生成運移時間是否匹配以及圈閉的保存條件是否符合等（Cooper，2007）．一方面，大規模褶皺－沖斷構造的發育使得盆地西部缺少中中新世以來的地層沉積，但中生代Imburu組泥頁巖等優質源巖廣泛分布，因此該地區以中生代含油氣系統為主．強烈的擠壓推覆作用在形成大量的構造圈閉的同時，還造成地層疊置加厚，導致下部烴源巖成熟而進入生油（氣）窗．
另一方面，隨著擠壓變形強度由北往南減弱，烴源巖之上疊置地層厚度也由北往南減薄，導致烴源巖成熟度和生烴強度由北向南逐漸降低，成熟烴源巖主要分布在Papuan褶皺帶及其北部地區（圖3）．已有研究表明（Hill，2001；Boult，1997），侏羅系烴源在中新世進入生油窗，現已達到生烴高峰并進入早期氣窗階段，在上新世－更新世或更晚發生油氣充注，這與擠壓構造圈閉形成期具有很好的匹配．如上所述，巴布亞盆地西部整體可劃分為4個構造帶，由于各構造帶所處構造位置及其石油地質條件不同，其油氣潛力也不一樣．其中，沖斷帶和強烈褶皺帶（沖褶帶）均位于生烴灶范圍內，但沖斷帶構造變形太過強烈，圈閉保存條件差，不利于油氣聚集；而強烈褶皺帶內構造圈閉發育（包括早期正斷層反轉形成的構造圈閉），保存也較為完整，形成較好的封蓋條件，且斷裂發育，有利于油氣運移．
前人研究也表明（Boult，1997），該地區主要的油氣運移方式是油氣沿著斷裂垂向運移進入圈閉，因此該構造帶是油氣成藏最有利部位．而對于Fly臺地（寬緩褶皺帶和穩定臺地區）來說，大部分地區離生烴灶較遠，中中新世以來擠壓構造圈閉不發育；但其下部裂谷期形成的構造圈閉可能接受來自褶皺帶油氣的長距離運移而成藏，具有一定的油氣潛力．總體來說，在巴布亞盆地西部地區，以中生代含油氣系統和中中新世以來擠壓應力形成的構造圈閉為主，最有利油氣聚集區位于Papuan褶皺帶南部強烈褶皺帶（沖褶帶）部位．
2盆地東部油氣聚集特征與資源前景
在巴布亞盆地東部，一方面，中生代地層僅局限分布于孤立的地塹－半地塹中，大部分地區缺失；與此同時，新近紀Aure群等海相泥頁巖分布較廣，且可能成為一套潛在的烴源巖（Buddin，1993），而其上沉積的巨厚前陸地層可以使其進入成熟階段（圖2）．因此，在巴布亞盆地東部，以發育新近紀含油氣系統為主，局部存在中生代含油氣系統．另一方面，與擠壓構造相關的圈閉主要分布在Aure褶皺帶（圖4，5），而對于Moresby坳陷及其南部、東部高地來說，更可能發育地層圈閉或地層－巖性復合圈閉（Jablonskietal．，2006）．無論在含油氣系統，還是在圈閉類型上，都顯示與盆地西部明顯的不同．
結論與討論
巴布亞盆地是一個構造復雜且勘探研究程度很低的含油氣盆地，本文對全盆結構－構造特征及其與油氣聚集之間的關系展開了較為系統的研究，取得了以下主要認識：（1）巴布亞盆地結構－構造存在明顯的東西差異．盆地西部以薄皮構造為主，在此基礎上形成大規模的沖斷－褶皺構造．橫向上構造變形具有明顯的分帶性，由北向南依次可以劃分為沖斷帶、褶皺－沖斷帶、寬緩褶皺帶和穩定臺地區4個構造變形帶；縱向上以滑脫面上為界，上部發育復雜多樣的逆斷層和與其相關的褶皺變形，之下為構造相對穩定的中生代裂谷－裂后期地層．
盆地東部則形成以Aure褶皺帶為前陸沖斷帶、以Moresby坳陷為前淵、以東部高地為前陸隆起帶和以Blight盆地為隆外凹陷的前陸盆地結構．Aure褶皺帶以基底卷入型逆沖構造為主．（2）巴布亞盆地中生代以泥頁巖為主的塑性層的存在與否，是盆地后期東西部差異演化的主要原因：盆地西部，廣泛分布的中生代塑性層與其上下剛性的Darai灰巖和基底組成“三明治”式的地層結構，有利于晚期擠壓應力作用于該套塑性層發育薄皮構造；盆地東部，由于大范圍缺失該套塑性地層，不利于形成大規模滑脫構造，以基底卷入變形和巖石圈負載撓曲變形為主，形成典型的前陸盆地結構．（3）盆地東西部結構－構造差異也造成2個地區油氣聚集、分布的不同，主要表現在以下3個方面：①主要含油氣系統不同．
由于逆沖推覆作用，盆地西部缺少中中新世以來前陸地層沉積，含油氣系統以中生代為主；而盆地東部地區中中新世以來發育了巨厚的前陸沉積地層，含油氣系統以新近紀為主，局部可能存在中生代含油氣系統．②烴源巖成熟方式不同．盆地西部主要以逆沖推覆導致上盤地層疊置加厚的方式而使得位于下部的中生代烴源巖進入成熟階段；而盆地東部則由于巨厚前陸地層的沉積，烴源巖達到成熟階段．③主要圈閉類型不同．盆地西部主要以擠壓構造圈閉為主；而在盆地東部與擠壓構造相關的圈閉只發育在Aure褶皺帶部位。