柴達(dá)木盆地斷裂組合特征及油氣成藏意義

袁亞娟 夏 斌 呂寶鳳

（1.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640；2.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049；3.中山大學(xué)海洋學(xué)院，廣東 廣州 510275）

柴達(dá)木盆地斷裂組合特征及油氣成藏意義

袁亞娟1，2夏 斌3呂寶鳳3

（1.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640；2.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049；3.中山大學(xué)海洋學(xué)院，廣東 廣州 510275）

應(yīng)用地震勘探資料和平衡剖面恢復(fù)技術(shù)對柴達(dá)木盆地在不同構(gòu)造動力學(xué)背景下形成的斷裂構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并結(jié)合盆地油氣成藏規(guī)律，將斷裂構(gòu)造對油氣成藏的制約關(guān)系進(jìn)行歸納總結(jié)。該盆地總體構(gòu)造變形程度較高，主要發(fā)育斷裂及其相關(guān)褶皺，其中斷裂以逆斷層和走滑斷層為主，并伴有少量的同沉積正斷層、滑脫斷層、反轉(zhuǎn)斷層等。早期構(gòu)造活動微弱，后期構(gòu)造活動強(qiáng)烈。斷裂的形成演化主要有3類模式，一類是斷裂在中新世（N1）定型，一類是斷裂在上新世（N2）—第四紀(jì)（Q）期間發(fā)育形成，一類是在盆地形成演化過程中一直都在活動的長期發(fā)育的斷裂。這些斷裂對油氣藏的形成和分布有重要的控制作用，主要表現(xiàn)在烴源巖分布、有利沉積相帶展布、圈閉形成，以及油氣運(yùn)聚、富集及破壞等方面。

斷裂；組合特征；油氣成藏；柴達(dá)木盆地

1 區(qū)域構(gòu)造背景

柴達(dá)木盆地地處青藏高原西北部，南鄰昆侖山，北接祁連山，西北界為阿爾金山，在大地構(gòu)造位置上屬于亞洲中軸構(gòu)造域［1］，是一個NW—NWW向中新生代陸相疊合盆地，其周圍分別為西北部的塔里木板塊、東北部的華北板塊、西南部的印度板塊和東南部的揚(yáng)子板塊，構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜，地殼結(jié)構(gòu)不均一，時空發(fā)展不均衡，構(gòu)造運(yùn)動頻繁，經(jīng)歷了中—新生代4個構(gòu)造演化階段：即中生代的伸展坳陷階段—古新世-始新世的初始斷陷階段—漸新世-中新世早期的主陷階段—中新世晚期后的萎縮階段。

此外，柴達(dá)木盆地基底構(gòu)造發(fā)育性強(qiáng)（見圖1），表現(xiàn)為NW方向和NE—NNE方向的區(qū)域性斷裂交互性切割，總體呈現(xiàn)“東西分段、南北分帶”的構(gòu)造面貌，西部變形強(qiáng)，東部變形弱；東昆侖山和祁連山表現(xiàn)為相向擠壓對沖，阿爾金山表現(xiàn)為向東南向逆沖，整體處于擠壓和走滑相結(jié)合的區(qū)域應(yīng)力背景下［2-5］。

圖1 柴達(dá)木盆地基底斷裂分布圖

2 柴達(dá)木盆地斷裂系統(tǒng)劃分

由于柴達(dá)木盆地內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，前人對此做了大量的工作［6-11］。受勘探程度，以及各個時期勘探目標(biāo)、方向的不同，其劃分方案也不盡相同。依據(jù)構(gòu)造變形產(chǎn)生的動力學(xué)機(jī)制和盆地斷裂平面組合特征，將柴達(dá)木盆地劃分為3大變形系統(tǒng)：北部壓扭沖斷變形體系、南部壓扭沖斷變形體系，以及西北部壓扭沖斷變形體系。其中，北部壓扭沖斷變形體系與祁連造山帶擠壓變形有關(guān)，由一系列北傾南沖的基底疊瓦式逆沖斷層，以及蓋層中發(fā)育的斷展褶皺和一些次級反沖斷層組成；南部壓扭沖斷變形體系與昆侖造山帶擠壓變形有關(guān)，由一系列南傾北沖的基底疊瓦扇及蓋層中的斷展褶皺組成，兩者分界大致在鴨湖構(gòu)造一線；西北部壓扭沖斷變形體系，是與阿爾金山走滑變形有關(guān)的構(gòu)造系統(tǒng)，位于盆地西北部，由于走滑擠壓運(yùn)動產(chǎn)生阿爾金山隆起，并向盆地內(nèi)逆沖，故該構(gòu)造系統(tǒng)以走滑斷層為主，起調(diào)節(jié)作用。

依據(jù)構(gòu)造變形產(chǎn)生的動力學(xué)機(jī)制、斷層的平面和剖面組合特征，北部壓扭沖斷變形體系和南部壓扭沖斷變形體系都可劃分為3個沖斷帶和3個凹陷帶。沖斷構(gòu)造帶是由一系列逆沖斷層和與之相關(guān)的斷展褶皺組成，褶皺的兩翼是不對稱的，從盆地邊緣向盆地內(nèi)部依次為第一、第二、第三沖斷帶。在2個沖斷構(gòu)造帶之間發(fā)育的向形構(gòu)造為凹陷帶。

3 盆地斷裂組合幾何學(xué)特征

柴達(dá)木盆地主要發(fā)育3組斷裂：NE向、NW向斷裂及NNW向斷裂。NE向斷裂主要是阿爾金山前的柴西斷裂，其發(fā)育演化過程主要受NE向阿爾金走滑斷裂帶的控制；NW向斷裂是柴達(dá)木盆地斷裂的主體，此類斷層延伸長，規(guī)模大，切割深，活動時間長；NNW向斷裂主要分布于尕斯斷陷內(nèi)，發(fā)育時期早于上述2個方向的斷裂，一般被后期NW向斷裂所切割。

3.1 斷裂平面組合特征

由于中、新生代以來，盆地周緣不斷受到擠壓及剪切作用的影響，蓋層發(fā)育了許多斷裂。平面上，斷裂走向以NW向、NWW向?yàn)橹?，其次為NE向、近EW向、NNW向，個別為近SN向，并常呈弧形彎曲、斜列、平行、交叉的展布特征，北部以南沖逆斷層為主，常與次級北沖斷層構(gòu)成基底的斷塊結(jié)構(gòu)，而南部則以北沖逆斷層為主，局部發(fā)育反向逆沖斷層。柴達(dá)木盆地斷裂的平面組合特征主要有以下幾點(diǎn)：

1）各斷裂構(gòu)造帶均呈反“S”形狀展布，即盆地內(nèi)部從北向南，構(gòu)造線走向成NNW—NW—NWW方向的變化。2）斷層整體上向NW方向發(fā)散，向SE方向收斂。斷裂沿構(gòu)造帶展布相對密集，具有明顯的方向性，成排成帶分布，由北向南呈受北部擠壓強(qiáng)度減弱，斷裂發(fā)育程度減弱的趨勢。3）斷裂構(gòu)造基本以擠壓逆沖性質(zhì)為主，疊加形成了具有不同結(jié)構(gòu)特征的逆沖推覆構(gòu)造。4）柴西地區(qū)受阿爾金走滑作用的影響，普遍具有走滑的特征，斷層兼有剪切性質(zhì)，以斜交狀組合形式的斷裂最為發(fā)育。5）NW向斷層在平面上斜列式展布，呈左列或右列式的雁列式排列。

3.2 斷裂剖面組合特征

柴達(dá)木盆地發(fā)育的斷裂大多為逆斷裂和走滑斷裂，只在局部地區(qū)發(fā)育有一些小型的正斷層。在縱向上分別發(fā)育深層和淺層2大斷裂系統(tǒng)，深層斷裂系統(tǒng)由基底斷裂組成，向上大多消失在E3—N1，為基底卷入型逆沖斷裂，并可見同沉積正斷層。淺層斷裂系統(tǒng)是由發(fā)育于E3及其以上地層的斷裂組成的，這些斷裂包括淺層滑脫逆沖斷層和地表附近的一系列派生正斷層，走滑斷層由于多以花狀構(gòu)造形式出現(xiàn)，在深淺斷裂系統(tǒng)均有反映。

剖面上，盆地反“S”斷裂構(gòu)造帶均為基底卷入型構(gòu)造樣式，在北祁連山西段主斷裂均往北傾，在昆侖山前主斷裂均往南傾，在構(gòu)造頂部的中淺層常見后期滑脫逆斷裂，其傾向與主斷裂相反，它控制斷滑構(gòu)造的形成，也對構(gòu)造起破壞作用，并導(dǎo)致深淺層構(gòu)造不吻合，盆地的潛伏構(gòu)造大多為深層發(fā)育的受主斷裂控制的生長斷展背斜。

柴達(dá)木盆地發(fā)育的斷層在剖面上的組合主要有收縮構(gòu)造組合（包括疊瓦扇構(gòu)造、沖起構(gòu)造、背沖斷塊或斷褶構(gòu)造）、走滑構(gòu)造組合及伸展構(gòu)造組合。

收縮構(gòu)造組合中最基本的逆沖構(gòu)造組合——疊瓦扇式斷層組合，主要發(fā)育在北部斷階帶和南部斷階帶。此外還發(fā)育對沖型和背沖型。柴達(dá)木盆地發(fā)育了較多的對沖斷裂組合樣式。柴西地區(qū)廣泛發(fā)育有背沖構(gòu)造。

在整體水平走滑應(yīng)力作用下，盆地發(fā)育走滑構(gòu)造，其剖面一般表現(xiàn)為“花狀”，在發(fā)育程度不高的情況下，會出現(xiàn)“Y狀”、“鏟狀”構(gòu)造。由于長期受阿爾金山走滑應(yīng)力作用控制，盆內(nèi)發(fā)育有一些以壓扭性構(gòu)造為主的走滑構(gòu)造，主要表現(xiàn)為正花狀組合樣式。

伸展斷裂組合樣式由正斷層和所夾斷塊組成，產(chǎn)生于背斜核部的局部伸展環(huán)境下，是喜馬拉雅晚期運(yùn)動的產(chǎn)物，在躍進(jìn)等地區(qū)有所分布。

4 盆地斷裂組合運(yùn)動學(xué)特征

1969年Dahlstrom提出了平衡剖面方法，并在阿帕拉契亞（Appa1achian）構(gòu)造區(qū)帶研究中應(yīng)用。從此，這一方法逐漸在地震地質(zhì)解釋中被推廣應(yīng)用［12-16］。為了研究柴達(dá)木盆地斷裂的運(yùn)動學(xué)特征，文中選取具有代表性的2條測線進(jìn)行分析。

測線1剖面為N—S向，位于紅山參1井東部，北段起于祁連山前，經(jīng)祁連山南斷裂，至歐南斷裂，全長約32 km。是北部壓扭沖斷變形系統(tǒng)中走滑調(diào)節(jié)帶的一部分，形成一個小型背斜構(gòu)造，軸部見中生界侏羅系和白堊系地層，在剖面上是一個典型的花狀構(gòu)造，平衡剖面復(fù)原結(jié)果顯示紅山地區(qū)的走滑斷裂存在較早，在中生代便有發(fā)育。

測線2剖面為NNE—SSW方向，橫穿歐北斷裂、歐南斷裂、埃北斷裂及埃南斷裂，全長約70 km。整體呈2個向北逆沖的疊瓦式?jīng)_斷構(gòu)造組合樣式。北部斷裂總體為一向祁連山抬升的大斜坡，其中發(fā)育歐北斷裂向南逆沖的花狀構(gòu)造；南部總體為一向昆侖山抬升的大斜坡，斷裂較不發(fā)育，其中發(fā)育以埃南斷裂為主的花狀構(gòu)造。平衡剖面分析顯示：歐南、歐北、埃南、埃北斷裂形成較早，早期受近SN向伸展應(yīng)力影響，為NW向的拉張斷層，后期由于阿爾金斷裂活動方式的變換，斷裂又轉(zhuǎn)為擠壓斷裂，兼有走滑性質(zhì)。剖面構(gòu)造變形在中新世（N1）初具雛形，上新世（N2）末剖面結(jié)構(gòu)基本形成，第四紀(jì)（Q）變形程度進(jìn)一步加劇并最終定型。

柴北緣東段NWW向測線剖面伸展率如圖2所示，總體呈現(xiàn)出從中生代早侏羅世到新近紀(jì)壓縮率逐漸增大的趨勢，壓縮速率的峰值主要分布在中新世（N1）—第四紀(jì)（Q）階段，指示工區(qū)早期構(gòu)造活動微弱，后期（新近紀(jì)末期）構(gòu)造活動強(qiáng)烈，局部構(gòu)造多為晚期定型的疊加構(gòu)造。

平衡剖面復(fù)原結(jié)果表明，柴達(dá)木盆地斷裂的形成演化主要有3類模式：1）斷裂在中新世（N1）定型，控制了古構(gòu)造的形成演化與深部地層特征；2）斷裂在上新世（N2）—第四紀(jì)（Q）期間發(fā)育形成，此類斷裂對構(gòu)造的增強(qiáng)和改造作用較強(qiáng)，對后期的沉積過程也有影響，對工區(qū)油氣成藏起著重要作用；3）在盆地形成演化過程中一直都在活動的長期發(fā)育的斷裂，規(guī)模一般都較大，具有多期活動性，對區(qū)域構(gòu)造和沉積充填過程有重要的影響。

圖2 柴北緣東段NWW向測線剖面伸展率

5 油氣成藏意義

柴達(dá)木盆地的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，它們經(jīng)歷了多構(gòu)造時代的演化，決定了不同時代構(gòu)造圈閉的形成、發(fā)展或破壞，豐富多彩的斷裂對盆地的油氣生成和運(yùn)移聚集起到了關(guān)鍵性甚至是決定性的作用［6，9，17-21］。

5.1 斷裂控制了烴源巖的分布與演化

柴達(dá)木盆地中、新生代烴源巖發(fā)育區(qū)主要受大斷裂的控制，發(fā)育了多個相對獨(dú)立的生烴凹陷（見圖3）。目前已證實(shí)有效生烴凹陷與斷裂有著密切的關(guān)系，生烴凹陷的分布和演化受深大斷裂控制，或分布于斷裂一側(cè)，或夾持于斷裂之間［22］。斷裂通過對烴源巖的控制，進(jìn)而控制著盆地油氣的運(yùn)聚成藏。

5.2 斷裂控制了構(gòu)造圈閉的形成與油氣分布

由斷裂系統(tǒng)制約的伸展構(gòu)造、花狀構(gòu)造及逆沖推覆構(gòu)造控制了盆地內(nèi)大多數(shù)構(gòu)造圈閉的形成與分布，從而使油氣區(qū)帶常與斷裂構(gòu)造帶相伴。

縱觀柴達(dá)木盆地構(gòu)造圈閉展布，幾乎都沿斷裂分布，柴北緣構(gòu)造圈閉由北向南成排成帶呈弧形、反S形展布，其形成演化受斷裂控制，而柴西地區(qū)的北西向斷裂與近南北向斷裂共同控制該構(gòu)造圈閉形成與展布。

5.3 斷裂控制著儲集層分布及儲集條件

斷裂不僅控制了柴達(dá)木盆地生烴凹陷的發(fā)育及構(gòu)造圈閉的形成，在一定程度上也控制了沉積相帶的展布及儲層物性特征。由于斷裂的活動形成大量裂縫，從而改善了儲層的物性條件，形成了良好的裂縫性儲層。

這些受壓扭應(yīng)力作用形成的裂縫多位于背斜軸部，構(gòu)成油氣運(yùn)移的重要通道和主要的儲集空間，對油氣聚集起著重要的控制作用。

圖3 柴達(dá)木盆地生烴凹陷與控凹斷裂關(guān)系

5.4 斷裂是油氣垂向運(yùn)移最重要的通道

由于柴達(dá)木盆地碎屑巖（輸導(dǎo)層）和不整合面不發(fā)育，斷裂（裂縫）就成了重要的運(yùn)移通道。斷裂的存在溝通了不同的烴源巖與不同的儲蓋層，構(gòu)成了多種形式的以斷裂為主導(dǎo)運(yùn)移通道的生儲蓋組合。斷層封閉性研究結(jié)果表明，斷裂是柴達(dá)木盆地最重要的油源垂向運(yùn)移通道。

對于柴西北區(qū)普遍發(fā)育的裂縫性油藏，更是由于斷裂在垂向上溝通了油源，從而形成了柴西北區(qū)發(fā)育的下生上儲式油藏。目前柴北緣發(fā)現(xiàn)的90%以上的油氣資源量和產(chǎn)量都來自于新近系儲層之中，而侏羅系烴源巖生排出的油氣要進(jìn)入上覆儲層，尤其要進(jìn)入下干柴溝組及以上儲層，斷裂無疑是油氣運(yùn)移的最重要的通道。

從斷層與油氣運(yùn)聚的關(guān)系來看，深層斷裂體系主要是油氣運(yùn)移的通道，淺層斷裂體系主要為后期聚集油氣提供封閉條件。

5.5 斷裂對油氣藏的保存和破壞作用

如圖4所示［19］，柴達(dá)木斷裂活動期與油氣運(yùn)聚期配置關(guān)系良好。柴達(dá)木盆地主要有2次成藏事件，第一期發(fā)生在上干柴溝組（N1）時期前后，第二期發(fā)生在獅子溝組—第四系（N23—Q）時期。斷裂主要在上干柴溝組（N1）期間和獅子溝組—第四系（N23—Q）形成了眾多構(gòu)造，油氣發(fā)生大規(guī)模的運(yùn)移、聚集，同時部分原生油氣藏因受構(gòu)造運(yùn)動的改造形成了次生油氣藏。

同時，斷裂對油氣藏也有一定的破壞性，后期斷裂使先期油氣藏破壞或重新運(yùn)移，成為油氣的漏失通道。喜馬拉雅運(yùn)動對柴達(dá)木盆地中已經(jīng)形成的油氣藏產(chǎn)生了重要的影響：使早期的斷裂重新活動，各構(gòu)造最后定型并在中淺層中產(chǎn)生大量的滑脫斷裂；在構(gòu)造的頂部產(chǎn)生局部張應(yīng)力進(jìn)而產(chǎn)生張性正斷層。

圖4 柴達(dá)木盆地斷裂活動期與油氣運(yùn)聚期配置關(guān)系

6 結(jié)論

1）“擠壓+走滑”的區(qū)域應(yīng)力場作用下，柴達(dá)木盆地形成北部、南部和西北部3大壓扭沖斷變形體系，其中北部壓扭沖斷變形體系和南部壓扭沖斷變形體系內(nèi)部分別呈“波浪式”發(fā)育3個走滑沖斷構(gòu)造帶。

2）柴達(dá)木盆地斷裂的形成演化主要有3類模式：斷裂在中新世（N1）定型，斷裂在上新世（N2）—第四紀(jì)（Q）期間發(fā)育形成，在盆地形成演化過程中一直都在活動的長期發(fā)育的斷裂。盆地總體構(gòu)造變形程度較高，主要發(fā)育斷層及其相關(guān)褶皺，早期構(gòu)造活動微弱，后期構(gòu)造活動強(qiáng)烈。

3）由于構(gòu)造、沉積形成演化規(guī)律不同，柴達(dá)木盆地斷裂對油氣藏的形成和分布有重要的控制作用，主要表現(xiàn)在烴源巖分布、有利沉積相帶展布、圈閉形成及油氣運(yùn)聚、富集及破壞等方面。

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Assemblage characteristics of faults and its significance to hydrocarbon accumulation in Qaidam Basin

Yuan Yajuan1,2Xia Bin3Lv Baofeng,3
(1.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China;2.Graduate School of China Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3.School of Marine sciences,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,China)

The seismic survey data and the restoring technology of profile equilibrium are applied to research the unique fault structure system which is formed in different tectonic dynamic backgrounds in Qaidam Basin.On the basis of hydrocarbon accumulation rule of the basin,the restrictive relation of the fault structure to the hydrocarbon accumulation is summarized.Tectonic deformation of the basin shows a high degree in general.There are lots of faults and the fault-related folds.These faults are mainly the reverses and strike-slip faults,accompanied by a small number of synsedimentary normal fault,detachment fault and inverted fault.The early tectonic action was weak and the late tectonic action was strong.The formation and evolution of fault indicates three types of models,namely one fell into a pattern in Miocene,one was developed during Pliocene to Quaternary,one was the longdeveloped fault that had been active in the process of formation and evolution of the basin.These faults showed an important controlling for the formation and distribution of hydrocarbon reservoir,which mainly reflects in the respects of the distribution of source rocks,distribution of favorable sedimentary facies belts,trap formation,hydrocarbon migration and accumulation process and reservoir-damaged degree.

faults；assemblage characteristics;hydrocarbon accumulation;Qaidam Basin

TE121.2

：A

1005-8907（2011）02-212-05

2010-06-07；改回日期：2011-01-14。

袁亞娟，女，1986年生，在讀博士研究生，研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)、含油氣盆地分析。E-mail：yyjli924@163.com。

（編輯王淑玉）

袁亞娟，夏斌，呂寶鳳.柴達(dá)木盆地斷裂組合特征及油氣成藏意義［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：212-216. Yuan Yajuan，Xia Bin，Lv Baofeng.Assemblage characteristics of faults and its significance to hydrocarbon accumulation in Qaidam Basin［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：212-216.