塔里木盆地西北緣柯坪沖斷帶寒武系鹽下成藏條件

黃蘇衛(wèi)

（1.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；2.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249）

0 引言

柯坪地區(qū)整個古生界與塔里木盆地內(nèi)鉆井揭示的地層完全相同，二疊紀(jì)末期的隆起依然可與盆內(nèi)的隆起區(qū)相比，與之不同的只是在此之后本區(qū)再沒有接受巨厚或較厚的中、新生界沉積，由此表明柯坪沖斷帶在前中生代是塔里木盆地的一部分，具備油氣成藏的基本條件。雖然有學(xué)者指出了該區(qū)的良好前景［1-2］，但晚期強(qiáng)烈的構(gòu)造運動導(dǎo)致的破壞以及現(xiàn)今露頭觀察到的廣泛分布的油苗，致使人們對油氣能否聚集、聚集后能否良好地保存，進(jìn)而是否有完整的油氣藏存在難以達(dá)成共識。呂修祥等認(rèn)為柯坪地區(qū)雖然經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造運動，仍有油氣藏存在的可能性，油氣苗的發(fā)現(xiàn)可以證明油氣藏的破壞，同時也辯證地證明了油藏存在的可能性［3］。從油氣勘探的角度，與盆地內(nèi)部相比其風(fēng)險要大得多，因此，長期以來，勘探涉足極少，地質(zhì)研究更多地是關(guān)注盆地內(nèi)部。對柯坪地區(qū)的古地理格局、生儲蓋時空分布等均沒有系統(tǒng)全面的認(rèn)識，進(jìn)而制約了對該區(qū)油氣資源潛力的認(rèn)識和勘探前景的評價。然而，隨著中深1 井在寒武系膏鹽層下的發(fā)現(xiàn)，提高了人們對柯坪沖斷帶滑脫層——中寒武統(tǒng)膏鹽層［4］下地層成藏可能性的關(guān)注度。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

柯坪沖斷帶位于塔里木盆地西北緣，北以烏恰-阿合奇斷裂為界與南天山相鄰，南以柯坪塔格斷裂與巴楚隆起和阿瓦提坳陷分界，東為庫車前陸褶皺帶和塔北隆起，西至喀什凹陷，面積大約2×104km2?？缕簺_斷帶的主體由五六排近于平行的逆沖巖席組成，1 個巖席長30～50 km，一般在2 個巖席之間有厚度不大的現(xiàn)代沖積扇充填（見圖1）。出露地層古生界齊全，且與盆地內(nèi)具有很好的可對比性。長期以來，柯坪沖斷帶是人們認(rèn)識塔里木盆地的天然實驗室，但將其作為塔里木盆地的一部分或與塔里木盆地一起進(jìn)行整體編圖、研究的工作并不多。多數(shù)關(guān)于塔里木盆地沉積、構(gòu)造、巖相古地理編圖，柯坪地區(qū)均為空白區(qū)。

就大地構(gòu)造位置而言，研究區(qū)位于天山褶皺系與塔里木盆地間。其構(gòu)造變動既受天山褶皺系活動的控制，又與塔里木盆地構(gòu)造變動息息相關(guān)。

從地層接觸關(guān)系來看，柯坪逆掩推覆帶的形成時間是在新近紀(jì)上新世的庫車期，推測本區(qū)在被推覆體掩埋之前的構(gòu)造面貌是巴楚隆起向西北方向的延伸段。不僅與沖斷層伴生的地面構(gòu)造發(fā)育，而且據(jù)1997年專門針對柯坪斷隆采集的地震剖面，經(jīng)過處理解釋，發(fā)現(xiàn)推覆構(gòu)造帶變形復(fù)雜，在推覆帶之下存在比較完整的隱伏構(gòu)造。

圖1 柯坪沖斷帶地面衛(wèi)星圖

根據(jù)野外實際考察，結(jié)合遙感影象和地震剖面解釋以及區(qū)域地質(zhì)資料分析，按構(gòu)造變形特征，以皮羌斷裂和印干山為界將柯坪沖斷系大致分為3 個區(qū)：

1）皮羌斷裂以西部分，稱之為西克爾區(qū)。這里褶皺和沖斷構(gòu)造變形共同存在，上盤牽引構(gòu)造得到了有效保留，是柯坪斷隆地面構(gòu)造最為發(fā)育的地區(qū)。

2）皮羌斷裂和陰干山之間，稱之為柯坪區(qū)。這里沖斷作用為主，各推覆體在地表一般都是以單面山形式存在。

3）陰干山構(gòu)造帶以東，稱之為阿克蘇區(qū)。其構(gòu)造變形是柯坪斷隆之中最復(fù)雜的，擠壓走滑和逆沖推覆作用都很強(qiáng)烈，形成了本地區(qū)最為復(fù)雜的構(gòu)造變形樣式組合（見圖2），體現(xiàn)了柯坪斷隆“南北分帶，東西分區(qū)（塊）”獨特的構(gòu)造特征。

圖2 柯坪沖斷帶構(gòu)造分帶及構(gòu)造圈閉

2 成藏條件及模式

寒武系、奧陶系是塔里木盆地主要烴源巖發(fā)育段，西部碳酸鹽臺地相沉積主要發(fā)育局限臺地—蒸發(fā)臺地相碳酸鹽巖型烴源巖，屬高位體系域瀉湖沉積［5］。野外露頭也證實了柯坪地區(qū)寒武系該套烴源巖的存在［6-7］，具備油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)。李椿等認(rèn)為，柯坪地區(qū)寒武系的烴源巖雖然不如奧陶系，但仍可生成相當(dāng)數(shù)量的凝析油和大量天然氣［8］?？缕簺_斷帶由于復(fù)雜的構(gòu)造運動，油氣儲集空間相對較發(fā)育，關(guān)鍵是油氣保存條件——蓋層的發(fā)育對該區(qū)油氣的成藏起著重要的控制作用。

2.1 烴源巖

研究區(qū)寒武系地層主要分布于東部喀拉鐵克山、肖爾布拉克一帶及柯坪塔格、依木干他烏南坡。巖性為一套海相碳酸鹽巖，以白云巖為主，底部普遍具有含磷層，厚度1 075.2 m，與下伏上震旦統(tǒng)奇格布拉克組假整合接觸。根據(jù)縱向巖性組合及古生物特征，可將其劃分為3 個統(tǒng)6 個組，由下至上依次為下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組、肖爾布拉克組、吾松格爾組、中寒武統(tǒng)沙依里克組、阿瓦塔格組、上寒武統(tǒng)下丘里塔格組。

柯坪沖斷帶寒武系主要為白云巖，局部夾灰?guī)r，個別地層段含薄層泥巖，屬海相碳酸鹽巖臺地局限海沉積。該系中下統(tǒng)含油性地層剖面位于阿克蘇縣肖爾布拉克建化廠，上統(tǒng)剖面位于柯坪東北同古四布隆。2 剖面寒武系烴源巖厚327.04 m，其中泥質(zhì)巖僅4.6 m，碳酸鹽巖厚322.4 m，以泥晶白云巖為主，烴源巖厚度占地層厚度的30.4%。鹽下各層段烴源巖評價結(jié)果如表1所示，可以看出柯坪地區(qū)寒武系鹽下地層具備生烴潛力。

表1 寒武系烴源巖評價

另外，柯坪地區(qū)阿克蘇市西南部發(fā)現(xiàn)的2 個寒武系油苗，一個位于阿克蘇縣建化廠磷礦絲毫洞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)于玉爾吐斯組（1y）底部，另外一個位于肖爾布拉克剖面玉爾吐斯組的薄層灰?guī)r溶縫內(nèi)。這些油苗顯示了寒武系生油的可能性，是最直接的證據(jù)。

2.2 儲集空間

中、下寒武統(tǒng)儲集巖為碳酸鹽巖，以白云巖為主，孔隙類型主要是裂縫、溶蝕孔洞、晶間溶孔、顆粒內(nèi)溶孔、白云巖晶間角孔及壓溶型縫合線等，其中以縫洞型儲層為主［9］。

斷裂帶附近巖溶儲層往往發(fā)育，縫洞型儲層發(fā)育受控于斷裂展布方向［10］，柯坪沖斷帶斷裂的發(fā)育為縫洞型儲層發(fā)育提供了可能。阿克蘇市肖爾布拉克剖面中以阿瓦塔格組儲集巖發(fā)育最佳，累計厚度為143.0 m，占地層厚度的54.8%，其次為肖爾布拉克組、吾松格爾組和沙依里克組，玉爾吐斯組儲集性能最差。膏鹽層在阿瓦塔格組發(fā)育，因其隔熱性差、熱導(dǎo)率高，導(dǎo)致地溫梯度較低，降低了鹽下地層溫度，抑制了成巖作用，有助于膏鹽層下伏地層發(fā)育相對較高的孔隙度［11］。另外，膏巖層的存在，由于其較強(qiáng)的流動性，在壓實作用過程中可能起到泄壓作用，有助于孔隙的保存。同時隨著埋深增大，溫度升高，石膏轉(zhuǎn)化為硬石膏，脫去大量結(jié)晶水，其中富含有機(jī)酸，可對碳酸鹽巖溶蝕，形成次生孔隙［12-13］。

震旦紀(jì)末期，柯坪運動使震旦紀(jì)裂陷盆地回返，震旦系遭受嚴(yán)重剝蝕，形成準(zhǔn)平原化古地貌。上震旦統(tǒng)的白云巖遭受了長期的風(fēng)化、淋濾。而后，塔里木盆地及周緣區(qū)域應(yīng)力場由拉張變?yōu)閿D壓，由此產(chǎn)生的褶皺、斷裂作用導(dǎo)致了震旦系白云巖中大量裂縫和次生孔隙的形成，使得物性大為改善，從而形成了上震旦統(tǒng)風(fēng)化殼儲集體［14］。

2.3 保存條件

柯坪沖斷帶位于強(qiáng)烈的構(gòu)造活動帶，發(fā)育大型的逆沖推覆斷裂，具有油氣運移通道和封堵油氣散失的雙重作用［15］，為油氣運移和聚集提供條件；反之，這種構(gòu)造特征對油氣的保存也存在不利的一面。柯坪地區(qū)廣泛分布的油氣顯示也證實了油氣的泄露具有普遍性，因而油氣藏的形成需要更高的保存條件。油氣藏的保存條件除了蓋層的封閉外，還需考慮構(gòu)造的破壞程度。對柯坪沖斷帶油氣保存條件的研究大致可以劃分為2 個部分：一是蓋層的封蓋作用；二是上層推覆體對下伏隱伏背斜的保護(hù)。

在所有蓋層中，以中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組為最好。中寒武世柯坪沖斷帶與巴楚隆起同為塔里木盆地的有機(jī)組成部分，兩者之間經(jīng)歷了相似的構(gòu)造和沉積作用，該時期巴楚隆起和柯坪沖斷帶蒸發(fā)臺地相廣泛發(fā)育，沉積于蒸發(fā)臺地相的膏鹽巖層段在柯坪地區(qū)廣泛分布。從鄰區(qū)內(nèi)鉆井?dāng)?shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，中寒武統(tǒng)與膏鹽巖的厚度具有很好的相關(guān)性（見圖3），因而可以推測出，在柯坪地區(qū)中寒武統(tǒng)發(fā)育的地方，膏鹽巖具有相關(guān)的厚度，且作為整個柯坪推覆構(gòu)造的滑脫層，其厚度值得期待。該膏鹽層使下伏古隆起中的油氣得到了較好的保存，因而在鹽下構(gòu)造隆起中形成大型油氣田的可能性就更大，成藏模式見圖4。

圖3 中寒武統(tǒng)厚度與膏鹽巖層的相關(guān)性

圖4 成藏模式預(yù)測

2.4 生儲蓋組合評價

研究區(qū)以下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組—中寒武統(tǒng)沙依里克組為主要生油層，下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組至中寒武統(tǒng)沙依里克組作為儲集層，中寒武統(tǒng)中下部作為直接蓋層構(gòu)成正常的生儲蓋組合。本組合生油條件、儲集條件和蓋層條件均較好。生油層以灰色白云巖為主，但玉爾吐斯組發(fā)育高有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的泥質(zhì)烴源巖，且野外發(fā)現(xiàn)有寒武系液態(tài)油苗，表明寒武系烴源巖仍然可以生油。儲集層厚564.7 m，以白云巖為主，加權(quán)平均孔隙度2.17%，但野外發(fā)現(xiàn)白云巖發(fā)育大量的裂縫，有助于提高白云巖的儲集性能。蓋層以含膏泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖為主，厚83.4 m，系區(qū)內(nèi)“好”生儲蓋組合。

另外，下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組至中寒武統(tǒng)沙依里克組本身不僅具有較好的儲集條件，而且具有一定的生油條件，還可形成2 個自生自儲式的次一級生儲蓋組合。

2.5 成藏模式預(yù)測

柯坪沖斷帶具備油氣成藏和賦存的條件，尤其是寒武系鹽下目的層。寒武系膏巖層作為柯坪沖斷帶的主要滑脫層，在底層擠壓沖斷過程中，必然伴隨著膏巖層形態(tài)的變化以及下伏中下寒武統(tǒng)地層的變形，特別是沖斷帶巖席之下發(fā)育的深層隱伏背斜。這些背斜其上被逆沖推覆體覆蓋，經(jīng)歷的變形過程較簡單，背斜保存較完整。寒武系烴源巖成熟生烴排烴后直接在寒武系儲層中聚集，之后可能發(fā)生構(gòu)造運動，使地層的形態(tài)發(fā)生改變，但其上膏巖層作為直接蓋層，將有效地保護(hù)油氣免于構(gòu)造破壞，但油氣在地層變形后可能向構(gòu)造高部位進(jìn)一步富集形成油氣藏（見圖4）。

與寒武系地層平行不整合接觸的震旦系地層，在震旦紀(jì)末遭受嚴(yán)重的剝蝕作用，出露地表風(fēng)化、淋濾后再加上區(qū)域應(yīng)力場由拉張到擠壓的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致白云巖中大量裂縫和次生孔隙發(fā)育，物性大為改善。在之后深埋壓實過程中，上覆膏巖層的存在，可能對后期沉積的地層靜壓力有一定的泄壓作用，有可能導(dǎo)致其物性有較好的保留。寒武系烴源巖成熟生烴后，直接向下排烴，沿不整合面運移、聚集、成藏（見圖4）。從現(xiàn)有地震剖面上可以看出，寒武系下基巖地層隆起的幅度和范圍都很可觀，再加上烴源巖和膏巖層的雙重封閉作用，油氣藏的前景相當(dāng)可觀。

3 勘探方向和建議

柯坪沖斷帶北部阿克蘇區(qū)相對于中南部的柯坪區(qū)和西克爾區(qū)構(gòu)造運動更加劇烈，破壞可能更加嚴(yán)重，大部分沖斷體具有暴露式的沖斷前鋒，而沖斷帶的南部傾末端局部可能發(fā)育隱蔽式的沖斷前鋒，成為油氣聚集的構(gòu)造帶。

伴隨近年來地震及重、磁、電多種勘探手段的實施，柯坪地區(qū)地表構(gòu)造已經(jīng)能清晰地顯示出來，地下隱伏構(gòu)造也逐漸呈現(xiàn)出較為完整的形態(tài)； 然而地表構(gòu)造遭受了不同程度的破壞，生油層和目的層出露地表，大量的油氣顯示也揭示了其油氣破壞過程。因此，地面構(gòu)造大部分都已無勘探潛力，而柯坪沖斷帶下盤的隱伏構(gòu)造，因上盤推覆體的掩覆而得到有效保存，是柯坪沖斷帶上最有潛力的油氣勘探新領(lǐng)域。

通過電法和地震資料的解釋，對柯坪地區(qū)的圈閉進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)柯坪沖斷帶各推覆體下盤均發(fā)育有隱伏構(gòu)造帶，其中有一部分可見完整的背斜形態(tài)，特別是南緣的柯坪塔格推覆體下部和第2 排奧孜格爾塔格-依木干他烏推覆體的下部（見圖2）。這些背斜構(gòu)造由古生界組成，形態(tài)比較完整。作為推覆體的下盤構(gòu)造帶，相對于上盤受到構(gòu)造的改造程度較低，為油氣保存提供了較好的條件。

在這些重點區(qū)域，還需要進(jìn)行更加細(xì)致的工作進(jìn)一步指導(dǎo)勘探。以地震手段為主，野外觀察為輔，落實寒武系地層沉積時的巖相古地理圖，預(yù)測烴源巖發(fā)育的范圍和厚度以及有機(jī)質(zhì)的高豐度沉積區(qū)。利用地層的埋藏演化史和沖斷帶的構(gòu)造演化史，推測出有機(jī)質(zhì)成熟度的具體分布圖，再結(jié)合膏巖層的分布進(jìn)行勘探。通過試驗確定膏巖層的突破壓力和有效封蓋厚度，疊合有機(jī)質(zhì)的豐度和類型的發(fā)育區(qū)以及有利的構(gòu)造位置，確定勘探有利區(qū)。另外，震旦系基巖作為有效儲層在柯平?jīng)_斷帶應(yīng)該值得重點注意，其成藏潛力巨大。最后在這些工作的基礎(chǔ)上，實施重點的鉆探工作，以期取得重大突破。

4 結(jié)論

1）柯坪沖斷帶寒武系鹽下地層有效烴源巖發(fā)育，存在良好的儲集空間，生儲蓋組合匹配，具備油氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)，潛力巨大。

2）中寒武統(tǒng)膏巖層的發(fā)育在沖斷帶的發(fā)育過程中起到滑脫層的作用，雖然該區(qū)構(gòu)造運動強(qiáng)烈，但鹽下地層經(jīng)歷構(gòu)造運動相對簡單，再加上膏巖層的封蓋作用，早期生成的油氣被保存的可能性很大。

3）柯坪沖斷帶的勘探重點應(yīng)放在柯坪區(qū)和西克爾區(qū)。阿克蘇地區(qū)構(gòu)造活動相對較弱、保存條件相對較好，尤其是柯坪沖斷帶下盤的隱伏構(gòu)造，因上盤推覆體的掩覆而得到有效保存，是柯坪沖斷帶上最有潛力的油氣勘探新領(lǐng)域。

致謝：感謝指導(dǎo)老師呂修祥教授在本文寫作過程中給予的指導(dǎo)，感謝各位師兄在寫作過程給予的幫助和意見。

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