论盆地的保持和油气聚集的关系——为纪念朱夏先生逝世周年而作
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发布时间：2022-05-07 01:27
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时间：2023-10-10 21:44
甘克文
（中国石油勘探开发研究院，北京 100083）
朱夏先生是我国第一位把沉积盆地研究看作是油气勘探不可忽视的重要课题的学者。虽然解放以来，国内油气勘探工作普遍以沉积盆地为对象，但从未把这种实践过程提高到理论上来认识。可以毫不怀疑地说，朱夏先生1981年提出至1986年作了补充的盆地研究公式是当前研究沉积盆地与油气聚集关系的重大贡献，其核心则是活动论和历史观。
作者有幸于20世纪80年代初结识朱夏先生，并多次得到先生的指导，深感应当全面地理解朱先生的公式。如果只拘泥于他提出的盆地原型，就很可能违背了朱先生的初衷。有鉴于此，在1992年无锡召开的“朱夏学术思想研究讨会上”上，作者强调要用“活动论”和“历史观”六个字和一个公式去全面研究盆地，并认为这是朱夏含油气盆地理论体系的精髓。
近年来，随着国民经济的高速发展，油气生产和资源的开发已出现日益不能满足经济发展需求的严峻形势。在此条件下，国内的石油地质界中出现了若干新的见解或设想，希望能改变又成为石油净进口国的局面，这当然是良好的愿望。然而，如果因此考虑风险不足，勘探面过广，导致投资过大，则可能引发的损失对于每个石油企业来讲都将是难以弥补的。基于这一潜在的趋势，作者认为特别有必要以朱夏先生的盆地理论体系说明正确认识沉积盆地的重要性。
1 找油的研究对象是现存的沉积盆地
早在1965年，朱夏就在文章中明确指出：“作为含油气地域区划的基本单元应该是盆地”。到了80年代，更是多次引用Perrodon的话，强调“没有盆地，也就没有石油”。十分明显，这里所指的盆地是现存的沉积盆地。众所周知，任何构造活动带或造山带在造山以前大都曾经是接受各种沉积物的海洋，只是由于剧烈的构造变动才逆转成为褶皱山区。另一方面，有些盆地的基底也可能曾经经历过造山运动的阶段。这种盆与山的相互转变正是地壳变动的常见现象。但对于油气聚集来说，只有现存的盆地才具有实际意义。
当前国内的趋势是盆地越来越多，而且面积和厚度也作相应的增长，似乎由此可以提高国内油气资源的潜力、扩大勘探领域，后备可采储量的不足就可以迎刃而解。其实，这种认识国外也有出现，只是受市场经济客观规律所制约，未成气候而已。
2 国际地质界划分沉积盆地的普遍做法
通用的沉积盆地定义是指在一定地质时期、在独立的地理区、于相对统一的构造环境中，有一处或多处沉积物来源所形成的沉积岩体（Halbouty,1979），而且通常采用没有被构造变动所分割、埋深超过1000m、面积超过1000km2的地区。所以，国际地质界在划分盆地上比较一致，并不以沉积岩的存在为主体。因为欧美的多数褶皱山系均以只变形未变质的沉积岩为主体，所以那里的地质家或石油地质家十分强调以相对较稳定的造山后的沉积层序以及同造山期在克拉通上的前渊沉积层序，作为划分沉积盆地的依据。为了说明这种情况，下面以实际事例加以说明。
（1）中东油区北界有扎格罗斯山南侧以白垩系的出露区为边界，扎格罗斯山的主缝合带则是上白垩统的蛇绿岩杂岩体。中东油区的盆地边界则以阿拉伯块体与伊朗块体拼合后的新生代层序得以连片保留的部分为准，虽然从缝合靠接发展成为碰撞边缘发生在上新世至更新世。
（2）与中东对应的是北高加索盆地。虽然大高索山北侧的中生代沉积伸入盆地区，但盆地边界同样以第三系的存在为标志。东南方向的里海东岸为卡拉库姆盆地，其南界科佩克山和盆地的西北边界均为中生界的褶皱地层，不但一点不变质，在科佩克山区还具有厚达千米的中侏罗统暗色沥青质灰岩并且侧向与灰岩、白云岩指状交叉，成为良好的生、储油岩组合。然而盆地边界仍以新第三系的碰撞前渊粗碎屑岩（磨拉石）层序广泛分布为依据，而把中生界露头区排除在外，盆地内的主目的层却包含侏罗、白垩系。
（3）对比欧洲的阿尔卑斯褶皱系和盆地的关系，就可以将盆地明确地分为两部分：同造山期的磨拉石前渊盆地和造山后的盆地。前者以老第三系沉积展布为依据，后者则由新第三系所组成，虽然这些盆地的目的层可以包含下伏中生代的沉积层序。
（4）中欧的北海地区，北部以加里东褶皱为基底，南部盆地以海西褶皱为基底。但那里的石油地质家普通所前二叠系作为盆地的经济基底。虽然北部有泥盆系的砂岩储层，南部则以下伏维斯法阶的煤系地层为主要生气层。
（5）古生代造山带前陆区的盆地，虽然其沉积体系在碰撞前渊形成前盆“山”一体，但前渊的出现是原来深洼陷逆转成山的结果。所以，它们的盆地区普遍以连片的前渊层序保存区为准，不顾山脉区的大片与前渊层序下伏地层相连的褶皱系。所以，阿巴拉契亚是以泥盆系与前泥盆系的分界为准，乌拉尔西麓则以上二叠统至少是二叠系的存在为界。
（6）北美的落基山带，向西的A俯冲发生在晚侏罗世至白垩纪末，是塞维尔（Sevier）运动的产物。老第三纪时，向西的A俯冲停止，而后在美国境内出现了基底冲断，将原来的前陆区分割成许多山间的块断盆地。因此，这里的盆地边界以白垩系前渊层序的分布为主体，并加上造山后的第三系沉积层序，并以此划分各个具体的盆地。
（7）南美的安第斯山系前缘的下安第斯盆地带（Subandean basins），均以安第斯山崛起后的第三系沉积展布作为盆地划分的依据，特别是北部哥伦比亚境内的东科迪勒拉山脉分隔了中和上马格特莱纳盆地与亚诺斯和普图马约盆地。然而，组成盆地主要油气聚集的沉积层序却在科迪勒拉山上广泛分布。山脉的形成经历了晚中生代火山弧与南美克拉通从靠接到拼合碰撞的过程，说明东科迪勒拉（安第斯）山脉在晚白垩世和老第三纪时与盆地内为同一沉积体系。
3 盆地保存与油气聚集的关系
前面介绍的许多实例说明，国际上地质学界对盆地和非盆地的划分具有十分清晰的界线，即严格地注重盆地沉积期和造山变格改造期的差别；至于是否有沉积岩的分布，却并不在乎。这是他们通过油气勘探实践所得出的结论。虽然近20年中，曾不断有人试图突破，但始终没有取得有效的结果。最集中反映的莫过于所谓逆冲断层带找油，也有陨石坑找油气。这些钻井地点包括美国阿巴拉契亚盆地以东的山脉河谷带（valley and ridge province）的冲断褶皱带和奥启塔山北缘的冲断带，瑞士和奥地利则在阿尔卑斯山脉的冲断带内、法国则在比拉山区寻找下伏地层中的油气。这些探索确实也化了力气，有的井打到近6000m深，也有的确实见到了油气流，但普遍缺乏经济价值。冲断下有所获得的都在有前渊期沉积覆盖的盆地区内。其实更早一些，在狄那里克阿尔卑斯山因为中生界海相沉积岩中油气显示广泛，有沥青质页岩和硬石青层，也曾钻过探井，没有取得好的结果，找到油气田的限于阿尔巴尼亚海岸区第三系覆盖的部分，目的层虽然包含了老第三系，但源岩似乎主要属中生界。值得注意的是美国落基山冲断带的油气发现，最终证明不能没有白垩系的保存。缺少了白垩系的存在，就不再找到油气聚集。
令人回味的是作者1992年作为CNPC一员参加与某外国公司的合作勘探项目讨论，对方在土耳其的特提斯褶皱系中的托罗斯块体上发现有完整的中生代至下始新世的海相层序，因受两侧挤压，冲断褶皱发育，上侏罗统和上三叠统页岩的有机碳可达12%，地化指标可以与当地的油苗相比，中侏罗统和中三叠统的白云岩孔隙度为6%～20%，认为是很好的储集层，背斜构造往往长12～15km，宽1.5～4km，认为是很有前景的圈闭。从常规石油地质的角度考虑，只要经地震证实上下构造一致，钻井后定能有重大发现。当时作者由盆地演化的观点认为那里缺乏封堵层，风险极大。到1995年本人收到了该公司的年终报告，证明最终探井失败。对照西方地质界的观点，这里属造山带领域，缺少了造山后的沉积盆地，原始沉积层序中的油气聚集在造山过程中失去了屏障而逸散，这是失败之根本。
除了造山带领域外，在克拉通背景下的古生代盆地，晚期的稳定性对盆地保持也十分重要。现有世界产油气的古生代盆地，在中新生代时本质上多处于沉积侵蚀的基准面上下。以东欧、北美和北非的全球古生界油气生产区而言，美国的东西部区多少仍保持有很薄的三叠系，而北非和东欧的滨巴海及伯朝拉等则存在相当范围的中生界盖层，说明进入中生代以来除盆地外围外，盆地内本质上未遭到过严重的隆升和削蚀。相反地，如加拿大的哈得森湾盆地，上覆的泥盆系几乎与艾伯塔的泥盆系相同，只是没有了中生界的叠覆，尽管表面第四系披覆，经勘探证明生油岩缺乏成熟的条件。更有甚者，非洲的贝努埃河谷是典型的晚中生代坳拉槽，有油气苗，就是因为逆转而褶皱发育，并伴生基性至中性的岩浆侵入活动在阿尔布阶页岩中形成铅锌矿，虽是尼日利亚最早被人重视的油气勘探对象，却一直没有取得成功。相反，甚至古老如俄罗斯的安加拉勒拿盆地，目的层是古老的下寒武统和新元古界，由于盆地西部至今仍保持有侏罗系的被覆层，盆地内下寒武统的蒸发岩封堵层仍保存完整，使得那里成为全球唯一年代最古老的大油气田区。
由于构造变动造成大片基性岩浆岩溢出活动使油气聚集遭破坏最典型盆地的例子是南非的卡鲁盆地。南非在那里从事油气勘探曾经可说是不遗余力，曾成立过专门的石油勘探公司。然而除少量井见油气流外，最终仍以失败告终。
对于盆地保持影响油气聚集最强有力的说明莫过于古生界中油气证实发现储量与中新生界之间的巨大差异。据Ulmishek（1991）的储层统计，下古生界和新元古界只占2.4%，上古生界则稍多，占18.1%。对此，Macgregor（1996）说过一段很精辟的话：“早古生代发现的源岩比中生代的更广泛，一旦在晚古生代时成熟就形成大量油气。但是，古生代源岩来的油只形成世界现有油量中的少数，主要见于直到中新生代形成和封存的盆地中。一个看来合理的解释是许多以前存在的油田在石炭、二叠纪的全球构造变动中破坏了。”
其实，何只古生代，中生代也存在类似的现象。最合适的例子莫过于中欧华力西褶皱硬化后年轻地台上的中生代海相沉积层序，地面露头常见油气显示，但油气聚集只存在于巴黎盆地中部和阿基坦盆地的坳陷以及德国西北部的一些沉积槽地中。波兰曾经在60年代中期提出要钻300个构造，使年产油量由35万吨增加到570万吨，其中在地台区就要钻120个构造。那里中波兰槽地是白垩纪末逆转形成的复背斜带，二叠系和中生界达8km，既有背斜构造又有刺穿盐丘，还有油气显示，就是缺褶皱后的第三系沉积，最后在该带并没有找到可供经济开采的油气田。
4 一点认识
无论作者的或者国外地质家的统计，世界沉积盆地中有经济价值油气田的沉积盆地不到总量的40%，而有大油气田的盆地份额又不到产油气盆地总数的40%。一般认为主要是受盆地原型或基本类型的控制以及把复杂演变的盆地划为单一类型盆地的不足，现在看来同样非常重要的是忽视了盆地的保存条件。由于传统油气地质概念中偏重生、储、盖、运、圈、保六大要素的分别研究，使得在勘探决策中决定油气聚集存在的根本只确认是源岩。但无论是油气系统中的“烃厨”（kitchen）或我国石油界的“源控论”，只对现存的完整保存的中新生代盆地适用。对于几经构造变格运动的地区，变格后的沉积盆地覆盖比原始沉积体系中的源岩分布更重要。因为在原始较老盆地中的烃厨在构造变格过程中已经遭到破坏和改造，单纯由地化指标和厚度为准识别的源岩区已经失去了意义。
总之作者认为，盆地的保存应是以新生代以来保存的盆地为主体。对于经历过严重构造运动改造后的盆地，无论沉积岩厚度多大、油气显示多广，在缺乏变动后沉积层序被覆条件下的地区，严格地说应取消其盆地的“户籍”，至少本质上或极大地丧失了找到未破坏的油气聚集的可能性。从这一意义上讲，沉积盆地的封堵（seal）对油气勘探者来说将是十分重要的，如同Beydoun（1991）对中东油区分析中所提到的，“油气聚集的首要控制因素是有直接相关的储盖组合，成熟源岩只占第二位”。
本人衷心希望我国的地质家在参与勘探选区时，千万注意盆地的保持条件，比较一下世界百余年的油气勘探结果，在期望和预测中要强调风险性和可行性。因为勘探决策的成败多寡今后将关系公司及广大职工的利益和生计。
最后说明，在会议上听到刘光鼎院士、任纪舜院士和蔡乾忠同志的报告，他们所举的实例从不同的方面可以说明晚中生代及新生代以来盆地保存的重要性，如刘院士的残存盆地油气要依托上覆的第三系盆地，这是异途同归。希望大家在今后的实践中，进一步注意这个特点。
