地质科学  2016, Vol. 51 Issue (2): 547-560   PDF    
祁连山北阿拉善地体特征及其大地构造演化

吴晓智1, 赵玉梅2, 王桂君3, 郑民1    
1. 中国石油勘探开发研究院 北京 100083;
2. 新疆油田公司勘探开发研究院 新疆克拉玛依 834000;
3. 新疆油田公司实验检测研究院 新疆克拉玛依 834000
基金项目: 国家重大科技专项"中国大型油气田及煤层气勘探开发技术发展战略"(编号:2011ZX05043)资助
吴晓智,男,1964年12月出生,博士,高级工程师,矿产普查与勘探专业.E-mail: wxiaozhi@petroChina.com.cn
2015-10-10 收稿, 2016-03-18 改回.
摘要: 祁连山北阿拉善地块在大地构造位置上处于中亚造山带、塔里木板块、祁连山—秦岭造山带和华北板块之间.阿拉善地体在太古代—元古代作为一个相对独立的小地体发育, 其结晶基底岩性与塔里木板块、华北板块存在一定程度差异.受加里东构造运动影响, 板块与地体表现为南聚北散特点; 在中奥陶世早期阿拉善地体与华北板块拼为一体, 进入板块整体演化阶段.中海西构造运动期, 北部早二叠世古亚洲洋关闭, 发育新增地壳, 形成北缘沟弧盆体系; 晚海西构造运动期, 阿拉善地体向南俯冲, 祁连山洋关闭, 地壳增生, 阿拉善地体与塔里木板块、华北板块焊接在一起.新特提斯构造运动对其影响巨大, 南缘表现为"左旋"走滑, 北缘表现为"右旋"走滑, 古生代所形成构造带均受到新生代北东向构造的强烈改造.阿拉善地体频繁的构造运动, 致使其南北部相对稳定的燕山期所形成的煤系中小盆地群(阿拉善—银额盆地群、北山盆地群、河西走廊盆地群、祁连山东部盆地群、祁连山西部盆地群、阿尔金盆地群、柴达木周缘盆地群), 也相应发生快速沉降与快速抬升过程, 后期均遭受强烈改造与破坏, 不仅造就烃源岩欠发育, 就是造成储集层致密, 总体不利于油气的生成、运移、聚集成藏, 油气勘探前景欠佳.
关键词: 阿拉善地体    基底性质    区域构造演化    油气聚集    勘探前景    

中图分类号:P542, TE122    doi: 10.12017/dzkx.2016.016

中国西部阿拉善地块在大地构造位置上处于塔里木板块、华北板块、祁连山—秦岭造山带之间,大地构造位置特殊(图 1)。阿拉善地块位于华北克拉通西部;被认为是华北克拉通的组成部分。阿拉善地块研究程度相对较低,由于缺乏前寒武纪变质基底的组成、性质及形成时代、后期地体活化与构造改造等资料,制约了对整个华北克拉通形成与演化的解读。近年来,对阿拉善地块与东部地区的前寒武系基底研究取得一些重要进展;耿元生等(2006)将原被统称为阿拉善群的前寒武基底解体为新太古代叠布斯格群、早古元古代巴彦乌拉山群、古—中元古代阿拉善岩群以及古元古代波罗斯坦庙杂岩和新元古代毕及格台杂岩,这似乎表明阿拉善地块存在太古代变质基底,应与华北克拉通属同一结晶基底;李俊健等(2004)在叠布斯格群下部斜长角闪岩中获得Sm-Nd模式年龄为3 018±49 Ma,也认为阿拉善地块存在中太古代古老陆壳。而另一些学者在巴彦乌拉山和庆格勒图附近的变质基底岩石中获得的基底岩性与岩石年龄(结晶基底年龄)为古元古代或中新元古界(曾建元等,2006);均与前人研究结论存在较大差异。因此,从进一步理清区域地层层序、区域地体属性、区域构造格局,开展阿拉善地体基底属性研究,地体形成与演化分析,将对认清中国西部各大板块、地体之间拼贴演化、相互作用及后期活化构造改造作用,明确沉积盆地属性、盆地类型及油气生成条件,指导河西走廊带中小盆地群油气勘探意义重大。

图 1 祁连山北阿拉善地块大地构造位置 Fig. 1 Tectonic position of Alxa terrane in the North Qilian
1 阿拉善地块基底性质

以中部北大山构造带为界,可将阿拉善地块分为东、西两部分;西阿拉善地块西南紧邻祁连山造山带,前寒武纪变质基底出露于龙首山与北大山地区,龙首山地区称为龙首山岩群,岩性为中-上太古界灰色黑云角闪片麻岩、二云石英片岩与花岗闪长质片麻岩、紫苏花岗岩;北大山地区称为北大山杂岩,岩性为中-上元古界大理岩、白云岩与含石榴子石角闪片岩。宫江华等(2012)报道,西阿拉善陆块具有典型TTG片麻岩特征,LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为2 522±30 Ma,变质重结晶边的年龄为2 496±11 Ma,近一致的岩浆结晶年龄和变质年龄表明它们属于同一构造热事件的产物(宫江华等,2012);表明其TTG片麻岩主要源区形成于中新太古代,并于新太古代末期发生再次改造作用,并与华北板块基底同时代TTG岩石保持一致;东阿拉善地块东缘紧邻贺兰山造山带与鄂尔多斯盆地西缘,其前寒武纪变质基底主要出露于雅布赖山、叠布斯格山与巴彦乌拉山地区,分别称为雅布赖杂岩、叠布斯格群与巴彦乌拉山群,岩性分别为上太古界角闪质片麻岩、花岗质副片麻岩、大理岩与紫苏花岗岩及中上元古界白云岩、板岩及角闪质千枚岩;因此与西阿拉善陆块岩性存在一定程度差异,其变质程度更深(宫江华等,2013),高级变质作用改造集中于1 900~1 800 Ma(宫江华,2013)。前寒武系结晶基底属性也可以通过其后期充填沉积物序列与沉积物种矿物属性加以区别研究;通过祁连山造山带、阿拉善陆块、华北板块三者结晶基底形成之后的奥陶系沉积物碎屑锆石年龄谱特征进行推断(图 2)(张进等,2012),华北板块上的鄂尔多斯西缘奥陶系基本上没有小于1 000 Ma沉积碎屑锆石,而阿拉善陆块东缘地区却缺失华北陆块2 000~1 800 Ma沉积碎屑锆石(张进等,2012);表明北祁连造山带、阿拉善陆块、华北板块寒武系、奥陶系物源来自不同方向;阿拉善陆块在太古代虽具有与华北陆块相似陆壳增生基底,但新生陆壳稳定性差,中-晚元古代很快进入活化阶段,由被动大陆边缘转为地体解体、活动大陆边缘阶段。

图 2 阿拉善东缘—北祁连—鄂尔多斯西缘奥陶系碎屑锆石年龄谱(据张进等,2012) Fig. 2 Detrital zircon ages of Ordovician strata in East Alxa-North Qilian-West Ordos(after Zhang et al.,2012)

阿拉善地体在太古代—元古代时期作为一个相对独立的小地体发育,其结晶基底岩性与塔里木板块、华北板块存在一定程度差异,阿拉善地块发育1 000~800 Ma与600~400 Ma构造热事件,而在华北板块上基本没有反映。受加里东构造运动影响,板块与地体表现为南聚北散特点;在中奥陶世早期阿拉善地体与华北板块拼为一体,进入板块整体演化阶段。中海西运动期,北部早二叠世古亚洲洋关闭,发育新增地壳,形成北缘沟弧盆体系;晚海西运动期,该地体向南俯冲,祁连山洋关闭,地壳增生,阿拉善地体与塔里木板块、华北板块焊接在一起。横穿祁连山中部的天然地震三维速度结构剖面(董治平等,2007)能够清楚地反映,阿拉善地块呈“低速舌形体”插入河西走廊下部(图 3),在龙首山构造带形成了低角度“俯冲陆陆碰撞”,间接证实了北祁连造山带属于青藏板块的一部分,而有别于西阿拉善微陆块(董治平等,2007)。这表明区域内存在明显地壳不均衡与俯冲作用,与柴达木与华北地块分离,地体表现出独立发育特征。

图 3 中国西部河西走廊中部天然地震三维速度结构剖面(据董治平,2007年) Fig. 3 3D velocity structure profile of the nature seismic data in the central Hexi corridor(after Dong,2007)

与全球主要的陆壳生长时期一致,华北克拉通广泛出现的约2.5 Ga事件是古老陆壳的再造;表明约2.5 Ga也是华北克拉通相对较弱的陆壳增长时期。阿拉善地体早期太古界结晶基底似乎也对应全球构造循环,经历了该构造演化过程;阿拉善地体晚元古代片麻岩表现出原岩在晚元古代重熔再造特征;反映出阿拉善地体在中、新元古代之后开始逐渐脱离华北板块,基本以一相对独立的微地体发展演化;在加里东、海西、燕山和喜马拉雅构造期多次变动,活化特征明显(张文等,2013)。

2 阿拉善地块构造演化

阿拉善地块构造位置特殊,在中太古代与华北地块同时形成陆壳增生,晚太古代吕梁运动致使早期形成的陆壳解体,在东阿拉善形成新的增生陆壳,并在晚元古代—震旦纪受兴凯运动影响及华北板块重新聚合作用下,东、西阿拉善地块的太古界原岩发生重熔再造又聚合在一起,形成一个相对独立的微地体(李文渊等,2004)。进入加里东运动期,早期寒武纪阿拉善地体地台碳酸盐岩相相对稳定,奥陶纪在祁连山与华北地块的强烈推挤作用下,阿拉善地体开始进入地体活化阶段,局部解体,沿西缘龙首山、东缘贺兰山构造带发育前陆盆地相复理石堆积(徐东卓等,2014)。加里东中-晚期,石炭—二叠纪在西伯利亚板块作用下,聚集在一起的微地块始终处于构造活动带边缘,构造变形强烈,原型盆地被强烈改造。燕山期,除早期处于拗陷或断陷期外,总体处于抬升剥蚀期。喜马拉雅期新特提斯构造运动对其影响巨大,随着印度板块向北推挤,致使塔里木板块与华北板块之间,通过阿尔金断裂带,发生强烈走滑;作为二者之间具有活化特征的阿拉善地体,构造反映强烈,南缘表现为左旋走滑,北缘表现为右旋走滑,古生代所形成构造带,均再次受到新生代北东向构造的强烈改造(陈文彬等,2006)。

阿拉善东缘中奥陶统米钵山组为在比较活动构造环境下的一套沉积物,其厚度巨大,明显区别于华北克拉通同时代的沉积层岩性。米钵山组砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄结果指示,东缘奥陶系的物源主要为晚元古代与早古生界地质体;晚元古代成分主要来自于阿拉善地体,早古生代锆石主要来自北祁连地区,几乎没有同期的华北地块信息;这表明阿拉善地体与华北地块在早古生代就已分离成为相对独立的微地体;在奥陶纪阿拉善地体与鄂尔多斯地块之间并不存在“贺兰坳拉槽”或“贺兰裂谷”,而应属于北祁连早古生代造山带周缘前陆盆地。米钵山组复理石砂岩锆石分布及其变化过程也反映出北祁连造山带(岛弧)向阿拉善地体逐渐靠近,其间残余洋盆逐渐俯冲消失的过程。中加里东运动期,阿拉善地体与华北克拉通又开始走向拼贴,焊接在一起。进入晚加里东运动期,阿拉善地体受塔里木板块与华北板块共同作用,地体开始活化,构造运动再次强烈发生(郑荣国等,2013),而相邻的鄂尔多斯地体则处于相对稳定陆内沉积构造环境。阿拉善地体北缘雅干构造带可能为哈萨克斯坦板块与塔里木板块的分界处。雅干构造带的下古生界主要为中奥陶世地层,该套地层的下、中岩组为一套连续沉积的浅海相中基性火山—碎屑岩建造,上岩组则以中、酸性火山岩为主,为一套浅海相砂岩—中酸性火山岩组合。上古生界为一套晚泥盆世—中石炭世火山岩类碎屑岩组合,碎屑岩中以不成熟的长石质硬砂岩居多,并含有较多的不稳定矿物。雅干构造带古生代的沉积地层中含有基性、中性和酸性火山岩,火山岩性质随时间也表现出一定的演化趋势,即从中奥陶世的基性玄武岩溢流到中石炭世的酸性火山岩喷发。该建造组合显示出火山弧基本属性,反映了其火山岛弧逐渐成熟演化的过程(包创等,2012)。因此,阿拉善北缘应是一个从中奥陶世开始发育起来的不成熟岛弧,大约在中石炭世结束了岛弧的演化并开始向南俯冲碰撞。海西运动中期,二叠纪时,北缘雅干构造带所发育的一套火山—碎屑岩沉积,沉积粒度的变化反映出由海相向陆相演化的过程,反映了碰撞期后的持续隆升。南部的珠斯楞—杭乌拉地区则接受巨厚沉积,形成具有浊积岩特征的复理石建造,并伴有玄武岩喷发,反映二叠纪北缘边陲沉积盆地存在逐渐加深趋势,属后期裂谷产物。燕山运动早期,阿拉善地体总体处于南部祁连山与北部外蒙古残余洋壳俯冲碰撞消亡后的相对稳定期,伸展构造环境占主导,沿碰撞带前缘与地体主体发育中生代断陷与小型拗陷型沉积盆地,为油气的生成与成藏创造了一定物质条件。燕山运动中-晚期,阿拉善地体受塔里木与华北板块整体抬升影响,又遭受大规模剥蚀及夷平,致使本不发育的烃源岩层遭受剥蚀与破坏。进入喜马拉雅运动期,受新特提斯构造阿尔金走滑断裂带强烈推挤与走滑,阿拉善地体构造隆升强烈,原有构造格局进一步强化(俞晶星等,2013);北部强烈隆升,西北部沉降,东北部抬升。

阿拉善地体构造演化过程表明,阿拉善地体与祁连山造山带沉积盆地均为在海西期褶皱基底之上发育起来的沉积盆地,为中生代残余盆地,主要沉积陆相的三叠统红层、中-下侏罗统煤系与白垩系粗碎屑地层;除西北部沉积盆地具有一定继承性外,阿拉善地体上主体沉积盆地均与祁连山造山带山间盆地、前陆盆地一样,盆地内油气生成的烃源岩或已形成的油气藏均发生严重破坏与散失,难以得到有效保存。

3 阿拉善地块与油气聚集

阿拉善地体上发育众多中小型沉积盆地,沿中央北大山构造带基本分为东、西两部分;由于构造强弱的差异性,造就各个盆地油气成藏条件存在较大差异。目前仅于酒泉盆地获得工业性油流,在雅布赖、银—额、民和、巴彦浩特盆地获得低产油气流(图 4)。

图 4 祁连山北部河西走廊地区主要沉积盆地分布 Fig. 4 Distribution of the main sedimentary basins in the Hexi corridor area of the northern part of Qilian
3.1 酒泉盆地

酒泉盆地大地构造位置处于阿拉善地块西端与北祁连造山带的结合部位,盆地南缘发育前陆盆地,古生界掩覆体掩覆于中生界之上,中新生界被掩覆面积可达1 100 km2。酒泉盆地受阿拉善地块形态、构造演化影响较深;具有酒西坳陷、嘉峪关隆起、酒东坳陷3个一级构造单元,酒西坳陷沉积岩厚度大于酒东坳陷。白垩纪伸展断陷特征明显,沉积巨厚(图 5);古近纪挤压前陆特征明显,具有南北分带的地质结构。

图 5 阿拉善地块西部酒泉盆地青西坳陷窟窿山JX03-45二维地震剖面 S.志留系;K1.下白垩统;AnK.前白垩系;K1z.中沟组;K1g2+3.下沟组二、三段; K1g1.下沟组一段;K1g0.下沟组反射层;K1c.赤金堡组 Fig. 5 2D seismic profile(JX03-45)of the Qingxi depression in the Jiuquan Basin in the western part of the Alxa terrane

酒泉盆地前寒武基底由阿拉善地块结晶基底构成,盆地沉积基底由早古生代褶皱基底构成;即加里东运动使北祁连下古生界褶皱回返,形成北祁连加里东褶皱带;并与阿尔金地块、阿拉善地块拼合卷入构成酒泉盆地沉积褶皱基底。沉积盆地的形成与发育明显受到北祁连造山带与阿拉善地体构造演化控制,晚古生代—三叠纪,受北祁连加里东褶皱带的隆起,边缘沉积了早-中泥盆世山麓堆积的红色磨拉石建造,石炭纪时期海水时进时退,形成海陆交互相沉积,二叠纪—早-中三叠世转为陆相沉积,印支运动时期,受北部西伯利亚板块强烈推挤,发生强烈构造隆起作用,酒泉盆地缺失晚三叠世沉积。燕山构造运动时期处于构造应力松弛期,早-中侏罗世,由于断块活动,在盆地南、北缘形成小型断陷盆地;中侏罗世末期,燕山运动第一幕,致使前白垩系遭受断裂、褶皱变形,中-下侏罗统地层由于遭受强烈褶皱、剥蚀而零星分布,受古祁连山北缘断裂强烈活动,形成推覆,盆地南北山系上升,形成盆地雏形。沉积盆地形成之后,盆地在中、新生代主要经历了早白垩世拉张断陷期和古近—新近纪挤压拗陷期两个构造旋回,即中生代盆地处于伸展裂陷环境,新生代盆地处于挤压收缩环境,沉积盖层具断坳叠置的双层结构(李相博等,2006),后期对先期地质构造面貌的改造大于继承,造成了盆地南部中新生界构造层内构造样式的多样化。油气生成、聚集主要发生于白垩纪断陷期;新生代构造改造强弱也决定其油气成藏的后期有效保存;东侧后期构造改造强度大于西侧,西侧沉积岩厚度、油气成藏条件明显优于东侧,西侧油气发现也明显多于东侧。

3.2 雅布赖盆地

雅布赖盆地大地构造位置处于阿拉善地块中部偏北部位,盆地也经历多期构造运动、构造叠加,形成多套构造层,因此构造较为复杂。燕山运动早期,形成东西向雅布赖拉张断陷,主控断裂为北大山正断层,沉积中心位于盆地南部;燕山运动中期,碰撞造山作用导致盆地北部急剧抬升,使中-下侏罗统遭受强烈剥蚀,造成缺失有效烃源岩层系;燕山运动晚期,阿拉善地块及其北部地区处于伸展构造环境,盆地南缘雅布赖山前产生东西向正断层,活动急剧,快速沉降,形成了北东向展布的新拉张断陷盆地(钟玮等。2013),在断陷内充填了较厚的中-下侏罗统煤系地层,为烃源岩的有效发育奠定基础。喜马拉雅运动期,受阿尔金构造走滑带强烈挤压,雅布赖盆地南部形成北西向南倾逆冲的推覆构造,致使雅布赖与北大山正断层发生错断瓦解,最终形成“东隆西坳,南断北超”的挤压拗陷构造格局(图 6)。雅布赖盆地主体沉积凹陷具有较强分割性,沉降凹陷分布于南部,最大沉积岩厚度为5 400 m;凹陷内侏罗系最为发育,中侏罗统新河组、青土井组暗色泥岩、煤岩为烃源岩,砂岩为储集层,新河组泥岩互层作盖层,构成盆地内最主要的含油气组合(杨福忠等,2003)。由于雅布赖盆地具有特定的早期深埋,晚期抬升的破坏构造格局,造就侏罗系砂岩储层在早期强烈压实致密,侏罗系煤系烃源岩成熟较晚,构造发育期与烃源岩排烃期不匹配,生成油气主要表现为近源成藏与层内滞留,形成源内自生自储的源内低渗致密成藏。 雅布赖盆地大地构造位置处于阿拉善地块中部偏北部位,盆地也经历多期构造运动、构造叠加,形成多套构造层,因此构造较为复杂。燕山运动早期,形成东西向雅布赖拉张断陷,主控断裂为北大山正断层,沉积中心位于盆地南部;燕山运动中期,碰撞造山作用导致盆地北部急剧抬升,使中-下侏罗统遭受强烈剥蚀,造成缺失有效烃源岩层系;燕山运动晚期,阿拉善地块及其北部地区处于伸展构造环境,盆地南缘雅布赖山前产生东西向正断层,活动急剧,快速沉降,形成了北东向展布的新拉张断陷盆地(钟玮等。2013),在断陷内充填了较厚的中-下侏罗统煤系地层,为烃源岩的有效发育奠定基础。喜马拉雅运动期,受阿尔金构造走滑带强烈挤压,雅布赖盆地南部形成北西向南倾逆冲的推覆构造,致使雅布赖与北大山正断层发生错断瓦解,最终形成“东隆西坳,南断北超”的挤压拗陷构造格局(图 6)。雅布赖盆地主体沉积凹陷具有较强分割性,沉降凹陷分布于南部,最大沉积岩厚度为5 400 m;凹陷内侏罗系最为发育,中侏罗统新河组、青土井组暗色泥岩、煤岩为烃源岩,砂岩为储集层,新河组泥岩互层作盖层,构成盆地内最主要的含油气组合(杨福忠等,2003)。由于雅布赖盆地具有特定的早期深埋,晚期抬升的破坏构造格局,造就侏罗系砂岩储层在早期强烈压实致密,侏罗系煤系烃源岩成熟较晚,构造发育期与烃源岩排烃期不匹配,生成油气主要表现为近源成藏与层内滞留,形成源内自生自储的源内低渗致密成藏。

图 6 阿拉善地块中部雅布赖盆地YBL97-69重新处理地震剖面 K.白垩系;AnJ.前朱罗系;J3s.沙枣河组;J2q.青土井组;J2x2.新河组上段;J2x1.新沟组下段 Fig. 6 Reprocessed seismic profile(YBL97-69)of the Yabulai Basin in the central part Alxa terrane
3.3 银—额盆地

银根—额济纳旗盆地(简称银—额盆地)大地构造位置处于阿拉善地块北部,其恩格尔乌苏—巴音查干缝合带以北为晚古生代岛弧—岩浆带组成基底;恩格尔乌苏—巴音查干缝合带以南则为发育在阿拉善陆块之上的晚古生代“活化”基底;盆地基地具有以缝合带南北分带,阿尔金断裂东延部分东西分区的特点。

银—额盆地三叠纪—侏罗纪总体处于板内构造演化阶段(罗开平等,2004);三叠纪—侏罗纪为断陷发育初期阶段,早-中三叠世处于构造造山期的隆升环境,基本处于沉积剥蚀阶段;晚三叠世进入造山期后的地壳拉伸松弛阶段,局部沉积陆相粗碎屑,表现为陆相磨拉石建造。侏罗纪早期,在继承晚三叠世张性构造与基底断裂的基础上,发育北东向和北东东向断裂系统,断陷发育,北部与南部接受了相对较厚的中-下侏罗统煤系沉积;侏罗纪末期正断裂发生反转,逆冲推覆,地层抬升遭受剥蚀,大部分地区缺失上侏罗统,并早-中侏罗统遭受一定程度的剥蚀。早白垩世为断陷全面发育阶段,沿着拉开的张裂面进行垂向滑动,当断裂性质恢复正断层性质时,盆地进入张扭、断陷为主的深陷阶段,以陆相细粒沉积为主。晚白垩世为构造平稳阶段,区域性的补偿作用使其在比前期裂陷更大的范围形成坳陷,表现为平稳的整体拗陷沉降;上白垩统表现为“填平补齐”沉积形态,沉积范围不断扩大。进入新生代,盆地整体处于陆内汇聚阶段,由于印度板块向北俯冲,区域构造应力场发生巨大改变,阿尔金走滑构造强烈走滑挤压;盆地也由前期引张应力场、断陷构造变形转变为挤压走滑应力场与挤压变形状态,从而使盆地形成挤压抬升的构造背景,老的基底断裂反方向活动,由正断层变为逆断层,并产生大量新断裂;古近系—新近系沉积发育不全,分布局限。随着构造改造作用加强,盆地东、西部断陷成藏差异越来越明显;盆地主要断陷白垩系火山岩刺穿,断裂通天,基本丧失油气生成、运聚有效保存条件。

3.4 民和盆地

民和盆地大地构造位置处于阿拉善地块南部,盆地基底与阿拉善地体演化一致(即前寒武的结晶基底发育阶段,早古生代的陆内造山阶段,晚古生代的陆内褶皱隆升阶段)。相对应各裂陷作用、造山作用和岩浆侵入活动使相对独立、完整的阿拉善微板块在地质结构上趋于复杂化,形成一个复杂的“准地块”;新生代时期,沉积盆地构造演化旋回经历了印支期边缘拗陷发育阶段,燕山期陆内伸展拗陷发育阶段和喜马拉雅期陆内挤压拗陷发育阶段(张虎权,1998),致使盆地总体表现为中生界沉积盆地特征。

民和沉积盆地经历了印支、燕山、喜马拉雅3期构造运动;成盆旋回具有一定连续性和稳定性,改造过程具有一定的灾变性和间断性。印支运动期,在弱挤压应力场的背景下,祁连区东部的沉降带主要集中于阿拉善、中祁连和鄂尔多斯地块的结合带上,沉降带的主体是近东西向分布的北祁连—河西走廊过渡带,向东延伸至西吉—双临盆地北部的靖远坳陷,并与六盘山盆地相连。燕山构造运动早期,整体处于伸展应力场背景,地壳薄弱区形成裂谷沉降带,为伸展裂谷盆地的发育奠定了基础。在稳定地块上,发生稳定热沉降作用,形成弱伸展拗陷盆地。早白垩世末的燕山四幕构造运动成为祁连区区域构造演化的转折点,从晚白垩世以后,祁连区整体进入挤压应力场的控制作用之下,形成了广泛分布的弱挤压拗陷盆地。喜马拉雅运动期的改造作用使盆地内的燕山期构造格局叠合了喜马拉雅期构造特征,构造格局进一步复杂化;盆缘区表现为冲断作用和差异抬升,盆地内则表现为走滑分隔和转换挤压、对燕山期挤压收缩构造的叠合改造,形成一些雁行式排列的构造群,这些构造对于喜马拉雅期油气成藏作用具有重要的意义(谢楠等,2010);中-下侏罗统源外油气多遭受破坏而散失,仅中-下侏罗统源内能够形成致密储集层油气藏。

3.5 巴彦浩特盆地

巴彦浩特盆地处于阿拉善地块东部,基底属太古代—早元古代中—深变质的古老结晶岩系;加里东构造运动期使北祁连海槽封闭褶皱,发生向北或东北方向的逆冲,形成前陆盆地,沉积巨厚的寒武—奥陶系。海西构造运动期,区域内发生整体构造抬升和北东向构造变形,形成陆内拗陷型沉积充填。燕山构造运动早期,东缘贺兰山冲断隆起,巴彦乌拉山古陆进一步崛起,南缘走廊过渡带向北逆冲,致使盆地周边发生不均衡阶梯状断陷,并伴随接受厚愈千米的红色碎屑岩沉积,构成现今中新生界断坳型(箕状)盆地格局;盆地总体表现为内陆石炭系坳陷与中生代断陷双层构造复合叠置特征(熊保贤等,2000)。依据盆地上古生界褶皱基底形态划分为西部坳陷、东部坳陷、南部坳陷与中央隆起带4个一级构造单元;西部坳陷与中央隆起带缺失石炭系烃源岩层,油气成藏条件不佳,东部坳陷与南部坳陷发育石炭系烃源岩层系,具有一定的油气成藏条件,仅各坳陷北部所发育的东向局部构造,仅有后期构造变动较弱、靠近生烃凹陷的才具有较好的成藏条件。

3.6 南祁连盆地

南祁连盆地位于祁连褶皱系的祁连山南部,盆地西邻阿尔金断裂,北缘和东缘被中祁连南缘断层和尕海断裂与中祁连断块相接;盆地的南缘紧邻宗务隆山海西构造带与柴达木和茶卡印支褶皱带相接。盆地具有两坳夹一隆的构造格局。盆地构造具有南北分带,东西分块的特点。南部坳陷带由党河、哈拉湖、下日达、青海湖坳陷组成。南部坳陷带中大多缺失晚古生界和三叠系海相沉积盖层。北部坳陷带由野马滩、疏勒、木里3个坳陷组成。上古生界和中新生界发育较为齐全,而且都具有海、陆相双层沉积盖层结构。其中疏勒、木里坳陷面积大,双层结构层位齐全,沉积岩盖层厚度大。从最新部署实施二维地震剖面特征看(图 7),侏罗系、三叠系、二叠系发育较全,厚度4 000 m以上,侏罗系和三叠系接触关系清楚,侏罗系北厚南薄最厚处达1 000 m以上;二叠—三叠系以向南冲断为主,剖面中段褶皱顶部地层遭受剥蚀相对较薄,南北两翼地层较厚,最厚处达2 000 m以上。南祁连盆地发育石炭、三叠、侏罗系3套生油层。石炭系烃源岩主要分布在盆地北部边缘,木里坳陷北部地区,有利于生气。三叠系主要有两套烃源岩,一套为中三叠统大加连组的海相碳酸盐岩,另一套为上三叠统尕勒得寺组以暗色粉砂质泥岩、页岩及泥岩为主的碎屑岩;其中尕勒得寺组木里坳陷中最有生油气潜力的一套烃源岩层系,有机质热演化程度普遍较高,有利生油。侏罗系仅分布在南祁连盆地北缘,有机质丰度较高,为一套较好的生油岩,成熟度适中(龚文强等,2013)。最新钻探结果证实,南祁连盆地木里坳陷侏罗系发现良好油气显示;但盆地主体处于造山褶皱带之上,坳陷内有效烃源岩后期多遭受抬升剥蚀与强烈改造,油气藏基本破坏殆尽;因此,坳陷油气勘探前景不佳。

图 7 阿拉善地块南部南祁连盆地QL10-311地震(叠加)剖面 Fig. 7 Seismic(post-stack)profile(QL10-311)of the southern Qilian Basin in the south part of Alxa terrane(after Yumen Oil Company)
4 结论

(1)阿拉善地体并非从是塔里木板块切割而出,而是华北板块西部的一部分。西阿拉善地块北大山地区存在新太古代岩石,岩性为花岗闪长质片麻岩,具有典型TTG片麻岩特征,岩石的岩浆锆石核年龄为2 522±30 Ma,与广泛分布于华北板块克拉通之上的同时代TFG片麻岩岩石特征基本一致。

(2)阿拉善地体在晚元古代时期,已开始作为一个相对独立的微地体发育,其结晶基底岩性与塔里木板块、华北板块存在一定程度差异。阿拉善地块发育1 000~800 Ma与600~400 Ma构造热事件,而在华北板块上基本没有反映。受加里东构造运动影响,板块与地体表现为南聚北散特点;在中奥陶世早期阿拉善地体与华北板块拼为一体,进入板块整体演化阶段。随着中海西期构造运动的发展,北部早二叠世古亚洲洋关闭,发育新增地壳,形成北缘沟弧盆体系。随着晚海西期构造运动的发展,阿拉善地体向南俯冲,祁连山洋关闭,地壳增生,阿拉善地体与塔里木板块、华北板块焊接在一起。

(3)阿拉善构造位置特殊,喜马拉雅运动期的新特提斯构造运动对其影响巨大,随着印度板块向北推挤,致使塔里木板块与华北板块之间,通过阿尔金断裂带,发生强烈走滑;作为二者之间,具有活化特征的阿拉善地体,构造反映强烈,南缘表现为左旋走滑,北缘表现为右旋走滑,古生代所形成构造带都受到新生代北东向构造的强烈改造。

(4)阿拉善地体频繁的构造运动,致使在其南北部相对稳定的燕山期所形成的煤系中小盆地群(阿拉善—银额盆地群、北山盆地群、河西走廊盆地群、祁连山东部盆地群、祁连山西部盆地群、阿尔金盆地群、柴达木周缘盆地群),也相应发生快速沉降与快速抬升过程,后期均遭受强烈改造与破坏,不是烃源岩不发育、储集层致密,就是油气藏保存条件变差;总体不利于油气的生成、运移、聚集成藏,总体油气勘探前景欠佳。

致谢    玉门油田公司提供了地震剖面资料,在此表示感谢!

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Geological characteristics and tectonic evolution of Alxa terranein the northern Qilian Mountain

Wu Xiaozhi1, Zhao Yumei2, Wang Guijun3, Zheng min1    
1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083;
2. Research Institute of Exploration & Development of Xinjiang Oil Field Company, Karamay, Xinjiang 834000;
3. Research Institute of Experiment and Detection, Xinjiang Oil Field Company, Karamay, Xinjiang 834000
Abstract: Alxa terrane is located among Tarim block, North China block and Qilian-Qinling orogen. Alxa terrane was independently developed during the Archean-Proterozoic. Its crystalline basement displays certain differences with those of the Tarim plate and the North China plate in the lithology. Influenced by the Caledonian event, the Alxa terrane and its adjacent plates are characterized by convergent in the south and divergent in the north. In the Early Middle Ordovician, the Alxa terrane collided with the North China plate, and they share a common evolutionary stage as a unified plate. During the Middle Hercynian period, the Early Permian paleo-Asian ocean to its north was closed and juvenile crust was developed, forming a trench-arc-basin system. In the Late Hercynian period, the Alxa terrane subdued toward the south, the Qilian ocean was closed, generating abundant juvenile crust, and Alxa terrane was amalgamated with the Tarim and North China plates. Neo-Tethys tectonics played a significant influence on Alxa terrane, as suggested by the left-lateral strike-slip at its southern margin and the right-lateral strike-slip at its northern margin. In addition, the Paleozoic structures were modified by the Cenozoic NE-trending structural deformations. The frequent tectonic activities in Alxa terrane led the relatively stable Yanshanian coal-bearing medium-small basins(including Alxa-Yin'e Basin group, Beishan Basin group, Hexi Corridor Basin group, East Qilian Basin group, West Qilian Basin group, Altun Basin group, Chaidamu Basin group)to begin to subside or uplift rapidly. Afterward, these basin groups experienced strong modifications, which resulted in either lack of source rock or tight reservoir. As a whole, these factors are not to the advantage of the generation, migration and accumulation of hydrocarbons, showing poor prospects for petroleum exploration.
Key words: Alxa terrane    Basement properties    Regional tectonic evolution    Hydrocarbon accumulation    Exploration prospect