中国东部石油盆地是怎样形成的？

梁光河

中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院大学  北京  100029

本文为2016年地球系统科学大会报告内容及2017年中科院矿产资源重点实验室年会报告内容综合而成。

引言

中国10大含油气盆地中东部占6个，分别是大庆油田、辽河油田、渤海湾油田、东海油田、珠江口油田和琼东南油田，资源量约538亿吨（图1），占我国油气总资源量的约2/3，它们是我国石油的主力产区。但这些含油气盆地到底是怎样形成的？一直以来存在很多争议。当前对这些盆地成因类型的传统解释包括陆内裂陷型、弧后裂陷型、被动大陆边缘型、转换大陆边缘型等。为什么同处于欧亚大陆边缘但却出现如此种类繁多的成因类型？一直没有令人信服的合理解释。

中国东部近海的含油气盆地平面上主要沿两个条带展布。一条以郯庐断裂为主线的拉分盆地，另一条从黄海、东海到南海北部的近海沉积盆地为主线。这些盆地大多是新生代沉积盆地或者基于中生代沉积盆地基础上发育起来的沉积盆地。

图1中国东部主要油田分布及资源量

宏观受力机制

这些盆地产生的动力机制可以从新的大陆漂移模型进行合理解释，欧亚大陆自白垩纪开始从泛大陆裂解后向东漂移，新生代开始又受到印度板块向北漂移与欧亚大陆碰撞并产生向东南挤出的逃逸构造影响，加上北美板块向北西漂移对欧亚板块产生的软碰撞力，在这些力的综合作用下，在欧亚板块东部和中国东部都表现为伸展-拉涨环境（图2）。海南岛、日本和朝鲜半岛原位于中国东部大陆边缘，在这些运动过程中发生了裂解漂移（图3），诸多证据说明这个裂解漂移过程主要发生在新生代。特别注意图3中箭头所指的残留盆地，这些残留盆地指的是在新生代之前就存在的古盆地，后期的新生代伸展构造将这些残留盆地撕裂开，使得其不规则地分布于这些新生代含油气盆地中，在南黄海盆地、东海盆地和渤海湾盆地都能发现这些残留盆地的踪迹。本报告通过大量的地形地貌、地层、断裂、岩浆岩和古地磁及古生物资料，结合石油地震勘探资料资料说明了这个过程。最终说明大西洋裂解、印度板块、北美板块综合作用于欧亚板块造成了中国东部的裂解，同步生成了这些含油气盆地。

图2 欧亚东缘新生代处于拉伸伸展环境模式图

图3中国东部大陆边缘地块复原图（新生代初）

关键证据

朝鲜半岛包括三个地块(狼林、京畿和岭南地块)，从基底到盖层与华北克拉通具有相似的岩石组合、地层古生物及地质演化特征。翟明国(2007)的研究表明：朝鲜半岛上平南盆地和太白盆地与华北有相同的沉积层序和沉积特点，推断朝鲜半岛和华北在晚古生代之前属于同一陆块。它们具体怎样分开、何时裂离的？

北黄海盆地的一条近东西向的地震勘探剖面的构造演化历史恢复说明，朝鲜半岛是新生代才从中国华北分离出去的（图4），且当前仍处于快速拉涨环境下。日本也是新生代从中国东部大陆边缘分离漂移出去，这个可以从东海的一条地震勘探剖面得到证实，该地震勘探剖面位于钓鱼岛北部（图5），其构造演化史恢复告诉我们日本本州岛大约在32Ma就已经漂移过钓鱼岛附近，形成了图5剖面东部的左侧负花状断裂，四国岛和九洲岛大约是16Ma才经过钓鱼岛附近，形成了剖面最东部的负花状断裂。

图4北黄海盆地构造演化历史恢复图

图5东海盆地构造演化历史恢复图

  沿着郯庐断裂我们进行了地块复原（图6），这种恢复需要将郯庐断裂带东侧地块向西南移动约600公里并左旋11度。地块复原后胶东的中生代花岗岩和大别山中生代花岗岩完全吻合，更重要的是山东蒙阴的金刚石矿和辽宁复县的金刚石矿吻合良好。这也说明中国原本只有一个巨型金成矿带，那就是秦岭、大别山和胶东金矿带，它们最初是一条中生代形成（120-130Ma）的金矿成矿带，后期由于受到郯庐断裂的大规模走滑分离，使得胶东向北大规模走滑漂移，形成了如今的金矿分布区。

图6郯庐断裂复原后金刚石矿及花岗岩分布一致

盆地成因

拉分盆地是在伸展剪切走滑力的作用下形成的，图7给出了大型拉分盆地中包含的次级拉分盆地和断块隆起示意图，这说明受到剪切走滑力的作用，通常会形成一连串的次级拉分盆地。

在欧亚板块东缘宏观拉伸环境下，日本和朝鲜半岛裂解漂移的同时对中国东部产生向北东拉伸的作用力。这些宏观的拉伸作用于中国东部产生了一系列大小不一的断陷盆地，它们整体上大致与郯庐断裂呈平行展布（图8）。该受力模式可以理解为，新生代在印度板块向北的漂移过程中推动欧亚板块整体向北漂移，欧亚板块东缘特别是中国东部，由于受到拉伸作用力，使得中国东部越往东受到的拉伸力越大，地块漂移速度越快，从而造成了沿着郯庐断裂带的差异走滑作用，这种作用力向西一直延伸到汾渭地堑和中亚成矿带中西部。

图7大型拉分盆地中包含的次级拉分盆地和断块隆起示意图（据Atilla Aydin et al,1982）

图8中国东部裂陷盆地和断裂分布及形成机制（据田在艺等1991修编）

当前沉降区和裂缝区成因机制

基于以上分析，我们得到中国东部当前受力情况及伸展沉降区分布（图9）。这个沉降区域得到了实测数据的支持，图10显示的是中国东部当前地面沉降主要城市及沉降区分布，该图北部的区域与图9的伸展沉降区完全吻合，而下部细长的部分事实上是指日本地块裂解漂移后，当前仍处于拉伸作用中，使得中国东部板块边缘产生了沉降作用。

中国华北当前存在大面积地裂缝，作为一种重要的地质灾害，过去一直对其成因机制认识不清，事实上当前中国的裂缝主要分布区也基本上与伸展沉降区一致（图11），也主要是受构造作用所形成的自然现象。

图9中国东部当前受力情况及伸展沉降区分布

图10中国东部当前地面沉降主要城市及沉降区分布图

图11 中国东部部分地区地裂缝分布图(据王景明,2000)

结论

印度板块与欧亚板块的碰撞产生了印支地块挤出。在印支地块发生挤出漂移的同时，海南岛也发生了旋转漂移。海南岛65Ma从北部湾分离左旋150度到达当前位置。朝鲜半岛和日本板块也是新生代分别从华北和华南分离出去，在这种宏观伸展构造背景下，在中国东部产生了一系列拉分盆地。其中海南岛的旋转漂移形成了北部湾盆地、莺歌海盆地和琼东南盆地；日本从中国东南大陆的裂解漂移形成了珠江口盆地、台西盆地、台西南盆地和东海盆地；朝鲜半岛从华北的裂离产生了南黄海盆地、北黄海盆地和渤海湾盆地。这些盆地是我国主要含油气盆地和油气主产区。