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古湖泊形成的大地构造背景 与石油形成有关的湖泊往往是寿命较长的构造湖盆,它们的发展受到区域构造演化的控制。 (1)晚古生代末期的海西运动使中国天山一兴安地槽、昆仑地槽相继褶皱升起,三叠纪时造成中国“南海北陆”的古地理格局。在北方古大陆内,有山系高原和吐鲁番、北祁连、河西走廊等山间盆地,也出现陕甘宁、准噶尔等大型内陆盆地。在这些盆地内,早、中三叠世早期气期干燥,有红色沉积,中三叠世后期及晚三叠世气候转向温湿,发育含煤含油岩系。其中准噶尔盆地、塔里木盆地、陕甘宁盆地沉积有湖相生油岩,整个西部大海槽,构造复杂,从中三叠世晚期至晚三叠世末期,形成印支褶皱山系;中国南方以印支运动为转折,中三叠世晚期以前主要为海相碳酸盐岩组合,晚三叠世起则转为海陆交互相含煤碎屑岩组合。晚三叠世中国南方不再存在一个统一的海盆,以滇黔桂为界,西侧为大型的川滇近海盆地,东侧整个晚三叠世转变为狭窄的小型海盆。 (2)侏罗纪时古地中海占据着中国西南广大地区,早侏罗世有澳赣海湾。古太平洋在早、中侏罗世淹及台湾,中、晚侏罗世还伸进我国东北形成乌苏里海湾。除上述海湾外,我国其他地区均为陆地。在大陆内部分布着古天山、古阿尔泰山、古昆仑山、古祁连山、古秦岭、古大别山、横断山及赣南山地、浙闽山地等,此外还有塔里木古陆、华北高原、淮北高原、云贵高原和江南古陆。有这些山系高原和古陆之间分布着各种大小盆地和湖泊。早、中侏罗世多含煤沉积,新疆、青海、四川、陕甘宁等地均有重要的湖泊生油岩沉积。晚侏罗世气候转干,多红层及杂色沉积。侏罗纪尤其是晚侏罗世在中国东部沿海多大陆火山喷发活动。 (3)白翌纪古地理轮廓与侏罗纪相似。古地中海仍占据着中国西南地区,古太平洋曾淹没台湾及东北乌苏里江一带,中国其他地区均为陆地,其中分布着一系列继承侏罗纪以来的山系、高原和古陆,它们之间分布着大小不等的盆地与湖泊。早白翌世的中国北方中小型湖泊中沉积有生油岩,重要的有内蒙二连、甘肃等油田。中白翌世以来中国东部发生了重要的地壳运动,使大兴安岭一太行山一雪峰第6卷第2期孙镇城等:中国中、新生代古湖泊与石油资源山一线西侧的陕甘宁盆地、四川盆地先后上升转变为剥蚀区;东侧显著下陷,开始形成松辽、华北、淮北、江汉等大中型盆地和湖泊,沉积有重要的生油岩,其中中白坐世古松辽湖泊沉积了中国白奎系最重要的生油岩,大庆油田年产量达到5600 x lo4t,即出于该湖泊青山口组和嫩江组湖相生油岩。东部沿海一带火山活动渐趋减弱,形成一系列小型盆地与湖泊,东北上升,鸡西、鹤岗等少数小型盆地,湖沼相沉积形成重要煤田,偶有湖相生油岩。 (4)早第三纪中国古地理轮廓基本上是白坐纪末期的继续和发展,西部地区仍有与古地中海沟通的喜马拉雅海和塔里木西部海湾。中国西部的柴达木、准噶尔、东塔里木等几个大型盆地继续下沉接受湖泊、河流相沉积,其中柴达木盆地深湖相中形成重要的生油岩。东部中生代的大型盆地,如陕甘宁盆地、四川盆地和松辽盆地的湖泊消失全部转化为剥蚀区,华北地区东西两侧上升,中部下沉,形成巨大的华北盆地,沿着北北东向的郑庐断裂系方向的华北盆地也称渤海湾断陷盆地,在其深水湖相沉积中沉积了中国最重要的生油岩,1998年在该断陷盆地中采出原油5700 x IO4t。苏北、江汉、三水等盆地仍然继承了前期沉积条件,也沉积有深水湖相生油岩。早第三纪中国气候分带明显,从西北到东南形成一广阔的干燥气候带,普遍形成含膏盐的红色沉积;位于干燥带东北侧的抚顺、乌江等盆地以及西侧的百色、茂名等小型盆地有含煤和暗色泥岩沉积,偶有湖相生油岩。中国沿海大陆架东海盆地、珠江口盆地、莺琼盆地、北部湾盆地等渐新世恰丁期以前与海不沟通,基本上属陆相湖泊、河流相沉积,深水湖泊中形成重要的生油岩,1998年从中采到1360 x 104t原油。 晚第三纪以来,中国古地理面貌与现代相近,古地中海完全退出中国西北地区,随着青藏高原的隆升,西部几个大型盆地大多向以河流相为主的沉积过渡,仅柴达木盆地西部尚有范围不大的半深湖相生油岩沉积,中国北部渤海湾、苏北、江汉等盆地由断陷转化为坳陷盆地,湖泊基本消亡,主要接受河流相沉积。东部沿海大陆架湖盆由南向北陆续为海水淹没,接受海相沉积。深水沉积控制湖相生油岩的范围众所周知,不能简单地从古生物化石的多少来评价生油岩的丰度,因为水生生物最丰富的浅水带处于氧化条件,并不是理想的生油环境,生物学家通常依维管束植物的分布情况,将底栖生物的活动地区分为浅水带和深水带两部分。 有文献指出,“浅水带是指水面接近湖沼地带起一直到维管束植物生长的最大界限为止,这个带的深度要看湖水透明度而定,通常水深不到6m,但也有12m,甚至30m的”,“浅水带因有许多维管束植物生长,对湖底动物而言是有利条件,所以浅水带是湖底动物最集中的地方,尤其以昆虫与软体动物最为显著,最高可达全湖总数的70%,腹足类、双壳类都极繁盛”。深水带,水深一般超过5一6m,完全没有维管束植物生长,由于湖底缺氧,处于还原环境,固定栖息在该区的动物不多,超过10m的区域一般只有少数能够生长在缺氧环境下的种类存在。现代青海湖调查表明,底质虽是淤泥,但水深在27m左右,底栖动物就不多了,甚至为零,原因是硫化氢特别浓,抑制了底栖动物的生长。笔者在辽河断陷下第三系缺乏底栖动物化石的深湖暗灰色泥岩中发现异常丰富的藻类等低等植物化石,都是优质生油岩。 综上所述,生物学家关于现代深水湖泊对底栖生物控制的研究给予石油地质学家颇多启发,虽然中国现代湖泊可能比不上地史时期中类似早第三纪渤海湾盆地或青海柴达木盆地中那类大型湖泊的规模,“浅水带”、“深水带”的深度值只能给地质学家作参考,但是底栖动物的丰富程度与湖水深度的相对关系都可以作为划分古湖泊浅水带和深水带的一个重要标准。 中国西北著名的柴达木盆地已进行了50年的石油勘探,已发现13个第三系油源的油田,全部分布在盆地西部非补偿半深湖一深湖暗灰色泥岩沉积区内,该区生物稀少,仅有少量喜深水的介形类属,正是优质的油源岩区,周围往往被底栖生物化石十分丰富的浅水带沉积所包围。柴达木盆地东部,从下第三系一上第三系,到处出现丰富的软体动物、轮藻类和介形类中的土星介、小玻璃介等典型的浅水生物化石。沉积物中多棕红色、黄色、杂色泥岩和砂砾岩间互的滨浅湖与河流沉积,无生油岩,至今未找到一个第三系油源岩的油田。 笔者曾经编制过早第三纪渤海湾盆地东部辽河断陷盆地始新世一渐新世沙河街组一东营组各组段中国石油勘探2001年6月的底栖古生物化石分布图,根据介形类、腹足类、轮藻类等组合的分布,可以清楚地看出各时期古湖泊的深浅变化,在腹足类化石十分丰富的地区或层段,出现大面积的螺泥类岩与鲡砾灰岩,甚至形成贝壳体或贝壳滩与鲡滩,典型的浅水沉积,完全缺乏生油岩。例如大民屯凹陷沙河街组一段沉积时期,从湖盆边缘到中心,全都有异常丰富的腹足类和介形类中的湖花介、真星介、小豆介、凹星介等属,反映了湖泊处于晚年期富营养阶段,属于很浅的滨浅湖、湖沼环境,沉积物中薄层砂、泥岩混杂并夹有碳质泥岩,钻探35年来未发现生油岩。与此同时,西部凹陷仅在西斜坡上发现大规模的螺泥灰岩及鲡灰岩,但凹陷中央的深灰色泥岩区,罕见螺化石及浅水介形类,而主要出现少量深水介形类、西营介、广北介等,并富含沟鞭藻类,是良好生油岩。1240km早的辽河断陷盆地,有利生油的半深湖一深湖相沉积只占盆地面积的五分之一或四分之一,始新统沙河街组四段上部和沙河街组三段是最主要的生油岩;其次是渐新统沙河街组一段,再次是东营组。勘探35年来,发现的下第三系油源的油田绝大部分都处于半深湖一深湖相暗灰色泥岩区。1984年产量达到1452 .1 x 104t,名列全国第三,这些油田的分布明显受到油源区的控制,个别在油源区外,主要是沿断裂运移的结果。始新世是新生代主要生油岩发育时期二‘、几j;l 20世纪50年代末,根据新生界抱子花粉鉴定,提出了青海省柴达木盆地与气候相关的三个植被发育阶段:①始新世主要是亚热带阔叶林的混交林;②渐新世演变为针叶林森林一草原;③中新世和上新世渐变为草原一荒漠,反映气候由温热变干冷。除了青藏高原隆升对该区气候影响外,不难看出该盆地气温主要受控于全球气候变化,该盆地主要生油岩出现在气温最高,且深水湖泊沉积最发育的始新世。古新世气温也高,但是柴达木盆地未形成大规模的湖泊,未见深水湖泊沉积,因此,至今未见生油岩。渐新世至新第三纪沉积,尽管在柴达木盆地西部有大面积湖泊,也有深水湖泊沉积,但气候日趋寒冷,影响到生物的大面积繁殖,虽有生油岩,但其质量与规模远不如始新统。 Mller等(1982)根据对DSDP 80年代大西洋钻孔岩心研究,在白奎纪末至今底栖有孔虫护“O值的综合曲线上,显示出全球气候由白蟹纪一早第三纪早、中期的炎热转变为新生代晚期的两极依次形成冰盖,气候变冷的过程。这个气候变化在中国新生界抱粉研究成果中也得到了反映,CNPC根据全国新生界抱粉与古气候的研究指出,中国第三纪各世北亚热带与暖温带界线的南北向移动与全球气候变化的密切关系;古新世北亚热带的北界大约在北京一银川一线,即现今纬度40’附近;由于古新世末全球增温,始新世该界线大幅度北移至哈尔滨,即北纬460附近;渐新世至早、中中新世气候变冷,该界线南移至石家庄一郑州一线,约北纬36’一380;晚中新世至上新世更南移至郑州一西安一线,即北纬34。附近,因此与护80同位素曲线比较,中国新生代气温演化明显受控于全球气候变化。把中国新生代各陆相湖泊生油岩的时代作一比较,不难看出,主要生油岩的时代是始新世,其次是古新世,再其次是渐新世、中新世和上新世。这实际上反映出全球气候对中国古湖泊生油量的影响,温热的气候保证了生油母质—生物,尤其是低等生物的繁盛。古新统生油岩少于始新统,是区域构造的原因,古新世中国缺乏大的湖盆,尤其是深水湖泊,仅见于苏北、江汉、华北孔店、广东三水等处,规模有限。早第三纪中国大型湖盆和深水湖泊主要出现于始新世,温热的气候与大型深水湖泊两个有利于生油的条件,在此时出现最佳搭配。渐新世、中新世和上新世,上述两条件并非最佳,虽然形成了一定数量的生油岩,但规模有限。渤海湾盆地、柴达木盆地渐新世甚至都有一定规模的深水湖泊沉积,但其生油量远不如始新统,都受到生油母质的限制。又如云南省小型山间盆地景谷盆地,古新世就开始形成盆地,由于沉降速率慢,填充速度快,从古新世直到渐新世,一直是平原河流相沉积为主,未见湖泊,无生油岩,到中新世沉降速度大于填充速度,盆地开始成湖并出现湖泊深水区,在中新统三号沟组上部和四环组沉积有暗灰色泥岩,是良好的生油岩,经钻探发现一个小油田,规模不大。综上所述,中国新生代主要生油岩形成于气温高、生物丰富的始新世深水湖泊沉积中。中国中、新生代古湖泊与石油资源@孙镇城$石油大学!北京 102200
@杨革联$石油大学!北京 102200
@景民昌$石油大学!北京 102200
@渠永红$石油大学!北京 102200
@李东明$石油大学!北京 102200
@王仁厚$辽河油田分公司!辽宁省盘锦市 124011
@杨藩$青海石油管理局!甘肃省敦煌市 736202
@杨平$青海石油管理局!甘肃省敦煌市 736202中、新生代;;古湖泊;;石油资源中国石油产量97.5％来自中、新生代陆相古湖泊沉积的生油岩,其中中生界与新生界生油岩各占一半。来自海相生油岩的石油仅占约2.5％。从地区而言,湖泊中深水湖泊沉积是主要生油区,油田的分布范围受生油凹陷范围的控制,即“源控论”,该区应是陆相油田勘探的主要目标。从时间而言,中、新生代属于比较温暖的时期;生物丰富,是主要的生油时期。中国新生代的陆相湖泊生油岩主要形成在全球气温较高的早第三纪,尤其是始新世。
