哈薩克斯坦S區(qū)塊鹽構(gòu)造類型及其成因機(jī)制

(中石化華東分公司石油勘探開發(fā)研究院，江蘇南京210011)

哈薩克斯坦S區(qū)塊鹽構(gòu)造類型及其成因機(jī)制

李穎潔

(中石化華東分公司石油勘探開發(fā)研究院，江蘇南京210011)

哈薩克斯坦S區(qū)塊構(gòu)造位于濱里海盆地阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶與中央坳陷帶的東部，濱里海盆地是一個典型的含鹽盆地，盆地內(nèi)鹽巖經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運(yùn)動，形成了豐富多樣的構(gòu)造類型。盆地中部阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和南恩巴隆起之間的區(qū)域，是一個重要的油氣聚集區(qū)。以地球物理學(xué)、地質(zhì)地震模型等理論為基礎(chǔ)，針對該區(qū)鹽構(gòu)造類型及其成因機(jī)制進(jìn)行分析，總結(jié)與鹽相關(guān)的盆地地質(zhì)特征，對含鹽盆地發(fā)現(xiàn)油氣具有非常重要的意義。

S區(qū)塊；濱里海盆地；含鹽盆地；鹽構(gòu)造；成因機(jī)制；哈薩克斯坦

0 引 言

世界上許多含鹽盆地同時也是含油氣區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球含油氣盆地和具遠(yuǎn)景的含油氣盆地有180多個，其中115個盆地發(fā)現(xiàn)了油氣田；58%的油氣田與鹽系地層有關(guān)，深層油氣發(fā)現(xiàn)與鹽相關(guān)的盆地達(dá)到75%；全球已探明油氣儲量中，含鹽盆地控制的油、氣儲量分別占89%和80%(張勇剛等，2012)。由于鹽構(gòu)造與油氣的密切關(guān)系，鹽構(gòu)造研究目前已成為含油氣盆地構(gòu)造地質(zhì)分析的重要內(nèi)容。

濱里海盆地是一個典型的含鹽盆地，盆地內(nèi)鹽巖經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運(yùn)動，形成了豐富多樣的構(gòu)造類型。盆地中部阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和南恩巴隆起之間的區(qū)域，是一個重要的油氣聚集區(qū)。S區(qū)塊構(gòu)造位于濱里海盆地阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶與中央坳陷帶的東部，區(qū)塊內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油氣藏與盆地中的鹽巖分布特征、鹽巖的活動期次、鹽構(gòu)造發(fā)育、演化密切相關(guān)。

鹽構(gòu)造是鹽巖的流動形變所形成的地質(zhì)變形體及其周圍的其他地層在鹽巖活動過程中所產(chǎn)生的構(gòu)造形變、沉積構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)及鹽巖隆起后期溶蝕、剝蝕作用形成的一系列相關(guān)構(gòu)造。

1 鹽構(gòu)造的組成單元

世界上大部分鹽構(gòu)造均發(fā)育在被動大陸邊緣、裂谷、拗拉谷和拉裂盆地中，而在當(dāng)今的活動大陸邊緣盆地中發(fā)育極少。盡管鹽構(gòu)造種類繁多，其形成的地質(zhì)條件也各不相同，但都包括3個相同的基本組成部分，從下往上分別為：基底層、鹽層和上覆層?；讓影}層之下所有的地層，反映了鹽層沉積前或外來鹽體侵位前的沉積構(gòu)造形變現(xiàn)象。含鹽層是指基底層之上、上覆層之下的塑性鹽體，是形成鹽構(gòu)造的主要組成部分。含鹽層為鹽構(gòu)造的生長提供物源，也稱之為鹽源層或母鹽層。上覆層是含鹽層之上的沉積地層，記錄了鹽層沉積之后的各種地質(zhì)事件，它對識別鹽構(gòu)造運(yùn)動的時間和方式起著關(guān)鍵作用。

根據(jù)沉積和形變在時間上的先后關(guān)系，鹽上覆層可以細(xì)分為3期沉積層系：構(gòu)造前沉積層、同構(gòu)造沉積層、構(gòu)造后沉積層(劉洛夫等，2012；Ismail-Zadeh et al,2002)(圖1)。

構(gòu)造前沉積層是在鹽構(gòu)造發(fā)生前所沉積的地層，地層厚度均勻，沒有明顯的加厚與減薄現(xiàn)象。同構(gòu)造沉積層通常位于前構(gòu)造沉積層之上，是在構(gòu)造運(yùn)動中沉積的地層，反映了鹽構(gòu)造運(yùn)動過程中的沉積作用。構(gòu)造后沉積層為構(gòu)造運(yùn)動停止后沉積的地層，記錄了構(gòu)造結(jié)束后的截頂和超覆沉積現(xiàn)象以及地層厚度的變化(王馨等，2013)(圖1)。

圖1 鹽構(gòu)造上覆層3個構(gòu)造層分布示意圖

2 S區(qū)塊鹽構(gòu)造類型分析

在S區(qū)塊的油氣勘探中，開展了大量的地震勘探。地震剖面展現(xiàn)了現(xiàn)今鹽構(gòu)造的各種形態(tài)和規(guī)模，并勾繪出鹽下層系、鹽上層系和鹽層本身的構(gòu)造面貌以及接觸類型(單中強(qiáng)等，2013)。根據(jù)形變鹽體與上覆層的接觸關(guān)系，鹽構(gòu)造可分為兩大類，即兩者之間為整合接觸的整合型(非刺穿型)和不整合接觸的刺穿型鹽構(gòu)造?？傊}構(gòu)造都是從構(gòu)造幅度及成熟度較低的整合型向幅度及成熟度較高的刺穿侵入型演化。

2.1 大型鹽墻構(gòu)造

S區(qū)塊發(fā)育眾多鹽墻，根據(jù)鹽墻的形成過程及其與鹽上層系的接觸關(guān)系分為2種。

2.1.1 多期活動形成鹽墻 多期活動形成鹽墻與上二疊統(tǒng)和三疊系地層的接觸關(guān)系多樣化，有早期刺穿不整合型接觸(遞補(bǔ)償式)、超覆整合接觸、斷層型接觸等類型，這種大型鹽墻構(gòu)造往往伴生有多種構(gòu)造組合，在鹽體頂部發(fā)育斷鼻、斷塊構(gòu)造和側(cè)翼頂端的鹽檐構(gòu)造等，是重要的油氣聚集場所(圖2)。

圖2 多期次鹽活動形成的鹽墻構(gòu)造

2.1.2 一期刺穿形成鹽墻 在上二疊統(tǒng)和三疊系地層沉積后受三疊系末—早侏羅世區(qū)域性抬升擠壓作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈刺穿活動的大規(guī)模鹽墻，鹽體與上二疊統(tǒng)和中下三疊統(tǒng)地層的邊界關(guān)系多呈現(xiàn)為切割接觸，鹽體的邊緣往往呈現(xiàn)斷層式、侵入式等形態(tài)(圖3)。

圖3 一期(單期)刺穿形成的鹽墻

2.2 鹽懸掛(鹽懸邊)

鹽懸邊或稱為鹽懸掛，一般和鹽墻等其他鹽構(gòu)造伴生，鹽刺穿頂部向外側(cè)延伸，刺入地層，好象懸掛在地層中(圖4)。鹽懸邊下方地層易形成大型油田。

圖4 鹽體懸掛

2.3 鹽株

鹽株是指平面上呈圓形或橢圓形的頸狀鹽刺穿。S區(qū)塊內(nèi)常見有鹽株發(fā)育，鹽株頂部發(fā)育斷鼻、斷塊，側(cè)翼發(fā)育鹽檐構(gòu)造，易形成含油氣圈閉(圖5)。

圖5 鹽株

2.4 斷塊式鹽脊

斷塊式鹽脊是一種受后期斷層作用控制形成的鹽脊構(gòu)造。構(gòu)造的兩側(cè)一般有一面是以斷層面與鹽間或鹽上的地層接觸，另一側(cè)與鹽上的地層整合接觸，整合接觸表現(xiàn)了鹽巖上隆活動的過程中，其上覆的沉積地層，隨著鹽巖上拱向上抬升的過程，頂部發(fā)育斷鼻、斷塊構(gòu)造，易形成含油氣圈閉(圖6)。

圖6 鹽脊

2.5 鹽間背斜(龜背)構(gòu)造

在鹽活動強(qiáng)烈刺穿作用對側(cè)面的沉積地層產(chǎn)生的橫向擠壓應(yīng)力作用下，派生出來的局部擠壓力使鹽間凹陷的地層上隆變形，形成長軸的為鹽間背斜構(gòu)造，短軸狀的為 “龜背”構(gòu)造，鹽間圈閉離鹽下烴源巖較近，容易成藏(圖7)。

圖7 鹽間背斜

2.6 鹽檐構(gòu)造

鹽檐構(gòu)造一般與大的鹽墻、鹽株構(gòu)造伴生，鹽檐構(gòu)造位于鹽隆的側(cè)翼頂部，短軸方向的剖面上看類似于一個“鳥頭”狀的背斜構(gòu)造(圖8)。在平面上，鹽檐構(gòu)造的上傾方向上往往被地層或者斷層界面阻擋，多形成斷背斜、斷鼻和斷塊，鹽檐構(gòu)造位于油氣沿鹽邊地層運(yùn)移的前排，易于成藏，在勘探過程中取得了大量的油氣成果。

圖8 鹽檐構(gòu)造

2.7 鹽窗

鹽窗是鹽活動后退抽空了原來沉積于鹽上、鹽下地層之間的鹽巖，產(chǎn)生的空間被原來鹽上覆地層替代或充填，使得鹽上覆地層與鹽下地層直接接觸的構(gòu)造。鹽窗是油氣運(yùn)移的通道，鹽窗有效性是油氣成藏的關(guān)鍵(圖9)。

圖9 鹽窗

3 鹽構(gòu)造成因機(jī)制分析

研究區(qū)鹽構(gòu)造成因機(jī)制主要有：區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動作用(擠壓作用)、差異負(fù)載作用、斷層作用。

3.1 區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動作用(擠壓作用)

在早二疊孔谷期鹽巖沉積后，區(qū)域性構(gòu)造抬升擠壓作用是盆地內(nèi)最初也是最普遍的鹽巖活動的誘發(fā)機(jī)制。三疊紀(jì)末—早侏羅世區(qū)域構(gòu)造抬升擠壓作用，誘發(fā)了濱里海盆地東南盆緣區(qū)域性鹽巖構(gòu)造活動，鹽巖層本身向上活動產(chǎn)生刺穿作用形成鹽株、鹽墻等構(gòu)造。由于鹽源的增加，鹽巖活動強(qiáng)度隨著與盆地邊緣距離增大而增強(qiáng)。在鹽巖活動的過程中，其上的晚二疊世—三疊世沉積層隨之產(chǎn)生構(gòu)造變形，形成鹽隆之間的鹽間凹陷，鹽構(gòu)造與鹽間凹陷相間分布(余一欣，2011；Volozh et al，2003)(圖10)。

圖10 鹽構(gòu)造與鹽間凹陷相間分布(S區(qū)塊西部)

3.2 差異負(fù)載作用

在鹽巖之上沉積了以陸源碎屑為主的上二疊統(tǒng)和三疊系地層，由于地層在不同的構(gòu)造背景下沉積厚度不等，向下產(chǎn)生差異負(fù)載作用(楊孝群等，2011；Alexander et al，1999)。

圖11 差異負(fù)載作用下的鹽構(gòu)造活動(陳書平等，2008)

這種作用下的鹽構(gòu)造活動類型有2種。(1) 差異負(fù)載作用下的同沉積作用(圖11)。在鹽隆過程中，構(gòu)造翼部沉積地層向鹽隆頂部超覆減薄，而鹽構(gòu)造之間的凹陷沉積加積作用增強(qiáng)、厚度大，增大了局部負(fù)載，促進(jìn)了局部鹽巖上升活動。同沉積作用除了對沉積厚度起控制作用外，還對沉積相帶起控制作用，即近鹽隆構(gòu)造長期上升的背景下以淺水相為主，往沉降沉積中心逐漸相變?yōu)樯钏啵瑱M向的相帶變化形成巖性尖滅等沉積構(gòu)造。因此，形成的鹽構(gòu)造是由鹽上層系與含鹽層系地層產(chǎn)狀相協(xié)調(diào)復(fù)合的構(gòu)造形式。 (2) 差異負(fù)載作用下的鹽刺穿活動。在上覆地層沉積到一定的厚度時，鹽巖在負(fù)載壓力的作用下向上產(chǎn)生刺穿作用，當(dāng)鹽源的供應(yīng)速率大大超過兩側(cè)地層對鹽隆的擠壓力時，鹽刺穿作用劇烈，形成大規(guī)模的鹽墻、鹽脊構(gòu)造。這種成因形成的鹽構(gòu)造3個組成單元的地層產(chǎn)狀往往成角度接觸關(guān)系。

3.3 斷層作用

斷層作用對鹽構(gòu)造活動的誘發(fā)機(jī)制表現(xiàn)有2種典型的模式：(1) 鹽下層系斷層作用。濱里海盆地早二疊世鹽沉積及其上的晚二疊世和三疊世之后，盆地受區(qū)域構(gòu)造的抬升擠壓作用，相對剛性的鹽下層系產(chǎn)生斷層，破壞了原有的層狀穩(wěn)定性，引發(fā)了鹽巖沿斷層破碎的應(yīng)力薄弱帶運(yùn)動，產(chǎn)生了由鹽巖構(gòu)成的斷壘和由沉積地層構(gòu)成的斷塹構(gòu)造(圖12)。

圖12 鹽下層系斷層作用誘發(fā)鹽活動

(2) 鹽上層系的斷層作用。指在侏羅系、白堊系地層沉積后，甚至更晚的時期，在區(qū)域擠壓加上鹽巖上隆派生的局部擠壓或拉張的應(yīng)力作用下產(chǎn)生斷裂作用。

鹽巖層系沿傾斜方向向盆地中心流動時，上覆巖層在鹽巖流動過程中產(chǎn)生一些向盆地中心傾斜的正斷層(陳開遠(yuǎn)，2010；Allen et al，1990)。所有這些正斷層向下切入鹽巖層內(nèi)部并使上覆巖層因正斷層的位移而與鹽巖層接觸，阻擋了斷層下盤的鹽巖層向上盤繼續(xù)流動，鹽巖層在正斷層下盤斷塊上形成脊?fàn)畹妆贅?gòu)造(圖13)。

圖13 斷層阻擋的順層流動底辟模式圖(陳書平等,2008)

4 結(jié) 論

通過分析哈薩克斯坦S區(qū)塊的地震、地質(zhì)等資料，以地球物理學(xué)、地質(zhì)地震模型等理論為基礎(chǔ)，分析了S區(qū)塊鹽構(gòu)造類型及其成因機(jī)制。

(1) 鹽構(gòu)造是鹽巖的流動形變所形成的地質(zhì)變形體及其周圍的其他地層在鹽巖活動過程中所產(chǎn)生的構(gòu)造形變、沉積構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)及鹽巖隆起后期溶蝕、剝蝕作用形成的相關(guān)構(gòu)造。

(2) 鹽構(gòu)造種類繁多，其形成的地質(zhì)條件也各不相同，但都包括3個相同的基本組成部分：基底層、鹽層和上覆層。

(3) 根據(jù)形變鹽體與上覆層的接觸關(guān)系，鹽構(gòu)造可分為兩大類，即兩者之間為整合接觸的整合型和不整合接觸的刺穿型鹽構(gòu)造。

(4) 鹽構(gòu)造成因機(jī)制主要有：區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動的擠壓作用、差異負(fù)載作用,以及斷層作用，這些作用或者多個作用的相互疊加形成了形態(tài)各異的鹽構(gòu)造。

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On salt structure type and genetic mechanism of block S in Kazakhstan

LIYing-jie

(Petroleum Exploration and Development Institute, East China Branch, SINOPEC, Nanjing 210011，China)

Block S structure in Kazakhstan was located in the east of Astrakhan-Aktyubinsk Uplift of Pre-Caspian Basin and the Central Depression Belt. Pre-Caspian Basin was a typical salt bearing basin where several periods of tectonic movement were occurred, forming varied tectonic types. In the central basin, the area between Astrakhan-Aktyubinsk Uplift and Nanenba Uplift was an important oil and gas concentration area. Based on the theories of geophysics, geological and seismic models, the author analyzed the salt structure types and their genetic mechanism in the study area, summarized the geological features of the basins related with salt which would be beneficial to the future prospecting of oil and gas in the salt bearing basins.

Block S; Pre-Caspian Basin; Salt basin; Salt structure; Genesis mechanism; Kazakhstan

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.608

2014-03-26；

：2014-07-02；編輯：侯鵬飛

李穎潔(1980— )，女，工程師，碩士，石油地質(zhì)專業(yè)，E-mail：328503514@qq.com

P618.130.1；TE122

：A

：1674-3636(2014)04-0608-05