準南西段構(gòu)造樣式及逆沖推覆構(gòu)造特征

肖立新 雷德文 魏凌云 鄭新梅 閻桂華

1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院 2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院

準南西段構(gòu)造樣式及逆沖推覆構(gòu)造特征

肖立新1，2雷德文2魏凌云2鄭新梅2閻桂華2

1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院 2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院

準噶爾盆地南緣油氣勘探的潛力是巨大的，但構(gòu)造復(fù)雜、勘探難度大，因而運用斷層相關(guān)褶皺的構(gòu)造分析理論來研究該盆地南緣西段山前沖斷帶的復(fù)雜構(gòu)造變形，有助于建立更為合理的構(gòu)造解釋方案，降低油氣勘探的風險。為此，依據(jù)斷層相關(guān)褶皺分析理論確定了該盆地南緣西段山前沖斷帶2種逆沖推覆構(gòu)造樣式，進而得出以下認識：①該盆地南緣3套構(gòu)造滑脫層（中下侏羅統(tǒng)煤系地層、白堊系吐谷魯群泥巖層、古近系安集海河組泥巖層）控制了南緣逆沖推覆斷裂的發(fā)育特征，逆沖推覆斷裂發(fā)育的層位及特征對南緣區(qū)域構(gòu)造展布特征及局部構(gòu)造樣式都起到了明顯的控制作用；②該盆地南緣山前沖斷帶發(fā)育2種逆沖推覆構(gòu)造模式，即后翼沖斷—前翼深層楔形逆沖及淺層的斷層傳播褶皺、后翼反沖—前翼深層斷層轉(zhuǎn)折褶皺及淺層的斷層傳播褶皺；③該盆地南緣背斜構(gòu)造是多種構(gòu)造樣式疊加的復(fù)合背斜，南緣下組合構(gòu)造圈閉與中上組合相比構(gòu)造相對寬緩，勘探領(lǐng)域廣闊。

準噶爾盆地 南緣西段山前沖斷帶 構(gòu)造滑脫層 逆沖推覆構(gòu)造 斷層傳播褶皺 復(fù)合背斜 勘探區(qū)

準噶爾盆地南緣西段山前沖斷帶（以下簡稱南緣沖斷帶）平面上包括齊古斷褶帶、霍瑪吐背斜帶及西部的四棵樹凹陷（圖1）。南緣沖斷帶作為準噶爾盆地油氣勘探的戰(zhàn)略接替區(qū)，共發(fā)育背斜構(gòu)造圈閉40余個，勘探潛力巨大，但受構(gòu)造復(fù)雜的影響，勘探難度大。

圖1 南緣沖斷帶構(gòu)造綱要圖

1983年Suppe發(fā)表了《斷層轉(zhuǎn)折褶皺的幾何學(xué)與運動學(xué)》一文［1］，首次將褶皺形態(tài)與斷層形態(tài)相聯(lián)系，開創(chuàng)了斷層相關(guān)褶皺作用的分析方法。因此，運用斷層相關(guān)褶皺的構(gòu)造分析理論研究準噶爾盆地南緣山前沖斷帶的復(fù)雜構(gòu)造變形，將有可能有助于建立更為合理的構(gòu)造解釋方案，降低油氣勘探的風險。

1 構(gòu)造滑脫層對南緣沖斷帶逆沖推覆構(gòu)造特征的控制

南緣沖斷帶3套構(gòu)造滑脫層控制了南緣逆沖推覆斷裂的發(fā)育特征，逆沖推覆斷裂對南緣區(qū)域構(gòu)造展布特征及相關(guān)褶皺變形起到了明顯的控制作用。

南緣沖斷帶地震地質(zhì)解釋成果表明：該區(qū)區(qū)域逆掩斷層主要沿以下3套關(guān)鍵構(gòu)造地層發(fā)育。

1.1 中下侏羅統(tǒng)（J1－2）煤系地層

中下侏羅統(tǒng)八道灣組（J1b）與西山窯組（J2x）發(fā)育煤層及碳質(zhì)泥巖，具有厚度大、分布廣的特點，是南緣沖斷帶區(qū)域性的構(gòu)造滑脫層。南緣沖斷帶構(gòu)造應(yīng)力主要沿該層向北傳遞。

1.2 白堊系吐谷魯群（K1tg）泥巖層

吐谷魯群為一套厚度介于680～2 000 m的湖相泥巖地層。吐谷魯群泥巖層往往是局部性的構(gòu)造滑脫層。

1.3 古近系安集海河組（E2－3a）泥巖層

古近系安集海河組為一套厚度介于500～1 200 m的巨厚淺—半深湖相泥巖沉積。普遍發(fā)育異常高壓［2－3］，泥巖層塑性強。該層是南緣沖斷帶一個重要的區(qū)域性構(gòu)造滑脫層，同時在局部構(gòu)造中往往沿該層發(fā)育褶皺層間調(diào)節(jié)斷層，造成構(gòu)造主體部位安集海河組地層局部加厚。

2 南緣沖斷帶典型構(gòu)造樣式分析

南緣沖斷帶各構(gòu)造帶由于多個滑脫斷層的存在及多種構(gòu)造樣式不同期次的疊加形成了其構(gòu)造樣式的復(fù)雜性，以下幾種典型構(gòu)造樣式對南緣構(gòu)造的形成起著主導(dǎo)作用。

2.1 斷層傳播褶皺與斷層轉(zhuǎn)折褶皺

斷層傳播褶皺與斷層轉(zhuǎn)折褶皺是臺階狀逆斷層（斷坪、斷坡）及其相關(guān)褶皺的兩種最基本形式。獨山子背斜、西湖背斜等構(gòu)造深層及獨南背斜具有斷層轉(zhuǎn)折褶皺的典型特征。

圖2顯示了獨山子北斷裂沿白堊系吐谷魯群泥巖層滑脫，向上突破進入古近系地層，控制了獨山子背斜斷層傳播褶皺的發(fā)育。獨山子背斜中淺層為典型的斷層傳播褶皺。其特點為：①背斜后翼模擬下盤斷坡產(chǎn)狀；②形成向斷層運動方向傾倒的不對稱背斜；③常有突破斷層發(fā)育；④突破斷層位移量很?。?］。

圖2 獨山子背斜構(gòu)造樣式圖

獨山子背斜深層為多轉(zhuǎn)折的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，變形的地層主要是侏羅系—白堊系。西湖北斷裂自深層滑脫面向北傳遞，斷層向上切割三疊系后進入沿侏羅系滑脫面，并一直向北傳遞到西湖背斜后再向上突破至白堊系終止。

2.2 構(gòu)造三角楔

構(gòu)造三角楔指頂、底兩條斷裂夾持的三角形楔形斷塊（Medwedeff，1989）。這兩個斷層在楔形斷塊的前端合并。頂部斷層為反沖斷層，底部斷層為前沖斷層，前沖斷層與反沖斷層往往是同期發(fā)育的（Boyer，Elliot，1982）。

圖3 霍爾果斯背斜—安集海背斜構(gòu)造樣式圖

南緣沖斷帶霍、瑪、吐構(gòu)造深層發(fā)育三角楔構(gòu)造。圖3為過霍爾果斯與安集海背斜的一條區(qū)域剖面。霍爾果斯背斜深部的構(gòu)造三角楔由霍安斷裂與一個反向沖斷層組成。沿中下侏羅統(tǒng)發(fā)育的滑脫斷層向上突破白堊系，再沿白堊系滑脫，前鋒向上突破控制了北部安集海背斜中淺層背斜特征。霍安斷裂在霍爾果斯背斜向上突破白堊系的過程中（前沖斷層），同時伴生一個反向的沖斷層（反沖斷層），形成霍爾果斯背斜深部構(gòu)造三角楔?？梢钥闯鰳?gòu)造三角楔前端向斜軸面位置與三角楔前緣端點位置一致，符合構(gòu)造三角楔幾何變形原理。

上述3種構(gòu)造類型是南緣沖斷帶與斷層相關(guān)的褶皺變形的3種基本類型。此外受次級斷裂及構(gòu)造變形強度的影響，各構(gòu)造還發(fā)育各類次級斷裂及相關(guān)褶皺變形，如：雙重逆沖構(gòu)造（堆垛構(gòu)造）、褶皺層間調(diào)節(jié)斷層、反向調(diào)節(jié)斷層等。

3 南緣沖斷帶西段發(fā)育兩種樣式的逆沖推覆構(gòu)造

逆沖推覆變形是準南前陸褶皺沖斷帶的主要構(gòu)造變形方式［5］，沿中下侏羅統(tǒng)煤系地層發(fā)育的逆沖推覆斷裂具有2種逆沖形式：多坡折逆掩推覆（圖3）與疊瓦狀逆掩推覆（圖4），其控制了準南次級構(gòu)造單元的劃分和深層構(gòu)造特征；沿古近系安集海河組泥巖層發(fā)育的逆沖推覆斷裂控制了第二排背斜構(gòu)造帶（霍瑪吐背斜）中淺層的構(gòu)造特征；沿白堊系吐谷魯群泥巖層發(fā)育的逆沖推覆斷裂控制了南緣第三排背斜構(gòu)造帶的構(gòu)造特征（獨山子背斜、西湖背斜等）。

圖4 南緣逆沖推覆構(gòu)造模式一

根據(jù)南緣逆掩推覆斷裂及相關(guān)褶皺變形樣式的總體特征，將南緣山前發(fā)育的逆沖推覆構(gòu)造總結(jié)為2種基本模式：第一種為后翼沖斷—前翼深層楔形逆沖及淺層的斷層傳播褶皺（圖4）；第二種為后翼反沖—前翼深層斷層轉(zhuǎn)折褶皺及淺層的斷層傳播褶皺（圖5）。

齊古斷褶帶是南緣山前逆沖推覆構(gòu)造的后翼，其前緣主體控制斷裂主要有兩種活動形式：沖斷（南傾）與反沖（北傾）（圖4、5）。

齊古斷褶帶的南安集海及清水河—齊古構(gòu)造段構(gòu)造前緣主要發(fā)育沖斷斷裂，南部構(gòu)造應(yīng)力主要沿中下侏羅統(tǒng)煤系地層由南向北傳遞，在逆沖推覆構(gòu)造前翼形成霍瑪吐背斜?；衄斖聵?gòu)造是深層構(gòu)造三角楔褶皺與中淺層斷層傳播褶皺雙重疊加構(gòu)造的組合［6］，為一個多種構(gòu)造樣式疊加的復(fù)合背斜構(gòu)造帶（圖4）。該類型構(gòu)造變形相對較強，目前圈閉落實程度低［7－8］。

圖5 南緣逆沖推覆構(gòu)造模式二

齊古斷褶帶的托斯臺、南瑪納斯、昌吉背斜及喀拉扎地區(qū)構(gòu)造前緣主要發(fā)育反沖斷裂，反沖斷裂之下形成多層相疊的復(fù)合背斜。南部構(gòu)造應(yīng)力沿中下侏羅統(tǒng)煤系地層及下白堊統(tǒng)吐谷魯群泥巖兩個構(gòu)造滑脫面向北傳遞。逆沖推覆構(gòu)造前翼形成西湖背斜、獨山子背斜及呼圖壁背斜等復(fù)合背斜構(gòu)造，其上部構(gòu)造層為典型的斷層傳播褶皺，下部構(gòu)造層具備斷層轉(zhuǎn)折褶皺的特征（圖5）。該類型構(gòu)造變形相對較弱，目前圈閉落實程度高。

4 南緣沖斷帶疊加構(gòu)造樣式與油氣勘探

南緣沖斷帶油氣勘探目的層系根據(jù)3套區(qū)域性蓋層（白堊系吐谷魯群泥巖層、古近系安集海河組泥巖層及塔西河組膏泥巖層）與其下儲層的配置，可劃分為上、中、下3個成藏儲蓋組合。南緣構(gòu)造樣式及其疊加特征控制了南緣3大成藏組合的構(gòu)造及圈閉特征。

準噶爾盆地第三次油氣資源評價結(jié)果表明，盆地南緣集中了盆地30.7%的原油資源和45.7%的天然氣資源，盆地南緣已發(fā)現(xiàn)氣田天然氣來源于侏羅系烴源巖的干酪根裂解氣。侏羅系烴源巖在距今12 Ma以后大量生氣，圈閉形成時間與主排烴期匹配。

南緣背斜構(gòu)造是不同構(gòu)造樣式疊加的復(fù)合背斜，區(qū)域構(gòu)造演化研究成果表明，南緣背斜構(gòu)造主要形成定型于喜山期。根據(jù)構(gòu)造演化及平衡恢復(fù)研究成果，由南向北各構(gòu)造帶發(fā)育具有前列式的發(fā)育序列；由深至淺，首先深部先發(fā)育多坡折逆掩推覆與疊瓦狀逆掩推覆構(gòu)造，確定了構(gòu)造整體成排成帶的特征，后期中淺層反向斷裂及沖斷斷裂進一步對中淺層構(gòu)造進行改造與定型。

從構(gòu)造演化角度看，下組合構(gòu)造定型相對較早，貼近烴源層，圈閉多、面積大（圖1），勘探程度低，與中上組合比構(gòu)造相對寬緩，勘探領(lǐng)域廣闊，是尋找規(guī)模儲量的重要勘探領(lǐng)域［9］。南緣下部成藏組合主要發(fā)育斷層轉(zhuǎn)折褶皺與構(gòu)造三角楔2種構(gòu)造樣式：前者構(gòu)造變形弱，圈閉落實程度高，是南緣下組合下一步鉆探的首選目標；后者主要發(fā)育在第二排背斜構(gòu)造帶（霍瑪吐背斜）上，構(gòu)造變形強，圈閉落實程度低，是地震攻關(guān)的重點目標。

南緣中、上部成藏組合以斷層傳播褶皺構(gòu)造樣式為主，勘探程度高；中、上成藏組合為“下生上儲”的模式，深部推覆斷裂及伴生的反向斷裂是重要的油源斷裂。目前上部成藏組合僅發(fā)現(xiàn)獨山子背斜新近系沙灣組油藏。2000年以來，南緣沖斷帶以中部成藏組合為重點勘探層系，在古近系紫泥泉子組取得了一系列重大發(fā)現(xiàn)。目前南緣大背斜中、上成藏組合構(gòu)造高點均已鉆探，但石油探明率卻僅占石油資源量的2.7%，天然氣探明率只占天然氣資源量的7.6%。目前在中、上成藏組合未發(fā)現(xiàn)大型油氣田。

5 結(jié)論與認識

1）南緣沖斷帶3套構(gòu)造滑脫層控制了南緣逆沖推覆斷裂的發(fā)育特征，逆沖推覆斷裂發(fā)育的層位及特征對南緣區(qū)域構(gòu)造展布特征及局部構(gòu)造樣式起到了明顯的控制作用。

2）南緣沖斷帶發(fā)育2種逆沖推覆構(gòu)造模式：第一種為后翼沖斷—前翼深層楔形逆沖及淺層的斷層傳播褶皺；第二種為后翼反沖—前翼深層斷層轉(zhuǎn)折褶皺及淺層的斷層傳播褶皺。

3）南緣背斜構(gòu)造是多種構(gòu)造樣式疊加的復(fù)合背斜。南緣下組合構(gòu)造圈閉特征與中上組合相比，構(gòu)造相對寬緩，勘探領(lǐng)域廣闊。

［1］SUPPE J.Geometry and kinematics of fault－bend folding［J］.American Journal of Science，1983，283：684－721.

［2］羅曉容，肖立新，李學(xué)義，等.準噶爾盆地南緣中段異常壓力分布及影響因素［J］.地球科學(xué)，2004，29（4）：404－412.

［3］張聞林，張哨楠，陳義才，等.準南西部地層超壓分析［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（1）：26－28.

［4］梁順軍.用地面小褶曲輔助地震資料構(gòu)造解釋［J］.天然氣工業(yè)，1991，11（2）：16－21.

［5］何登發(fā)，JOHN SUPPE，賈承造.斷層相關(guān)褶皺理論與應(yīng)用研究新進展［J］.地學(xué)前緣，2005，12（4）：353－364.

［6］彭天令，閻桂華，陳偉，等.準噶爾盆地南緣霍瑪吐構(gòu)造帶特征［J］.新疆石油地質(zhì)，2008，29（2）：191－194.

［7］唐必銳.四川東部高陡構(gòu)造時深轉(zhuǎn)換方法研究［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（8）：41－43.

［8］張健，汪少華，陳家琪，等.變速成圖技術(shù)在準噶爾盆地南緣沖斷帶地區(qū)的應(yīng)用及效果［J］.天然氣工業(yè)，2010，30（4）：35－37.

［9］雷德文，張健，陳能貴，等.準噶爾盆地南緣下組合成藏條件與大油氣田勘探前景［J］.天然氣工業(yè)，2012，32（2）：16－22.

Structural types and features in the west of south margin in the Junggar Basin

Xiao Lixin1，2，Lei Dewen2，Wei Lingyun2，Zheng Xinmei2，Yan Guihua2
（1.School of Resources，China University of Geosciences，Wuhan，Hubei 430074，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang 830013，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 11，pp.36－39，11／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Hydrocarbon exploration has a great potential but is facing great challenge due to complex geological structures along the south margin of the Junggar Basin.In order to have a better understanding of the complex structures and mitigate the risk in hydrocarbon exploration，a structural analysis of fault－related folding is made on the complex tectonic transformation in the western pledmont thrust belt of this study area.The following conclusions are drawn.（1）There are three key sets of detachment layers：a.coal strata of Middle and Lower Jurassic；b.mudstone strata of Tugulu Group of Cretaceous；and c.mudstone strata of Anjihaihe Formation of Paleogene，which completely reflect the features of thrust nappe faults there.The location and features of the developed thrust nappe faults have an important influence on the structural patterns and regional structural extension.（2）There are two thrust nappe structures in this study area.The Huoerguosi－Manasi－Tugulu anticlines are composed of deep wedges and the overlying midshallow fault propagation folds.While the anticlines of Junggar foreland are composed of shallow fault propagation folds and deep fault bend folds.However，fault activity in the frontier of Qigu fault－fold zone shows behavior of forward thrusting and back thrusting.Finally，it is considered that the structural styles and superimposition characteristics control the hydrocarbon distribution properties of the three accumulation combination of Junggar foreland.（3）This area is dominated by the composite anticlines composed of superimposition of different structural patterns.The structures of deep structural trap assemblages are relatively wider and flatter than those of mid－shallow structures so that there is a wide exploration area in this study area.

Junggar Basin，south margin，pledmont thrust belt，detachment layer，thrust－nappe structure，fault propagation fold，interlayer accommodation fault

肖立新等.準南西段構(gòu)造樣式及逆沖推覆構(gòu)造特征.天然氣工業(yè)，2012，32（11）：36－39.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.008

肖立新，1966年生，高級工程師，博士研究生；1987年畢業(yè)于中國石油大學(xué)石油地質(zhì)專業(yè)；長期從事油氣勘探研究工作。地址：（830013）新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市北京北路397號地球物理研究所。電話：13565812380。E－mail：xiaolx＠petrochina.com.cn

（修改回稿日期 2012－10－25 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.008

Xiao Lixin，senior engineer，born in 1966，is mainly engaged in research of oil and gas exploration.

Add：No.397，North Beijing Rd.，Urumqi，Xinjiang 830013，P.R.China

E－mail：xiaolx＠petrochina.com.cn