华北陆块是我国最古老、相对坚固的最大陆块。中条(吕梁)运动(约1700Ma)之前,还表现为陆块内部的裂离状态(见图13a);吕梁运动后华北地区不同性质、不同时代、不同走向的基底逐渐链合,固结为较稳定而广泛的统一克拉通陆壳[131]。相当程度稳定期长达15亿年之久,燕山运动之后才有明显的构造分割。但是中、新元古代陆块内部的隆、坳差异也很突出,地台周边都有规模较大的裂陷运动[11],以及伸向台内的坳拉槽(图73a)。这些槽谷早期多为伸展性断陷,逐步转为坳陷并萎缩,控制沉积发育的同生断层均终止于古生界底。沉积物初期多为粗碎屑,向上逐渐变细或为碳酸盐岩,向典型台地发展。
图73 华北地区中、新元古代与早古生代地质结构略图[131]
华北陆块新元古界油气在几个主要地区的情况如下。
(一)燕辽坳拉槽
燕辽地区中、新元古界地层中油气显示很多,许多学者进行过论述评价[101,129,131,192,214]。
田在艺认为[129]:“从石油地质基本条件分析,长城系—青白口系普遍具有生烃潜力和成油条件,发育有以缝洞为主的储集层,具备封闭性能较好的区域盖层,大部分地区生、储、盖组合是有利的,构造圈闭的形成期与油气生成期有较好的时、空配置关系。”郝石生[214]关于冀辽中、新元古界写了多篇论文,认为这套中、新元古界的巨厚沉积,不仅分布广泛,而且具生烃潜力,雾迷山组以上更为有利。如以粘土岩为主的下马岭组和洪水庄组,有机碳含量一般在0.5%以上,最高达5.6%;氯仿沥青“A” 亦较高。碳酸盐岩有机碳可达0.3%~0.5%,也属上乘。用多种有机地球化学方法研究燕山区中、新元古界油苗及油源岩,都证明其原生性。从平泉双洞背斜铁岭组古油藏的地质构造看,不存在像任丘古潜山那样从新生界或其他层系倒灌或侧向充注的条件。而任丘油田的雾迷山组在任28井[192]晶洞中原油,经地化证明来自本层,性质与第三系原油完全不同。
燕辽中、新元古界沉积岩面积很大(图73a),厚度平均在4000m以上,最厚达9000m,有多层Ⅰ型干酪根烃源岩,总生烃量相当可观。该区普遍缺失震旦系,古生代构造非常稳定,沉积岩平均厚约2000~2500m;其上覆T1+2地层平均厚度在1000m左右,总体埋藏不算很深。地史上虽有多次升降,都以假整合为主。历经约10亿年很典型的台地稳定发展期。中、新元古界不同层位的烃源岩,在一定时期缓慢进入生油窗和高成熟阶段。漫长时间内轻微的构造隆起或地层岩性遮挡,都可能形成适时石油聚集,成藏条件相当有利。
从印支运动起,本区开始了构造变动。命名地的燕山运动,强烈褶皱、推覆和岩浆活动,彻底改变了长期稳定的构造面貌。燕山区中、新元古界多有暴露。例如油苗很集中的双洞背斜,古油藏已经破坏。但岩层中含残余石油仍很可观,据刘宝泉等测定,高达约500万t/km3,还有很多的沥青。推测可能是早期丰度很高的大油田,燕山早期更加构造富集,燕山中、后期基本被破坏。晚白垩世后地壳处于伸展状态,燕辽古沉降带受到严重的构造升、降分割,使被燕山构造改变了的油气展布,再次进行严重改造。总体上北部多暴露;南部被升降拉裂,油气多要重新组建。因此断陷往往很深,晚期地温梯度很高,大部油藏已裂解为气;只有隆升区还保持成熟阶段。
现代渤海湾盆地中、新元古界烃源岩向南、向东变差,盆地北、西部仍有较好的远景。燕山运动前和燕山运动初,生油窗内古构造和地层岩性圈闭进行聚集。根据输导层和储层性质,油气作了重要的区域贫、富分配,这是评价选区的首要依据。燕山运动早期褶皱构造在前期油气分配的基础上,可能强化部分背斜构造的幅度和裂缝系统,油气进行局部再富集如双洞背斜高丰度含油,仍属油藏建树阶段。到燕山中后期强烈冲断和晚期拉裂凸凹分割,则以改造和破坏为主。只有在特殊构造配置条件下,油气藏得以保存或者新构造体制下重新聚集。近期可以冀中凹陷的低凸起为主,同时探索燕山北侧侏罗系和下白垩系展布区中、新元古界成藏条件。
(二)华北陆块北侧大陆边缘沉积
以往认为华北陆块北缘为内蒙地轴(古隆起带),经过研究,在温都尔庙群和白乃群等发现一套洋壳残片(图12左上),并在硅质岩中发现大量小壳化石[101],Rb-Sr年龄693~509Ma,先后在辽北、吉南、辽西、冀北、内蒙古中西段,都见到早寒武及其前海相化石。证明华北陆块北侧不是古陆,而是濒临海洋的大陆边缘。中、新元古界北部大陆边缘沉积规模,可能比燕辽坳拉槽要大得多,如白云鄂博-渣尔泰槽区沉积岩总厚超过万米[131],多为海水进退旋回的砂泥岩和碳酸盐岩,烃源岩可能发育,但为多期板块碰撞缝合,地层变质、构造复杂,尚难评价其远景。但稍南伊盟地区1294地震剖面[131],解释台上有比较稳定的Pt2+3地层存在,且有相当厚度,大于古生界总和,值得进一步探索。
(三)华北陆块南侧古大陆边缘及伸向陆内的晋豫、晋陕坳拉槽
华北陆块与古秦岭之间的关系极其复杂,从相当于长城系至震旦系,多有海相沉积岩分布。王建平等[238]认为有五次开、合,首次在中、新元古代,华北陆块南部出现三岔裂谷系,形成晋豫、晋陕坳拉槽。也有认为分布广泛的熊耳群比长城系还老[239]。图73a反映了中、新元古代华北陆块南侧大陆边缘状况,沉积多受断层控制,深部岩浆活跃。根据地震剖面和天深1井资料,多为火山-沉积岩序列。坳拉槽的开裂与周边地幔热点活动有关。沉积厚度变化大,陆缘可达4000m,向秦岭槽区厚度加大。裂陷内有关油气地质资料较少,而且地质剖面解释的深部拉张作用与晚期拉分作用相混淆,需进一步认识。
东部徐淮地区地震剖面较多(图74),主要相当于青白口系以上各有关层位,八公山群(840Ma)为一套滨海-浅海碎屑岩建造;震旦系比较发育,徐淮地区沉积了一套厚约3500m的以富含藻类和藻叠层石的碳酸盐岩和泥质岩,可能有较好的生烃岩层,地层基本未变质。一些学者评论:在华北的胶辽、徐淮一带,有滨海潮坪相沉积、藻类化石丰富,具生、储、盖的成油成气条件[129]。但是,从海西晚期或印支期[240],由于受外力影响,古缝合带重新活跃,扬子板块向下复活俯冲,华北板块向南作拆离运动,形成构造面北倾的大中型褶皱和构造窗、飞来峰。至燕山期形成强烈的向北反冲逆掩构造,地震剖面解释的新元古界多以断片存在(图74),难有成块的元古宇分布区,只能靠不整合面或断面遮挡形成局部圈闭。地层向大别山方向动力变质程度加剧。根据淮南地表露头及风深1井岩屑研究,刘老碑组(相当于青白口系)和下古生界共有500m潜在烃源岩[241]。
图74 合肥盆地1号地震测线解释剖面图[241]
(四)华北陆块西部中、新元古界
由秦祁海盆伸向贺兰地区的坳拉槽,把阿拉善从华北陆块分裂出去。海水由西南向东北鄂托克旗方向入侵,主要为长城系的滨海砂岩、页岩、火山岩;进一步发展为蓟县系的浅海开阔台地白云岩及藻白云岩,总体上南厚北薄。有学者认为含藻丰富的白云岩是本区第一套生油岩[104],有机碳含量0.05%~0.19%,单位面积可有相当高的生油量。蓟县系沉积后,坳拉槽暂时关闭,震旦系见冰水积层。蓟县系烃源岩约从奥陶纪开始成熟,漫长的地史时期都向鄂尔多斯古隆起方向运移,白云岩晶间孔及两期溶蚀面是重要的运移通道和储集体。鄂尔多斯古隆起及西部斜坡甚至坳陷内部,都有可能形成和保存中、新元古界的油气藏。贺兰坳拉槽在印支运动后逐步回返,不像中国东部燕山运动具有破坏性质。推挤压力主要来自于西部,中、新元古界除桌子山地区外,在深部大都保存完好,也不乏构造圈闭晚期再聚集气藏。
中国最古老华北陆块,中、新元古代时期周围有明显的大陆边缘沉积,多以伸展为主,局部时期为活动大陆边缘。总体反映此阶段是一自由陆块。在陆块内部由周边海洋伸进的坳拉槽,沉积规模很可观,且已证实都有生烃岩沉积。南、北两侧在一定时期洋壳向陆块俯冲,边缘具弧后槽谷和岩浆岩及变质现象。并由于后期构造抬升暴露、剥蚀,或在深部成为断片,油气远景难以预料。
陆内燕辽坳槽和贺兰坳槽,都有可靠的烃源岩沉积。地史上长期相对稳定,储、盖层具备,古隆起和多种圈闭,容易形成大型油气藏。燕山运动在东部冲断褶皱和新生代拉张断陷,以及西部晚期推挤,对早期油气有重要的改造作用。其中部分可能保留,部分重组晚期气藏,部分通过断裂向新的层位运移形式次生气藏。也有中、新生界油气向Pt2-3地层潜山灌注成藏,如任丘油田。在渤海湾盆地北部和鄂尔多斯西部,可作为探索中、新元古界气藏的主要目标,徐淮和伊盟地区也值得探索。
和古亚洲洋对岸的西伯利亚古大陆的安加拉-勒拿盆地遥相呼应,那里最古老的里费依生油层系,相当青白口系至震旦系,已发现重要的油气田。华北陆块上的生烃岩系更早。在古燕辽沉降带中,新元古界找到原生油气藏,将有特殊的理论意义。