沉积后的地质构造环境很重要

如题所述

上述煤成气与油型气运聚、成藏条件的差异,使含煤岩系沉积后地质构造环境与沉积期的地质构造环境同等重要。在某些含煤盆地,因为沉积后持续的时间很长,所经历的地质构造事件更为复杂,沉积后的地质构造环境较沉积期的地质构造环境对于煤成气前景评价的意义更为重要,甚至是起到决定性的作用。

沉积后地质构造环境对于含煤-含气(油)盆地以及能否形成大型、特大型煤成气田的作用主要有三个方面:①决定含煤岩系有机质演化特点;②决定煤成烃的运储聚条件以及形成煤成气(油)藏规模及特点;③决定形成的煤成气(油)藏的封盖保存条件。

勘探实例表明,只有少数含煤盆地和部分含煤岩系能形成具工业价值的煤成气(油)田,形成大型、特大型煤成气(油)田的盆地更少,很重要的一个因素就是这些含煤盆地在含煤岩系沉积后的构造地质环境不佳,缺乏很好的输导系统及良好的储聚圈闭、区域盖层和直接盖层,或成藏后的构造地质环境复杂,保存条件不好,不能形成较大的煤成烃聚集,或使原已形成的煤成气(油)藏被破坏、散失殆尽。

沉积后漫长地质时期的地质构造环境及所经历的各种构造作用都不是孤立存在的,对煤成气的生、储、运、聚、保都具有两重性。例如各种构造地质条件匹配良好,不仅不会制约煤成气的运聚,而且会有利于形成较大的煤成气聚集,对所形成的煤成气藏以保存为主,散失为辅;如果匹配不好,例如地壳抬升,剥蚀强度加大,产生褶皱变形、通天断层和岩浆活动,水文地质条件也发生重大变化,等等,则不仅不能形成煤成气聚集,甚至有可能使已形成的煤成气田的气散失殆尽。

例如,地层形变、断层与裂隙、区域隆升是含煤岩系沉积后历次构造运动常见的必然产物。当地层形变强度适中,形成多种圈闭将有利于煤成气的聚集。断层的产生机制表明了它是能量释放的产物,但断层也具有两重性,若断层主要是沟通含煤岩系源岩与储层,将以输导运聚作用为主;若断层通天,破坏了盖层的封盖能力则以破坏作用为主。裂缝的作用与断层有相近之处,可以是煤成气的运聚通道,也可以是散失通道。地层间断及不整合面在地层中普遍存在,它对煤成气藏的形成是起促进作用还是起破坏作用,取决于地壳的抬升强度和剥蚀间断发生的时间、强度以及封闭性,如果剥蚀作用发生在有效源岩主生烃前,影响较小;发生在主生烃期,则生烃作用可能间断,所形成的烃类也有可能散失而不能成藏;如果剥蚀作用发生在气藏形成过程中或形成之后,则剥蚀作用对于气藏的形成与保存的影响需要具体分析,具封闭条件的不整合面可能成为煤成气运聚的有利通道,不具封闭条件的不整合面以及剥蚀的强度过大可能成为煤成气藏散失的关键。

崖13-1构造每百万年的散失量相当于一个大中型气田储量,只是因为崖13-1气田目前仍处于“储量递增期”,补充率高,实际聚集的气量为现今气田储量的3.3倍,补充率远大于散失率,动态保存条件仍然很好。

中国北方的石炭纪—二叠纪含煤岩系,因为后期构造演化的分异,西部、东部、南部煤成气前景截然不同。上二叠统龙潭组含煤岩系在中国南方分布很广,在下扬子区苏皖浙赣以及上扬子区贵州西部龙潭煤系中富含树皮煤,原始沉积条件不仅具有形成煤成气,也具有形成煤成油的物质基础。许多专家都以此作为生成煤成油物质基础的典型开展了大量研究。但是,印支期以来复杂而强烈的构造演化史以及强烈的构造变形,部分地区演变成为复杂的构造推覆体(如苏南、皖南),部分地区强烈抬升(如贵州、云南、湘鄂西),龙潭组多暴露地表,遭受剥蚀,所生成的煤成气(油)多被散失,保存条件很差。这些地区广布的沥青脉、古油藏和油气苗,就是龙潭组源岩曾生成、聚集形成煤成油气藏被破坏的例证。只在局部有一定保存条件的地区(如黄桥地区华泰3井)发现了低产轻质原油,苏南地区残存的煤成油(如句容残留的煤成油藏);在部分新生代强烈沉降凹陷区,具有“二次生烃”潜力及保存条件,为形成中小型煤成气田提供气源,如朱家墩小型煤成气田。

库车、准南、塔西南富煤成气凹陷,是中国重要的煤成气勘探地区之一,都因喜马拉雅中晚期天山、昆仑山的强烈隆升而具有早期缓慢沉降和晚期快速沉降特点,使含煤岩系有机质在挽近时期(新近纪至第四纪)才进入快速演化生烃和成藏阶段,是中国煤成气超晚期(喜马拉雅中晚期)快速成藏的主要地区之一,但由于各种构造地质条件匹配程度的差异,煤成气前景不同。

新近纪以来是库车类前陆盆地最主要的发育时期,该时期的一系列地质构造活动,将互为矛盾的因素有机组合,成为形成大型煤成气聚集的有利因素。例如急剧沉降、快速堆积红色建造本身不利于油气生成,但确使侏罗纪含煤岩系深埋地腹,有机质在很短时间内进入快速演化,生成大量煤成烃。现在,源岩尚处于生气高峰阶段,有活跃的气源(“活气源”)补给;强烈的构造挤压应力所产生的断层系统是天然气保存的不利因素,但在巨厚膏盐岩的封盖作用下,断层系统转变成为快速充注的高效输导体系;强烈的构造挤压应力产生的一系列推覆断层形成的圈闭,在膏盐层的封盖下,成为高效地储聚煤成气的场所。使库车富煤成气凹陷具有丰富的烃源、良好的储层、卓越的封盖层、比较完整的半背斜圈闭、畅顺的油气充注通道(主要是断裂)等成藏要素的有序耦合,以及和异常流体压力封存箱内载气水循环对流作用等有利条件,为形成以克拉2特大型气田为主组成的天然气聚集区创造了极为有利的地质条件。主成藏期为新近纪末直至现在,成为我国重要的超晚期成藏的煤成气聚集区。为此,赵文智等(2005)将库车陆内前陆型含煤盆地确定为“低地温场晚期快速深埋型煤系高效气源烃”的实例。

塔西南富煤成气凹陷也是新近纪至第四纪强烈沉降,使深部侏罗纪含煤岩系有机质在新近纪以后才进入主生烃期,但沉积时期及沉积后的构造地质条件匹配程度不如库车坳陷。原始沉积环境不如库车坳陷,侏罗纪含煤岩系主要分布在昆仑山前缘,分部较局限,粗碎屑含量较高,有机质丰度相对较差;新生代以来的构造地质环境分异较大,沉降幅度变化很大。因此,煤成气前景明显差于库车坳陷。

准噶尔盆地南缘富煤成气凹陷,据煤岩显微组分资料,侏罗纪含煤岩系原始沉积环境优于库车坳陷,其有机质不仅有利于形成煤成气,还可以形成煤成油,但后期构造地质环境复杂,在多排构造上,侏罗系已出露,保存条件较差,虽然煤成油气显示丰富,但至今仅在紧邻盆地内侧的齐古等构造发现了小型煤成气田(图9-15)。

图9-15 准噶尔盆地南缘西部构造模式及演化图

(据宋岩等,2000)

因为地质条件的复杂性和多因素性,我们不能定量地计算每个煤成气田各种散失因素的具体比例,但是,有一点是肯定的,含煤岩系沉积后所经历的地史时间越长,构造地质环境越复杂,对含煤盆地转化成为含气(油)盆地的影响因素越多,越不利于含煤盆地向含气(油)盆地转化,形成大型和特大型煤成气田的要求越高,所需要聚集的煤成气量越大。生气高峰期和成藏期越晚,形成大型和特大型煤成气田的散失量越小,越有利于煤成气的较大聚集和保存,越有利于含煤盆地转为成为含气(油)盆地。

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