阿姆河盆地別什肯特坳陷及其鄰區(qū)構造成因與勘探意義

聶明龍 吳 蕾 徐樹寶 劉 斌

1．中國石油（土庫曼斯坦）阿姆河天然氣公司 2．遼寧工程技術大學 3．中國石油勘探開發(fā)研究院

阿姆河盆地（又稱卡拉庫姆盆地）是中亞地區(qū)重要的含油氣盆地，在構造上與塔里木盆地同屬于特提斯構造域，新生代的阿爾卑斯新構造運動（喜馬拉雅運動）使阿姆河盆地與塔里木盆地相互分離［1－3］，二者以帕米爾地塊相隔（圖1）。別什肯特坳陷位于阿姆河盆地東北部邊緣，夾持在基薩爾褶皺隆起區(qū)和查爾朱階地之間，是中國石油天然氣集團公司重要的對外合作區(qū)塊。前人對該區(qū)的研究集中在查爾朱階地的構造演化與油氣成藏方面，劃分了查爾朱階地的構造演化階段［4－9］，分析了查爾朱階地油氣成藏條件與含油氣系統(tǒng)［10－17］，而對別什肯特坳陷及與之相鄰的基薩爾褶皺隆起區(qū)的成因機制研究得較少，特別是對基薩爾山隆升引起的構造變形研究還不夠深入，制約了該區(qū)的油氣勘探進展。筆者利用近期的橫跨別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)的區(qū)域地質(zhì)剖面，通過平衡剖面的方法，研究別什肯特坳陷與相鄰的基薩爾褶皺隆起區(qū)的構造演化及其對油氣分布的影響，為該區(qū)及我國西北部盆地的油氣勘探提供參考。

圖1 研究區(qū)構造劃分圖

1 區(qū)域地質(zhì)背景

阿姆河盆地是古生界基底上發(fā)育起來的中新生代沉積盆地，其周緣被褶皺山系和深大斷裂所圍限，北部為克孜爾庫姆古生代基底，東部為基薩爾山脈，南部為克佩達克山，盆地中部由一系列隆起、坳陷和長垣組成，盆地邊緣具有向盆地階梯狀傾沒的特征［8］。阿姆河盆地經(jīng)歷了二疊紀—三疊紀海西構造運動和古近紀以來的阿爾卑斯新構造運動，海西構造運動形成基底斷裂，將基巖切成斷塊帶，阿爾卑斯新構造運動使科佩達克山和西南基薩爾山隆升，形成克佩達克山前坳陷和列佩杰克鹽丘構造，將盆地改造定型［1－2］。該區(qū)發(fā)育二疊系—三疊系淺變質(zhì)巖，中下侏羅統(tǒng)海陸交互相碎屑巖系、上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖（J3ko）、上侏羅統(tǒng)基末利階鹽膏巖（J3km）、提塘階（J3tt）及白堊系、古近系、新近系的海陸交互相碎屑巖及第四系。

別什肯特坳陷位于阿姆河盆地東北部斜坡帶，具有良好的生儲蓋條件，發(fā)育上侏羅統(tǒng)海相烴源巖，有機質(zhì)類型以混合型和腐殖型為主，處于成熟階段，達到有效生油巖標準［11－14］，是阿姆河盆地有利的生烴坳陷?？宸颉＝螂A碳酸鹽巖和上覆鹽膏巖蓋層形成良好的儲蓋組合。

2 地質(zhì)結構與變形特征

2．1 地質(zhì)結構

別什肯特坳陷帶呈北東南西走向（圖1），基底由前寒武紀和古生代變質(zhì)巖褶皺基底組成，由北向西南方向基底埋深逐漸加深（由4km變?yōu)?km），其中生界—古近系沉積巖的厚度也具有這種變化趨勢，侏羅系—白堊系沉陷幅度達3 000m。坳陷長150km，寬50km，可以分為4個二級構造帶，為呈北東走向的逆沖斷裂背斜構造帶，現(xiàn)今坳陷軸部處于霍賈姆巴茲和召拉麥爾根構造帶之間。

別什肯特坳陷東南部為基薩爾褶皺隆起區(qū)，是阿姆河盆地的邊緣造山帶，與阿富汗—塔吉克盆地相接，呈復式背斜和復式向斜的構造格局。隆起區(qū)具有正地貌特征，其山系海拔介于600～1 000m，出露古生代基底，隆起區(qū)向盆地內(nèi)部傾沒部位則與負向地貌一致，地表出露的地層較新?；_爾隆起區(qū)可以進一步分為3個逆掩斷裂背斜帶，即阿克庫姆拉姆—高爾達克構造帶、加拉恰加特構造帶、庫基坦格構造帶。

別什肯特坳陷西部是查爾朱階地，夾持在布哈拉和阿姆河深大斷裂帶之間，為一個東寬西窄、西高東低和北高南低斷階帶，具有隆凹相間的構造格局，分布在研究區(qū)內(nèi)的有查爾朱、堅基茲庫爾和桑迪克雷等3個隆起構造帶。

2．2 構造具有東西分帶性特征

別什肯特及鄰區(qū)構造具有東西分帶性特征，由東向西構造變形強度逐漸減弱，以桑迪克雷隆起構造帶為界分為東部強變形帶，中部構造轉(zhuǎn)換帶，西部弱變形帶3個帶。

圖2 斷裂與局部構造平面展布圖

東部強變形帶指基薩爾褶皺隆起區(qū)和別什肯特坳陷，構造以逆掩斷裂背斜構造帶為主。基薩爾褶皺隆起區(qū)構造變形強度最大，逆掩斷裂發(fā)育（圖2），愈靠近強烈活動的斷層，褶皺變形越明顯，并且臨近逆沖斷層一翼陡傾不對稱。逆沖斷裂平面呈北東走向的“S”形，另有一組北西西向走滑斷裂，切割北西走向的逆沖斷裂構造帶。別什肯特坳陷逆掩斷裂背斜帶呈狹長線形，走向北東，控制構造的主控斷層斷距和構造幅度較基薩爾褶皺隆起區(qū)小。

中部構造轉(zhuǎn)換帶指桑迪克雷隆起構造帶，二疊—三疊系基底為一潛伏古隆起，而中新生界沉積層表現(xiàn)為逆掩斷裂背斜與短軸背斜并存的構造特征。隆起東部斜坡發(fā)育了桑迪克雷—揚古伊逆掩斷裂構造帶，呈北東走向，而隆起頂部則發(fā)育了完整的別—皮短軸背斜構造，構造為近東西走向，由東向西表現(xiàn)為由北東向構造向北西向構造轉(zhuǎn)換的特征。

西部弱變形帶指堅基茲庫爾隆起及以西地區(qū)，構造以北西走向的古隆起為主，發(fā)育近東西向、北西向的局部構造，堅基茲庫爾隆起區(qū)局部構造走向近東西向，查爾朱古隆起帶局部構造表現(xiàn)為低幅的北西走向，構造幅度較堅基茲庫爾隆起要小。斷裂主要發(fā)育在堅基茲庫爾隆及查爾朱隆起南翼，呈北西走向，這些斷裂與阿姆河基底斷裂走向和發(fā)育位置一致。

2．3 鹽上與鹽下構造層的不一致性

別什肯特坳陷及鄰區(qū)構造格局的另一個顯著特點是以膏巖層為界，鹽上、鹽下構造具有明顯的不一致性，在強變形帶與構造轉(zhuǎn)換帶，雖然總體上鹽上層與鹽下層褶皺發(fā)育的位置基本一致，鹽上褶皺位于鹽下褶皺的正上方，但構造高點發(fā)生偏移（圖3－d），并且基薩爾褶皺隆起區(qū)偏移距離大，別什肯特坳陷和桑迪克雷隆起偏移距離變小。鹽上層和鹽下層斷裂不一致性表現(xiàn)在斷裂性質(zhì)及走向上，鹽上層發(fā)育北西走向的走滑斷裂和北東走向的逆沖斷裂，而鹽下層則以北東走向的基底卷入式逆斷層為主，鹽上層和鹽下層斷裂均消失在鹽膏巖層中。查爾朱階地堅基茲庫爾隆起及以西地區(qū)鹽上層鹽下層構造一致。

3 構造演化及其勘探意義

3．1 構造演化

根據(jù)平衡剖面原理結合區(qū)域構造運動背景分析，發(fā)現(xiàn)別什肯特坳陷及鄰區(qū)構造演化階段與阿姆河盆地一致，但新生代擠壓構造運動受基薩爾山隆升影響更大。

3．1．1 二疊紀—三疊紀伸展構造運動

基底構造總體上西高東低，別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)是查爾朱階地向東南的傾沒部位，二者以斜坡相接，界線并不十分明顯（圖3－a）。發(fā)育了一系列古隆起和基底斷裂（召拉麥爾根古隆起、查爾朱、堅基茲庫爾和桑迪克雷古隆起等），這些古隆起和基底斷裂對沉積蓋層的發(fā)育起到了一定的控制作用。

晚二疊世—三疊紀特提斯洋向歐亞板塊俯沖，阿姆河盆地形成弧后伸展裂谷為裂陷發(fā)育期，在拉張構造背景下，阿姆河盆地形成斷階帶，為盆地穩(wěn)定沉降奠定基礎。

3．1．2 侏羅紀—白堊紀穩(wěn)定沉降階段

侏羅系—白堊系繼承了二疊系—三疊系的構造格局，地層厚度由西向東逐漸增厚，具有填平補齊特征，別什肯特坳陷區(qū)和基薩爾褶皺隆起區(qū)沉積厚度大，斷裂不發(fā)育（圖3－c、3－b），召拉麥爾根隆起為繼承性隆起區(qū)，別什肯特坳陷及鄰區(qū)保持了二疊紀—三疊紀裂陷期構造格局，沒有發(fā)生大的構造運動。

3．1．3 古近紀—第四紀擠壓構造運動

古近紀—第四紀別什肯特坳陷及其鄰區(qū)構造發(fā)生重大變化，基薩爾地區(qū)隆升成山，別什肯特山前坳陷形成，查爾朱階地古隆起構造被改造定型，現(xiàn)今的構造格局定型（圖3－d）。區(qū)域構造運動背景表明，古近紀開始，阿拉伯板塊和印度板塊向歐亞板塊俯沖，特提斯海槽碰撞成山［18－19］，阿姆河盆地南緣科佩達克造山帶和山前坳陷形成。但是印度板塊向北移動的距離遠大于阿拉伯板塊，帕米爾“突刺”楔入歐亞板塊，導致阿姆河盆地與塔里木盆地分離，因而使阿姆河盆地東北部斜坡帶受北西向的擠壓應力較強，基薩爾地臺型坳陷區(qū)反轉(zhuǎn)抬升形成山系，別什肯特坳陷深埋形成前陸坳陷。

圖3 構造演化剖面圖（據(jù)張興陽［20］，有修改，剖面位置及A－Ⅰ見圖1）

帕米爾“突刺”向歐亞板塊運動是一種楔入，使阿姆河盆地向右散逸，并帶有右旋特征，因而新生代擠壓應力場具有右旋壓扭特征，所以構造線在平面上呈東北收斂、西南撒開的“帚狀”展布，基薩爾褶皺隆起區(qū)構造線表現(xiàn)為“S”形，別什肯特坳陷表現(xiàn)為北東走向，而查爾朱隆起表現(xiàn)為東西向及北西走向。擠壓應力強度由東向西逐漸減弱，形成了構造的東西分帶性，基薩爾褶皺隆起區(qū)和別什肯特坳陷擠壓應力較強，以擠壓構造變形為主，查爾朱階地擠壓應力較弱，古隆起構造保持完整，構造圈閉受二疊紀—三疊紀構造運動控制較強（圖2）。

同時，該區(qū)上侏羅統(tǒng)基末利階發(fā)育一套鹽膏巖層，成為塑性滑脫層，在新生代壓扭應力作用下，鹽上層沿著鹽膏巖塑性滑脫，鹽下層構造高點發(fā)生偏移，并形成了不同的斷裂系統(tǒng)，鹽上形成了北西走向的走滑斷裂，鹽下形成了近北東走向的逆沖斷裂，但二者均表現(xiàn)為北西向擠壓構造應力場。西部弱變形帶，擠壓應力變?nèi)?，鹽膏巖厚度變薄，鹽上層與鹽下層構造一致。

3．2 勘探意義

別什肯特坳陷及其鄰區(qū)在二疊紀—三疊紀伸展構造運動基礎上，經(jīng)古近紀以來的擠壓抬升構造運動改造定型，兩期構造運動的疊加對油氣分布起著重要的控制作用。

3．2．1 對圈閉的控制

二疊紀—三疊紀伸展構造運動形成了基底斷塊與古隆起構造，新生代擠壓構造運形成不同變形區(qū)，圈閉類型存在差別。在轉(zhuǎn)換帶別—皮背斜構造及其以西弱變形區(qū)，構造圈閉主要受伸展構造運動控制，以基底古隆起背景的短軸背斜圈閉為主，形態(tài)較為完整，這些古隆起構造區(qū)是有利油氣聚集區(qū)［10－14］。

別什肯特坳陷與基薩爾褶皺隆起區(qū)新生代擠壓構造運動強烈，基底古構造破壞大，構造圈閉形成受新生代擠壓構造運動控制，以逆掩斷裂背斜、斷背斜和擠壓背斜等構造圈閉為主，圈閉幅度大。如位于基薩爾褶皺隆起區(qū)阿克庫姆拉姆氣田，為一北東走向的逆沖斷裂擠壓背斜構造氣藏，氣藏西翼被逆沖斷裂切割，碳酸鹽巖與鹽膏巖對接，形成側向遮擋，構成了逆沖斷裂背斜構造氣藏（圖4）。

圖4 阿克庫姆拉姆氣藏剖面圖

3．2．2 對儲層的改造

別什肯特坳陷與基薩爾褶皺隆起區(qū)新生代擠壓作用強，發(fā)育了大量的逆沖斷裂，在上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖儲層中形成的大量構造裂縫，如別什肯特坳陷Aga23井的巖心及成像測井表明，靠近斷裂高角度及斜交裂縫發(fā)育，存在北西向和北東向2組小尺度裂縫（圖5）。別什肯特坳陷上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖是深水盆地相［14］，儲層巖性較致密，平均孔隙度介于3．5%～3．8%，平均滲透率為0．09 mD，儲層物性較差，裂縫的發(fā)育改造了儲層的儲滲性能，增加了滲透性。因此，北西走向的基底斷裂與北東走向的晚期斷裂相交地區(qū)，是儲層發(fā)育的有利區(qū)。

圖5 Aga23井儲層巖心裂縫及成像測井圖

3．2．3 對保存條件的影響

阿姆河盆地基末利階鹽膏巖層是卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖氣藏的區(qū)域性蓋層，控制了氣藏分布的層位［10］，新生代的擠壓抬升作用對鹽膏巖層變形產(chǎn)生影響。西南基薩爾褶皺隆起區(qū)抬升幅度大，北部鹽膏巖埋藏較淺，背斜軸部上侏羅統(tǒng)地層出露地表，油氣保存條件變差。別什肯特坳陷為一個長期繼承發(fā)育的中生代坳陷，鹽膏巖厚度大、埋藏深，氣藏保存條件好。

4 結論

1）阿姆河盆地別什肯特坳陷及鄰區(qū)經(jīng)歷了2期構造運動，二疊紀—三疊紀伸展構造運動形成了基底斷塊與古隆起區(qū)，侏羅紀—白堊紀穩(wěn)定沉降，古近紀以來擠壓構造運動形成了基薩爾褶皺隆起區(qū)和別什肯特山前坳陷，擠壓應力自基薩爾山向前陸坳陷方向逐漸減弱，并帶有右旋壓扭性質(zhì)。

2）別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)在擠壓構造作用下，發(fā)育了一系列逆沖斷裂背斜構造帶，構造圈閉以擠壓背斜、逆沖斷裂背斜為主，形成的大量構造裂縫改造了碳酸鹽巖儲層，而強烈擠壓抬升使基薩爾褶皺隆起區(qū)北部鹽膏巖蓋層遭破壞，氣藏保存條件變差，而隆起區(qū)向盆地傾沒部位及別什肯特坳陷氣藏保存條件好。受改造的古隆起及2期斷裂相交部位是別什肯特坳陷與基薩爾褶皺隆起區(qū)有利的油氣勘探區(qū)。

致謝：參加研究的還有BGP研究院、中國石油勘探開發(fā)研究院亞太所、中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院等單位的專家及老師，在此表示誠摯謝意，人員眾多，不一一列出。

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