柴北緣侏羅紀(jì)凹陷結(jié)構(gòu)特征及石油地質(zhì)意義

曾 旭田繼先楊桂茹王 波郭澤清王 薇張海龍

（1中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院天然氣地質(zhì)所；2中國(guó)石油青海油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；3中國(guó)石油華北油田公司第四采油廠）

柴北緣侏羅紀(jì)凹陷結(jié)構(gòu)特征及石油地質(zhì)意義

曾 旭1田繼先1楊桂茹1王 波2郭澤清1王 薇3張海龍2

（1中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院天然氣地質(zhì)所；2中國(guó)石油青海油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；3中國(guó)石油華北油田公司第四采油廠）

傳統(tǒng)的地震資料解釋方法受制于地震資料品質(zhì)等原因，對(duì)柴達(dá)木盆地北緣侏羅系分布厚度及平面特征的認(rèn)識(shí)一直存在局限性，通過(guò)柴北緣早、中侏羅世時(shí)期的構(gòu)造演化分析，建立了侏羅紀(jì)斷陷+坳陷的新的構(gòu)造解釋模型。在該模型的指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)了紅三旱、尖頂山、長(zhǎng)尾梁等新的侏羅紀(jì)凹陷。根據(jù)剖面形態(tài)及構(gòu)造特征，將受到強(qiáng)烈改造的侏羅紀(jì)凹陷劃分為5種類型，分別是軟弱層主導(dǎo)的強(qiáng)變形凹陷、能干層主導(dǎo)的強(qiáng)變形凹陷、基底斷裂主導(dǎo)的強(qiáng)變形凹陷、擠壓撓曲的弱變形凹陷及垂直隆升的弱變形凹陷。斷陷期地層主要受控于柴北緣基底深大斷裂，坳陷期地層則全區(qū)分布，兩者具有明顯的繼承性。通過(guò)應(yīng)力場(chǎng)與現(xiàn)今基底主干斷裂走向關(guān)系分析，祁連山的阻隔及阿爾金山的左行走滑作用控制了現(xiàn)今侏羅紀(jì)凹陷的形態(tài)特征。早侏羅世斷陷所在的地區(qū)，烴源巖條件更為優(yōu)越；并聯(lián)式的斷陷結(jié)構(gòu)有利于烴源巖生成的油氣向遠(yuǎn)距離運(yùn)移，易形成源外油氣藏。

柴北緣；侏羅系；解釋模型；凹陷結(jié)構(gòu)

柴達(dá)木盆地北緣(柴北緣)侏羅系含油氣系統(tǒng)是柴達(dá)木盆地三大含油氣系統(tǒng)之一，目前已發(fā)現(xiàn)的含油氣構(gòu)造的油氣源均來(lái)自于侏羅系[1-2]，所以侏羅紀(jì)的盆地原型、盆地填充特征及優(yōu)質(zhì)烴源巖分布成為眾多研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。

前人對(duì)侏羅系的展布及烴源巖地球化學(xué)特征做了大量研究，楊永泰等通過(guò)冷科1井及野外露頭等資料的研究，認(rèn)為早侏羅世柴北緣為斷陷結(jié)構(gòu)，數(shù)個(gè)次凹地層沉積較厚，有利于烴源巖發(fā)育[3]；中侏羅世柴北緣為早期斷陷、后期坳陷的構(gòu)造特征，烴源巖厚度及分布范圍較小。陳志勇等認(rèn)為早侏羅世的斷陷盆地原始沉積中心集中在阿爾金、紅山和冷湖構(gòu)造帶以南的地區(qū)；中侏羅世柴北緣為坳陷型盆地，沉積面積大于早侏羅世；晚侏羅世和早白堊世柴北緣為范圍廣闊的大型坳陷盆地，新生代晚期的走滑沖斷作用對(duì)侏羅系的分布有著決定性的影響，并明確了早、中、晚侏羅世的現(xiàn)今地層厚度展布特征[4]。對(duì)于侏羅系烴源巖的生烴能力，前人也做了大量的研究，認(rèn)為中、下侏羅統(tǒng)具備良好的生烴能力，總體上有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度較高，有機(jī)質(zhì)類型為混合—偏腐殖混合型，并明確了中、下侏羅統(tǒng)厚度分布及資源量[5-6]。

綜上所述，前人對(duì)于侏羅系展布研究主要以中、下侏羅統(tǒng)厚度分布為重點(diǎn)，雖然對(duì)侏羅紀(jì)斷坳特征有所論述，但是對(duì)斷坳時(shí)期的地層展布特點(diǎn)研究比較薄弱，同時(shí)，中—新生代后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)分散的侏羅紀(jì)斷陷進(jìn)行了強(qiáng)烈改造，使得柴北緣現(xiàn)今侏羅系的分布不均衡，單一的野外露頭資料研究較為局限。在地震解釋中，解釋人員主要通過(guò)波組追蹤進(jìn)行侏羅系的解釋，導(dǎo)致對(duì)柴北緣侏羅系，尤其是中、下侏羅統(tǒng)的分布認(rèn)識(shí)不清。這些問(wèn)題制約了目前柴北緣侏羅系油氣勘探進(jìn)程。本文在前人研究基礎(chǔ)上，充分利用地震及地質(zhì)資料，確立侏羅系識(shí)別標(biāo)志，構(gòu)建地層充填格架，建立盆地發(fā)育模型，查明殘留侏羅系和有效烴源巖發(fā)育范圍。

1 凹陷結(jié)構(gòu)特征

柴北緣主要是指阿爾金山以東、南祁連山以南、一里坪凹陷北部的地區(qū)，主要包括一里坪凹陷、賽昆斷陷、馬海凸起以及魚(yú)卡—紅山凹陷等三級(jí)構(gòu)造單元，目前已發(fā)現(xiàn)冷湖、南八仙、馬北、東坪等多個(gè)油氣田（圖1）。目前鉆遇侏羅系的探井約30余口，主要集中在魚(yú)卡、冷湖、牛東以及九龍山等地區(qū)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖

1.1 凹陷解釋模型

對(duì)于侏羅紀(jì)凹陷的解釋，本文弱化了傳統(tǒng)解釋中依據(jù)地層發(fā)育年代及巖性地層的概念，而是根據(jù)侏羅紀(jì)的演化特征，運(yùn)用伸展裂陷盆地中凹陷普遍具有斷陷+坳陷這一特征，重新建立了侏羅紀(jì)凹陷的地震解釋模型，使得解釋結(jié)論更加合理。位于冷湖五號(hào)的冷科1井（圖1）鉆遇1727m的巨厚侏羅系，地層序列發(fā)育較全，故以此井進(jìn)行重點(diǎn)解剖。該井完鉆井深5200m，但是在3473m以下地層歸屬問(wèn)題存在一定爭(zhēng)議，本文認(rèn)為應(yīng)該歸屬于下侏羅統(tǒng)，主要從古生物證據(jù)特征分析。首先，閻存鳳在4395～5200m井段巖屑的孢粉樣品中分析出大孢子庫(kù)車殼孢形體（Kuqaia），在大部分樣品中分析出豐富的早侏羅世孢粉化石，未見(jiàn)石炭紀(jì)孢粉，孢粉化石研究表明冷科1井4666～5200m段地層的時(shí)代為早侏羅世早期[7]。其次，在4395～5200 m井段，孢粉組合中，裸子植物花粉占總含量的93.6%以上，蕨類植物孢子的含量為0～6.4%，未見(jiàn)被子植物花粉[7]，這與阿爾金山西側(cè)的塔東南地區(qū)下侏羅統(tǒng)莎里塔什組的古生物特征相一致，裸子植物茂盛，蕨類植物相對(duì)較少[8]。

在確定地層歸屬的基礎(chǔ)上，將冷科1井鉆遇的下侏羅統(tǒng)湖西山組分為3段：深湖泥巖段、煤系地層段、灰質(zhì)巖段[9]。其中，深湖泥巖段（3473～4112m）以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主；煤系地層段（4112～4666m）以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖與多套煤層互層，特別是頂部4112～4200m發(fā)育了3套穩(wěn)定的厚層煤層；灰質(zhì)巖段（4666～5200m）以粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和灰質(zhì)粉砂巖，以及凝灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、輕變質(zhì)粉砂巖為主，底部發(fā)育厚層狀石灰?guī)r[10]。

結(jié)合VSP地震記錄成果，將上述巖性段標(biāo)定于地震剖面上不難發(fā)現(xiàn)（圖2），3473m處（古近系與侏羅系不整合界面）對(duì)應(yīng)一套強(qiáng)振幅、中—低頻、強(qiáng)連續(xù)反射；深湖泥巖段（3473～4112m）對(duì)應(yīng)一套弱振幅（或空白反射）、低頻、弱連續(xù)—不連續(xù)反射；3套穩(wěn)定的厚層煤層（4112～4200m）對(duì)應(yīng)一組強(qiáng)振幅、中—低頻、強(qiáng)連續(xù)反射，剩余煤系地層段（4200～4666m）則對(duì)應(yīng)一套中—弱振幅、中—低頻、中—弱連續(xù)反射；灰質(zhì)巖段（4666～5200m）對(duì)應(yīng)一套中—弱振幅、中—低頻、弱連續(xù)反射，其頂部（4666m）對(duì)應(yīng)一組中—弱振幅、低頻、弱連續(xù)反射。眾所周知，砂泥巖地層剖面中穩(wěn)定分布的厚層煤系地層通常會(huì)在地震反射剖面中表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中—低頻、連續(xù)反射特征。從沉積角度來(lái)說(shuō)，厚層煤系地層代表了深湖—半深湖消亡進(jìn)入濱淺湖—河流沼澤沉積階段，此時(shí)通常對(duì)應(yīng)穩(wěn)定的構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境[11]。因此，本次研究在遵從冷科1井巖性地層劃分方案的基礎(chǔ)上，提出以4112～4200m處3套穩(wěn)定的厚層煤系地層為標(biāo)志層，采用構(gòu)造分層思路，將4112m以上地層定義為侏羅紀(jì)坳陷期沉積地層，下部地層定義為斷陷期沉積地層（圖2）。以厚層煤系地層為斷陷、坳陷兩套構(gòu)造層的轉(zhuǎn)換界面，其地震反射特征在全區(qū)易于追蹤，具有現(xiàn)實(shí)的、可行性較強(qiáng)的地震解釋意義。

圖2 冷科1井下侏羅統(tǒng)不同巖性段地震響應(yīng)特征圖

運(yùn)用該解釋模型，通過(guò)全區(qū)的地震資料解釋，侏羅系在柴北緣主要分布于一里坪凹陷、賽昆斷陷的冷湖構(gòu)造帶、魚(yú)卡—紅山凹陷等地區(qū)。圖3中，通過(guò)運(yùn)用該解釋模型，精細(xì)刻畫(huà)了侏羅紀(jì)深部凹陷的地層結(jié)構(gòu)，賽什騰凹陷中，圖中綠線為一套強(qiáng)相位的同相軸，表示斷坳解釋的分界面，即斷坳轉(zhuǎn)換面，其下為一套雜亂反射，其上為一套弱振幅、中—低頻、弱連續(xù)的反射結(jié)構(gòu)；在尕丘凹陷中，也具有相似的特征。該解釋模型具有廣泛適用性，其中在一里坪地區(qū)的紅三旱、長(zhǎng)尾梁及尖頂山地區(qū)深層落實(shí)了侏羅紀(jì)斷陷結(jié)構(gòu)的存在。

1.2 控凹斷裂發(fā)育特征

早侏羅世斷陷期，斷裂是控制沉積及構(gòu)造形態(tài)的重要因素，侏羅紀(jì)殘留斷裂為早侏羅世斷陷期發(fā)育的伸展斷層[12]，柴北緣西段早侏羅世斷陷期發(fā)育的伸展斷層整體以北西向或北北西向?yàn)橹?，冷湖地區(qū)存在少量北東向斷裂，例如葫蘆山地區(qū)深部斷裂；北東向斷裂大多位于靠近阿爾金山前的地區(qū)，說(shuō)明阿爾金山對(duì)于侏羅紀(jì)凹陷的后期改造作用影響較大。斷層傾向多以北東向?yàn)橹?，少量?jī)A向南西向，如冷湖深部斷層、鄂博梁Ⅲ號(hào)深部斷層等。規(guī)模較大、延伸較長(zhǎng)、對(duì)侏羅系沉積有較強(qiáng)控制作用的為尖頂山深部斷層、長(zhǎng)尾梁深部斷層、紅三旱深部斷層、鄂博梁Ⅱ號(hào)深部斷層、鄂博梁Ⅲ號(hào)深部斷層、葫蘆山深部斷層等20條一級(jí)斷裂；規(guī)模較小、對(duì)侏羅系沉積控制較弱的主要是紅三旱深部1號(hào)斷層、鄂博梁Ⅲ號(hào)深部1號(hào)斷層、北極星深部Ⅰ號(hào)斷層等12條二級(jí)斷裂。

圖3 柴北緣典型侏羅紀(jì)凹陷地震剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖1）

1.3 斷陷期地層分布特征

侏羅紀(jì)斷陷的發(fā)育規(guī)模和形態(tài)與早侏羅世伸展斷層分布和發(fā)育有密切關(guān)系。根據(jù)前述控凹斷層發(fā)育規(guī)模及其伴生斷層協(xié)調(diào)作用的分析結(jié)果，本次研究識(shí)別出尖頂山斷陷、長(zhǎng)尾梁斷陷、長(zhǎng)尾梁北斷陷、紅三旱四號(hào)斷陷、鄂博梁Ⅱ號(hào)斷陷、鄂博梁Ⅲ號(hào)斷陷、鴨湖斷陷、陵南斷陷、尕丘斷陷、鄂博梁I號(hào)斷陷和冷湖斷陷等14個(gè)斷陷（群）。

圖4 柴北緣侏羅紀(jì)斷陷期沉積殘余厚度圖斷裂名稱：1—尖頂山深部斷層；2—長(zhǎng)尾梁深部斷層；3—紅三旱深部斷層；4—鄂博梁Ⅱ號(hào)深部斷層；5—鄂博梁Ⅲ號(hào)深部斷層；6—葫蘆山深部斷層；7—牛鼻子梁深部斷層；8—北Ⅰ深部斷層；9—冷西深部斷層；10—鄂博梁Ⅲ號(hào)深部Ⅰ號(hào)斷層；11—賽什騰深部斷層；12—尕丘深部斷層；13—陵南深部斷層；斷陷名稱：a—尖頂山斷陷；b—長(zhǎng)尾梁斷陷；c—長(zhǎng)尾梁北斷陷；d—紅三旱斷陷；e—鄂博梁Ⅱ號(hào)斷陷；f—鄂博梁Ⅲ號(hào)斷陷；g—鴨湖斷陷；h—陵南斷陷；j—尕丘斷陷；k—賽什騰斷陷；m—冷湖斷陷；n—鄂博梁Ⅰ號(hào)斷陷；p—坪東斷陷；q—葫蘆山斷陷

從侏羅紀(jì)斷陷期沉積殘余厚度圖可以看出（圖4），面積最大的斷陷是鄂博梁Ⅲ號(hào)斷陷，面積達(dá)到1700km2以上，面積最小的斷陷是鴨湖斷陷，面積只有50km2左右，柴北緣西段整個(gè)斷陷期沉積總面積達(dá)8440km2?，F(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)的主要油氣田主要分布在這些斷陷的周緣。坪東斷陷位于阿爾金山前，面積約為200km2，東坪氣田的天然氣主要來(lái)源于該斷陷以及上覆坳陷層內(nèi)的侏羅系烴源巖[13]。從地震資料解釋結(jié)果看，常規(guī)剖面上，坪東斷陷斷坳分界面清晰(圖5a）；在將上干柴溝組層拉平之后的拉平剖面上，斷陷構(gòu)造形態(tài)更為明顯，為一向南西方向傾斜的半地塹結(jié)構(gòu)(圖5b）。

圖5 東坪地區(qū)地震剖面（剖面位置見(jiàn)圖1）(a) 常規(guī)剖面；（b）坪東斷陷上干柴溝組拉平剖面

圖6 柴北緣侏羅紀(jì)坳陷期沉積殘余厚度圖

1.4 坳陷期地層分布特征

坳陷期地層在柴達(dá)木盆地分布廣泛，南至尖頂山—紅三旱、西至阿爾金山前、北至冷湖—紅山一帶、東至鴨湖—南陵丘一帶均有分布，整體呈北西—南東向展布（圖6）。沉降中心主要位于阿爾金山前、鄂博梁I號(hào)構(gòu)造—鄂博梁II號(hào)構(gòu)造—鄂博梁III號(hào)構(gòu)造、冷湖四號(hào)構(gòu)造、冷湖七號(hào)構(gòu)造及一里坪—鴨湖構(gòu)造帶等。其中，自鄂博梁I號(hào)構(gòu)造—鄂博梁II號(hào)構(gòu)造（含葫蘆山構(gòu)造）—鄂博梁III號(hào)構(gòu)造至一里坪—鴨湖構(gòu)造呈現(xiàn)為明顯的北西向、串珠狀分布。

坳陷期地層包含了部分早侏羅世坳陷期地層、全部中侏羅世地層和晚侏羅世殘余地層。自早侏羅世到晚侏羅世，坳陷期地層分布范圍逐漸縮小，自西向東、由南向北，內(nèi)部層位逐漸抬升，即地層時(shí)代具有西南部偏老、東北部偏新的變化規(guī)律。尤其是自早侏羅世到晚侏羅世，坳陷期地層的沉降中心總體上具有自西向東的遷移規(guī)律，略具由南向北的遷移特征，前人提出這是侏羅紀(jì)阿爾金構(gòu)造活動(dòng)對(duì)中生代柴達(dá)木盆地構(gòu)造、沉積演化的影響[14]。

將坳陷期沉積的侏羅系與斷陷期沉積的侏羅系疊加后，兩者在空間上具有明顯的繼承性，尤其是坳陷期所呈現(xiàn)的多個(gè)沉降次凹與斷陷期的沉降中心有著明顯的重合性。柴北緣現(xiàn)今主要的凹陷地區(qū)，在新生代之前均是由數(shù)個(gè)小型斷陷組成，斷陷期厚度較薄的地區(qū)則易后期演化為斜坡區(qū)或者構(gòu)造隆起區(qū)（圖7）。同時(shí)，斷陷結(jié)構(gòu)的存在為坳陷期地層的沉積提供了更大的可容空間。

圖7 柴北緣馬海凸起—昆特依凹陷構(gòu)造演化剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖1）

1.5 凹陷類型及分布規(guī)律

柴北緣侏羅紀(jì)凹陷主要經(jīng)歷了早侏羅世—中侏羅世斷陷—坳陷沉積、晚侏羅世—白堊紀(jì)逆沖推覆撓曲變形、漸新世—第四紀(jì)強(qiáng)烈擠壓收縮變形3個(gè)主要的演化階段[12]。其中，喜馬拉雅期的強(qiáng)烈擠壓運(yùn)動(dòng)對(duì)侏羅紀(jì)凹陷的改造尤為重要，部分凹陷變化較大，原有的伸展斷陷結(jié)構(gòu)在大部分剖面上難以識(shí)別。由于各個(gè)凹陷的原始沉積地層及構(gòu)造格架不同，凹陷發(fā)生變形的主導(dǎo)因素不同，沉積地層的力學(xué)性質(zhì)以及早期的基底斷裂是影響凹陷后期形態(tài)的兩大重要因素[15]。在柴北緣相鄰的庫(kù)車、準(zhǔn)南以及川西龍門(mén)山前帶等地區(qū)，近似的構(gòu)造背景下，由于滑脫層的存在或者早期斷裂的活化，同一構(gòu)造帶不同部位展現(xiàn)出了不同的表現(xiàn)特征，具體表現(xiàn)為：在滑脫層較厚、距離造山帶較遠(yuǎn)、水平擠壓應(yīng)力占主導(dǎo)的地區(qū)易形成上下分層的雙層構(gòu)造，在距離造山帶較近、垂直隆升作用占主導(dǎo)或者滑脫層發(fā)育不明顯的地區(qū)多為基底卷入式的構(gòu)造[16-19]。結(jié)合柴北緣相鄰的擠壓盆地分析，以及剖面的特征分析，將侏羅紀(jì)改造后的凹陷分為兩個(gè)大類：強(qiáng)變形改造凹陷和弱變形改造凹陷。再根據(jù)滑脫層的厚度、主應(yīng)力的性質(zhì)和方向以及早期斷裂存在的情況，可以將變形較為劇烈的凹陷分為3類：即由基底斷裂、軟弱層及能干層主導(dǎo)變形的凹陷；而弱變形改造凹陷又可分為2類：擠壓撓曲弱變形凹陷，分布在垂直構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或盆地基底較為剛性的地區(qū)，變形較弱，伸展斷陷的結(jié)構(gòu)特征得以保存；垂直隆升弱變形凹陷，分布在山前地區(qū)，伸展斷陷的面貌基本未發(fā)生變化，基底面的高度較其他地區(qū)高（表1）。

1.5.1 強(qiáng)變形改造凹陷

強(qiáng)變形改造的凹陷主要包括：冷湖凹陷、鄂博梁凹陷、紅三旱凹陷等。

軟弱層主導(dǎo)變形的凹陷通常在侏羅系沉積最厚處變形最為強(qiáng)烈，侏羅系主要的滑脫層為力學(xué)性質(zhì)較軟的煤系地層以及泥頁(yè)巖地層[20]，在整個(gè)柴北緣分布范圍較廣，特別是早期斷陷的沉積中心，厚度可以達(dá)到400～600m[6]。在軟弱地層中，斷裂較為發(fā)育，斷裂在平面上延伸較長(zhǎng)，但并不控制地層的沉積厚度。例如冷湖凹陷，北I斷裂為該區(qū)深部的主要斷裂，但其兩側(cè)的侏羅系厚度變化較小，控制沉積斷裂并未向上延伸且遠(yuǎn)離構(gòu)造強(qiáng)變形區(qū)。在變形最為強(qiáng)烈的構(gòu)造高部位侏羅系厚度最大，這是由于軟弱巖層在變形過(guò)程中起到了主導(dǎo)作用，相比能干層更易形成調(diào)節(jié)性質(zhì)的斷裂，在構(gòu)造變形最為強(qiáng)烈的地區(qū)，形成魚(yú)肚狀的反轉(zhuǎn)構(gòu)造，因而地層加厚明顯。

能干層主導(dǎo)變形的凹陷通常發(fā)育一條控制沉積及構(gòu)造形態(tài)的主干斷裂，其余的分支斷裂發(fā)育較少或控制作用十分微弱。例如鄂博梁II號(hào)—葫蘆山凹陷，該凹陷兩側(cè)發(fā)育兩條控制沉積的葫蘆山I號(hào)斷裂及鄂博梁II號(hào)深部斷裂，斷裂下盤(pán)侏羅系厚度比上盤(pán)大。相對(duì)于軟弱層主導(dǎo)變形來(lái)說(shuō)，該類凹陷的變形主要是從凹陷沉積最薄、能干性最強(qiáng)的部位開(kāi)始。

基底斷裂主導(dǎo)變形的凹陷主要特征是早期斷裂全部在后期構(gòu)造改造中活化，形成相對(duì)獨(dú)立的斷階帶或斷塊，相比前兩類強(qiáng)變形改造，斷裂在該類變形起到了絕對(duì)的控制作用。

1.5.2 弱變形改造凹陷

弱變形改造的凹陷主要包括：尕丘凹陷、紅山凹陷及祁連山前部分凹陷。擠壓撓曲最明顯的特征是在斷裂附近形成斷展褶皺、蛇頭背斜等擠壓褶皺，而斷裂兩側(cè)的地層無(wú)明顯變化，其形成的構(gòu)造對(duì)淺層難以產(chǎn)生影響，多為潛伏構(gòu)造，賽什騰凹陷存在多個(gè)潛伏構(gòu)造，均表現(xiàn)為該類特征。而垂直隆升的變形大多保留著先前伸展型凹陷的基本特征，不發(fā)育擠壓構(gòu)造，斷裂基本不再活化。

表1 柴北緣侏羅紀(jì)凹陷構(gòu)造類型劃分表

2 深部凹陷的形成及主控因素

余輝龍等[21]通過(guò)對(duì)柴達(dá)木盆地及其周緣的古地磁研究發(fā)現(xiàn)，在早侏羅世，受到柴達(dá)木板塊、華北地塊及揚(yáng)子板塊大規(guī)模北移運(yùn)動(dòng)，以及塔里木板塊大規(guī)模東移運(yùn)動(dòng)的影響，柴達(dá)木盆地處于伸展構(gòu)造環(huán)境之下，產(chǎn)生大規(guī)模的斷陷或裂谷群；控凹斷裂以北西—南東向?yàn)橹?，與當(dāng)時(shí)主要應(yīng)力場(chǎng)方向吻合。而到了晚侏羅世—早白堊世，整個(gè)中國(guó)西北部發(fā)生了構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)化，柴達(dá)木盆地處于擠壓構(gòu)造環(huán)境中，但此時(shí)主要對(duì)山前地區(qū)影響較重，從侏羅紀(jì)坳陷期地層可以看出，地層較薄區(qū)域主要圍繞著山前分布。漸新世—第四紀(jì)對(duì)現(xiàn)在的侏羅紀(jì)凹陷產(chǎn)生了劇烈的影響，此時(shí)歐亞板塊與印度板塊持續(xù)碰撞導(dǎo)致阿爾金山隆起及阿爾金斷裂大規(guī)模左行運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力呈環(huán)帶狀發(fā)散，控凹斷裂產(chǎn)生劇烈變化的區(qū)域也與現(xiàn)今阿爾金山擠壓旋扭產(chǎn)生劇烈影響的區(qū)域相符合。此時(shí)祁連山也發(fā)生了強(qiáng)烈的隆升，歐亞板塊與印度板塊產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力受到祁連山強(qiáng)烈的阻隔，導(dǎo)致祁連山前深部凹陷的控凹斷裂發(fā)生旋轉(zhuǎn)，與祁連山呈30°～60°相交；而在遠(yuǎn)離祁連山的凹陷，控凹斷裂并未發(fā)生劇烈變化，早期伸展應(yīng)力與晚期擠壓應(yīng)力的主應(yīng)力方向近乎相同。祁連山的阻隔導(dǎo)致應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，是柴北緣深部凹陷改造的重要因素。

3 油氣地質(zhì)條件

目前柴達(dá)木盆地油氣勘探表明柴北緣烴源巖主要是中—下侏羅統(tǒng)的暗色地層，特別是早侏羅世斷陷的分布對(duì)烴源巖的厚度影響至關(guān)重要。趙凡等[12]認(rèn)為中—下侏羅統(tǒng)沉積特征不符合前陸盆地楔形分布特征，而是受斷塊沉降關(guān)系及所處位置的影響。同時(shí)，柴北緣鉆遇侏羅系的探井較少，深層地震資料品質(zhì)較差，確定侏羅系的古地理及沉積環(huán)境難度較大。侏羅紀(jì)斷陷期地層分布有限，每個(gè)斷陷有一定的生烴能力，但埋深較大，同時(shí)斷陷期與坳陷期在地層展布上具有繼承性，巖性組合復(fù)雜，評(píng)價(jià)烴源巖難度較大。在詳細(xì)解釋早侏羅世斷陷的基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)構(gòu)特征分析對(duì)侏羅系烴源巖做出評(píng)價(jià)是比較現(xiàn)實(shí)的做法。

前人研究成果表明，柴北緣西段主力烴源巖是下侏羅統(tǒng)湖西山組深湖相暗色泥巖，其次為湖西山組含煤含炭地層，中侏羅統(tǒng)淺湖相的含煤含炭地層及暗色泥巖也是較好的烴源巖。有效烴源巖的分布與地層厚度及沉積相類型密切相關(guān)。在鉆井、露頭資料統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)地震相、沉積相研究，編制了柴北緣侏羅系殘余烴源巖分布圖（圖8）。侏羅系殘余烴源巖發(fā)育多個(gè)生烴中心，巖性主要為暗色泥巖，其次為碳質(zhì)泥巖[22]。優(yōu)質(zhì)烴源巖分布較廣，有機(jī)碳含量平均為1.97%～2.7%；有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型為主，成熟度高，以生氣為主，綜合評(píng)價(jià)為一套好的烴源巖。下侏羅統(tǒng)烴源巖主要分布在冷湖—南八仙構(gòu)造帶及其以南地區(qū)，厚度一般在600m以下，冷湖凹陷、伊北凹陷和坪東凹陷最大厚度分別為1200m、1400m和1200m，其中伊北凹陷面積最大，厚度最大。中侏羅統(tǒng)有效烴源巖主要分布于魚(yú)卡凹陷，厚度為400m，是中侏羅統(tǒng)最重要的生油凹陷；尕丘凹陷、賽什騰凹陷是中侏羅統(tǒng)殘余烴源巖發(fā)育的次要地區(qū)。本次研究中通過(guò)應(yīng)用新建立的斷陷—坳陷轉(zhuǎn)換模型，發(fā)現(xiàn)伊北凹陷烴源巖分布范圍擴(kuò)大，長(zhǎng)尾梁凹陷、紅三旱凹陷有獨(dú)立的烴源巖沉積中心，這對(duì)柴北緣油氣勘探領(lǐng)域擴(kuò)大有重要意義。

現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)的柴北緣主要的大型油氣田，如南八仙、冷湖等油氣田均是距離烴源巖較近的地區(qū)，也是侏羅紀(jì)早期斷陷烴源巖較為發(fā)育的地區(qū)，對(duì)油氣成藏有重要的意義[23]；而馬北、東坪等源外油氣田，均分布在緊鄰沉積地層厚度較大、面積較廣的斷陷周緣[24-26]。

圖8 柴達(dá)木盆地北緣侏羅系殘余烴源巖分布圖有利區(qū)帶：①鄂博梁構(gòu)造帶；②冷湖六號(hào)—七號(hào)構(gòu)造帶；③賽什騰古隆起；④馬仙古隆起

4 有利勘探方向

綜合烴源巖、儲(chǔ)層以及油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)通道等因素，柴北緣共劃分出兩大有利勘探方向、四大有利區(qū)帶，其中兩大有利勘探方向是：柴北緣環(huán)侏羅紀(jì)凹陷古隆起帶以及盆內(nèi)晚期構(gòu)造帶。

環(huán)侏羅紀(jì)凹陷古隆起帶存在以下有利條件：①該區(qū)緊鄰侏羅系主要烴源巖,已進(jìn)入成熟階段，因此烴源條件較好；②持續(xù)發(fā)育古構(gòu)造背景，以區(qū)域不整合和溝通源—儲(chǔ)的深大斷裂為運(yùn)移通道，是油氣持續(xù)運(yùn)移的有利區(qū)；③圈閉發(fā)育，類型多樣，包括構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉、地層巖性圈閉，可形成構(gòu)造、巖性、地層（基巖風(fēng)化殼）等多種油氣藏類型。 2011年平1井以及2012年?yáng)|坪1井獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流，展示該區(qū)具有良好的勘探前景。該區(qū)有利區(qū)帶主要包括：賽什騰凹陷古隆起帶以及馬仙古隆起帶。

而盆內(nèi)晚期構(gòu)造帶是一個(gè)勘探程度較低的領(lǐng)域，勘探面積為3800km2，主要包括冷湖構(gòu)造帶、鄂博梁構(gòu)造帶等地區(qū)，受晚喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，該區(qū)形成了一系列晚期構(gòu)造圈閉，在鄂博梁Ⅲ號(hào)構(gòu)造鉆探的鄂深1井、鄂7井均獲得了工業(yè)氣流，冷湖七號(hào)構(gòu)造多口井見(jiàn)到良好的鉆井顯示，而且冷七1井也獲得低產(chǎn)工業(yè)氣流，展示了該區(qū)具有較好的勘探前景。該區(qū)具有以下有利條件：①該區(qū)深層為侏羅紀(jì)斷陷最為集中發(fā)育的地區(qū)，發(fā)育大型早侏羅世生烴凹陷，以Ⅱ2—Ⅲ型干酪根為主，具有持續(xù)充注的氣源條件；②發(fā)育大型構(gòu)造圈閉，單個(gè)圈閉面積均超過(guò)100km2，發(fā)育一系列不對(duì)稱大型擠壓背斜；③深大斷裂持續(xù)活動(dòng)溝通深部氣源，垂向輸導(dǎo)條件好。源—斷—儲(chǔ)配置較好，天然氣在壓差作用下可形成下源上儲(chǔ)的晚期成藏。該區(qū)有利區(qū)帶包括：鄂博梁構(gòu)造帶以及冷湖六號(hào)—冷湖七號(hào)構(gòu)造兩個(gè)有利區(qū)帶[27]。

5 結(jié)論

(1）依據(jù)柴北緣侏羅紀(jì)構(gòu)造演化特征，建立了柴北緣侏羅系斷陷—坳陷沉積解釋模式，在全區(qū)具有廣泛適用性，對(duì)重新認(rèn)識(shí)侏羅紀(jì)盆地原型具有重要意義。

(2）侏羅紀(jì)凹陷雖經(jīng)過(guò)燕山期及喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，但現(xiàn)今剖面上仍保留著伸展斷陷的特征，在斷陷—坳陷解釋模型基礎(chǔ)上，依據(jù)構(gòu)造形態(tài)、改造程度及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，將侏羅紀(jì)凹陷劃分為5種不同的構(gòu)造類型。斷陷期地層與坳陷期地層具有明顯的繼承關(guān)系，同時(shí)自早侏羅世斷陷期沉積地層到晚侏羅世坳陷期沉積地層，沉降中心總體上具有自西向東的遷移規(guī)律，略具由南向北的遷移特征。

(3）侏羅紀(jì)凹陷的主要成因受控于早侏羅世伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，喜馬拉雅晚期擠壓應(yīng)力方向與早期的伸展應(yīng)力方向近乎相同，但是由于阿爾金山的走滑作用及祁連山隆升的阻隔作用，祁連山前斷陷及鄂博梁斷陷等地區(qū)，斷裂的方向以及斷陷的形態(tài)發(fā)生了劇烈變化。

(4）斷陷較為發(fā)育的地區(qū)為侏羅系沉積提供了更大的可容空間，侏羅系烴源巖條件更為優(yōu)越。通過(guò)新解釋模型的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了紅三旱、南翼山等之前未認(rèn)識(shí)到的有利生烴凹陷，并擴(kuò)大了鄂博梁凹陷的范圍。指出環(huán)侏羅紀(jì)凹陷古隆起帶以及盆內(nèi)晚期構(gòu)造帶是目前最為現(xiàn)實(shí)的兩個(gè)勘探方向，賽什騰凹陷古隆起帶、馬仙古隆起、冷湖六號(hào)—冷湖七號(hào)構(gòu)造以及鄂博梁構(gòu)造帶是下一步有利的勘探區(qū)帶。

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Structure characteristics and petroleum geological significance of Jurassic sags at the northern margin of Qaidam Basin

Zeng Xu1, Tian Jixian1, Yang Guiru1, Wang Bo2, Guo Zeqing1, Wang Wei3, Zhang Hailong2
( 1 Department of Natural Gas Geology, Langfang Branch of PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development; 2 Research Institute of Exploration & Development, PetroChina Qinghai Oilfield Company; 3 No.4 Oil Production Plant, PetroChina Huabei Oilfield Company )

Due to the poor quality of seismic data, traditional seismic data interpretation methods cannot provide complete understanding on the distribution thickness and plane characteristics of Jurassic at the northern margin of the Qaidam Basin. In this paper, a new structure interpretation model for Jurassic faulted depression + depression was established after the structural evolution of the northern margin in the Early and Middle Jurassic was analyzed. By virtue of this model, a series of new Jurassic sags have been discovered, including Hongsanhan, Jiandingshan and Changweiliang sags. On the basis of section morphology and structure characteristics, the Jurassic sags strongly reworked are classified into 5 types, i.e., incompetent bed dominated strongly deformed sag, competent bed dominated strongly deformed sag, basement fracture dominated strongly deformed sag, compaction-flexture weakly deformed sag, and vertically uplifted weakly deformed sag. The strata of faulted depression stage are mainly controlled by the discordogenic fault in the basement at the northern margin of the Qaidam Basin, and the strata of depression stage are distributed in the whole area. They both present obvious inheritance. The relationship between the stress field and the trending of present trunk fault in the basement was analyzed. It is indicated that the morphologic characteristics of present Jurassic sags are controlled by the barrier of Qilian Mountain and the left-lateral strike slip of Altun Mountain. The source rocks are more superior where the Early Jurassic faulted depression is located. Parallel faulted depression is favorable for the long-distance migration of oil and gas generated by the source rocks, resulting in great probability of formation of outside-source oil and gas reservoirs.

northern margin of the Qaidam Basin, Jurassic, interpretation model, structure of sag

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.05.006

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”（2011ZX05007）；中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“柴達(dá)木盆地建設(shè)千萬(wàn)噸油氣田綜合配套技術(shù)研究”（2011E-03）。

曾旭（1987-），男，甘肅酒泉人，碩士，2012年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），工程師，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究及油氣勘探方面的工作。地址：河北省廊坊市萬(wàn)莊石油礦區(qū)廊坊分院，郵政編碼：065007。E-mail：zx69@petrochina.com.cn

2016-06-03；修改日期：2017-06-14

TE111.2

A