柴達(dá)木盆地阿拉爾—躍進(jìn)地區(qū)坡折帶及其對巖性圈閉的控制作用

崔江利，肖傳桃

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京100083;2.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州450045;3.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢430100)

阿拉爾—躍進(jìn)地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西南，面積約1 000 km2.柴達(dá)木盆地是在前侏羅紀(jì)柴達(dá)木地塊上發(fā)育起來的一個(gè)典型的中、新生代內(nèi)陸湖泊沉積盆地，期間發(fā)育了巨厚的中、新生代地層. 新生界自下而上發(fā)育有古近系路樂河組、下干柴溝組、上干柴溝組，新近系下油砂山組、上油砂山組、獅子溝組共6 套地層.柴達(dá)木盆地周緣分別為阿爾金山、祁連山和昆侖山所環(huán)繞，為西寬東窄的菱形盆地，其大地構(gòu)造位置處于亞洲中軸域和特提斯－喜馬拉雅構(gòu)造域的結(jié)合部位.柴達(dá)木盆地經(jīng)歷了多種動力學(xué)背景和不同構(gòu)造體制的多期構(gòu)造演化過程，具有復(fù)雜物質(zhì)組成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在盆山關(guān)系上也表現(xiàn)出復(fù)雜的疊加組合關(guān)系［1］. 柴達(dá)木盆地夾持于祁連山、阿爾金山和昆侖山之間，伴隨著青藏高原的隆升而逐步發(fā)展演化，因而具有相對復(fù)雜的盆地結(jié)構(gòu).柴達(dá)木盆地主要是由中新生代時(shí)期印度板塊向北推擠，基底地層褶皺隆起，斷塊陷落而成. 它的形成經(jīng)歷了侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)邊緣斷陷期、古近紀(jì)坳陷期和新近紀(jì)—第四紀(jì)上升褶皺期3 個(gè)階段［2］.

坡折帶一詞來源于海相沉積盆地中的陸架坡折［3－4］，是地形地貌學(xué)、沉積學(xué)、層序地層學(xué)等學(xué)科綜合研究和發(fā)展而形成的重要概念，其含義在應(yīng)用、發(fā)展過程中得到進(jìn)一步延伸，由于坡折帶在控制層序發(fā)育和巖性圈閉發(fā)育中起著重要作用，并已在受坡折帶控制的盆底扇、斜坡扇、前積楔狀體和深切谷中找到了上億桶原油，因此，近年來在我國受到了油氣勘探家的重視［5－11］.我國學(xué)者已借鑒了國外的成功勘探經(jīng)驗(yàn)，并在陸相斷陷湖盆中發(fā)現(xiàn)了坡折帶的存在，在應(yīng)用斷裂坡折帶和低位扇理論模式指導(dǎo)勘探方面取得巨大成功，并在地層圈閉勘探中取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了上億噸原油儲量［7－10］.

然而，迄今為止，有關(guān)坡折帶方面的研究，仍沒有文獻(xiàn)報(bào)道，說明有關(guān)此方面的研究還處于空白狀態(tài).筆者嘗試將坡折帶理論應(yīng)用于柴西南躍進(jìn)—昆北地區(qū)，并討論其對巖性圈閉的控制作用.

1 坡折帶的類型

通過對研究區(qū)分層古構(gòu)造、現(xiàn)今構(gòu)造－斷裂分布及發(fā)展演化的分析可以看出，該區(qū)存在著鐵木里克凸起、昆北古斜坡和尕斯斜坡帶. 由于這些古隆起、古斜坡的存在，加上邊界條件和基底活動的差異，使得在這些古隆起和向盆地內(nèi)傾斜的古斜坡帶上存在一系列不同類型的坡折帶.按成因機(jī)制不同，將研究區(qū)坡折帶劃分為構(gòu)造坡折帶、沉積坡折帶和侵蝕坡折帶.

1.1 構(gòu)造坡折帶

構(gòu)造坡折帶是由同沉積構(gòu)造長期活動引起的沉積斜坡明顯突變的地帶［11］，能夠形成坡折帶的同沉積構(gòu)造活動主要有斷裂和撓曲.因此與之對應(yīng)，應(yīng)當(dāng)將構(gòu)造坡折帶劃分為斷裂坡折帶和撓曲坡折帶. 斷裂坡折帶是同沉積斷裂活動產(chǎn)生明顯差異升降和沉積地貌突變的古構(gòu)造樞紐帶，構(gòu)成盆內(nèi)古構(gòu)造單元和沉積區(qū)域的邊界.這些斷裂一旦形成，在整個(gè)裂陷期由于應(yīng)力易于集中而長期活動. 識別古斷裂坡折帶的主要標(biāo)志是斷裂帶兩盤地層厚度有明顯變化，其生長系數(shù)一般為1.4 ～2.0［11］.

在柴西南地區(qū)，該類坡折帶分布較廣泛，且多半表現(xiàn)為與同沉積斷裂伴生的斷裂坡折帶，如鐵木里克區(qū)的阿拉爾斷裂以及昆北斷裂等構(gòu)成了斷裂坡折帶，如圖1所示.

圖1 柴西南鐵木里克地區(qū)坡折帶類型

1.2 沉積坡折帶

沉積坡折帶是由于不同地區(qū)沉積速率差異造成地形坡度突變而形成的. 在三角洲平原與三角洲前緣的結(jié)合部一般形成沉積坡折帶，在地震剖面上一般與前積反射的頂部相對應(yīng).此外，在碳酸巖臺地或生物礁體的邊緣也容易形成沉積坡折帶.

盡管柴西南地區(qū)斷裂坡折帶較為發(fā)育，但也存在著一定數(shù)量的沉積坡折帶，如在鐵木里克－切克里克凹陷中存在較為明顯的受沉積地形控制的坡折帶(圖1)，在坡折帶下方，出現(xiàn)了明顯的砂體或地層增厚，向上出現(xiàn)同相軸尖滅. 因此，該類型坡折帶在一定程度上控制了巖性圈閉的發(fā)育.

1.3 侵蝕坡折帶

侵蝕坡折帶是由風(fēng)化侵蝕等外動力地質(zhì)作用造成地形坡度突變而形成. 在較長期發(fā)育但沒有達(dá)到準(zhǔn)平原化的不整合面處有可能發(fā)育侵蝕坡折帶，其主要特征是在不整合面上表現(xiàn)出地形突變、界面下方的削蝕和界面之上的超覆等現(xiàn)象(圖1).

綜上所述，構(gòu)造坡折帶和沉積坡折帶都是同沉積期發(fā)育，而侵蝕坡折帶則在沉積之前形成，因此對沉積的控制作用不同.侵蝕作用、構(gòu)造作用和沉積作用構(gòu)成了控制坡折帶形成的3 種地質(zhì)營力端元組分.從理論上講，每一種端元組分都可相應(yīng)形成一種特殊的坡折帶類型. 但實(shí)際上在自然界中發(fā)育的坡折帶往往先后受到程度不等、不同營力的作用，因此坡折帶類型應(yīng)是位于這3 端元之間的過渡類型.

2 坡折帶對巖性圈閉的控制作用

在對研究區(qū)層序地層、沉積體系及儲集特征、古構(gòu)造條件及烴源巖條件等分析基礎(chǔ)上，根據(jù)體系域發(fā)育情況、沉積體系展布特征等，結(jié)合構(gòu)造發(fā)育情況，討論研究區(qū)古近系坡折帶對巖性圈閉發(fā)育的控制作用.在分析各區(qū)塊可能發(fā)育的巖性圈閉類型及其發(fā)育層位的基礎(chǔ)上，研究油源、運(yùn)移和儲集條件，并總結(jié)其成藏模式，最終綜合評價(jià)圈閉的優(yōu)劣等級.

2.1 尕斯構(gòu)造坡折帶

受阿拉爾斷裂和Ⅲ號斷裂的影響，在尕斯地區(qū)形成了一個(gè)牽引背斜構(gòu)造(躍進(jìn)Ⅰ號構(gòu)造)和一個(gè)洼陷帶.在該背斜構(gòu)造的兩側(cè)發(fā)育了受其控制的兩個(gè)坡折帶，這兩個(gè)坡折帶也控制了躍進(jìn)Ⅰ號構(gòu)造兩側(cè)的巖性油氣藏的發(fā)育，其中，在阿拉爾斷裂南側(cè)坡折帶上易于發(fā)育地層超覆圈閉.

在阿拉爾斷裂和Ⅲ號斷裂之間則發(fā)育了一個(gè)洼陷帶.在洼陷帶和阿拉爾斷裂之間發(fā)育了一個(gè)受兩個(gè)次級斷裂控制的二階構(gòu)造坡折帶，在二階構(gòu)造坡折帶中易于形成斷塊圈閉或斷層－巖性復(fù)合圈閉，洼陷帶邊緣易于形成斷層－巖性復(fù)合圈閉.

下干柴溝組下段(E22)和上干柴溝組(E3)及下油砂山組沉積時(shí)期(N11)，躍進(jìn)Ⅰ號、躍進(jìn)Ⅱ—Ⅳ號地區(qū)發(fā)育了大面積的辮狀河三角洲沉積體系，且以辮狀河三角洲前緣沉積為特征，其河道砂體、席狀砂發(fā)育，且經(jīng)過湖水的充分淘洗，具有較好的物性. 在基準(zhǔn)面上升時(shí)期，前緣河道砂層與分流間灣泥巖或退積的淺湖泥巖交互沉積，易于形成巖性圈閉.在基準(zhǔn)面下降時(shí)期，前緣砂體不斷向洼陷內(nèi)部推進(jìn)，其砂體又被上覆的另一個(gè)基準(zhǔn)面上升期退積泥巖覆蓋，因此也易于形成巖性圈閉. 下干柴溝組上段(E32中上部)時(shí)期，該區(qū)發(fā)育一定面積的濁積扇沉積體系，這些濁積扇體可能規(guī)模不大，但它們多以透鏡狀分布于半深湖以及深湖泥巖中，并被半深湖以及深湖泥巖所包圍，且均處于生油洼陷中，易于形成巖性圈閉.更重要的是躍進(jìn)Ⅰ號地區(qū)和紅獅生油凹陷距離較近.此外，Ⅲ號斷裂、阿拉爾斷裂和Ⅺ號斷裂可以作為油氣運(yùn)移通道，在上述構(gòu)造坡折帶的配合下，該區(qū)形成巖性油氣藏的潛力很大.

圈閉類型與發(fā)育層位:主要有砂體上傾尖滅圈閉、地層超覆圈閉(阿拉爾斷裂南側(cè)坡折帶、躍進(jìn)Ⅰ號背斜兩側(cè)坡折帶)、濁積扇巖性圈閉(洼陷帶兩側(cè))及斷塊圈閉、斷裂－巖性復(fù)合圈閉(阿拉爾斷裂北側(cè)斷階、Ⅲ號斷裂西側(cè)斷階)，如圖2所示. 圈閉發(fā)育層位主要為下干柴溝組下段(E22)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(E3)及下油砂山組(N11).

油源、運(yùn)移及儲集條件:該地區(qū)距離紅獅生油洼陷和茫崖生油凹陷較近，油源對比顯示其原油主要來自北部的茫崖凹陷低熟生油巖(下干柴溝組上段)或紅獅生油洼陷，借助Ⅺ號斷裂、Ⅲ號斷裂和阿拉爾斷裂作為油氣運(yùn)移通道，Ⅺ號斷裂在E32 開始持續(xù)活動至E3，阿拉爾斷裂和Ⅲ號斷裂盡管在E1+E12(路樂河組)時(shí)期活動最強(qiáng)烈，但在烴源巖成熟后，阿拉爾斷裂從E3開始活動并加強(qiáng)，至N11(下油砂山組)時(shí)期活動最強(qiáng)，Ⅲ號斷裂則在E3(上干柴溝組)活動最強(qiáng)，而E3至N11時(shí)期剛好是紅獅凹陷E32烴源巖開始排烴和最大規(guī)模排烴時(shí)期，因此，該地區(qū)形成巖性油氣藏的潛力較大.下干柴溝組下段(E22)儲層以低孔低滲為主，綜合評價(jià)為較有利(Ⅱ類)目標(biāo)區(qū).

圖2 尕斯地區(qū)巖性圈閉發(fā)育類型及成藏模式

2.2 躍進(jìn)Ⅱ—Ⅳ號坡折帶

受阿拉爾斷裂和Ⅶ號斷裂的影響，在形成躍進(jìn)Ⅱ號、躍東構(gòu)造和扎哈泉構(gòu)造的同時(shí)，在阿拉爾斷裂南側(cè)形成了一個(gè)沉積(地形)坡折帶，在Ⅶ號斷裂東側(cè)形成了一個(gè)洼陷帶，它們在一定程度上控制了躍進(jìn)Ⅱ—Ⅳ號巖性油氣藏的發(fā)育.在阿拉爾斷裂南側(cè)次級斷層對其南側(cè)地形坡折帶起到了反向封堵作用，有利于巖性圈閉的發(fā)育.而Ⅶ號斷裂對其東側(cè)的洼陷帶也起到了反向封堵作用，有利于濁積扇巖性圈閉的發(fā)育.

下干柴溝組下段(E22)沉積時(shí)期，Ⅶ號斷裂西側(cè)的躍進(jìn)地區(qū)發(fā)育了大面積的辮狀河三角洲沉積體系，且以辮狀河三角洲前緣沉積為特征，其河道砂體、席狀砂發(fā)育，且經(jīng)過湖水的充分淘洗，具有較好的物性.在基準(zhǔn)面上升時(shí)期，前緣河道砂層與分流間灣泥巖或退積的淺湖泥巖交互沉積，易于形成巖性圈閉.下干柴溝組上段時(shí)期(E32)、Ⅶ號斷裂東側(cè)的躍進(jìn)地區(qū)發(fā)育一定面積的濁積扇沉積體系，這些濁積扇體可能規(guī)模不大，但它們多以透鏡狀分布于半深湖以及深湖泥巖中，并被半深湖以及深湖泥巖所包圍，且均處于生油洼陷中，易于形成巖性圈閉. 更重要的是該區(qū)和扎哈泉生油凹陷距離較近.此外，阿拉爾斷裂和Ⅶ號斷裂可以作為油氣運(yùn)移通道，在上述坡折帶和斷層的配合下，該區(qū)形成巖性油氣藏的潛力很大.

圈閉類型及發(fā)育層位:主要有砂體上傾尖滅圈閉、地層超覆圈閉(阿拉爾斷裂南側(cè)坡折帶)、透鏡狀灘壩及藻灰?guī)r巖性圈閉、濁積扇巖性圈閉(Ⅶ號斷裂東側(cè)的洼陷帶)，如圖3所示.圈閉發(fā)育層位主要為下干柴溝組下段(E22)和下干柴溝組上段(E32).

油源、運(yùn)移及儲集條件:該地區(qū)距離扎哈泉生油凹陷較近，是油源的指向區(qū)，油源對比研究顯示其原油主要來自南部的扎哈泉生油凹陷(Ⅱ類原油)，借助Ⅶ號斷裂和阿拉爾斷裂作為油氣運(yùn)移通道，盡管阿拉爾斷裂在E1+E12(路樂河組)時(shí)期活動最強(qiáng)烈，但阿拉爾斷裂從E3開始活動并加強(qiáng)，至N11 時(shí)期活動最強(qiáng)，而Ⅶ號斷裂在烴源巖成熟后，在N11 活動最強(qiáng)，而N11時(shí)期剛好是扎哈泉凹陷E22，E32 烴源巖大規(guī)模排烴時(shí)期. 因此，該區(qū)形成巖性油氣藏的潛力很大.下干柴溝組下段(E22)儲層以低孔低滲為主，以Ⅰ，Ⅱ類儲層為主，綜合評價(jià)為有利(Ⅰ類)目標(biāo)區(qū).

圖3 躍進(jìn)Ⅱ—Ⅳ號地區(qū)巖性圈閉發(fā)育類型及成藏模式

3 結(jié) 語

1)將坡折帶理論運(yùn)用于研究區(qū)，詳細(xì)劃分并論述了坡折帶的類型.

2)研究坡折帶對巖性圈閉的控制作用，闡述了坡折帶背景下的巖性圈閉的類型、層位以及評價(jià)等級，總結(jié)了其巖性油氣藏發(fā)育的成藏模式.

3)躍進(jìn)Ⅱ—Ⅳ號坡折帶是研究區(qū)最有利巖性圈閉發(fā)育的區(qū)塊，其次為尕斯坡折帶.

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