巴楚隆起古董山斷裂演化與油氣的關(guān)系

胡賀偉 趙錫奎,2 李 坤 劉媛萍 張清露

(1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.四川教育學(xué)院，成都 610041；3.河南油田分公司，南陽(yáng) 474780)

巴楚隆起古董山斷裂演化與油氣的關(guān)系

胡賀偉1趙錫奎1,2李 坤1劉媛萍1張清露3

(1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.四川教育學(xué)院，成都 610041；3.河南油田分公司，南陽(yáng) 474780)

古董山構(gòu)造位于巴楚隆起的中南部，該地區(qū)主要經(jīng)歷了加里東期、海西期、喜山期3期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，這3期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了區(qū)內(nèi)的構(gòu)造變形，同時(shí)形成了T47、T06、T0、T02等大型不整合面。在地震資料精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，通過對(duì)古董山斷裂構(gòu)造樣式和演化過程的分析，認(rèn)為該地區(qū)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中發(fā)育了一系列斷裂，并且在早期古構(gòu)造帶的基礎(chǔ)上，發(fā)育起來了繼承性很強(qiáng)的背斜、斷背斜構(gòu)造。這些斷裂和不整合不僅可以對(duì)早期的油氣藏形成破壞，同時(shí)又可以作為油氣運(yùn)移的紐帶和橋梁。

巴楚隆起；古董山斷裂；斷裂演化；油氣關(guān)系

巴楚凸起位于塔里木盆地中央隆起的西端，東與塔中隆起相鄰，西北以柯坪－沙井子斷裂與柯坪斷隆為界；東北以阿?。履拘菘藬嗔驯倍闻c阿瓦提凹陷為界；西南以色力布亞－瑪扎塔格斷裂與麥蓋提斜坡為界；東南與塘古巴斯凹陷相連，總面積約 4.3×104km2［1－3］。 古董山斷裂帶位于巴楚隆起的中南部，是巴楚隆起斷裂體系的一部分，與其他斷裂一起控制著巴楚隆起地區(qū)的油氣運(yùn)移與聚集。

1 斷裂特征

1.1 斷裂平面展布

古董山斷裂帶位于巴楚隆起的中南部，由四條逆沖或壓扭性質(zhì)的斷裂組成，整體呈NW～SE向展布，北西端與穹塔格古生界露頭區(qū)（瓦吉里塔格發(fā)育基性巖漿巖侵入體）相接，向東南延伸至古董1井，與瑪扎塔格構(gòu)造帶遙相呼應(yīng)，全長(zhǎng)56km。F1為主控?cái)嗔?，走向NNW，延伸長(zhǎng)度50km；F2位于F1的北東方向，與F1相距6～8km，且平行于F1；F3斷裂位于F2斷裂的北東方向，走向NW，延伸長(zhǎng)度50km；F4位于F1的南西方向，走向NNW，延伸長(zhǎng)度30km（圖 1）。

圖1 古董山區(qū)域構(gòu)造格局

1.2 斷裂剖面展布及構(gòu)造樣式

古董山斷裂帶按其走向可分為兩段：西北段和東南段。

西北段：F1傾向NEE，斷面上陡下緩，有明顯的同沉積作用，向上斷開T05界面，向下斷開T09深入基底，斷距上下不一，最大可達(dá)100m。T09—T28斷距不明顯，其上盤地層厚度略大于下盤，T18—T47斷距較為明顯，其斷點(diǎn)非常清楚，且斷距較大，說明此斷層早期可能為張性正斷裂，后經(jīng)歷擠壓反轉(zhuǎn)，現(xiàn)為逆沖斷裂（圖2），根據(jù)構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等研究可得F1構(gòu)造樣式為基底卷入式逆沖構(gòu)造，同時(shí)為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造。F2是一條蓋層滑脫逆沖斷層，由NE向SW方向逆沖，傾向NEE，斷面上陡下緩，上部?jī)A角較陡（60°～70°），中下部?jī)A角較低（15°～25°），向上斷開T05，向下斷開T18，然后下端消失在T18—T28地層（中寒武統(tǒng)膏鹽巖層）中，說明此斷層形成晚于F1?？v向形成典型的雙T18特征，水平推移距達(dá)6km以上，北段將古生界推至地表形成穹塔格山［4］，并將古董山分為上盤構(gòu)造帶和下盤構(gòu)造帶，由于斷層活動(dòng)較為劇烈，在F2的北東方向產(chǎn)生了一系列的派生斷裂，這些小斷裂向上斷開T05不整合界面，向下止于 F2，斷距小，斷點(diǎn)不明顯（圖2），與F2一起構(gòu)成了古董山的斷層滑脫—傳播褶皺構(gòu)造樣式。F4是一條位于F1南側(cè)，且平行于F1的深層逆沖斷裂，傾向NE，斷面陡直，向上斷開T47，向下深入基底，說明此斷裂開始于加里東早期，加里東晚期以后停止活動(dòng)。其北東方向發(fā)育一條傾向SW的派生斷裂，向上斷開T47，向下斷開T09并止于F4，與F4構(gòu)成“Y”字形背沖斷裂（圖2），從構(gòu)造樣式上分析屬于反“Y”字形基底卷入逆沖構(gòu)造。

圖2 BC04—NE60地震剖面測(cè)線

東南段：F1傾向NNE，上陡下緩，在T02—T18層面之間，斷層面近乎垂直，其傾角一般為70°～85°，在T28—T09層面之間，斷層面較為平緩，其傾角一般為 25°～30°，向上斷開 T02，向下斷開 T09并深入基底，斷距較大，且呈現(xiàn)兩邊小中間大的趨勢(shì)，斷點(diǎn)明顯。F3位于F1斷裂的上盤，為F1派生斷裂，傾向SWW，斷層上陡下緩，上斷開T02界面，下斷開T09深入基底并止于F1，斷距較大，斷點(diǎn)明顯，斷層下盤二疊系地層厚度明顯大于上盤，從區(qū)域資料分析得出，此斷裂為早二疊末短暫巖漿熱事件巖漿的活動(dòng)通道，并與F1構(gòu)成反“Y”字形背沖斷裂（圖3），從構(gòu)造樣式上分析屬于反“Y”字形基底卷入伸展—擠壓構(gòu)造樣式。在F3的北東方向深層發(fā)育一條張性正斷裂，向上斷開T28，向下斷開T09并深入基底，此斷裂斷距上大下小，且斷面傾角大，上盤地層厚度大于下盤，有明顯的同沉積構(gòu)造（圖3），從構(gòu)造樣式上分析屬于基底伸展構(gòu)造樣式。

圖3 BC07—SN204地震剖面測(cè)線

經(jīng)研究得出，古董山構(gòu)造帶主要發(fā)育4中類型的構(gòu)造組合樣式：（1）基底卷入式逆沖構(gòu)造；（2）斷層滑脫—傳播褶皺構(gòu)造；（3）基底伸展構(gòu)造；（4）伸展—擠壓構(gòu)造。其中以第一種類型的構(gòu)造樣式為主，主要發(fā)育在F1斷裂附近。

2 斷裂演化

本次研究主要運(yùn)用Dahlstrom（1969）的幾何平衡剖面法通過反演對(duì)古董山斷裂的活動(dòng)期次做了恢復(fù)和演化。研究發(fā)現(xiàn)古董山斷裂具有多期繼承性活動(dòng)的特征，為此，將古董山斷裂演化期次劃分為6個(gè)期：

（1）加里東早期。古董山主控?cái)嗔眩‵1）開始形成，傾角較緩，斷層上盤沿?cái)嗝嫦侣?，呈半地塹，斷層上盤地層明顯比下盤厚，有典型的同沉積特征，此時(shí)，塔里木盆地存在在北東—南西方向的拉張應(yīng)力，據(jù)此可以推斷，F(xiàn)1發(fā)育于早寒武統(tǒng)，且為張性正斷裂（圖4（A））。F1北東方向發(fā)育一小型正斷層，上段開T02，下斷開T09并深入基底，傾角較陡，平面延伸很短（圖5（A）），為典型的基底伸展構(gòu)造，這些早期的張性正斷裂對(duì)早中寒武統(tǒng)的沉積有一定的控制作用。

（2）加里東中期。塔里木盆地還是張性應(yīng)力環(huán)境，F(xiàn)1斷裂呈繼承性活動(dòng)，斷開T18，上盤地層厚度大于下盤，呈同沉積斷裂特征，北東方向的小斷裂保持不變（圖 5（B））。

圖4 BC04—NE60地震剖面演化圖

（3）加里東中期晚幕。盆地受到NW方向的擠壓應(yīng)力，應(yīng)力環(huán)境由拉張變?yōu)閿D壓，F(xiàn)1上盤地層順著斷面向上逆沖，使斷層上部部分地層逆沖反轉(zhuǎn)，變?yōu)槟鏀鄬?，下部分仍然為張性正斷層，為典型的伸展—擠壓構(gòu)造樣式。在擠壓環(huán)境下，F(xiàn)4斷開T09—T47，上盤沿?cái)嗝嫜杆傧蛏夏鏇_，并向北東方向延伸，在北東方向發(fā)育一條派生斷裂，此斷裂斷開T09—T47，并向下止于F4，與F4構(gòu)成“Y”字形背沖組合樣式，早期斷層傳播褶皺開始發(fā)育（圖4（C））。F1北側(cè)基底正斷裂因傾角太大而沒有再次活動(dòng)（圖5（C））。此次擠壓使中奧陶統(tǒng)地層遭到了一定程度的剝蝕，形成了非常重要的T47不整合界面。

圖5 BC07—SN204地震剖面演化圖

（4）海西早期。巴楚隆起受北西—南東方向擠壓應(yīng)力，應(yīng)力較減弱，F(xiàn)1繼承性逆沖，并遭受剝蝕，F(xiàn)4及其派生斷裂停止活動(dòng)（圖4（D））。

（5）海西晚期。巴楚隆起南西方向擠壓應(yīng)力增強(qiáng)，F(xiàn)1繼承性逆沖，并斷開T45，F(xiàn)1上盤地層逆沖并最終全部反轉(zhuǎn)，使F1變?yōu)榈湫偷恼崔D(zhuǎn)構(gòu)造 (圖4（E）)，F(xiàn)1北側(cè)發(fā)育一派生斷裂F3，F(xiàn)3斷開T09—T45，下部止于F1，傾向與F1相反，與F1組成“Y”字形背沖組合樣式（圖5（E））。此次擠壓使晚奧陶—志留系地層遭受剝蝕，形成了重要的T06不整合界面。

（6）喜山期。印度板塊向北俯沖，引發(fā)了南西向北東的擠壓應(yīng)力，F(xiàn)1斷裂繼續(xù)繼承性逆沖，同時(shí)發(fā)育沿中寒武統(tǒng)膏鹽巖層由NE—SW方向滑脫沖斷的逆沖斷裂F2，F(xiàn)2斷開T05—T18，下部消失在中寒武統(tǒng)的膏鹽巖層中，為一典型的斷層滑脫—傳播褶皺，其上盤派生3條小斷裂，這些斷裂上部斷開T05，下部止于F2，且傾向都與F2相反，與F2構(gòu)成構(gòu)成反“Y”字形背沖組合樣式，并將北段古生界推至地表形成穹塔格山（圖4F）。在BC07—SN204地震剖面演化圖上，F(xiàn)1與F3呈反“Y”字形繼承性逆沖，上盤都斷開 T02，此時(shí)，所有斷裂最終定型（圖 5（F））。

主干斷裂F1在加里東早期開始活動(dòng)，為張性正斷裂，加里東中期晚幕開始反轉(zhuǎn)，海西早期全部反轉(zhuǎn)，并最終在喜山期定型。F2在喜山早期開始逆沖滑脫，并最終在喜山晚期定型。F3在海西早期開始逆沖，在喜山期定型。F4在加里東中期晚幕開始逆沖，并產(chǎn)生一傾向相反的伴生斷裂，海西早期停止活動(dòng)。

3 斷裂與油氣的關(guān)系

斷裂對(duì)油氣非常重要，它不僅可以控制沉積環(huán)境，從而控制烴源巖的分布，還可以改善儲(chǔ)層悟性，使其成為有效圈閉，最重要的是做為油氣運(yùn)移的通道，成為溝通源巖與圈閉之間的“橋梁”［5-6］。 同時(shí)，也會(huì)成為油氣的不利因素，破壞已經(jīng)形成的油氣藏［7］。對(duì)于巴楚地區(qū)，本文分別從圈閉條件、運(yùn)移通道、保存條件這三個(gè)方面討論斷裂對(duì)油氣的影響。

3.1 圈閉條件

巴楚地區(qū)古董山構(gòu)造帶圈閉十分發(fā)育。加里東早中期，巴楚地區(qū)處于拉張環(huán)境，F(xiàn)1上盤有明顯的同沉積特征，發(fā)育斷背斜圈閉。加里東中期晚幕至海西早期，巴楚地區(qū)由拉張變?yōu)閿D壓環(huán)境，奧陶系和志留系地層被擠壓推至地表，遭受剝蝕淋濾，產(chǎn)生大量的裂縫和孔洞，形成T47不整合界面，產(chǎn)生第一期巖性—不整合圈閉，同時(shí)，F(xiàn)1上盤地層沿?cái)鄬用婺鏇_，派生出F3，原來圈閉遭受破壞，形成新的背斜、斷背斜構(gòu)造圈閉，F(xiàn)4及其派生斷裂形成斷背斜、斷鼻等背斜。海西晚期，巴楚隆起南西方向擠壓應(yīng)力進(jìn)一步加強(qiáng)，F(xiàn)1、F3繼承性活動(dòng)，斷開T05，泥盆到—下石炭統(tǒng)地層被推至地表遭受剝蝕，形成T06不整合界面，同時(shí)產(chǎn)生第二期巖性—不整合圈閉，原來的斷背斜圈閉進(jìn)一步加大。喜山期，在SW—NE的擠壓下，F(xiàn)1、F3繼續(xù)繼承性活動(dòng)，比海西晚期劇烈，斷開T02，其產(chǎn)生的背斜、斷背斜圈閉最終定型，F(xiàn)2及其派生斷裂所產(chǎn)生的斷背斜及其不整合圈閉也最終定型，同時(shí)形成T05不整合界面，產(chǎn)生第三期巖性—不整合圈閉。

F1與F3共同作用產(chǎn)生的構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—地層圈閉在海西早期開始形成，喜山期最終定型。F2及其派生斷裂產(chǎn)生的圈閉形成于喜山早期，定型于喜山晚期。F4及其派生斷裂形成的圈閉開始于加里東晚期，定型于海西早期。

3.2 運(yùn)移通道

巴楚地區(qū)油氣運(yùn)移通道主要由斷裂和不整合組成［8-9］,同時(shí)，斷裂活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的許多微裂縫也是油氣不可或缺的一部分［10］。斷裂主要控制油氣的垂向運(yùn)移，而不整合主要控制油氣的側(cè)向運(yùn)移［5］。加里東晚期寒武系烴源巖進(jìn)入生排烴期，此時(shí)巴楚格局為南高北低，油氣通過F1斷裂面和T47不整合面及大量微裂縫面，由北向南運(yùn)移至附近的圈閉聚集成藏。海西早期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，早期形成的古油氣藏遭受破壞，油氣沿F1和F3等斷裂面及T47不整合界面縱向和橫向運(yùn)移，在附近的圈閉重新聚集，形成新的油氣藏，古董2井、古董3井在奧陶系地層見到瀝青砂顯示，估計(jì)就是該時(shí)期古油氣藏遭受破壞的產(chǎn)物。海西晚期，寒武系烴源巖進(jìn)入高成熟階段達(dá)到生排烴高峰期， 油氣沿 F1、F3、F4等斷裂面及 T47、T06不整合面由北東向南西運(yùn)移，是古油氣藏調(diào)整的重要時(shí)期。喜山期，巴楚隆起劇烈，麥蓋提斜坡形成，早期形成的油氣藏中油氣和西南地區(qū)成熟烴源巖排出油氣通過F1、F2等斷裂及T02等不整合面重新聚集形成新油氣藏或逃逸至地表散失。

3.3 保存條件

有效的保存條件是油氣藏得以保存的重要條件之一，而斷裂的封閉性又是保存條件的重要條件之一。古董山斷裂帶圈閉大多于海西早期開始形成，在喜山期定型，這與該區(qū)排烴高峰期同步。但是喜山期活動(dòng)過于劇烈，使早期形成的圈閉變得破碎，封閉性不好［4］，且 F1、F2、F3 等上斷至 T02，出現(xiàn) “通天” 構(gòu)造，其上部又缺少古近系底部的膏泥巖蓋層遮擋，故保存條件差，不利于油氣藏的保存。

4 結(jié) 論

（1）古董山斷裂帶主要由4條逆沖或壓扭性質(zhì)的斷裂組成，主斷裂F1在加里東早期形成，為張性正斷裂，后經(jīng)擠壓反轉(zhuǎn)，喜山期定型，向下斷開T09，深入基底，向上斷開T02，并與其派生斷裂F3組成反“Y”字形背沖組合樣式，為典型的基底卷入式逆沖構(gòu)造。

（2）古董山斷裂分為加里東早期、加里東中期、加里東中期晚幕、海西早期、海西晚期和喜山期（現(xiàn)今構(gòu)造），這六個(gè)時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了區(qū)域內(nèi)構(gòu)造變形與盆地演化。

（3）從古董山斷裂帶的構(gòu)造樣式和演化分析及區(qū)域地質(zhì)資料來看，該地區(qū)圈閉十分發(fā)育，但由于斷裂及不整合等的影響，破壞了圈閉的封閉性，至使該斷裂上未見到工業(yè)油氣流。

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Abstract：The Gudongshan tectonic located in the central and southern Bachu uplift,the region's major experience is Gary east period,haixi period,Himalayan period tectonic movement.These three tectonic movements control tectonic deformation in the region,also formed large unconformity formation such as T74，T60、T50、T20 and others.This paper based on the detailed seismic data interpretation,according to the fracture structure style and evolutionary process analysis in Gudongshan,thinks that it developed a series of fracture in the tectonic movement in the region.And on the basis of early ancient tectonic zone,it developed the anticline,broke anticline structure which had strong inheritance.These faults and uncomformity play an important role in oil and gas accumulation and distribution.It can not only damage early reservoir formation,but also be used as a link and the bridge for oil and gas migration.

Key words：Bachu uplift；Gudongshan tectonic；fracture evolution；oil and gas relations

The Fracture Evolution and the Relationship between the Oil and Gas of Gudongshan in Bachu Uplift

HU Hewei1ZHAO Xikui1,2LI Kun1LIU Yuanping1ZHANG Qinglu3
(1.The State Key Laboratory of Oil&Gas Reservoir Geology and Exploitation Engineering of Chengdu University of Technology,Chengdu 610059；2.Sichuan College of Education,Chengdu 610041；3.Henan Oilfield Company,Nanyang 474780)

TE357

A

1673－1980(2012)05－0054－05

2012－03－10

中國(guó)石化科技攻關(guān)項(xiàng)目（KY2010－028

胡賀偉（1986－），男，湖北咸寧人，成都理工大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)楹蜌馀璧貥?gòu)造動(dòng)力學(xué)與盆地分析。