庫車坳陷秋南-亞肯地區(qū)構(gòu)造特征與油氣聚集

孫自明

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083)

1 地質(zhì)概況

庫車坳陷位于塔里木盆地北部，是呈近東西向狹長帶狀展布的中-新生代陸相沉積坳陷，北依南天山造山帶，南鄰塔北隆起，面積約3.0×104km2。從南天山向前陸方向，依次劃分為北部單斜帶、克拉蘇-依奇克里克構(gòu)造帶、拜城凹陷和秋里塔格構(gòu)造帶等構(gòu)造單元。秋里塔格構(gòu)造帶位于庫車前陸沖斷帶的前鋒帶，總體呈近東西向展布，沿走向可劃分為三個(gè)構(gòu)造段落[1-4]：西段主要由米斯坎塔克背斜及東阿瓦特背斜構(gòu)成，中段由南秋里塔格背斜和北秋里塔格背斜構(gòu)成，東段由東秋里塔格背斜、庫車塔吾背斜和托克拉克坦背斜構(gòu)成。

秋南-亞肯地區(qū)位于庫車河以東地區(qū)，發(fā)育秋里塔格背斜帶東段和其南側(cè)的亞肯背斜(圖1)。該區(qū)油氣地質(zhì)條件良好，但構(gòu)造變形復(fù)雜，地震資料品質(zhì)普遍較差,圈閉落實(shí)難度大。盡管很多研究者利用斷層相關(guān)褶皺理論對該區(qū)構(gòu)造樣式進(jìn)行了討論[2，5-11]，但多局限于淺層鹽構(gòu)造研究；有些研究也注意到了因地層結(jié)構(gòu)等差異所造成的鹽上地層與鹽下地層之間的構(gòu)造差異變形[12-18]，但缺乏構(gòu)造差異變形對油氣成藏影響的研究。本文在對庫車前陸沖斷帶深入分析基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用地表露頭、地震和鉆井等資料，對該區(qū)多滑脫層控制下的分層差異變形構(gòu)造進(jìn)行了構(gòu)造解析，探討了構(gòu)造分層差異變形對油氣運(yùn)移和聚集的影響。

2 構(gòu)造特征

2.1 滑脫層識別

根據(jù)秋南-亞肯地區(qū)地層發(fā)育、主要巖性組合和地震剖面等特征，自上而下可識別出三套主要滑脫層(圖2)。

新近系吉迪克組：位于新近系吉迪克組上部，巖性為中-厚層狀石膏、膏泥巖夾薄層粉砂巖，厚度可達(dá)1 000 m。秋里塔格斷裂下盤及前鋒地區(qū)的膏泥巖層變形強(qiáng)烈，局部增厚明顯，在迪那2和東秋8井等地區(qū)最厚可達(dá)2 000 m以上。由于該滑脫層的存在，該區(qū)構(gòu)造變形在縱向上表現(xiàn)出明顯的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，并伴生大量沖斷鹽構(gòu)造。

下白堊統(tǒng)舒善河組：主要位于下白堊統(tǒng)舒善河組(K1s)中下部，巖性為一套巨厚層的湖相泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，平面分布穩(wěn)定，厚度較大，庫1井揭示舒善河組400 m(未穿)。在克孜勒努爾溝，可見到舒善河組順層逆沖斷層和緊閉褶皺；在依奇克里克背斜西端，可見到背斜南、北兩翼古近系至新近系構(gòu)造變形簡單，而背斜核部的舒善河組泥巖則變形極為復(fù)雜，顯示出明顯的滑脫性質(zhì)。在地震剖面上，?？梢姷绞嫔坪咏M內(nèi)部發(fā)育近于順層分布的逆沖斷層。

前中生界基底：位于前中生界地層內(nèi)，控制基底卷入型構(gòu)造的發(fā)育。根據(jù)地震資料解釋，該滑脫層在東秋里塔格背斜及其以北地區(qū)發(fā)育，在亞肯背斜地區(qū)未見顯示。

圖1 庫車坳陷秋南-亞肯地區(qū)構(gòu)造簡圖

圖2 秋南-亞肯地區(qū)地層系統(tǒng)與構(gòu)造變形層劃分

2.2 構(gòu)造變形層劃分

根據(jù)滑脫層及其所控制的構(gòu)造-地層組合和變形特點(diǎn)，縱向上可劃分為三個(gè)構(gòu)造變形層。

上部構(gòu)造變形層：是指以新近系吉迪克組滑脫層為底板形成的淺層構(gòu)造-地層組合，變形地層包括庫車組、康村組和第四系，地表構(gòu)造主要為東秋里塔格背斜和亞肯背斜。

東秋里塔格背斜是一個(gè)軸向近東西并向東傾伏的鼻狀構(gòu)造，長約60 km。在地表露頭上，背斜南翼受秋里塔格斷裂控制，地層傾角較陡，為70°～85°；北翼地層傾角較緩，為20°～50°；背斜核部地層平緩，總體表現(xiàn)出箱狀背斜特征。關(guān)于該背斜的地下構(gòu)造樣式，一般將其作為犁式?jīng)_斷層上盤的斷層傳播褶皺。本文通過地表露頭、地震和鉆井等資料的綜合研究，采用以斷層相關(guān)褶皺構(gòu)造解析為核心、多因素約束的綜合構(gòu)造解析與建模技術(shù)[19]，建立了逆沖滑脫-斷層轉(zhuǎn)折背斜構(gòu)造模型，其中的秋里塔格斷裂坡-坪結(jié)構(gòu)清楚(圖3)。

亞肯背斜位于東秋里塔格背斜南側(cè)，屬于庫車前陸沖斷帶的前緣外圍構(gòu)造，地貌上表現(xiàn)為地勢相對平緩的低山丘陵，呈北東東向展布，東西長約80 km，南北寬約6～7 km。在露頭剖面上，背斜南翼緩、北翼陡，北翼發(fā)育向北的反沖斷層。在地震剖面上，亞肯背斜表現(xiàn)為典型的逆沖滑脫背斜，底板為吉迪克組膏泥巖層滑脫層，幅度較小，構(gòu)造形態(tài)簡單。

中部構(gòu)造變形層：該構(gòu)造變形層分別以新近系吉迪克組滑脫層和下白堊統(tǒng)舒善河組滑脫層為頂、底板，變形地層為下白堊統(tǒng)至新近系吉迪克組中部，總體表現(xiàn)為一個(gè)受頂?shù)装寤搶涌刂?、向南沖斷的構(gòu)造楔，在秋南1井附近因底板斷層與吉迪克組滑脫層交匯而尖滅。從剖面上看，底板滑脫斷層具有坡-坪結(jié)構(gòu)，其上發(fā)育斷層轉(zhuǎn)折褶皺。該構(gòu)造變形層在秋南1井以北變形強(qiáng)烈，而在秋南1井以南地區(qū)則變形微弱。

下部構(gòu)造變形層：是以下白堊統(tǒng)舒善河組為頂板和基底內(nèi)部滑脫層為底板所形成的構(gòu)造-地層組合，變形地層為基底巖系至下白堊統(tǒng)亞格列木組。其構(gòu)造樣式在秋南1井附近具有雙重構(gòu)造特征，向西具有轉(zhuǎn)變?yōu)榀B瓦沖斷構(gòu)造組合的趨勢，向東則轉(zhuǎn)化為斷層轉(zhuǎn)折褶皺，但侏羅-白堊系的背斜構(gòu)造形態(tài)始終存在。

2.3 形成時(shí)期與構(gòu)造演化

2.3.1 形成時(shí)期

東秋里塔格背斜南、北兩翼的生長地層表明它在第四紀(jì)之前便已存在，并在第四紀(jì)西域期以來持續(xù)活動(dòng)。如在背斜南翼可見到庫車組向南逆沖于第四系西域礫巖之上，在背斜北翼也常見到第四系西域組向南不整合超覆于新近系庫車組之上。地震資料揭示，秋里塔格斷裂前鋒的庫車組上部具有生長地層性質(zhì)，說明庫車組沉積晚期東秋里塔格背斜業(yè)已形成。

亞肯背斜形成較晚，在二八臺溝口等地，可見到背斜北翼西域組礫石層向背斜頂部變薄直至消失，地層中礫石層的粗組份向南減少；在背斜南翼可見到西域組礫石層向北超覆在庫車組之上，反映了亞肯背斜形成的最晚時(shí)期，即西域期。根據(jù)對亞肯地區(qū)地震剖面的解釋，可以確定庫車組頂部地層為生長地層，因此，亞肯背斜在庫車組沉積晚期或末期已具雛形，西域期是其主要形成時(shí)期。

2.3.2 構(gòu)造演化

秋南-亞肯地區(qū)至少經(jīng)歷了兩期構(gòu)造變形。第一期構(gòu)造變形主要發(fā)生于上新世庫車組沉積晚期或末期的喜馬拉雅晚期運(yùn)動(dòng)，隨著南天山急劇隆升和沖斷作用向南迅速擴(kuò)展，該區(qū)首先在下部構(gòu)造變形層形成雙重構(gòu)造和/或疊瓦沖斷構(gòu)造；同時(shí)，中部構(gòu)造變形層以下白堊統(tǒng)舒善河組滑脫層為底板向南沖斷，形成滑脫構(gòu)造楔，導(dǎo)致上覆吉迪克組膏鹽巖層局部增厚，形成“古”東秋里塔格滑脫背斜(圖4b)。由于滑脫背斜核部鹽巖層不斷增厚和背斜幅度持續(xù)加大，“古”東秋里塔格滑脫背斜表現(xiàn)出生長構(gòu)造性質(zhì)，其上覆庫車組沉積厚度向背斜頂部逐漸減薄，形成庫車組生長地層。

圖4 秋南-亞肯地區(qū)構(gòu)造剖面復(fù)原(剖面位置見圖1中的A-A′，地層符號同圖2)

第二期構(gòu)造變形主要發(fā)生于早更新世以來，隨著向南的擠壓應(yīng)力作用不斷增強(qiáng)，秋里塔格斷裂向南沖斷并沖出地表，東秋里塔格背斜由原來的滑脫背斜轉(zhuǎn)變?yōu)閿鄬愚D(zhuǎn)折背斜并最終定型。同時(shí)，在向南的區(qū)域擠壓應(yīng)力作用下，塔北地區(qū)出現(xiàn)較強(qiáng)烈的向北的反向擠壓作用，亞肯滑脫背斜形成；進(jìn)一步的擠壓，導(dǎo)致背斜兩翼出現(xiàn)背沖斷層(圖4c)。

3 變形機(jī)制探討

多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成秋南-亞肯地區(qū)不同構(gòu)造變形層的垂向疊置，不同構(gòu)造變形層的變形特點(diǎn)和構(gòu)造樣式迥異，構(gòu)造高點(diǎn)在垂向上一般不存在一一對應(yīng)關(guān)系，反映出多滑脫層控制的構(gòu)造分層差異變形特征。為了定量表征不同構(gòu)造變形層的變形強(qiáng)度，我們對現(xiàn)今長度35.54 km的構(gòu)造剖面進(jìn)行了平衡剖面恢復(fù)(圖4)，結(jié)果表明，上部構(gòu)造變形層總縮短量達(dá)到8.2 km，縮短率為23.07%；中部構(gòu)造變形層縮短量為7.82 km，縮短率為22%；而下部構(gòu)造變形層縮短量僅為2.28 km，縮短率為6.4%，顯示出上部構(gòu)造變形層變形強(qiáng)度最大，下部構(gòu)造變形層變形強(qiáng)度最小。

在同時(shí)存在多個(gè)滑脫層的山前沖斷帶，造成這種構(gòu)造分層差異變形的原因可能有三個(gè)方面：一是滑脫面性質(zhì)的差異，使上、下構(gòu)造變形層產(chǎn)生不同的滑動(dòng)速度和變形方式[13-14]，造成不同構(gòu)造變形層之間的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象；二是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期性，除可形成構(gòu)造疊加和持續(xù)變形之外，特定時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可能只對某一構(gòu)造變形層具有重要影響，從而使其構(gòu)造變形強(qiáng)度和變形方式有別于相鄰的構(gòu)造變形層；三是不同構(gòu)造變形層的地層結(jié)構(gòu)(能干層/非能干層剖面)，統(tǒng)一擠壓應(yīng)力場中地層結(jié)構(gòu)的差異可以使構(gòu)造樣式在側(cè)向上發(fā)生變化。上述因素綜合作用的結(jié)果可能是造成秋南-亞肯地區(qū)構(gòu)造分層差異變形的原因。

4 與油氣聚集關(guān)系

秋南-亞肯地區(qū)的烴源巖主要為三疊系-侏羅系暗色泥巖和煤系地層[20-21]，油氣卻主要賦存于下白堊統(tǒng)和第三系，顯示出構(gòu)造分層差異變形對該區(qū)油氣縱向分布具有重要影響，其中，油源斷裂溝通是油氣成藏的關(guān)鍵。

該區(qū)上部構(gòu)造變形層圈閉發(fā)育，以背斜或斷背斜為主；盡管斷裂比較發(fā)育，但向下延伸卻很少切穿下伏吉迪克組膏鹽巖層，致使鹽下油氣很難向上部構(gòu)造變形層運(yùn)移，如亞肯3和庫東2等井均因缺乏油源斷裂溝通而失利。

吉迪克組巨厚膏鹽巖層為中部構(gòu)造變形層的良好區(qū)域蓋層，下伏下白堊統(tǒng)舒善河組巨厚層泥巖也能夠阻擋三疊系-侏羅系烴源層生成的油氣向上運(yùn)移。根據(jù)地震資料解釋，該構(gòu)造變形層斷裂發(fā)育，規(guī)模較大的斷裂一般向下可切穿舒善河組巨厚泥巖蓋層，從而成為溝通三疊系-侏羅系烴源層和上覆圈閉的油源斷裂，如庫1井等。

下部構(gòu)造變形層為一套自生自儲(chǔ)成藏組合，油氣地質(zhì)條件得天獨(dú)厚，是下步值得探索的勘探層系。

5 結(jié)論

(1)秋南-亞肯地區(qū)橫跨庫車前陸沖斷帶的前鋒帶和前緣外圍帶，發(fā)育新近系吉迪克組、下白堊統(tǒng)舒善河組和前中生界基底巖系三個(gè)主要滑脫層；根據(jù)構(gòu)造-地層組合及變形特點(diǎn)，縱向上劃分為上部(新近系庫車組至第四系)、中部(下白堊統(tǒng)至新近系吉迪克組)和下部(基底至下白堊統(tǒng)亞格列木組)三個(gè)構(gòu)造變形層。

(2)秋南-亞肯地區(qū)至少經(jīng)歷了兩期構(gòu)造變形，最終形成由多滑脫層控制的分層差異變形構(gòu)造。第一期構(gòu)造變形以下部構(gòu)造變形層雙重構(gòu)造的形成、中部構(gòu)造變形層向南楔沖和上部構(gòu)造變形層“古”秋里塔格滑脫背斜的形成為主要特征；第二期構(gòu)造變形以秋里塔格斷裂向南沖出地表、東秋里塔格滑脫-斷層轉(zhuǎn)折背斜的定型和亞肯滑脫背斜的形成為標(biāo)志。

(3)構(gòu)造分層差異變形對秋南-亞肯地區(qū)油氣縱向分布具有重要影響，油源斷裂的溝通是油氣成藏的主控因素。

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