塔里木盆地塔中北斜坡斷裂體系與油氣關系研究

蘇東坡 (西南石油大學資源與環(huán)境學院，四川 成都 610500)

韓 杰，王振宇， 張 敏 (中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木盆地塔中北斜坡斷裂體系與油氣關系研究

蘇東坡 (西南石油大學資源與環(huán)境學院，四川 成都 610500)

韓 杰，王振宇， 張 敏 (中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

塔中北斜坡是塔里木盆地塔中地區(qū)的重要勘探區(qū)域，具有構造演化期次多、斷裂系統(tǒng)發(fā)育、油氣分布規(guī)律復雜等特點，深入探討斷裂體系與油氣的關系對于勘探開發(fā)具有重要的指導意義。依據(jù)區(qū)域構造演化特征，結合地震、地質(zhì)等資料，在研究區(qū)識別出中加里東期北西向逆沖斷裂體系、晚加里東期北西向逆沖斷裂體系、加里東末期～早海西期北東向走滑斷裂體系，分析了各期斷裂體系與生排烴史的配置關系及對油氣分布的控制作用，其中中加里東期斷裂體系控制油氣運聚的基本格局；晚加里東期斷裂體系控制構造圈閉的發(fā)育與分布；加里東末期～早海西期斷裂體系控制油氣富集。指出該區(qū)油氣主要富集于加里東末期-早海西期斷裂及其交匯部位，在勘探開發(fā)中要注重斷裂對油氣的控制作用。

塔里木盆地；塔中北斜坡；斷裂體系；油氣關系

1 區(qū)域構造演化特征

塔中地區(qū)位于塔里木盆地中央隆起中段，西與巴楚斷隆相接，東與塔東低隆相連，呈北西向，北部緊鄰滿加爾坳陷，南部為塘古孜巴斯坳陷(見圖1)。塔中隆起經(jīng)歷多期的構造運動，是一個繼承性發(fā)育的大型古生代古隆起，自早古生代～泥盆紀形成以來，構造相對穩(wěn)定，地層發(fā)育比較齊全，僅在頂部遭受剝蝕；晚古生代至中新生代穩(wěn)定隆升，未受斷裂強烈切割破壞[1-4]。

1.1早加里東期——碳酸鹽巖臺地發(fā)育階段

震旦紀至早奧陶世早中期，古塔里木板塊東北邊緣為被動大陸邊緣，陸緣拉張活動從東北向西南擴展，逐漸形成了庫魯克塔格-滿加爾坳拉槽原型盆地和塔西克拉通內(nèi)坳陷原型盆地，形成了東深西淺的沉積古地理格局，并控制了寒武紀～早奧陶世沉積環(huán)境的分布和發(fā)展演化。

1.2中晚加里東期——古隆起形成期

奧陶世晚期，區(qū)域構造應力場開始由南北向的拉張向南北向的擠壓轉化。塔中5井至Ⅰ號斷層東段一帶，塔中Ⅰ號同生斷層帶開始發(fā)育，它是由多階斷層組成的基底深斷層，寬十余公里，走向近南北。早奧陶世晚期-晚奧陶世早期階段，南緣造山帶及盆內(nèi)從拉張環(huán)境轉為擠壓環(huán)境，塔中地區(qū)發(fā)生整體隆升，北西向古隆起已具雛形，在隆起的高部位因剝蝕作用造成地層缺失。隆起形態(tài)不對稱，此時隆起西高東低。晚陶世末期，塔中地區(qū)受東南部強烈的沖斷擠壓，形成東高西低的構造格局。加里東晚期運動使志留系地層隆升并遭受剝蝕。經(jīng)過奧陶紀末和志留紀末2次區(qū)域性擠壓抬升，塔中古隆起形成。

1.3早海西期——古隆起調(diào)整改造期

泥盆紀末期的海西早期構造運動波及整個盆地，是塔里木盆地一次重要的構造變動，它使塔中低凸起進一步隆升并定型，泥盆系、志留系地層遭受強烈剝蝕，形成下石炭統(tǒng)與下伏地層間的角度不整合接觸。自西向東，石炭系地層呈超覆沉積，反映了石炭系沉積前的古地貌呈東高西低。經(jīng)過加里東晚期和海西早期的構造運動，塔中古隆起和其上的左行雁列式背斜、逆斷層帶的構造格局基本形成。

1.4海西晚期～燕山期——古隆起整體升降期

石炭紀～白堊紀，塔中地區(qū)與周緣地區(qū)連為一體，成為穩(wěn)定的克拉通內(nèi)坳陷的一部分，僅存在微弱構造調(diào)整和局部活動。印支～燕山期，塔中隆起主要表現(xiàn)為整體沉降和翹傾，對古隆起的形態(tài)影響不大。

圖1 塔中地區(qū)構造位置圖

1.5喜山期——快速深埋期

新生代塔里木盆地克拉通區(qū)進入快速深埋期，塔中地區(qū)整體沉降，厚達2000m以上，寒武-奧陶系古隆起碳酸鹽巖頂面埋深多4000～6000m，發(fā)生南東向翹傾，缺乏斷裂，局部低幅度構造發(fā)生微弱調(diào)整，形成重要的構造運動成藏期。

2 斷裂發(fā)育期次及特征

塔中北斜坡發(fā)育多期次、多類型的斷裂系統(tǒng)，這與塔里木盆地區(qū)域構造背景和應力環(huán)境密不可分。塔中北斜坡主要存在3期斷裂體系，即中加里東期北西向逆沖斷裂體系、晚加里東期北西向逆沖斷裂體系、加里東末期～早海西期北東向走滑斷裂體系[5-7]。

2.1中加里東期北西向逆沖斷裂體系

中加里東時期，古昆侖洋發(fā)生強烈的俯沖削減，在南北向構造擠壓作用下，受早期構造格局的影響，形成塔中Ⅰ號斷裂帶等北西向逆沖斷裂體系，并控制了塔中北西向古隆起的構造格局。塔中Ⅰ號斷裂帶為發(fā)育在塔中古隆起的北緣與滿加爾凹陷轉折端上的逆沖斷裂，是構成塔中隆起與北部坳陷的分界斷裂，呈北西走向，斷裂長約218km，最大落差1500m。塔中Ⅱ號斷裂帶位于塔中隆起與塘古凹陷之間，是發(fā)育在隆起向凹陷轉折端的邊界逆沖斷裂，延伸長度81km，呈北西西、北東走向。中央斷裂帶位于塔中隆起的軸脊部位，由背沖斷裂和所夾持的斷壘塊構成，呈北西向展布，南緣斷裂長89km，北緣斷裂長52km，最大落差900m。該期斷裂體系形成了塔中地區(qū)南北分帶的構造格局。

2.2晚加里東期北西向逆沖斷裂體系

晚加里東期塔中古隆起繼承性發(fā)育，以褶皺抬升為主，中部抬升剝蝕強烈，斷裂繼承性發(fā)育，早奧陶世南北向沖斷作用力逐漸向塔中中央潛山區(qū)釋放，形成與塔中Ⅰ號斷裂伴生的北西向逆沖斷裂體系。該級斷裂發(fā)育時代稍晚于塔中Ⅰ號斷裂，活動在中晚奧陶世，斷裂方向與塔中Ⅰ號斷裂較為一致，主要為北西西-南東東和北西-南東向，斷穿上寒武、下奧陶統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)灰?guī)r，斷至上奧陶統(tǒng)桑塔木組砂泥巖段，斷裂活動強度也是東強西弱，斷距在30～600m之間，平面延伸廣。

2.3加里東末期～早海西期北東向走滑斷裂體系

加里東末期～早海西期，塔里木克拉通的南、北兩側皆發(fā)生強烈的碰撞作用，導致塔中隆起帶進一步抬升，并且斜向碰撞作用也使隆起帶內(nèi)壓扭性構造進一步加強，使塔中地區(qū)處于左旋壓扭應力場中。塔中北斜坡受北西向斜向擠壓作用，由于基地存在北東向隱伏斷裂，造成沿北東向隱伏斷裂上的剪切變形，形成系列北東向的左旋走滑斷裂體系。這種剪切變形明顯切割早期形成的北西向沖斷層，沖斷帶被切割成小塊體，依次左行滑動，造成了塔中地區(qū)東西分塊的構造格局。走滑斷裂向上斷至志留系～泥盆系，極少進入上覆地層，志留紀末-晚泥盆世前是走滑斷裂的主要發(fā)育期。

3 各斷裂體系與生排烴史的配置關系

塔里木盆地臺盆區(qū)主要有2套烴源巖，即寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖和中上奧陶統(tǒng)烴源巖。這2套源巖的厚度、有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型及成熟度均存在顯著差異。寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖分布面積廣、厚度大、有機質(zhì)豐度高，是一套重要的烴源巖；中～上奧陶統(tǒng)烴源巖分布范圍局限，主要分布于臺地斜坡和臺內(nèi)低凹部位，有機質(zhì)豐度低，現(xiàn)今處于生油階段，與寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖相比較，生烴量非常有限。

塔中北斜坡油氣主要來源于寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖，中～上奧陶統(tǒng)烴源巖有少量貢獻。寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖在中加里東期北西向逆沖斷裂體系活動時期尚未生烴；晚加里東期北西向逆沖斷裂體系活動時期，達到生烴門限，開始生烴；加里東末期～早海西期北東向走滑斷裂體系活動時期，達到生油高峰，大規(guī)模生油，現(xiàn)今處于高成熟演化階段，原油裂解成氣。

4 斷裂體系對油氣分布的控制作用

4.1中加里東期斷裂體系控制油氣運聚的基本格局

中加里東期塔中Ⅰ號斷裂帶發(fā)生強烈的北東向沖斷運動，形成了塔中地區(qū)北西向巨型斷隆的構造格局，奠定了塔中北斜坡海相碳酸巖鹽的油氣地質(zhì)條件，大型古隆起控制了臺-盆(隆-凹)分異及臺緣高能相帶和臺地巖溶帶的發(fā)育，進而控制了烴源巖和碳酸鹽巖原始儲集相帶的形成和分布。該期斷裂構造作用為下奧陶統(tǒng)大面積高能灘的發(fā)育奠定了基礎,同時塔中隆起發(fā)生強烈的抬升遭受風化剝蝕，缺失上奧陶統(tǒng)吐木休克組、中奧陶統(tǒng)一間房組地層，形成鷹山組頂面大型不整合，使得鷹山組頂部發(fā)育準層狀大型風化殼巖溶型儲層，同時不整合面也可作為后期油氣運移的優(yōu)勢通道。同時塔中Ⅰ號斷裂帶構造作用形成了臺緣坡折帶沉積格局，控制著上奧陶統(tǒng)高能臺緣礁灘相沉積體系的發(fā)育與展布。另外，隆后形成的滿加爾坳陷區(qū)控制了中上奧陶統(tǒng)的海相烴源巖的分布格局，改變了寒武-下奧陶統(tǒng)烴源巖只在塔東盆地相集中分布的局面。

4.2晚加里東期斷裂體系控制構造圈閉的發(fā)育與分布

加里東構造活動晚期，在塔中地區(qū)形成強烈的板內(nèi)構造活動，塔中以褶皺運動為主，形成了塔中復式背斜的基本格局，塔中北西向斷裂帶基本定型，控制了塔中南北分帶的構造特征，同時也控制了構造圈閉的發(fā)育與分布。晚加里東期斷裂作用，形成了寒武～奧陶系碳酸鹽巖大型構造圈閉，圈閉多沿斷裂帶分布。圈閉與斷裂系統(tǒng)具備了良好的配置關系，為油氣運移和聚集提供了有利條件。同時，塔中北斜坡下古生界古隆起本身也是一個長期發(fā)育的巨型背斜圈閉，使得該區(qū)成為油氣的有利聚集區(qū)，形成了塔中地區(qū)整體含油、局部富集的局面。

4.3加里東末期～早海西期斷裂體系控制油氣富集

加里東末期-早海西期，塔中北斜坡地區(qū)處于左旋壓扭應力場中,形成北東向走滑斷裂體系。該期斷裂斷穿基底，溝通了寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖，同時，斷裂活動期與生油高峰匹配，成為原油運移的優(yōu)勢通道，在有利的圈閉聚集成藏，形成分布廣泛、規(guī)模巨大的古油藏。喜山晚期，寒武系～下奧陶統(tǒng)烴源巖達到生氣高峰，由于走滑斷裂深切基底、與現(xiàn)今構造應力方向一致，有利于斷裂的開啟，成為天然氣運移的重要通道，再次發(fā)生天然氣充注，目前仍處于強烈氣侵調(diào)整中。因此，該期斷裂體系是塔中地區(qū)油氣運移的重要通道，油氣主要富集于走滑斷裂及其交匯部位[8](見圖2)。

圖2 塔中隆起北部斜坡帶奧陶系油藏剖面圖

5 結 論

1)塔中北斜坡主要經(jīng)歷早加里東期碳酸鹽巖臺地發(fā)育階段、中晚加里東期古隆起形成階段、早海西期古隆起調(diào)整改造階段、海西晚期～燕山期古隆起整體升降階段、喜山期快速深埋階段等構造演化。

2)塔中北斜坡主要存在3期斷裂體系，即中加里東期北西向逆沖斷裂體系、晚加里東期北西向逆沖斷裂體系、加里東末期～早海西期北東向走滑斷裂體系。

3)斷裂體系對塔中北斜坡油氣分布具有重要的控制作用，中加里東期斷裂體系控制油氣運聚的基本格局；晚加里東期斷裂體系控制構造圈閉的發(fā)育與分布；加里東末期～早海西期斷裂體系控制油氣富集，油氣主要分布于該期走滑斷裂及其交匯部位。

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[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.02.003

P618.130.2

A

1673-1409(2012)02-N009-04

2011-11-12

國家科技重大專項(2008ZX05004-004)；四川省重點學科建設項目(SZD0414)。

蘇東坡(1985-)，男，2007年大學畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)專業(yè)方面的研究工作。