拉美西北部盆地群構(gòu)造特征

拉美西北部盆地群構(gòu)造特征

中美洲和西岸位于安第斯托克帶，這是一個古老的含油氣盆地。其中,南美西北部從西向東依次發(fā)育弧前盆地、弧內(nèi)盆地(山間盆地)和弧后盆地。這些盆地主要位于秘魯、厄瓜多爾和哥倫比亞三國境內(nèi),是三國乃至南美地區(qū)主要的油氣產(chǎn)區(qū)。本文結(jié)合盆地大地構(gòu)造背景及構(gòu)造應力場分析,分別以典型盆地為例討論這幾類盆地的構(gòu)造特征和形成過程,并對其動力學成因及構(gòu)造對油氣成藏的控制作用進行了討論。1前陸盆地分類方案南美地區(qū)目前油氣勘探開發(fā)主要集中在新生代盆地中,但其盆地演化要追溯到古生代早期。古生代,南美大陸位于泛大陸的西南部,為穩(wěn)定隆起區(qū),有間斷性的海水侵入地盾內(nèi)部的沉降區(qū),如亞馬遜、馬拉隆等盆地,以碎屑巖沉積為主,局部地區(qū)沉積了碳酸鹽巖。中生代早期,南美洲大部分地區(qū)接受侵蝕和陸相沉積。三疊紀-侏羅紀時期,勞亞大陸與岡瓦納大陸之間以及岡瓦納大陸與南極大陸之間開始分離,南美洲西北部以陸相裂陷盆地為主。侏羅紀晚期,由于大西洋南北向張裂,岡瓦納大陸解體,南美洲西北部形成近南北向的裂谷盆地。白堊紀發(fā)生大規(guī)模的海侵,南美西部大部分地區(qū)被海水淹沒,形成陸表海。白堊紀末至新近紀,太平洋板塊向南美大陸俯沖,科迪勒拉山脈迅速隆升,產(chǎn)生一系列俯沖邊緣型盆地,形成現(xiàn)今的溝弧及盆地體系(DashwoodandAbbotts,1990)。國內(nèi)很多學者把安第斯俯沖帶伴生的盆地叫做安第斯型前陸盆地,根據(jù)筆者目前掌握的資料,這些盆地大部分并不具備前陸盆地的典型特征。已有的盆地分類方案比較多,且分類的依據(jù)和標準并不相同。本文在參考前人的盆地分類方案的同時(王駿等,1996;朱起煌,1997;鄭俊章,2004;陸克政等,2003),為了方便討論,簡單地按照盆地的構(gòu)造位置不同(圖1),將南美西北部盆地群分為弧前盆地、弧內(nèi)盆地和弧后盆地三類。2拉-東—弧前盆地秘魯塔拉拉盆地屬于安第斯弧前盆地,通常把它當作厄瓜多爾瓜亞基爾盆地南部在秘魯境內(nèi)的一部分(圖2)。位于該盆地內(nèi)的塔拉拉市是秘魯西北部重要的港口城市和石油產(chǎn)區(qū)。塔拉拉盆地由一系列較為復雜的斷塊組成,由于破碎程度高,其平面構(gòu)造組合特征規(guī)律性不明確。根據(jù)安第斯俯沖過程推測,該盆地復雜斷塊為同一構(gòu)造期強烈擠壓作用的產(chǎn)物,因此其平面斷裂組合特征難以厘清,并且對尋找油氣藏不具決定性意義。從剖面構(gòu)造特征來看(圖2中AA′,圖3),盆地構(gòu)造特征與陸相裂陷盆地基本相同,屬于地塹-地壘式裂陷(陸克政等,2003)。地壘位于盆地中央,兩側(cè)為多米諾式地塹。從形態(tài)上看,南部斷陷是一個同生的復式半地塹,但對比一系列多米諾式正斷層的斷距就會發(fā)現(xiàn),地層頂?shù)酌鏀嗑鄾]有變化,也沒有基底滑脫面。所以,這些斷層不是同沉積斷層,南部斷陷也不是通常所說的箕狀同沉積斷陷。北部斷陷則具有典型的地塹-地壘式斷塊特征。顯然,控陷斷層活動時間應當晚于該地層沉積時間。結(jié)合安第斯俯沖帶大地構(gòu)造演化背景,推測塔拉拉新生代盆地形成于主安第斯造山期,即中新世早期。南美安第斯新生代盆地群絕大部分都是近南北向展布,這些盆地都是太平洋板塊向東俯沖到南美板塊之下的產(chǎn)物,盆地內(nèi)部主構(gòu)造線走向為近南北向。塔拉拉盆地是一個例外,它不同于南美大部分的壓性盆地特征,其構(gòu)造走向為近東西向,是一個在壓性環(huán)境下南北向張裂的陸相裂陷盆地(吳智平等,2007;郭興偉等,2007;魏春光等;2008)。該盆地與其它類型盆地處于同一構(gòu)造應力場中,但由于構(gòu)造位置和基底性質(zhì)的差異,構(gòu)造應力場作用形成了截然不同的盆地類型(萬天豐,1988;徐黎明等,2006)。從A-A′剖面來看,塔拉拉盆地應屬于新近紀以來的改造型盆地,后生正斷層發(fā)育。作為原型盆地(謝久兵等,2007),中生代侏羅紀受大西洋東西向張裂產(chǎn)生的南北向擠壓作用影響,在該區(qū)形成近南北向裂陷盆地。白堊紀晚期至古近紀屬于弱擠壓背景下的較穩(wěn)定的大陸邊緣盆地,伸展作用發(fā)生在新近紀盆地期以后。該盆地是秘魯?shù)睦嫌蛥^(qū),鉆探資料已經(jīng)證實了盆地斷塊油氣藏的性質(zhì)。盆地內(nèi)主要烴源巖和油氣產(chǎn)層為始新統(tǒng)海陸過渡相泥巖和砂巖,可以將每一個斷塊認為是一個相對獨立的含油氣系統(tǒng),屬于典型的裂陷型斷塊油氣藏。目前,該盆地古近紀以前的地層尚未取得勘探突破,發(fā)現(xiàn)深層是下一步勘探的主要方向。3中馬格達雷那盆地科迪勒拉山系在哥倫比亞境內(nèi)分為三個分支,即東科迪勒拉山、中科迪勒拉山和西科迪勒拉山(圖2)。在這三個分支山脈之間及兩側(cè)發(fā)育一系列弧內(nèi)盆地,這些盆地通常呈北北東向條帶狀分布。沉積地層主要為白堊系和古近系,大部分海拔較高,部分盆地地層剝蝕嚴重。目前有些盆地油氣勘探程度較低,即使有油氣發(fā)現(xiàn)的盆地,地質(zhì)研究也非常薄弱。在安第斯弧內(nèi)盆地(或山間盆地)中,只有少數(shù)盆地地層埋藏深度適中,油氣保存條件良好,這種盆地大部分集中在哥倫比亞境內(nèi),如馬格達雷那盆地等。馬格達雷那盆地是上、中、下馬格達雷那盆地的總稱。其中,中馬格達雷那盆地位于東、中科迪勒拉山脈之間(圖2),為一個半地塹型山間盆地,盆地內(nèi)的沉積總厚度可達20000英尺。哥倫比亞大部分油氣都產(chǎn)自該區(qū),已發(fā)現(xiàn)了43個油氣田,其中大油田5個。從穿過該油田的近東西向剖面特征來看(圖2中BB′,圖4),盆地兩側(cè)為對沖的大型逆沖斷層。剖面西部大多為一系列西傾的大型疊瓦狀逆沖斷層,東部為雙重構(gòu)造和沖起構(gòu)造。盆地內(nèi)發(fā)育多種類型的圈閉,包括背斜圈閉、復合圈閉、巖性地層圈閉等,其中巖性圈閉越向西變的越發(fā)育。中馬格達雷那盆地中生代以來經(jīng)歷了三個原型盆地發(fā)育的過程。侏羅紀-早白堊世,伴隨著古大陸的解體形成同生裂谷盆地,沉積了磨拉石層序;晚白堊世-漸新世為克拉通邊緣盆地,主要沉積為海相泥巖,海陸過渡相和陸相沉積;中中新世至今,東科迪勒拉區(qū)域性抬升,產(chǎn)生褶皺和逆掩斷層,形成馬格達雷那盆地的東緣,并確定了盆地的基本構(gòu)造特征。南美弧內(nèi)盆地和科迪勒拉山脈同時形成,是造山帶內(nèi)相對低洼的地區(qū),通常沿近南北向山系呈長條狀、串珠狀或零星分布。在遭受強烈擠壓隆升的造山帶內(nèi),盆地是局部變形相對較弱的地區(qū),即沖斷褶皺不是特別強烈的地區(qū),因此使新近紀以前的地層未出露地表而得以保存。弧內(nèi)盆地油氣成藏的關(guān)鍵因素是保存條件,如果過分地回返和遭受剝蝕,則會導致油氣部分或全部散失。中馬格達雷那盆地晚白堊世-古近紀處于區(qū)域性沉降環(huán)境,新近紀適度抬升,其構(gòu)造條件對油氣成藏非常有利。另外,從活動構(gòu)造的角度來看,安第斯山仍然處于活動和隆升的過程中,斷層活動持續(xù)對油氣藏起著破壞作用。4不同構(gòu)造類型的盆地構(gòu)造特征南美西部發(fā)育一系列大型的弧后盆地,這些盆地是南美最主要的石油產(chǎn)區(qū)。其中,普圖馬約-奧連特-馬拉隆盆地是面積最大的盆地之一,該盆地跨哥倫比亞、厄瓜多爾和秘魯三國,油氣資源豐富。在大地構(gòu)造分區(qū)上屬于科迪勒拉山系和岡瓦納地盾之間的斜坡地區(qū),其構(gòu)造形態(tài)特征與造山帶和地盾區(qū)有很大的區(qū)別。造山帶主要特征是強烈逆沖褶皺;古地盾則為穩(wěn)定地區(qū),缺少構(gòu)造活動痕跡。普圖馬約-奧連特-馬拉隆盆地則屬于強變形帶到穩(wěn)定區(qū)之間的過渡,為一個西太平洋新生代弧后盆地。實際上,奧連特盆地中新生代不具備典型的弧后盆地的伸展特征,將其類型歸為弧后前陸盆地更多地是出于其大地構(gòu)造位置和動力學分類的考慮。另外,通常所說的亞安第斯帶(Sub-Andean),也屬于盆地的一部分,并且有油田分布。亞安第斯帶在構(gòu)造位置上屬于逆沖前淵地帶,是強烈的造山逆沖終止的位置,發(fā)育高角度疊瓦式逆沖斷層。在不同的地史時期,盆地發(fā)育的類型和構(gòu)造特征也各不相同。該盆地主要含油層系位于晚白堊世以來的壓性盆地內(nèi),其斷裂特征主要表現(xiàn)為早期的正-走滑斷裂復活和反轉(zhuǎn),并派生出一系列共軛的分支斷層,在盆地主體部分構(gòu)成一個壓剪性的走滑斷裂系統(tǒng)。普圖馬約-奧連特-馬拉隆盆地內(nèi)部由大型邊界走滑斷層將三個盆地分隔開,奧連特盆地屬于普圖馬約-奧連特-馬拉隆盆地的一部分,其構(gòu)造特征具有代表性。在奧連特盆地內(nèi)部,主要構(gòu)造是呈近南北向條帶狀分布的,從橫穿盆地近EW向的地層剖面可以看出盆地構(gòu)造形態(tài)沿EW方向分帶性明顯(圖2中CC′,圖5),自西向東可依次劃分為西部逆沖前淵帶(圖5中A)、中部裂陷反轉(zhuǎn)帶(圖5中B)和東部共軛走滑帶(圖5中C)。這3個構(gòu)造帶無論從剖面還是平面構(gòu)造樣式上來說都有各自的特點,以下分別進行分析。西部逆沖前淵帶內(nèi)以發(fā)育大致平行的高角度逆沖斷層和背斜構(gòu)造為主要特征。斷層斷距遠小于主安第斯逆沖褶皺帶,背斜兩翼傾角也相對較緩。通常把這一構(gòu)造帶叫做亞安第斯帶,實際上它與安第斯造山帶在構(gòu)造特征上有很大的區(qū)別,并且是非常有利的油氣聚集區(qū)帶(甘克文,2006;金文正等,2007)。中部裂陷反轉(zhuǎn)帶應當是前陸期以前的裂陷盆地發(fā)育中心,所以是先期斷陷最發(fā)育的部位,也是斷陷沉積厚度相對較大的地方。在晚白堊世以來的弧后盆地發(fā)育階段,該區(qū)的構(gòu)造活動主要以繼承基底斷裂反轉(zhuǎn)活動為主。由于離擠壓造山帶較遠,同時受到巴西地盾的阻擋作用也經(jīng)遠程傳遞而減弱,因此該構(gòu)造帶正斷層反轉(zhuǎn)活動并不強烈,也較少有后期的伴生構(gòu)造產(chǎn)生。在平面上為一組相距很遠,接近平行的高角度逆斷層,剖面上則為寬度較大的沖起構(gòu)造和斷層三角帶,地層傾角很小。該構(gòu)造帶構(gòu)造樣式相對簡單,推測該構(gòu)造帶在盆地發(fā)育早期均勻沉降,晚期緩慢抬升,沒有強烈變形的構(gòu)造形跡(張青林等,2005)。東部構(gòu)造帶剖面上基本以一組斷距不大的高角度逆斷層為主,平面上看整體是一個有邊界斷層圍限的共軛走滑斷裂系統(tǒng),呈NNE向展布(圖6)。邊界斷層具右行走滑性質(zhì),走向NNE。斷裂帶內(nèi)的主位移斷層有兩組,分別為NNE和NNW走向,呈共軛或偏共軛分布,大部分具左行走滑特征。由于盆地斷裂系統(tǒng)與基底斷裂系統(tǒng)有很好的匹配關(guān)系,可以推測在古近紀末和新近紀初,早期的近南北向正斷層大部分發(fā)生反轉(zhuǎn)運動,形成逆斷層,并具有明顯的走滑性質(zhì)(云金表等,2002)。斷層伴生構(gòu)造比較發(fā)育,包括伴生走滑正斷層和伴生擠壓背斜,其中伴生擠壓背斜以NNE向的一組較為發(fā)育。該地區(qū)主要油氣田都分布在這些伴生構(gòu)造中,主要含油氣圈閉為低幅度構(gòu)造圈閉和巖性地層圈閉。5斷裂構(gòu)造和油氣成藏安第斯俯沖帶形成了南美洲西海岸的科迪勒拉山脈,在同一期構(gòu)造應力場作用下在不同的構(gòu)造部位形成了一系列不同類型的含油氣盆地。不同類型盆地的地質(zhì)條件決定了其油氣成藏特征和油氣勘探的主要方向(甘克文,2006;龔再升,2004;周天偉和周建勛,2008;王庭斌,2005)。從以上三類盆地中已發(fā)現(xiàn)的油氣田特征來看,斷裂構(gòu)造都是油氣成藏的主要控制因素。對于弧前盆地的斷塊油氣藏來說,每個斷塊獨立控制一個油氣藏?；?nèi)盆地則主要發(fā)育逆斷層控制的背斜油氣藏,保存條件是決定油氣成藏的關(guān)鍵因素。新近紀造山運動調(diào)整和控制了各含油氣盆地的油氣成藏和油氣田的分布,新構(gòu)造運動則可能在一定程度上破壞了已經(jīng)聚集的油氣藏。在弧后盆地中,油氣藏類型比較豐富,包括在前白堊系古地貌上的披覆構(gòu)造,擠壓運動形成的壓性背斜和走滑斷裂伴生背斜,部分斷層或巖性遮擋的單斜構(gòu)造,巖性地層圈閉等(Dash