上古生界勘探层系

4．5．2．1 南侧上古生界成藏组合

中扬子地区在志留纪末隆升成陆后，经过剥蚀夷平作用，直到中泥盆世晚期（云台观组）至晚泥盆世，在地壳扩张裂陷作用的影响下，该区开始初始沉降，接受了滨海碎屑岩和泥灰质碎屑岩的沉积。晚古生代晚期（二叠纪）再次发生强烈构造拉张和大面积的沉积超覆作用，形成下二叠统梁山组泥质岩直接盖层，封盖遮挡能力较强，在渝东鄂西地区建南构造上钻遇石炭系黄龙组获得工业油气藏，就是最好的佐证。而该期研究区北侧南秦岭地区强烈的拉张断陷并伴随秦岭洋海水大规模侵进，中二叠世栖霞组成为区域上第四套烃源岩重要发育期，研究区北侧水体为斜坡→盆地的格局，有利烃源岩发育；研究区及南部烃源岩主要由开阔海台地、潮下和台盆相的灰－深灰色泥－粉晶灰岩、生屑灰岩、泥灰岩和灰泥岩组成。烃源岩沉积厚度于浅水台地相区较厚，但变化相对较大，为40～140m，台盆相区较薄但相对较稳定，一般厚为60～100m。

东吴运动之后再次发生沉降，又一次海侵，随着海平面上升，华夏古陆、川滇古陆范围缩小，在研究区台地相沉积面积萎缩，盆地沉积范围扩大拓宽，研究区受到秦岭洋的向南快速侵进，晚二叠世研究区广大地区处于非补偿环境，沉积了大隆组硅质岩，盆地相范围向南推进至长江以南地区，研究区经历的自青白口纪以来发育的扬子北缘继承性古隆起（古陆）全部淹没转为沉积区。

综上所述，海西期构造运动在东秦岭－大别造山带南侧总体表现为升降运动为主，造成泥盆纪—二叠纪地层之间发育了多个平行不整合接触关系，海西期总体隆升但剥蚀量有限，对油气保存体系以建设性为主，如早二叠世梁山组含煤泥岩层，一方面构成良好的烃源岩，另一方面泥质岩成为优质的直接盖层。自晚二叠世末海水缓慢持续退缩，形成连续式生储盖组合，如下三叠统嘉陵江组一段鲕滩作为储层，嘉陵江组二段含膏盐岩作为盖层。纵向上形成了东秦岭－大别造山带南侧第二套油气生储盖组合——上组合的第一次级组合（志留系—二叠系）、第二次级组合（二叠系—三叠系下部）。

自晚二叠世末海水缓慢持续退缩，中三叠世末的印支运动主幕——安源运动——是区内构造发展过程中的一次重大变革运动。在早期构造格局基础上，华南地区结束了海相沉积历史，印支早期褶皱构造变形主要分布在扬子地台的南北缘，中扬子地区主要表现为大隆大坳的古构造格局，即“三坳两隆”格局。由于隆起剥蚀层位主要涉及中生代地层，同时断裂不发育，因此对油气破坏作用有限，同时隆升剥蚀造成流体势能调整，为早期生成的油气和溶于水的天然气提供二次运移聚集驱动力，而隆起带本身又成为油气运移有利指向区，古隆起上见到众多的油气显示就是证据。

燕山早期江汉平原及周缘区进入陆（板）内造山形成演化阶段。

燕山早期构造运动一方面造成扬子台地内部强烈的抬升剥蚀和变形，改造强烈的地区主要位于研究区东部永隆河隆起和通海口构造带，隆升幅度之大非常惊人，一般剥蚀量为1300～1400m，潜江—汊参1井一带剥蚀量最大，达3200m以上；同时，构造变形对古生界油气保存的影响也体现在断裂的活动上，断层是油气运移散失和地表水下渗的主要通道，对于早期已聚集的油气藏这种破坏是致命的，如江汉平原北部奥陶系主要发育一组北东35°裂缝，形成于燕山早期，含沥青及少量油，裂缝充填方解石中仅见气态烃包体，显示燕山早期为气态烃运移的主要时期，并伴有油的再分配和逸散。

燕山早期构造运动另一方面发生强烈的逆冲作用，使推覆体下盘成为研究区古生界新的且重要的油气勘探领域。逆冲推覆作用对其上、下盘烃源岩的生烃演化具有不同的影响，对于上组合的烃源岩，由于烃源岩进入生烃高峰时期，基本与逆冲推覆活动时期一致或略微滞后，位于推覆构造上盘的烃源岩，由于冲断作用发生之前烃源岩还未达到生气高峰，逆冲推覆作用发生导致上盘上升，因此延缓烃源岩的热成熟，导致上盘烃源岩生烃具有延迟效应，如天门—京山一带部分二叠系烃源岩Ro小于1．0％；而对于下盘烃源岩来说，随着逆冲推覆作用的发生，下盘沉积厚度明显增大，因此导致烃源岩迅速熟化，开始大量生烃。由于逆冲推覆作用上、下盘烃源岩成熟度和生烃过程明显不同，受逆冲推覆作用控制，上盘烃源岩生烃延迟，成熟度与冲断推覆作用发生前变化不大而下盘烃源岩成熟度迅速升高，较逆冲推覆作用发生前变化明显。

此外，印支—燕山早期隆升作用对海相下古生界油气成藏也具有建设性作用。印支期前，海相地层在深埋的过程中，储层中的烃类已完成从液态到气态的相态转换，大规模生成的气态烃由于体积膨胀，更加增大了地层压力，而处于高温、高压和封存状态的天然气的唯一出路是溶解于地层水中，据估计，以平均埋深5km及每立方米地层水含分散相气30m3计算，晚中生代四川盆地水溶气的总量可达400×1012m3（蔡立国，2000）。印支—燕山早期的隆升，造成地层压力下降，为水溶气解析成藏提供了驱动力。而印支期特别是燕山运动以来，由于构造活动逐渐增强，断裂、裂缝日益发育，油气运移以垂向运移为主，其盖层连续性被破坏，保存条件逐渐变差，造成早期的油气藏重新调整、分配、破坏。同时，印支—燕山早期是研究区及邻区上组合主要烃源岩二叠系和志留系已开始进入生油高峰阶段——生气阶段，而该期的构造活动形成断裂、裂缝等对油气运移和古油气藏保存具有显著的影响。

根据各组系裂缝含油丰度就可以推断各期裂缝运移通道和聚油空间，再由各期裂缝烃类包体类型和含量多少确定油气运移聚集的时间。京山县城北奥陶系的油苗显示以北西302°组裂缝含油最丰富（图4－5－2），以液态烃包体为主，为成岩期早期层间裂缝，被其他各组系裂缝所切割，该组裂缝与地层走向、构造轴线、断裂方向平行。与该组裂缝具一定交角并切割该组裂缝的北西西284°～290°组裂缝，见有液态和气态烃包体，含油仅次于北西302°组，但它切割了比它先期形成的北北西334°组构造斜切裂缝。北北西334°组裂缝含油次于上述两组裂缝，以液态烃包体为主。切割以上各组缝的北东35°～40°组构造斜交缝，以含沥青为主，见少量油，以气态烃包体为主。切割上述各期裂缝的南北355°组裂缝全由方解石充填，未见含油。可见各组裂缝形成先后顺序为：北西302°组、北北西334°组、北西西280°～290°组、北东西35°～40°组和南北355°组。

京山雁门口、蒲圻北门岔二叠系油苗中含油最丰富者为北东40°组裂缝，以液态烃包体为主，该组裂缝为早期成岩层间缝，与地层走向、构造轴线、断裂方向平行展布；切割北东40°组的北东东60°组斜交缝内见液态烃包体，含油次于北东40°组裂缝；再次之为北西304°组裂缝，其内见液态和气态烃包体，切割北东40°和北东60°组裂缝，含沥青和少量油；而北西314°组裂缝内也见液态和气态包体，切割以上各组裂缝，含少量油和沥青。按含油丰度依次为北东40°组、北东东60°组、北西304°组和北西314°组（图4－5－2）。

根据构造研究成果表明，北西向裂缝可能在印支期开始形成，该期裂缝中主要捕获的包裹体表明印支期是早期成熟—高熟油的主要运移期，此时正是印支期古隆起的形成时期，也是奥陶系捕获油气的最佳时期，以后历次构造运动都对其有改造；同时区内北东向断裂可能在侏罗纪末（燕山期）开始形成，北东向裂缝包裹体表明燕山中晚期是高成熟油气及裂解烃的主要运移期，此时也正是二叠系捕获油气的最佳时期，但对于奥陶系而言则是早期油气逸散的主要时期。

综上所述，研究区在前陆冲断作用下发育多期断裂、裂缝，造成油气经历了多次运移、逸散的过程，反映了印支—燕山期的构造变形变位，一方面在早期形成的古隆起成为油气运移的指向区，而发育的断裂、裂缝为油气运移聚集提供了通道，有利于油气聚集成藏；另一方面构造活动的持续加强，断裂、裂缝对保存条件起到破坏作用，而持续的隆升作用可以造成早期形成的油气藏的暴露、破坏。

图4－5－2 油苗显示与裂缝关系示意图

燕山晚期，随着挤压应力的消退，研究区及周缘地区卷入造山后的松弛断陷，进入大规模拉张断陷发展时期，早期挤压断裂的反转对古生界油气具有破坏和建设两方面作用。一方面，正断层的发育为油气垂向运移散失提供了路径；另一方面，反转断层控制了白垩系—新近系的沉积，而白垩系—新近系的沉积为早期油气再次调整、重新分配次生成藏提供区域盖层，同时对于构造活动强度平面上的差异性造成晚古生界烃源岩低演化地区，白垩系—新近系沉积提供了上覆地层，有利于烃源岩后期增热而晚期生烃或二次生烃。

下二叠统烃源岩镜质体反射率在古近纪平面上差异较大，在远安—当阳—沙市—潜江一线为1．5％～2．0％，沉积中心为2．0％～2．5％，周边略低，为1．0％～1．5％，往东到天门—仙桃—咸宁一线略低，为1．0％～1．3％，上述烃源岩镜质体反射率为1．0％～2．0％的地区在后期进一步深埋藏时，具有二次生烃能力，但不同地区的生烃潜力略有不同，镜质体反射率为1．0％～1．3％，二次生烃的转化率略高一些，占全部生烃潜力的15％以上，镜质体反射率为1．3％～2．0％，二次生烃的转化率较低，基本上占全部生烃潜力的5％。上述地区进入古近纪（65Ma）生烃结束。因此，造山带南侧海相四套烃源层系只有二叠系烃源岩在燕山晚期有少量的二次生烃。

燕山晚期—喜马拉雅早期裂陷盆地的形成为古近纪—新近纪原生油藏提供物质基础，江汉盆地陆相油气勘探主要以古近纪—新近纪自生自储为勘探目的层。喜马拉雅晚期是滨太平洋构造体系持续发展和喜马拉雅运动强烈活动时期，但对该区古生界油气聚集成藏影响较小。

综上所述，上古生界勘探层系经历印支期以来的构造运动改造，西部湘鄂西地区由于强烈的构造冲断隆升，上古生界主要勘探目的层多以暴露地表或剥蚀殆尽，失去了勘探价值；上古生界有效成藏组合的分布主要集中在研究区东部江汉平原地区的当阳滑褶带和荆州－沔阳对冲干涉带。

4．5．2．2 北侧上古生界成藏组合

造山带北侧上古生界油气勘探目标区主要为洛伊地区和周口坳陷。

1．暗色泥岩和煤系烃源岩发育

石炭纪—二叠纪发育一套海陆交互相含煤建造，主要烃源岩为煤、暗色泥岩和灰岩，发育于下二叠统太原组、中二叠统山西组、下石盒子组和上二叠统上石盒子组，自下而上、自东向西有机质丰度逐渐变低，有机质类型以Ⅲ型为主，达高成熟—过成熟阶段。地层保存受三门峡－宜阳－叶鲁－淮南断裂控制，断裂以南的南部凹陷带地层剥蚀殆尽，以北的巨陵、鹿邑、舞阳东部、谭庄－沈丘、倪丘集凹陷等地区地层保存较好，分布较为连片，但因经多期构造运动改造影响，残存厚度变化很大。

2．三角洲砂岩发育

上古生界砂岩发育，其中以太原组胡石砂岩、山西组大占砂岩、石盒子组砂锅窑砂岩、田家沟砂岩储层最为重要，但储层物性整体较差。同时，石炭系灰岩和二叠系砂岩受构造挤压往往形成构造裂隙，区内多口探井发生井漏现象，说明构造裂缝和下古生界风化壳发育有助于储层储集能力的提高。

3．区域性泥岩盖层发育

上古生界存在三套区域性盖层：上石炭统本溪组—下二叠统太原组铝土岩层、中二叠统下石盒子组中上部泥岩层和上二叠统上石盒子组上部泥岩层。其中，下石盒子组四煤段，上石盒子组六—七煤段泥质岩发育，横向分布稳定，单层厚度大，具有很强的天然气封闭能力。综合评价认为，石炭系—二叠系盖层条件较好。

4．油气显示活跃

上古生界油气显示活跃。鹿邑凹陷有周参7井、8井、9井、13井和南7井等在石炭系—二叠系见油气显示，周参2井在古近系井段见气测异常；谭庄－沈丘凹陷周16井在下二叠统太原组见4．96m荧光砂岩，荧光级别7～8级，并伴有气测异常；襄城凹陷襄5井在石炭系—二叠系试获少量天然气；平顶山某煤矿于二叠系捞原油2t；倪丘集凹陷南12井在古近系见良好油气显示，并试获低产油流，其油源于其下伏石炭系—二叠系煤系。

5．储盖组合

上古生界存在多套储盖组合：①本溪组—太原组储盖组合；②山西组下部储盖组合；③山西组上部—石盒子组下部储盖组合；④石盒子组中部储盖组合；⑤石盒子组上部储盖组合；⑥上石盒子组上部—孙家沟组储盖组合。多套储盖组合在空间上的叠置为在本区寻找到天然气藏提供了有利条件。

在层系上，以石盒子组砂锅窑砂岩为储层和大紫泥岩为盖层的下石盒子组一段，以山西组大占砂岩为储层和山西组上煤层为盖层的山西组上段，这两套成藏组合为区域上最有利的勘探目的层系。以太原组胡石砂岩为储层的太原组上段，以山西组老君庙砂岩为储层和二1煤为盖层的山西组下段，以石盒子组田家沟组砂岩为储层和大煤（六煤层）为盖层的石盒子组四段为有利勘探目的层系。以平顶山砂岩为储层和上覆砂泥岩段为盖层的平顶山砂岩段，以及石盒子组二段（四煤段）、三段（五煤段）、五段（七煤段）、六段（八煤段）和太原组下段（太2段）为较有利勘探目的层系。

6．成藏组合

从烃源岩分布范围、生烃潜力、资源规模等综合分析，上古生界均是南华北地区的第一大烃源岩系，钻井和试油见广泛油气显示，具备形成自生自储、下生上储、古潜山三种有效成藏组合的条件。