四川多旋回叠合盆地的形成演化与油气聚集

四川盆地周缘高山环绕，盆内丘壑纵横，河流交织，秀美富饶。四川盆地是我国最早开始天然气利用的沉积盆地，古人利用天然气来煮盐，了解到天然气产自地下深处，来源无穷无尽。在当代油气工业中，川气出川，为保障我国油气供给、能源化工原材料供应、军工氦气应用做出了重要贡献。在页岩油气开发“革命” 过程中，四川盆地在最短时间内，探明了愈2 万亿m 的页岩气储量，年产页岩气超100 亿m，为我国页岩油气的发展起到了典范与引领作用。

四川盆地的八个地质特点

• 第一，四川盆地发育在上扬子克拉通地块之上，在地质历史时期离板块边界较远，主体处在板块内部或陆块内部，表现为在板块构造围限下的地质作用过程；

• 第二，四川盆地周缘向盆地内部发生了强烈的挤压推覆，四川盆地为一构造盆地，盆地内部构造变形强烈，地质结构复杂；

• 第三，四川盆地的沉积地层巨厚，地层内部发育了10 余个盆地范围的不整合面，在盆内多为平行不整合面，指示了盆地在发育历史中经历了多期的升降过程；

• 第四，除川西南外，盆地内部缺失上白垩统—新生界，三叠系、侏罗系、下白垩统出露地表，指示了晚白垩世以来四川盆地经历了强烈的剥蚀过程，剥蚀产物搬运至盆外；

• 第五，在新近纪以来，四川地块处在青藏高原东南侧与江南-雪峰陆内造山系统之西北，面对庞大的青藏高原和宽广的雪峰陆内挤压变形系统，四川地块能相对稳定地保存下来，创造了一个重要奇迹，为小克拉通地块如何保存提供了研究范例；

• 第六，四川盆地经历了多期构造演化，挤压、抬升、剥蚀等十分强烈，但天然气十分丰富，迄今盆地内部“满盆含气”、“全层系含气” (有21 套工业产层)，复杂构造环境下天然气的形成、运移聚集与富集具有重要特色；

• 第七，四川盆地资源丰富，煤层、盐类矿产等也很丰富，石油主要产自川中地区的中、下侏罗统，油气分布呈“半盆油、满盆气”的格局，油、气、煤、盐、铀等分层系赋存；

• 第八，四川盆地西缘、西南缘乃至川中地区地震活跃，2008 年汶川大地震带来极大影响，近年来川南地区地震频发，周缘活动构造主导下的陆内变形是地震发生的构造背景，减灾防灾任务艰难而繁重。

四川地块长期、多期的构造演化过程是其结构叠加、资源能源分层富集的主要原因。要深入认识四川盆地的地质结构，了解其资源、环境特点，刻画盆地的构造演化历史是重要基础。恢复地质历史时期的原型盆地，复原其叠加演化过程是完成盆地构造演化“刻画” 的重要途径。

▲ 龙门山东西向构造演化剖面图(据Airaghi et al. ，2018 修改)

四川地块(上扬子地块) 在地质历史时期经历了长期北向漂移与旋转的过程，与周缘板块的相互作用非常复杂。因此，原型盆地重建要完成的两项重要工作是地块的“复位”与相对位置下构造-沉积环境的“复原”。

• 第一项工作主要借助古地磁学、沉积学、古生态学、古气候学等方法来完成，目前已有这方面的大量数据可资利用，在全球古大陆重建、东亚大陆重建等工作中已积累了扬子地块的古纬度、古方位等信息，这为“原型盆地恢复” 提供了古地理位置的约束。

• 第二项工作则需充分利用盆地内部的反射地震、钻井、地质调查等海量数据，应用构造学、沉积学、古地理学等方法，条分缕析，恢复不同地质历史时期的盆地组成单元、盆地性质、构造样式、充填结构，以及随着时间的演化，盆地结构的叠加演变、盆地性质的转换等。

在这一过程中，朱夏、李德生、王鸿祯等先生倡导的“活动论构造历史观” 是其主要指导。首先是“活动论思想”，认识到沉积盆地的构造位置、盆地的沉降与成因、源-渠-汇系统、沉积充填等处在不断变化的环境之中，要有“动” 的理念；其次，在这一不断发展演化的链条中，随着周缘构造环境、深部地幔作用、岩石圈热体制等构成的运动体制的变化，盆地性质将发生深刻的“变革”，表现为地层记录中的区域不整合面、岩浆活动、变质变形等构造-热事件，盆地的发展出现“阶段性”特点；再则，不同阶段之间盆地性质发生转换、过渡，可以是“翻天覆地” 的变化，新的运动体制下产生新的盆地类型，出现新的沉积充填组合。

不同阶段之间的转换，体现为“旋回式” 递进发展的特点，如盆地演化从伸展向聚敛发展，出现裂谷、裂谷型边缘、被动大陆边缘等盆地向反转裂谷、前陆盆地等类型盆地转换，表现为盆地发展旋回；在新的构造阶段，仍可以出现伸展-聚敛旋回，不过“物是已非”，性质、结构截然不同；若此，可出现多个旋回，形成多旋回叠加的结构形态。活动论构造历史观指导下的沉积盆地分析体现为“多旋回叠合沉积盆地” 思想，为李德生、任纪舜、童晓光等先生长期坚持的理念；实现这一思想的重要方法是对不同地质时期的沉积盆地开展“盆地原型恢复或重建”。

▲ 四川盆地多种滑脱构造变形系统及其“相对稳定保存单元” 概念图解

在长期的研究过程中，我们曾提出对原型盆地进行合理恢复的八个方面(童晓光和何登发，2000)：

• 周缘大地构造背景、构造环境分析；

• 古流向、岩相、沉积体系与充填过程研究；

• 古生态、古气候、古地理环境分析；

• 热史与热体制分析；

• 构造沉降分析；

• 构造变形与构造应力场分析；

• 火山岩及其构造背景分析；

• 原型盆地实体、复合与叠加过程分析。

《四川多旋回叠合盆地的形成演化与油气聚集》（何登发等著. 北京:科学出版社，2020. 5）的主要目的是“以构造地质学与盆地分析的最新进展为指导，充分应用四川盆地内地震、钻井、区域重力、航磁与野外地质调查资料，以及多年积累的分析化验资料，揭示盆地周缘复杂构造带的形成演化、盆地古地理、构造沉降、充填序列、构造变形等过程，综合建立不同时期盆地的构造-沉积环境与原型盆地格局，剖析其演化序列，探讨这些动力学过程的控油气作用”。

▲ 南大巴山冲断带野外露头构造变形特征

主要应用前述思路与方法，根据反映盆地特性的参数恢复该时期或阶段盆地发育的构造-沉积环境、盆地类型与盆地实体，然后，追寻时间的链条，正演盆地的发展历史。但由于地质历史发展的不可逆性，很多现象难以准确恢复，对于构造变形造成的结果，还需反演其形成史，以恢复当初的状态。这就是原型盆地研究中“正演的思路、反演的方法”，二者相互结合，达到对原始盆地的格局、背景、建造与改造的认识。

• 从原型盆地叠合的时间与空间出发，解析其生-储-盖组合的发育特征与赋存环境、原型盆地叠合界面新增的油气成藏组合特征；

• 从原型盆地叠合的地球动力学环境转变出发，刻画有效油气成藏时期与成藏环境的转变；

• 从原型盆地叠加改造的最终结构出发，开展叠合盆地的构造控油气分析，探讨油气富集规律，预测油气富集的单元与区带。

▲ 四川盆地构造单元与油气田分布平面图(上图)

和构造横剖面图(下图)

《四川多旋回叠合盆地的形成演化与油气聚集》应用活动论构造历史观和大陆构造与盆地分析新方法，系统复原了四川盆地及邻区南华纪—第四纪的构造-沉积环境，重建了不同地质时期的沉积充填序列与原型盆地演化过程，建立了四川多旋回叠合沉积盆地的成因模式。从盆地多旋回演化对油气成藏要素与成藏作用的控制出发，剖析了四川盆地的含油气系统与成藏组合，揭示了四川大油气区的形成条件与分布规律。

本文摘编自《四川多旋回叠合盆地的形成演化与油气聚集》（何登发等著. 北京:科学出版社，2020. 5）一书“前言”，有删减，标题为编者所加。

(多旋回叠合盆地油气地质理论与勘探实践研究丛书)

ISBN 978-7-03-065014-6

责任编辑: 韦 沁

本书可供从事油气地质、油气勘探开发、构造地质、工程地质与地震地质的科研人员、高年级大学生及研究生参考使用。

（本文编辑：刘四旦）