塔里木盆地沙雅隆起形成演化與油氣分布規(guī)律

謝大慶,鄭孟林,蔣華山,郭忻

(1.中國(guó)石化 西北油田分公司研究院,新疆 烏魯木齊 830011;2.中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院,北京100083)

沙雅隆起位于塔里木盆地北部,北與庫(kù)車坳陷以提爾根北斷裂帶-亞南斷裂帶-大尤爾都斯斷裂帶-羊塔克斷裂帶分界,東與庫(kù)魯克塔格斷隆以山前斷裂為界,南與北部坳陷(阿滿坳陷)(滿加爾凹陷-順托果勒低凸起-阿瓦堤凹陷)為過(guò)渡關(guān)系,西與阿瓦堤凹陷以喀拉玉爾滾斷裂為界,面積約 3.66萬(wàn)平方公里。該區(qū)油氣勘探成果豐富,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了塔河、輪南、雅克拉、大澇壩、英買力等眾多油氣田,在AnZ、Z、∈、O、D3、C、T-J、K1、E1-2km、E3s、N2k等十一個(gè)層位發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣。塔河油田是中國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的最大的海相油田,因此,該區(qū)始終是地質(zhì)勘探人員關(guān)注的熱點(diǎn)地區(qū)。 前人已從結(jié)構(gòu)、不整合面的分布、斷裂、沉積儲(chǔ)層和油氣成藏等各個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究(吳亞軍等,1998;何發(fā)岐,2002;何登發(fā),2002;劉靜江等,2004;吳東勝等,2006;胡劍風(fēng)等,2007;呂修祥等,2007;趙宗舉等,2009),取得了豐富的成果。但哪些構(gòu)造事件在隆起形成和油氣成藏過(guò)程中至關(guān)重要,哪些因素控制著油氣的成藏與分布,始終存在爭(zhēng)議。本文通過(guò)鉆井資料的分析和地震資料解釋,進(jìn)行了地質(zhì)編圖和演化圖的編制,對(duì)復(fù)雜油氣藏分布規(guī)律和控制因素進(jìn)行了解剖,明確了關(guān)鍵構(gòu)造事件和隆起的演化特征,并對(duì)油氣成藏的控制因素進(jìn)行了解剖,以期有效指導(dǎo)該區(qū)下一步的油氣勘探。

1 沙雅隆起地質(zhì)結(jié)構(gòu)

塔里木盆地沙雅隆起是一個(gè)被新生界埋藏了的古隆起,無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是構(gòu)造的發(fā)育特征上都具有縱向分層性,現(xiàn)今的構(gòu)造區(qū)劃分主要以被埋藏的下古生界古隆起結(jié)構(gòu)、地層的殘存分布為依據(jù),分為雅克拉斷凸、英買力凸起、哈拉哈塘凹陷、阿克庫(kù)勒凸起、草湖凹陷和庫(kù)爾勒鼻凸等次級(jí)構(gòu)造單元(圖1),根據(jù)地震和鉆井資料,隆起及其斜坡帶,不同的構(gòu)造單元下古生界的賦存狀態(tài)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在差異。在雅克拉斷凸,南、北分別受北東東向輪臺(tái)斷裂帶-沙雅斷裂帶-紅旗斷裂帶和提爾根北斷裂帶-亞南斷裂帶-大尤爾都斯斷裂帶-羊塔克斷裂帶的控制,兩條邊界斷裂帶在平面上都呈雁列式組合,凸起東段古生界基本缺失,白堊系直接不整合在前震旦系變質(zhì)巖和局限分布的震旦系之上,變質(zhì)巖系以輪臺(tái)斷裂和提爾根北斷裂分別向南、向北逆沖于奧陶系和震旦系-寒武系之上,剖面上構(gòu)成 Y 字型(圖2b),是古隆起的最高部位。在雅克拉斷凸中段,自西向東為星火1-英買32-星火2-英買6-東河24-沙7井,揭示了圍繞雅克拉斷凸變質(zhì)巖系條帶狀分布著震旦系-寒武系-奧陶系的白云巖、泥灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等碳酸鹽巖,南以沙雅斷裂和紅旗斷裂逆沖于南部的奧陶系和志留系之上,上盤的奧陶系-寒武系-震旦系向凸起高點(diǎn)方向剝蝕尖滅,北側(cè)元古界變質(zhì)巖以亞南斷裂帶-大尤爾都斯斷裂向北逆沖于震旦系-下古生界之上。凸起南部不整合覆蓋著三疊系、侏羅系,高部位及北部覆蓋著白堊系砂泥巖。

圖1 塔里木盆地沙雅隆起區(qū)前東河砂巖-石炭系殘余地層分布圖Fig.1 Distrubution of the Pre-Carboniferous remnant strata in the Shaya Uplift of the Tarim Basin

西段玉東2井-星火1井地區(qū)主要為寒武系-奧陶系中、下統(tǒng)碳酸鹽巖,并遭受了強(qiáng)烈的剝蝕,英買35-34井區(qū)殘留的志留系上部被剝蝕,下部不整合在殘余的奧陶系、寒武系不同地層之上,上被二疊系火山巖或白堊系碎屑巖不整合覆蓋。

沙雅隆起南部自西向東分別為英買力凸起、哈拉哈塘凹陷、阿克庫(kù)勒凸起、草湖凹陷和庫(kù)爾勒鼻凸,凹陷內(nèi)地層保存較好,凸起區(qū)地層遭受了剝蝕,中、下泥盆統(tǒng)缺失。英買力凸起中部為北東向展布的二疊紀(jì)巖體,下古生界、石炭系分布在巖體兩側(cè),向雅克拉斷凸方向剝蝕尖滅,上被三疊系、白堊系及新生界碎屑巖不整合覆蓋,內(nèi)發(fā)育了北東向的英買7等斷裂帶。阿克庫(kù)勒凸起主體部位為下奧陶統(tǒng),由輪臺(tái)斷裂向南逐漸過(guò)渡為中奧陶統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)、志留系,為向南西方向傾伏的鼻狀背斜構(gòu)造,上被東河砂巖-石炭系或三疊系不整合覆蓋。中上奧陶統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)、石炭系-二疊系均遭受不同程度的剝蝕。凸起上的下古生界發(fā)育了近南北向、北東向和北西向的斷裂,對(duì)該區(qū)碳酸鹽巖巖溶的發(fā)育具有重要控制作用。庫(kù)爾勒鼻凸中上奧陶統(tǒng)、志留系、東河砂巖-石炭系、二疊系向隆起頂部漸次缺失,下奧陶統(tǒng)遭受嚴(yán)重剝蝕,三疊系、侏羅系分別不整合在下伏地層之上,凸起上主要發(fā)育北西向的向南西方向逆沖的斷裂構(gòu)造。哈拉哈塘凹陷和草湖凹陷介于上述凸起之間,為向北翹傾的向斜,地層發(fā)育齊全,志留系不整合覆蓋于奧陶系之上,下伏于東河砂巖-石炭系-二疊系及中新生界之下,哈拉哈塘凹陷下古生界的近南北向斷裂和北東、北西向斷裂破壞了向斜構(gòu)造的完整性,并控制了碳酸鹽巖層系的巖溶發(fā)育特征。英買力凸起、哈拉哈塘凹陷、草湖凹陷與阿克庫(kù)勒凸起一起為呈北東向斜列展布的向南西方向傾伏的背、向斜構(gòu)造,北側(cè)受北東東向的輪臺(tái)-沙雅-紅旗斷裂帶的控制,英買力凸起被后期巖體破壞(圖1)。

圖2 沙雅隆起結(jié)構(gòu)剖面圖Fig.2 Geological profiles of the Shaya Uplift in the Tarim Basin

沙雅隆起的三疊系、侏羅系主要分布在南翼,向隆起高部位方向超覆尖滅,自南而北分別不整合在二疊系、東河砂巖-石炭系、志留系、奧陶系、寒武系、震旦系及元古界變質(zhì)巖系之上,庫(kù)車坳陷的三疊系、侏羅系向沙雅隆起方向超覆沉積,但沒(méi)有沉積到現(xiàn)今的沙雅隆起的位置,說(shuō)明隆起在三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)整體是一個(gè)北東東向的分隔了南、北三疊系、侏羅系沉積的正向構(gòu)造單元。白堊系全區(qū)均有分布,整體表現(xiàn)為南厚北薄的特征,但表現(xiàn)了沙雅隆起整體被埋藏的特征。新生界沉積為南薄北厚,呈現(xiàn)區(qū)域性北傾單斜的特征,與古生界的南傾形成了剖面上的“入”字型結(jié)構(gòu)。隆起南側(cè)的中生界的北傾是新生代構(gòu)造作用下形成的。

根據(jù)現(xiàn)今元古界變質(zhì)巖系、震旦系和下古生界的殘余分布及與上覆地層的接觸關(guān)系,隆起區(qū)存在眾多的不整合,主要存在四種接觸關(guān)系:第一種是上奧陶統(tǒng)桑塔木組碎屑巖與其下伏良里塔格組碳酸鹽巖層系的接觸,主要在隆起的南斜坡,表現(xiàn)為平行不整合接觸;第二種是志留系碎屑巖與奧陶系-寒武系碳酸鹽巖層系的不整合接觸,主要在西部的英買34-35井區(qū),阿克庫(kù)勒凸起西翼;第三種為東河砂巖-石炭系的砂泥巖與下古生界碳酸鹽巖層系的不整合接觸,主要在阿克庫(kù)勒凸起S103–S91–T443–S40–S69以北,于奇1井北-于奇4井北以南的地區(qū),是一個(gè)多期剝蝕疊合形成的復(fù)合不整合面,由中奧陶統(tǒng)一間房組(O2yj)沉積末、上奧陶統(tǒng)沉積末、志留系沉積末的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的疊合不整合面;第四種是中生界的三疊系、侏羅系或白堊系與下古生界及更老地層的不整合接觸,在于奇1井北-于奇4井北到輪臺(tái)斷裂廣大地區(qū)碳酸鹽巖與上覆的三疊系砂泥巖不整合接觸,輪臺(tái)斷裂以北的雅克拉斷凸主要是白堊系、侏羅系或三疊系與下古生界、震旦系、前震旦系不整合接觸,在亞南斷裂帶以北,除大澇壩地區(qū)局部存在石炭系與下伏震旦系-寒武系的不整合、星火 3井鉆遇二疊系火山巖外,整體為中生界(主要為白堊系)的砂泥巖與前震旦系、震旦系、下古生界的不整合(圖2)。

綜上所述,沙雅隆起表現(xiàn)為南北分帶、縱向分層的結(jié)構(gòu)特征,隆起地質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示了多期構(gòu)造事件形成的地層不整合,在這些不整合之中,志留系沉積前、東河砂巖-石炭系沉積前(艾華國(guó)和蘭林英,1996)和中生界前不整合面(張克銀等,1996)在該地區(qū)廣泛分布,代表了隆起在不同時(shí)期的關(guān)鍵構(gòu)造事件。

2 沙雅隆起形成演化

對(duì)于沙雅隆起的形成演化,存在多種認(rèn)識(shí)(劉學(xué)鋒,1996;賈承造,1997;安海亭等,2009),演化階段的劃分也存在差異。隨著勘探技術(shù)的進(jìn)步和成果資料的不斷豐富,通過(guò)隆起的結(jié)構(gòu)、地層分布、不整合特征以及構(gòu)造定年資料的分析,作者將沙雅隆起的構(gòu)造演化劃分為沉積古隆起演化階段(發(fā)生期),構(gòu)造古隆起演化階段(發(fā)展期)和埋藏古隆起演化階段(消亡改造期)。

2.1 沉積古隆起演化階段

塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖沉積特征顯示了沙雅隆起至少在奧陶紀(jì)中晚期已經(jīng)開始形成,為水下隆起,受資料和研究的限制,對(duì)當(dāng)時(shí)隆起規(guī)模難以確定。在阿克庫(kù)勒凸起區(qū)的一間房組礁灘相碳酸鹽巖建造指示了該區(qū)北部水體變淺。一間房組與上覆恰爾巴克組之間為平行不整合接觸,指示了中奧陶統(tǒng)沉積后存在沉積間斷。在T705、S60、S76、S86井存在中奧陶統(tǒng)一間房組礁灘相灰?guī)r,在礁灘發(fā)育區(qū),恰爾巴克組沉積變薄,礁體的延伸方向?yàn)楸睎|東向,是該區(qū)隆起存在的沉積證據(jù)。恰爾巴克組瘤狀灰?guī)r是淺水、強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境產(chǎn)物,也顯示了該區(qū)隆起的存在。良里塔格組礁灘相碳酸鹽巖建造和桑塔木組在該區(qū)也存在平行不整合特征,是隆起暴露在水面之上形成的間斷沉積面。

2.2 構(gòu)造古隆起形成演化階段

奧陶紀(jì)末期,中昆侖地塊與塔里木板塊碰撞,阿爾金南、北地塊之間的洋盆也發(fā)生閉合,導(dǎo)致塔里木盆地發(fā)生一次較為強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),塔東地區(qū)強(qiáng)烈褶皺、反轉(zhuǎn),沙雅隆起在該次構(gòu)造事件中沖斷、褶皺發(fā)育,輪臺(tái)斷裂和亞南斷裂強(qiáng)烈沖斷,雅克拉斷凸形成(圖3e、4a),并成為了志留系沉積的物源區(qū)。英買力地區(qū)志留系砂巖鋯石年齡主要分布于新元古代早期,表明其主要物源來(lái)自前寒武系(鄔光輝等,2009a),證實(shí)北部元古界變質(zhì)巖系已經(jīng)成為物源區(qū),英買 34-35井區(qū)志留系不整合在奧陶系和寒武系等不同時(shí)代地層之上(圖2a),在東河4井南,志留系超覆在上奧陶統(tǒng)桑塔木組和良里塔格組之上,艾丁 19井證實(shí)志留系不整合于中奧陶統(tǒng)一間房組碳酸鹽巖之上,事實(shí)說(shuō)明志留系沉積前,該區(qū)已經(jīng)發(fā)生了較為強(qiáng)烈的構(gòu)造變形,并遭受了強(qiáng)烈的剝蝕。

志留系沉積后,塔里木盆地發(fā)生了更為強(qiáng)烈的構(gòu)造事件,盆地整體抬升、剝蝕。中晚泥盆世,南天山洋在庫(kù)車地區(qū)以北開始關(guān)閉,在盆地北部形成了北北西向擠壓構(gòu)造作用,隆起區(qū)沿輪臺(tái)斷裂發(fā)生了擠壓-右旋剪切作用,斷裂上盤變質(zhì)巖基底堅(jiān)硬,而下盤的沉積地層則形成了斜列展布的背、向斜構(gòu)造(圖3c,4b),英買力凸起、哈拉哈塘凹陷、阿克庫(kù)勒凸起以及草湖凹陷等形成,在這種剪切應(yīng)力的作用下,在阿克庫(kù)勒凸起、哈拉哈塘凹陷以及英買力凸起上發(fā)育了近南北向和近東西向的剪切斷層,斷層斷距小,但對(duì)碳酸鹽巖層系儲(chǔ)層改造具有重要作用。這次構(gòu)造事件導(dǎo)致了隆起區(qū)在中晚泥盆世長(zhǎng)期處于隆升剝蝕狀態(tài),基本奠定了現(xiàn)今被埋藏的構(gòu)造古隆起形態(tài),也是碳酸鹽巖巖溶形成的重要時(shí)期。

圖3 沙雅隆起構(gòu)造演化剖面Fig.3 Structural evolution of the Shaya Uplift in the Tarim Basin

東河砂巖-石炭系沉積期到白堊紀(jì),經(jīng)歷了石炭紀(jì)末、二疊紀(jì)末、三疊紀(jì)末和侏羅紀(jì)末的多次構(gòu)造事件,隆起的規(guī)模不斷發(fā)生變化,早古生代地層總體是被埋藏。東河砂巖-石炭系向沙雅隆起區(qū)超覆沉積,在阿克庫(kù)勒凸起,東河砂巖和巴楚組向北分別覆蓋在志留系、上奧陶統(tǒng)桑塔木組、良里塔格組之上,石炭系卡拉沙依組在于奇3-輪古423-沙66-沙70-輪古19以北地區(qū)沉積于中、下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖或上奧陶統(tǒng)的碳酸鹽巖、泥巖之上,為一套海相以泥巖為主的砂泥巖建造。在沙雅隆起北部沿亞南斷裂帶局部鉆遇石炭系碎屑巖,在庫(kù)車坳陷的依南2井鉆遇石炭系的碳酸鹽巖。雖然在隆起區(qū)高部位石炭系整體缺失,隆起翼部地層的超覆沉積特征說(shuō)明了沙雅隆起的存在。

圖4 沙雅隆起在不同時(shí)期構(gòu)造與應(yīng)力場(chǎng)分析圖Fig.4 Structural stress analysis of the Shaya Uplift in the Tarim Basin

二疊系在該區(qū)僅有中二疊統(tǒng)火山碎屑巖建造,在阿克庫(kù)勒凸起區(qū)該套地層不整合于石炭系卡拉沙依組砂泥巖之上,在羊塔-英買力地區(qū)不整合于中、下奧陶統(tǒng)和寒武系之上。在英買力凸起存在北東展布的侵入巖體應(yīng)該也是中二疊世火山活動(dòng)時(shí)期的表現(xiàn)?；鹕綆r與該區(qū)地層之間的關(guān)系也顯示了在中二疊統(tǒng)火山巖和火山碎屑巖沉積前,沙雅隆起區(qū)曾經(jīng)有過(guò)一次較為強(qiáng)烈的隆升剝蝕,這次構(gòu)造事件是將沙雅隆起高部位的石炭系剝蝕殆盡還是石炭紀(jì)時(shí)期隆起高部位就沒(méi)有沉積還需要進(jìn)一步研究,但隆起在該時(shí)期是存在的,在構(gòu)造事件中以隆升剝蝕為主,隆起的范圍很大,南已經(jīng)跨越了北部坳陷(阿滿坳陷),北至庫(kù)車坳陷內(nèi),但隆起區(qū)下古生界結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生大的變化。

三疊紀(jì)在沙雅隆起南北兩側(cè)都形成了沉積坳陷,并向隆起區(qū)超覆沉積,該時(shí)期的沙雅隆起涵蓋了庫(kù)車坳陷的南斜坡,是南北兩大沉積坳陷的物源區(qū)。侏羅紀(jì),南北兩大坳陷沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,隆起萎縮到雅克拉斷凸老地層區(qū)。構(gòu)造演化剖面顯示了白堊紀(jì)盆地主體沉積在隆起南部(圖3),地層厚度由南、北兩個(gè)沉積坳陷區(qū)向雅克拉斷凸方向逐漸超覆減薄,隆起規(guī)模逐漸縮小,隨著雅克拉斷凸沉降逐漸接受沉積,整個(gè)沙雅隆起被全部埋藏。

綜上所述,志留紀(jì)沉積前后的構(gòu)造事件對(duì)早期沉積古隆起進(jìn)行了強(qiáng)烈的改造,成為被斷層、褶皺所控制的構(gòu)造古隆起,是隆起重要形成演化期。東河砂巖-石炭系沉積期到白堊紀(jì),沙雅隆起在不同時(shí)期的規(guī)模存在差異,如石炭系沉積后到三疊系沉積前隆起規(guī)模很大,三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)逐漸變小,但隆起結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征沒(méi)有發(fā)生大的變化,整體表現(xiàn)為隆起逐漸萎縮,被上覆地層超覆埋藏的過(guò)程。

2.3 隆起埋藏消亡演化階段

古近紀(jì),印度板塊與歐亞板塊的碰撞作用還沒(méi)有影響到塔里木地區(qū)(劉池洋等,2009),沙雅隆起區(qū)地層沉積厚度在數(shù)十米到三百米之間,整體變化平緩,為碎屑巖建造。該時(shí)期盆地處于弱伸展-剪切構(gòu)造環(huán)境(圖4c),在塔河油田深部控制碳酸鹽巖層系的近南北向和北東向斷裂的上覆三疊系-白堊系-古近系內(nèi),發(fā)育了與斷裂大角度相交的雁列組合正斷層,與深部斷裂延伸方向一致。亞南斷裂帶的上、下盤的白堊系、古近系內(nèi)都存在北東向與斷裂帶大角度相交的正斷層,英買7井區(qū)的北東向雁列組合正斷層指示了右旋走滑特征(圖2b,圖3)。根據(jù)斷裂性質(zhì)及組合,反推構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng),沙雅隆起在古近系受到了北西-南東向的拉張-剪切作用,導(dǎo)致該區(qū)的基底斷裂重新活動(dòng),在淺部蓋層形成了具有走滑性質(zhì)的正斷層組合,是導(dǎo)致隆起深淺層構(gòu)造差異的原因。

新近紀(jì)以來(lái),印度板塊向北俯沖碰撞擠壓構(gòu)造作用加強(qiáng)(劉池洋等,2009),塔里木盆地南、北兩大造山帶復(fù)活,并向盆地強(qiáng)烈逆沖,塔西南和庫(kù)車地區(qū)大規(guī)模沉降,形成前陸坳陷,盆地中部沿巴楚和北部坳陷(阿滿坳陷)南部形成了盆地中部巨大的隆起,分隔了南北兩大坳陷區(qū),沙雅隆起處于庫(kù)車坳陷與中部隆起的斜坡部位,在庫(kù)車坳陷強(qiáng)烈下陷作用下,沙雅隆起發(fā)生了翹傾作用,導(dǎo)致了三疊系-白堊系由沉積期的南傾轉(zhuǎn)為向北傾(圖3),而古生界仍然表現(xiàn)為南傾,但南傾幅度與翹傾前發(fā)生變化。隆起高部位區(qū)是這種翹翹板運(yùn)動(dòng)的樞紐部位,成為了盆地有利的油氣聚集區(qū)。

綜上所述,沙雅隆起的形成演化具有階段性、復(fù)合性和遷移性。寒武紀(jì)-奧陶紀(jì),表現(xiàn)為沉積古隆起,志留紀(jì)沉積前,隆起限于雅克拉斷凸及周緣斜坡區(qū),雅克拉斷凸在當(dāng)時(shí)為復(fù)式斷背斜構(gòu)造。東河砂巖-石炭系沉積前,在雅克拉斷凸南緣下盤,形成了斜列展布的復(fù)式背向斜構(gòu)造,沙雅隆起的深部結(jié)構(gòu)形成。中二疊世火山活動(dòng)前,沙雅隆起的規(guī)模比現(xiàn)今隆起范圍要大,按照下二疊統(tǒng)的剝蝕范圍,北部坳陷(阿滿坳陷)與沙雅隆起相鄰地區(qū)也處于隆起剝蝕區(qū),庫(kù)車坳陷大部也是與沙雅隆起一起處于隆起剝蝕狀態(tài)。此后在中生代,隆起逐漸被埋藏。沙雅隆起在新近紀(jì)的翹傾構(gòu)造作用中處于樞紐部位。

3 沙雅隆起油氣聚集規(guī)律

3.1 油氣分布特征

沙雅隆起的結(jié)構(gòu)和演化特征控制了油氣的聚集與分布,形成了兩個(gè)構(gòu)造油氣聚集帶,一個(gè)油氣聚集區(qū)(圖5、圖6)。北部沿羊塔克斷裂帶-英買32斷裂帶-大尤爾都斯斷裂帶-亞南斷裂帶-提爾根北斷裂帶形成了沙雅隆起北部的油氣聚集帶,目前發(fā)現(xiàn)了提爾根、大澇壩(牙哈)、英買 7、32、33、34、35、羊塔1等油氣藏(田)。中部沿輪臺(tái)斷裂帶-沙雅斷裂帶-東河塘斷裂帶-紅旗斷裂帶形成了沙雅隆起中部的構(gòu)造油氣聚集帶,發(fā)現(xiàn)了雅克拉、東河塘、紅旗油氣田以及輪西 2等油氣藏。沙雅隆起的南斜坡為凸、凹相間的構(gòu)造格局,自西向東存在英買力凸起、哈拉哈塘凹陷、阿克庫(kù)勒凸起、草湖凹陷、庫(kù)爾勒鼻凸等構(gòu)造單元,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了塔河、輪南-桑塔木等大型油氣田和哈6、艾丁4、英買1、英買2等油氣藏,其南緊鄰阿瓦提、滿加爾生油坳陷,是隆起最為富集的油氣聚集區(qū)。

兩個(gè)構(gòu)造油氣聚集帶、一個(gè)油氣聚集區(qū)的油氣來(lái)源存在差異,羊塔-英買 32 潛山-牙哈潛山的油氣藏的油氣均來(lái)自北部的三疊系-侏羅系陸相烴源巖。中部油氣聚集帶油氣主要來(lái)自南側(cè)滿加爾凹陷的寒武系-奧陶系海相烴源巖,也有北部三疊系-侏羅系陸相烴源巖的貢獻(xiàn),為混源油氣聚集帶。南部油氣聚集區(qū)油氣來(lái)自南側(cè)北部坳陷(阿滿坳陷)寒武系-奧陶系海相烴源巖。

羊塔克斷裂帶-英買 32斷裂帶-大尤爾都斯斷裂帶-亞南斷裂帶-提爾根北斷裂帶為深層逆沖帶形成的寒武系-奧陶系基巖潛山,淺層走滑拉張雁列組合形成的復(fù)合斷裂帶,已在寒武系、志留系、白堊系、古近系、新近系發(fā)現(xiàn)了油氣藏,油氣藏分布與斷裂帶形成的圈閉密切相關(guān)。在中東段的亞南斷裂帶,古近紀(jì)-新近紀(jì),亞南斷裂發(fā)生了走滑作用,在古近系-新近系內(nèi)形成了雁列組合正斷層,斷裂的多期活動(dòng)為油氣運(yùn)移提供了通道,古近系、新近系的斷鼻構(gòu)造圈閉成為淺層油氣成藏的良好圈閉。牙哈 5、7號(hào)潛山為受斷裂控制的潛山-地層復(fù)合型圈閉,儲(chǔ)層為中寒武統(tǒng)白云巖,底板為下寒武統(tǒng)白云巖,蓋層是白堊系卡普沙良群泥巖。

圖5 沙雅隆起油氣分布圖Fig.5 Oil and gas distribution in the Shaya Uplift within the Tarim Basin

圖6 沙雅隆起油藏綜合模式圖Fig.6 Hydrocarbon reservoir profile of the Shaya Uplift in the Tarim Basin

西段的羊塔克構(gòu)造帶上發(fā)現(xiàn)羊塔 1、羊塔 5油氣藏,英買32構(gòu)造帶、英買7構(gòu)造帶上發(fā)現(xiàn)英買32、33、34、35、英買7油氣藏。英買32構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)的油氣藏的儲(chǔ)層為寒武系-奧陶系和志留系,蓋層為白堊系卡普沙浪群泥巖(崔海峰等,2009),為受斷裂構(gòu)造控制的不整合地層油氣藏。英買32井區(qū)主要為寒武系潛山,向北東方向依次出露上寒武統(tǒng)、中寒武統(tǒng)和下寒武統(tǒng),上寒武統(tǒng)潛山儲(chǔ)層發(fā)育明顯好于中、下寒武統(tǒng),其巖性主要以白云巖為主,基質(zhì)孔隙度較高,具良好的儲(chǔ)集性能,主要儲(chǔ)集層包括巖溶型儲(chǔ)集層和白云巖基質(zhì)孔隙型儲(chǔ)集層。英買34、英買35 志留系潛山,依木干他烏組、塔塔埃爾塔格組已經(jīng)被剝蝕殆盡,只殘留柯坪塔格組瀝青砂巖段,巖性為中厚、巨厚層狀巖屑石英細(xì)砂巖、中細(xì)巖屑石英砂巖及細(xì)砂質(zhì)中粒巖屑石英砂巖,偶夾粉砂巖、薄層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖(崔海峰等,2009)。英買7號(hào)油藏圈閉是斷背斜潛山背景下受兩套蓋層控制的油氣藏,儲(chǔ)層為下奧陶統(tǒng)白云巖,油藏西北翼油層上覆蓋層為白堊系底部褐色泥巖,東南翼油層上覆蓋層為奧陶系致密的內(nèi)碎屑灰?guī)r,英買 9井奧陶系巖芯證實(shí)這套內(nèi)碎屑灰?guī)r不宜溶蝕,縫洞很不發(fā)育,滲透性極差,成為該圈閉的有效蓋層,油源主要來(lái)源于北部庫(kù)車坳陷的陸相烴源巖。

中部輪臺(tái)斷裂帶-雅克拉斷裂帶-東河塘斷裂帶-紅旗斷裂帶形成的油氣聚集帶由一系列的斷背斜、斷鼻組成。斷裂帶走向呈北東東向,形成雁列組合,深層控制了古生界地層的分布和構(gòu)造-地層圈閉的發(fā)育,淺層在中、新生界發(fā)育雁列組合的正斷層組合,與北部的油氣聚集帶的構(gòu)造活動(dòng)特征具有類似性。構(gòu)造帶上發(fā)現(xiàn)的雅克拉油氣田和東河塘油氣田是最大的油氣田。輪臺(tái)斷裂是一條由北向南逆沖,后期具有走滑特征的多期活動(dòng)斷層,早期與北部的亞南斷裂構(gòu)成背沖構(gòu)造,形成雅克拉斷凸。喜馬拉雅期與亞南斷裂帶一樣具有走滑特征,在中、新生界形成了雁列組合的正斷層組合。雅克拉構(gòu)造是輪臺(tái)斷裂上盤古生界為被斷層復(fù)雜化的向南傾伏的單斜,上被中生界不整合覆蓋,形成的構(gòu)造不整合地層油氣藏(圖6)。雅克拉油氣田油氣產(chǎn)層為前中生界震旦系、寒武系、下奧陶統(tǒng)及不整合面上的中生界侏羅系、下白堊統(tǒng),并在古近系蘇維依組發(fā)現(xiàn)良好的油氣顯示。古生界及震旦系產(chǎn)層的蓋層為下侏羅統(tǒng)底部泥質(zhì)巖,下侏羅統(tǒng)產(chǎn)層的蓋層為該統(tǒng)上部的泥質(zhì)巖,卡普沙良群底塊砂巖產(chǎn)層的蓋層為該群中上部泥質(zhì)巖(葉德勝和高國(guó)強(qiáng),1992)。

在沙雅隆起的南部,英買力凸起-哈拉哈塘凹陷-阿克庫(kù)勒凸起在加里東期總體處于隆起南傾斜坡區(qū),寒武系-奧陶系的碳酸鹽巖在加里東晚期-海西早期長(zhǎng)期暴露地表,并受近南北向、近東西向、北西向和北東向斷裂改造,長(zhǎng)期暴露風(fēng)化、淋濾,形成了良好的縫洞型儲(chǔ)層,且后期得到較好的埋藏保存,與上覆泥巖蓋層形成了大型的地層不整合圈閉,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的塔河油田就位于阿克庫(kù)勒凸起上,與其北部同位于阿克庫(kù)勒凸起上的輪南-桑塔木油田,一起形成了塔里木盆地超大規(guī)模的海相油氣田。油田的主要產(chǎn)層為奧陶系碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)集層,上覆的志留系、石炭系及中生界是良好蓋層。上覆地層內(nèi)發(fā)育的低幅度背斜圈閉、巖性圈閉及復(fù)合圈閉,由斷裂、不整合與下覆碳酸鹽巖溝通,形成了次生油氣藏。哈拉哈塘凹陷哈6井在石炭系底礫巖獲得低產(chǎn)工業(yè)油氣流,在奧陶系和志留系見到良好油氣顯示;艾丁 4 井在中奧陶統(tǒng)一間房組獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流。英買1、2井油氣藏位于英買力凸起上。該區(qū)勘探成果證實(shí)了奧陶系碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層、志留系、東河砂巖-石炭系等存在多套儲(chǔ)蓋組合,具有以深部碳酸鹽巖層系為主,多層系含油的特征。

沙雅隆起油氣藏的分布具有分帶、分區(qū)和縱向分層特征,受斷裂、地層不整合、巖性、油源等多種因素的控制。碳酸鹽巖層系是沙雅隆起重要的油氣聚集層系,淺層碎屑巖層系形成的油氣藏與地層不整合、斷裂構(gòu)造、低幅度構(gòu)造和深層碳酸鹽巖油氣藏位置密切相關(guān),主要表現(xiàn)為后期構(gòu)造作用過(guò)程中形成的次生油氣藏,與該區(qū)后期改造過(guò)程中的翹傾、反轉(zhuǎn)等構(gòu)造作用密切相關(guān)。

3.2 油氣成藏控制因素

沙雅隆起的油氣聚集、分布特征與烴源巖的分布、隆起的地層沉積特征、多期隆升剝蝕和褶皺、斷裂構(gòu)造變形等多種因素有關(guān),碳酸鹽巖的油氣藏和碎屑巖油氣藏也存在差異。

1) 斷裂構(gòu)造對(duì)油氣藏的控制作用

沙雅隆起的斷裂構(gòu)造發(fā)育,沿雅克拉斷凸南、北兩大斷裂構(gòu)造帶形成油氣聚集帶說(shuō)明了大型斷裂對(duì)油氣聚集與成藏的直接控制。沙雅隆起的斷裂存在多期形成、多期活動(dòng)和多期疊加改造(圖4),碳酸鹽巖地層中斷裂構(gòu)造的發(fā)育一方面改善了儲(chǔ)層性能,另一方面增強(qiáng)了碳酸鹽巖的滲透和溶蝕性。在石炭系、中新生界發(fā)育與基底斷裂走向斜交的高角度剪切縫和沿構(gòu)造走向密集發(fā)育的近垂直張性縫(北東向)成為碎屑巖層系油氣成藏的重要油氣運(yùn)移通道,巖心裂縫中多見原油、軟瀝青充填及烴類包裹體,在斷裂附近的低幅度構(gòu)造內(nèi)聚集成藏。

2) 不整合面對(duì)油氣藏的控制作用

沙雅隆起的不整合面眾多,對(duì)油氣運(yùn)聚的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是下伏碳酸鹽巖頂面不整合面的存在是碳酸鹽巖巖溶形成的重要因素,形成重要儲(chǔ)集層;另一方面,不整合面上、下地層之間形成的風(fēng)化層成為重要的油氣輸導(dǎo)層。隆起區(qū)在上奧陶統(tǒng)、中下奧陶統(tǒng)、志留系、東河砂巖-石炭系、三疊系、侏羅系、白堊系、新生界等之間及與下伏老地層之間都存在平行不整合或角度不整合接觸,眾多的不整合面的存在為油氣的運(yùn)聚提供了重要的疏導(dǎo)條件。對(duì)油氣成藏具有重要意義的不整合面為志留系沉積前、東河砂巖-石炭系沉積前、三疊系和白堊系沉積前形成的不整合面。志留系沉積前,雅克拉斷凸南、北兩側(cè)的斷裂強(qiáng)烈的逆沖作用使奧陶系、寒武系碳酸鹽巖在高部位已經(jīng)大面積暴露地表,遭受風(fēng)化、剝蝕,形成巖溶儲(chǔ)層。東河砂巖-石炭系沉積前,盆地發(fā)生了整體的區(qū)域抬升和構(gòu)造變形作用,隆起南緣形成的斜列背、向斜構(gòu)造曾遭受強(qiáng)烈剝蝕(圖1、圖4)。在地層發(fā)生斷裂、褶皺的情況下,在傾斜地層中溶蝕作用沿著碳酸鹽巖易溶層發(fā)生溶蝕。在英買力凸起和阿克庫(kù)勒凸起地區(qū),北東向、北西向、近南北向和近東西向的斷裂構(gòu)造發(fā)育(安海亭等,2009),密集斷裂構(gòu)造增強(qiáng)了碳酸鹽巖溶蝕作用。

東河砂巖-石炭系角度不整合覆蓋于志留系、奧陶系不同地層之上。其沉積前在雅克拉斷凸、英買力凸起、阿克庫(kù)勒凸起等高部位已經(jīng)缺失志留系、上奧陶統(tǒng),中、下奧陶統(tǒng)也遭受了不同程度的剝蝕。巖溶地貌起伏較大,總體為北高南低的特征,北側(cè)為巖溶高地,南側(cè)為巖溶谷地。

三疊系底部為一套泥巖、泥巖夾粉砂巖,阿克庫(kù)勒地區(qū)厚度 0～65 m,自北向南增厚,輸導(dǎo)性能較差。地層自南而北不整合于石炭系卡拉沙依組砂巖、粉砂巖、奧陶系灰?guī)r、寒武系碳酸鹽巖和元古界變質(zhì)巖等不同地層之上。喜馬拉雅期構(gòu)造作用導(dǎo)致了三疊系、侏羅系、白堊系由南傾轉(zhuǎn)為北傾,深部油氣由南而北運(yùn)移,并向上運(yùn)移到該不整合面后方向由北向南,在斷裂控制的低幅度構(gòu)造區(qū)成藏。

3) 碳酸鹽巖層系的差異性溶蝕對(duì)油氣成藏的控制

沙雅隆起碳酸鹽巖油氣成藏不僅受到了構(gòu)造、地層不整合等因素的控制,其本身巖性的復(fù)雜性也控制了油氣成藏特征。眾多學(xué)者對(duì)碳酸鹽巖不整合巖溶儲(chǔ)層的縱向分層特征進(jìn)行了研究,劃分為不整合面下的表生巖溶帶、垂直潛流巖溶帶和水平潛流巖溶帶(林忠民,2002;張濤和閆相賓,2007;胡劍風(fēng)等,2007;吳欣松等,2009),表生巖溶帶和水平潛流巖溶帶是碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層最為發(fā)育的層位,一般認(rèn)為巖溶作用受控于構(gòu)造、層序、巖相、流體性質(zhì)和時(shí)間(Plan,2005;張濤和閆相賓,2007;何治亮等,2010)以及微生物(Engel and Randall,2011)等多種因素。事實(shí)上,碳酸鹽巖既可以在構(gòu)造作用、成巖作用和巖溶作用下形成良好的儲(chǔ)層,也可以是致密的良好蓋層,碳酸鹽巖巖溶作用具有選擇性(盧西亞,2010)。碳酸鹽巖巖溶主要發(fā)育在可溶性相對(duì)較好的巖層中(錢海濤等,2008),國(guó)內(nèi)外碳酸鹽巖溶蝕試驗(yàn)研究(韓慶之和張佑廷,1998;Plan,2005;盧西亞,2010)表明,巖石成份決定了溶蝕差異,巖石的溶蝕性表現(xiàn)為云質(zhì)灰?guī)r>灰?guī)r>灰質(zhì)云巖>白云巖(韓慶之和張佑廷,1998)。塔河油田的鉆井資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果也證實(shí)白云巖的巖溶孔洞都小于灰?guī)r地層的溶蝕孔洞(張濤和閆相賓,2007)。

沙雅隆起區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育主要有三個(gè)層位,即寒武系、中下奧陶統(tǒng)頂部和上奧陶統(tǒng)下部碳酸鹽巖。奧陶系自下而上劃分為下統(tǒng)蓬萊壩組、下中統(tǒng)鷹山組、中統(tǒng)一間房組和上統(tǒng)恰爾巴克組、良里塔格組、桑塔木組。目前在阿克庫(kù)勒凸起區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中在鷹山組、一間房組和良里塔格組,桑塔木組和恰爾巴克組在油氣成藏中為重要的蓋層(圖6)。輪古7井區(qū)鉆井成果顯示,鷹山組碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有分層性,三套儲(chǔ)層之間被致密的灰?guī)r層分隔(陳沛等,2008)。輪古17-輪古13井區(qū)奧陶系一間房組為縫洞型儲(chǔ)層,恰爾巴克組的泥灰?guī)r段為其蓋層。塔河油田油氣雖然聯(lián)片分布,但油氣在碳酸鹽巖層系的分布層位具有多儲(chǔ)蓋組合的特點(diǎn),在塔河北部為鷹山組碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層與石炭系泥巖構(gòu)成儲(chǔ)蓋組合。在上奧陶統(tǒng)尖滅線以南,成藏復(fù)雜,縱向上形成了一間房組、良里塔格組兩套碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層,前者與上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組泥巖、泥灰?guī)r構(gòu)成了儲(chǔ)蓋組合,后者或與自身上覆的致密灰?guī)r層構(gòu)成儲(chǔ)蓋組合,或與上覆的桑塔木組泥巖構(gòu)成了儲(chǔ)蓋組合。

綜上所述,碳酸鹽巖差異性溶蝕形成了碳酸鹽巖層系自身的儲(chǔ)蓋組合,但由于巖溶的形成與地層的隆升剝蝕關(guān)系密切,如果沒(méi)有不整合面上覆地層的封蓋作用,就難以形成有效圈閉?；蛘吲c盆地改造過(guò)程中形成的多種構(gòu)造圈閉類型組合形成有效圈閉。筆者根據(jù)沙雅隆起碳酸鹽巖油氣藏成藏的封閉因素,劃分為單因素封蓋油氣藏、雙因素封蓋油氣藏和多因素封蓋油氣藏(圖6)。單因素封蓋油氣藏是指碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層被不整合面上覆泥巖蓋層封蓋而形成的油氣藏,這類圈閉在沙雅隆起區(qū)普遍發(fā)育,主要為石炭系泥巖或三疊系、侏羅系、白堊系的泥巖不整合在震旦系、寒武系或奧陶系鷹山組、一間房組和良里塔格組之上而形成的不整合型巖溶油氣藏。在阿克庫(kù)勒凸起上發(fā)現(xiàn)的塔河油田、輪南潛山油氣田多為這種類型。雙因素封蓋油氣藏的形成受兩套蓋層因素的控制,可以是不整面上覆地層與碳酸鹽巖中致密地層共同控制圈閉的形成,也可以是碳酸鹽巖致密蓋層與封閉性斷層(或火山巖體)組合共同控制形成圈閉(圖6)。多因素封蓋油氣藏控制因素復(fù)雜,碳酸鹽巖地層傾角較大,存在碳酸鹽巖易溶層和致密難溶層的交互層,還可能存在斷層、火山巖等,與不整合面上覆蓋層共同封蓋形成圈閉。

4) 新近紀(jì)以來(lái)的翹傾對(duì)油氣藏的調(diào)節(jié)-定位作用

新生代以來(lái),中國(guó)大陸盆地構(gòu)造活動(dòng)性強(qiáng)烈(劉池洋,1996;劉池洋等,2000),導(dǎo)致盆地遭受了強(qiáng)烈的后期改造,沙雅隆起在古近紀(jì)弱伸展-剪切構(gòu)造作用導(dǎo)致了該區(qū)先存斷裂的復(fù)活,并在淺層形成了與深層斷裂相關(guān)的次生斷層,溝通了深層油藏與淺層圈閉,在淺層形成了眾多的次生油氣藏。新近紀(jì)的翹傾構(gòu)造作用致使中生界由早期南傾變?yōu)楸眱A,而古生界雖然仍然為南傾,但角度也與以前相比變緩,這種變化導(dǎo)致該區(qū)的油氣藏要重新調(diào)整與定位(劉池洋等,2000,2003)。因此,目前在隆起區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣藏都是新近紀(jì)以來(lái)強(qiáng)烈構(gòu)造作用下重新調(diào)整、再成藏而最終形成的。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

塔里木盆地的古隆起始終是油氣運(yùn)聚的方向,這已經(jīng)得到勘探實(shí)踐和研究成果的證實(shí)(趙靖舟等,2007;鄔光輝等,2009b),存在深部碳酸鹽巖層系和中淺層碎屑巖層系兩大勘探層系,隆起形成演化特征和巖性等多因素控制了油氣的聚集與分布。通過(guò)沙雅隆起結(jié)構(gòu)、演化及其對(duì)油氣藏控制因素的解剖取得了以下認(rèn)識(shí):

1) 沙雅隆起經(jīng)歷了形成、發(fā)展與消亡改造等三大演化階段?，F(xiàn)今隆起深、淺部地層在剖面上表現(xiàn)為“入”字型結(jié)構(gòu),古生界南傾,中新生界北傾?，F(xiàn)今隆起構(gòu)造單元的劃分是基于古生界的構(gòu)造變形特征。志留系沉積前,雅克拉斷凸形成,東河砂巖-石炭系沉積前,英買力凸起、哈拉哈唐凹陷、阿克庫(kù)勒凸起、草湖凹陷形成,兩次構(gòu)造事件是沙雅隆起形成的關(guān)鍵構(gòu)造事件。新近紀(jì)的構(gòu)造事件不僅導(dǎo)致了隆起的南北向翹傾作用,并導(dǎo)致了隆起構(gòu)造復(fù)雜化和最后定位。

2) 沙雅隆起的結(jié)構(gòu)和演化特征控制了油氣的聚集與分布,具有南北分帶、縱向分層特征。北部沿羊塔克斷裂帶-英買 32斷裂帶-大尤爾都斯斷裂帶-亞南斷裂帶-提爾根北斷裂帶形成了隆起北部的油氣聚集帶。中部沿輪臺(tái)斷裂帶-雅克拉斷裂帶-東河塘斷裂帶-紅旗斷裂帶形成了沙雅隆起中部的構(gòu)造油氣聚集帶。南部整體形成大型油氣聚集區(qū),是隆起最為富集的油氣聚集區(qū)。在縱向上,深部碳酸鹽巖層系是重要的油氣聚集層系,淺層碎屑巖層系油氣藏多與深層油氣藏具有母子關(guān)系,位于深部大型油氣藏的上部,多為次生油氣藏。

3) 隆起區(qū)油氣成藏受到多種因素控制，特別是碳酸鹽巖層系的油氣成藏受到了斷裂、不整合和碳酸鹽巖巖性的控制。斷裂、不整合對(duì)碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)巖溶儲(chǔ)層的形成具有重要作用。碳酸鹽巖溶蝕差異性是導(dǎo)致碳酸鹽巖層系油氣成藏復(fù)雜的重要因素。本文根據(jù)油氣藏封蓋條件劃分為單因素、雙因素和多因素等不同封蓋條件下形成的油氣藏。

致謝:本文在完成后得到劉池陽(yáng)教授、呂修祥教授的審閱,并提出了寶貴的修改意見,在論文修改完成后劉池陽(yáng)教授再次審閱,再次提出了重要的修改建議,使得本文得到進(jìn)一步提升。彭守濤博士對(duì)論文提出了修改意見。在此對(duì)各位老師、同行的辛勤勞動(dòng)表示衷心感謝！

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