吐哈盆地北部山前帶中下侏羅統(tǒng)水西溝群成藏條件及勘探方向

吳青鵬，楊占龍，姚 軍，袁 成，張 晶

（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020）

0 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)圍繞山前帶油氣勘探陸續(xù)獲得重大突破，如塔里木盆地庫(kù)車前陸沖斷帶陸續(xù)發(fā)現(xiàn)克拉2、大北1、迪那2 等油氣田，四川盆地龍門山?jīng)_斷帶陸續(xù)發(fā)現(xiàn)中壩、彭州等氣田，準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗山前沖斷帶已發(fā)現(xiàn)獨(dú)山子油田、吐谷魯油田、呼圖壁油田等，鄂爾多斯盆地西緣逆沖斷裂帶則陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了馬家灘、大水坑、擺宴井等中生界油田［1-4］。吐哈盆地北部山前帶經(jīng)過(guò)20 多年的快速勘探，先后在侏羅系、古近系發(fā)現(xiàn)了鄯勒、玉果、七泉湖、柯柯亞等油氣田，勘探成效顯著。然而，在繼20 世紀(jì)90 年代柯柯亞、鄯勒等構(gòu)造帶中下侏羅統(tǒng)勘探突破以來(lái)，山前帶一直未有油氣新發(fā)現(xiàn)，勘探陷入瓶頸，截止目前，已發(fā)現(xiàn)油氣田和含油氣構(gòu)造主要集中在山前帶的中央背斜帶上，沖斷帶尤其是沖斷帶之下的掩伏帶是否具備成藏條件、勘探潛力如何成為當(dāng)前山前帶油氣勘探亟需解決的問(wèn)題。學(xué)者們和油田工作者對(duì)吐哈盆地山前帶基本石油地質(zhì)條件已進(jìn)行過(guò)大量的研究，目前形成的共識(shí)主要包括：柳波等［5］認(rèn)為山前帶具有縱向分帶、橫向分區(qū)的的構(gòu)造格局；紀(jì)友亮等［6］、袁明生等［7］認(rèn)為山前帶緊鄰勝北、丘東、小草湖等生烴洼陷，烴源條件優(yōu)越；楊占龍等［8-9］認(rèn)為山前帶發(fā)育近南北向大型走滑斷裂系，是油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，山前帶各類圈閉具有近源優(yōu)先捕獲油氣且滿足深層淺找的條件，而爭(zhēng)議較大或者尚沒(méi)有明確結(jié)論的問(wèn)題主要集中在山前帶水西溝群物源、構(gòu)造樣式和是否存在本地?zé)N源巖。

從輕、重礦物物源分析入手，明確了山前帶水西溝群物源方向及沉積體系展布特征；在基于露頭帶帽的時(shí)頻電磁資料分析結(jié)合地震資料分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，重新解剖并劃分了山前帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合露頭、鉆井、地震、非地震和數(shù)模實(shí)驗(yàn)調(diào)研建立了2 個(gè)山前帶典型構(gòu)造模型，進(jìn)一步明確了山前帶構(gòu)造樣式及演化特征；對(duì)控制山前帶水西溝群成藏可能的烴源巖系進(jìn)行了野外露頭地質(zhì)考察和取樣分析，基本明確了山前帶是否具備本地?zé)N源條件的問(wèn)題。最后綜合考量源、儲(chǔ)、圈等成藏條件指出北部山前帶水西溝群油氣勘探方向。

北部山前帶緊鄰勝北、丘東、小草湖水西溝群生烴洼陷，同時(shí)也處于桃東溝群主力生烴洼陷內(nèi)，山前帶也是一個(gè)已經(jīng)勘探證實(shí)了的含油氣構(gòu)造帶，但山前帶預(yù)測(cè)資源量與實(shí)際探明差距巨大，說(shuō)明北部山前帶是具有勘探潛力的，因此，有必要進(jìn)一步深入探討山前帶基本石油地質(zhì)條件，明確下步油氣勘探方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

北部山前帶位于吐哈盆地博格達(dá)山前，東西長(zhǎng)約400 km，南北寬度為5～20 km［5］，發(fā)育的有前侏羅系、侏羅系和新生界等沉積地層，部分地區(qū)缺失上侏羅統(tǒng)和白堊系。中下侏羅統(tǒng)特別是水西溝群發(fā)育齊全且保存較為完整，是吐哈盆地臺(tái)北凹陷一個(gè)重要的含油氣構(gòu)造單元。水西溝群自下而上可劃分為八道灣組、三工河組和西山窯組等3 個(gè)組，其中西山窯組是主要勘探目的層。

八道灣組（J1b）地層主要為灰色泥巖和砂巖互層，低伽馬、高電阻的煤巖發(fā)育；三工河組（J1s）主要為灰色泥巖和砂巖、砂礫巖互層，煤層不發(fā)育，頂部為一套區(qū)域性的厚度40～60 m 的黑色、灰色塊狀高伽馬湖相泥巖，是山前帶主要標(biāo)志層之一；西山窯組可劃分為4 段，其中，西山窯組一段（J2x1）為灰色塊狀高阻砂巖、含礫砂巖、砂礫巖與泥巖互層；西山窯組二段（J2x2）為灰色砂巖、泥巖和煤層互層，中下部煤層發(fā)育，煤層厚度為20～80 m，測(cè)井曲線為塊狀、尖峰狀高阻地層，是山前帶另一套標(biāo)志層，其上發(fā)育低速泥巖段，厚度為5～10 m；西山窯組三段為灰色砂巖與泥巖互層，夾薄層煤巖；西山窯組四段主要為灰色粉砂巖、細(xì)砂巖夾灰色泥巖，在地層歸屬上，一般認(rèn)為西山窯組四段不屬于水西溝群；三間房組（J2s）下段發(fā)育大套紅色泥巖，中上部為紫紅色、灰色泥巖與淺灰色細(xì)砂巖、粉砂巖互層。

2 構(gòu)造樣式及其特征

北部山前帶受南北向擠壓應(yīng)力影響，構(gòu)造樣式以收縮構(gòu)造樣式為主?？碧綄?shí)踐證實(shí)，僅基于地震剖面解釋和已發(fā)現(xiàn)油氣藏的解剖工作進(jìn)行山前復(fù)雜構(gòu)造帶的構(gòu)造樣式研究是不夠的，而應(yīng)用地震、電法相結(jié)合進(jìn)行綜合解釋是必要的。地震、電法是不同的勘探手段，如果二者反映出相同的構(gòu)造現(xiàn)象，說(shuō)明構(gòu)造可能是真實(shí)的。

受限于地震資料品質(zhì)，早期對(duì)吐哈盆地北部山前帶構(gòu)造格局和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)模式化嚴(yán)重，建立的構(gòu)造模型不合理或處理技術(shù)沒(méi)突破，導(dǎo)致處理效果不理想，存在實(shí)鉆與模型矛盾、深層成像差構(gòu)造無(wú)法刻畫等問(wèn)題，對(duì)沖斷帶構(gòu)造格局和構(gòu)造特征的認(rèn)識(shí)陷入瓶頸，不能有效指導(dǎo)油氣勘探部署，此外，受山前帶復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，油田近年來(lái)采集處理的二、三維地震剖面在揭示地下構(gòu)造方面，尤其是在揭示掩伏帶構(gòu)造方面能力有限，如前期在山前帶中段的鄯勒構(gòu)造帶鉆探的勒201 井，過(guò)井鄯勒深度域三維主測(cè)線Line270 地震剖面顯示井點(diǎn)附近水西溝群向北西傾伏，實(shí)鉆勒201 井后傾角測(cè)井資料揭示地層真實(shí)傾向?yàn)槟蠔|傾，2017 年在山前帶西段部署的探井果北1 井，在過(guò)井的TQ93-149 地震剖面上顯示水西溝群為北傾，在玉果—七泉湖連片三維線疊后時(shí)間偏移數(shù)據(jù)體中的主測(cè)線L1260 剖面上水西溝群地震顯示同樣為北傾，但實(shí)鉆果北1 后，地層傾角資料揭示井點(diǎn)附近水西溝群真實(shí)傾向?yàn)槟蟽A。2016 年吐哈油田在山前帶部署了4 條時(shí)頻電磁測(cè)線，時(shí)頻電磁法（TFEM）是一種建立在電磁感應(yīng)原理的基礎(chǔ)上在時(shí)間域和頻率域觀測(cè)研究響應(yīng)場(chǎng)的人工源電磁探測(cè)方法。該方法能夠消除地表?xiàng)l件復(fù)雜、地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)橫向變化大的影響,同時(shí)獲得電阻率和極化率參數(shù)，可配合地震進(jìn)行儲(chǔ)層目標(biāo)油氣檢測(cè)、落實(shí)山前構(gòu)造特征、識(shí)別隱伏構(gòu)造等油氣勘探、開(kāi)發(fā)工作，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛，已成為油氣勘探中一種不可或缺的重要手段［10］。時(shí)頻電磁在揭示吐哈盆地北部山前帶深部構(gòu)造和山前復(fù)雜構(gòu)造宏觀地質(zhì)格局和構(gòu)造樣式方面，在大部分區(qū)塊效果較為理想，例如果北構(gòu)造帶、核北構(gòu)造帶等，2017 年CEMP 電法勘探表明吐哈盆地北部山前發(fā)育逆沖推覆結(jié)構(gòu)，石炭系高阻推覆體之下發(fā)育侏羅系低阻電性層［11］，核6、果北1 等井鉆探結(jié)果證明相對(duì)比常規(guī)地震，電法能夠準(zhǔn)確識(shí)別山前帶尤其是逆掩構(gòu)造帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明電法在識(shí)別山前復(fù)雜構(gòu)造帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)方面有很好的適用性。

綜上所述，時(shí)頻電磁、地震在揭示山前帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)方面各有優(yōu)劣，在揭示山前帶掩伏構(gòu)造發(fā)育區(qū)時(shí)頻電磁、電法適用性強(qiáng)，而在相對(duì)遠(yuǎn)離山前帶掩伏構(gòu)造的背斜和斜坡發(fā)育區(qū)地震資料刻畫的構(gòu)造形態(tài)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)更為可靠，因此本文基于時(shí)頻資料結(jié)合地震資料，重新解剖并劃分了山前帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)，認(rèn)為吐哈盆地北部山前帶可劃分為沖斷帶、背斜帶和斜坡帶，其中沖斷帶可進(jìn)一步劃分為上盤沖斷疊加體和下盤掩伏帶（圖1）。

在進(jìn)一步明確山前帶構(gòu)造單元的基礎(chǔ)上，開(kāi)展山前帶構(gòu)造樣式研究。構(gòu)造樣式是指在剖面形態(tài)、平面展布和應(yīng)變機(jī)制上相互間有著密切聯(lián)系而構(gòu)成的特定的構(gòu)造組合，它是油氣聚集的單元，研究其形態(tài)和成因?qū)τ谡J(rèn)識(shí)油氣富集規(guī)律、油氣藏形成特點(diǎn)和提高鉆探成功率等方面有著實(shí)用價(jià)值，構(gòu)造樣式及其組合是受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)性質(zhì)限制的，相同的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生形態(tài)、成因相同的構(gòu)造樣式，并分布于類型相同的盆地或同一盆地的相同的構(gòu)造部位［12］。

以斷層相關(guān)褶皺理論為指導(dǎo)，結(jié)合鉆井合成記錄標(biāo)定、地質(zhì)露頭帶帽、地震和時(shí)頻電磁等資料重新構(gòu)建了山前帶玉果—果北構(gòu)造帶、柯柯亞—柯北構(gòu)造帶構(gòu)造模型（圖2），從地質(zhì)露頭揭示的地層組合排列方式結(jié)合時(shí)頻電磁揭示的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為，吐哈盆地北部山前帶存在西山窯組煤系、三疊系郝家溝組泥巖、二疊系桃東溝群泥巖等3 套塑性地層，受早、中、晚燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)育3 期滑脫沖斷型單斜或者向斜構(gòu)造（第1 期為早燕山運(yùn)動(dòng)造成的擠壓作用形成沿西山窯組煤系的滑脫沖斷，七泉湖露頭揭示自南向北的地層由西山窯組老地層變到三間房組新地層，第2 期為受中燕山運(yùn)動(dòng)擠壓應(yīng)力影響沿郝家溝組泥巖滑脫沖斷，核6 向斜區(qū)露頭揭示自南向北地層由三疊系變到侏羅系，第3 期為受晚燕山運(yùn)動(dòng)影響形成的沿桃東溝群泥巖的滑脫沖斷，照壁山、柯柯亞等向斜區(qū)露頭揭示自南向北地層由二疊系老地層變到上侏羅統(tǒng)新地層再到中侏羅統(tǒng)老地層），燕山運(yùn)動(dòng)之后，受早、晚喜山運(yùn)動(dòng)影響，在早期形成的疊加沖斷體之上，山前帶又疊加了2 期逆沖斷裂，從而形成現(xiàn)今的逆沖沖斷體疊加山前掩伏構(gòu)造的山前帶復(fù)雜構(gòu)造樣式，掩伏帶下構(gòu)造形成相對(duì)較早，構(gòu)造雛形形成于晚印支期，原生背斜構(gòu)造保存相對(duì)較好，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油藏集中在遠(yuǎn)離掩伏構(gòu)造的中央背斜帶上，如玉果—七泉湖三間房組油藏、恰勒坎三間房組油氣藏、鄯勒西山窯組油氣藏和柯柯亞組西山窯組油氣藏等，掩伏帶下油氣勘探基本空白。2017 年吐哈油田針對(duì)掩伏帶部署了1 口探井果北1 井，鉆后分析認(rèn)為果北1井僅鉆遇了掩伏帶之上的沖斷疊加體，未鉆達(dá)掩伏背斜帶，此外，野外露頭考察及地質(zhì)圖也證實(shí)山前帶沖斷帶上盤的沖斷疊加體以向斜、單斜發(fā)育為特點(diǎn)，山前帶露頭區(qū)從西向東依次發(fā)育七泉湖單斜區(qū)、核6 向斜區(qū)、柯柯亞向斜區(qū)、二塘溝向斜區(qū)、照壁山向斜區(qū)等（圖3），背斜等正向構(gòu)造不發(fā)育，造成沖斷疊加體單斜、向斜發(fā)育的原因是滑脫沖斷時(shí)滑脫面與沖斷面幾乎平行，因此，首先沖出地表的是老地層，露頭由南到北表現(xiàn)為地層變新，沖斷后再受北部擠壓形成多個(gè)向斜疊加。果北1 井失利不反映掩伏帶的含油氣性，不能降低對(duì)掩伏帶含油氣性的評(píng)價(jià)。

圖2 吐哈盆地北部山前帶構(gòu)造模型F1.早燕山期斷裂；F2.中燕山期斷裂；F3.晚燕山期斷裂；F4.早喜山期斷裂；F5.晚喜山期斷裂；f1—f15.印支期及后期活化斷裂Fig.2 Tectonic model of the northern piedmont belt of Turpan-Hami Basin

圖3 吐哈盆地地質(zhì)圖Fig.3 Geologic map of Turpan-Hami Basin

對(duì)構(gòu)造樣式進(jìn)行拆離分析，結(jié)合山前帶露頭揭示的3 次自南向北的地層由老變新，推測(cè)吐哈盆地北部山前帶主要經(jīng)歷了3 期滑脫2 期沖斷，逆沖斷裂帶下掩伏背斜構(gòu)造發(fā)育，且成排成帶分布，勘探潛力巨大。

3 水西溝群沉積特征

3.1 物源方向重新厘定

吐哈盆地北部山前帶北部緊鄰博格達(dá)山，南部與勝北洼陷、丘東洼陷和小草湖洼陷相接，受博格達(dá)山隆升期不明確和南物源無(wú)法越過(guò)勝北、丘東、小草湖等現(xiàn)今沉降中心思想的影響，部分學(xué)者和油田工程師認(rèn)為吐哈盆地北部山前帶侏羅系—新近系沉積儲(chǔ)層受北物源控制，近年來(lái)已有學(xué)者認(rèn)識(shí)到早—中侏羅世山前帶北物源不發(fā)育，但對(duì)南北物源的轉(zhuǎn)換期仍存在爭(zhēng)議，樊太亮等［13］采用重礦物ZTR指數(shù)，巖石類型、砂巖百分比和地震剖面分析等方法對(duì)吐哈盆地水西溝群物源和砂體展布規(guī)律進(jìn)行了研究，認(rèn)為吐哈盆地北部山前帶中、下侏羅統(tǒng)主要受北物源控制，發(fā)育北物源扇三角洲沉積體系［13］，孫國(guó)智等［14］、李文厚等［15］采用地磁資料、鉆井地層厚度統(tǒng)計(jì)、砂巖百分比、巖屑類型及含量等分析，認(rèn)為博格達(dá)山在晚二疊—早三疊世初次隆升，西山窯組晚期博格達(dá)山再次隆升，并向吐哈盆地提供物源［14-15］，張傳恒等［16］、曠理雄等［17］、汪新偉等［18］認(rèn)為博格達(dá)山初始隆升發(fā)生在侏羅紀(jì)末—白堊紀(jì)初，晚侏羅世之后山前帶才有北物源發(fā)育［16-18］，章慧等［19］認(rèn)為博格達(dá)山可能于西山窯組沉積期末發(fā)生隆升，在水西溝群沉積期吐哈盆地與三塘湖盆地、準(zhǔn)噶爾盆地等是連通的，物源體系以南物源為主，自南向北發(fā)育沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積體系。

物源分析對(duì)于確定沉積物源、沉積物的搬運(yùn)路徑、整個(gè)盆地的沉積作用和構(gòu)造演化等有著重要的意義。常用的方法有碎屑巖類分析法和重礦物組合分析法等［20-22］，本文在對(duì)盆地內(nèi)重點(diǎn)鉆井井震聯(lián)合統(tǒng)層的基礎(chǔ)上，從吐哈盆地重點(diǎn)探井輕礦物含量、重礦物組合、綠簾石含量等方面著手，重新厘定了吐魯番坳陷中、下侏羅統(tǒng)物源方向，認(rèn)為水西溝群沉積早期山前帶主要受南物源控制，晚期（西山窯組三段沉積期）則主要受北物源控制，西山窯組二段沉積期是南北物源的轉(zhuǎn)換期。①J1b—J2x2沉積期輕礦物組合、成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度和母巖類型均表現(xiàn)為遠(yuǎn)源的南物源特征，J2x3+4則表現(xiàn)為北物源近源特征（圖4）。②綠簾石含量在J2x2厚煤層上下明顯改變（圖5），標(biāo)志著該煤層上下母巖類型、沉積物源體系發(fā)生轉(zhuǎn)變，因此，在水西溝群內(nèi)部必然存在一個(gè)物源轉(zhuǎn)換期。③以J2x2厚煤層為界，水西溝群內(nèi)部重礦物組合特征發(fā)生明顯改變，J1b—J2x2以重礦物成熟度指數(shù)較高的鋯石+白鈦礦+石榴石組合為主，J2x3+4則以重礦物成熟度指數(shù)低的磁鐵礦+赤鐵礦+綠簾石組合為主（圖6）。

圖4 山前帶水西溝群輕礦物含量柱狀圖Fig.4 Histogram of light mineral content of Shuixigou group in piedmont belt

圖5 山前帶重點(diǎn)探井綠簾石含量隨深度變化Fig.5 Epidote content variation with depth in key exploration wells in piedmont belt

圖6 吐哈盆地北部山前帶J1b—J2x2（a）及J2x3+4—J2s（b）重礦物組合分區(qū)Fig.6 Heavy minerals combination distribution of J1b-J2x2（a）and J2x3+4-J2s（b）in northern piedmont belt of Turpan-Hami Basin

3.2 沉積體系展布特征

在重新厘定物源方向的基礎(chǔ)上，用物源分析結(jié)果反推沉積構(gòu)造背景，本次研究認(rèn)為博格達(dá)山初次隆升期在西山窯組二段沉積期，基于此，對(duì)吐哈盆地北部山前帶水西溝群沉積環(huán)境進(jìn)行了初步恢復(fù)，認(rèn)為水西溝群早—中期的J1s—J2x2沉積時(shí)期，山前帶中東段主要受南物源辮狀河三角洲沉積體系控制，西段則由布爾加古凸起供源，長(zhǎng)期發(fā)育西北物源辮狀河三角洲沉積體系（圖7）。水西溝群晚期也就是J2x3+4沉積期，博格達(dá)山成為物源供給區(qū)，山前帶受北物源控制，發(fā)育近源的沖積扇—扇三角洲沉積體系。

圖7 吐魯番坳陷西山窯組1+2 段及三工河組沉積體系平面圖Fig.7 Sedimentary map of Sangonghe Formation and Lower-Middle Xishanyao Formation in Turpan Sag

4 烴源巖評(píng)價(jià)

烴源巖發(fā)育程度和規(guī)模決定了盆地油氣發(fā)現(xiàn)的規(guī)模和級(jí)別，是盆地油氣勘探的物質(zhì)基礎(chǔ)，前人對(duì)吐哈盆地?zé)N源巖做了大量研究工作，已經(jīng)有了相對(duì)客觀的評(píng)價(jià)，認(rèn)為吐哈盆地主要發(fā)育3 套烴源巖系，分別是中二疊統(tǒng)桃東溝群湖相泥巖、中下侏羅統(tǒng)水西溝群煤系地層和中侏羅統(tǒng)七克臺(tái)組湖相泥巖［23］。油源對(duì)比和勘探實(shí)踐證實(shí)，魯克沁前侏羅系稠油油田油源來(lái)自桃東溝群烴源巖，玉果、葡北、神泉、丘陵、鄯勒、溫吉桑、紅臺(tái)等三間房組稀油油田油源來(lái)自水西溝群煤系烴源巖，雁木西、大墩等白堊系—古近系油田則與七克臺(tái)組烴源巖相關(guān)，對(duì)水西溝群煤系源巖和七克臺(tái)組湖相源巖的認(rèn)識(shí)已經(jīng)成功指導(dǎo)了盆地內(nèi)一批油田的發(fā)現(xiàn)，但桃東溝群烴源巖主力生烴凹陷在博格達(dá)山前的共識(shí)［24-26］并沒(méi)能有效指導(dǎo)在吐哈盆地北部山前帶發(fā)現(xiàn)前侏羅系原生油藏或者以桃東溝群為源的次生油藏，2017 年針對(duì)前侏羅系部署實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)井鄯探1 井和甩開(kāi)預(yù)探井葡19 井因未鉆遇桃東溝群烴源巖而相繼失利，北部山前帶前侏羅系—中下侏羅統(tǒng)是否具備本地?zé)N源巖并且具備近源優(yōu)先捕獲油氣的條件這一問(wèn)題再次被提上議程。在對(duì)山前帶水西溝群沉積體系恢復(fù)和露頭地質(zhì)“戴帽”構(gòu)造建模的基礎(chǔ)上，選取不在原地但能間接代表掩伏帶下烴源巖品質(zhì)的典型露頭開(kāi)展了烴源巖取樣和實(shí)驗(yàn)分析，以期由露頭烴源巖推導(dǎo)原地?zé)N源巖是否具備生烴條件。

本文系統(tǒng)采集了北部山前帶能間接反映掩伏帶烴源巖質(zhì)量的沖斷帶上的典型露頭如二塘溝、照壁山、塔爾郎溝、柯柯亞等前侏羅系—三工河組的烴源巖樣品，并對(duì)烴源巖質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，重點(diǎn)對(duì)北部山前帶沒(méi)有鉆井鉆遇的塔爾朗組（P2t）和伊爾希土組（P1y）暗色泥巖進(jìn)行了采樣和實(shí)驗(yàn)分析，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）與陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和有機(jī)質(zhì)熱演化程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照[27]，對(duì)山前帶野外露頭采集樣品烴源巖質(zhì)量進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。

表1 山前帶露頭烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)Table 1 Geochemical index of source rocks in the outcrop of piedmont belt

三工河組（J1s）烴源巖TOC 含量高，普遍大于1%，屬于中等—好生油巖，熱解峰溫普遍高于445 ℃，處于成熟—過(guò)成熟階段，說(shuō)明山前帶三工河組生烴潛力較大，具備生烴條件。

從地層歸屬上來(lái)說(shuō)，吐哈盆地中二疊統(tǒng)桃東溝群包括塔爾郎組和大河沿組，鉆井、露頭等均揭示中二疊統(tǒng)烴源巖以暗色泥巖為主，主要發(fā)育在塔爾朗組，在平面上大致形成臺(tái)北、臺(tái)南、哈密、托克遜等沉積區(qū)域，總體來(lái)說(shuō)臺(tái)北凹陷桃東溝群烴源巖井下揭示較少，但北緣（北部山前帶）露頭剖面有較厚出露，如二塘溝剖面塔爾朗組暗色泥巖厚度為665 m，桃東溝剖面厚300 m，照壁山剖面暗色泥巖厚369 m，采集的露頭樣品塔爾朗組（P2t）暗色泥巖TOC 為0.59%～8.16%，普遍大于1%，屬于中—最好烴源巖，從熱演化程度來(lái)看，塔爾郎組泥巖樣品熱解峰溫普遍大于435 ℃，表明烴源巖處于成熟—過(guò)成熟階段，生烴條件好。

伊爾希土組（P1y），有別于在吐哈盆地南部露頭和鉆井揭示的伊爾希土組均為火山巖，本次在山前帶照壁山和二塘溝露頭的伊爾希土組發(fā)現(xiàn)了暗色泥巖，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，伊爾希土組TOC 普遍較高，大多數(shù)樣品TOC 超過(guò)1%，熱解峰溫為452～535 ℃，處于高成熟—過(guò)成熟階段，說(shuō)明伊爾希土組也具備一定生烴條件，應(yīng)引起重視。因?yàn)楸敬尾杉瘶悠窞槁额^樣品，檢測(cè)結(jié)果或多或少會(huì)受到地表風(fēng)化作用影響，從而造成氯仿瀝青“A”，HC 等有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)指標(biāo)的含量降低，所以，本次進(jìn)行烴源巖質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)這些可能受影響的指標(biāo)未納入考量。總體來(lái)說(shuō)，山前帶三工河組、塔爾朗組、伊爾希土組等3 套烴源巖系均具備生烴條件，推測(cè)掩伏帶下背斜、斷背斜等構(gòu)造圈閉烴源條件具備。

5 油氣成藏模式

油氣成藏模式是對(duì)生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、保等基本石油地質(zhì)條件的高度總結(jié)和凝練，一般來(lái)講，建立油氣成藏模式需進(jìn)行的研究包括：油氣成因與生成時(shí)期、油氣運(yùn)移輸導(dǎo)體系類型與運(yùn)移方向、油氣充注過(guò)程和充注歷史以及成藏各因素的配置關(guān)系等[28]，有關(guān)吐哈盆地北部山前帶油氣成因與生成時(shí)期前人已進(jìn)行過(guò)較多研究。本文僅在上述烴源巖評(píng)價(jià)、構(gòu)造樣式分析和沉積分析的基礎(chǔ)上討論油氣運(yùn)移疏導(dǎo)體系與運(yùn)移方向、油氣充注過(guò)程和充注歷史、成藏各因素的配置關(guān)系等，以此為基礎(chǔ)建立吐哈盆地北部山前帶成藏模式。

5.1 油氣疏導(dǎo)體系與運(yùn)移方向

北部山前帶主要發(fā)育2 類輸導(dǎo)體系，包括以走滑斷裂體系為主、逆沖斷裂為輔的斷裂輸導(dǎo)體系和與輸導(dǎo)砂體、不整合面等相配置的構(gòu)造脊。本次對(duì)山前帶露頭烴源巖評(píng)價(jià)結(jié)果表明，山前帶具備本地成藏條件，油氣運(yùn)移主要以短距離的源內(nèi)或者源上運(yùn)移為主。平面上，從北部掩伏帶下低部位向南部構(gòu)造高點(diǎn)和南部的洼陷深部向北部構(gòu)造高部位是油氣運(yùn)移的主要方向。垂向上，油氣主要通過(guò)斷裂從中二疊統(tǒng)桃東溝群、水西溝群煤系、泥巖烴源巖系向上部地層運(yùn)移，再通過(guò)砂體、不整合面沿構(gòu)造脊向構(gòu)造高部位或者過(guò)路巖性體中聚集。

5.2 油氣充注過(guò)程與充注歷史

吐哈盆地油氣大規(guī)模運(yùn)移主要發(fā)生在白堊系末與古近系—新近系，這與盆地在對(duì)應(yīng)時(shí)期的燕山晚期—喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相匹配。北部山前帶掩伏帶下掩伏構(gòu)造在燕山早—中期已有構(gòu)造雛形，構(gòu)造形成時(shí)間早于油氣規(guī)模運(yùn)移時(shí)間，與油氣充注配置關(guān)系好，且油氣在背斜等圈閉運(yùn)移成藏后受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響小，保存條件好，利于形成掩伏帶下規(guī)模整裝原生油氣藏。

5.3 成藏要素空間配置與成藏模式

吐哈盆地北部山前帶水西溝群早期發(fā)育南物源的源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的辮狀河三角洲沉積體系的水下分流河道、河口壩等成熟度相對(duì)較高的儲(chǔ)集體，晚期則發(fā)育北物源的源近流短的扇三角洲沉積體系的成熟度相對(duì)較低的儲(chǔ)集體；滑脫沖斷、逆沖推覆作用與多個(gè)古鼻隆構(gòu)造背景共同形成了山前帶相對(duì)復(fù)雜且數(shù)量眾多的構(gòu)造圈閉；山前帶處于前侏羅系—水西溝群早中期的生烴中心，在白堊紀(jì)與古近紀(jì)—新近紀(jì)持續(xù)供烴；多期復(fù)活的印支期斷裂配合鼻隆構(gòu)造脊和砂體為山前帶前侏羅系—水西溝群掩伏帶下背斜圈閉群油氣成藏提供了高效的油氣輸導(dǎo)體系；滑脫沖斷斷裂在靜止期的良好封堵性能和三間房組—七克臺(tái)組厚層泥巖、西山窯組煤系、三工河組“氈子”層等巖系為山前帶水西溝群各類圈閉成藏提供了良好了蓋層條件。以上成藏要素共同保證了山前帶尤其是掩伏帶具有形成大型整裝構(gòu)造油氣藏的地質(zhì)背景。

以輸導(dǎo)體系、烴源巖、儲(chǔ)層和圈閉發(fā)育情況為基礎(chǔ)，結(jié)合保存條件，建立了吐哈盆地北部山前帶“本地源內(nèi)或源上源巖、斷裂垂向輸導(dǎo)、砂體橫向調(diào)整、構(gòu)造高部位聚集”的油氣成藏模式（圖8）。

圖8 吐哈盆地北部山前帶成藏模式Fig.8 Reservoir forming model in the northern piedmont belt of Turpan-Hami Basin

6 油氣勘探方向

疊加型再生前陸盆地具有多期成藏、晚期為主的油氣聚集特征，勘探領(lǐng)域主要為早期前陸層序的前緣隆起和再生前陸層序逆沖前鋒帶，針對(duì)這些領(lǐng)域的勘探在中國(guó)中西部多類型的前陸盆地勘探中已經(jīng)取得了豐富的勘探成果，前陸盆地是中國(guó)除巖性地層油氣藏外最為重要的油氣勘探領(lǐng)域［29］。吐哈盆地在再生前陸盆地的逆沖前鋒帶即本次劃分的背斜帶上亦有油氣發(fā)現(xiàn)，如鄯勒油田、玉果油田等，但早期前陸層序的前緣隆起區(qū)油氣勘探尚屬空白。4 次資評(píng)結(jié)果表明，吐哈盆地剩余資源量較大，預(yù)測(cè)資源量與實(shí)際探明嚴(yán)重不匹配，勘探潛力大，吐哈盆地沖斷帶勘探程度整體較低，地質(zhì)露頭和少量鉆井揭示沖斷帶上盤的沖斷疊加體構(gòu)造形態(tài)以單斜、向斜為主，正向構(gòu)造不發(fā)育，不具備開(kāi)展構(gòu)造油氣藏勘探的條件，而沖斷帶下盤的掩伏帶大型正向構(gòu)造發(fā)育且成排成帶分布，同時(shí)受晚期逆沖沖斷作用影響小，保存條件好，此外掩伏帶處于中二疊統(tǒng)桃東溝群和水西溝群煤系烴源巖生烴中心，斷裂配合砂體為掩伏帶圈閉油氣聚集成藏提供了良好的輸導(dǎo)條件，掩伏帶源、儲(chǔ)、圈、運(yùn)、保等成藏條件配置好，有利于形成整裝構(gòu)造油氣藏，是吐哈盆地下步油氣勘探的有利方向。

7 結(jié)論

（1）吐哈盆地北部山前帶水西溝群沉積早期受南物源控制，晚期（西山窯組三、四段沉積期）則主要受北物源控制，西山窯組二段沉積期是南北物源的轉(zhuǎn)換期。

（2）吐哈盆地北部山前帶可劃分為沖斷帶、背斜帶和斜坡帶，其中沖斷帶可進(jìn)一步劃分為上盤沖斷疊加體和下盤掩伏帶，逆沖斷裂帶下盤掩伏背斜構(gòu)造發(fā)育，且成排成帶分布，山前帶經(jīng)歷了三期滑脫兩期沖斷的構(gòu)造演化過(guò)程。

（3）山前帶伊爾希土組（P1y）、桃東溝群、三工河組烴源巖系均具備生烴條件，推測(cè)掩伏帶下背斜、斷背斜等構(gòu)造圈閉烴源條件具備。

北部山前帶水西溝群相對(duì)前侏羅系埋藏較淺，南物源辮狀河三角洲各類成因砂體發(fā)育，沖斷帶下掩伏背斜成排成帶分布，發(fā)育三工河組、塔爾郎組、伊爾稀土組等3 套烴源巖且溝通水西溝群的烴源斷裂發(fā)育，同時(shí)受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響弱，保存條件好，掩伏帶源、儲(chǔ)、圈、運(yùn)、保等油氣成藏基本要素配置優(yōu)越，掩伏帶是吐哈盆地油氣下步勘探的方向或有利領(lǐng)域。