中國(guó)東西部油砂礦帶成藏對(duì)比及勘探啟示

崔 鑫，李江海，李維波，劉仲蘭

(1.造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100871；2.北京大學(xué)，北京 100871)

?

中國(guó)東西部油砂礦帶成藏對(duì)比及勘探啟示

崔 鑫1，2，李江海1，2，李維波1，2，劉仲蘭1，2

(1.造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100871；2.北京大學(xué)，北京 100871)

中國(guó)油砂分布廣泛，東、西部地區(qū)油砂成藏規(guī)律存在明顯差異。通過中國(guó)東、西部地區(qū)主要油砂礦的產(chǎn)出層位、源儲(chǔ)關(guān)系和成藏過程等對(duì)比分析，對(duì)油砂礦藏形成機(jī)制、成藏模式及勘探啟示進(jìn)行總結(jié)。研究表明：東部油砂礦主要形成于原油長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移過程中的逸散降解作用，而西部油砂礦則多形成于盆地改造對(duì)于原始油藏的氧化降解作用；成藏模式上，東部為單斜坡逸散型、拉張斷裂疏導(dǎo)型和構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升型；西部為多級(jí)斜坡逸散型、逆沖斷裂疏導(dǎo)型和多期疊合抬升型；東部油砂主要富集在盆地斜坡區(qū)和構(gòu)造反轉(zhuǎn)區(qū)，勘探應(yīng)以沉積相的精細(xì)刻畫為主；西部油砂主要富集在前陸沖斷帶和山前帶地區(qū)，勘探應(yīng)以地表勘察和有效圈閉落實(shí)為主。研究結(jié)果對(duì)中國(guó)東、西部地區(qū)的油砂勘探實(shí)踐具有一定借鑒意義。

油砂；成藏因素；成藏機(jī)制；成藏模式；中國(guó)東、西部地區(qū)

0 引 言

中國(guó)含油氣盆地發(fā)育大量的油砂礦帶，東部松遼盆地、二連盆地，西部塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地等均有工業(yè)油砂礦帶發(fā)現(xiàn)[1-4]。準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、松遼盆地等已被列為重點(diǎn)油砂勘探盆地[5]。單玄龍等[1]按照盆地類型將中國(guó)油砂分為西部擠壓盆地油砂、東部伸展盆地油砂、中部過渡型盆地油砂和南部地臺(tái)盆地油砂。法貴方等[6]分析國(guó)內(nèi)外大量含油砂盆地成藏過程，將油砂成藏模式總結(jié)為斜坡降解型、斷裂疏導(dǎo)型、古油藏破壞型和構(gòu)造抬升型，并認(rèn)為斜坡逸散型是中國(guó)油砂礦帶的主要成藏模式。馬峰等[7]總結(jié)全球主要地質(zhì)時(shí)期和沉積演化等因素，以構(gòu)造域劃分，將油砂成藏模式劃分為斜坡降解型和抬升破壞型。前人研究多集中在不同類型盆地油砂分類劃分和宏觀成藏規(guī)律，對(duì)于東、西部地區(qū)油砂成藏因素、成藏模式差異及其勘探啟示鮮有詳細(xì)討論。此次挑選中國(guó)東、西部典型盆地的油砂發(fā)育礦帶，比較油砂產(chǎn)出層位，分析成礦因素，對(duì)比成藏模式，剖析不同類型盆地的有利成礦帶，為中國(guó)東、西部地區(qū)油砂勘探開發(fā)提供借鑒。

1 東、西部地區(qū)的油砂分布及產(chǎn)出層位

1.1 油砂分布

東部油砂礦主要分布在松遼盆地西部斜坡帶的圖牧吉地區(qū)[8]，二連盆地東緣的巴達(dá)拉湖和吉爾嘎郎圖也發(fā)現(xiàn)了一定規(guī)模的油砂礦帶。西部準(zhǔn)噶爾盆地是中國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的油砂資源最豐富的盆地之一[2]，主要分布在西北緣的烏爾禾、白堿灘、黑油山，以及南部的霍爾果斯、喀拉扎和沙丘河等地。塔里木盆地的油砂礦帶則分布在盆地西北緣庫(kù)車坳陷、柯坪隆起和塔西南的喀什坳陷[2](圖1)。

1.2 產(chǎn)出層位

東部盆地油砂具有砂層埋深淺、層位薄而多，含油率高的特點(diǎn)，品質(zhì)隨深度逐漸變差[8]。產(chǎn)出層位集中在白堊統(tǒng)碎屑巖儲(chǔ)層(圖2)，巖性多為含礫砂巖、中—細(xì)砂巖以及粉砂巖，伴有暗色或雜色泥巖沉積[9-10]。松遼盆地圖牧吉油砂礦產(chǎn)出于西部斜坡的白堊統(tǒng)姚家組和嫩江組地層。二連盆地吉爾嘎郎圖油砂礦產(chǎn)層為下白堊統(tǒng)阿爾善組和騰格爾組砂巖地層。

圖1 中國(guó)東、西部地區(qū)構(gòu)造格局與油砂礦帶分布疊合

圖2 中國(guó)東、西部盆地油砂層位產(chǎn)出柱狀圖

西部盆地油砂具有地表出露面積大、含油砂層厚而多、油砂品質(zhì)好等特點(diǎn)，但含油率相對(duì)較低。油砂產(chǎn)出層位自古生代至新生代均有分布(圖2)，巖性以礫巖、含礫粗砂巖為主，層間夾雜細(xì)砂巖和粉砂巖[11]。準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)油砂主要分布在三疊系克拉瑪依組、上侏羅統(tǒng)齊古組和白堊系吐谷魯群等中生代地層[11]。塔西北喀什油砂礦主要為出露地表的白堊統(tǒng)克孜勒蘇群和中新統(tǒng)安居安組[14]。塔中、塔北地區(qū)油砂主要分布在志留系碎屑巖中[13-14]。

2 成藏因素對(duì)比

2.1 源巖

東部油砂烴源巖主要分布在白堊系湖相泥巖地層，排烴期多集中在中新生代。如二連盆地吉爾嘎郎圖油砂源巖層為白堊系阿爾善組和騰格爾組一段含煤地層，晚白堊世開始排烴[17-18]。西部地區(qū)油砂礦源巖具有多套油源層、多個(gè)排烴期的特點(diǎn)[14-16]。如準(zhǔn)噶爾盆地南緣自中生代至新生代發(fā)育有5套可能烴源巖，排烴活動(dòng)自晚侏羅世至上新世均有發(fā)生[15]。

2.2 運(yùn)移通道

東部盆地多為伸展裂谷型盆地，持續(xù)的沉降過程使得盆緣地區(qū)形成穩(wěn)定的長(zhǎng)距離斜坡帶，成為內(nèi)部油氣側(cè)向運(yùn)移的主要通道，如松遼盆地西部斜坡上的圖牧吉油砂礦[11]。西部盆地經(jīng)歷多期的構(gòu)造演化，容易形成多期不整合面和大量的逆沖斷層，構(gòu)成不整合面為橫向運(yùn)移通道、逆沖斷裂為垂向運(yùn)移通道的“階梯式”疏導(dǎo)體系，如準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的黑油山油砂礦[19]。

2.3 降解稠化作用

東部盆地油砂發(fā)育區(qū)烴類多以長(zhǎng)距離運(yùn)移為主，原油在斜坡上向淺層運(yùn)移過程中不斷遭受生物降解、水洗和氧化作用，當(dāng)黏度達(dá)到一定級(jí)別后，被圈閉封堵成藏。西部盆地油氣經(jīng)歷多期的充注—破壞—再聚集的成藏過程，早期形成的油藏被后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞，烴類在二次運(yùn)移的過程中遭受降解、水洗等作用，稠化后聚集在晚期形成的圈閉中。

3 成藏模式對(duì)比

在前人提出的主要成藏模式基礎(chǔ)上[1，6-7]，對(duì)中國(guó)東、西部盆地油砂斜坡逸散型、斷裂疏導(dǎo)型和構(gòu)造抬升型3類油砂成藏模式進(jìn)行對(duì)比(圖3)。

圖3 中國(guó)東、西部地區(qū)油砂成礦模式對(duì)比

3.1 斜坡逸散型成藏模式

東部單斜坡逸散型與西部多級(jí)斜坡逸散型。東部松遼盆地西部圖牧吉油砂[9]屬于單斜坡逸散模式。盆地演化過程中該地區(qū)長(zhǎng)期處于區(qū)域性大型單斜的狀態(tài)[20]，斜坡區(qū)構(gòu)造平緩，烴類主要沿著斜坡側(cè)向運(yùn)移，運(yùn)移過程中輕烴逸散分異并在淺層遭受水洗、氧化和降解等破壞作用，最終聚集成藏。西部準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏爾禾油砂[3]屬于復(fù)雜的多級(jí)逸散模式。

盆地西北緣擠壓形成的大量逆沖斷層[21]與盆地的多期不整合面構(gòu)成“階梯式”的運(yùn)移通道，烴類在“折線式”的運(yùn)移過程中不斷分異稠化，最終在近地表淺層聚集成藏。

3.2 斷裂疏導(dǎo)型成藏模式

東部拉張斷裂疏導(dǎo)型與西部擠壓逆沖斷層疏導(dǎo)型。東部二連盆地吉爾嘎郎圖油砂[22]屬于拉張斷裂疏導(dǎo)模式。寶饒構(gòu)造帶在古近系發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)[25]，早期拉張作用形成的正斷層被激活并沿?cái)嗝娣礇_至地表，形成下部正斷層、上部逆斷層的油氣運(yùn)移通道組合，烴類最終在淺層地表稠化并聚集成藏。

西部塔里木盆地西北緣的柯坪沖斷帶油砂[28]則是西部擠壓逆沖斷層疏導(dǎo)成礦模式的典型代表。天山擠壓作用形成的逆沖斷裂為烴類運(yùn)移的有效通道[23]，推覆作用在斷層附近形成大量斷裂傳播褶皺，導(dǎo)致部分原始油藏暴露地表，烴類沿逆斷層運(yùn)移至淺層褶皺帶中稠化成藏。

3.3 構(gòu)造抬升型成藏模式

東部構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升型與西部多期疊合抬升型。東部二連盆地早期油藏主要分布在單斷凹陷斜坡構(gòu)造帶的鼻狀構(gòu)造砂體中，以構(gòu)造-巖性油藏為主[24]。白堊系末期，盆地反轉(zhuǎn)抬升，早期油藏遭受破壞，烴類沿著區(qū)域不整合向近地表的淺層砂巖儲(chǔ)層運(yùn)移，其間原油降解稠化形成油砂礦藏。準(zhǔn)噶爾盆地霍爾果斯構(gòu)造帶[25]由于晚新生代盆地南緣的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得中生代形成的油藏抬升并頂部被削截，淺層擠壓作用形成的滑脫斷層成為次生油氣藏的重要運(yùn)移通道，使得油氣發(fā)生再聚集，烴類在多期的抬升過程中稠化成藏。

4 勘探啟示

4.1 油砂成藏模式差異導(dǎo)致勘探對(duì)象不同

東部地區(qū)油砂儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，成藏模式簡(jiǎn)單，油砂潛在勘探對(duì)象多為盆地斜坡帶的沉積相變化區(qū)(如松遼盆地)[9]或是盆內(nèi)“通天斷裂”發(fā)育的構(gòu)造反轉(zhuǎn)部位(如二連盆地、海拉爾盆地)。西部地區(qū)油砂潛在勘探對(duì)象多為逆斷層發(fā)育的山前推覆帶或是淺層地表的逆沖褶皺發(fā)育區(qū)(如庫(kù)車塔西南山前帶)。

4.2 東、西部油砂礦帶的勘探思路各有側(cè)重

西部地區(qū)盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，早期油藏多被破壞，油砂勘探可建立在地表瀝青露頭勘察基礎(chǔ)上，結(jié)合地區(qū)地震等物探技術(shù)[26]對(duì)淺層地表構(gòu)造樣式的精細(xì)解釋，落實(shí)圈閉就可能發(fā)現(xiàn)新的油砂礦。東部地區(qū)盆地后期穩(wěn)定的成盆環(huán)境不利于早期油藏的破壞，缺少地表油氣顯示，需要對(duì)潛在勘探區(qū)沉積相進(jìn)行精細(xì)刻畫[9]，并通過沉積相界面確定儲(chǔ)層物性變化帶，從而尋找新的油砂礦。

5 結(jié) 論

(1) 中國(guó)東部地區(qū)油砂具有埋藏淺、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、含油層位薄的特點(diǎn)；西部地區(qū)油砂則表現(xiàn)為地表出露面積廣、含油層位多、儲(chǔ)層時(shí)代跨度大的特點(diǎn)。

(2) 東部油砂礦主要形成于原油長(zhǎng)距離斜坡側(cè)向運(yùn)移過程中的逸散稠化作用，而西部油砂礦則是原油在多期充注—破壞—再聚集的過程中的氧化稠化作用。成藏模式上東部主要為單斜坡逸散型、拉張斷裂疏導(dǎo)型和構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升型；西部則為多級(jí)斜坡逸散型、逆沖斷裂疏導(dǎo)型和多期疊合抬升型。

(3) 東部地區(qū)的油砂主要富集在盆地的大型斜坡區(qū)和構(gòu)造反轉(zhuǎn)區(qū)，油砂勘探側(cè)重于潛力區(qū)儲(chǔ)層沉積相的精細(xì)刻畫；西部地區(qū)的油砂主要富集在前陸沖斷帶和山前推覆帶，油砂勘探側(cè)重于在地表瀝青露頭勘察基礎(chǔ)上的構(gòu)造解釋及有效圈閉落實(shí)。

[1] 單玄龍，車長(zhǎng)波，李劍，等.國(guó)內(nèi)外油砂資源研究現(xiàn)狀[J].世界地質(zhì)，2008，26(4)：459-464.

[2] 薛成，馮喬，田華.中國(guó)油砂資源分布及勘探開發(fā)前景[J].新疆石油地質(zhì)，2011，32(4)：348-350.

[3] 王盛鵬，張金華，鐘太賢.準(zhǔn)噶爾盆地紅山嘴油砂成藏控制因素及儲(chǔ)量計(jì)算[J].中國(guó)礦業(yè)，2012，20(11)：53-56.

[4] 胡健，周艷春.中國(guó)油砂富集區(qū)域資源勘探開發(fā)序列研究——基于探索性空間數(shù)據(jù)分析[J].統(tǒng)計(jì)與信息論壇，2014，29(1)：76-80.

[5] 劉人和，王紅巖，王廣俊，等.中國(guó)油砂礦資源開發(fā)利用潛力及前景[J].天然氣工業(yè)，2009，29(9)：126-128.

[6] 法貴方，康永尚，商岳男，等.全球油砂資源富集特征和成礦模式[J].世界地質(zhì)，2012，31(1)：120-126.

[7] 馬峰，張光亞，王紅軍，等.全球重油與油砂資源潛力、分布與勘探方向[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2015，45(4)：1042-1051.

[8] 李寧熙，黃海平，孫晶晶，等.松遼盆地西部圖牧吉油砂地球化學(xué)特征[J].石油與天然氣地質(zhì)，2015，36(4)：581-586.

[9] 羅洪浩，單玄龍，管宏圖，等.油砂儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究及對(duì)油氣運(yùn)移通道的預(yù)測(cè)——以松遼盆地西部斜坡為例[J].世界地質(zhì)，2012，31(4)：761-771.

[10] 王權(quán)，李曉紅，趙璇，等.二連盆地?cái)嘞莺璩练e砂體分布主要控制因素[J].油氣地質(zhì)與采收率，2014，20(6)：42-45.

[11] 宋璠，楊少春，蘇妮娜，等.準(zhǔn)噶爾盆地北緣山前帶沉積物源及相模式研究——以哈拉阿拉特山前緣春暉探區(qū)為例[J].沉積學(xué)報(bào)，2015，33(1)：49-59.

[12] 魏偉，楊海軍，楊芝林，等.塔里木盆地喀什凹陷北部油砂分布特征[J].中國(guó)石油勘探，2006，11(3)：76-78.

[13] 程斌，王鐵冠，常象春，等.塔北哈6井油砂及瀝青砂巖抽提物的地球化學(xué)特征及對(duì)比[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36(6)：736-743.

[14] 張俊，龐雄奇，劉洛夫，等.塔里木盆地志留系瀝青砂巖的分布特征與石油地質(zhì)意義[J].中國(guó)科學(xué)，2004，34(增刊1)：169-176.

[15] 陳建平，王緒龍，鄧春萍，等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣油氣生成與分布規(guī)律——烴源巖地球化學(xué)特征與生烴史[J].石油學(xué)報(bào)，2015，36(7)：767-780.

[16] 郭群英，李越，張亮，等.塔里木盆地西南地區(qū)白堊系沉積相特征[J].古地理學(xué)報(bào)，2014，16(2)：169-178.

[17] 王帥，邵龍義，閆志明，等.二連盆地吉爾嘎朗圖凹陷下白堊統(tǒng)賽漢塔拉組層序地層及聚煤特征[J].古地理學(xué)報(bào)，2015，17(3)：393-404.

[18] 羅洪浩，單玄龍，衣健，等.二連盆地吉爾嘎朗圖凹陷油砂資源潛力評(píng)價(jià)[J].礦床地質(zhì)， 2010，29(增刊1)：1051-1052.

[19] 瞿建華，張順存，李輝，等.瑪北地區(qū)三疊系百口泉組油藏成藏控制因素[J].特種油氣藏，2013，20(5)：51-56.

[20] 拜文華，劉人和，李鳳春，等.中國(guó)斜坡逸散型油砂成礦模式及有利區(qū)預(yù)測(cè)[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2009，32(3)：228-235.

[21] 趙群，王紅巖，劉人和，等.擠壓型盆地油砂富集條件及成礦模式[J].天然氣工業(yè)，2008，28(4)：121-126.

[22] 吳孔友，郭志強(qiáng)，田輝，等.吉爾嘎朗圖凹陷寶饒斷層的構(gòu)造特征及其控油作用[J].新疆石油天然氣，2004，15(1)：16-20.

[23] 董立，徐文明，趙旭，等.塔里木盆地柯坪隆起推覆作用對(duì)斷裂封閉性的影響[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36(1)：46-50.

[24] 張臣，鄭多明，李江海.柯坪斷隆古生代的構(gòu)造屬性及其演化特征[J].石油與天然氣地質(zhì)，2001，22(4)：314-318.

[25] 費(fèi)寶生.從二連盆地看東北亞地區(qū)裂谷盆地群油氣勘探[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2002，21(3)：7-11.

[26] 何登發(fā)，李德生，何金有，等.塔里木盆地庫(kù)車坳陷和西南坳陷油氣地質(zhì)特征類比及勘探啟示[J].石油學(xué)報(bào)，2013，34(2)：201-218.

編輯 張 雁

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.001

20150920；改回日期：20151117

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”項(xiàng)目)“中國(guó)西部古亞洲洋構(gòu)造域火山巖油氣藏形成的地質(zhì)背景”(2009CB219302)和“庫(kù)車鹽構(gòu)造變形特征分析和區(qū)域變形場(chǎng)建立”(041013100040)共同資助

崔鑫(1985-)，男，2006年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣地球化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)為北京大學(xué)石油地質(zhì)專業(yè)在讀博士研究生，研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)。

TE121

A

1006-6535(2016)01-0001-05