復雜斷陷盆地沉積充填演化特征與油氣聚集
——以塔木察格盆地為例

蒙啟安，張君龍

（中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

復雜斷陷盆地沉積充填演化特征與油氣聚集
——以塔木察格盆地為例

蒙啟安，張君龍

（中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

塔木察格盆地是一個經(jīng)歷了多期構造演化形成的復雜斷陷含油盆地，為了深入認識該盆地的油氣聚集規(guī)律，通過對其地構造演化與沉積體系類型響應關系、同沉積斷裂帶及構造轉換帶對砂體的控制作用進行分析，明確了油藏類型及其分布規(guī)律。研究表明：塔木察格盆地經(jīng)歷了初始裂陷期“窄盆淺水”—強烈裂陷期“窄盆深水”—坳陷期“廣盆淺水”的盆地演化過程，分別沉積充填了扇三角洲-濱淺湖、扇三角洲-水下扇-深湖/半深湖、三角洲-濱淺湖沉積體系；識別出5種控制沉積砂體類型及分布的同沉積斷裂坡折帶類型，構建了斷裂坡折帶、構造轉換帶控砂的砂分散體系模式；沉積充填體系類型的差異性及砂分散體系樣式造成不同的油氣聚集特征，形成了多層位構造油藏、巖性油藏的復式成藏組合特征。

差異沉降；控砂模式；斷裂坡折；油氣聚集；塔木察格盆地

中新生代含油氣斷陷盆地沉積充填受構造作用控制顯著。為了有效解析這些盆地沉積體系和砂體的分布規(guī)律，從同沉積構造對沉積物分散體系的控制作用角度開展研究，成為油氣勘探新突破的關鍵［1-4］。

1　地質(zhì)背景

蒙古國東部的塔木察格盆地向北跨越國界與中國海拉爾盆地相連，總面積79 610 km2，是統(tǒng)一的早白堊世陸相伸展斷陷沉積盆地，塔木察格盆地面積為35400 km2，在平面上劃分為三坳二隆5個一級構造單元，共6個沉積凹陷。經(jīng)歷了早期斷陷拉張、中期斷坳轉換及晚期坳陷的演化過程［5-6］，自下而上發(fā)育的白堊系銅缽廟組（K1t）、南屯組（K1n）、大磨拐河組（K1d）地層是主要勘探目的層［7］，南屯組可自下而上分為南一段、南二段。其中塔南凹陷和南貝爾凹陷是塔木察格盆地中部斷陷帶兩大主要含油氣凹陷，是本次研究的重點區(qū)帶。塔南、南貝爾凹陷受一系列北東、北北東向張性、張扭性斷裂控制形成了“凹隆相間”的復式箕狀斷陷，南貝爾凹陷南部潛山披覆帶將兩凹陷分隔（見圖1）。

圖1　塔南—南貝爾凹陷構造格局

2　沉積類型與盆地差異沉降響應關系

傳統(tǒng)層序地層學理論的海平面升降變化研究，對于相對穩(wěn)定的被動大陸邊緣盆地內(nèi)沉積體系的分布具有重要指導意義［8］，而斷陷盆地由于經(jīng)歷了強烈的構造活動，盆地內(nèi)沉積充填過程受構造作用的控制尤為顯著［9-11］。

塔木察格盆地主要含油氣目的層發(fā)育扇三角洲、近岸水下扇、遠岸水下扇或湖底扇、三角洲、濱淺湖、深湖等沉積，盆地的沉積體系充填類型及其分布特征表現(xiàn)出與構造沉降較好的耦合關系［12-14］。初始斷陷銅缽廟組沉積時期，盆地拉張沉降強度較小，平均沉降量為240 m，整體表現(xiàn)為“窄盆、淺水”盆地特征，此時沉積體系類型主要為扇三角洲-濱淺湖沉積體系類型；南一段沉積期盆地處于強烈斷陷期，可容空間迅速擴大，平均沉降量為300 m，最大可達1 200～1 600 m，形成了“窄盆、深水”的盆型，此時沉積體系類型演變?yōu)樯热侵?水下扇-深湖/半深湖沉積，塔南凹陷東部控陷邊界斷裂活動劇烈，沉降量一般大于1 000 m，東部近物源沉積扇體由控陷斷裂直接進入深水湖盆，發(fā)育火焰構造、泥巖漂礫、泄水構造等典型的重力流相標志，形成近岸水下扇沉積，而南貝爾凹陷沉降強度相對較低，最大沉降量一般小于700 m，發(fā)育扇三角洲-深湖/半深湖沉積體系。南二段沉積處于強烈裂陷沉降晚期，斷陷規(guī)模減小，開始向坳陷階段轉化，最大沉降中心由塔南凹陷向南貝爾凹陷轉移，塔南凹陷最大沉降量為300 m，平均150 m，南貝爾凹陷最大沉降量為800 m，平均200 m，塔南凹陷沉積體系類型開始向三角洲-濱淺湖沉積轉化，南貝爾凹陷繼承性發(fā)育扇三角洲-深湖/半深湖沉積體系。大磨拐河組邊界斷層活動逐漸減弱，盆地整體均勻沉降，沉積古地形漸趨平緩，地形落差小，沉降中心開始匯聚統(tǒng)一，整體平均沉降量小于300 m，形成“廣盆、淺水”的初步坳陷盆地特征，沉積充填了三角洲-濱淺湖沉積體系。

3　砂分散體系模式

3.1斷裂坡折帶對砂體的控制作用

斷陷期長期發(fā)育的同沉積斷裂或同沉積斷裂帶使斷陷盆地內(nèi)發(fā)生明顯的差異沉降，從而形成了多樣的斷裂坡折的古地貌特征，對沉積物充填類型及砂體的分布樣式具有明顯的控制作用［1］。

按照斷裂平面組合樣式和控砂特點，塔南—南貝爾凹陷識別出梳狀、帚狀、交叉狀、陡坡平行（斷階）狀、緩坡平行（斷階）狀等5種類型的同沉積斷裂坡折帶（見圖2）。

圖2　塔南凹陷同沉積斷裂坡折帶分布及砂體分布特征

同沉積斷裂坡折帶之下有較大的可容納空間，有利于砂體聚集［1，3，15］。塔木察格盆地斷裂坡折帶或斷坡帶對沉積物分散體系和砂體分布樣式產(chǎn)生重要影響主要體現(xiàn)在2個方面：一是對“沉積相域”的控制。如帚狀、梳狀、交叉狀同沉積構造組合樣式的走向控制了砂體的展布方向（見圖2），如果這些斷裂坡折發(fā)育在盆地邊緣，形成一系列斷槽溝谷，對物源體系具有疏導作用，表現(xiàn)出溝谷控源的特征。二是對沉積相類型的控制。當控陷斷層為一條規(guī)模較大、傾角較陡的基底斷層時，隆起區(qū)通過斷層與湖區(qū)直接相連，從而形成陡崖型坡折。凹陷沉積中心和沉降中心靠近凸起一側，凸起前緣直接為深湖區(qū)，可容納空間最大，來自凸起水系所攜帶的沉積物入湖后直接在凹陷內(nèi)堆積形成近岸水下扇沉積。在離岸較遠的斷階坡折的二臺階上常發(fā)育遠岸湖底扇沉積體系（見圖3）。

圖3　塔南凹陷沉積相帶橫向展布特征

3.2構造轉換帶控砂作用

轉換帶是由橫向構造帶切隔主構造帶的部分，其兩側變形特征和位移方式具有較大差異。橫向構造帶可以是一系列橫向斷裂，可以是一個橫向隆起或凹陷，轉換帶一般伴隨走滑運動［16-17］。南貝爾凹陷左旋走滑運動形成了與控陷斷裂垂直走向的構造轉換帶，東次凹表現(xiàn)最為明顯，把南貝爾凹陷東次凹分割為南、北2個洼槽。轉換帶塑造的凹陷結構對沉積砂體的類型及分布起到了重要的控制作用［18-19］（見圖4）。

圖4　構造轉換帶控砂模式

南貝爾凹陷東次凹構造轉換帶屬于消減式變換，東部控陷斷裂南緣南一段沉降量較大，最大凈沉降量可達300 m，一般在100～150 m，通過中央轉換斜坡逐漸消減，斷裂北緣凈沉降量一般小于80 m。由此可見：南一段沉積時期北部洼槽構造沉降強度較弱，與轉換帶斜坡相接，斷裂坡折不明顯，形成了斜坡型的盆緣特征；南部洼槽控陷斷裂活動強烈，凈沉降量大，控制地層沉降，與洼槽接壤，形成斷裂型邊界。由北部斜坡入盆的沉積扇體較大，延伸較遠，砂巖成熟度較南洼槽高，北洼槽砂巖石英體積分數(shù)平均在20%以上，而南洼槽平均在15%以下；由南部斷裂坡折邊界入盆的扇體延伸范圍較小，泥巖撕裂屑等內(nèi)碎屑重力流沉積特征顯著。砂體成因類型的差異造成北洼槽儲層物性及砂體連通性較南洼槽好。構造轉換帶對砂體的展布方向有明顯的控制作用。轉換帶斜坡方向隨凹陷的左旋運動從銅缽廟組至南二段沉積過程中不斷由北東向向北西向轉動，而沉積扇體展布方向也隨之左旋擺動，表現(xiàn)出轉換斜坡方向?qū)Τ练e扇體展布方向的控制作用［17］。

4　沉積充填樣式與油氣聚集的關系

馮志強［18］指出，砂地比不同的分布區(qū)間可分別發(fā)育構造油藏、巖性油藏及巖性-構造油藏等油藏。在初始斷陷銅缽廟組沉積時期為“窄盆、淺水”盆地特征，發(fā)育的扇三角洲-濱淺湖沉積砂體分布范圍廣，連續(xù)性好，砂地比可達70%以上，是尋找構造油藏的重點層系。塔南凹陷西部潛山斷裂帶隆起圈閉群已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了銅缽廟組億噸級的構造油藏。南一段強烈斷陷期形成了“窄盆、深水”盆地，在塔南凹陷東部次凹及中部次凹發(fā)育的水下扇砂體橫向連通性差，砂地比小于30%，主要形成巖性油藏，而在構造沉降較弱的塔南凹陷西次凹及南貝爾凹陷東次凹局部發(fā)育的扇三角洲砂體形成了億噸級以構造控因為主的構造-巖性復合油藏。由南二段開始到大磨拐河組盆地從斷陷向坳陷轉化，在“廣盆、淺水”盆地中沉積充填了大規(guī)模三角洲，前緣前積砂體疊置連片，分布范圍較大，儲層物性好，平均孔隙度可達15%以上，具有形成構造或構造-巖性復合油藏條件。

通過對沉積砂體類型及分布和構造變形的控制，同沉積斷裂坡折帶附近具有發(fā)育烴源巖、砂巖儲層及構造圈閉等有利的成藏條件，是油氣聚集成藏最有利的指向。首先，凹陷內(nèi)深湖/半深湖沉積的優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育及分布受斷崖或斷階斷裂坡折帶等控制，而沿梳狀、叉狀、帚狀等斷裂坡折帶的斷裂下降盤為砂體沉積中心，是發(fā)育砂巖儲層的有利部位，這些砂體與坡折帶控制下的洼陷內(nèi)深水沉積烴源巖直接接觸；其次，斷陷盆地斷裂的垂向斷距較大，斷層上下盤砂-泥接觸關系易于形成側向巖性封堵的有利條件；再次，斷裂坡折帶內(nèi)斷裂發(fā)育，構造變形強烈，有利于形成斷塊、斷背斜、滾動背斜等圈閉［1，20-21］。

構造轉換帶斜坡帶控制形成的扇體規(guī)模大，砂巖分選好，物性好；構造轉換帶斷裂坡折帶控制形成的砂體規(guī)模小，分選較差，物性差。北洼槽大規(guī)模緩坡扇三角洲砂體提供了優(yōu)質(zhì)的儲層，配合系列反向斷塊，形成了“屋脊式”構造控制的油藏類型；南洼槽發(fā)育的湖底扇、前緣滑塌砂體在局部反轉構造背景下，形成了“傘式”巖性控因為主的油藏類型（見圖5）。

圖5　南貝爾凹陷油藏剖面

5　結論

1）塔木察格盆地不同時期或同一時期不同部位的差異沉降控制了沉積體系充填類型?？v向經(jīng)歷了“窄盆淺水”、“窄盆深水”、“廣盆淺水”特征不同盆地演化過程，分別沉積充填了扇三角洲-濱淺湖、扇三角洲-水下扇-深湖/半深湖、三角洲-濱淺湖沉積體系；強烈斷陷期，沉降量較大的塔南東次凹發(fā)育近岸水下扇，而南貝爾凹陷東次凹沉降幅度較小，發(fā)育扇三角洲。

2）塔南—南貝爾凹陷發(fā)育5種同沉積斷裂坡折帶，控制了砂分散體系樣式。帚狀、梳狀、交叉狀同沉積構造組合樣式的走向決定了砂體的展布方向，控制了“沉積相域”；緩坡與陡坡平行（斷階）狀同沉積斷裂坡折帶的上、下部往往發(fā)育不同的（亞）相類型，這類同沉積斷裂坡折帶控制調(diào)整了沉積（亞）相類型的分布；構造轉換帶斜坡控制下形成的扇體規(guī)模大，砂巖分選好，構造轉換帶斷裂坡折帶控制形成的砂體規(guī)模小，分選較差。

3）不同沉積充體系充填類型及砂分散體系樣式?jīng)Q定了砂體發(fā)育程度及分布范圍，從而造成不同的油氣聚集特征，形成了塔木察格盆地多層位、多類型的復式成藏組合?？傮w自下而上銅缽廟組發(fā)育構造油藏；南一段強烈沉降區(qū)發(fā)育巖性油藏，構造轉換帶斜坡帶沉降較弱，發(fā)育構造油藏；南二段及大磨拐河組具有形成了構造或構造-巖性復合油藏的條件。

［1］林暢松，鄭和榮，任建業(yè)，等.渤海灣盆地東營、沾化凹陷早第三紀同沉積斷裂對沉積充填的控制［J］.中國科學：D輯地球科學，2003，33（11）：1025-1036.

［2］任建業(yè)，陸永潮，張青林.斷陷盆地構造坡折帶形成機制及其對層序發(fā)育樣式的控制［J］.地球科學，2004，29（5）：596-602.

［3］馮有良.斷陷湖盆溝谷及構造坡折對砂體的控制作用［J］.石油學報，2006，27（1）：13-16.

［4］紀友亮，曹瑞成，蒙啟安，等.塔木察格盆地塔南凹陷下白堊統(tǒng)層序結構特征及控制因素分析［J］.地質(zhì)學報，2009，83（6）：827-835.

［5］劉志宏，任延廣，李春柏，等.海拉爾盆地烏爾遜-貝爾凹陷的構造特征及其對油氣成藏的影響［J］.大地構造與成礦學，2007，31（2）：151-156.

［6］陳守田，劉招君，崔鳳林，等.海拉爾盆地含油氣系統(tǒng)［J］.吉林大學學報（地球科學版），2002，32（2）：151-154.

［7］馮志強，張曉東，任延廣，等.海拉爾盆地油氣成藏特征及分布規(guī)律［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23（5）：16-19.

［8］VAN WAGONER J C，MITCHUM R M，CAMPION K M，et al. Siliciclastic sequence stratigraphy in well logs，cores and outcrops：concepts for high-resolution correlation of time and facies［J］.AAPG Methods in Exploration Series，1990（1）：1-55.

［9］STEEL R R R J.Architecture of marine rift basin successions［J］. AAPG Bulletin，1998，82（1）：110-146.

［10］STRECKER U，STEIDTMANN J R，SMITHSON S B.A conceptual tectonostratigraphicmodelforseismicfaciesmigrationsina fluviolacustrine extensional basin［J］.AAPG Bulletin，1999，83（1）：43-61.

［11］HOWELL J A，F(xiàn)LINT S S.A model for high resolution sequence straigraphy within extensional basins［J］.Geological Society，London，Special Publications，1996，104（1）：129-137.

［12］紀友亮，蒙啟安，單敬福，等.塔南—南貝爾凹陷南屯組下部沉積體系平面展布特征［J］.石油實驗地質(zhì)，2011，33（3）：260-266.

［13］紀友亮，蒙啟安，曹瑞成，等.蒙古國東部塔木察格盆地南部白堊系地層結構及沉積充填特征［J］.古地理學報，2010，12（6）：729-736.

［14］張君龍，蒙啟安，漆家福.斷陷盆地多期構造變形特征與油氣聚集：以海拉爾-塔木察格盆地南貝爾凹陷為例［J］.石油實驗地質(zhì)，2012，34（4）：368-375.

［15］趙杰，李宏為，楊全鳳，等.巴音都蘭凹陷阿爾善組碎屑巖儲層特征及其主控因素［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：291-295.

［16］馮有良，李思田.東營凹陷沙三段層序低位域砂體沉積特征［J］.地質(zhì)論評，2001，47（3）：278-286.

［17］漆家福.裂陷盆地中的構造變換帶及其石油地質(zhì)意義［J］.海相油氣地質(zhì)，2007，12（4）：43-49.

［18］馮志強，馮子輝，黃薇，等.大慶油田勘探50年：陸相生油理論的偉大實踐［J］.地質(zhì)科學，2009，44（2）：349-364.

［19］馮有良，徐秀生.同沉積構造坡折帶對巖性油氣藏富集帶的控制作用［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（1）：22-31.

［20］趙文智，方杰.不同類型斷陷湖盆巖性-地層油氣藏油氣富集規(guī)律：以冀中坳陷和二連盆地巖性-地層油氣藏對比為例［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（2）：129-134.

［21］許恩愛，李曉良，王慶魁，等.黃驊坳陷孔南地區(qū)孔店組油氣成藏主控因素及成藏模式［J］.斷塊油氣田，2014，21（3）：278-281.

（編輯付麗麗）

Sedimentation-filling characteristics and hydrocarbon accumulation in complex rift-subsidence basin：taking Tamtsag Basin as an example

MENG Qi′an，ZHANG Junlong
（Research Institute of Exploration and Development，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing 163712，China）

Tamtsag Basin is a complex oil-bearing faulted basin which formed through multiple tectonic evolutions.In order to deeply recognize the law of hydrocarbon accumulation，analyzing the relationship between tectonic evolution and sedimentary system types and the control effect of synsedimentary faults and tectonic transfer zones on sand body，the types and distribution of reservoirs were defined.Researches indicate：Tamtsag Basin experienced evolution process from the initial rifting stage with narrow basin shallow water to the strongly chasmic stage with narrow basin deep water，and then to the depression stage with wide basin shallow water，and the sedimentary fillings separately are the fan delta-shore-shallow lake，the fan delta-submarine fan-deep lake，semi-deep lake，deltashore-shallow lake；five types of syndepositional fault break zone that control the sedimentary sand body types and distribution were identified；sand distributed system model that fault slope break belts and structural transposition zone controlled sand was constructed；the difference of sedimentary filling system type and sand distributed systems patterns caused different hydrocarbon accumulation characteristics，which formed multi-layer structural reservoir and lithologic reservoir duplex assemblage characteristics.

differential subsidence；sand control mode；fault break；hydrocarbon accumulation；Tamtsag Basin

國家科技重大專項課題“大型特大型巖性地層油氣田/區(qū)形成與分布研究”（2008ZX0500-001）

TE121；P618.13

A

10.6056/dkyqt201602004

2015-09-28；改回日期：2016-01-11。

蒙啟安，男，1964年生，教授級高級工程師，博士，主要從事油氣勘探工作。E-mail：mengqian@petrochina.com.cn。

引用格式：蒙啟安，張君龍.復雜斷陷盆地沉積充填演化特征與油氣聚集：以塔木察格盆地為例［J］.斷塊油氣田，2016，23（2）：151-155. MENG Qi′an，ZHANG Junlong.Sedimentation-filling characteristics and hydrocarbon accumulation in complex rift-subsidence basin：taking Tamtsag Basin as an example［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（2）：151-155.