塔里木盆地和田河?xùn)|地區(qū)斷裂特征及其油氣地質(zhì)意義

馬海隴，王震，鄧光校，文歡，張長(zhǎng)建，丁立明，蔣海軍

（中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830001）

0 引言

前人［1-5］對(duì)塔里木盆地巴楚隆起邊界斷裂和大級(jí)別構(gòu)造帶的構(gòu)造特征、形成期次、構(gòu)造演化與成因機(jī)制及油氣關(guān)系等研究較多。但是，受二維地震資料（測(cè)網(wǎng)密度4 km×4 km）的限制，無法對(duì)隆起內(nèi)低級(jí)別斷裂進(jìn)行精細(xì)解析，所以相關(guān)研究成果較少［6］。隆起內(nèi)小級(jí)別斷裂特征、形成期次、構(gòu)造演化及成因機(jī)制等尚不明晰，有必要推進(jìn)完善。

隨著可控震源三維地震資料的采集及相關(guān)低級(jí)別斷裂識(shí)別技術(shù)的推進(jìn)和應(yīng)用［7-9］，本區(qū)發(fā)現(xiàn)多組低級(jí)別斷裂體系。同時(shí)，由于研究區(qū)和田河?xùn)|三維區(qū)位于NWW向吐木休克斷裂帶與NEE向玉北、瑪東斷裂帶兩大斷裂體系的交會(huì)區(qū)，成因機(jī)制上不僅受西昆侖造山運(yùn)動(dòng)的影響，還受阿爾金造山運(yùn)動(dòng)的控制［2-5］，故本區(qū)斷裂解析研究對(duì)于完善和深化巴楚隆起區(qū)域地質(zhì)演化的理解具有重要的地質(zhì)意義。

此外，鄰區(qū)已見巴探5井奧陶系鷹山組、鳥山—和田河石炭-奧陶系氣藏、塔中礁灘相油氣藏等［10-13］，說明本區(qū)下古生界具備良好的油氣勘探前景。前人［14］認(rèn)為，巴楚隆起奧陶系鷹山組潛山風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)集體和良里塔格組的高能礁灘相儲(chǔ)層復(fù)合體是良好的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。塔河［15-16］與順北斷溶體油藏模式［17-18］也說明走滑斷裂是控制儲(chǔ)集空間和成藏的關(guān)鍵要素。本區(qū)前期油氣勘探對(duì)象主要圍繞大斷裂、大構(gòu)造控制的構(gòu)造圈閉展開，對(duì)于隆起區(qū)低級(jí)別斷裂及其油氣成藏潛力分析研究鮮見報(bào)道。所以，精細(xì)解析研究區(qū)的低級(jí)別走滑斷裂，探討其控儲(chǔ)、控藏作用，對(duì)于本區(qū)油氣發(fā)現(xiàn)及勘探開發(fā)思路調(diào)整具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

和田河?xùn)|三維區(qū)位于塔里木盆地巴楚隆起東段，北以吐木休克斷裂與阿瓦提凹陷分開，東以巴東斷裂與卡塔克隆起相接，南以瑪扎塔格斷裂帶和瑪東斷裂帶與麥蓋提斜坡和塘沽巴斯坳陷相鄰，西以古董山和吐木休克斷裂西端為界與巴楚西段相鄰（見圖1）。研究區(qū)自下而上發(fā)育震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、新近系、第四系地層等，普遍缺失中生界地層。

2 斷裂特征及形成期

通過地震資料精細(xì)解釋發(fā)現(xiàn)本區(qū)主要由近NNE、EW、NW轉(zhuǎn)NNW、近NS走向的4組斷裂構(gòu)成?？v向上可分為4個(gè)構(gòu)造層，自下而上分別為基底構(gòu)造層（中寒武統(tǒng)頂Cam2a—基底Td）、下構(gòu)造層（奧陶系頂O3s—中寒武統(tǒng)頂Cam2a）、中構(gòu)造層 （二疊系頂P—奧陶系頂O3s）和上構(gòu)造層（上部地層）。4個(gè)構(gòu)造層內(nèi)斷裂發(fā)育程度不同（見圖2），基底構(gòu)造層斷裂最發(fā)育，其次為下構(gòu)造層，中、上構(gòu)造層斷裂欠發(fā)育?；讟?gòu)造層發(fā)育NW轉(zhuǎn)NNW向弧形斷裂及近EW、NNE向斷裂，以弧形斷裂為主；下構(gòu)造層斷裂較發(fā)育，主要發(fā)育NNE向走滑斷裂、EW向臺(tái)緣走滑斷裂；中構(gòu)造層斷裂欠發(fā)育，僅發(fā)育EW向走滑斷裂繼承斷裂和近NS向走滑斷裂；上構(gòu)造層斷裂僅有近NS向喜山期壓扭逆沖斷裂：這4組斷裂均不屬于大型控盆、控界、控帶大級(jí)別斷裂帶，僅屬于四級(jí)至更低級(jí)別斷裂帶。

2.1 近EW向控臺(tái)緣壓扭走滑斷裂帶

近EW向壓扭走滑斷裂帶，即臺(tái)緣斷裂帶。區(qū)域上整體由NEE向EW漸變展布，向北弧狀凸出，延伸125 km，斷距較大（100～200 m），是研究區(qū)最大級(jí)別的斷裂帶，屬于四級(jí)斷裂帶。該斷裂帶在研究區(qū)近EW向展布，延伸約33 km，由2條斷面不連續(xù)的陡直斷裂組成。上部收斂，斷至T70；下部撒開，呈“尖”花狀構(gòu)造樣式（見圖 2）。

圖2 和田河?xùn)|地區(qū)過臺(tái)緣斷裂帶剖面

垂向上斷距存在變化，T90—T74地層內(nèi)斷距為100～150 m，而 T72地層斷距為 350～500 m。這是由于臺(tái)緣斷裂產(chǎn)生了一個(gè)地勢(shì)高差100～150 m的坡折帶，沿此帶發(fā)育臺(tái)地邊緣相帶，并造成斷裂帶兩側(cè)地層厚度、巖性的差異，上部地層斷距大是沉積作用造成的假象［19］，反過來說明，此斷裂在良里塔格地層沉積前或同時(shí)形成。臺(tái)緣斷裂在區(qū)域上的特征更接近于瑪東斷裂體系。盡管瑪東斷裂系統(tǒng)受控于盆地東南側(cè)原特提斯古阿爾金洋加里東中期Ⅲ幕的大規(guī)模俯沖消減閉合［20-21］，形成了一系列NE—NNE向至EW向漸變的斷裂。但是，前人［22-23］研究發(fā)現(xiàn)，古阿爾金洋加里東中期Ⅱ幕已具雛形。由于臺(tái)緣斷裂是后展式玉北—瑪東斷裂體系最早發(fā)育的前鋒指向區(qū)，故判斷其主要形成期是加里東中期Ⅱ幕。

2.2 近SN向（壓扭逆沖斷裂）

近SN向壓扭性質(zhì)的基底卷入式逆沖斷裂帶和東Ⅱ號(hào)如圖3所示。區(qū)域上，該斷裂NNE向展布，延伸長(zhǎng)度約90 km，是研究區(qū)最大級(jí)別的斷裂帶，屬于四級(jí)斷裂帶。其傾向西，北部上盤發(fā)育斷面不連續(xù)的反沖斷裂（見圖3a），二者形成“y”字形構(gòu)造樣式。膏鹽巖層上下地層變形差異明顯，膏鹽巖層之下斷距大（300～500 m），存在明顯的斷層轉(zhuǎn)折褶皺跡象，而上部地層以斷層傳播褶皺變形為主，斷距小。整體呈近SN向，但由一系列NW向與NNE向斷裂交替組成，NW向斷裂段均與基底構(gòu)造層弧型斷裂重合，NNE向斷裂段與NNE向走滑斷裂段重合，即加里東早期形成的弧形斷裂和加里東中期形成并與和東Ⅰ號(hào)同性質(zhì)的走滑斷裂，二者在喜山期構(gòu)造作用力下被改造串聯(lián)成近SN走向的逆沖斷裂。

圖3 和田河?xùn)|地區(qū)過近SN向逆沖斷裂剖面

2.3 NNE向走滑斷裂帶

NNE向走滑斷裂和東Ⅰ號(hào)（見圖4），區(qū)域上延伸約90 km，斷距小（0～100 m），斷裂級(jí)別小，屬于五級(jí)斷裂帶。工區(qū)內(nèi)延伸約27 km。斷裂帶沿走向分段特征明顯，平面上從南到北走滑斷裂逐漸撒開，斷裂帶由窄線狀向?qū)拵钷D(zhuǎn)變，向北小斷層明顯增多。以臺(tái)緣斷裂為界，可分為和東Ⅰ號(hào)斷裂南段和北段。

2.3.1 和東Ⅰ號(hào)斷裂南段

南段多條直立走滑斷裂（見圖4a）向上撒開，向下收斂變窄，僅局部斷穿T81。其斷裂發(fā)生層位主要集中在奧陶系頂面之下，上部地層僅弱褶曲變形。下構(gòu)造層褶皺幅度較大，包括奧陶系桑塔木組下部部分地層，而部分上部地層褶曲幅度變小，或僅見小斷裂。

2.3.2 和東Ⅰ號(hào)斷裂北段

北段包括多條直立走滑斷裂（見圖4b），斷裂帶內(nèi)呈強(qiáng)反射雜亂狀。其向上撒開至T70，T70上部地層褶曲幅度變小、直至消失，地震反射同相軸存在強(qiáng)弱變化，疑似小斷裂；向下收斂變窄并斷穿T81，組合形成“正”花狀構(gòu)造樣式。

圖4 和田河?xùn)|地區(qū)過和東Ⅰ號(hào)NE向走滑斷裂剖面

2.4NW轉(zhuǎn)NNW向基底反轉(zhuǎn)斷層

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育多排反轉(zhuǎn)斷裂（見圖5），主要分布在基底—中下寒武統(tǒng)地層內(nèi)，即基底構(gòu)造層，斷距50～100 m，屬于五級(jí)斷裂帶。這是研究區(qū)斷裂最發(fā)育的構(gòu)造層，也是整個(gè)巴楚隆起東段斷裂最發(fā)育的構(gòu)造層。這些斷裂多數(shù)沒有斷穿寒武系阿瓦塔格組膏巖層T81，走向由NW轉(zhuǎn)NNW向過渡，整體呈向NE方向凸出的弧形。大多表現(xiàn)為近直立正斷層特征，阿瓦塔格組膏巖有加厚跡象，有的則表現(xiàn)為近直立逆沖特征，有的表現(xiàn)為低角度逆沖斷裂，有的經(jīng)改造表現(xiàn)為走滑斷裂，斷面陡直?？刂瓢统∑鸬倪吔鐢嗔?、主要構(gòu)造帶，被認(rèn)為是沿這些早期正斷層反轉(zhuǎn)的結(jié)果［1-4］。研究區(qū)發(fā)育早期正斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造類型［22］，如正反轉(zhuǎn)斷層繼承反轉(zhuǎn)型、逆沖斷層錯(cuò)斷正斷裂的反向截?cái)嘈?，還存在正斷裂走滑反轉(zhuǎn)這一類型（見圖4b）。

圖5 和田河?xùn)|地區(qū)寒武系斷裂剖面

3 斷裂體系形成與演化

根據(jù)上述斷裂解析，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化前人［20-23］認(rèn)識(shí)，認(rèn)為研究區(qū)斷裂活動(dòng)主要有4期——加里東早期、加里東中期—海西早期、海西晚期和喜山晚期，主要受控于西昆侖造山帶、阿爾金造山帶和南天山造山帶三大動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。研究區(qū)位于鼻狀隆起的東南部?jī)A末區(qū)，是西昆侖和阿爾金造山共同作用區(qū)。本區(qū)斷裂體系形成與演化如圖6所示。

圖6 塔里木盆地巴楚隆起和田河?xùn)|斷裂演化示意

3.1 加里東早期（中寒武世）張性斷裂體系

中寒武世時(shí)期繼承了早寒武世的伸展構(gòu)造環(huán)境［21］，形成系列NW轉(zhuǎn)NNW向的弧線正斷裂。其走向與邊界大斷裂近平行，說明喜山期構(gòu)造活動(dòng)使得加里東早期斷裂走向整體發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。這些正斷裂，在后期構(gòu)造活動(dòng)的改造下，發(fā)生了分異變化：一部分保持正斷裂特征，一部分反轉(zhuǎn)形成逆斷裂和走滑斷裂。

1）寒武系阿瓦塔格組塑性膏鹽巖層的存在，使得膏鹽巖層上下部發(fā)生相對(duì)獨(dú)立的變形，上部整體褶皺變形，下部發(fā)生繼承反轉(zhuǎn)。此正反轉(zhuǎn)主要發(fā)生在構(gòu)造活動(dòng)最劇烈的喜山期。

2）部分正斷裂突破膏鹽巖反轉(zhuǎn)形成逆斷裂和走滑斷裂，除邊界斷裂，如吐木休克、巴東逆沖［24］斷裂沿正斷裂走向繼承正反轉(zhuǎn)外，SN向的逆斷裂的部分段沿正斷裂局部反轉(zhuǎn)。

3.2 加里東中晚期壓扭斷裂體系

中奧陶世末，加里東中期Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，古昆侖洋俯沖消減使西昆侖地區(qū)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一系列近NW走向的逆沖斷裂帶［24-25］，并使早期正斷裂在膏鹽巖層下發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。同時(shí)產(chǎn)生NNE向剪切應(yīng)力，為NE向走滑斷裂形成創(chuàng)造了良好的條件。盡管從地震剖面來看，這種跡象并不明顯，但是筆者認(rèn)為研究區(qū)走滑斷裂的雛形很可能與這期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)。隨著加里東中期Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的持續(xù)作用，形成以正花狀為主要特征的傾角陡、斷距小、延伸短、變形弱的和東Ⅰ號(hào)與和東Ⅱ號(hào)NNE向走滑斷裂。和東Ⅰ號(hào)斷裂加里東晚期不同程度的持續(xù)活動(dòng)，導(dǎo)致北段活動(dòng)強(qiáng)度明顯大于南段。該走滑斷裂向南延伸，直至玉北斷裂帶。和東Ⅱ號(hào)斷裂在喜山期被改造變形,由走滑性質(zhì)變?yōu)槟鏇_性質(zhì)。

盡管瑪東斷裂系統(tǒng)受控于盆地東南側(cè)原特提斯古阿爾金洋加里東中期Ⅲ幕的俯沖消減閉合，形成了系列NE—NNE向至EW向漸變的斷裂，但是部分?jǐn)嗔言诩永飽|中期Ⅱ幕已經(jīng)開始發(fā)育［23］。故臺(tái)緣斷裂在加里東中期Ⅱ幕開始發(fā)育，直至加里東晚期。

3.3 海西晚期—印支期斷裂體系

海西中晚期，在塔里木盆地北部南天山洋的俯沖消減及閉合后碰撞造山運(yùn)動(dòng)作用下［21］，吐木休克、卡拉沙依斷裂帶以及瑪扎塔格斷裂帶活動(dòng)和局部抬升［25］。早期形成的主要邊界斷裂如瑪扎塔格、吐木休克、巴東等均復(fù)活，繼承活動(dòng)。而低級(jí)別斷裂鮮有規(guī)模繼承和新斷裂形成。三疊系地層向西、向北構(gòu)造帶高部位均有被削截現(xiàn)象，說明印支期有構(gòu)造活動(dòng)，但對(duì)研究區(qū)影響較弱，斷裂弱繼承活動(dòng)，或褶區(qū)變形。

3.4 喜山期前淵隆起沖斷斷裂系統(tǒng)

漸新世開始，隨著歐亞-印度板塊的持續(xù)碰撞，巴楚隆起成為塔西南前陸盆地的前淵隆起帶。喜山期在此作用力下，巴楚隆起劇烈活動(dòng)，斷裂非常發(fā)育。邊界斷裂、隆起內(nèi)部主要構(gòu)造帶均是此構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，其中包括吐木休克斷裂和塔中與巴楚隆起的分界斷裂巴東斷裂帶［24］；而更靠近這2個(gè)邊界斷裂的和東Ⅱ號(hào)走滑斷裂遭受了巨大的改造作用，在NNE向走滑斷裂和基底NW向斷裂基礎(chǔ)上變?yōu)榫邏号ば再|(zhì)近SN向的逆沖斷裂。

4 油氣地質(zhì)意義

研究區(qū)周邊多口鉆井未鉆遇寒武系玉爾吐斯組烴源巖，說明巴楚隆起烴源巖可能是異地?zé)N源巖。中石油在鄰近瑪扎塔格斷裂帶以北地區(qū)的鉆井，未鉆遇寒武系玉爾吐斯組烴源巖。由于和田河氣田具有多個(gè)構(gòu)造高點(diǎn)（NW—SE向構(gòu)造圈閉），從西向東呈斜列排列［26］，不同局部構(gòu)造之間的壓力系數(shù)、氣水界面存在差異。除此之外，其西部井區(qū)以干酪根裂解氣為主，東部井區(qū)以原油裂解氣為主［27］，說明油氣不是沿構(gòu)造走向自東南向西北方向運(yùn)移。另外，巴楚隆起東段多口鉆井揭示，其油氣顯示較好的井均位于和田河氣田附近，距離越遠(yuǎn)，油氣顯示越差。據(jù)此認(rèn)為，油氣沿NNE向斷裂帶從WS向NE方向運(yùn)移的可能性較大，NNE向走滑斷裂和NNE向逆沖斷裂是油氣主要運(yùn)移通道，而近EW向臺(tái)緣斷裂和基底斷裂是油氣橫向調(diào)整斷裂（見圖7）。

圖7 和田河?xùn)|地區(qū)不同領(lǐng)域潛在油氣藏模式

全區(qū)覆蓋奧陶系桑塔木組泥巖，說明要以加里東中—晚期巖溶作用及后期沿?cái)嗔褞Оl(fā)生巖溶作用形成的儲(chǔ)集體為主要勘探目標(biāo)。而沿走滑斷裂帶具備形成斷溶體油氣藏的地質(zhì)條件［14］，即在厚層奧陶系碳酸鹽巖內(nèi)部，以斷裂帶多期構(gòu)造破裂作用為主，疊加后期埋藏流體的改造作用，形成以斷控裂縫-洞穴型儲(chǔ)層為規(guī)模儲(chǔ)集空間、海西晚期為主成藏期、沿?cái)嗔褞С示€性分布的油氣藏（見圖7）。奧陶系發(fā)育的潛在斷溶體油氣藏類型有NNE向走滑斷裂型（見圖7a）、近SN向逆沖斷裂型（見圖 7b）、臺(tái)緣斷裂橫向調(diào)整型（見圖 7c）。NEE向走滑斷裂北段活動(dòng)期次和強(qiáng)度明顯大于南部，而南部走滑斷裂未斷穿基底，通源性、油氣聚集成藏幾率北段明顯大于南段。近SN向逆沖斷裂海西晚期之后劇烈活動(dòng)，對(duì)于前期油氣藏具有破壞再調(diào)整作用，同時(shí)亦可充注喜山期油氣，考慮到喜山期氣藏的逸散性及遠(yuǎn)距離，油藏規(guī)模可能有限。近EW向臺(tái)緣斷裂處于油氣橫向調(diào)整區(qū)，因此，越鄰近NE向斷裂成藏潛力越大。寒武系發(fā)育2套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，即阿瓦塔格組膏鹽巖蓋層與沙依里克組石灰?guī)r儲(chǔ)層，吾松格爾組膏鹽巖蓋層與其白云巖及肖爾布拉克組白云巖儲(chǔ)層。由于大部分?jǐn)嗔盐磾啻└鄮r層，沿北東向斷裂運(yùn)移的油氣更容易在寒武系地層中富集聚集。故潛在油氣藏類型有斷塊型（見圖 7d，7e）和斷背斜型（見圖 7f）。斷塊型包括正斷裂下盤和走滑斷裂控制的油氣藏。

因此，在目前本區(qū)烴源巖是否發(fā)育無法確認(rèn)及異地?zé)N源巖分析基礎(chǔ)上，認(rèn)為NNE向斷裂帶側(cè)向通源性可能是控制研究區(qū)及鄰區(qū)斷裂帶能否成藏的關(guān)鍵；其形成奧陶系沿?cái)嗔褞Х植嫉臄嗳荏w油氣藏，以及寒武系以多種反轉(zhuǎn)類型為主的斷塊、斷背斜油氣藏?？傊瑪啻┗椎腘NE向走滑斷裂控制的奧陶系斷溶體及寒武系斷塊油氣藏類型值得探索。

5 結(jié)論

1）和田河?xùn)|三維工區(qū)主要由NNE、EW、NWW轉(zhuǎn)NW、近NS走向的4種斷裂體系構(gòu)成，正斷裂、逆斷裂及走滑斷裂等不同性質(zhì)的斷裂均發(fā)育。在縱向上可分為4個(gè)構(gòu)造層，其中，基底構(gòu)造層斷裂最發(fā)育，其次為下構(gòu)造層，中上構(gòu)造層弱發(fā)育。

2）和田河?xùn)|三維區(qū)斷裂主要有4期活動(dòng)：加里東早期形成正斷層，大部分后期反轉(zhuǎn)形成逆斷裂和走滑斷裂；加里東中期—海西早期是NNE向、近EW向走滑斷裂帶主要形成期，二者海西晚期斷裂活動(dòng)弱，僅褶區(qū)變形為主；喜山期僅近SN向逆沖斷裂活動(dòng)。

3）研究區(qū)發(fā)育奧陶系與寒武系2個(gè)潛在油氣勘探領(lǐng)域。奧陶系發(fā)育潛在斷溶體油氣藏類型，寒武系發(fā)育潛在斷背斜、斷塊油氣藏類型。NNE向走滑斷裂控制的奧陶系斷溶體及寒武系斷塊油氣藏類型值得探索。