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从前面的内容可知，致密油（tightoil）有广义和狭义之分。广义致密油，是泛指蕴藏在具有低孔隙度和渗透率的致密储层（包括页岩储层）中的石油资源，其开发需要使用与页岩气类似的水平井和水力压裂技术。狭义的致密油（本书指的致密油）与致密气（tightgas）对应，是指聚集在除页岩之外的致密储层（粉砂岩、砂岩、灰岩和白云岩及火山岩等）的石油资源。国外致密油的概念偏向广义，美国能源信息署（EIA）将页岩油（shaleoil）和致密油（tightoil）作为同样的概念使用，并同时也解释说，美国油气界通常所谓页岩油，其实是指（广义）致密油（包括狭义的致密油和狭义的页岩油）（周庆凡，杨国丰，），因此，在致密油盆地这个层面上，美国的致密油盆地或美国的页岩油盆地与中国的致密油盆地含义是一致的，两者是可以进行对比的，因为在一个含油气盆地中，狭义的致密油与狭义的页岩油是共生关系。3.1美国主要致密油盆地的基本地质特征3.1.1美国主要致密油盆地区域构造与地层沉积特点（1）美国主要致密油盆地大地构造背景特征美国位于北美板块的北美大陆（图3-1）。北美大陆主体为北美克拉通(北美地台)，规模十分巨大，具有坚稳的太古宙-元古宙基底和近水平产状的沉积盖层，构造性质稳定,结构简单。北美克拉通东西宽km或更多，南北长约km,面积km2以上，约占北美大陆总面积的80%。北美西侧是科迪勒拉巨型造山带,宽度达km,但也仅为北美克拉通宽度的1/4;东侧为阿帕拉契亚造山带,宽约km，仅为克拉通的1/6～1/7。世界诸大陆多是在前寒武纪或古生代初已基本形成,显生宙大部分时期,均被海水淹没,海相沉积十分发育,如占北美大陆面积80%的北美克拉通形成于元古代（任纪舜等，）。图3-1　全球板块构造简图与北美板块的大地构造位置（任纪舜等，）北美大陆,古生代主要受阿帕拉契亚洋动力体系控制，古生代末，阿帕拉契亚洋封闭,非洲冈瓦纳与北美大陆碰撞,形成阿帕拉契亚造山带。由于碰撞时，北美大陆处于被动陆缘一侧,因此，华力西碰撞造山作用在北美大陆一侧形成前陆盆地，促进了北美古生代油气田之形成。中新生代阶段,北美大陆西部受古太平洋和太平洋体系之控制,东部受大西洋体系之控制。北美西部的科迪勒拉造山带虽然也是结构复杂、规模巨大的造山带,但这时的北美西缘又是一个被动大陆边缘,强烈的中新生代造山作用不但没有较强烈地破坏,而且促进了北美洲西部前陆盆地大油气田的形成,而北美南部大西洋被动边缘又造就了墨西哥湾巨型含油气区（任纪舜等，；任纪舜等，）。美国是北美地台的重要组成部分，其大地构造可划分为三大主要构造单元：①克拉通单元，主要分布为美国的中部、北部。其特征为分布在板块内部，地壳活动稳定，构造平缓；②褶皱带单元，主要分布为美国大陆的周缘地带，北美大陆东、南、西部延伸的褶皱山系，其特征为分布围绕克拉通板块的边缘，地壳活动较多，构造变形强烈；③海岸平原和陆棚，主要分布为美国的东部和西部海岸地区及墨西哥湾。其分布特征为主要分布在褶皱山系与大洋洋壳的中间地带。图3-2为美国大地构造单元划分图（王文庸，；马宗晋等，）。图3-2美国大陆地质略图与构造单元（王文庸，）。1克拉通(前寒武纪基底及古、中、新生代)盖层，2科迪勒拉褶皱(前古生代、中生代)，3太平洋褶皱带(中、新生代)，4阿巴拉契亚褶皱带(前古生代、古生代)，5墨西哥湾北岸构造斜坡(中、新生代)，6断裂大地构造上，美国的大地构造的总体特征是以北美地台为中心，美国中部地区为稳定的地盾和克拉通构造带，围绕该区域发育3条大型逆冲褶皱带(东部阿巴拉契亚逆冲褶皱带、南部马拉松—沃希托逆冲褶皱带和西迪勒拉逆冲褶皱带)。在这三个造山带位于不断增生的大陆边缘附近，其地层沉积记录了大陆边缘的历史，包括其构造变形的历史、岩浆活动以及复杂的挤压变形沉积。此外，西海岸地区发育圣安德烈斯断裂带。在这5个构造带上，依次大致发育了早古生代克拉通盆地群、早古生代前陆盆地群、晚古生代前陆盆地群、中生代前陆盆地群和新生代断陷盆地群。由此可见，美国页岩油（致密油）区带主要集中在中西部地区，盆地类型涵盖了前陆盆地、克拉通盆地和断陷盆地。在美国的太平洋沿岸的西海岸地区，山脉和盆地交错发育，而在大西洋沿岸的东海岸地区主要发育海岸平原和浅海陆棚（王文庸，）。美国大陆构造方向的规则性很强,东部边缘控制性构造是北东方向,穿插以北西向断裂,以阿巴拉契亚褶皱山脉为代表;西部边缘以北西向构造为主,穿插以北东向断裂,以太平洋沿岸褶皱带为代表;中部则以强大的南北向(经向)构造为主,以拔地而起的落基山褶皱断裂山带为代表;此外,横贯整个大陆有几排纬向构造。这四个基本方向的构造相互交织复合,构成美国大陆构造纲要的格局。这一格局与中国大陆的构造格局有相似之处（杨振恒等，；任纪舜等，）。（2）美国致密油盆地的层序地层演化与沉积特征美国目前发现的致密油（页岩油）发育地层主要有上古生界的上泥盆统、密西西比系(下石炭统)、二叠系，中生界的白垩系和新生界的中新统:美国致密油（页岩油）分布规律及成藏特点是，密西西比系和中生界白垩系居多。致密油（页岩油）赋存于页岩层系中，下面介绍与致密油密切相关的页岩层系（王文庸，）。①上古生界页岩层系晚古生代，北美板块与南美板块相互碰撞引起马拉松—沃希托造山运动，在马拉松—沃希托逆冲褶皱带形成一系列弧后前陆盆地，Permian盆地、FortWorth盆地和Anadarko盆地即在此时形成，并在密西西比系和二叠系沉积了多套海相富有机质页岩，主要包括密西西比系的Barnett组和Woodford组页岩，二叠系的Avalon组和BoneSpring组页岩。早古生代形成的克拉通盆地Williston盆地在晚泥盆世—密西西比纪沉积了一套Bakken组页岩。Williston盆地的基底为沉降幅度不大的前寒武纪结晶岩体，其上的地层从寒武系到第三系均有发育。寒武纪到密西西比纪以浅海碳酸盐岩沉积为主，中泥盆世—密西西比纪蒸发岩和页岩沉积逐渐增多。在ThreeForks组沉积之后，Williston盆地边缘一带发生了重大的隆升和剥蚀作用，随后相对海平面上升，出现了低能海进，沉积了Bakken组下页岩段。之后，盆地发生了较低幅度的抬升，导致相对海平面下降，并沉积了Bakken组中段地层，而后的又一次海进则为该组上段的沉积创造了条件。至宾夕法尼亚纪(晚石炭世)，Williston盆地开始出现以页岩、粉砂岩和砂岩为主的碎屑岩沉积，并在中生代和第三纪时占据主体（王文庸，；张金川，）。②中生界页岩层系中生代，北美板块与太平洋板块碰撞引起科迪勒拉造山运动，在美国中西部地区，科迪勒拉逆冲褶皱带东侧的落基山地区形成一系列前陆盆地，Den-ver盆地、PowderＲiver盆地、BigHorn盆地即在其中。中生代之前，该地区经历了前寒武纪至奥陶纪的被动大陆边缘沉积、泥盆纪的抬升剥蚀和密西西比纪的浅海沉积，并在宾夕法尼亚纪和二叠纪形成原始落基山。进入中生代，该地区开始接受沉积，在三叠纪和早侏罗世以陆相沉积为主，中晚侏罗世由于北极的海侵，地层以海相沉积为主。在经历了侏罗纪末短暂的海退后，该地区在白垩纪接受了广泛的海相沉积，部分地区为海陆过渡相沉积，Niobrara组和Mowry组页岩即在此时形成。至白垩纪末，发生了拉腊米块断运动，形成了现今的盆山格局。墨西哥湾沿岸的Maverick盆地、SanMarcos凸起和EastTexas盆地一带在白垩世沉积了一套Ea-gleFord组页岩。该地区属于GulfofMexico盆地北部的内陆带。晚古生代，北美板块与南美板块—非洲板块碰撞形成泛古陆，而GulfofMexico盆地就是这个泛古陆在中生代开始的解体过程中形成的。该盆地在早白垩世持续稳定沉降，盆地北翼的中部和内陆带地区沉降尤为剧烈，至晚白垩世，稳定沉降的格局遭到破坏，产生了范围很广的地层间断，即赛诺曼阶的地层不整合。之后的赛诺曼晚期和土仑期发生了广泛的海侵，海水侵入内陆，直至沃希托和阿巴拉契亚山脉。此次海侵，在德克萨斯中部到佛罗里达北部地区沉积了伍德宾/杜斯卡洛萨群陆源碎屑岩，之后在德克萨斯中部和东北部，以及路易斯安那与之相邻地区，土仑阶EagleFord组海相页岩又覆盖于伍德宾群之上。白垩纪末的拉腊米运动使GulfofMexico盆地北部物源区隆起，盆地中心在沉积载荷作用下大规模沉降，北部内陆带中生界地层形成北西—南东向倾斜的展布特点（王文庸，）。③新生界页岩层系美国新生界页岩包括Monterey组和Santos组页岩，主要分布在西海岸地区的SanJoaquin盆地和LosAngeles盆地。SanJoaquin盆地在晚侏罗世—白垩纪时为弧前盆地，至古近纪由于太平洋板块向北美板块斜向俯冲，导致陆块边缘平移错断，圣安德烈斯断层从盆地西南缘通过，造成盆地西陡东缓的形态特点。中新统是SanJoaquin盆地重要的生油层，该套地层由西向东、由南向北厚度逐渐减薄，沉积相由海相变为陆相。LosAngeles盆地为剪切—拉张应力作用形成的断陷盆地，主要受与圣安德烈斯断裂带性质及走向一致的北西向转换断裂体系控制。盆地基底为晚侏罗世—早白垩世变质岩和侵入岩，其上沉积了上白垩统到更新统的地层。Monterey组页岩在盆地内部广泛分布，由较厚、多变的海相沉积岩(局部含侵入岩)组成，中东部地区含粗碎屑比例较大，西部沿海平原地区则以富有机质页岩、硅藻土和粉砂岩为主，并发育薄层细粒砂岩夹层。盆地以新港—英哥坞断层为界，界线东侧保留有白垩系和古近系地层，界线西侧则为上Monterey组页岩直接覆盖在基岩之上(EIAU.S,;任纪舜等，)。3.1.2美国沉积盆地的类型与致密油盆地分布宏观特征美国的沉积岩分布面积约为8×km2，其中浅海大陆架1.4×km2，沉积岩总体积约为2.35×km3。除阿拉斯加盆地区外，方位上将美国分成东、中、西、南四部分，再结合美国区域构造演化、沉积环境及油气分布规律等可将美国沉积盆地分为阿拉斯加盆地区、西海岸盆地区、落基山盆地区、西南盆地区、中陆盆地区、墨西哥湾沿岸盆地区、东部盆地区、太平洋盆地区、大西洋盆地区（图3-3）（EIAU.S，；EIAU.S，）。受区域构造演化影响，美国沉积盆地发育具有以下特征：①地层年代上，除墨西哥湾沿岸、西海岸盆地区及阿拉斯加盆地区以沉积中新生界为主，其余大部分地区沉积古生界为主，少部分地区发育古生界变质岩和侵入岩；②盆地类型上，主要发育前陆盆地和克拉通盆地。前陆盆地沿褶皱带分布，克拉通盆地毗邻加拿大地盾；③盆地发育规模上，位于美国中西部的落基山盆地区发育盆地数量众多，小型盆地较多，同时也发育多个大型盆地，东部以发育大型盆地为主，数量相对较少（王文庸，；聂海宽,；张金川，；邹才能，）。图3-3美国沉积盆地特征分布图（EIA，，有修改）美国的油气分布可明显划分为三个区带。内带的分布范围为北美地台上的古生代盆地，其油气主要产自古生界油气藏，油气的类型包括致密油气和常规油气；中带的分布范围为北美地台西部和南部的地台边缘深陷盆地，以及围绕地台周边分布的逆冲断裂带，中带上各个盆地的油气藏主要发育在古生界和中生界，油气类型以常规为主，也有致密油（页岩油）盆地；外带的分布范围为沿海平原和陆棚地区，外带的油气藏主要发育在中、新生界，油气资源类型以常规为主。美国油气资源主要富集在墨西哥湾沿岸坳陷、中央地台西南部以及西海岸地区的盆地中。这些坳陷和盆地长期稳定下沉，沉积岩发育，构造运动适中，有利于油气的生成和保存。美国西海岸地区和阿拉斯加盆地区中新生界烃源岩发育，烃源岩层系包括三叠系、侏罗系、白垩系以及始新统上新统。中部落基山地区、西南地区和中陆盆地区上古生界烃源岩最发育，烃源岩层系包括泥盆系、石炭系、侏罗系和白垩系。东部墨西哥湾沿岸、东部地区古生界烃源岩相对发育，烃源岩层系包括奥陶系、志留系、泥盆系以及石炭系等（王文庸，）。从区域位置来看，美国致密油（页岩油）区带主要分布在5个地区(图3-4，表3-1)，分别为西海岸地区、落基山地区、墨西哥湾沿岸地区、西南地区和中陆地区;发育于SanJoaquin盆、LosAngeles盆地、Williston盆地、Denver盆地、PowderＲiver盆地、BigHorn盆地、Mav-erick盆地、SanMarcos凸起、EastTexas盆地、Permi-an盆地、FortWorth盆地和Anadarko盆地等（王文庸，）。图3-4美国致密油（页岩油）气盆地分布(聂海宽等，，有修改)表3-1美国致密油（页岩油）盆地分布特点统计(王文庸，)3.2美国典型致密油盆地及其致密油藏成藏特征北美是致密油勘探开发的发源地，又是全球致密油主要产区,而北美的致密油又主要产自美国。目前美国已发现Williston，WesternGulf和Permian等近10个致密油盆地并在其中的23个致密油富集区获得产量（图3-5）（EIA，；；MaugeriL，），其致密油资源主要分布于下列盆地的9个页岩层系之中，即WesternGulf盆地中的AustinChalk组和EagleFord组、Williston盆地中的Bakken组、PowderRiver盆地中的Niobrara组、Permian盆地中的Avalon/BoneSprings组和Spraberry组、nadarko盆地中的Wood-ford组、SanJoaquin/LosAngeles盆地中的Monterey/Santos组以及Appalachian盆地中的Uitca组。其中，Bakken组、EagleFord组、Avalon/BoneSprings组和Monterey/Santos组是致密油的主要富集层位（邱振等，）。图3-5美国致密油盆地产能趋势预测（（EIA，；；MaugeriL，）美国致密油年产量已占原油产量的三分之一以上，主要分布于威利斯顿盆地、洛杉矶盆地等多个致密油盆地中。研究与总结、对比它们的致密油成藏条件、富集特征与分布规律，对于开阔视野，借鉴与类比有重要的理论与应用意义。下面由西向东描述典型致密油盆地。3.2.1Losangele盆地与圣玛丽亚盆地1）洛杉矶盆地与圣玛丽亚盆地的区域地质背景（胡文海，陈冬睛,)（1）洛杉矶盆地与圣玛丽亚盆地的大地构造位置加里福尼亚地区沉积盆地群主要包括洛杉矶盆地、圣玛丽亚盆地、圣华金盆地、文图拉盆地、萨克拉门托盆地等五个盆地(图3-6)。图3-6加利福尼亚沉积盆地群主要致密油盆地及岩性分布图（胡文海，陈冬睛,)加里福尼亚地区沉积盆地群位于美国西部的西海岸，除南缘横断山系近东西向外，内华达山系、半岛山系及海岸山系均呈北西一南东向。在海岸山系与内华达山系之间有圣华金盆地和萨克拉门托盆地，半岛山系与横断山系之间为洛杉矶盆地，文图拉盆地穿过了横断山系，萨利纳斯一基亚马盆地位于海岸山系之中，海岸山系以西沿太平洋分布有圣玛丽亚、圣克鲁兹及伊尔河盆地。除文图拉盆地因界于横断山系之间呈东西走向外，其余均为北西一南东向。仅圣玛丽亚盆地南界和洛杉矶盆地的北界由于受横断山系的影响，亦具有东西向特征(图3-2-1-1，胡文海，陈冬睛,)。（2）洛杉矶盆地区域地层及沉积演化洛杉矶盆地与圣玛丽亚盆地以新港一英哥坞断层带为界，此界以西，上中新统蒙特利组页岩直接覆盖在基岩之上，其下部地层全部缺失；以东则保存有下第三系和白垩系。①目的层（上中新统蒙特利组）之下的地层上白垩统海相碎屑岩、古新统、早始新统海相和非海相层系、上始新统一下中新统的红层以及某些下中新统海相地层分布在盆地东南部和最东部。这些老地层的分布与洛杉矶沉积盆地无关，是洛杉矶断陷盆地形成前某些沉积的残余。中中新统为粉砂质、砂质、硅质页岩及块状砂岩和砾岩与分布广的火山喷发岩等混杂在一起，分布在盆地大部分地区。这些岩石的组分、特性、成因和比例都不相同，表明了从晚第三纪开始时地壳振荡频繁，预示了洛杉矶盆地的形成。这些较老地层虽不是在有利于油气生成的地质条件下形成，但它们是海相的，含有机质，并具有储油的潜能。②中新统一下上新统主要致密油分布的层位-上中新统蒙特利组遍及盆地大部分地区，主要分布在洛杉矶盆地，在圣玛利亚盆地以及圣华金盆地的新近系中新世也有分布。由较厚的，多变的细一粗粒海相碎屑岩(局部含有一些侵入火成岩)组成。在盆地东一中部粗碎肩物质占较大比例。在盆地西部沿海平原，富含有机质页岩、硅藻土及粉砂岩，并与薄层细粒砂岩成互层。下上新统雷佩托组主要为粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和砾岩。主要地层情况如表3-2表3-2洛杉矶盆地区域地层简表(胡文海，陈冬睛，)（3）洛杉矶盆与圣玛丽亚盆地地区域构造-沉积演化（胡文海，陈冬睛,)洛杉矶盆地与圣玛丽亚盆地是加里福尼亚地区沉积盆地的一部分。加里福尼亚地区沉积盆地形成、发育与太平洋板块作用有密切关系。晚侏罗世以来，太平洋板块向北美板块俯冲，形成了晚侏罗世一白垩纪花岗岩为主体的内华达岩浆弧，在其西侧则为初期的弧前盆地。白垩纪末期开始，俯冲由垂向变为斜向，导致沿加里福尼亚沿岸地区发育了圣安德烈斯走滑断裂带，及一系列以中生界变质岩为主的海岸山系，至晚渐新世东太平洋的海底扩张不断向美国西岸推进，转换断层的构造运动开始控制着沉积过程、形成了包括洛杉矶盆地在内的一系列呈雁列式相向排列的隆脊和菱形盆地(海岸盆地区)，转换断层明显控制了区内盆地的形成和演化。加利福尼亚盆地群包括大谷盆地、洛杉矶盆地、圣玛利亚盆地、文图拉盆地。在加利福尼亚盆地，古生界变质岩、火山杂岩呈孤立小块体夹在大面积中生代侵入岩中，分布在盆地东北部及东南部。侏罗—白垩纪时，本区属安第斯型构造体系，萨克拉门托及圣华金盆地位于内华达岩浆弧前缘，当时侏罗—白垩纪海侵主要通道是横断山系区和北部的旧金山海湾，因而在大谷盆地和文图拉盆地及圣巴巴拉海槽沉积了较厚的白垩系地层，而其西的海岸山脉区一般沉积较薄，有的甚至保持陆地状态。白垩纪末的上升作用，使区域内普遍受到侵蚀，因而缺失古新统及下始新统。中、晚始新世的海侵，基本保持了白垩纪海侵的特征，始新世末，原圣安德烈斯断裂平移扭错，形成了一系列北西—南东向的走向滑移断层，西侧普遍向北位移，与此同时东西向的横断山系也初步形成。这一断块运动的结果，奠定了各含油气盆地的基础，下降的断块成为新的沉积盆地，接受了大量晚第三纪及第四纪沉积物。白垩系及新生界主要为碎屑岩系，多为砂岩、粉砂岩及粘土岩。盆地沉积中心常与滨线紧密相邻，沉积物主要来自陆源区，相变较快，在短距离由泛滥平原相、三角洲相迅速变为滨海相、半深海相、河成、海防交互相、滨海、冲积扇及浊流碎屑岩经常出现。在始新世和中新世期间均发育有平静深水细粒含硅一钙—磷酸盐沉积（包括致密油成藏系统的沉积），局部熔岩流及火山灰等短期火山作用沉积，在中—新生界也偶有出现。总的说本区中—新生界是在构造活动区内局部洼陷中的沉积，前期为板块聚敛期的沉积，后期转变为转换断层平移扭错期的沉积。2）典型盆地Monterey致密油藏形成的基本特征Monterey致密油藏在加利福利亚沉积盆地群的洛杉矶、圣华金、文图拉、圣玛利亚盆地都有分布，均分布于盆地中心的沉积沉降中心及其周边低斜坡区（图3-7）。图3-7加利福利亚沉积盆地群Monterey致密油藏（红色区域）宏观分布图(UnitedStates-Maps-U.S.EnergyInformationAdministration(EIA)