地質構造特征與油氣研究論文

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關鍵詞庫車前陸盆地克拉蘇構造帶斷層相關褶皺被動頂板雙重構造構造與油氣關系

1區域地質概況

庫車前陸盆地是塔里木盆地北緣的一個重要構造單元，位于塔里木盆地與天山造山帶交接部位，是一個疊置在二疊紀至三疊紀前陸盆地之上的新生代再生前陸盆地［1］，其中主要沉積了一套巨厚的陸相沉積。三疊系為湖泊相沉積，邊緣為三角洲相，中部為深湖相,包括砂巖、暗色泥巖和煤層，厚460～2300m。侏羅系為湖泊－沼澤相沉積，底部為厚層砂巖，中部為煤系，頂部為褐色砂巖、礫巖，厚330～2200m。白堊系和第三系主要為巨厚的河流相沉積，包括棕色、褐色砂巖、泥巖。其中早第三紀庫車前陸盆地的西部有短時海侵，下第三系在盆地西部為一套膏泥巖沉積。白堊系和第三系總厚2000～6000m。庫車前陸盆地三疊系、侏羅系有成熟度適中、厚度大的腐植型生油巖，侏羅系煤系與下第三系膏泥巖是良好的區域性蓋層，各巖系發育多套砂巖儲層，多以原生孔隙為主，具有優良的儲集條件。總之，庫車前陸盆地是一個中生代的生油坳陷，具有多套生儲蓋組合，主要勘探目的層為白堊系、侏羅系和三疊系，其次為第三系。1952年開始勘探工作。1987年該油田因枯竭而廢棄。1995年在大宛齊構造上見工業油氣流。1997年底以來，先后在克拉2井、克拉3井、依南2井獲高產工業油氣流，使庫車前陸盆地的勘探工作進入了一個新的階段。

庫車前陸盆地的地表構造由北向南可以劃分為7個構造帶:Ⅰ.北部邊緣沖斷帶；Ⅱ.東風背斜帶；Ⅲ.北部背斜帶；Ⅳ.拜城-陽霞向斜帶；Ⅴ.南部背斜帶；Ⅵ.西南雁列背斜帶；Ⅶ.南緣剪切伸展構造帶。這些構造帶是新第三紀-第四紀統一的南北向水平擠壓作用的產物，是庫車再生前陸逆沖帶由北向南漸次擴展的結果。

克拉蘇構造帶位于庫車前陸盆地中部北側，主要是根據地震剖面確定的地下構造，它對應著地表構造的東風背斜帶、北部背斜帶和拜城-陽霞向斜帶。克拉蘇構造帶西起卡普沙良河西約15km，東至克孜勒努爾溝東側15km，北起東風背斜帶南側向斜，南抵拜城-陽霞向斜帶北部，即東經81°30′～83°29′和北緯41°50′～42°08′所圈定的范圍。

2克拉蘇構造帶的構造特征

2.1克拉蘇構造帶的地面構造

克拉蘇構造帶的地面構造由南、北兩個背斜帶組成，北背斜帶自西而東由庫姆格列木背斜、巴什基奇克背斜和坎亞肯背斜構成。南背斜帶自西而東由吐孜瑪扎背斜、喀桑托開背斜、吉迪克背斜構成。上述各背斜均以N80°E左右的走向呈直線狀延伸，其首尾相連或稍有錯開，只有喀桑托開背斜的中段呈向南凸出的弧形（圖1）。地表所見的這些背斜以斷層傳播褶皺（faultpropagationfold）［2］為主，其次為斷層傳播滑脫混生褶皺（hybridfaultpropagation/detachmentfold）［3］、滑脫褶皺（detachmentfold),還有少量斷層轉折褶皺（fault-bandfold）［4］。上述不同類型的褶皺在空間上相互轉化。

庫姆格列木背斜為一斷層傳播褶皺，中段和東段屬于典型的斷層傳播滑脫混生褶皺。背斜核部斷層構造發育，但背斜的東、西兩個傾狀端保存完整。背斜西段傾向北的陡傾逆斷層,是由形成斷層傳播背斜的緩傾逆斷層,從斷層端線向背斜的前翼打開形成的正向突破斷層。中段、東段傾向北的陡傾逆斷層,是由形成斷層傳播滑脫混生背斜的緩傾逆斷層，從斷層端線或斷坡上的某一點向背斜的后翼打開形成的反向突破斷層（表1，圖1，圖2a）。

Fig.1SimplifiedstructuremapofKelasutectoniczone

1.逆斷層；2.深部背斜；3.地表背斜；4.淺部正向、反向斷層傳播褶皺；

5.淺部斷層轉折褶皺；6.淺部滑脫褶皺；7.深部被動頂板雙重構造；

8.深部斷層轉折褶皺；9.深部斷層傳播褶皺；10.淺部斷層傳播滑脫混生褶皺；

11.深部被動頂板雙重構造和突發構造

巴什基奇克背斜是一典型的斷層傳播褶皺，南翼地層直立或高角度南傾，北翼地層向北緩傾。背斜軸部發育的北傾逆斷層，是形成該斷層傳播褶皺的逆斷層從斷層端線向背斜前翼打開形成的突破斷層（表1，圖1，圖2d）。

Fig.2StructuresectionofKelasutectoniczone

a.庫姆格列木背斜東段剖圖；b.坎亞肯背斜中段剖面圖；c.喀桑托開背斜中段剖面圖；

d.巴什基奇克背斜中段剖面圖；e.吐孜瑪扎背斜中段剖面圖

坎亞肯背斜是巴什基奇克背斜的東延部分，總體上為一滑脫褶皺，但其西段為斷層傳播滑脫混生褶皺，反映了褶皺類型在空間上沿走向的轉化。坎亞肯背斜核部發育的傾向南、傾角陡的逆斷層是反沖斷層，與巴什基奇克背斜核部發育的正向突破斷層具有不同特征。盡管它們在走向上相連，但并非是一條斷層。通過剖面研究推測坎亞肯背斜的滑脫層為侏羅系上部的泥巖或中部煤層，但西部較淺，東部較深（表1，圖1，圖2b）。

吐孜瑪扎背斜是一個南翼陡傾、北翼緩傾的斷層傳播褶皺，背斜核部、向北陡傾的逆斷層是由隱伏于地下的緩傾逆斷層從斷層端線（faulttip）向背斜核部打開的正向突破斷層（圖1，圖2e）。由于強烈的擠壓作用，使沿斷層分布的下第三系膏泥巖組合發生底辟作用，形成鹽穿刺構造，在背斜的東端甚至引起上盤第四系西域組地層的直立或倒轉（表1）。

喀桑托開背斜西段是典型的斷層傳播滑脫混生褶皺，西端和中段皆為斷層傳播褶皺，東段為斷層轉折褶皺。背斜的中段發育規模較大的正向突破斷層和和規模較小的反向突破斷層，使背斜的中段有較大的位移量而呈向南凸出的弧形，形成斷層傳播褶皺（圖2c），而背斜的西段由于運動受阻形成了典型的斷層傳播滑脫混生褶皺。東段因位移向南傳遞而形成斷層轉折褶皺（表1，圖1）。

吉迪克背斜表現為向南逆沖的緩傾盲斷層控制的斷層轉折褶皺。由地面出露的背斜平頂寬度以及兩翼地層產狀，結合地震剖面中所表現出的下盤斷坡、上盤斷坡反射特征，確定吉迪克背斜的地面構造是由發育于康村組底部或吉迪克組頂部的逆斷層所形成的斷層轉折褶皺（表1，圖1）。

2.2克拉蘇構造帶的地下構造

克拉蘇構造帶的地下構造是由被動頂板雙重構造(passive-roofduplex)和相互疊置的斷層轉折褶皺構成的復雜構造帶，從未出露地表。克拉蘇構造帶的地下構造為兩個大型構造，即克拉蘇背斜和巴深背斜。

2.2.1克拉蘇背斜

克拉蘇背斜的中、西段位于地面的北背斜帶和南背斜帶之間的向斜帶之下，主要為被動頂板反向逆斷層和一系列較大規模的臺階狀逆斷層構成的被動頂板雙重構造（構造三角帶）［5，6，7］，在克拉2井附近還發育突發構造（popup）［8］（圖3，圖4）。東段位于喀桑托開背斜、吉迪克背斜之下，主要為簡單的斷層轉折褶皺或相互疊置的斷層轉折褶皺構成（圖1，表1）。克拉蘇背斜西段的臺階狀逆斷層F4—F7的斷距（即F4、F5、F6、F7斷距之和）為13.5～21.25km，背斜高度為5006～7148m，背斜頂部下第三系底的埋深為2362～4089m，其中有兩個高點，一個高點在BC95198.5線上，埋深2362m，即克拉1井的構造高點，另一個高點在BC95179線上，埋深2562m，即克拉4構造高點。在BC95179線（圖3）上，克拉蘇背斜主要受斷層F4、F5、F7控制，斷層傾角28°～30°。F4下盤斷坡切過下第三系下部、白堊系和侏羅系的上部，后斷坪在侏羅系中部，中斷坪在下第三系中，因受F5侵位變形而呈背形。F5和F7下盤斷坡也切過下第三系下部、白堊系和侏羅系，F5的后斷坪可能位于侏羅系的底部，F5受F7侵位而變形。在BC95198.5線上，克拉蘇背斜受斷層F4、F5、F6、F7控制，斷層F4、F5傾角22°左右，下盤斷坡切過下第三系的下部、白堊系和侏羅系。斷層F6、F7傾角25°左右，下盤斷坡切過的地層也為下第三系下部、白堊系和侏羅系。

圖3BC95179線地震剖面解釋圖（位置見圖1，地震剖面來自塔里木石油勘探開發指揮部）

Fig.3GeologicalinterpretationofseismicprofileofBC95179(ForlocationseeFig.1SeismicprofilefromTarimPetroleumandDevelopmentBureau)

Q.第四系；N1k.上第三系康村組；N1j.上第三系吉迪克組；E.下第三系；K.白堊系；PreK.前白堊系；T5.上第三系康村組底界；T6.上第三系吉迪克組底界；T7.下第三系膏鹽頂界；T8.下第三系膏鹽底界；T8-2.白堊系底界；F0、F2、F12、F3、F4、F5、F7、F8為斷層編號

克拉蘇背斜中段的臺階狀逆斷層F4—F7的斷距為12.75～15.25km，背斜高度為4185～5510m，背斜頂部下第三系底的埋深為3552～4198m，背斜高點在BC95226線和BC95230線上，埋深分別為3552m和3573m。在BC95230線，克拉蘇背斜主要由逆斷層F4、F5、F7（斷層傾角28°左右）與反向逆斷層F0所構成的被動頂板雙重構造和斷層F4與反向逆斷層F24所構成的突發構造共同控制（圖4）。

Fig.4GeologicalinterpretationofseismicprofileofBC95226(ForlocationseeFig.1)

Q.第四系；N2k.上第三系庫車組；J.侏羅系；F42、F24、F34為斷層編號，其它代號與圖2相同

克拉蘇背斜東段是由F4和F7所構成的斷層轉折褶皺（圖1），斷層下盤斷坡切過下第三系下部、白堊系和侏羅系地層，傾角28°左右，斷距較小（<10km），背斜隆升的高度也較小（<3500m）。

研究表明，斷層斷距、背斜高度及下第三系底界T8的埋深在走向上的差異較大，反映了其變形在走向上的不均勻性，背斜隆升的高度受斷層的數量，斷層傾角和斷距的大小等因素共同控制。

2.2.2巴深背斜構造

巴深背斜構造是位于巴什基奇克背斜和坎亞肯背斜之下的深層構造（圖1），從未出露地表。背斜西段是由向南逆沖的臺階狀逆斷層F2、F13和被動反向逆斷層共同控制的斷層傳播褶皺和斷層轉折褶皺所組成。在測線BC95230線（圖4）上，巴深背斜是由斷層F2和被動反向逆斷層所控制的斷層傳播褶皺。斷層F2巖切了下第三系的下部、白堊系和侏羅系的頂部，斷距近7km。背斜東段是向南逆沖的一系列臺階狀逆斷層F4、F5、F6、F7、F8和被動反向逆斷層F0所組成的雙重逆沖構造（圖5）。這里背斜隆升很高，白堊系和部分侏羅系出露地表，陽霞組上部煤層反射面（T8-2″）可形成圈閉。

Fig.5GeologicalinterpretationofseismicprofileofDQ95226(ForlocationseeFig.1)

J2-3.中、上侏羅統；J1.下侏羅統；PreJ.前侏羅系；

T8-2″.下侏羅統陽霞組煤層的頂界；T.三疊系；

PreT.前三疊系;其它代號與圖3、圖4相同

克拉蘇構造帶是由淺部和深部兩個層次的構造組成的，二者的構造特征不同，上、下不同層次的構造具有不一致性。淺部層次的構造主要表現為斷層傳播褶皺、斷層傳播滑脫混生褶皺。在變形較強的地段的斷層傳播褶皺前翼或后翼發育突破斷層，出露于地表的斷層都屬于這類斷層，它們的位移規模較小，走向上有時具有不連續性，即使在走向上相連的斷層，也并非同一條斷層，有的地段屬于正向突破斷層，有的地段則屬于反向突破斷層（如庫姆格列木背斜核部的斷層）。深部層次的構造主要表現為發育有被動頂板反向逆斷層的雙重逆沖構造、突發構造和斷層轉折褶皺，這些構造在走向上是相互轉變的，不同地段的構造特征各不相同。形成深部克拉蘇背斜的臺階狀逆斷層規模較大，但從未出露地表。背斜隆升的高度在走向上的不同地段差異較大，主要受斷層的數量、斷層的傾角、斷距的大小及斷層發育的層位等因素的共同控制。

3構造與油氣分布的關系

前陸盆地是世界上油氣資源最豐富的一種盆地類型，也是世界上最早從事油氣勘探與開發的地區之一。然而，由于前陸盆地的構造變形相當復雜，地震剖面質量較差，就全球前陸盆地的數目來說，油氣勘探獲得重大突破的也占少數，這就證明了前陸盆地的前陸逆沖帶油氣成藏具有其

特殊規律，必須把前陸盆地向前陸逆沖帶演化的動態過程與供烴、運移、聚集成藏以及改造破壞相結合，找出構造與油氣關系的實質。

3.1斷裂是烴源巖排烴的有效機制

近年來的統計表明，烴源區烴源巖的斷裂程度越高，盆地的油氣豐度越高，說明了斷裂作用對烴源巖排烴的促進作用。從烴源巖排烴機理上，斷裂可以作為初次運移的有效通道，加強或提高烴源巖排烴效率［9］。克拉蘇構造帶形成于康村期（16.9Ma），直到西域期斷裂仍在活動（圖3），但斷裂活動最強烈的的時期為庫車期(5.3Ma)-西域期(2.5Ma)，而本區中生界烴源巖的生油高峰在上新世早期［9］，顯然烴源巖的主生烴期與構造運動最強烈時期相匹配。

3.2斷裂是油氣運移的通道

克拉蘇構造帶的三疊系、侏羅系烴源巖自白堊系末期開始生油，漸新世末期進入生油高峰，上新世早期生油結束。可見生油時期與斷裂開始活動的時間相匹配，克拉蘇構造帶的斷裂應該是油氣運移的良好通道。然而，油氣的運移不僅僅受斷裂活動與生油時期是否匹配的影響，而且還受斷裂切過地層的巖性和斷層傾角等因素的控制。

克拉蘇構造帶目前勘探的目的層主要是下第三系膏泥巖之下的下白堊統上部砂巖，在這套很

好的儲層之下有巨厚的泥巖（>570m），就是說在三疊系、侏羅系生油層與儲層之間有一套蓋層。克拉蘇構造帶中被動頂板雙重構造的斷裂無疑切到了生油層，這些斷裂可以作為油氣運移的通道。但必須注意，與斷裂作用相伴隨的被動頂板雙重構造的每一巖片都可以看作斷層轉折褶皺，其上盤斷坡對油氣的運移并非有利，特別是在儲層與生油層之間存在巨厚泥巖蓋層的情況下(圖6)。當斷層傾角較陡時（≥30°），斷坡處斷層切層特征顯著，斷層在泥巖中的路徑較短，有利于油氣在斷層中的運移。而當斷裂傾角較緩時（≤20°），斷坡處斷層切層特征不明顯，斷層在泥巖中的路徑較長，加上泥巖本身的封堵性較好，對油氣的運移就十分不利。由地震剖面解釋發現。克拉蘇構造帶的西段（BC95179線，克拉4井附近）、中段（BC95226線，克拉2井附近）和東段（DQ95183線，克拉3井附近）斷層的傾角較大（30°±）（圖3,4），而中西段（BC95198.5線，BC94195線，克拉1井，克參1井附近）斷層的傾角較小(20°±)。克拉蘇構造帶中段克拉2井附近比東段、西段多了構成突發構造的斷層F24、F34（圖4），它們是重要的導油構造，主要儲層下白堊統上部砂巖的氣測顯示良好，氣層厚度達幾百m，已成為我國少有的大型天然氣田，所以克拉蘇構造帶的?卸偽榷魏臀鞫胃欣K淙豢死?井也打到了工業油氣流，但主要儲層下白堊統上部砂巖的油氣顯示并不好，工業氣流主要產在這套砂巖與下第三系膏泥巖之間的鈣質礫巖和膏泥巖的粉砂巖夾層中，證實了克拉蘇構造帶的某些地段導油通道并不十分暢通，這也給予了我們新的啟示，下一步不僅繼續勘探下第三系膏泥巖之下的下白堊統上部儲層，而且應該把目光轉移到下白堊統厚層泥巖之下的侏羅系儲層中，尋找自生自儲型油氣藏。

圖6克拉蘇構造帶油氣運移示意圖

Fig.6SketchmapofhydrocarbonmigrationinKelasutectoniczone

E.下第三系膏泥巖；K11.下白堊統上部砂巖；

K21.下白堊統下部泥巖；J.侏羅系烴源巖、砂巖和煤系地層

3.3斷層相關褶皺是最有利的構造圈閉

前陸盆地內的主要圈閉有構造圈閉、地層圈閉、巖性圈閉和混合圈閉［8］。但斷層相關褶皺圈閉是前陸盆地內最普遍也是最重要的一類圈閉。克拉蘇構造帶的地下構造主要是被動頂板雙重構造和斷層轉折褶皺，其生儲蓋組合齊全，導油構造發育，構成了本區最有利的圈閉。被動頂板雙重構造由多個巖片組成，每個巖片都可以形成獨立的圈閉。

3.4突破斷層對油氣藏的破壞作用

克拉蘇構造帶的地表構造主要為斷層傳播褶皺、斷層傳播滑脫混生褶皺和滑脫褶皺，這些褶皺的突破斷層非常發育，現在地表出露的斷層都屬于這種類型。突破斷層使上述斷層相關褶皺形成的構造圈閉中發育的油氣資源遭到破壞。目前地表出露的大量油苗就是最好的證明。

基金項目：本文由國家“九五”重點科技攻關項目（96111010104）和“九五”重點科技攻關項目補充專題（96111補21）共同資助

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