鄂爾多斯地區(qū)中元古界“拗拉槽”的重新厘定

馮娟萍，歐陽征健 ，周義軍，包洪平，嚴(yán) 婷

(1.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710054;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710018;3.中國石油長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710018;4.中國石油東方地球物理公司研究院 長慶分院,陜西 西安 710021)

在全球范圍內(nèi),中—新元古界原生油氣的油氣資源尚未引起國內(nèi)外石油地質(zhì)界的足夠關(guān)注[1-2]。但是，在西伯利亞、非洲、東歐、印度、阿拉伯與澳大利亞等克拉通盆地均有中—新元古界原生油氣藏的報道,特別是東西伯利亞與阿曼兩地,現(xiàn)探明的油氣儲量已達(dá)到億噸級至十億噸級油當(dāng)量的規(guī)模,展示出克拉通盆地中—新元古界巨大的勘探潛力[3-9]。中國大型克拉通盆地主要分布在中西部地區(qū),以鄂爾多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地為代表。中—新元古界主要發(fā)育“新生古儲”和“原生”兩類油氣藏,其中“新生古儲”型油氣藏以華北油田與四川威遠(yuǎn)大氣田為代表[10-18];燕山地區(qū)薊縣系存在瀝青砂巖原生古油藏,這是中國最古老的“原生”油藏。

近年來,四川盆地新元古界發(fā)現(xiàn)了安岳氣田,該氣田位于克拉通拗拉槽,裂陷部位沉積厚度大,烴源條件良好,局部隆起具備較好的儲集條件,為氣田的形成提供了充足的氣源及良好的源儲成藏組合。鄂爾多斯盆地伊盟隆起錦13井中—元古界長城系(3 527～3 530 m)見明顯氣測異常,中途測試獲23 970 m3/d天然氣流,證明中—新元古界是一個值得關(guān)注的能源勘探領(lǐng)域。

“拗拉槽”是元古界烴源巖發(fā)育的有利部位,弄清“拗拉槽”的空間展布對于鄂爾多斯地區(qū)深層元古界“自生自儲”型油氣勘探具有重要的指導(dǎo)作用。目前,關(guān)于鄂爾多斯地區(qū)是否發(fā)育“拗拉槽”存在較大的爭議,部分學(xué)者認(rèn)為賀蘭山地區(qū)發(fā)育“拗拉槽”[19-20];還有部分學(xué)者認(rèn)為中、下元古界，除賀蘭山地區(qū)之外,鄂爾多斯盆地亦發(fā)育了一系列“拗拉槽”[21-26]。最近,邸領(lǐng)軍認(rèn)為賀蘭山地區(qū)不發(fā)育“拗拉槽”[27]。

總體上講，鄂爾多斯地區(qū)中元古界的研究、勘探程度較低,且二三十年基本上處于停滯狀態(tài)。近幾年,長慶油田開始關(guān)注盆地深層的風(fēng)險勘探,針對元古界部署了一些區(qū)域地震大剖面(見圖1),為重新厘定“拗拉槽”的空間展布范圍奠定了基礎(chǔ)。因此，本文利用重磁、地震、鉆井與地質(zhì)等資料,對該地區(qū)的“拗拉槽”這一重大科學(xué)問題進(jìn)行研究,旨在為鄂爾多斯地區(qū)深層中元古界的油氣勘探提供基礎(chǔ)資料與參考建議。

圖1 鄂爾多斯地區(qū)構(gòu)造單元劃分與區(qū)域地震大剖面位置圖Fig.1 Zoning map of tectonic units and location of regional seismic sections in Ordos area

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯地區(qū)屬華北克拉通西側(cè)部分,盆地北側(cè)、西側(cè)北段與阿拉善內(nèi)蒙地塊相鄰,西側(cè)南段與走廊過渡帶、祁連褶皺帶相接,南側(cè)隔渭河盆地與秦嶺褶皺帶相望,南側(cè)東段與豫皖地塊的小秦嶺地區(qū)相鄰,東鄰山西地塊的呂梁山隆起。研究區(qū)包括鄂爾多斯盆地及其周緣,其中鄂爾多斯盆地可劃分為6個一級構(gòu)造單元:伊盟隆起、西緣沖斷帶、天環(huán)拗陷、伊陜斜坡、靖西撓褶帶和渭北隆起(見圖1)。華北克拉通基底拼合于古元古代末期,中元古界處于伸展環(huán)境,具備“拗拉槽”發(fā)育的構(gòu)造背景[28]。

2 地球物理場特征

研究區(qū)布格重力異常形態(tài)變化較大,鄂爾多斯盆地內(nèi)部布格重力異常低,盆地邊緣異常相對較高。盆地內(nèi)布格重力異常高值區(qū)主要呈南北、東西和北東向條帶狀展布,揭示盆地結(jié)構(gòu)具備橫向分塊的不均一性鑲嵌的特點(diǎn)(見圖2)。

從航磁化極異常分區(qū)圖來看,鄂爾多斯地區(qū)存在兩個方向的線性構(gòu)造。北部地區(qū)陰山—狼山、伊盟隆起為EW向構(gòu)造,中部、南部為NE向構(gòu)造。已有研究表明,“磁異?！币话愣己蛶r漿巖、鐵礦床、基性及超基性巖有關(guān),強(qiáng)磁性帶可能是太古界陸核及早元古界基性火山巖的響應(yīng);弱磁性帶是中元古界沉積蓋層的響應(yīng)。從航磁異常來看,該區(qū)西部廣泛分布中元古界;中南部發(fā)育多條弱磁性帶,推測為中元古界狹長沉陷帶,可能為“拗拉槽”展布范圍(見圖3)。

圖2 鄂爾多斯地區(qū)布格重力異常分區(qū)圖Fig.2 The subarea map of bouguer gravity anomaly in Ordos Area

圖3 鄂爾多斯地區(qū)航磁化極異常分區(qū)圖Fig.3 Zoning map of aeromagnetic anomaly by reduction to the pole in Ordos Area

3 地層展布規(guī)律

利用地震大剖面與鉆井資料,落實(shí)了研究區(qū)中元古界長城系的空間展布規(guī)律。從鄂爾多斯地區(qū)中元古界長城系等厚圖可以看出,長城系繼承了基底的結(jié)構(gòu)宏觀構(gòu)造格局,展布方向與地球物理場的展布方向大體一致(見圖4)。

中元古界長城系整體上自西北向東南呈拗隆相間格局,表現(xiàn)出“五隆夾四拗”的沉積特點(diǎn)。地層相截于大斷層處,為典型伸展背景下的沉積建造。長城系展布方位呈北東向,地層西南部較厚,向北東方向逐漸尖滅。地層厚度變化范圍比較大,變化范圍一般為0～6 000 m,最大超過1 000 m。研究區(qū)北東部整體抬升較高,長城系沒有沉積或者剝蝕殆盡。

4 “拗拉槽”空間展布

通過鉆井、地震、非地震與長城系展布規(guī)律等方面的研究,鄂爾多斯地區(qū)“拗拉槽”應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化為4個“拗拉槽”:寧蒙拗拉槽、甘陜拗拉槽、秦晉拗拉槽和秦豫拗拉槽，它們總體上呈北東向展布(見圖5)。

寧蒙拗拉槽呈北東向展布,延伸約350 km;寬度變化較大,最窄處約3 km,最寬處可達(dá)160 km左右;深度自北東向西南逐漸加深,深度范圍變化較大, 一般為2 000～6 000 m, 最深可達(dá)10 000 m以上(見圖5，6)。

甘陜拗拉槽同樣呈北東向展布,延伸約250 km;寬度變化在30～60 km;深度自北東向西南逐漸加深,深度范圍變化較大,一般為2 200～6 200 m,最深可達(dá)10 000 m以上(見圖5，7)。桃59井位于該拗拉槽邊緣,由于工程原因未鉆穿元古界,僅鉆入長城系264 m。長城系頂部為綠灰色泥巖、雜色泥巖夾淺灰色中砂巖。中、下部為棕紅、淺棕色中砂巖、細(xì)砂巖,夾薄層棕褐色頁巖、碳質(zhì)泥巖。該井已鉆入的長城系以砂巖為主,紫色泥巖次之,夾薄層暗色泥巖,說明該井長城系沉積時水體不深,處于拗拉槽邊緣。

秦晉拗拉槽呈北東向展布,延伸約420 km;寬度變化較大,最窄處約12 km,最寬處可達(dá)140 km左右;深度同樣自北東向西南逐漸加深,深度范圍變化較大,一般為2 400～6 500 m,最深可達(dá)10 000 m以上(見圖5)。

秦豫拗拉槽呈北東向展布,寬度較寬,延伸范圍大,深度范圍為2 700～7 000 m, 最深可達(dá)10 000 m以上(見圖5)。

圖4 鄂爾多斯地區(qū)中元古界長城系等厚圖Fig.4 The contour map of thickness of Mesoproterozoic Changcheng system in Ordos Area

圖5 鄂爾多斯地區(qū)中元古代長城紀(jì)“拗拉槽”展布范圍圖Fig.5 The map of aulacogen of Mesoproterozoic Changcheng Period in Ordos Area

圖6 鄂爾多斯地區(qū)G12-02區(qū)域地震地質(zhì)解釋大剖面(局部放大)Fig.6 G12-02 large section of regional seismic geological interpretation in Ordos Area (partial enlarged detail)

圖7 鄂爾多斯地區(qū)G16-08區(qū)域地震地質(zhì)解釋大剖面(局部放大)Fig.7 G16-08 large section of regional seismic geological interpretation in Ordos Area (partial enlarged detail)

5 認(rèn)識與結(jié)論

1)布格重力異常揭示,鄂爾多斯地區(qū)基底地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有不均一鑲嵌的特點(diǎn)。

2)航磁化極異常顯示,該區(qū)西部可能廣泛發(fā)育中元古界,中南部分布多條北東向中元古界沉積帶。

3)長城系繼承了基底的宏觀構(gòu)造格局,自北西向南東呈拗隆相間排列;這與地球物理場展布規(guī)律大體一致,呈北東向展布。

4)長城紀(jì)發(fā)育4個北東向展布的“拗拉槽”:寧蒙拗拉槽、甘陜拗拉槽、秦晉拗拉槽和秦豫拗拉槽。