準(zhǔn)南東灣背斜構(gòu)造解析與變形時(shí)間厘定

李靜，梁則亮，龐志超，冀冬生，歐亞平，高遙

（新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013）

準(zhǔn)噶爾盆地南緣油氣資源豐富，是未來中國西部重要的勘探區(qū)域。新生代構(gòu)造變形強(qiáng)烈，控制了油氣的運(yùn)移和富集[1-4]。在準(zhǔn)南深層隱伏的呼圖壁背斜、卡因迪克背斜發(fā)現(xiàn)油田，高泉背斜、呼西背斜獲高產(chǎn)油氣流，證實(shí)準(zhǔn)南隱伏褶皺是今后勘探的目標(biāo)[5-7]。本文利用石油二維反射地震剖面，采用面積-深度方法計(jì)算東灣背斜變形時(shí)間，通過平衡演化恢復(fù)東灣背斜變形過程，研究如何確定隱伏背斜變形時(shí)間的難題。該研究不僅可協(xié)助東灣背斜的井位落實(shí)，且可在前人的研究成果基礎(chǔ)上[8-10]，探索隱伏褶皺定量分析技術(shù)方法，為準(zhǔn)南的油氣勘探提供幫助。

面積-深度方法依據(jù)背斜縮短量-隆升面積對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定背斜變形時(shí)間、縮短量、變形期次[11-12]。以簡(jiǎn)單的滑脫褶皺為例，褶皺細(xì)分為18 層，無法直觀分辨1～18 層隆升面積與滑脫層高度之間的梯度變化，很難區(qū)別1～18層隆升面積發(fā)生的變化（圖1-a）。通過1～18 層隆升面積-距離滑脫層高程直角坐標(biāo)圖（圖1-b），可清晰發(fā)現(xiàn)1～6 層隨層位高程增加，隆升面積呈線性增加，縮短量等于直線斜率（1 127 m）。7～9 層隨層位高程增加，隆升面積呈線性減少，拐點(diǎn)（7 層）代表背斜隆升時(shí)間。1～6 層為變形前沉積地層，經(jīng)歷相同變形，隆升面積逐次增加。7～9 層為變形期沉積地層，晚期地層相對(duì)早期地層變形更弱，隆升面積相對(duì)較小。10～18層與1～9層相似，為褶皺發(fā)生第二期變形產(chǎn)生的隆升面積或?qū)游桓叱套兓?0～13層為變形前沉積地層，具相同縮短量，等于直線斜率（486 m）。14～18 層為變形期沉積地層，拐點(diǎn)（14層）是背斜第二次隆升的時(shí)間。由此可見，背斜經(jīng)歷2 期變形，第一期隆升始于7 層，1～6 層為變形前沉積地層，7～9層為變形期沉積地層，10層指示第一期變形結(jié)束，14 層開始第二期變形。背斜總縮短量1 127 m，第一期縮短量641 m，第二期縮短量486 m。

圖1 滑脫褶皺隆升面積剖面（a）和隆升面積與滑脫層高程直角坐標(biāo)圖（b）Fig.1 Profile of uplift area of decollement fold(a)and rectangular coordinate diagram of uplift area and elevation of decollement layer(b)

1 東灣背斜構(gòu)造樣式

東灣背斜帶位于山前斷褶帶與霍-瑪-吐背斜帶之間，背斜軸向近EW 向，分為兩排背斜，南邊是東灣1背斜，北邊是東灣2背斜。東灣背斜被新生界覆蓋。本文通過覆蓋東灣背斜三維反射地震資料，結(jié)合鉆井測(cè)量數(shù)據(jù)，采用面積-深度方法計(jì)算東灣背斜變形時(shí)間。Line1 測(cè)線穿過東灣背斜東端，測(cè)線Line6 位于背斜西端。東灣背斜深層沿侏羅系煤層發(fā)育滑脫斷層，背斜核部地層聚集加厚，背斜兩翼地層低緩傾斜，南翼地層傾角小于北翼（圖2-a-b）。背斜核部調(diào)節(jié)斷層切斷侏羅系西山窯組、白堊系，斷距很小，對(duì)褶皺整體形態(tài)無影響。背斜北翼可見古近系安集海河組生長(zhǎng)地層，地層向背斜頂部逐漸減薄，地層角度由底部向頂部逐漸較小，剖面呈扇狀形態(tài)，指示背斜隆升的時(shí)間為古近紀(jì)安集海河期。東灣背斜被霍瑪吐斷層削頂，背斜頂部發(fā)育新近—第四系向斜。顯然霍瑪吐斷層晚于東灣背斜，斷層切過背斜頂部的古近系，出露于東灣背斜北側(cè)吐谷魯背斜核部（圖3）?；衄斖聰鄬右l(fā)2016 年瑪納斯6.4 級(jí)地震，為天山北麓重要的活動(dòng)斷層。由此可見，東灣背斜形成于古近紀(jì)安集海河期，晚期發(fā)育霍-瑪-吐斷層，東灣背斜被逆沖推覆體掩覆。東灣背斜前翼（北翼）霍瑪吐斷層上下盤古近系安集海河組重復(fù)，沿?cái)鄬榆壽E上盤地層向南回歸，消除斷層產(chǎn)生的變形。此時(shí)斷層上盤古近系安集海河組位于東灣背斜后翼（南翼），與背斜前翼（北翼）古近系安集海河組對(duì)稱分布。地層向背斜頂部超覆，為一對(duì)古近紀(jì)沉積的生長(zhǎng)地層（圖2-c）。依據(jù)上述研究計(jì)算，測(cè)線Line1霍瑪吐斷層逆沖位移量約8.4 km，測(cè)線Line6斷層逆沖位移量約11 km。

圖2 測(cè)線Line1（a）與測(cè)線Line6（b）構(gòu)造解釋方案，消除霍瑪吐斷層的地震剖面（c）Fig.2 The Tectonic interpretation scheme of survey line Line1(a)and survey line line6(b)，Eliminating the seismic profile of HuoMaTu fault(c)

圖3 準(zhǔn)南東灣背斜區(qū)域地質(zhì)圖Fig.3 Regional geological map of zhunandongwan anticline

2 東灣背斜變形時(shí)間與縮短量

東灣背斜是滑脫褶皺，符合運(yùn)用面積-深度圖解的條件。選取東灣背斜6 條深度域剖面，劃分出若干層，測(cè)量每層隆起面積和層面相對(duì)于底部滑脫層的高度，繪制面積-深度圖解，確定褶皺底部滑脫斷層位置和構(gòu)造縮短量。以Line1 測(cè)線為例，剖面分為16 層（圖4-a），以每層隆起面積為縱坐標(biāo)，層面相對(duì)于底部滑脫層高程為橫坐標(biāo)，繪制Line1 剖面的面積-深度圖（圖4-b）。以每層相對(duì)于底部滑脫層高程為縱坐標(biāo)，每層對(duì)應(yīng)的縮短量為橫坐標(biāo)，繪制Line1 剖面深度-縮短量圖（圖4-c）。Line1剖面的面積-深度數(shù)值呈一條直線，擬合度R2=0.987，面積-深度呈線性關(guān)系。東灣2 背斜的縮短量為475 m，等于面積-深度直線的斜率。該結(jié)果說明東灣背斜經(jīng)歷一期變形，1～16 層（侏羅—白堊系）均為變形前沉積地層。東灣背斜底部滑脫層深度約9 km，與侏羅系煤層的埋藏深度吻合。結(jié)合背斜翼部沉積古近系生長(zhǎng)地層，明確背斜形成于古近紀(jì)。參照Line1 測(cè)線，Line2、Line3、Line4、Line5 和Line6 分別選取15、14、12、13 和12 層，繪制面積-深度圖(圖5)。Line2～Line6 面積-深度直線斜率不同，構(gòu)造縮短量分別為L(zhǎng)ine2=777 m、Line3=1 239 m、Line4=1 224 m、Line5=801 m、Line6=756 m。東灣背斜向東西兩端傾伏，背斜中部抬升高，縮短量大，傾伏端縮短量小，抬升幅度低，二者呈正相關(guān)?；搶拥纳疃燃s9 km，與Line1剖面結(jié)果吻合。

圖4 東灣背斜Line1分層剖面和面積-深度直角坐標(biāo)圖Fig.4 Dongwan anticline Line1 layered profile and area depth rectangular coordinate map

圖5 東灣背斜Line2-Line6 測(cè)線（自上而下）分層剖面和面積-深度直角坐標(biāo)圖Fig.5 Dongwan anticline line2-line6 survey line(from top to bottom)layered profile and area depth rectangular coordinate map

3 東灣背斜鉆探結(jié)果與勘探意義

在第一排背斜帶沖斷帶下盤也易發(fā)育逆掩斷裂，由于地震資料品質(zhì)較差、構(gòu)造隱蔽，通常被稱為隱伏背斜，通常成組出現(xiàn)，總體研究程度較低，屬隱伏背斜。與準(zhǔn)南同處天山兩側(cè)的庫車地區(qū)，此類背斜具重要勘探意義。

東灣背斜中、下組合發(fā)育背斜構(gòu)造，而上組合發(fā)育向背斜，中間發(fā)育霍瑪吐逆掩斷裂，整體呈逆掩形態(tài)，垂向上下組合表現(xiàn)出一期背斜。燕山期形成下組合低幅度褶皺，即準(zhǔn)南山前不同背斜帶雛形。喜山期沿下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)和安集海河組三套厚層泥巖發(fā)生多層滑脫。下組合背斜帶之間部位由于構(gòu)造平緩，難以遮擋中淺層構(gòu)造傳遞，未能引起褶皺。因此，此類背斜通常位于山前不同背斜帶之間的構(gòu)造部位，燕山期形成、喜山期定型。構(gòu)造高點(diǎn)較穩(wěn)定，構(gòu)造圈閉落實(shí)相對(duì)容易。

逆掩背斜主要發(fā)育于下組合，下組合構(gòu)造更加寬緩且形成時(shí)間較早，位于高熟烴源巖中心，是油氣運(yùn)聚的主要方向，以天然氣成藏為主，晚期斷裂以滑脫斷裂為主，未起到疏導(dǎo)作用，早起形成的天然氣藏得以良好地保存。油氣一般來源于深部，如侏羅系、三疊系烴源巖，通常以天然氣藏為主。單逆掩背斜構(gòu)造高點(diǎn)較穩(wěn)定，但由于埋藏較深，勘探難度較大。目前在該背斜上鉆TW1 井,TW1 井在白堊系清水河組見良好油氣顯示，點(diǎn)火可燃,焰高可達(dá)20 m，呈橘黃色，試油喜獲高產(chǎn)油氣流。

對(duì)于隱伏的逆掩背斜，通常被整體遮蓋在中淺層逆沖斷層之下，保存完整，且接近深部烴源層，油氣充注條件優(yōu)越，往往成為更理想的富油氣構(gòu)造，如庫車凹陷克拉深2背斜位于沖斷帶下盤的單逆掩背斜，形成克拉蘇大氣田[13-14]。

4 結(jié)論

（1）構(gòu)造定量化分析表明，東灣背斜形成于古近紀(jì)安集海河組期，褶皺縮短量約475～1 239 m，滑脫層位于深度約9 km。

（2）東灣背斜圈源關(guān)系及時(shí)空關(guān)系匹配較好，成藏條件極為有利，是準(zhǔn)南深層有利的油氣勘探目標(biāo)。