準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世盆地原型及油氣地質(zhì)意義

魏彩茹 王彥君 李忠春 馬德龍

摘? 要：前人研究認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世為弱伸展坳陷，最新研究通過地震沿層拉平恢復(fù)技術(shù)確定斷陷盆地類型，結(jié)合地層厚度變化、不整合及沉積旋回特征，準(zhǔn)確恢復(fù)了盆地原型，將盆地原型定為弱伸展斷陷盆地。斷陷盆地是烴源巖和儲(chǔ)集層發(fā)育的重要時(shí)期。斷陷根部發(fā)育類型較好的烴源巖，斜坡區(qū)及盆地以外地區(qū)水體淺，易沼澤化對烴源巖的影響較大，因此，中等至好質(zhì)量烴源巖比例不高。斷陷盆地對油氣成藏有明顯控制作用，是油氣成藏的有利區(qū)。先期拉張構(gòu)造與晚期擠壓背斜垂向疊置，下源上圈，垂向疏導(dǎo)，有利成藏。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地南緣;早侏羅世;斷陷盆地;烴源巖;儲(chǔ)集層;有利成藏

2008年之前，準(zhǔn)噶爾盆地南緣勘探主要集中于淺層中上組合，發(fā)現(xiàn)獨(dú)山子、瑪河等一批“小而肥”的高效油氣田。2008年后，進(jìn)行深層即下組合（K1tg泥巖為蓋層的儲(chǔ)蓋組合）勘探探索，鉆探5口井，分別見到良好油氣，隨gt1井在清水河組的突破，加快了南緣下組合勘探的步伐。中下侏羅統(tǒng)為盆地南緣主要烴源巖之一，也是下組合重要的烴源巖，同時(shí)湖沼相煤系地層也是沖斷斷裂重要滑脫面。因此，對早侏羅世進(jìn)行盆地原型恢復(fù)研究意義重大。前人研究認(rèn)為，準(zhǔn)噶爾盆地早—中侏羅世早期處于區(qū)域伸展構(gòu)造背景下的緩慢沉降時(shí)期，為弱伸展坳陷[1-3]。但沒明確指出準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世的盆地原型，也沒深入研究早侏羅世盆地原型特征及地質(zhì)意義。本文運(yùn)用構(gòu)造演化技術(shù)、井間地層對比、構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)等研究認(rèn)為，準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世盆地原型為弱伸展斷陷盆地，由于喜山期的強(qiáng)擠壓改造，早侏羅世正斷層逆轉(zhuǎn)形成逆斷層。斷陷盆地內(nèi)斷裂發(fā)育，斷裂不僅控制斷陷沉積、生儲(chǔ)蓋層的發(fā)育，并控制著油氣在時(shí)空上的運(yùn)移、聚集和成藏[4-5]。因此，掌握早侏羅世盆地原型有利于指導(dǎo)該地區(qū)的油氣勘探。

1? 盆地原型特征

準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世斷陷盆地同沉積正斷層發(fā)育，八道灣組沉積以正旋回開始反旋回結(jié)束，正旋回地層沉積物不整合超覆于前一個(gè)反旋回地層之上[1]。

1.1? 正斷層發(fā)育

斷陷盆地的主要標(biāo)志是正斷層控制的地塹、半地塹、斷陷和斷凸等構(gòu)造幾何形態(tài)發(fā)育。準(zhǔn)南地面露頭保留有早侏羅世的大型正斷層，主要分布在準(zhǔn)南托斯臺斷褶區(qū)，這些正斷層規(guī)模較大，如托斯臺斷裂呈近EW向展布，斷續(xù)延伸約30～40 km，傾角為70°～80°，斷距約1 000 m，喜山晚期正斷層反轉(zhuǎn)[6]。齊古地區(qū)喀拉扎、昌吉正斷層發(fā)育，并控制中—上三疊統(tǒng)、中—下侏羅統(tǒng)沉積。中—晚侏羅世轉(zhuǎn)為擠壓環(huán)境，早期正斷裂發(fā)生反轉(zhuǎn)[7]。

地震剖面上，通過地震沿層拉平恢復(fù)技術(shù)，可清晰看到箕狀斷陷盆地在準(zhǔn)南很發(fā)育。早侏羅世（約196.6 Ma）南緣不同地段斷陷特征不同。四棵樹坳陷、瑪納斯背斜、阜康斷裂帶，斷陷主要由多個(gè)平等排列的半地塹組成，成排成帶有次序地分布，規(guī)模較小，呈孤立斷陷，僅吐谷魯背斜呈對稱半地塹型展布。四棵樹坳陷至瑪納斯背斜呈正斷層北傾，阜康斷裂帶為正斷層南傾。地震沿層拉平可看到斷陷在霍瑪吐背斜帶以北基本消失。因此，早侏羅世準(zhǔn)噶爾南緣斷陷盆地的北部邊界可能位于霍瑪吐背斜帶;早中侏羅世天山地區(qū)的盆山格局不存在明顯的天山山脈[8]，南部大致邊界齊古斷褶帶東段可能位于后峽以南地區(qū)[9]，紅溝至托斯臺地區(qū)可能位于現(xiàn)今的依連哈比爾根山內(nèi)部。

1.2? 斷陷期短

準(zhǔn)噶爾盆地南緣斷陷盆地主要形成于早侏羅世，中侏羅世晚期燕山運(yùn)動(dòng)在準(zhǔn)噶爾盆地輕微的褶皺運(yùn)動(dòng)，使頭屯河組以微角度不整合于西山窯組之上，造成準(zhǔn)南乃至整個(gè)盆地性質(zhì)轉(zhuǎn)變[10]，因此，準(zhǔn)南斷陷盆地具斷陷期短一大特點(diǎn)。

1.3? 沉積不穩(wěn)定地層厚度變化大

沉積不穩(wěn)定地層厚度變化大也是斷陷盆地的一大特征。侏羅系八道灣組沉積期半地塹一側(cè)控盆的同沉積斷層，坡高陡峻，另一側(cè)緩坡[11]，正斷層對沉積的控制作用明顯，在斷陷盆地的斷陷和斷凸地層沉積厚度變化很大。斷陷期沉降中心沿控陷斷裂展布，控陷斷裂根部地層最厚，由控陷斷裂根部向遠(yuǎn)端不斷變薄，在控陷斷裂遠(yuǎn)端或超覆尖滅或終止于另一條控陷斷裂。齊古油田Q8井八道灣組地層厚669 m，Q009井地層厚411 m。兩井相距不到500 m，但八道灣組地層厚度相差258 m，顯然一個(gè)在斷陷盆地內(nèi)，一個(gè)在斷凸上。

1.4? 不整合及沉積旋回

正旋回地層沉積物不整合超覆于前一個(gè)反旋回地層之上，這種超覆不整合一般位于伸展斷陷[1]。王華等對準(zhǔn)南進(jìn)行野外露頭觀測，在地震剖面和連井剖面上識別出八道灣組底部不整合面和頂部局部不整合面（沖刷面）[12]。三疊紀(jì)末印支運(yùn)動(dòng)不明顯，八道灣組主要呈整合或平行不整合覆于小泉溝群之上[13]。Qg2井侏羅系八道灣組與三疊系小泉溝組之間呈整合接觸;沙灣石場剖面野外實(shí)測地層八道灣組與下伏三疊系小泉溝組亦呈整合接觸。Qg1、Q8、Q6井侏羅系八道灣組底與三疊系小泉溝組之間均為不整合接觸關(guān)系?；顢嘞莘秶　⑺w進(jìn)退頻繁，一旦基準(zhǔn)面下降，水體很淺甚至干涸[14]，因此沉積具多旋回性。研究認(rèn)為侏羅系八道灣組沉積期南緣西部發(fā)育扇三角洲沉積體系，紅溝以東發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系。西部扇三角洲沉積體系為一個(gè)長期正旋回，特征明顯。

2? 斷陷盆地地質(zhì)意義

2.1? 斷陷盆地是烴源巖和儲(chǔ)? ? ? ? ? 集層發(fā)育的重要時(shí)期

半地塹式斷陷盆地中高水位體系域和水進(jìn)體系域，暗色泥巖發(fā)育，為良好的烴源巖[14]。準(zhǔn)噶爾盆地南緣縱向上發(fā)育二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及古近系5套烴源巖[15]。在已發(fā)現(xiàn)的油氣田中，侏羅系烴源巖油氣分布范圍達(dá)30 000 km2，中下侏羅統(tǒng)暗色泥巖、煤巖和碳質(zhì)泥巖是一套有效的烴源巖，中下侏羅統(tǒng)是準(zhǔn)噶爾盆地南緣最主要的烴源巖之一。準(zhǔn)噶爾盆地南緣斷陷盆地?zé)N源巖因斷陷盆地面積小，影響高質(zhì)量烴源巖發(fā)育。斷陷根部水體深，沉積物細(xì)，沉積厚度大，有利于水生生物的發(fā)育，是烴源巖發(fā)育的有利區(qū)，發(fā)育有干酪根類型好的烴源巖。而斷陷盆地斜坡區(qū)及盆地以外地區(qū)，水體淺，易沼澤化對烴源巖的影響較大。由于小斷陷盆地面積小，有效烴源巖面積小，沉積時(shí)間短，生烴面積小，因此生油能力有限。目前探明侏羅系來源的油主要分布在卡因迪克、獨(dú)山子、西湖地區(qū)、安集海、瑪納斯及古牧地等地區(qū)，多位于斷陷盆地內(nèi)或沿?cái)嘞菖璧胤植?。南緣煤層及碳質(zhì)泥巖發(fā)育，且分布范圍廣，因此生氣面積很大。東段齊古斷褶帶和霍瑪吐背斜帶有機(jī)質(zhì)成熟度處于高-過成熟演化階段，以生氣為主，八道灣組、三工河組和西山窯組是其主要?dú)庠磶r[16]。南緣以侏羅系為源的天然氣占絕對優(yōu)勢，天然氣主要源自侏羅系煤層中的Ⅲ型干酪根[17]，H2井侏羅系煤型氣大量轉(zhuǎn)為甲烷的時(shí)間約為10 Ma（中新世）以后（圖1-a，b）。下—中侏羅統(tǒng)是準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)最主要的聚煤層位，其中八道灣組和西山窯組含煤層達(dá)60余層，煤層總厚202 m[18]，厚度大，成熟度變化大，是主力烴源巖，資源潛力大。單位煤的生氣量大約是單位暗色泥巖的40倍，而單位碳質(zhì)泥巖的生氣量大約是單位暗色泥巖的8倍，煤系烴源巖的生氣潛力遠(yuǎn)大于暗色泥巖[19]。煤的生油能力主要取決于煤中富氫顯微組分的含量，基質(zhì)鏡質(zhì)體是煤成油的主要貢獻(xiàn)組分[20]。

半地塹式斷陷盆地中，盆地邊部砂體發(fā)育，水退體系域時(shí)，砂體廣布全區(qū)，為良好的儲(chǔ)集層[14]。鉆井與露頭物性數(shù)據(jù)顯示，頭屯河組、三工河組、八道灣組是有利儲(chǔ)層發(fā)育層組。八道灣組沉積期齊古斷褶帶東部辮狀河三角洲沉積體系，單層砂體厚約5～20 m，整體厚100～150 m，辮狀河三角洲前緣分流河道砂體溶蝕孔發(fā)育，具良好的儲(chǔ)集性能，如齊古油田八道灣組油藏。南緣野外露頭樣品物性分析可知，八道灣組平均孔隙度9.55%，平均水平滲透率0.56×10-3 μm2;取芯物性統(tǒng)計(jì)平均孔隙度7.2%，平均水平滲透率10.1×10-3 μm2。

2.2? 斷陷盆地是油氣成藏的有利區(qū)

斷陷盆地是油氣成藏有利區(qū)，南緣中段第二排和第三排構(gòu)造帶中已發(fā)現(xiàn)的油氣田，如安集海、霍爾果斯、瑪納斯、吐谷魯和呼圖壁氣田均沿?cái)嘞菖璧胤植肌１碧焐缴角皼_斷帶也是在早侏羅世小型斷陷盆地上成藏，如齊古油田Na1井、T6井等。齊古斷褶帶下組合中淺層背斜構(gòu)造是南緣高效規(guī)模油氣藏勘探的重要領(lǐng)域。早侏羅世山前第一排構(gòu)造帶斷陷盆地規(guī)模大，烴源巖更好。早侏羅世小型斷陷盆地與二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)生油巖的高峰期相匹配，晚侏羅—白堊世構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)形成斷層地層型圈閉，巖性地層型圈閉匹配，或喜山期構(gòu)造作用形成的斷裂和圈閉匹配，形成原生與次生構(gòu)造油氣藏。小型斷陷盆地對準(zhǔn)噶爾盆地南緣的油氣成藏具明顯控制作用，是油氣成藏的有利區(qū)。

構(gòu)造物理模擬試驗(yàn)表明，先存拉張構(gòu)造與晚期擠壓背斜垂向疊置，下源上圈，垂向疏導(dǎo)，有利成藏。構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的背斜直接蓋在生油凹陷之上，長期活動(dòng)的斷裂可為油氣的運(yùn)移提供通道，在油氣生成、運(yùn)移、聚集條件的空間上有很好的配置關(guān)系，王燮培等、胡望水、陳昭年等認(rèn)為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造形成的圈閉有利于油氣的聚集和保存?？ㄒ虻峡擞吞锇说罏辰M沉積期為斷陷盆地發(fā)育期，晚侏羅世擠壓斷層反轉(zhuǎn)形成斷層地層型圈閉，新近紀(jì)晚期（約10～8 Ma）侏羅系烴源巖成熟排烴形成斷層-地層型油藏[16]，晚喜山期改造為背斜，構(gòu)造形態(tài)發(fā)生巨大變化，下白堊統(tǒng)巨厚的泥巖蓋層條件好，油藏得以保存（圖2）。

3? 結(jié)論

（1）準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世盆地原型為弱伸展斷陷盆地，四棵樹坳陷至瑪納斯背斜、阜康斷裂帶，斷陷主要由多個(gè)平等排列的半地塹組成，吐谷魯背斜呈對稱半地塹型展布，且斷陷盆地的斷陷期短。

（2）斷陷盆地是烴源巖和儲(chǔ)集層發(fā)育的重要時(shí)期。斷陷盆地中高水位體系域和水進(jìn)體系域，暗色泥巖發(fā)育，為良好的烴源巖。斷陷根部發(fā)育干酪根類型較好的烴源巖;斷陷盆地斜坡區(qū)及盆地以外地區(qū)，中等至好質(zhì)量烴源巖比例不高。斷陷盆地邊部砂體發(fā)育，且水退體系域時(shí)，砂體廣布全區(qū)，為良好的儲(chǔ)集層。

（3）斷陷盆地對準(zhǔn)噶爾盆地南緣油氣成藏具明顯控制作用，是油氣成藏有利區(qū)。

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The Early Jurassic Prototype at the Southern Margin of Junggar Basin and its Implication to the Petroleum Geology

Wei Cairu，Wang Yanjun，Li Zhongchun，Ma Delong

（Research institute of petroleum exploration and development-northwest， PetroChina，Lanzhou，Gansu，730020，China）

Abstract： Previous studies have suggested that the early Jurassic in the southern margin of the Junggar basin is a weakly extensional depression.In the latest study，the fault depression basin type was determined by the seismic leveling recovery technique along the strata，and the basin prototype was accurately recovered by combining with the variation of stratum thickness， unconformity and sedimentary cycle characteristics，and the basin prototype was characterized as a weakly extensional fault depression basin.The fault-depression is important for the development of the source and reservoir，the source rock is much better at the foot of the fault-depression than other area far away from the fault，and it also has great control to the accumulation of oil and gas. The early fault-depression which was imposed by later thrust-fold belt has great importance to the petroleum exploration.

Keywords：The Junggar basin;Early Jurassic;Fault-depression basin;Source rock;Rreservoir rock;Favorable accumulation