中上扬子叠合盆地沉积充填过程与物质分布规律
2012-11
陈洪德、郭丹楼、 等 科学出版社 (2012-11出版)
《中上扬子叠合盆地沉积充填过程与物质分布规律》选择关键时期（晚加里东、晚海西、印支）和重点层位（上震旦统、寒武系、上奥陶统、下志留统、二叠系、三叠系、侏罗系）为主要对象，紧密围绕叠合盆地沉积充填过程和物质聚集分布规律，并与东特提斯域构造-沉积演化格局相联系，通过对露头、钻井和地震剖面等进行详细的地层层序、沉积、地球化学、古隆起形成演化、同沉积构造作用、盆山转换过程与耦合关系的研究，建立晚震旦-白垩纪地层层序格架；阐明了内外动力地质作用下沉积充填过程、层序结构、主力烃源岩（黑色页岩）和主要储层（礁滩沉积）发育的古地理-古构造背景与分布规律、古生代海相盆地内部及边缘带的物质分布和差异性及其主控因素、中生代陆相盆地盆-山转换过程与物质分布的耦合关系、盆地上下组合的叠加与改造关系；系统建立了盆地及边缘带的沉积地质模型（沉积模式、层序充填模型、盆地结构模型）。
《中上扬子叠合盆地沉积充填过程与物质分布规律》对促进大型叠合盆地的沉积地质学、层序地层学研究和拓展中国南方油气勘探新领域具有重要科学价值，可供从事沉积地质、石油地质、地质勘探等领域的教学、科研人员阅读使用，也可供高等院校地质、石油、物探等专业的师生参考。
序前言第1章 构造背景与地层层序格架1.1 板块构造格局与构造单元划分1.1.1 板块构造格局1.1.2 构造单元划分1.2 盆地类型及其演化1.2.1 盆地类型划分1.2.2 盆地演化轮廓1.2.3 构造-地层分区及对比第2章 沉积物质分布规律与沉积充填过程2.1 构造-层序岩相古地理演化特征及规律2.1.1 加里东阶段克拉通盆地构造-层序岩相古地理特征2.1.2 海西-印支阶段克拉通盆地构造-层序岩相古地理特征2.1.3 燕山-喜马拉雅阶段前陆盆地构造-层序岩相古地理特征2.2 主力烃源岩、储集层和特殊地质体发育特征及其主控因素2.2.1 主力烃源岩发育特征与主控因素2.2.2 主力储集层发育特征与主控因素2.2.3 主力盖层发育特征与主控因素2.2.4 古岩溶发育特征与主控因素2.3 不同盆地类型沉积层序发育充填过程及模式2.3.1 克拉通盆地沉积层序发育充填过程及模式2.3.2 前陆盆地沉积层序发育充填过程及模式第3章 中上扬子叠合盆地形成演化过程中的盆山耦合关系3.1 盆-山格局概述3.2 四川盆地西缘和龙门山冲断带3.2.1 分段-分带性构造格局3.2.2 川西拗陷复合联合构造格局3.2.3 沉降-隆升特征及其走向差异3.2.4 盆-山转换及走向差异演化的沉积记录3.3 四川盆地北缘和米仓山-大巴山构造带3.3.1 米仓山构造带及其前缘结构构造特征3.3.2 大巴山冲断带及其前缘结构构造特征3.3.3 米仓山-大巴山及其前缘中新生代-隆升历史的多重年代学制约3.3.4 川北前陆盆地沉降-隆升历史及盆地沉积演化3.4 四川盆地东南缘和雪峰陆内构造系统3.4.1 江南-雪峰隆起的时限3.4.2 雪峰隆起带隆升剥露历史的多种热年代学制约3.4.3 江南-雪峰隆起对川黔凹陷沉积的控制作用第4章 构造-地层形成演化过程的差异性及其主控因素4.1 不同构造阶段构造-地层和物质聚集特点4.1.1 加里东构造阶段4.1.2 海西-印支构造阶段4.1.3 燕山-喜马拉雅构造阶段4.2 构造-地层形成演化差异性的主控因素4.2.1 基底构造特征控制了中上扬子的基本轮廓4.2.2 不同阶段多次构造运动的影响4.2.3 深大断裂的多期持续活动4.2.4 不同类型隆起区的形成及其影响4.2.5 相对海平面升降、古纬度、古气候的直接影响4.2.6 区域构造演化的动力学特点第5章 沉积充填过程的油气成藏效应5.1 层序格架中生储盖组合和油气系统5.1.1 生储盖组合类型5.1.2 含油气系统和成藏系统及其平面展布5.2 古隆起形成演化对生储盖组合的控制、改造作用5.2.1 川中古隆起5.2.2 黔中古隆期5.2.3 江南雪峰隆起5.3 叠合盆地沉积充填过程的成藏效应5.3.1 油气成藏物质基础和成藏条件5.3.2 油气聚集分布特点5.3.3 盆地覆盖类型及油气成藏5.3.4 油气保存区类型及其分布第6章 西部三个大型叠合盆地形成演化特点的对比研究6.1 塔里木盆地、鄂尔多斯盆地的基本地质特征6.1.1 塔里木盆地6.1.2 鄂尔多斯盆地6.2 三大盆地的构造、沉积演化和含油气特点比较6.2.1 大地构造背景及其演化轮廓6.2.2 盆地演化及其叠合、改造关系6.2.3 不同阶段的构造运动和地层结构特点6.2.4 古隆起的普遍存在6.2.5 海平面升降和层序地层6.2.6 岩性组合与沉积环境变迁6.2.7 生、储、盖组合与成藏圈闭特点6.3 归纳、提问和思考6.3.1 三大盆地的相似性6.3.2 过渡阶段的存在是造成相似性的主要原因6.3.3 过渡阶段对油气地质的重要意义主要参考文献
第1章构造背景与地层层序格架1.1板块构造格局与构造单元划分1.1.1板块构造格局中上扬子属华南板块的一部分，主要包括中上扬子陆块在内，它的形成与演化，与中国南方大陆的形成密切相关。中国南方的构造发展史，按照构造活动的阶段论，以重大的构造运动为界，大致可以区分为五个发展阶段（期），即：晋宁阶段（大于800Ma）、加里东阶段、海西印支阶段、燕山阶段和喜马拉雅阶段。或者按中国南方的广义板块构造活动历史，区分为三个大的发展阶段，即晋宁期：古扬子、华夏板块的形成阶段；加里东、海西印支期：华南陆块的形成阶段，以及燕山喜马拉雅期：陆内汇聚作用为主的中新生代构造活动阶段。其中以印支运动为界的显生宙以来的两个大的演化阶段，在构造环境、演化特点、盆地类型、沉积体系、气候条件及生物区系等方面均有显著差别，但它们又是在统一的南方大陆基底上发生、发展起来的。1.晋宁阶段：古扬子、华夏板块的形成古老的中国大陆，原始陆核的形成，华北大区较早于华南大区。包括扬子区在内的南方大区，大于800Ma的前南华纪地层，分布较为广泛。根据其地层关系和已获得的同位素年龄值，大致可分为以下三个地层单元：（1）同位素年龄在800～1000Ma的相当于晚元古代早期青白口纪的地层，以浅变质的碎屑岩系夹凝灰质岩为主，遍及南方各省区，尤以扬子区分布最广，包括四川的会理群及黄水河群上部、贵州的下江群、湖南的板溪群、广西的丹洲群，以及江西的神山组、库里组、上墅组，浙江的河上镇群等。这些地层在扬子区均以晋宁运动所形成的角度不整合面为界伏于南华系之下。（2）同位素年龄值在1000～1800Ma的相当于中元古代蓟县纪、长城纪的地层，分布也较为广泛，包括梵净山群（黔）、冷家溪群（湘）、四堡群（桂）、昆阳群（滇）、盐边群、会理群下部、黄水河群下部、下村群（川）和双桥山群（赣）等。它们以板岩、千枚岩为主，原岩多由砂岩、粉砂岩、泥岩组成的复理石沉积，普遍夹中基性或中酸性火山岩、熔岩，包括细碧角斑岩、枕状玄武岩、科马提岩，甚至层状基性-超基性岩等。具有岛弧特征的基性岩主要分布在益阳（湘）、梵净山（黔）和三江地区（桂），扬子西缘的盐边群及昆阳群中也有出现。在扬子区，这些地层普遍受到武陵运动、四堡运动、梵净运动或神功运动（赣）的影响，与上覆的青白口期地层呈角度不整合关系，而在闽、浙地区，它们间的关系尚不清楚。（3）测定年龄多在1800～2500Ma相当于早元古代的地层，出露相对较少，主要见于川、鄂、闽、浙、赣境内，包括四川的康定群（2046～2451Ma）、湖北的水月寺群（2375～2891Ma）等。它们大都为中深变质岩，包括高绿片岩相强烈花岗质混合岩化区域变质岩和角闪岩相变质的基性火山岩，其原岩组成早期以基性火山岩为主，后期为酸性火山岩、火山碎屑岩及碎屑岩。它们与中元古代地层为整合关系或关系不清。这些特点表明，早、中元古代地层共同组成古扬子板块的核心，由于古青藏板块和古太平洋板块的相向俯冲，其间可能形成分列的康滇川中鄂西古岛弧和江南古岛弧（王鸿祯等，1986；罗志立等，2000），它们是900Ma前发生在中国南方的格林威尔造山活动的产物，在经历了四堡运动和晋宁运动之后，包括晋宁期江绍俯冲带的出现，古扬子陆块的轮廓基本定型。它的东南侧则为古扬子陆块的古大陆边缘带。北为南秦岭被动大陆边缘，西部边缘早期可能为活动边缘而後转化为被动边缘。2.加里东阶段：古扬子板块转化为华南板块（1）包括南华纪、震旦纪和早古生代的加里东构造阶段，中国南方地区为散布在原特提斯洋系中、大、小不等的陆块及微陆块，其间为小洋盆或壳源大断裂控制的深海槽所分隔。南方板块大致以古扬子、古华夏陆块为中心，其间为复杂的边缘带，北有南秦岭被动边缘，而后以秦岭洋盆与北方板块相区别。东南边缘可能进入南海，以西则以龙门山为界，与包括若干微陆块和小洋盆在内的三江构造带和松潘甘孜构造带相邻。在加里东构造期，古扬子陆块及华夏陆块及其间的边缘带的构造演化，可以寒武纪末的郁南运动为界，经历了前期以伸展作用为主、后期以挤压为主的两个构造演化阶段。（2）加里东阶段早期的南华纪，古扬子陆块上，以稳定的碎屑沉积为主，其西部边缘，沿南北向古断裂带形成裂谷盆地。该盆地南起云南禄丰，北至甘洛，甚至可能北延至汶川映秀一带，宽达100km，于南华纪早期的澄江组下部或苏雄组中，有大量强烈的具有双峰式特点的中酸性及基性火山活动出现，形成了厚达7000余米的火山沉积岩系。与此同时，由于江绍断裂的斜向拉张作用，扬子及华夏陆块之间，在其东西边缘，也分别形成多条北北东北东向的裂谷盆地。扬子东缘的川黔裂谷，北起新化，沿溆浦古断裂，经洞口、绥宁，至桂北的三江一带，于南华纪早期沉积了冰水成因的含凝灰质的含砾碎屑岩系（长安组），最大厚度达4000余米。南华纪晚期，扬子陆块上为大陆冰川沉积，以东为冰水或海相碎屑岩系。（3）震旦纪―寒武纪，由陆壳组成的扬子陆块上以稳定的碳酸盐沉积为主，东南湘桂地区及黔西、滇东南地区，为过渡性地壳，由泥灰岩、硅质岩、炭质泥岩等组成的向东南加深的大陆被动边缘沉积，湘东南为深海区。浙闽沿海地区可能为隆起的华夏古陆。在此期间，华南地区有无大范围分布的华南洋盆存在，是华南地区重点争论的问题之一。寒武纪末出现的郁南运动，云开地区出现褶皱、隆起以及北东走向的冲断带，从而开始了华夏陆块与扬子陆块的拼贴作用，结束了加里东早期以伸展活动为主的构造阶段。（4）从郁南运动后开始的加里东晚期构造阶段，在古扬子陆块上仍以稳定型浅水沉积为主，但碎屑组分明显增多，碳酸盐减少。在东南地区，云开地区的褶皱隆起后，东南沿海及桂南地区相继褶皱隆起，而且与古扬子陆块上逐渐扩大的康滇隆起相连成片。随着云开隆起褶皱带的出现，挤压作用不断加强，并不断向北西方向推进，位于褶皱带前缘的闽、浙、赣、湘地区，从中奥陶世开始，相继出现时代逐渐更新的北东北东东向的前进型复理石盆地，湘西的雪峰隆起也是在早志留世开始出现的。与此同时，在云开隆皱带北西边缘地带的钦防地区，由于冲断带边缘的张裂活动，从早志留世开始，出现北东向的裂陷槽。（5）志留纪末的广西运动结束了加里东构造阶段，最终导致古扬子板块与古华夏板块的拼合，形成华南板块。它们间的拼合界线也存在多种意见。加里东运动的结束，也形成从闽中的丽水海丰断裂到湘西四堡叙浦断裂之间的宽达350km的加里东褶皱带。但是在北西向的都安断裂以南的右江地区，加里东期花岗岩尚未发现，下古生代地层也出露较少。与此同时，在扬子陆块上，加里东运动以不均衡的隆升作用为主，并因此形成川中隆起、滇东黔中隆起等，以及分布其间的湘鄂西、川南、黔南和昭觉拗陷等，其中保留有较完整的志留纪沉积，形成较好的烃源岩。广西运动后，扬子陆块及其东南边缘隆起海面之上，海水基本退出本区，古扬子板块最终转化为华南板块，进入新的构造演化阶段。3.海西印支阶段：华南板块向陆内构造阶段转化（1）加里东运动后，华南陆块基本成形，成为东特提斯以东的最大陆块，以相对稳定的整体进入海西印支构造阶段。它的东南缘为较晚时期出现的古西太平洋，北缘由具有裂谷性质的秦岭海槽与华北板块相分隔。龙门山冲断带以西，为在这个时期相继出现的包括金沙江、澜沧江以及稍晚出现的甘孜理塘小洋盆在内的东特提斯洋。在这样的构造环境下，陆块内部，前海西期出现的大断裂带，在新的构造条件下也相继复活。因此这个阶段的华南陆块的构造演化具有其自身的特点，同样可以区分为早期伸展为主、后期挤压为主的两个演化阶段。（2）早期阶段（DP）大致相当于海西构造阶段，华南陆块主要处于伸展构造条件下，多阶段拉（张）裂（陷）盆地的普遍发育是这个阶段构造演化的主要特点。它们主要发育于古扬子陆块的周边，形成具有特色的古地理面貌和沉积特点的陆缘构造带。在古扬子陆块上，仍以稳定型碳酸盐沉积为主，由于川中、滇东黔中和江南隆起的存在，海侵也是逐渐扩大的，并在古陆块的周边，形成普遍的超覆关系。早晚石炭世间，川鄂地区一次较强的升降运动，造成上、下石炭统间的假整合关系，以及黄龙组在川东的超覆。发生在石炭、二叠纪间的黔桂运动（又称苏皖运动），在扬子区的影响则是普遍的。至中二叠世，伸展活动达到高潮，以碳酸盐为主的稳定性沉积几乎覆盖整个华南大陆，成为晚古生代最大的海泛期。中二叠世末期的东吴运动，以及上扬子的“地裂”活动，造成了大陆玄武岩在中上扬子西缘的大面积分布，造成整个华南陆块的上升。而在晚二叠世，上扬子区的北部，在已固化陆块边缘，也首次出现破裂现象，与南秦岭海槽相通。（3）三叠纪开始，华南陆块的构造面貌发生明显的变化，这种变化集中出现在南部边缘带上，形成挤压性的复理石盆地并有小范围的造山运动，逐渐向内地扩大，江南隆起也于中三叠世再次隆起于海面之上。古扬子陆块南部在右江地区，它在海西阶段是受北西向古断裂控制的陆缘构造带，中三叠世开始，由于越南境内北西向小洋盆的向北俯冲，转化为浊积岩系组成的弧后前陆盆地，从而造成上、下扬子区的封闭性膏盐盆地。随后出现的早、晚印支运动，最终结束了华南陆块海西印支阶段的构造历史。4.燕山喜马拉雅阶段：陆内汇聚作用为主的构造阶段（1）在此阶段，位于特提斯、西太平洋和秦岭皱褶之间的华南陆块，始终处于以挤压为主的条件下。以西，东特提斯十分活跃，侏罗纪雅鲁藏布江洋的打开，随后印度板块向北俯冲，至始新世，雅鲁藏布江洋开始闭合，新近纪开始，印度、青藏板块碰撞而后隆升。以东，侏罗纪时期，西太平洋板块开始形成，而后逐渐扩张、增大，向NNW方向运动，于早白垩世向日本俯冲，古近纪初南海开裂、太平洋板块转为北北西向俯冲，古近纪末向台-菲俯冲。以北的秦岭皱褶带侏罗纪向南逆冲推覆。它们的这些活动特点都对华南的构造演化具有重要意义。（2）燕山运动和喜马拉雅运动在华南的发展有不同的特点，大致以黄陵背斜武陵山为界，燕山期东强西弱，喜马拉雅期西强东弱，在空间上不平衡，也造成中、上扬子在构造上和沉积上的差异。燕山运动可分为三期。早期出现在中晚侏罗世间，包括中扬子在内的东部地区，表现为强烈的皱褶、冲断作用，以及中、酸性岩浆的侵入和喷发活动，它们在东南沿海最为强烈，前期构造可能全部为其改造或破坏，最终形成东南印支燕山皱褶带。包括上扬子在内的西部则以隆起和拗陷作用为主。发生于早白垩世中晚期的燕山中期运动，是中、新生代最重要的一次构造运动，由于太平洋板块的形成、扩大、NNW向运动和向日本俯冲，东部地区表现为又一次的皱褶、冲断作用，和强烈的NNE向拉张走滑断陷作用，上扬子也出现为褶断和滑移作用，云贵地区逐渐隆升，最终确定了中生代四川盆地的轮廓。白垩纪末的燕山晚期运动仍表现出东强西弱的特点，但以隆升作用为主。喜马拉雅运动可分为两期，由于更多的受到新特提斯构造的影响，表现出西强东弱的特点。早期以隆升、褶断作用为主，晚期仍以隆升作用为主，但在扬子西缘及三江地区有强烈的褶断作用出现。（3）由于强大而频繁的挤压构造作用，华南地区以陆相沉积为主，盆地类型和沉积作用多样，盆地间的叠合和改造也是多种多样的。1.1.2构造单元划分中上扬子的构造单元划分，是在板块构造格局和历史分析的基础上，结合燕山运动以来的构造特点予以划分的；为使用方便起见，单元系统以中上扬子为主，单元系统如图1-1。1.2盆地类型及其演化1.2.1盆地类型划分盆地类型的划分主要考虑盆地形成的动力学要素，盆地形成时所在的板块构造位置，盆地所在位置的基底构造特征，包括地壳类型、基底性质及演化特征，盆地沉积建造类型等因素。・4・图1-1中上扬子构造单元划分简图（地质底图来源于中国地质图集，2002）Ⅰ.华南陆块Ⅲ2雪峰-江南隆起区Ⅱ1扬子陆块Ⅲ72雪峰边缘隆褶带Ⅲ1中上扬子陆块Ⅲ82雪峰隆起带Ⅲ1扬子北缘前陆构造带1Ⅲ3龙门山冲断带Ⅲ21扬子西缘前陆拗陷带Ⅲ31八面山隔档式（高陡背斜）构造带Ⅲ4康滇隆起区Ⅲ94汉源隆褶带Ⅲ41渝东鄂西隔槽式构造带Ⅲ104西昌拗褶带Ⅲ51黔东南隆褶带Ⅱ2湘桂黔滇复合构造区Ⅲ61黔西隆褶带Ⅲ5滇黔桂（右江）复合构造区Ⅲ6湘桂复合构造区中上扬子显生代以来的盆地类型主要发育在相对稳定的扬子陆块上，主要盆地类型均与克拉通和克拉通边缘有关的盆地类型为主（表1-1）。关于克拉通盆地，根据M.W.Leighton（1991）等的意见，定义为位于大陆地壳上的长期稳定沉积区，它可以是在前寒武纪的结晶基底上、古生代基底上，也可在断陷的或其他加积的陆壳上。它的边缘是可以变化的，通常是把当时古大陆被动边缘坡折或其内侧作为克拉通的边界，因此形成于克拉通边缘或其附近的克拉通边缘盆地至克拉通内部的盆地，都属克拉通盆地的范畴。但一般把克拉通边缘盆地归为前陆盆地或前渊盆地；把出现于陆壳上的裂谷或拗拉槽作为克拉通盆地的一种特殊类型。在国外许多地质文献表1-1中上扬子盆地类型简表盆地类型发育时期分布地区及名称克拉通盆地Z-T2中上扬子大陆被动边缘盆地Z-S南秦岭、龙门山陆缘裂陷盆地D-T2南秦岭、龙门山、右江陆内裂谷边缘盆地Z-S湘桂陆内裂陷盆地D-T2湘桂前陆盆地T3-K1川西、当阳、咸宁（T3-J）拗陷盆地T3-N川东（T3-K1）、川西（K2）陆缘浅海盆地T3川西复合型K-N江汉裂陷盆地简单型K-N沅麻、常桃中，克拉通盆地、内克拉通盆地、克拉通内拗陷盆地、台内拗陷盆地等常常是通用的。但在国内的文献中，常常把分布于陆块或地块上的海相相对稳定型的沉积盆地称为克拉通盆地，而把陆相盆地称为陆内拗陷盆地，本书暂时保留这一划分。同样的裂陷盆地也有海相与陆相之分，前者可按其所在位置分为陆内和陆缘裂陷盆地，后者按其成因和形态特点，区别为简单型（只裂不陷）和复合型（既裂又陷或先裂后陷）裂陷盆地，它们都是在张性或张扭性环境下形成的。1.2.2盆地演化轮廓华南板块的构造演化历史是在晋宁运动后进入板内构造演化阶段、印支运动后进入陆内演化阶段的。作为华南板块重要组成部分的中上扬子陆块，它的构造演化特点与华南板块完全是同步的，不同阶段的盆地类型及其演化与构造演化密切相关，并受到华南板块内部构造事件和周边构造环境的影响和约制。1.加里东期盆地类型及其演化四堡-晋宁运动后，中国南方形成统一的华南板块，加里东阶段开始，随着全球Nodinia裂解的发生以及随后的反转，华南板块内的重要地质事件就是从南华纪早期开始沿江绍大断裂发生的斜向伸展作用，在黔东赣西形成宽阔的裂谷带（可能包括西边的溆浦三江裂谷和东部的醴陵祁东裂谷），重新将华南板块区分为扬子陆块、华夏陆块及其间的湘桂陆内裂谷带。西缘的川滇龙门山至陕南地区也有大陆边缘裂谷带出现。在此期间扬子陆块上的中上扬子区主要盆地类型为克拉通盆地，沉积物以稳定台地型碳酸盐岩为主，陆棚型泥质岩为次，盆地内的次级单元有川南、鄂川黔拗陷带，川中（水下）隆起带，以及南北向的川滇古陆，后者在这个时期内始终未接受沉积。北缘与秦岭洋盆间为南秦岭大陆边缘盆地；西缘的龙门山―康定一带亦为陆缘裂谷演化形成的大陆边缘盆地。贵州三都安顺以南的克拉通盆地边界尚不清楚。东南边缘则为不断向东迁移的陆内裂谷边缘盆地，沉积了一套特殊的斜坡相沉积物，更东为裂谷盆地的深水区（图1-2）。
陈洪德等专著的《中上扬子叠合盆地沉积充填过程与物质分布规律(精)》选择关键时期(晚加里东、晚海西、印支)和重点层位(上震旦统、寒武系、上奥陶统、下志留统、二叠系、三叠系、侏罗系)为主要对象，紧密围绕叠合盆地沉积充填过程和物质聚集分布规律，并与东特提斯域构造沉积演化格局相联系，通过对露头、钻井和地震剖面等进行详细的地层层序、沉积、地球化学、古隆起形成演化、同沉积构造作用、盆一山转换过程与耦合关系的研究，建立晚震旦一白垩纪地层层序格架；阐明了内外动力地质作用下沉积充填过程、层序结构、主力烃源岩(黑色页岩)和主要储层(礁滩沉积)发育的古地理古构造背景与分布规律、古生代海相盆地内部及边缘带的物质分布和差异性及其主控因素、中生代陆相盆地盆一山转换过程与物质分布的耦合关系、盆地上下组合的叠加与改造关系；系统建立了盆地及边缘带的沉积地质模型(沉积模式、层序充填模型、盆地结构模型)。
