準噶爾盆地南緣霍爾果斯背斜構造解析及有利區(qū)帶預測

鄭超，劉宜文，魏凌云，鄭新梅，孫俏，李經輝

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北 武漢 430100；2.長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100；3.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830013；4.中國石油集團測井有限公司國際事業(yè)部，北京 100101；5.中國地質大學能源學院，北京 100083）

0 引言

霍爾果斯背斜位于準噶爾盆地南緣山前斷褶帶地表第2排構造帶——霍瑪吐（霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜）背斜帶西段，東與瑪納斯背斜相鄰，南與齊古斷褶帶以南緣沖斷帶相隔，東西長約55 km，南北寬9～11 km，為一典型的線狀背斜構造。霍爾果斯背斜的形成受喜馬拉雅運動三幕演化的控制，構造上表現(xiàn)為由南向北運動的逆沖推覆體和構造三角楔上下疊加而成。

前陸褶皺沖斷帶是油氣勘探的重要領域，中國中西部前陸盆地具有十分豐富的油氣資源，近年來油氣勘探也取得了很大的成果，但總體上來說，其地質情況復雜，研究程度較低[1-2]。霍爾果斯背斜是南緣前陸沖斷帶的主力勘探地區(qū)之一，勘探潛力巨大，但是同樣由于構造復雜，地震資料品質差，致使構造解釋和圈閉落實難度加大，直接影響了該區(qū)域地質研究和油氣勘探進程。本文在前人研究的基礎上[3-7]，借助于地表地質和最新的鉆井及地震資料，對霍爾果斯背斜的構造特征及其形成過程進行解析，以期為該地區(qū)的區(qū)域構造研究和油氣勘探提供借鑒。

1 構造分析

1.1 構造格局

準噶爾盆地南緣從晚石炭世開始發(fā)育，隨著天山的不斷隆起，其北側坳陷持續(xù)沉降，接受了上石炭統(tǒng)至全新統(tǒng)的沉積。新近紀北天山強烈逆沖隆升，基本形成了現(xiàn)今的構造格局。根據(jù)喜馬拉雅運動期構造變形的差異性，將準噶爾南緣劃分為4個二級構造單元和若干次級構造單元。研究區(qū)霍爾果斯背斜屬于準南坳陷—山前沖斷褶皺帶—伊連哈比爾尕山山前滑脫帶的四級構造單元。此區(qū)域下部以白堊系上部新近系構造變形為主體，斷層轉折褶皺和斷層傳播褶皺為其主要變形方式[8-10]。

1.2 剖面分析

霍爾果斯背斜位于霍瑪吐背斜構造帶最西端，整體呈一向北突出的弧形，是近東西向延伸的長軸背斜，高點呈串珠狀排列，南北方向由推覆體和前陸盆地控制，南翼產狀相對較陡而北翼產狀相對舒緩。其主控斷裂分別與古近系霍瑪吐滑脫斷層及中—下侏羅統(tǒng)煤系地層溝通。背斜軸部發(fā)育南傾逆斷裂，南翼地層被霍瑪吐滑脫斷層切割，核部出露最老地層為古近系安集海河組，由中新統(tǒng)的沙灣組及塔西河組、上新統(tǒng)獨山子組組成背斜兩翼與東西圍斜。

霍爾果斯背斜從淺到深由2組不同的構造層復合疊加而成。上部為至地表的逆沖推覆構造，其構造樣式為斷層傳播褶皺形成的斷坡背斜，表現(xiàn)為新近系沿古近系泥巖滑脫面向北推覆，上盤地層產狀與推覆面平行，呈南傾構造單斜，表明推覆構造具一定的位移量；推覆面下盤的褶皺兩翼地層反射清晰，存在斷層轉折褶皺前鋒所特有的收斂狀反射波組，可見反向斷層下斷坡的反射波組。下部為構造三角楔，其構造樣式以發(fā)育一沖向后陸的反沖斷層形成的斷層轉折褶皺為特征，斷坪、斷坡構造明顯。中侏羅統(tǒng)煤系地層反射在褶皺軸部出現(xiàn)明顯的向上分叉，標志著白堊系的構造三角楔沿中侏羅統(tǒng)煤系地層向上插入上侏羅統(tǒng)泥質地層中，并表現(xiàn)為一組沖向前陸的疊瓦狀逆沖斷層和反向沖斷斷層雙重構造的出現(xiàn)（見圖1）。

圖1 過X11井高精度三維INL800地震地質解釋剖面

1.3 構造圈閉特征

霍爾果斯背斜構造圈閉由反沖斷層與上部地層構成，圈閉上、下構造高點不一致，目前該區(qū)在紫泥泉子組和東溝組均有圈閉落實，且主要為形成于喜馬拉雅運動末期的斷-背斜圈閉。紫泥泉子組圈閉面積為58.9 km2，高點埋深為 3 174 m，閉合高度為 300 m；東溝組圈閉面積為25.6 km2，閉合高度為500 m。研究工區(qū)中過紫泥泉子組圈閉的典型地震剖面為南北向測線LINE352、東西向測線 TRACE397（見圖 2）。

圖2 霍爾果斯背斜紫泥泉子組頂界構造

2 構造演化序列及成藏模式

已有研究表明，喜馬拉雅運動可分為3大變形幕。第一幕變形發(fā)生在始新世末—漸新世初；第二幕變形發(fā)生在中新世初—更新世；第三幕為更新世至今。根據(jù)南緣古近系與下伏地層多為局部不整合、假整合可知，在古近系沉積前，下伏各層系組成的構造僅具雛形，并且從古新統(tǒng)、始新統(tǒng)出現(xiàn)的局部沉積間段可以看出，前兩幕喜馬拉雅運動對整個山前構造的影響不大。影響最為強烈的第三幕運動促使了3排構造帶的形成，從而表明喜馬拉雅運動3期演化幕基本與霍爾果斯背斜的形成過程對應。

白堊紀末期，侏羅系煤系烴源巖已經成熟并開始生排烴（以生氣為主）。此時霍爾果斯背斜還未成形，地層較為平緩，由于沒有斷層的溝通，生成的少量油氣主要以水平運移和短距離垂向運移為主，在蓋層條件較好的白堊系吐谷魯群的泥巖層之下聚集成藏。

古近紀末期（喜馬拉雅運動第一幕），霍爾果斯背斜初具雛形，但地勢仍相對平坦，目的層基本呈等厚分布，由于大斷裂不發(fā)育，油氣無法大規(guī)模垂向運移，故仍局限于白堊系以下的地層中。

新近紀以來（喜馬拉雅運動第二幕），在喜馬拉雅運動的影響下，由于向北的推覆作用，使深部霍安斷裂沿中—下侏羅統(tǒng)煤系地層向北推覆，并在霍安斷裂斷坡處向上突破至白堊系（見圖3a）。但因斷層縱向無法溝通以及吐谷魯群儲層發(fā)育情況的影響，造成古油藏局限于白堊系之下。

新近紀獨山子組沉積期（見圖3b），隨著北天山的進一步隆升和向北強烈的逆沖、推覆，構造變形加劇，中部反向沖斷斷層逐步發(fā)育，與下部霍安斷裂相交形成構造三角楔。此時，下白堊統(tǒng)烴源巖達到生油門限進入大量生排烴階段，生成的油氣沿斷層垂向運移，并在調節(jié)斷層上盤構造高部位儲層發(fā)育較好的紫泥泉子組、沙灣組聚集成藏，而安集海河組和塔西河組的高壓膏泥巖對油氣藏的形成起到了良好的封蓋作用。

圖3 霍爾果斯背斜構造演化示意

第四紀以來（喜馬拉雅運動第三幕），喜馬拉雅運動使北天山繼續(xù)向北擠壓，淺層的逆沖推覆構造沿安集海河組泥巖層順層滑脫，切割中部的反沖斷層（見圖3c、圖3d）形成斷層傳播褶皺，隨著時間的推移、構造活動的持續(xù)，霍瑪吐斷裂延伸至地表，從而形成了現(xiàn)今的構造格局。此時，中、下侏羅統(tǒng)烴源巖已進入大量生氣階段，而白堊系烴源巖仍處于生油階段，侏羅系生成的天然氣和白堊系生成的成熟原油沿著深部大斷裂向上運移，在調節(jié)斷層上盤的紫泥泉子組聚集成藏，并對之前形成的油氣藏具有一定的改造作用。淺部逆沖斷層是安集海河組塑性泥巖層內的滑脫斷層，對油氣藏起到了一定的遮擋作用。

喜馬拉雅運動對油氣運移的影響主要是通過其對斷裂的影響而產生作用[11-13]。喜馬拉雅運動以南北向的強烈擠壓為主，在其作用下，盆地北部地區(qū)早期的近北南向斷裂、北東向和北西向斷層的局部地段處于張性環(huán)境，為微開啟狀態(tài)，是油氣運移的有利通道，東西向斷裂主要起封閉油氣的作用。結合霍爾果斯背斜成藏模式圖（見圖4）可以看出，背斜淺層的滑脫斷裂改造了上部的構造形態(tài)，古油藏遭受一定程度的破壞，發(fā)生二次油氣運移。油氣沿滑脫斷層向構造高部位運移，如果構造高部位有圈閉則可成藏。沒有圈閉，油氣則繼續(xù)向上運移，直至地表造成油氣散失[14-17]。受霍爾果斯滑脫斷裂向北滑移作用的影響，造成各層構造高點由深至淺逐漸北移，這為以后的油氣預測指明了方向。

圖4 霍爾果斯背斜成藏模式

3 有利勘探目標預測

在準噶爾盆地南緣地區(qū)，白堊系、古近系是目前油氣勘探的重點層位，發(fā)育大套烴源巖、儲層和蓋層，同時也發(fā)育了大量油氣資源。如前文所述，霍爾果斯背斜地區(qū)也具備良好的石油地質條件，在多個層系中都具備生儲蓋成藏組合。但目前只有紫泥泉子組3口井（X11，X001，X002）、沙灣組 1 口井（X8a）見油氣顯示，鉆至東溝組的鉆井無油氣顯示。根據(jù)本研究得到的剖面地質結構，并結合構造-沉積演化史及烴源巖熱演化史分析，認為該區(qū)圈閉形成時間早于侏羅系和白堊系2套烴源巖大量生排烴時間，即生儲蓋關系匹配好。由此可以看出，東溝組圈閉主要分布在斷層下盤，其圈閉面積大，封堵能力強，離油源近，目前鉆遇的完鉆井無油氣顯示主要是因為鉆在了斷層上盤，從而說明下盤的圈閉應為該組成藏潛力部位。

4 結論

1）霍爾果斯背斜的形成與喜馬拉雅運動三幕演化的過程對應，形成了深部為構造三角楔、淺層為逆沖推覆體的疊置組合。

2）油氣存在2期充注：第1期由反沖斷裂活動造成白堊系低熟原油充注；第2期由淺層逆沖斷裂活動造成白堊系成熟原油和侏羅系天然氣混源充注。

3）從霍爾果斯背斜的構造演化特征及其對油藏的控制來看，除了發(fā)現(xiàn)紫泥泉子組、沙灣組有油氣顯示外，東溝組下盤的圈閉也是霍爾果斯背斜的有利油氣勘探區(qū)。

致謝：本文得到長江大學地球科學學院高達博士以及中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所肖立新主任的悉心指導和熱情幫助，在此表示誠摯感謝！

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