川東南湘鄂西地區構造演化與頁巖氣保存關系分析

王慶之，楊 飛 (油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 荊州 434023)

喻永生 (中石化江蘇油田分公司地質科學研究院，江蘇 揚州 225009)

王慶之，楊 飛 (油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 荊州 434023)

喻永生 (中石化江蘇油田分公司地質科學研究院，江蘇 揚州 225009)

根據構造運動控制沉積的理論，通過平衡剖面的制作對川東南-湘鄂西地區的構造演化史進行研究分析，對川東南-湘鄂西地區的2套有利的烴源巖(下寒武統牛蹄塘組、上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組)的發育和埋藏有了一定認識。并結合國外頁巖氣勘探開發的經驗，綜合考慮構造演化對頁巖厚度、烴源巖成熟度和頁巖埋深的影響，優選出了有利的區帶進行頁巖氣勘探。

川東南-湘鄂西地區；平衡剖面；構造演化；頁巖氣

川東南-湘鄂西地區位于中-上揚子地塊東南部湘鄂西褶斷帶和川東南構造帶，與江南-雪峰構造帶北緣毗鄰。自武陵造山運動揚子區統一的基底形成以后，歷經了多旋回多期次的沉積構造發展，印支運動以前為海相沉積構造旋回發展階段，印支運動使得揚子區2側的秦嶺和江南雪峰隆起褶皺造山[1]，海水全部退出揚子區，結束海相沉積歷史，開創了前陸盆地發展演化的新紀元。川東南-湘鄂西地處構造分界線附近，地形起伏較大，構造復雜。下面，筆者選擇QJ-2002-1線制作平衡剖面，通過平衡剖面的制作對川東南-湘鄂西地區的構造演化史進行研究分析。

1 川東南-湘鄂西工區構造演化分析

1)震旦-加里東期的構造演化 震旦紀至中奧陶世，川東南-湘鄂西地區廣泛接受了一套淺海臺地-陸棚相沉積的碳酸鹽巖-暗色泥巖沉積。中奧陶世末期，都勻運動發生，在揚子地塊上形成大的隆起、坳陷，為川中隆起、川南坳陷、黔中隆起，川東南地區則處于川東南坳陷之內，并廣泛接受了一套深水盆地相-淺海陸棚相的暗色泥頁巖-粉、細砂巖沉積。加里東運動以后，中國南方完成了板塊的拼合，形成為統一的華南板塊。志留紀末期的廣西運動基本上繼承了都勻運動的構造格局，使早期形成的隆起、坳陷進一步發展。同時還使全區地殼上升，造成志留系(尤其是上志留統)的大面積缺失(或剝蝕)(見圖1)。

圖1 志留紀(S3末)以前QJ-2002-1測線所示川東南-湘鄂西地區構造特征

2)海西、印支期的構造演化 海西早、中期，中上揚子地區基本繼承了加里東期的構造面貌。區內總體處于隆起剝蝕狀態，缺失泥盆系、石炭系沉積，早二疊世含煤碎屑沉積假整合于志留系之上。中、晚三疊世的印支運動使中國南方構造格局和性質發生了巨大變化，基本結束了海相沉積環境，整個地區出現海陸相轉換，全區抬升為陸。在印支運動的作用下，中上揚子亦形成大型隆起、坳陷，川東南-湘鄂西地區則處于瀘州隆起的東側斜坡上(見圖2)。

圖2 海西期(T2末)QJ-2002-1測線所示川東南-湘鄂西地區構造特征

3)燕山期的構造演化 晚侏羅世-早白堊世，因受庫拉、太平洋板塊NNW向快速向亞洲及我國東部大陸之下俯沖的影響，該時期中國東部地區表現為強烈的沖斷構造和左旋走滑[2-3]。四川盆地及揚子西緣，主要表現為持續的壓性構造環境，產生強烈沖斷、褶皺及抬升剝蝕。燕山期構造改造的期次呈現出由東向西逐漸減弱的趨勢，以齊岳山斷裂為界中上侏羅統白堊系與下伏地層的接觸關系表現出十分明顯的分帶性。在齊岳山斷裂以東的黔中隆起及其周緣地區、湘鄂西地區發生強烈的斷褶作用(見圖3)。上揚子區主要表現為上白堊統與下伏地層呈角度不整合；齊岳山斷裂以西主要發生隆坳作用與沖斷(從已有的地震及地質資料看，沖斷作用至少至下白堊)表現為假整合并且缺失下白堊。

圖3 燕山期(K2末)QJ-2002-1測線所示川東南-湘鄂西地區構造特征

4)喜山期的構造演化 構造應力環境總體是擠壓、地殼收縮的環境，齊岳山斷裂以西的四川盆地沉積蓋層在早期形變基礎上，進一步褶皺及沖斷變形，形成了現今所見的川東隔檔式褶皺帶以及川西、川中地區的低緩背斜圈閉(見圖4)。喜山晚期運動是中國南方一次新的造山運動，在工區內以隆升作用為主，褶皺輕微，使川東南-湘鄂西地區在燕山期的基礎上得到進一步隆升和剝蝕。

圖4 喜山期-現今 QJ-2002-1測線所示川東南-湘鄂西地區構造特征

2 區域性烴源巖的發育與保存

根據構造運動控制沉積的原理，按海進-海退旋回，將中國南方從震旦紀至早古生代劃分為3個構造-沉積旋回:

1)晚震旦世構造-沉積旋回 從震旦紀開始，華南地區晉寧期的板塊匯聚作用，已由加里東早期的拉張-伸展作用所代替。晉寧運動后，中揚子形成了以冷家溪群、板溪群為基底的沉積盆地，最先接受了早震旦世南沱大冰期的冰川濱海相含礫砂泥巖沉積。早震世末-晚震旦世初，南沱期的冰消作用導致海平面上升，中、上揚子區晚震旦世成為碳酸鹽臺地或臺地前緣淺灘-陸棚沉積，陡山沱組為碳酸鹽巖建造，沉積物由白云質灰巖與含磷、含炭質、鈣質、泥質、硅質的白云巖組成，含較多磷結核，靠下部夾硅質巖、硅質板巖及炭質、粉砂質扳巖。陡山沱組下部的泥質巖，為揚子地區的第一套烴源巖。從湘鄂西至黔北、川東一帶，該套烴源巖均有分布。

2)早寒武世-中奧陶世構造-沉積旋回 早寒武世梅樹村期-龍王廟期，是秦嶺洋和華南洋的主要擴張期和全球海平面上升時期。華南陸塊的南、北2個被動邊緣沉降劇烈，邊緣型相沉積向臺地相沉積超覆。烴源巖主要分布在向陸一側的內帶及與其毗鄰的臺緣拗陷帶，烴源巖是欠補償、較深水、缺氧、強還原環境下沉積的炭質頁巖、炭硅質頁巖夾深灰色泥、炭質灰巖。該套烴源巖富含大量有機質，覆蓋揚子廣大地區，是中國南方、也是區內最主要區域性烴源巖之一[4-6]。

中、晚寒武世，基本為濱淺海含鎂碳酸鹽巖沉積。川南、黔中一帶為淺水臺地沉積，沉積物下部碎屑巖含量較高，上部碳酸鹽含量較高；川東-湘鄂西一帶，主要為淺海碳酸鹽夾少量泥質巖，巖性為亮晶灰巖、白云巖、生屑灰巖、鮞?；規r、泥灰巖、夾頁巖。

3)晚奧陶世-志留紀構造-沉積旋回 宜昌運動造成地塊的大面積隆升，導致海域大規模收縮，晚奧陶世五峰組是滯流環境的筆石頁巖沉積，沉積物主要是砂質頁巖、碳質硅質頁巖。進入志留紀，構造活動性加強，致使沉積建造發生重大改變，但沉積區與奧陶紀相比沒有發生根本改變。

志留系在川東南-湘鄂西屬穩定的淺海臺地-陸棚相碎屑巖-碳酸鹽沉積。志留系下統龍馬溪組主要巖性為一套灰黑色泥頁巖、碳質頁巖、硅質巖-黃綠色泥頁巖、砂質頁巖及粉砂巖，產筆石；是主要的烴源巖[7]。深水環境下的五峰組、龍馬溪組沉積，構成研究區最主要的區域性烴源巖。

3 結 論

1)復背斜中的次級向斜部位是頁巖氣勘探的有利地區。川東南-湘鄂西地區經過燕山早期運動、燕山晚期運動、喜馬拉雅運動的強烈改造，構造面貌十分復雜，強烈褶皺和大幅度的抬升使牛蹄塘組和龍馬溪組或者遭到大量剝蝕，或者深埋地腹；形變特征控制了牛蹄塘組和龍馬溪組烴源巖的保存，進而控制了頁巖氣有利區塊的分布。

2)川東南-湘鄂西地區下寒武統和下志留統頁巖，層位老但埋深淺，是現今工業技術和經濟背景條件下開展頁巖氣勘探研究的重點目標。研究區內下寒武統和下志留統頁巖沉積環境主要為陸棚沉積，在燕山運動以前，其埋深大部分超過3000m，均已進入生氣窗，且后期燕山-喜山運動，構造抬升幅度大，相當多地區埋深在800～2400m，滿足頁巖氣勘探開發的基本條件。

[1]張書元，武智平. 雪峰隆起帶的大地構造特征[J].海相沉積區油氣地質，1987,1 (2): 57-66.

[2]趙宗舉，朱琰. 中國南方構造形變對油氣藏的控制作用[J]. 石油與天然氣地質，2003,3(1):40-42.

[3]陳丕基. 郯廬斷裂巨大平移的時代與格局[J]. 科學通報，1988,33(4):289-293.

[4]程克明,王世謙. 上揚子區下寒武統筑竹寺組頁巖氣成藏條件[J]. 天然氣工業，2009,29(5):30-32.

[5]陳波，蘭正凱. 上揚子地區下寒武統頁巖氣資源潛力[J].中國石油勘探，2009(3) :20-23.

[6] 文玲，胡書毅，田海芹. 揚子地區寒武系烴源巖研究[J]. 西北地質，2001 (2):12-14.

[7]王清晨，嚴德天，李雙建. 中國南方志留系底部優質烴源巖發育的構造-環境模式[J].地質學報，2008,82(3):289-297.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.014

P618.13

A

1673-1409(2012)04-N044-03

2012-02-28

王慶之(1983-)，男，2009年大學畢業，碩士生,現主要從事構造地質與石油地質方面的研究工作。