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柴达木盆地成因类型探讨

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柴达木盆地成因类型探讨_第1页
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柴达木盆地成因类型探讨罗 群中国石油大学(北京)盆地与油气藏研究中心,北京昌平, 102200摘要 :柴达木盆地是一个多成因的叠合含油气盆地, 不同的学者对其在不同演化阶段成因特征和形成机制认识有较大的差异;在分析、归纳、总结夏文臣、 金之均等四家有代表性基本观点基础上,结合区域构造演化、沉积发育、构造发育史恢复、地震反射特征,提出柴达木盆地形成与演化经历了早中侏罗世断陷盆地, 晚侏罗世到白垩纪的挤压挠曲盆地, 早第三纪的挤压坳陷盆地和晚第三系到第四纪的前陆盆地共四个演化阶段新观点, 统一了对柴达木盆地成因类型及其形成机制的认识,对深化盆地地质认识,正确评估盆地资源有重要意义主题词 :盆地成因类型,形成机制,探讨,柴达木盆地注:本文工作受国家 973 项目“中国西部典型叠合盆地油气成藏机制与分布规律”( 2006CB202306 )资助柴达木盆地是我国西部重要大型含油气盆地之一,面积12×104km2已找到 20 余油气田由于勘探和研究程度总体较低,且地质结构复杂,演化历史多变,对其成因类型不同的学者有不同的看法[1]-[17] (王鸿祯, 1990;顾树松、狄恒恕,1990;刘训, 1996;石油勘探开发研究院, 2000;彭作林, 1991,翟光明, 1997;夏文臣, 1997,贾庆军, 2000,和钟铧、刘招君, 2006 等),甚至截然相反,主要表现在盆地演化阶段划分、各阶段成盆机制、及出示的证据等方面。

对柴达木盆地不同演化时期成因类型的认识的差异会必然影响对盆地地质特征的正确认识, 从而会影响对盆地油气资源潜力的估计, 因此,合理解释柴达木盆地成因类型,恢复其形成机制,对于深化柴达木盆地地质特征和油气成藏条件的认识有重要意义1.柴达木盆地成因类型现有观点李春昱等根据板块构造分析 , 认为柴达木属于塔里木-中朝板块 , 可能是由中朝地块分裂出来的微型古陆 , 夹持在秦祁昆古生代地槽褶皱带之间 [1] 在塔里木-中朝板块的北侧为西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块 , 南侧为羌塘-华南板块、冈底斯板块和印度板块 [2] (图1 ) 柴达木盆地的形成和构造演化与上述板块或地块间复杂的拉张裂解、俯冲消减和碰撞闭合作用密切相关哈西N萨伯克板块准利斯亚坦噶板伊犁尔吐块哈塔塔里里木盆地木阿拉善鄂中板尔 块柴朝达陇多冈木西羌主缝合带斯底塘华次级消减带斯南印板板走滑断裂带块度块盆地或地块板块0250500 km图 1 柴达木盆地大地构造背景略图(据王鸿祯、李本培等 ,1990, 简化)fig 1 the regional tectonic background chart(Wanghz 、 Libp etc , 1990)1对柴达木盆地成因类型的认识,存在多种观点,有代表性的主要有以下四种。

夏文臣的观点夏文臣( 1997)根据大地电测深和格尔木大额济纳旗地学大剖面深部地震资料, 通过研究柴达木及邻区岩石圈结构及构造层序、 地层序列、 沉积体系组合, 运用地球动力学分析原理,恢复了自元古代以来柴达木及邻区原型盆地及其构造、 古地理演化历史, 得出的盆地类型及成因机制结论是: 柴达木盆地是由侏罗纪的陆内俯冲型前陆盆地、 晚白垩世至上新世的转换伸展裂陷盆地和第四纪的挤压挠曲盆地叠覆而成的复合盆地, 控制盆地形成和演化的地质过程有侏罗纪的造山带多旋回隆升、 山间陆块多旋回陆内俯冲进程、 克拉通化过程后的岩石圈下部异常热地幔多旋回隆升和衰减过程、 远程传递而来的板块边界碰撞过程与区域热回沉过程叠加、以及老造山带再次隆升和盆地内的分异过程 , 并给出了各阶段不同盆地成因类型的动力学机制和主要证据 [3] 本文认为柴达木盆地侏罗系不具前陆盆地地质特征, 构造史恢复结果表明柴北缘在侏罗纪并不存在明显的逆冲带;在晚白垩 - 早第三世柴达木盆地所在地区没有导致地幔上隆起的因素金之钧的观点金之钧( 1998)运用盆地波动分析理论, 通过与塔里木盆地成盆与构造演化史对比分析,结合大地构造背景、 不整合、 沉积速度、 构造沉降曲线、 断裂与褶皱生长指数及声发射研究,恢复了柴达木盆地自中生代以来盆地的原型性质、应力特征、 构造及沉积特征、 以及盆地形成机理,认为柴达木中、 新生代盆地构造演化经历了四个不同的阶段:早、中侏罗世裂陷阶段;晚侏罗—白垩纪挤压阶段;老第三纪挤压、走滑阶段;新第三纪—第四纪挤压、推覆阶段,各阶段形成不同成因特征的盆地类型[4] :早、中侏罗世的原型盆地为近南北向伸展作用下的断陷盆地。

早侏罗世仅表现为几个相互独立的小断陷湖盆,中侏罗世地层沉积范围扩大, 主要沿祁连山山前分布,北界在祁连山南侧,西界可能在阿尔金南缘断裂以西,南界在伊北断裂—埃南断裂一线[4]晚侏罗世—白垩纪的原型盆地为近南北向挤压作用下的挤压型盆地,受南祁连山前冲断构造体系控制, 总体表现为北断南超的沉积特征,北界在祁连山南侧, 西部的南界在阿拉尔、黄石北—线,东部的南界在霍布逊湖附近[4] 老第三纪的柴达木盆地是一个周边发育一系列岛链状隆起,沉积范围更广的湖盆,复原后的原型盆地面积比现今沉积岩分布面积大此时期盆地内挤压变形并不十分强烈,沉积和构造环境较为稳定[4] 新第三纪以来柴达木盆地属挤压环境下的陆内坳陷盆地盆地的分布范围与现今盆地分布大致相同,沉积边界南至祁漫塔格山,北抵南祁连山,西达阿尔金山前[4]各阶段不同盆地成因类型具有相应的动力学机制 [4] 本文基本赞同金之均的观点《中国石油地质志》编辑委员会观点《中国石油地质志》 编辑委员会 ( 1990)认为柴达木盆地中、 新生代经历了三个构造演化阶段 [5] :①断陷阶段( T 晚期— K 末)印支运动以来, 隶属欧亚板块的昆仑—可可西里地槽开始俯冲消减, 盆地基底呈现南高北低,东高西低的区域背景, 在盆地北缘祁连山山前带及阿尔金山以南发生走向近东西向边缘断裂和断块活动,出现了一系列相互分割的中生代断陷,从东到西有:德令哈、鱼卡、赛什腾断陷等,大多为边缘箕状断陷。

这些断陷开始是在引张应力作用下产生的,断层具有先张(中生代)后挤(新生代)的性质,断层控制沉积分布及厚度变化根据目前资料,柴达木盆地可划分两个大的断陷区,2即北缘中生代断陷区和西部中生代断陷区北缘中生代断陷区的北界为南祁连山南缘,南界为鄂博梁—陵间断裂—埃姆尼克山南缘一线,面积约 28500km2;西部中生代断陷区位于阿尔金山东缘,阿拉尔断裂—东坪断裂一带东界不清,面积约5400 km2②坳陷阶段本阶段的时限为渐新世至中新世晚期,是盆地发育的全盛期 第三纪时期,柴达木湖盆迅速发展、统一、扩大,为喜山运动所控制,表现以坳陷型的波状运动为主,属坳陷发展阶段 中生代晚期燕山运动带有由块断运动向波状运动过渡性质,湖盆范围逐渐向南扩大柴达木盆地由中生代断陷转化为第三纪坳陷,并逐步由原来古地形的南高北低转化为第三纪的东高西低和北高南低,这种转化作用应主要决定于板块碰撞引起的强烈挤压力始新世末, 由于印度板块的向北俯冲并与欧亚板块相碰撞,来自西南方向的巨大压应力,使盆地东南、 西南边缘发生一系列断距较大的南倾边界逆断层在昆仑山隆起的同时, 遭到塔里木稳定地块的抗衡, 导致盆地西北缘的阿尔金山沿着其南倾的深大断裂呈现长距离左行滑动和进一步降升,使盆地西部形成大幅度的沉降。

③褶皱回返阶段本阶段的时限由中新世末至第四纪中更新世由于印度板块不断向北俯冲,青藏高原的大幅度上升,在此区域背景下,盆地西部首先抬起,湖岸线向北、向东退缩,沉积中心随之向北东方向转移在油砂山、花土沟一带, 在原湖相渐新统和中新统生油岩之上,沉积了下部上新统(N )的河流相红色地层随着盆地西部的进一步抬升,湖岸线2继续东移,至中上新世,沉积中心已移至茫崖、碱山和—里坪一带,沉积了厚达1200 米的暗色泥岩仅管《中国石油地质志》 编辑委员会没有明确指出中生代以来柴达木盆地的类型, 但仍看得出其表达的意函: 即 J-K 末为断陷盆地, E-N1 为坳陷盆地, N1 末-Q 为反转盆地 没有提到前陆盆地的问题 本文也基本认可 《中国石油地质志》 编辑委员会的观点,只是认为划分阶段太粗,且第二个阶段称“坳陷阶段”不够准确中国石油勘探开发研究院地质所的观点继冷科 1 井钻探后, 为配套开展相应地质研究, 中国石油勘探开发研究院地质所进行了“柴达木盆地北缘侏罗系含油气系统研究与评价” 项目,对盆地北缘盆地类型成因特征进行了较深入研究,主要认识 [6] [7] 可归纳表 1表 1 柴达木地块北缘盆地类型和构造变形演化序列 (中国石油勘探开发研究院, 2000)Tab 1 basin type and structural deform evolution sequence of the north margin in Qaidm Basin( RIPED , 2000)时间区域构造作用盆地类型构造变形第四纪晚N 22折离褶皱,基底卷入阿尔金断裂强烈活动压扭性前陆型挠曲盆褶皱,正花状构造,第南祁连强烈逆冲活动地逆冲推覆断裂,叠瓦三N21状冲断层纪N1早E3印度 -欧亚大陆开始第碰撞三E新特提斯洋形成岩石2纪1圈伸展E白蒙古。

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