Question

北方上古生界

Answer 1

北方上古生界广泛分布在华北地台和天山兴蒙褶皱带内。其中，鄂尔多斯、准噶尔和三塘湖盆地油气已经取得重大成功，渤海湾盆地临清坳陷上古生界的油气勘探也取得了突破，沁水盆地上古生界的煤层气勘探开发也取得了明显成果。这些成功实例，充分展示了北方地区上古生界广泛的油气勘探前景。北方上古生界是我国油气勘探的重要新层系。

（一）东北地区上古生界

初步研究结果显示，东北地区存在有一早古生代刚性基底——佳蒙地块。佳蒙地块是一个早石炭世形成的复合地块。晚石炭世该地块处于引张裂解构造环境，并逐渐演化成一个南与古亚洲洋相连通的巨大海相沉积盆地（图5-2，图5-3）。这一晚古生代海相沉积盆地的分布范围与形态与现今松辽盆地和二连盆地的分布范围与形态基本一致，说明松辽盆地与二连盆地可能均属巨大的叠合盆地（图5-4）。

图5-2 东北地区晚石炭世岩相古地理分布图

（据吉林大学，2009）

图5-3 东北地区二叠纪岩相古地理分布图

（据吉林大学，2009）

图5-4 晚古生代沉积与松辽和二连盆地的关系

（图例17代表上古生界分布区）

从不同构造体制与盆地演化的关系分析，晚古生代盆地北陆南海的早期沉积格局进一步证明佳蒙地块曾是一个独立演化的构造单元，南为古亚洲洋。由于古亚洲洋在晚古生代期间向南俯冲消减，佳蒙地块南部及其沉积环境应属于被动大陆边缘。因此，在晚二叠世-早三叠世华北板块与佳蒙地块发生碰撞的过程中，应该存在前陆盆地沉积。碰撞带北部近东西向展布的晚二叠世-早三叠世海陆交互-陆相磨拉石沉积可能与此事件有关。考虑到白垩纪以来的盆地特点，东北地区可能发育3类盆地沉积：①北窄、南宽、北东向展布的晚石炭世-中二叠世海相沉积盆地，基底为复合地块；②近东西向展布的晚二叠世-早三叠世前陆盆地，叠合在晚古生代海相沉积盆地之上；③北东向展布的白垩纪-古近纪裂谷盆地，叠合在前两者之上。根据前一轮选区研究结果，二连盆地和松辽盆地之下的上古生界可能属于同一盆地体系，而海拉尔盆地之下的上古生界属于另一盆地体系。两个盆地体系内的上古生界均发育有大量以暗色泥岩和碳酸盐岩为代表的烃源岩。因此，开展松辽盆地及其外围上古生界研究，对于揭示不同构造体制下盆地的叠合特点，开辟盆地深部上古生界油气勘查新层系具有重大的现实意义和理论意义，因为多个盆地原型的叠合是形成超大型含油气系统极为理想的构造条件（Klemme，1991），世界上许多超大型含油气盆地一般都具有叠合结构（李思田等，2004）。此外，东北地区上古生界形成的大地构造背景属于与古亚洲洋闭合有关的被动大陆边缘，具有形成油气田的大地构造背景。因为，大量的研究表明，大地构造背景与大型油气田的形成具有密切的成因联系。世界上509个大油气田的统计结果表明，38%的油田形成于被动大陆边缘盆地（Carmalt，1986）；占全球油气储量64%的877个大油气田中，有304个大油气田（占34.66%）的构造背景属于面向洋盆的被动大陆边缘盆地（Mann et al.,2003）。

近十几年来的大量研究结果，特别是大量地层学和古生物学证据表明，佳蒙地块之上发育晚古生代被动大陆边缘沉积，具有发现大型油气藏的可能性。

（二）华北上古生界

中国北方石炭系-二叠纪是中国地质历史上有机矿产生成的最重要时期，不单是重要的聚煤期，更重要的是烃源岩大量生产时期。石炭系-二叠系在中国北方发育最全、分布最为广泛，源岩发育，储层条件好。石炭系-二叠系沉积了大套含烃源岩系，其中煤层及暗色泥岩厚度大、分布广泛，是油气成藏的基础；而石炭系-二叠系油气储层也很发育，可以形成自生自储式油气藏。如胜利油田在孔西潜山、乌马营和孤北地区的煤成气勘探中亦均有发现，为古生界煤成气勘探提供了宝贵的线索。中原油田煤成气的勘探主要集中在东濮凹陷，已找到了文23、白庙、户部寨等古生新储煤成气田和混合气田，其中文23煤成气田的探明地质储量达149.4×10⁸m³，已成为中原油田的主力气田。2003年东濮凹陷文古2井于上古生界石千峰组3813.5～3834.3m井段（16.8m/3层）进行压裂，日产天然气1.1×10⁴m³、油7.0m³。鄂尔多斯盆地等地发现并建立了一批较大型煤成气田。在华北地区的东濮凹陷、冀中坳陷东部的文安—苏桥地区也找到了一批小型煤成气藏。

在全国气层气探明储量中，煤型气已占一半以上。在沾化凹陷渤93、义155井区、惠民凹陷南坡曲古1井区发现了煤型气藏。通过对孤北地区、车西地区和林樊家地区煤型气藏形成条件进行的分析，提出了一批以煤型气为勘探目的的井位部署意见，经钻探孤北古2井在3516～3688m在上古生界二叠系石盒子组解释气层63.1m/11层；孤北古1井在上古生界二叠系石盒子组4118～4139.5m井段见良好的气测异常，中途测试日产气56202m³，展示了像济阳地区这样的块区煤型气良好的勘探前景。

实践证明，煤成气不论在世界上还是在我国，都是一种具有很大潜力的天然气资源。因此石炭系-二叠系的地质基础研究和应用开发研究意义重大，关系到中国石油工业的未来发展，因此，进行系统、深入、扎实、精细的晚古生代油气基本条件研究，对指导未来石油天然气的综合勘探和高效开发，实现中国油气战略接替关系密切、意义重大。

（三）西北上古生界

1.贺西地区

贺兰山以西地区东北与巴彦淖尔盟、乌海市相连，东南隔贺兰山与宁夏回族自治区相望，西南与甘肃省接壤，北与蒙古国交界，总面积27×10⁴km²（董智等，2008）。

本地区的油气勘探至今未有大的突破，潮水只发现了小油藏；巴彦浩特盆地石炭系勘探见油气显示；银根盆地群勘探面积大（约1.23×10⁵km²），以往以白垩系为主要勘探目的层，烃源岩品质较好，明显受浅湖—半深湖—深湖相沉积体系的控制（李相博等，2006）。目前银根盆地群勘探程度仍然很低，但已有3口井获低产油气流，多口井见油气显示，展示了良好勘探前景（图5-5）。

阿拉善断块是一个由前寒武纪变质岩系构成的稳定地块，在地块上的盆地群主要包括潮水盆地、雅布赖盆地和巴彦浩特盆地；银根盆地即前人所称的银根-额济纳旗盆地，实际上它并不是一个统一的盆地，而是由众多凹陷和凸起组成、且各凹陷具有各自独立的含油气系统组成的盆地群。这些盆地的基本地质情况见表5-7（李相博等，2006）。

图5-5 贺西地区沉积盆地分布

研究区发育侏罗纪盆地和白垩纪盆地，侏罗纪盆地受近东西向断裂的控制，为东西向展布的断陷湖盆。早白垩世是盆地的主要发育时期，受北东向为主的正断裂控制具有同沉积特征。各断陷湖盆是在海西期造山带及碎块基底背景上形成的断陷盆地，沉积了一套优质的烃源岩。银额盆地断裂控制了相对独立的沉积坳陷，形成了十余个断陷湖盆。潮水-雅布赖-巴彦浩特沉积区的盆地为阿拉善地块内断陷盆地，该区为大套的棕红、褐色、杂色的砂泥岩沉积，反映了盆地具有过补偿沉积的特点。巴彦浩特盆地研究程度相对较高，仅发育下白垩统（熊保贤等，2001），巴参1井揭示厚度1711m，地层受西北缘巴彦乌拉正断裂控制，向南东方向减薄。雅布赖盆地的白垩系沿雅布赖山前北东向断裂展布，向南东方向减薄，呈楔型展布。两大世代的盆地在空间上存在翘倾叠合、叠合保存、部分叠合改造等3种方式（郑孟林等，2003）。

烃源岩主要为石炭系、中上侏罗统和下白垩统（表5-7）。石炭系烃源岩主要分布在巴彦浩特盆地；中上侏罗统主要分布在雅布赖盆地、银根盆地和潮水盆地；下白垩统分布在银根盆地。石炭系烃源岩在巴彦浩特盆地又可细分为中、下石炭统臭牛沟组、靖远组、羊虎沟组，主要是一套滨浅海碳酸盐岩和碎屑岩地层，发育暗色泥岩、煤层、生物碎屑灰岩等，有机质丰富，厚度大多数在300m左右，有机质类型以Ⅲ型为主，Ⅱ₂型次之，烃源岩的演化程度高。中上侏罗统主要烃源岩是青土井群青二段和青三段，为滨浅湖亚相暗色泥岩，地层厚度大，有机质丰度较低，多数小于1%，热演化程度不高，基本处于未成熟阶段，有机质类型为Ⅱ₂型为主。下白垩统烃源岩可细分为巴音戈壁组、苏红图组，为湖相暗色泥岩，有机质丰度较低，多数小于1%，热演化程度高，其中巴音戈壁组烃源岩已经历了成熟—高成熟演化阶段，有机质类型以Ⅱ₂型为主。

表5-7 甘肃及邻区中小盆地石油地质基本情况

（据李相博等，2006）

贺西盆地群储层主要发育层位为石炭系、中下侏罗统以及下白垩统。石炭系储层主要发育在巴彦浩特盆地，岩性主要是碎屑岩和碳酸盐岩，其中碳酸盐岩储层的物性差被评价为非储层，而碎屑岩储层厚度变化大，物性偏低，一般孔隙度6.07%，渗透率0.85×10^-3μm²。中下侏罗统储层分布在雅布赖盆地、潮水盆地和银根盆地，砂岩累积厚度均在200m以上，该套储层具有低孔低渗的特点。下白垩统储层发育在银根盆地，以岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主，孔隙度和渗透率低，属于低孔低渗储层。

贺西盆地群盖层为石炭系中的泥岩层，厚度变化大而稳定，一般在500m左右，白垩系盖层以红色紫红色泥岩、粉砂质泥岩、钙质泥岩为主，厚度1000m左右，并且呈区域性分布，中、下侏罗统则是青土井群中的青二、青三段砂泥岩互层中的泥岩。在潮水盆地中还分布有第四系的沉积盖层。

河西地区油气显示良好，勘探进展缓慢。应加强油气基础地质研究，进行整体剖析，进一步优选攻关领域，特别是上古生界有利区，推动油气勘探突破。

2.新疆北部

近年来，新疆北部油气勘探逐渐将“上古生界”这一潜在而潜力巨大的领域揭示出来，发现了三塘湖盆地牛东-牛圈湖地区石炭系亿吨级油田、准噶尔盆地克拉美丽石炭系千亿方大气田、准西北缘石炭系数亿吨级大油田。上述发现充分揭示了北疆及邻区的“上古生界”具有巨大的勘探潜力。适时地开展北疆及邻区的“上古生界”的油气地质综合研究就成为我国油气勘探战略义不容辞的任务。

北疆及邻区的“上古生界”主要发育海相碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩三大类储集岩，目前在石炭系火山岩中已发现多个大中型油气田。可见，北疆的“上古生界”也是探索我国叠合盆地中深层油气地质条件、构建我国多旋回叠合盆地油气地质理论的天然实验场地。

由此可见，新疆北部的“上古生界”不仅是我国油气勘探战略探索、发现大油气田的重点领域，更是创建中国特色海相叠合盆地油气地质理论的天然实验室。

将北疆及邻区的“上古生界”作为一个整体来开展研究与探索，基本上是空白。准噶尔、吐-哈、三塘湖盆地之外的北疆地区的盆地，勘探程度很低，研究程度也非常低。

北疆地区泥盆-石炭系海相沉积范围面积达50×10⁴km²，石炭系海相沉积盆地面积达27×10⁴km²，勘探领域和潜力非常巨大，以前的勘探主要是针对二叠系以上地层开展工作；在库普盆地、塔城盆地、福海盆地、和丰盆地、精河盆地、和什托洛盖盆地、吉木乃盆地、伊宁盆地、尤尔都斯盆地等勘探程度很低。