411 构造体系控制油气区
塔里木盆地含油气区和油气聚集带受天山和昆仑山两个纬向系、西域系及其复合作用导控,并受帕米尔歹字型和青藏歹字型(头部)影响。形成三大油气区,即:塔北含油气区,塔中复合东西隆起油气区、塔西南油气区。由于受构造体系迭次控制作用,各巨型含油气区内形成低级次油气聚集区、带。
4111 塔中复合东西隆起油气聚集区
受区域东西带、西域系及河西系斜接、反接复合作用控制,其东部在加里东期、海西早期形成,西部则形成于海西晚期及中新生代。前者有塔中油气聚集带,呈北西西向展布;后者玛扎塔格反S型(似)油气聚集带、乌山油气聚集带,两者皆发现有古生代油气田,如塔中大油田等,及中新生代油气聚集带(玛扎塔格、鸟山油气田)。
4112 塔北油气区
可分三大油气聚集带。东西向库车油气聚集区(带),受东西向构造带所控,为陆相中新生代油气区;塔北古隆起油气聚集区(带),是天山纬向系中低级次的正向构造单元,为古生代和中新生代(次生)油气聚集带,油气富集,众多油气田(藏)分布其中;阿克库勒旋扭构造,置于沙雅古隆起南斜坡北东、东西向鼻状凸起上,富集了来自满加尔拗陷的油气,成为塔北最大的油气聚集区带。阿、满油气区内阿瓦提旋扭构造、顺托果勒低隆起及满加尔凹陷中正向构造是有望的油气聚集带。
4113 塔西南油气区
有库孜贡苏、乌泊尔(雁列式)、英吉沙、柯克亚等雁列型油气聚集带,它们是东西带和帕米尔歹字型复合控制的构造型式。包括麦盖提斜坡的油气聚集带在内,它们聚集了塔西南石炭、二叠纪边缘海盆地的油气及陆内侏罗系煤成油气以及可能还有白垩—古近纪闭塞海湾的油气。目前已在柯克亚中新统找到油气田,油源来自于石炭—二叠系等。
412 构造体系控制油气聚集带
4121 沙雅隆起油气聚集区(带)
沙雅隆起,是长期发育的古隆起,震旦纪即有隆起显示,寒武纪—奥陶纪隆起高部位沉积较两侧薄,加里东早期隆起明显,海西期定型,三叠纪—侏罗纪隆起依然存在,自白垩纪以来该隆起逐渐消失,被覆于北倾单斜之下(图2-7)。
隆起带构造不整合发育,三个构造层特点不同。前中生界,广泛发育着海西期形成的断块潜山和内幕背斜;三叠系—侏罗系构造层,以印支期—燕山期形成的推覆挤压背斜为特征;白垩系—新近系构造层,以燕山晚期—喜马拉雅期形成与断裂活动有关的背斜和半背斜为主。
隆起带上断裂构造很发育,主干断裂北有亚南断裂,南为轮台断裂。前者南倾,后者北倾,倾角较陡,两条断裂形成背冲结构,其中次级断裂大多数呈北东东向伸展。古生界多发育逆冲断裂,已卷入基底,倾角大。中、新生界为正断层,倾角小,表现为下逆上正的铲式断层特征。
沙雅隆起的构造型式为大型似帚状构造,向西撒开,向东收敛的逆时针压扭性旋扭构造。该旋扭构造内部又导生多个雁行分布的入字型(孙宝珊等,1991),如雅克拉入字型、沙雅入字型、红旗入字型和英买力入字型等,它们皆为控油构造型式。
沙雅隆起既有自身油气源(寒武系—奥陶系油源),又有北侧库车坳陷和南侧阿、满坳陷提供的油气源。油气源丰富,油气资源量达40×108t油当量。隆起上帚状构造又叠加入字型构造,形成多时代的圈闭,对聚集油气成藏十分有利。
沙雅隆起东段,阿克库勒、阿克库木地区发育有良好控油构造型式——阿克库勒旋扭构造(孙宝珊等,1991),控制塔河油田的分布。在旋扭构造内部,又分为阿克库木和阿克库勒两个剖面入字型,在这种旋扭构造的基础上又叠加低级序入字型,对油气富集尤为有利。
本隆起多储盖组合。既有海相碳酸盐岩储集层,又有陆相碎屑岩储集层,区域盖层和局部盖层良好。
油源断层发育,有的卷入基底,沟通深层寒武系—奥陶系油源层,多个区域不整合面伸向隆起,又为南北两侧油气构建的平台。先逆后正的铲式断层既是油气运移的良好通道,又是断裂带近旁逆牵引背斜、断背斜圈闭封存油气的屏障(孙宝珊,1996)。
本区长期以来以南北向区域挤压应力场起主导作用。现今应力场仍以近南北向挤压为特征,显示古今应力场一致性,使得油气运移方向相对稳定,利于油气富集和保存(孙宝珊等,1996)。
目前,油气勘探态势良好,发现18个油气田,特别是中国第一个古生界海相大油田——塔河大油田的发现,预示该隆起带油气资源丰富,是寻找大型—巨型油气田的理想地区。
4122 巴楚隆起油气聚集区(带)
巴楚隆起为塔里木盆地中央复合东西向构造带的西段,是纬向系、西域系联合控制的正向构造带,是盆地内最大的坳中隆,长期以来成为区域油气运聚的指向地区—油气富集区(带),油气资源量为10×108~15×108t油当量。
从其形态和断裂特征分析,中新生代以来,该隆起被柯坪弧及河西系的复合改造,使其原型被扭曲。它的西北段被北东向的柯坪弧辗掩,南北两侧又被色力布亚断裂—玛扎塔克断裂和阿恰断裂—吐木休克断裂截限构成似反S型。隆起西端发育小海子旋卷构造,但已出露地表,降低了控油的优势,其深层还可能残留油气(图2-6)。
该隆起古生代地层发育,寒武系—奥陶系和石炭系烃源岩分布广泛。北侧阿、满坳陷的油气,南侧西南坳陷的油气皆是本隆起的烃源。研究表明隆起本身及外源油气资源丰富。
阿恰断裂、吐木休克断裂和玛扎塔克断裂等以及小海子地区,在海西晚期(早二叠世)有两次岩浆侵入,有金伯利岩分布,又有玄武岩顺层贯注。说明这些断裂影响地壳深部,甚至波及上地幔。本隆起在寻找常规油气藏时,适时探查火山岩油藏,将是首指之地。
从上述可知,隆起处于南北坳陷之间,断裂为扭压性,断裂与局部构造组合成旋扭构造和似反S形,是油气富集的良好构造条件。海西早期、晚期和喜马拉雅期都有油气生成,油气源极丰富,与构造条件十分吻合。
本地区储盖组合多样:寒武系盐下带,寒武系既生油又储油;寒武系—奥陶系储盖组合;寒武系—奥陶系与志留系—泥盆系组合;石炭系—二叠系储盖组合等。另外,隆起带内存在4个不整合面,为油气侧向运移和地层岩性油气藏的形成提供了条件。需特别指出的是隆起带南北两侧导控的局部构造圈闭是聚油的良好场所;巴楚隆起与柯坪隆起扭压性断裂带交汇的西南与东北两个外墙角部位的含油气性应予关注。
本隆起勘探现状已展现辽阔前景,油气显示井多口,已发现3个油气田,亚松迪油气田及鸟山、和田河气田。
4123 卡塔克隆起油气聚集区(带)
该隆起位于中央隆起带的中段,是西域系叠加在区域东西带上形成的北西向构造。在加里东晚期逐渐隆起,海西早期构造运动强烈,抬升隆起,断裂发育,为隆起发展的主要阶段。在隆起高部位,中奥陶统及其以上地层,广被剥蚀,使石炭系直接不整合覆盖在下奥陶统之上。海西晚期构造运动,使先期断裂复活,形成晚古生代东高西低的大型鼻状背斜,其中卡1号—卡3号断裂构造带已显示向西北撒开,向南东收敛的似帚状构造。据地震资料解释表明,众多断裂为逆冲性质,夹持其间的局部构造或圈闭呈串珠状或波状或曲扭状,总体显示似帚状构造,与典型的帚状构造组合形态不同,其原因在于该构造型式的组成单元,是由东西向断裂与北西向断裂部分联合组成,造成了各自的构造形迹展布具有自己的特征,同时其运动方式和方向也并非一次而蹴,是多次运动叠加、复合改造而成,观其总貌为压扭性似帚状构造。经历了加里东中晚期,海西早期的演变,至海西晚期成型,最终定型可能与石炭纪阿尔金断裂构造带的左行扭动有关,为好的控油构造型式。
该隆起在白垩纪仍有显示,到新生代接受较厚沉积,隆起消失,为北倾的单斜。
该区油气资源丰富,油气资源量为18×108t油当量,有自供油源,也有来自东北侧满加尔坳陷和西边阿瓦提坳陷及南侧塘古巴斯坳陷的油气。由于古生代长期处于隆起状态,是不同时期油气运移的指向。
多套储层同时具备(寒武系—奥陶系碳酸盐岩,志留系砂岩,泥盆系东河砂岩,石炭系上部灰岩、泥砂岩,二叠系玄武岩);又有良好的储盖组合(寒武系盐下和奥陶系上统泥质岩、泥灰岩为盖层;志留系为储层,志留—泥盆系为盖层;石炭系—二叠系油源,二叠系火山岩为储层;侏罗系覆盖组合。还有多种的圈闭类型:它们分别是发育在隆起高部位的潜山型圈闭,分布于前石炭纪地地层中的挤压背斜和牵引背斜,石炭系发育的披覆背斜,还有海西早期的构造运动界面—地层超覆尖灭带和地层削截尖灭带圈闭。由于控油构造型式规模大,油源断层发育,不整合面为油气垂向和侧向充注构建了便捷渠道。本区(带)勘探实效显著,在塔中1井、塔中16井获高产油气流,在志留系圈闭和石炭系底—泥盆系顶的东河砂岩圈闭中,获得工业油气流。目前,卡塔克隆起已发现塔中4油气田和塔中1、塔中10、塔中82等亿吨油气田。是中央隆起区最理想、最具前景的油气聚集区(带)。
4124 古城墟隆起油气聚集区(带)
本隆起西接卡塔克隆起,北邻满加尔坳陷,南以车尔臣河逆冲推覆带为屏障,呈NEE向延展近500km,宽40~100km,面积大于32600km2。
该隆起塔里木运动开始出现,中期加里东运动幅度加大,早期海西运动基本定型。其上的志留—泥盆系遭受剥蚀,石炭系广泛超覆。晚期海西运动和印支运动均有表现,白垩纪—古近纪仍处于隆起状态。早期喜马拉雅运动使其转化为往北倾斜的斜坡(图2-8)。该区长期以来一直是满加尔坳陷油气运移指向地区。
隆起带发育寒武系—奥陶系烃源岩,总厚度400~600m。为台地—盆地相沉积,有机质丰度好,干酪根属Ⅰ型,油气资源量为9×108~10×108t油当量,并在塔东2井见到寒武系油气流。
隆起南侧的车尔臣大断裂向盆内推覆逆掩,推断其下盘压盖、封堵来自寒武—奥陶系烃源岩的油气。
圈闭条件与卡塔克隆起相似,其构造、储盖条件尚好,属阿尔金构造带近控的油气聚集区(带),是寻找与扭压性构造圈闭和地层岩性尖灭圈闭类型的油气田(藏)的潜在油气区(带)。
4125 麦盖提斜坡油气聚集区(带)
麦盖提斜坡是西南坳陷向北东抬升的地区,也是中央隆起的西南翼,是油气向隆起高部位运移的必经之路;同时,又是中—古生界沉积相变化过渡带。
该斜坡于海西晚期形成,喜马拉雅期强化,斜坡坡度增大,宽阔平缓的斜坡与生油坳陷紧相连,为油气运聚提供了良好条件。
油气源丰富,斜坡区发育寒武系—奥陶系和石炭系—二叠系两套烃源岩系,烃源岩厚度为500~1000m。寒武系—奥陶系下统海相灰岩为较好烃源岩,干酪根Ⅰ型;奥陶系中上统斜坡相灰岩和泥岩为好烃源岩,干酪根为Ⅰ型,该套烃源岩于燕山期进入生油高峰期。石炭系—二叠系资源量大,除原地油源外,还有叶城—和田生油中心巨量油气供给,油气资源量为16×108t油当量。
良好的储集条件:主要储集层有中古生界和晚古生界灰岩和砂岩,碳酸盐岩为裂隙—孔洞型储层,碎屑岩为孔隙型储层。
二套区域盖层:分别是二叠系泥岩和古近系—新近系膏、泥岩。
局部构造和地层圈闭发育,地表牵引背斜,还有重力、航磁局部异常多处。局部构造形成于海西末期和喜马拉雅期,与烃源岩成油期匹配好。
麦盖提斜坡石油地质好,古生界海相油气源丰富,可形成多种类型生储油气藏,以构造圈闭和地层岩性圈闭类型占主导。其含油目的层,从寒武系—下二叠统,尤以泥盆系、下二叠统下部含油层为佳(图2-6)。
本斜坡油气勘探成果表明,具有广阔的勘探远景,巴什托构造石炭系灰岩发现的工业油气流,是标示寻找大油气田之先声。
4126 莎车低隆起油气聚集带
位于塔西南喀什坳陷与叶城坳陷之间,成为两者之间的正向构造,可谓坳中横向隆起,面积约7800km2。从各时代地层埋深图分析,从基底—古生界—中生界—古近系的厚度均薄于两侧坳陷,为一个长期发育的水下低隆起。中新世以来由于两坳陷强烈下沉,喀什坳陷新近系—第四系厚达10000m,叶城坳陷厚度达8000m。莎东低隆起在中新世以来也快速升起,为主要形成期。是寒武系—奥陶系、石炭系—二叠系、侏罗系及上白垩统—古近系油气移聚之指向区。同时隆起带上存在较多的重力异常圈闭,且相对埋藏较浅,是重要勘探目标。
4127 顺托果勒低隆起油气聚集带
该带处于阿、满坳陷区之中,北接沙雅古隆起西部,南邻古城墟低隆起西段,东西分别邻接阿瓦提断陷与满加尔坳陷,是南北两个隆起的鞍部,又是东西两坳陷的转折枢扭带,既是东西两坳陷油气运聚的指向地,又是向南北两个隆起供油的转运站。这种特殊构造部位,奠定了它聚油又供油的奇特之处。故此详细研究该隆起构造发展演化与四邻石油地质条件,油气成生期与局部圈闭形成期的匹配关系是至关重要的。
顺托果勒低隆起,古生代长期以平台存在,构造极为平缓。早古生代和泥盆纪沉积层厚度明显小于满加尔坳陷,石炭纪—二叠纪沉积中心迁至阿瓦提地区时(沉积总厚达4000m),而顺托果勒低隆起上沉积厚仅1000~1500m。中、新生代转变为北倾的单斜,沉积层厚3500~4500m。
本隆起北缘及南缘,发育着志留系—泥盆系剥蚀尖灭带。区内较大断裂为一条北西向基底断裂,倾角较陡,向上断开古生界。近几年来,地震勘探发现本区南北向小断裂众多,同时还有北北东、北北西的扭断层发育。重力、航磁资料发现7个北西向局部异常,地震查见一批隆起,说明区内不乏局部构造。志留系—二叠系存在大型地层超覆尖灭带,志留系沥青砂岩广布。中新生界可能有一些砂体发育。这些圈闭需进一步落实,也是重要的勘探目标。
本区勘探程度低,研究程度更低。目前已发现哈德逊大型油田(构造岩性油藏),从上述分析可知,区内油源丰富,同时又是西域系叠置在阿、满坳陷区中的一个北西向正向构造,构造部位特殊,在勘探中需注意众多断裂旁侧的背斜、鼻状背斜,因此该隆起是探查托起中古生界大型油气田的又一潜在地区。
4128 孔雀河斜坡油气聚集带
本斜坡是满加尔坳陷向北东侧库鲁克塔格隆起抬升、过渡带。早古生代—泥盆纪沉积与满加尔坳陷相似。海西运动强烈,使其向北东抬起,演化成斜坡,并使石炭系—二叠系大面积缺失,中生代转为陆内坳陷,沉积了三叠系—侏罗系含煤烃源岩系。区内缺失白垩系,新生代为山前盆地沉积。
油源有两套:其一是除寒武系—奥陶系油气自供外,还有近邻满加尔坳陷油气源;其二是侏罗系油气供给,油源充沛,油气资源量为10×108t,前景好。
该区断裂、局部构造发育。北西向的孔雀河断裂,规模大,活动时期长,是基底卷入断裂,上断至新生界,是本区最重要、最具控制油气运移聚集作用的南西倾压扭性断裂。此外中小断裂众多,可分3组:东西向断裂分布于东西两端,近南北向一组置于中部,北西向一组(似帚状构造)出现在东南。3组从图上分析皆为压性、压扭性。局部构造,重、磁、地震勘探均有发现,类型有断背斜、背斜、断块、断鼻以及多种圈闭。划分4个构造带:维马克—开屏背斜构造带,局部构造为东西向,断裂有东西向和北西向两组,后者切割前者;龙口背斜构造带为北西向;尉犁断鼻构造带;北部斜坡带,断裂与局部构造不发育。
近期油气勘探形势好,孔参1井志留系获4000m3气,华英参1井侏罗系出油,英南2井找到油田(图4-1)。
图4-1 孔雀河斜坡油气聚集带分布图
该斜坡注意寻找志留系海底扇或浊积层系储集岩类型油气藏以及构造、地层油气藏,勘探目的层重点当前放在志留系和侏罗系。
4129 库车油气聚集带
库车坳陷位于塔北坳陷区北部,东起库尔勒,西至阿合奇,北邻天山,南到阿克苏—库车—亚南断裂一线,东西长约650km,南北宽30~80km,面积为31200km2,是纬向系的一个负向构造单元。
库车坳陷系指中、新生界沉积范围。其基底为前震旦系,埋深一般为7000m,拜城一带埋深最大,可达10000m。基底之上部分地区有古生界,对古生界的分布范围及其存在层位的认识目前尚不统一。地震反射中生界之下反射不清难于辨识,钻井揭示在坳陷南缘库车、新和一带有震旦系、寒武系和奥陶系。地表露头于温宿北见寒武系—奥陶系,南天山山前普遍见到石炭系—二叠系。
中生代以来,由于天山造山带向南挤压推覆及构造负荷、重力滑脱等应力作用,沿造山带前缘地壳下沉形成了近东西走向的前陆坳陷盆地。坳陷的发展有从北向南逐渐推进的特点:三叠系—侏罗系为河流相—湖沼相—半深水湖相含煤碎屑和泥页岩。其沉积范围北至天山山前,南到亚肯断裂带。三叠系沉积中心在拜城—康村一线以北,侏罗系沉积中心在拜城—康村一线以南。白垩系—第三系为冲积扇相—河流相—淡水湖泊相—泻湖与咸化湖相红色碎屑岩。其沉积范围由天山山前向南扩大,越过沙雅隆起,特别是新近系与阿瓦提-满加尔地区连成一体。白垩系下统沉积中心在秋立塔克构造带北侧,上白垩统—第三系沉积中心从拜城—康村一线向南扩展到秋立塔克构造带以南。上述中新生代地层逐层向南超覆。油气资源十分丰富,油气资源量为30×108t油当量。
库车坳陷形成和演变经历了3个阶段:早期三叠纪—侏罗纪为稳定下坳含煤生油发展阶段;中期白垩纪—古近纪为开阔坳陷含膏盐红层发展阶段;晚期新近纪为快速沉降含膏杂色碎屑岩发展阶段。在这3个发展阶段里,最重要的构造运动是喜马拉雅运动。晚期海西运动塑造了前陆盆地雏形,喜马拉雅运动使中新生代地层褶皱、冲断、推覆、滑脱变形,形成一系列近EW向断裂带和局部构造带。在地表可见到5个背斜构造带伴有6条断裂带。5个构造带自北而南为南天山山前构造带、库喀构造带(包括库木格列木—巴什基奇克背斜带和吐兹玛扎—喀桑托开背斜带)、秋立塔克背斜带、亚肯平缓背斜带、牙哈牵引背斜带。6条断裂带自北而南为南天山山前断裂带、库木格列木—巴什基奇克断裂带、吐兹马扎—喀桑托开断裂带、秋立塔克断裂带、亚肯断裂带、亚南断裂带。北部的三排构造带的褶皱轴为近EW向,与南天山褶皱山系走向近于一致,唯秋立塔克背斜带呈向南突出的弧形(拜城弧)。背斜带两翼不对称,南翼陡,北翼缓。几条背斜带轴部出露的地层,由北向南逐渐变新;同一条背斜带轴部出露地层,由东向西变新。在每条背斜带的轴部或陡翼都有一条自北向南推覆的逆冲断裂带。这些断裂带除南天山山前大断裂外均发生在中、新生界盖层内部。断裂面向北倾与褶皱轴面一致。断面上陡下缓,在毛拉山及塔什米里克山等地膏岩、盐丘及刺穿现象很多。因此,本区可能存在着与盐丘有关的地层岩性圈闭类型的油气藏以及盐丘上拱形成的构造圈闭型油气藏等。
研究认为,库车坳陷油源岩除公认的三叠、侏罗系煤系、混生油源外,尚有潜在油源——古生代海相油源岩。因前陆盆地的前身为先期边缘海盆地,具有良好的生油环境,故古生代海相烃源岩不容忽视。实际上,现在库车坳陷已发现的油气总量,已超出三叠、侏罗系煤系生烃潜力。
1989年以来,在北部第二断褶带内发现克拉2大气田,迪那2大气田及大北3大气田。并于西部乌什凹陷内乌参1井白垩系打出高产气流,在南部秋里塔格构造带的劫1井试获工业气流等等,进一步证明前景可观,是今后重要的勘探区(带)。
41210 叶城油气聚集带
叶城坳陷位于塔里木盆地的西南部,南邻铁克里克隆起,北接麦盖提斜坡,面积约37×104km2。该坳陷基底埋深16km,各时代地层发育齐全且分布广泛。尤其上古生界石炭系—二叠系是全盆地发育最佳的地区。区内主要生油岩有寒武系—奥陶系、石炭系—下二叠统、三叠系—侏罗系、上白垩统—古近系,生油岩总厚度达1000~3000m。生油地化指标良好,有机质演化为成熟—高成熟阶段,油气资源量丰富,油气资源量为8×108~10×108t油当量。
该区主要经历了3次大的构造运动,即加里东晚期(S/O)、海西早期(C/D)及海西末期(T/P2),从而形成3个明显的区域性不整合和多类型的构造圈闭。
区内主要构造线为近东西向,局部构造十分发育。地表构造多分布于昆仑山前地区,它们主要形成于喜马拉雅晚期。这些构造上下不吻合,如柯克亚构造。另外,本区断裂也较发育,如铁克里克北缘断裂、和田断裂及各背斜轴的纵断裂等。断裂多属压性和扭压性。这些断裂对油气运移、聚集起重要作用。该区已有油气发现,如1977年在柯克亚构造带上的柯1井于新近系打出高产油气流,发现柯克亚油气田,另在桑珠构造见多层良好油气显示。
区内储盖层条件良好,各时代地层均可储集油气,是寻找大型油气田的有利地区。
41211 喀什油气聚集带
喀什坳陷位于塔里木盆地西南坳陷区北部,面积约21×104km2。在古生代它可能是纬向系与西域系联合控制的一个北西向坳陷,印支、燕山、喜马拉雅期又经受了河西系及帕米尔歹字型的复合与改造,使其成为一个多体系复合控制的坳陷区。
区内基底埋深16~17km,可能有震旦系—奥陶系。志留纪以来各时代地层发育齐全,特别是新生界厚度最大,成为全盆之最。
本区主要生油岩系有石炭系—下二叠统、侏罗系、上白垩统—古近系及中新统,生油岩厚度1000~2000m,其生油地化指标较好。有机质演化程度除中新统为低成熟外,其余均为成熟—高成熟阶段。油气资源量10×108t,油气资源十分丰富。储集层发育,并已在中新统发现油气流。据区内构造演化及沉积发育特征可进一步划分出5个次一级构造单元:天山山前坳陷、库孜贡苏断坳、卡巴加特—乌拉根凸起、昆仑山前坳陷、喀什坳陷。
该坳陷局部构造发育,据统计约40个。这些局部构造主要形成于喜马拉雅期,而且新构造运动明显,以上升为主,形成多级阶地。
靠近西天山和西昆仑山地区的局部构造发育,多为紧密线形褶皱,构造上下偏移现象明显,为不对称斜歪背斜,在陡翼往往伴生高角度逆掩断层。远离山区,在坳陷内的局部构造褶皱强度减弱,形成中等程度的箱状构造,如喀什、明尧勒等背斜。
总之,喀什坳陷油气资源丰富,构造条件尚好,储盖层发育,已在克拉托构造、杨叶构造钻迂油气流,并在侏罗系、白垩系多处见良好油气显示,最近在北部的阿克1井打出高产油气流,由此预测本区是寻找大、中型油气田的有利地区。
41212 民丰—瓦石峡油气聚集带
该带属阿尔金构造带的一个山前坳陷带,面积约2×104km2。该区勘探程度低,据资料分析,区内发育两套生油岩,即石炭系和侏罗系,构造和储盖条件较好,可作为油气勘查地区。
油气勘查有利地区:①民丰凹陷,它具长期稳定下沉的构造背景,至少有两套油源岩,即石炭系和侏罗系。油源岩厚度较大,油气资源量为6×108~8×108t油当量,区内构造条件和储盖条件较有利,可视为油气前景较好地区。②瓦石峡凹陷,主要油源岩为侏罗系,并发现了沥青砂岩,构造、储盖条件尚可,有一定油气前景。③且末断隆带,为长期继承性凸起,新近系直接覆盖在元古宇之上。它处于南、北生油气凹陷之间,特别北部塘古巴斯坳陷有丰富的油气资源,为油气运移的指向地区。其上局部构造较发育,如策勒构造等,因此认为本区油气前景较好。
李四光(1889——1971)地质学家。湖北黄冈人。字仲揆。
早年加入同盟会。参加了辛亥革命。1919年毕业于英国伯明翰大学,获硕士学位。 1920年回国。曾任北京大学教授、中央研究院地质研究所所长。从事古生物学、冰川学和地质力学的研究和教学工作。
建国后,历任中国科学院副院长、中科院古生物研究所所长、地质部部长、中科院地学部委员、中国科协主席,第二至四届全国政协副主席。1958年加入中国***。是中共第九届中央委员,第一至三届全国人大代表。
中国地质力学的创立者。主张用力学研究地壳现象、探索地壳运动与矿产分布的规律,把各种构造形迹看作是地应力活动的结果,从而创立了"构造体系"的基本理论。用此理论分析中国东部地质构造特点,认为新华夏构造体系的三个沉降带具有大面积储油层。在地震地质工作方面,主张在研究地质构造活动性的基础上观测地应力的变化,为实现地震预报指明了方向。著有《中国地质学》、《地质力学概论》、《地震地质》、《天文、地质、古生物》等。
李四光是一位伟大的爱国主义者,我国卓越的科学家、著名的社会活动家、杰出的教育家,中国现代地质学的开拓者和新中国地质事业的主要奠基人之一,也是世界著名的科学家。李四光作为地质力学的创始人,还是科技创新的典范。中国为有李四光这样杰出的科学家而自豪,中华民族为有这样忠诚的儿子而骄傲。他坚持科学技术面向国家经济建设,急国家所急,想人民所想。他的科学实践活动紧密围绕国家的需求,为祖国和民族的富强奋斗。
为我国甩掉"贫油"帽子 建立了不可磨灭的功勋 。
李四光对我国石油地质工作做出了历史性的重大贡献。早在三十年代,他就预言中国东部新华夏系沉降带中蕴藏着丰富的石油资源。建国初期,做为新中国的第一任地质部长和全国石油地质工作委员会主任,在地质学界"中国贫油论"烟嚣尘上的氛围中,他正确回答了中央关于"走天然石油道路,还是走人工道路"的垂询。他根据多年潜心研究,提出扭动构造体系控油理论和战略、战役、战术找油工作的七个步骤,坚信不论海相或陆相,只要有适宜的地质条件便可以形成丰富石油。据此,他率先提出进行"华北平原和松辽平原摸底工作",大胆建议并实施了我国石油地质工作"战略东移"的重大决策,为我国东部大庆等一系列大型油气田的发现铺平了道路。发现大庆油田之后,指挥石油队伍南下,沿新华夏系沉降带向华北、江汉和北部湾推进,相继发现了胜利、大港和江汉等油田。在战术找油田方面,他亲自选定华北、江汉平原的突破点和关键井位并打出高产油流。从根本上解决了我国当时石油资源匮乏的问题。他还十分注重和经常指导大西北、苏北乃至西藏等地的找油工作,派出柴达木石油调查队伍并发现了冷湖油田;他力主在塔里木盆地寻找古生代油田和向浅海进军,皆取得重大突破。
※为我国原子弹和氢弹的 研制成功作出了突出贡献
李四光早就预见到新中国的国防和经济建设需要铀矿资源。回国时,他克服重重困难从英国带回了一台伽玛仪,为后来寻找铀矿发挥了重要作用。1955年1月15日,毛主席主持召开中央书记处扩大会议,研究发展原子能事业的问题,拉开了我国原子能事业的序幕。在这次会议上,李四光和刘杰、钱三强一起作了工作汇报。50-60年代,李四光一直关心着铀矿地质的开展,多次听取找铀队伍汇报、指导工作。他根据地质力学理论,对找铀前景持乐观态度,指出:"一是要找富集带,二是要便于开采。……在我国主要是在几个东西带上。" 实践证实了李四光的预测。尤其南岭带的一些铀矿床以规模大、品位高、易开采著称全国。李四光在强调构造规律的研究时提出:"关键要把对构造规律的研究与辐射测量结合起来。"遵循李四光的思路,覃慕陶、吴磊伯等经过艰苦工作,找到了211特大型铀矿床。到"二五"末,我国已发现一系列铀矿床,铀产量已能保证我国核工业发展需要。四十多年来核工业的成就令世人瞩目。他身为原子能委员会主席,为我国原子弹和氢弹的研制成功作出了突出贡献。
创立地质力学理论 。
"一切构造形迹都是成群发生的。每一群构造形迹和其他有成生联系的构造形迹群,往往个别形成构造带。构造带与构造带之间,有时存在着构造形迹不甚显著的地块,它们和围绕它们的或半围绕它们的构造带,形成一个整体,构成统一的构造体系。简单扼要地说,构造体系是许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次,但具有成生联系的各项结构要素所组成的构造带以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体。"----李四光 地质力学是我国科学家创立的有重要影响的大地构造理论,是李四光一生心血的结晶。她为寻找我国紧缺的重要矿产资源和解决国家重大工程地质问题发挥了关键作用。 李四光的地质力学理论源于他研究中国石炭枣二叠纪海水进退。1926年,《地球表面形象变迁的主因》的发表是李四光地质力学研究的第一个里程碑,李四光地质力学研究的萌芽吸收了当时国际先进地质学家的思想营养。他根据中国和东亚的地质构造特点形成和发展了中国的地质理论。四十年代初,李四光率先将力学引入地质构造的分析,发表了《地质力学之基础与方法》,地质力学理论已具雏型。1962年《地质力学概论》的完稿是他对地质力学理论的总结,并对地质力学的工作方法进行了阐述和说明。地质力学理论的核心是构造体系的思想,她在地球科学飞速发展的今天仍闪烁着光芒。
发现第四纪冰川 。
冰川的分布是研究地质构造的重要依据,李四光对冰川的研究投入了极大的精力。有些外国人对中国的冰川进行过考察,断言“中国没有第四纪冰川”。李四光却提出“让事实说话”。1921年,他回国后在太行山的沙河县、山西大同盆地口泉附近发现了第四纪冰川遗迹,虽遭一些外国专家傲慢地否定,他却没有丧失勇气和信心,继续带领学生在太行山、九华山、天目山、庐山等地考察,又发现了许多有力的证据。1933年,李四光以《扬子江流域之第四纪冰期》为题,在中国地质学会第十次年会上作了学术演讲,会后专门请中外学者到庐山实地考察。有的外国专家私下对李四光说,如果这些遗迹在国外被发现,早就被公认是冰川遗迹了。此后,李四光加紧了对第四纪冰川的考察,先后在扬子江流域、黄山等地发现了大量遗迹,最终推翻了外国人的错误结论。其研究成果对掌握地下的水文和构造,对发展建设事业起了十分重要的作用。
简单的说:
姓名:李四光
性别:男
出生年月:1889年
籍贯:湖北黄冈人
学历:英国伯明翰大学硕士学位
职务:原北京大学教授、中央研究院地质研究所所长、中国科学院副院长、中科院古生物研究所所长等职
玛扎塔克反S型(似)构造体系位于塔里木盆地巴楚隆起西南部,断裂构造带由北西向南东延伸呈似反S型,长度达120km。在该构造体系南部于1998年发现和田河大气田。
541 反S型(似)构造的形成
巴楚隆起是一个起始于前震旦纪的继承性古隆起。震旦纪时,其隆起高部位位于现今麦盖提斜坡的东北部,为一近东西向的宽缓隆起。志留纪—泥盆纪时,隆起高部位向北迁移,隆起高部位位于现今的色力布亚—玛扎塔克断裂一带。早期海西运动,巴楚隆起两侧断裂活动不明显,地层厚度自东西两侧向隆起高部位逐渐减薄。由于受早期海西运动的影响,石炭纪时,巴楚隆起构造走向发生变化,由早古生代的近东西向转变为北西—南东向,向西南与麦盖提斜坡呈逐渐过渡关系。海西晚期—印支期的构造运动使巴楚隆起及相邻的麦盖提斜坡北部地区强烈隆升,导致隆起上缺失上二叠统—白垩系。仅在隆东南端的和深2井和卡塔克隆起东端的巴东2井见108~550m厚的三叠系地层。根据巴楚小海子地区露头剖面观察,下二叠统有大量火山岩,并向南增厚,说明海西晚期有强烈的构造运动,造成火山岩刺穿石炭纪地层。早期喜马拉雅运动(古近纪初期),巴楚隆起进一步隆升遭受剥蚀,并再次形成巴楚隆起与麦盖提斜坡并存的格局。此时,麦盖提斜坡为一宽缓向南倾的斜坡,古近系由南向北依次超覆,在麦盖提斜坡北部和巴楚隆起尖灭。
图5-9 塔中北斜坡油气运聚模式图
玛扎塔格断裂,震旦纪—中奥陶世为正断层。从晚奥陶世末,由于区域挤压应力作用,该断裂转化为挤压性逆冲断裂,并伴有抬升。海西晚期有拉张,又有挤压活动,早二叠世发生火山喷发,之后本区再次抬升,缺失中生界沉积。
新近纪沉积时,由于昆仑山系的急剧抬升,塔里木盆地被迫下沉,在此背境中,巴楚隆起相对沉降,致使新近系安居安组,沉积面积扩大。与此同时,巴楚隆起南北两侧边界断裂——色力布亚断裂(NNW)、古董山断裂(NNW)、玛扎塔克断裂(NW)及阿恰断裂(NNW)、土木休克断裂(NW)强烈活动,并被帕米尔歹字型的顺时旋扭应力场所收容,导致似反S型最终定型。至新近系上新统阿图什组沉积时,巴楚隆起再次下沉,接受了阿图什组1253~1303m厚的砂泥岩沉积(图5-10)。
图5-10 玛扎塔克反S型(似)构造展布图
542 构造体系控油作用
5421 和田河气田位于玛扎塔克反S型(似)断裂带内。
中国石油天然气总公司于1998年12月在鸟山构造上设计了鸟山1井,该井于3872~3885m下奥陶统白云岩中获工业气流,日初产气41×108m3。又于1998年9月在玛扎塔克断裂带上的玛4井于井深2017~2281m下奥陶统灰岩中获高产气流,日初产天然气为274×104m3,并于1999年把玛4气田改称为和田河气田,该气田探明天然气储量为620×108m3。
玛扎塔格反S型(似)断裂构造,出现于晚加里东期,海西期再次活动,喜马拉雅期形成了南北两条断裂夹持的断背斜(图5-10),两侧断裂于喜马拉雅期再次活动,主断裂断穿切了中新统,其南侧的次要滑脱断层沿中新统和上新统断滑直通天。
喜马拉雅期以寒武—奥陶系为源岩生成的天然气沿断裂从深部向上运移至中奥陶统灰岩及上覆石炭系灰岩及砂砾岩中聚集成藏。
天然气田在平面上主要分布在反S型(似)向北凸出的弧形带内,是地应力适中的构造带,如玛4井—玛8井段(图5-10)。而南侧的喜马拉雅晚期的滑脱断层因未形成圈闭不具成藏条件。
5422 气藏成藏模式
在石炭系、奥陶系储集层中普遍分布有沥青,沥青具有多期多源混合的特点,表明气区奥陶系存在古油藏的破坏过程,气田部分层段获得了少量石炭系与寒武系混源的凝析油是其(佐证)。根据构造发育历史,建立起该气田的成藏模式。
古油藏形成与破坏(加里东晚期—海西早期):震旦纪—奥陶纪,受引张拉伸运动的影响,在和田河气田范围内发育一组张性的正断层,形成一个近东西向的断垒构造,同时在寒武系盐下形成构造,为下倾方向的油气运移聚集提供了指向区。在早古生代晚期,早先的张性断裂转变为挤压型断裂,寒武系圈闭中的油气通过断层向上运移至奥陶系碳酸盐岩储层中聚集成藏。志留纪—泥盆纪,奥陶系遭受风化剥蚀,一方面形成了良好的奥陶系碳酸盐岩风化壳储集层;另一方面大气淡水的淋滤和生物降解作用破坏了奥陶系古油藏,形成大量的沥青和重质原油(气田东部的玛4井区受构造运动影响小,寒武系古油藏破坏程度低,保存较好)。
天然气形成与逸散(海西晚期):至石炭纪,塔里木盆地发生大规模海侵,沉积了厚达800~1000m的石炭系。到晚期海西(即早二叠世末期),塔里木盆地大面积的火山活动促进了寒武系、石炭系烃源岩的迅速熟化。和田河气田及北部地区下寒武统烃源岩进入干气阶段,早期形成的下寒武统古油藏的石油裂解成干气,而寒武系的烃源岩处于凝析油及湿气阶段。同时,晚期海西的火山活动也导致了和田河气田两侧的断裂活动,断裂切穿二叠系,使天然气发生垂向运移而逸散。
天然气聚集成藏(喜马拉雅期):印支—燕山期,巴楚地区处于隆起状态,受风化剥蚀作用,地温梯度变小。至喜马拉雅期,由于昆仑山急剧升高,塔里木盆地相对下降,接受巨厚的第三系沉积。喜马拉雅晚期,受区域挤压应力的影响,和田河气田两侧断裂运动剧烈,产生断开基底的深大断裂,形成现今的断垒构造,在石炭系和奥陶系形成了较好的构造圈闭,为油气的聚集提供了有利的场所。寒武系古油藏油的裂解干气和由干酪根直接裂解的干气,通过气田两侧的断裂向上运移,形成和田河气田次生气藏。
5423 碳酸盐岩和碎屑岩储集层
(1)碳酸盐岩储集层
和田河气田碳酸盐岩储集层集中在奥陶系古潜山和石炭系生物碎屑灰岩段,其天然气储量达45464×108m3,占气田探明地质储量的735%。储集体物性受沉积相带和后期溶蚀、破裂等成岩作用的多重影响。
1)奥陶系潜山(O)
奥陶系沉积相类型主要为碳酸盐岩台地相,岩性主要为泥晶灰岩、粉晶—细晶灰岩、生物灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、灰质白云岩、白云岩。储集类型为裂缝—孔洞型,是典型的双重介质储集层。有效储集空间主要为粒间孔、粒内溶孔、晶间孔、溶蚀孔、溶洞及裂缝,喉道主要为细长缝及网状微缝。
基质孔隙度低,储层非均质性强。岩心分析孔隙度分布区间为0089%~2745%,平均195%;溶蚀孔洞形成的孔隙度较高,对玛5井、玛401井、玛4井的174块岩心用自吸法分析孔隙度,孔隙度分布在011%~1657%之间,平均值为685%。渗透率分布区间为0005×10-3μm2。
奥陶系潜山顶部风化壳发育未充填溶蚀针孔和溶洞,形成有效的储集空间。溶洞大小不均,多被溶塌岩堆积充填,充填物受围岩支撑,溶蚀作用强烈,形成了大量溶蚀孔,对天然气储集起了重要作用。
2)石炭系生物碎屑灰岩段
生物碎屑灰岩段在气田范围内分布稳定,一般厚40m左右,主要为开阔台地亚相的生物碎屑滩、砂砾屑滩微相的沉积,顶部有少量局限台地亚相灰质白云岩坪微相的沉积,岩性为褐灰色、深灰色泥晶、粉晶灰岩与生物碎屑灰岩、粒屑灰岩互层,顶部常夹少量白云质灰岩或灰质白云岩。
有效储集空间主要为粒间孔、粒内溶孔、溶蚀孔洞,张开缝、构造微细缝为主要渗滤通道,储集类型为裂缝—孔隙型。
物性分析孔隙度平均值为355%,最大达1911%。玛3井溶蚀孔洞集中发育段,计算机扫描面孔率为216%。分析渗透率平均为223×10-3μm2,最大达128×10-3μm2。测井计算孔隙度一般3%~5%,部分井段达到8%,渗透率为(10~30)×10-3μm2。
石炭系生物碎屑灰岩段溶蚀孔洞非常发育,孔洞发育密度达10~14个/m。生物碎屑灰岩段溶蚀作用与奥陶系灰岩的大缝大洞式的风化壳溶蚀有所不同,溶蚀孔洞表现为针孔或海绵状,主要属于埋藏期硫酸溶蚀作用。
有效裂缝包括构造缝和成岩缝。构造缝密度20~485条/m,未充填—半充填,为主要的渗滤通道。成岩缝主要为发育在生物碎屑灰岩条带中的垂直缝,不穿层,裂缝短而宽,缝长一般为10~50cm,宽一般为1~5mm,裂缝面被自形晶方解石半充填。
生物碎屑灰岩段酸化效果好,一般酸化前测试获几百至几千立方米天然气,酸化后就能获得高产。典型的是玛3井1414~1424m井段的测试,酸化前日产气454m3,酸化后日产气1146×104m3(794mm油嘴)。
(2)碎屑岩储集层
石炭系砂泥岩段(C2)
石炭系砂泥岩厚度为269~3545m,砂岩段厚度99~141m,占地层厚度279%~57%,最大单层厚度295m,一般厚10~20m。该段地层横向上分布基本稳定,连通性较好,为滨浅海相前滨一临滨亚相沉积,岩石类型以细—中粒岩屑砂岩为主。岩心分析孔隙度为199%~2108%,平均1225%;渗透率为(0024~774)×10-3μm,平均312×10-3μm。储集层类型为裂缝—孔隙型,有效储集空间主要为粒间溶孔、基质微孔和粒间孔,次为构造缝及溶洞。
砂砾岩段储层基质孔隙度低,非均质性较强,但裂缝发育,大大改善了储集性能。玛401井在2126~21653m测试,794mm油嘴,日产气168372×104m3,计算绝对无阴流量11581×104m3/d,有效渗透率803×10-3μm。
5424 盖层
本区石炭系区域性盖层是和田河气田得以良好保存的关键因素之一。
和田河气田石炭系有:上泥岩段、中泥岩段、下泥岩段三套区域性盖层和石炭系砂泥岩段中若干区带性泥岩盖层。它们与下伏的石炭系标准灰岩段及奥陶系古潜山形成良好的区域性储盖组合,与石炭系砂泥岩段潮坪亚相的砂层组形成较好的区带性储盖组合。
和田河气田构造形成于喜马拉雅早—中期。断裂的剧烈活动,破坏了寒武系古油藏圈闭的有效性,使天然气沿断层发生垂向运移进入上覆的奥陶系、石炭系圈闭,形成现今气藏格局。喜马拉雅晚期的构造运动,对主体构造未造成破坏。
543 油气分布预测
5431 玛扎塔克反S型(似)构造
油气主要聚集在断裂构造带弧弯内侧,表明该段构造应力适中,有利于油气聚集成藏,并为我们指明了今后油气勘探的方向。
5432 巴楚隆起北部阿恰—吐木休克断裂带
也具有似反S型特点,注意寻找有利圈闭进行勘探发现油气田。
5433 巴楚隆起7条NW向断裂构造带
目前已在2条断裂构造带中发现油气田,如色力布区及玛扎塔克断裂带,其余5条断裂构造带,要深入研究其成藏条件,择优钻探发现油气田。
地壳上扭动构造十分发育,特别是一些巨型平移断层构成全球性走滑体系。这种扭动构造是由扭动(走滑)作用引起的。
扭动(走滑)作用指在水平扭动力的作用下,岩石圈、地壳形成走滑断裂构造带,断裂构造带在由萌芽期到形成期的演化过程中引起地壳块体的转动及一系列次生构造型式的形成(张之一等,1992)。
扭动作用在地球表面的分布是非常广泛的,几乎所有的挤压构造带、拉张构造带的构造作用都伴有扭动作用。同样,扭动作用构造带也相应地伴有挤压及拉张构造活动。
一些韧性剪切带中的Au成矿系统就是剪应力走滑构造体制下的热液成矿系统。
7441 扭动(走滑)构造带中的拉分盆地
一个走滑断裂的水平方向运动将导致断裂两端的两个区域发生扩张,另两个区域发生压缩,如图730(a)所示。当走滑断裂呈雁行式排列时,相邻两个断裂共同形成的扩张区增强了扩张变形,可称之为拉分作用,如图730(c)所示;而增强了压缩变形,可称之为推隆作用,如图730(d)。这种作用可分为左侧拉分[图730(c)]、左侧推隆[图730(d)]、右侧拉分[图730(e)]和右侧推隆[图730(f)]。
图730 扭动(光滑)拉分、推隆作用示意图
(据Atilla Aydin et al,1984)
(a)扩张(负号)和挤压(正号)的区域环线右行走滑断层;(b)在扩张象限的尾部裂口(开口状)和挤压象限的压溶或褶皱(齿状);(c)位于右侧叠覆区上的菱形地堑;(d)位于右行走滑断裂的左侧叠覆之上的菱形地堑;(e)正断层(羽状构造在下降盘)和大走滑断裂具正断层性质的部分左叠覆区域构成菱形地堑的边界;(f)逆断层(齿状构造在上升盘)和大走滑断裂具逆断层性质的部分在左行走滑断裂右叠覆区构成菱形地堑的边界
Aydin和Nwr提出了两种拉分盆地的演化模式。第一种模式是,由一系列右行左列雁行式走滑断裂系[图731(a)],在外力持续作用下最初出现许多小的地堑[图731(b)]。当滑移量增加,这些地堑开始相互连接形成复合地堑[图731(c)]。最后产生一个大的拉分盆地[图731(d)]。这种拉分盆地的一边的长度与断裂位移距相当,其宽度则是在演化过程中的所有断裂线间隔的总和。这种拉分盆地的形态不规则,边界呈折线状。
第二种模式是以断裂束的任意接合和相互作用为基础。最初的断裂构造[图732(a)]是逐步发展的,或者走滑断裂的位置有可能受原已存在的张性断裂控制。在初始阶段,地堑由相邻的、较长的断裂相互作用产生[图732(b)]。当滑移量增加时,相距较远的断裂伸长,新的断裂束形成,进一步促进断裂之间的接合和相互作用,从而导致产生更长、更宽的拉分盆地[图732(c)]。
可见,与扭动作用有关的拉分盆地的边界正断层和盆地内正断层都是边界走滑断层所派生的。盆缘出现不规则形态的褶皱、断层、滑脱构造和滑移岩体。其中的褶皱和断层均呈雁行排列。在盆地中部则由于地壳的拉薄而出现火山和温泉等。我国西北部许多小盆地属这种盆地。
图731 模式一:表明与雁行式左滑断裂有关的菱形地堑的接合,最终结果为复合拉分盆地
(据Atllia Ayuln et al,1894)
图732 模式二:表明了复合盆地的形成,复合盆地包括大小的地堑和地垒
(据Atllia Ayuln et al,1984)
7442 走滑作用、扭动构造与油气的关系
世界上许多含油气盆地都与走滑作用、扭动构造有关。
例如,中亚地区一些中新生代盆地的排列明显受扭断裂所控制(图733),其中最明显的一组扭断裂近北西向雁列展布,例如,额尔齐斯断裂、博罗霍洛断裂及塔拉斯—费尔干断裂等。这些断裂在古生代时主要呈现为与褶皱平行的冲断层,到中生代以后,断裂性质转化为以右行平移为主的扭断层,兼具压性。
图733 中亚地区主要沉积盆地与扭断裂展布特征
1—扭断层;2—冲断层;3—正断层;4—一般断层;5—褶皱轴;6—沉积盆地。Ⅰ—准噶尔盆地;Ⅱ—吐鲁番盆地;Ⅲ—柴达木盆地;Ⅳ—塔里木盆地;Ⅴ—巴尔喀什盆地;Ⅵ—费尔干盆地。①塔拉斯—费尔干断裂;②天山断裂带;③博罗霍洛断裂;④额尔齐斯断裂;⑤阿尔金山断裂;⑥帕米尔断裂带;⑦昆仑断裂带;⑧祁连山断裂
这些北西向扭断裂系与东西向的天山带、昆仑山及北东东向的阿尔金山断裂系等的联合复合,构成了我国西部及邻区的一系列三角形、菱形及平行四边形等多种形状的中新生代盆地。总的说来,这些盆地主要具有压扭性。
走滑作用与油气盆地形成的关系已日益被人们所认识。如马拉开波盆地、圣九昆盆地、加利福尼亚盆地、阿拉斯加库克湾盆地及波斯湾盆地等的形成均与走滑作用有关。扭动构造的形成过程与走滑断裂的发育密切相关,它不仅控制了油气的聚集而且对油气的形成、运移具有重要的影响。
张之一等(1992)将走滑作用、扭动构造与油气的关系归纳为如下几个方面:
(1)走滑作用对含油气盆地形成及演化的控制
赵重远在《渤海湾盆地的构造格局及其演化》一文中指出:“渤海湾盆地是形成在一个曾发生左旋剪切挤压破裂的中生代复式背斜隆起上,因而当拉张和右旋剪张作用起作用时,便首先利用原先的破裂面滑离拉开;形成许多不对称箕状坳陷,使早期的盆地形态呈现严重的分割局面……古近纪初应力场发生转变后,盆地开始拉开,盆地形成时主要是沿着中生代的左旋剪切平移断裂拉开的。”
童崇光等(1981)在《川东南地区区域构造特征及圈闭类型与气藏分布关系》一文中指出:“四川盆地内发生的大量走滑断裂系有的在古生代早期就已形成,并具有长期继承性活动,可波及低速层或上地幔。由于深层的蠕动和岩浆活动,促使板块内部发生破裂、压缩和褶皱运动,因此,亚洲大陆走滑断裂系展布特点,对四川盆地的形态及川东南褶皱区的产生提供了条件。”
由此可见,走滑作用不仅控制着盆地的形成,而且控制着盆地的发展。这是因为走滑作用的剪切、扭动作用一方面切割地壳较深,另一方面由于剪切、扭动不伴随体积的变化,是最容易发生的一种破裂变化,因此,由盆地形成时的拉开以及以后的挤压、拉张都伴随着基底的剪切,即走滑作用。
(2)扭动构造与油气的关系
目前,已经发现几乎所有的石油及天然气的聚集均与扭动构造有关。例如,大型冀鲁帚状构造体系的内旋层的扭动构造及次级扭动构造组成了济阳坳陷的储油构造圈闭;中旋层的扭动构造及次级扭动组成了黄骅坳陷的储油构造圈闭;外旋层的扭动构造及次级扭动构造组成了冀中坳陷的储油构造圈闭。前述对冀中坳陷次级扭动构造的分布,东濮坳陷文留油田花状构造的存在,辽河坳陷兴隆台油田旋卷构造的认识都进一步证实了渤海湾盆地(冀鲁帚状构造体系)走滑作用的活动情况及扭动构造与油气聚集的关系。
图734 大庆油田的反“S”型构造
(据大庆油田资料)
大庆油田是一个反S型构造(图734),全长达百余千米,由8个局部构造组成,由北而南走向变化为南北、北东东、南南东,总体呈反S型。各局部两翼倾角呈有规律变化,自北端的西陡东缓至南段的西缓东陡。构造脱顶现象明显,浅层构造轴线在北端向西,南端向东作逆时针方向偏转。
该似反S型构造南北两旋回带的内侧,分别发育了两个漩涡,它们重叠在高级直扭负向多字型凹陷之中,加剧了凹陷幅度,提高了生油能力,扩大了生油范围。同时,似反S型构造的旋回构造带也控制了油气的分布,形成油气富集程度最高的构造带。
鄂尔多斯盆地被认为是最稳定的地块,有的人甚至认为那里是连构造都不会发育的地区。但是,在它的西缘富含石油的马家滩褶皱断裂带却发现有明显扭动构造(张泊荣,1982),它的根据是:①马家滩褶皱断裂带内的褶皱与断层皆具有雁行排列特征。在其东部的天池—环县向斜也不是一个大向斜纵贯南北,重力资料显示的天环向斜轴是由一系列北北西向雁行排列的向斜组成。②局部构造形态具有扭动特征,如王家场背斜在扭动褶皱上产生平移错动断裂。
除马家滩外,在其南部的沙井子地区以及更南的平凉地区,其断裂排列方式和向斜分布方式与马家滩褶皱断裂带相同,同样是雁行排列。
据了解,鄂尔多斯盆地周边地区普遍存在着扭动构造形迹。因而,鄂尔多斯地块发生过块体转动是不容置疑的,但这个问题需要进行深入研究。
蕴藏丰富石油、天然气的四川盆地,在燕山期及喜马拉雅期,龙门山断裂带发生强烈的压扭性右旋走滑活动。富含天然气的川东华蓥山与黔江之间,展布着华蓥山、铜锣峡、明月峡、方斗山、七跃山、黔江、咸丰等深断裂(或基底断裂),它们相互之间有过右旋或左旋走滑活动,并伴以逆冲作用,使基底缩短,沉积盖层形成断褶带的扭动构造格局(童崇光等,1981)(图735)。
图735 川东地区华蓥山—七跃山之间地震反射剖面示意图
(据四川石油管理局地调处,1978)
据地震勘探资料,川东南地区划分出7个主断褶带,即华蓥山、铜锣峡、明月峡、方斗山、七跃山、黔江断裂带均为莫霍面梯度变化带,因此,可推测它们都是涉及低速层或上地幔的深断裂带。此外,方斗山、铜锣峡主断褶带及南门场、黄泥堂、大池干井等断褶带据童崇光等推测可能涉及基底。以上基底走滑断裂在盖层中多表现为分支逆冲断层,主断面在西部地区以向东倾为主,在东部地区以向西倾为主,而在中部地区则东倾和西倾均有;或在同一断褶带上断面时而东倾、时而西倾,均显示出扭动构造特征。
由于基底平移断裂的排列、交接的型式不同,扭动构造展布型式也不同。川东地区基底断裂近于平行,扭动构造呈雁行展布;川南地区由于华蓥山深断裂与西温泉、中梁山基底断裂呈锐角相交并平移错动,扭动构造呈帚状展布;在宜宾—泸州—江津地区,蔺市盆地及川东东北五宝场盆地中,有北西向、北东向及东西向3组断裂交叉并相互平移错动,形成网格状或菱形展布,构成了雁列形、弧形、T形、L形、十字形、串珠状等复杂形态。
目前已在川东南地区主断褶带之间的低背斜或潜伏构造圈闭中找到了近50个气田。
处于准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田经勘探证明,大量油田与扭动断裂有关,扭断裂所派生的雁行褶皱可以形成良好的构造圈闭,扭动断层所派生的分支断层也可形成良好的断层圈闭。在准噶尔盆地西北缘,由于扭应力作用,主断裂往往呈雁行排列,而断裂的重叠部位组成的断块更是有利的油气聚集带。该区的主要扭动构造型式如图736所示。
图736 扭动构造与油气聚集的关系
(据尤绮妹,1986)
以上列举了国内的实例,国外也不乏其例,这里不准备论述那些处于全球滑动带容易产生扭动构造的例子,仅列举出被认为是地壳上稳定地区的俄罗斯地台作为实例。
俄罗斯地台上的伏尔加—乌拉尔油气区构造单元、油气田关系图(图737)中表明,在伏尔加—乌拉尔含油气区中存在着北东向及北北东向分布的互相平行的21条微地堑,所谓微地堑实际上是具有深断裂性质的走滑断裂带。由图737可以看出油气田的分布与走滑断裂带的关系。ΓH多连柯等认为油气是由深部沿着深断裂经垂直运移而聚集到圈闭中区的。
通过以上实例可以看出扭动构造与油气聚集的关系是非常密切的。以地质力学的观点认为在良好的生油条件下,构造扭动作用产生的扭应力可能是油气聚集的驱动力之一,使得油气从压力大的地带运移到压力较低的圈闭中储存起来。而扭动构造常常形成适于油气聚集的圈闭。
田纳新1,2
(1中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;2中国石油大学,北京102220)
摘要 论文应用盆地构造解析、古构造和构造古地貌分析、不整合及油气运聚研究的新理论和新方法,系统研究了孔雀河地区构造演化和构造控藏的特征。将该区原型盆地演化划分为7个阶段,提出了构造控藏的4个特征:①伸展期的原型盆地形成了一套优质烃源岩;②两次关键构造变革期(海西运动和燕山运动)孕育了两个有效成藏时期;③多旋回盆地叠合导致出现了多种成藏模式;④油气分布受控于叠加地质结构,具有有序性与层次性。
关键词 孔雀河地区 构造演化 构造变形 构造控藏
Research of Tectonic and Its Dominating action to Hydrocarbon of Kongquehe Area in Tarim Basin
TIAN Na-xin1,2
(1Exploration and Production Research lnstitute,SlNOPEC,Beijing100083;2China University of Petroleum,Beijing102220)
Abstract With the application of the new theories and ways of basin structural analysis,the analysis of paleostructure and paleogeomorphology,and the research of unconformity and hydrocarbon migration and accumulation,this paper makes a system research on the structural evolution and its dominating action to hydrocarbon,divides into seven evolutional phases of the original basin evolution in Kongquehe regionFour characteristics of“tectonic controlling”are provided,which are the followings:(1)high-quality source rock of prototype basin in extension period;(2)two efficient reservoir forming periods in two key tectonic evolutional periods(Hercynian and Yanshanian);(3)multiple reservoir forming models according to the tapping interface of polycyclic basin;(4)hydrocarbon distribution is controlled by the tapping of geologic structure and has the characteristics of orderliness and levels
Key words Kongquehe area structural evolvement structural deformation structural dominating action to reservoir
孔雀河地区位于塔里木盆地东北部的库鲁克塔格山前砾石与戈壁区,构造位置处于天山造山带南缘,其构造演化与天山造山带、库鲁克塔格断隆和阿尔金造山带演化密切相关。由于其特殊的构造位置和近年来该区油气勘探的突破,备受地质学家和油气勘探工作者的关注[1~6]。
由于该区经历了多期次的构造运动,其构造演化历史难以恢复,究竟如何认识构造演化及其对油气运聚的控制作用?各期次的构造运动是如何改造前期形成的油气藏的?油气经过多次改造调整最终在什么构造部位富集?如何选择下步勘探的新领域、扩大勘探成果?这些是摆在石油勘探工作者面前的紧迫任务。本文综合利用地震、钻井及地面露头等资料,应用盆地构造解析、古构造和构造古地貌分析、不整合及油气运聚研究的新理论、新方法,深入系统地开展构造演化史、沉降-反转剥蚀史等的综合研究,在此基础上探讨了构造及其演化对烃源岩分布、储层形成以及圈闭发育及油气运聚等的控制作用。
1 构造演化与盆地原型
孔雀河地区是前寒武系变质基底的沉降带,其现今的构造格局是在古生界长期剥蚀形成的古地貌背景上,经历海西期、印支期、燕山期和喜马拉雅期等多期构造运动而定型的。
11 震旦纪大陆边缘裂谷盆地
震旦系是塔东北地区第一个构造层。早震旦世塔里木统一古大陆板块解体,形成了南天山、阿尔金和库鲁克塔格裂陷槽;晚震旦世裂谷活动减弱,库鲁克塔格裂陷槽向盆地内发展。
12 寒武纪—早奥陶世被动大陆边缘盆地
寒武纪—早奥陶世本区处于伸展环境,发育大陆边缘盆地,盆地沉降中心由东向西逐渐迁移,同时由于天山洋的发展,北缘演化成被动大陆边缘,表现为受正断层控制、由地堑和地垒组成的隆坳相间的构造格局。
研究区主要为欠补偿盆地相,是高有机质丰度烃源岩发育的最佳场所,烃源岩的岩性主要为灰色、黑色泥晶灰岩及灰黑色泥岩、页岩。有机母质主要来源于低等水生生物(藻类及浮游生物),类型主要为腐泥型。
13 中晚奥陶世大陆边缘挤压坳陷盆地
中晚奥陶世,南天山洋开始向中天山-伊犁地块之下俯冲、消减,塔里木陆块北缘的库鲁克塔格裂陷槽发生反转隆起。古水流及蚀源区性质表明,库鲁克塔格以北已具有造山带的活动特点,如塔东北地区中上奥陶统砂岩成分成熟度和结构成熟度普遍偏低,沉积构造玫瑰花图反映自北而南的浊流流动方向,地震剖面可见自NE向SW方向的前积反射结构,均说明库鲁克塔格及以北存在物源区。
14 志留纪—泥盆纪前陆盆地
志留纪,孔雀河断裂开始向南逆冲,库鲁克塔格山前沉积物较粗,沉积中心位于普惠1-满东1井一带,塔东—塔中隆起区处于前陆盆地的前隆带。
早中泥盆世沉积范围逐渐缩小,气候由潮湿转为较干热,沉积背景由海相转变为陆相,最终形成了前陆盆地红色磨拉石相。泥盆纪末的早海西运动使南天山残留洋盆最终封闭,与中天山地块碰撞,形成早古生代南天山褶皱山系。在南天山,石炭系不整合在不同时代的老地层之上,反映早海西运动是一次明显的褶皱造山作用。
15 石炭纪—三叠纪克拉通内坳陷盆地
石炭纪,塔里木盆地遭受了广泛的由西向东的海侵,孔雀河西部地区沉积了石炭系。早二叠世晚期,本区大面积隆升,至晚二叠世进入陆相盆地发育阶段,孔雀河-塔东地区成为隆起剥蚀区;晚二叠世末,强烈的海西运动影响本区,使周围造山带和塔里木盆地产生强烈褶皱和抬升,古生界遭受风化剥蚀,中生界角度不整合其上。
三叠纪末期的印支运动是一次非常重要的构造运动[7],库鲁克塔格断隆的主体是库车前陆盆地的前隆带,没有接受沉积,孔雀河西南部形成类似于沙雅隆起南侧的克拉通内坳陷沉积。
16 侏罗纪陆内前陆盆地
早、中侏罗世,天山造山带内部表现为碰撞造山后的岩石圈伸展垮塌,造山带南北两侧显现为向外伸展的花状逆冲推覆,并在山前形成前陆盆地。从过开屏1号构造的SN向地震剖面上可明显看出孔雀河断裂向南逆冲。孔雀河地区实际上处于天山造山带南侧的前陆位置,因此一方面在前陆盆地内沉积较厚,同时由于盆地相对向造山带下俯冲,其后端造成挤压,使得本区变形加剧。当时的前陆盆地为一箕状,其沉降中心可能位于库鲁克塔格山前。随逆冲推覆的向南推进,沉积中心也逐渐南移。
17 白垩纪—第四纪陆相坳陷盆地
孔雀河地区白垩系—第四系沉积稳定,断裂活动基本停止,表明燕山运动中期之后本区构造运动方式已从古生代和中生代以断裂和褶皱为主的局部小尺度强烈的水平挤压应变转为大面积的整体升降运动。
2 构造变形特征
研究认为[8],孔雀河地区现今的构造面貌主要源自4期变形作用的共同效应:①早古生代正断层及NE向堑垒相间的隆凹构造的形成;②早奥陶纪末至志留纪加里东运动期鼻隆构造的形成及正断层的反转;③海西运动期NW和近SN向断裂的形成及阿尔金断裂影响下NEE向隆凹构造的出现;④古生代断裂构造的中生代再生长以及EW向褶皱的形成。各期次的构造变形作用又在不同程度上对前期的构造有所改造,造成复合叠加的变形面貌。在东西、南北向和垂向上表现出不同的变形特征。
21 东西向构造变形特征
东西向,孔雀河地区为一复式背斜,核部和两翼均遭断裂破坏,使得复式背斜不易辨认。复式背斜两翼不对称,西翼大而长,延至草湖凹陷,断裂不发育,地层保存较完整;东翼小而短,断层密布、断块较多。
通过区域构造演化和NE向地震剖面分析,认为复式背斜在中晚奥陶世之后就已初步形成,经历海西期构造运动,复式背斜基本定型。侏罗系沉积以复式背斜为基础,在东西方向上变化不大,白垩系—新生界孔雀河斜坡东西方向上呈一斜坡,东高西低。
22 南北向构造变形特征
南北方向上,变形以斜坡加断鼻构造为主,和区域性南北方向的挤压和板块碰撞有极大的联系,NE向剖面上,断裂构造在志留纪以后明显增多,并有再生长和继承性发育的特点。
23 垂向构造变形特征
孔雀河地区不同层次、不同样式的构造在垂向上构造变形具有明显差异,呈“多层楼式”叠置。
231 以下古生界为主体表现为大凹大隆
下古生界构造层表现为剧烈的褶皱变形、隆坳分明,反映了加里东期剧烈的造山运动,呈现出凸凹相间的构造格局。自西而东发育向西南倾没的库尔勒、尉犁、龙口和维马-开屏鼻凸。这些鼻凸构造受控于孔雀河断裂,并与孔雀河断裂右行走滑有关。从库尔勒鼻凸南翼的地震解剖面上可见东河砂岩和石炭系向北东方向的层层超覆,由此推断,这些鼻凸构造形成于加里东期,在侏罗系沉积前进一步加剧。
232 以石炭系为主体表现为缓凹缓坡
石炭系主要分布在孔雀河西部地区,表现为在下古生界构造背景上的填平补齐沉积,凹陷中心位于草湖乡以北、小干湖构造以东,发育小型背斜和断背斜构造。
233 以中新生界为主体表现为大型斜坡
中生界总体表现为SW倾的大型斜坡,在斜坡背景上发育两组断裂背斜构造带,一组为呈NW—近EW走向的龙口、群克、普惠构造带;另一组为NEE走向的维马-开屏构造带。所形成的构造多为小面积、低幅度的断背斜、背斜,与下古生界构造层隆坳相间的构造格局有着明显的差异。
新生界构造层表现为地层非常平缓,断层极不发育,基本上没有发生区域上的褶皱、升降运动,全区处在稳定的沉积状态。
3 构造演化与油气
漫长的构造演化历史与该区油气的生成和聚集关系十分密切,主要表现为不同时期构造变形控制着圈闭样式及其展布;盆地构造演化控制着油气的运移、聚集和保存。
31 构造演化和烃源岩
钻探证实,满加尔坳陷是目前塔里木盆地的主力生油(气)坳陷。欠补偿盆地沉积相中形成的寒武系—下奥陶统暗色泥岩和碳酸盐岩在塔东北地区广泛发育,是该区重要的烃源岩。经历了加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动与喜马拉雅运动,烃源岩表现出复杂的演化过程。古生代,随着塔里木克拉通的形成和发展,区内快速沉积了一套海相碎屑岩和碳酸盐岩建造,这一时期地温梯度较高,约为32℃/100m,下古生界烃源岩开始陆续进入生烃阶段并达到生油高峰。
志留纪末期,随着海西早期运动的发生,古塔里木克拉通盆地的演化随之结束,地层遭受强烈的抬升剥蚀,致使下古生界有机质演化停止。
中生代,本区相继沉积了三叠系、侏罗系和白垩系。其中凹陷区由于中新生界沉积厚度较大,古生代末期剥蚀厚度较小,下古生界有机质热演化得以加强。而高隆起区,如尉犁1、群克1和塔东1井区下古生界有机质的热演化仍处于停止状态,并一直延续至今。
因此,孔雀河地区沉积-构造演化过程中,烃源岩演化呈现出成熟早、差异成熟、缺乏形成大规模二次生烃的地质条件等特征。
32 构造演化与油气运聚
古构造形态随构造运动而发生变化,呈现不同的构造格架,伴随烃源岩的演化,生成的油气具有不同的运聚特征。
奥陶纪末,库尔勒鼻凸、尉犁鼻凸和维马克鼻凸已显雏形,塔东大部分地区寒武系—下奥陶统烃源岩已进入生油高峰期,草湖凹陷及孔雀河西部地区形成了库尔勒鼻凸、尉犁鼻凸及维马克鼻凸3个主要的油气运移梁;孔雀河东部地区,由于英南2井一带凹陷的形成,成为油气运移的分隔槽,油气分别向南、向北运移,形成规模较小的龙口(向南西运移)、老开屏等(向北运移)运移梁,东侧罗布泊凹陷也形成向西运移的小规模运移梁。
印支-燕山期,北部隆起区继续向南推进,至侏罗系沉积前龙口1井-英南2井一带以南基底隆升,形成以龙口1井-英南1井一带为中心的EW向展布的早侏罗世沉积凹陷。下奥陶统顶面在草湖凹陷和孔雀河西部地区仍保持着库尔勒鼻凸、尉犁鼻凸和维马克鼻凸3个主要的油气运移梁;孔雀河东部地区,在铁南2井东侧和英南1井附近形成分流槽,使油气向南向北分流而比较分散。侏罗系沉积后,油气运移基本上保持着这种整体格局。
33 构造演化对储盖组合的控制作用
孔雀河地区的构造演化对储盖组合的形成起了重要的控制作用,以寒武-奥陶系碳酸盐岩储层、志留系和东河砂岩储层最为明显。寒武-奥陶系碳酸盐岩分布主要受库满坳拉槽翼部台地坳陷控制,有效储层的形成主要受后期隆起构造控制。长期隆起一般为应力集中区或断裂发育区,同时往往有多期不整合界面,由于长期的风化淋滤作用,碳酸盐岩溶孔、溶洞和晶间孔较为发育,与断裂、裂缝及其派生的微裂缝相连共同组成碳酸盐岩的缝洞体系,成为有效的储层。
志留纪,库鲁克塔格山前带处于沉降区,沉积了巨厚的粗碎屑砂岩,而沉积中心位于普惠1井—满东1井一带,泥质岩增多,储盖组合变好。
东河砂岩沉积期,古构造格局已经形成,古隆起和不整合界面控制了东河砂岩的展布,围绕泥盆纪末古隆起超覆沉积。
34 构造演化对圈闭构造形成的控制作用
孔雀河地区构造演化对圈闭构造的控制作用主要表现在以下3个方面:
341 盆地构造演化控制了多种圈闭类型的发育
孔雀河地区在长期的构造演化过程中,形成了数量众多、类型丰富的圈闭构造。圈闭形成主要受海西和燕山两期构造运动的影响,在海西期南北向挤压、边界右行走滑作用下,北西向构造带叠加在古低凸起之上,形成挤压潜山、背斜圈闭和非构造圈闭。中新生代由于受阿尔金大断裂左行走滑的影响,形成北东向构造,构成古潜山背景之上的幅度不大的被覆背斜。
多期次构造运动及古隆起、古斜坡构造背景决定了与不整合面和岩性变化引起的各类非构造圈闭。此外,沉积层物性的横向变化决定了各种各样与岩性有关的圈闭。如孔雀河斜坡北部和草湖凹陷东部斜坡带可能发育储集层上倾尖灭型岩性圈闭。
342 构造格局控制了圈闭的分布
不同构造带发育不同的圈闭类型。
尉犁鼻状构造带发育近EW走向的断裂,圈闭类型主要为与断裂有关的圈闭,如断鼻、断块和尉犁古鼻凸。
孔雀河北部斜坡带内古生界剥蚀严重,中侏罗统直接覆盖在奥陶系之上,下侏罗统仅存在于其南部。圈闭发育类型为断块、断鼻和不整合圈闭。
龙口背斜构造带内中、下侏罗统保存较好,断裂发育,以NW向断裂为主控断裂,同时伴生NNE向断裂。圈闭类型以背斜和断鼻为主。
维马克-开屏背斜构造带志留系和中、下侏罗统保存较好,为中、古生代长期发育、整体呈NEE走向的背斜,圈闭类型以背斜和断鼻为主。
343 长期构造演化决定了盆地圈闭构造具纵向叠置分布的特征
孔雀河地区的构造演化具有长期性和阶段性,现今的构造面貌和基本格架在古生代晚期已经奠定,而中生代变形作用是在古生代变形的基础上发生和发展的。因此,各构造层的圈闭构造具有纵向叠置的特点,那些早期就已经形成、后期继承叠置其上进一步发育、定型的构造,有利于油气的聚集成藏。
35 断裂与不整合对油气成藏的控制作用
由于不同盆地发育阶段之间的构造运动使前期盆地发生不同程度的变形和改造,形成多个不整合面和多期褶皱、断裂变形。它们对油气运移、聚集和保存均具有重要的控制作用。
351 断裂对油气藏的控制作用
油气勘探实践表明,孔雀河地区油气藏的形成和分布与断裂有密切关系,即油气藏的形成和分布均受断裂的控制。断裂在油气藏的形成和保存中具有双重作用,既可以作为遮挡物阻止油气运移使之聚集成藏,又可以作为油气运移的通道,使油气发生至地表的散失或引起油气在地下的再分配。综合分析前人研究成果认为,断裂在油气藏形成中具有改善油气储集空间及性能、控制油气运移方向和时间、控制不同类型圈闭形成和控制油气藏的保存与破坏等4种作用。
352 不整合对油气成藏的控制作用
不整合面对非构造圈闭的形成起了重要的控制作用。孔雀河地区包含了鼻凸、斜坡和凹陷等多个构造单元,在古隆起、古斜坡构造及构造单元的结合部位,地层不同程度地倾斜隆升,多次构造运动形成了多个不整合面,并形成与不整合面有关的各类圈闭。在古隆起斜坡区不整合面之上可以形成地层超覆圈闭,在不整合面之下可以形成地层不整合遮挡或地层削蚀圈闭。
不整合面为油气长距离运移提供了通道。区域性不整合面,实际上代表了长期或较长期由于风化、剥蚀、溶蚀所形成的孔、洞、缝集中发育的地质体。这些不整合面在满加尔坳陷区表现为平行不整合或微角度不整合,而在构造隆起区为角度不整合。坳陷区的几个不整合面向隆起区常合并为一个不整合面,例如满加尔坳陷(包括草湖凹陷)加里东中期、海西早、晚期及印支期运动造成的3个不整合面向东至孔雀河斜坡合并为一个不整合面(群克1井揭示侏罗系直接覆盖于奥陶系之上)。不整合面向隆起或前缘隆起带发生几个不整合面的聚合现象增加了聚油强度,不整合面的这种空间叠合与合并关系构成了盆地的油气运移网络,从而控制油气藏的分布。
此外,不整合对油气保存有较大影响。海西-印支期构造运动期间,孔雀河斜坡构造带主体部位一直处于抬升与剥蚀状态,斜坡带大部分地区缺失志留-三叠系。寒武-奥陶系遭受不同程度的剥蚀,侏罗系直接不整合在古生界之上,长期的沉积间断和风化剥蚀使下古生界烃源岩生成的油气散失,也使已形成的油气藏遭受破坏。例如塔东2井加里东期形成的古油藏,由于海西早期运动使该区长期处于隆升状态,其高部位的志留-泥盆系被全部剥蚀而长期暴露,地表水不断渗漏到早期聚集的油藏中,使原油受到生物降解遭受破坏。
4 结论
通过对孔雀河地区成油气地质条件与油气藏特征进行分析,认为该区的构造控油作用非常明显,主要表现为4个方面:
(1)伸展期的原型盆地发育了一套优质烃源岩。寒武纪—早奥陶世伸展期于克拉通边缘坳陷和克拉通内坳陷中发育了有利生烃的有机岩相带,形成了盆地内的主力烃源岩;由于差异成熟作用,在地质历史中有着长期多阶段生排烃的历史。
(2)盆地两大挤压阶段形成了各种各样的圈闭构造类型,孕育了两个主要成藏时期。在遭受志留-泥盆纪、中侏罗世两期挤压时,本区发生隆升或断裂活动,伴随着这两期挤压构造运动形成了古生界和中生界的各类圈闭。
(3)多旋回叠合盆地的形成与演化铸就了时间上成藏的多期次、纵向上成藏的多层次与机理上的多模式。
(4)孔雀河地区盆地形成具有复合与叠合性质,大型断裂带影响盆地结构的特点,区域不整合面为盆地叠合的关键界面,二者相联合制约着油气富集带的展布。
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421 柴达木盆地油气藏类型
柴达木盆地由于受多构造体系的联合控制作用以及多期次构造运动的影响,故盆内油气藏类型丰富多彩,主要有背斜型、断块型、地层型、岩性型及复合型(表413)。
4211 背斜油气藏
背斜油气藏为柴达木盆地最主要的类型,按形成机制不同,又可细分为上生下储式背斜油气藏、下生上储式背斜油气藏和自生自储式背斜油气藏3种。这些油气藏虽具有相同的圈闭形式和控油因素,但从生储配置关系、油气藏形成过程中油气的运移方式和运移方向以及构造形成的时间、区域背景等方面都存在着巨大的差异,并导致油气富集程度和纵向分布的不同。
(1)上生下储式背斜油气藏
已发现的渐新统下部尕斯库勒深油藏和红柳泉油藏,它们共同的特点为渐新统上部和中新统生油,渐新统下部砂质岩储油,而生油层段却很少有可做储集层的砂质岩存在,且构造形成较早,在渐新统时即有明显的隆起显示。现以尕斯库勒渐新统下部深油藏为代表,分析其油气藏的形成机理。
尕斯库勒油气藏位于盆地西部南区的尕斯断陷,由地震和钻井证实。圈闭走向近南北,东翼缓,西翼陡,并在西翼外围存在一东倾逆断层,断距可达800m左右。该断层的生长系数与构造发育指数基本一致,说明两者均属同生型,并具有成因联系。由基岩至第四系底界的6层宝塔图表明,从老到新构造形态基本一致,继承性明显,唯倾角逐渐变小。地层厚度由构造外围向轴部逐渐变薄,构造范围内每千米减薄率可达22%。因而无论从上下倾角和地层厚度的横向变化上,都证明尕斯库勒油气的圈闭无疑是一个从基岩开始隆起的古构造。由地层层序分析,古近系古新统、始新统红色地层直接覆盖于基岩之上,接着又连续沉积了200~300m厚的渐新统下部红色河流三角洲相地层。该地层有4个由粗到细的沉积旋回组成,旋回下部一般为灰色细砾岩或砾状砂岩。这4个旋回构成了尕斯库勒渐新统下部深油藏的4个储油层组。储集层以上连续沉积了厚达550m的渐新统上部和550m的中新统下部暗色泥灰岩及钙质泥岩,该地层富含有机质,为盆地最主要的生油层系。从中新世晚期开始,由于盆地西部的抬升和湖岸线的向东北迁移,在生油层以上沉积了中新统上部的滨湖相和上新统下部的河流相,岩性为红灰间互、夹有较多的杂色泥岩。由上述沉积序列表明,尕斯库勒渐新统下部深油藏的油源只能来自其上覆的渐新统上部和中新统下部的生油岩系,呈现了上生下储的成油组合。但还必须研究油气运移通道、运移方式和运移方向问题,才能从生、储、盖、圈的相互配置上,以动态的角度研究油气藏的形成,进而解释该地区油气藏的分布。根据日本著名地质学家真柄钦次所做的实验证明,油气通过1m厚已成岩的泥岩,一般需要压差为12MPa左右。由胜利油田对生油层的排烃研究表明,在储集层附近生油岩中的氯仿沥青(A)一般呈最低值,并随着远离储油层而逐渐增高;当距离达到25m后,含量渐趋稳定。这说明,在漫长的成岩过程中,在无裂隙等一般情况下,生油岩内的油气垂向上只能在不大的距离内运移。由此,我们决不能把尕斯库勒渐新统下部深油藏的形成,理解为渐新统上部生油层油气在压实作用下由上而下直接运移的结果,而主要是通过下列两种油气运移方式完成的。
表413 柴达木盆地油气藏类型表
a)断接式运移:如前所述,尕斯库勒背斜圈闭及西翼的逆断层均属同生型,并具有紧密的成因联系,为此在生油层的沉积过程中,随着断层西侧的下降和东侧的隆升,导致尕斯库勒背斜的主体的4套渐新统下部储集层与断层西侧的大套生油层直接相连。当下降盘生油岩在上覆层不断增厚并进入成油门限深度和温度后,所生成的油气即在地层的压实和地下水的增热作用下产生营力,并随着水的排出而开始初次运移。生油层内的有机质在整个热演化过程都伴随有大量天然气产生,这为油气分子增添了运移活力。同时,与之相接的东侧储集层,由于较泥岩具有较小的压实系数,孔隙压力远低于西侧的生油层。因此油气即可向侧上方作初次运移,并通过断层向具有较大的孔隙和最低压力的渐新统下部储集层内运移和富集(图417)。
图417 尕斯库勒渐新统下部深油藏储集层与生油层断层接触关系图
b)侧上式运移:尕斯库勒-花岗岩基底隆起断块上所发育的古构造,边沉积边隆起的特征明显,因而在构造高部位渐新统下部储集层以上连续沉积渐新统上部生油层的同时,在构造翼部和外围的低凹部分相对沉积了更厚的生油岩系,因此,其成熟期和地层压实作用当早于和大于构造高部位。尤其是构造顶部的渐新统下部砂质岩储集体,因其压实系数又远低于上覆生油岩系,必将成为该区最大的压降区。由此可知,构造外围生油层因较早进入成熟期而产生的油气分子,在膨胀增压和压实作用产生的营力下,以水为载体,开始向构造高部位的低压区作侧向运移,并最终在渐新统下部的储集孔隙中富集。
从以上分析中不难看出,所谓上生下储的成油组合,仅说明了生、储油层的配置关系,而不能理解为自上而下倒灌的运移方式,且这种成油组合中油气藏的存在必须具备下列基本地质条件:一是生油层本身缺乏砂质岩或砾屑灰岩等理想储集层;二是生油层以下存在压实系数较小和孔隙压力较低的砂质岩储集体;三是存在较古老的同沉积圈闭,致使由圈闭外围沉积了远较圈闭高部位为厚的生油岩和上覆层,以便在生油层和储集层间产生巨大压差,为油气的侧上运移和富集提供足够的营力;四是生油层进入成熟期前应有断距较大的逆断层,并且断层下降盘生油层的上倾方向与圈闭高部位压力相对较小的储集层相接,为油气的运移提供有利的通道。这些基本地质条件应是我们今后寻找相同类型油气藏时必须考虑的基本问题。
(2)下生上储式背斜油气藏
这类油气藏在茫崖坳陷南缘发现的较多,如花土沟、狮子沟、游园沟、油沙山和尕斯库勒中、浅油气藏等。现以花土沟油气藏为代表,阐明其形成和油气富集的机理。
花土沟油田位于茫崖生油坳陷的狮子沟-油沙山背斜带,其渐新统上部和中新统下部两个主力生油岩总厚度可达2000m以上;北有英雄岭生油凹陷,南侧为油气富集程度较高的尕斯断陷,生油条件甚佳。中新世后期,由于盆地西部的大幅度隆升,湖岸线已向东北迁移至油沙山、狮子沟一带,因此在渐新统上部和中新统下部生油岩以上沉积了滨湖相的中新统上部和上新统下部河流三角洲相的粗碎屑岩层,这两套具有较多砂质岩的地层,为花土沟浅油藏提供了有利的储集场所,并与下伏生油层相配置,奠定了下生上储成油组合的基础。花土沟浅油藏圈闭的轴向为NW-SE向,东北翼倾角一般为25°左右,西南翼较陡,到外围竟直立倒转,并有一条断距达1895m、断面倾角仅26°的东倾逆掩断层,从中新统生油层的中下部通过,将花土沟构造分隔为上、下两部分。花土沟浅部油藏即位于断层上盘(图418)。由于该大逆掩断层的断距自上而下变小,以及浅油藏轴部具有较多向轴倾斜的正断层,断距一般较小(30m左右),且具有向深部逐渐消失的趋势,说明该圈闭形成较晚,并与大逆掩断层有密切的成因联系,而轴部相向而倾的一系列较小正断层,应为构造形变产生的次一级断裂。
图418 花士沟浅油藏
根据上述基本地质条件,即可得出花土沟浅油藏的形成遵循如下模式:由于本区古近、新近系的成油门限深度为2500~3200m,门限温度为98~114℃,因此在沉积了2000m生油层的基础上,至上新世中后期,下伏生油层才日趋成熟。此间恰是喜马拉雅运动晚期和花土沟构造高点发育最快的时期,致使地层所受的压力大于弯曲平衡的许可,而在构造轴部发生张性正断层(称二次纵张)。这些小断裂和西南翼的大逆断层为已进入成熟期的生油层沟通了油气和地层水向上运移的通道,油气水可进入压力相对较小的上部储集层,然后在重力自然分异和平衡作用下形成了水在下、油气在上,下部含油面积大、向上逐渐变小的宝塔形分布现状。油沙山油气藏的形成机理与此相同,唯后期隆起过高,致使中新统上部和上新统下部储油层暴露地面,油气大量散失。
纵观盆地下生上储式背斜油气藏的形成特点,可概括为:油气藏圈闭形成时间较晚,生油层处于储集层之下,油气运移方式主要为由下而上通过断裂和微细裂缝进行,油气藏横向分布受圈闭高点控制,纵向呈下大上小形态,油气水分异明显。
(3)自生自储式背斜油气藏
此类油气藏在盆地内分布较广,如在西部茫崖坳陷已发现的南翼山中深层油气藏、狮子沟深部油气藏和尖顶山油气藏,在盆地东部三湖新坳陷已发现的涩北一号、二号和盐湖、驼峰山等第四系气田。这些油气藏的共同特点为储气层和生气层处于相同层段,但按储集层性质的不同又可分为层状和缝洞性两种,前者以盆地东部的涩北二号气田为代表,后者以狮子沟深部油气藏为典型。
a)涩北二号气田:如前所述,该盆地三湖新坳陷为第四系的沉积中心,远离物源区,在沉积了巨厚的富含有机质的生气岩的同时,当流水增大时可间杂中、薄层细砂岩和粉砂岩。由于第四系时代新,地层压实作用很小,致使这些砂质岩胶结疏松,具有较大的孔隙度,一般平均为30%,最大可达35%以上,为第四系生气岩所生成的天然气提供了就近良好的储集场所。在第四系沉积的同时,本区还伴有微弱的新构造运动,这可从涩北一、二号构造虽然平缓,但轴部地层较翼部为薄的事实得以证明。这种同生背斜构造为天然气的运移和富集提供了有利的圈闭。在对第四系天然气的分析研究确认,这种类型的气藏,属于形成时间甚短、产生于生物化学阶段的生物成因气。因此,这些天然气藏的形成模式应为生气岩在生物化学作用下所产生的天然气,就近运移于边沉积边隆起的疏松砂质岩中,并在有利的圈闭中富集,形成天然气藏(图419)。
图419 涩北二号第四系同生式气藏
b)狮子沟深部油气藏:关于狮子沟深部缝洞型油气藏的形成,与上述第四系天然气藏除具有形成时间晚、生储层为相同层段的共性外,在成油机理上相差甚大。如狮子沟地区在晚渐新世和早、中中新世为深湖相沉积,在巨厚的E23-N1主力生油层段发育同时,很少有可作储集层的砂质岩沉积。当上覆沉积达到生油层的成油门限深度时,其地质时代为上新世末期,适逢强烈的晚期喜马拉雅褶皱运动,导致古近、新近系形成构造。而本区生油层属于脆性的钙质泥岩和泥灰岩,本身具有一定原生孔隙度和较好的连通性,为刚进入成熟期的生油层就近提供了排烃通道和低压的储集场所。由于本区生油岩巨厚和具有较好的质量,油气资源十分丰富,因此,只要具有有利的圈闭和发育的缝洞,就可形成既有储量又能高产的油气藏(图420)。
图420 狮子沟缝洞型深油藏
4212 断块油气藏
断块油气藏是由断层相互切割形成圈闭,油气储集其中形成的油气藏。各断块具有不同的压力系数和油水界面。根据生油层与储集层是否为相同时代和油气藏的形成是否经过再次运移等问题,断块油气藏又可分为原生断块油气藏和次生断块油气藏两种。前者以冷湖三号油藏为代表,后者以冷湖四号、五号油藏较典型。
冷湖三号油气藏的生油岩为中侏罗统的第四及第五段(J42及J52),储集层为上邻生油层的中侏罗统第六段(J62),其成油组合为下生上储式。由于侏罗纪断块活动强烈,经NW向和NE向两组断裂的相互切割,形成了较多高角度南倾的断块。但限于侏罗系沉积较薄,只有在古近、新近系沉积后的高温高压条件下,生油岩方能成熟。所排出的油气开始通过断裂向上运移时,为古新统、始新统不整合所遮挡,并于不整合面下的中侏罗统第六段砂质岩中富集,形成具有经济价值的油气藏(图421)。
图421 冷湖三号J62原生断块油气藏图
冷湖四号、五号油气藏的背景为一狭长的背斜带,油气主要分布于构造带东北翼的西倾大逆断层下盘,为较多断层相互切割而成的23个封闭断块内。经钻探证明,古、新近系全为河流相红色层,所以油源层仍为下伏侏罗系(J42和J52)。由于新近纪末的喜马拉雅晚期运动作用,构造东北翼西倾大逆断层和多组派生断层的发生和发展,侏罗系内的油气沿断裂上升至渐新统和中新统的封闭断块内,并在适于油气聚集的砂质岩内富集,形成了次生断块油藏。勘探实践证明,大逆断层带具有较多油砂的事实即可作为断层确是油气主要运移通道的证据。由于各断块面积的大小及与下伏侏罗系联通程度的差异,形成了产能悬殊、压力系数各异、油水边界自成体系的断块油藏。这也说明了冷湖四号、五号构造,在靠近大逆断层的屋脊状断块油层最为富集,而远离大逆断层的断块和楔状断块的油气藏富集程度甚低的原因。
4213 断鼻油气藏
柴达木盆地断鼻油气藏一般分布于盆地的边缘,上倾部分指向老山并为平行于老山的断裂所遮挡,从而形成圈闭,如已遭受后期破坏的干柴沟油气藏。由于这类油气藏位于盆地边缘,岩性变化甚大,如干柴沟高点部分的渐新统储集层以砾岩和砾状砂岩为主,向盆地延展不足1000m,在地层厚度迅速增大的同时,即可相变为大套灰色泥岩及钙质泥岩,而成为该油气藏的油源层。因此,当生油层进入成油门限深度后所生成的油气即向压实作用较小的构造高部位运移,并最后为上倾方向断层所遮挡,在砂质岩储集层内富集形成油气藏。这类油气藏属于同层侧向运移。其他如咸水泉、石油沟高点和红沟子等鼻状构造,均具有基本相同的成油机理。
4214 其他类型的油气藏
除上述几种主要油气藏类型外,在盆地内还发现了一些构造背景上的岩性油气藏,其成油机理与背斜油气藏基本相同,唯局部由于储油物性的差异而使油气的分布受到岩性的制约(图422)。如盆地西部的七个泉,其油气分布虽然从总体上仍属背斜高点控制,但其北翼的油水界面明显受岩性的影响而远低于南翼。又如北缘块断带的马海气田,为古近系直接超覆于基岩上的不整合气藏,其气源来自北侧的侏罗系还是南侧相变后的古、新近系,还有待于今后进一步证实。盆地内油气藏类型见表414。
图422 柴达木盆地油藏模式图
表414 柴达木盆地油气藏分类表
422 构造体系控制油气田分布
柴达木盆地是以西域系为主导控制因素并与阿尔金构造带和东昆仑纬向系复合控制的沉降区。因此,盆地内二级构造带主体呈NW-NWW向展布,低级构造除阿尔金山南侧出现一组NE向的弧形构造带外,盆内绝大部分二、三级构造约呈NW-NWW向反S形展布,这些低级构造多是油气聚集的场所。下面列举扭动构造型式控油的典型实例。
4221 冷湖反S形构造控制油气分布
该构造带是一条反S形的主干断裂控制的背斜构造带,而主干断裂的展布明显地控制了地蜡、油苗和浅油藏的分布,由于中、新生代强烈的构造运动伴随着背斜构造带的形成,产生了张性、张扭性断裂,破坏了原有的油气藏的完整性,使油藏遭到较严重的破坏,同时也造成油气再分配、再成藏(图423)。
图423 冷湖构造带油苗、浅油藏分布与主干断裂的关系图
4222 花土沟油田
花土沟油田位于范庄坳陷、狮子沟-油沙山背斜带内,并由这3个构造带组成一个反S形构造,而油田主要分布在反S形转弯处应力低值区(图424)。
4223 咸水泉反S形构造控油
该构造位于茫崖坳陷西北边缘的阿尔金山前斜坡区,是一个向南东倾伏的断鼻构造,沿其轴线形呈反S形,油气主要分布在反S形轴部转弯处。
图424 花土沟反S形构造与油气分布图
423 油气分布特征
4231 生烃凹陷控制油气藏分布
目前已发现的油气田多分布在生烃凹陷及附近地区。
4232 断裂控制油气藏展布
盆内中新生代油气田(藏)带与断裂有密切关系。断裂作为油气通道或封闭条件作用于油气田(藏)。如尕斯断陷各油气田(跃进一号、切六号、河西等)它们的形成均受断裂控制。
4233 储层物性品质控制油气藏丰度
储层物性好与差,直接影响油气藏丰度、规模、储集量等。
4234 各类扭动构造型式控制油气田分布
如柴西南油气及柴东北油气田展布往往受控于雁列构造带、反S形构造带、S形构造带。冷湖几个油气田分布在反S形构造体系中。
4235 古生代油气田
目前在柴达木盆地尚未发现古生代油气田。但从塔里木盆地古生代油气分布规律分析,预测柴达木盆地古生界油气田分布特征:①古隆起古斜坡是油气富集的有利地区;②断裂带和区域不整合面是油气运聚的有利场所。因此在研究柴达木盆地演化和构造体系控油过程中,特别要关注不同时代,尤其是前中生代古隆起、古斜坡分布区以及前中生界断裂构造带分布区。
柴达木盆地古生界油气资源量估算为30×108t,据古生界烃源岩演化程度预计以气为主。石炭-二叠系在部分地区有成油的可能。因此,建议加强古生界基础地质和油气资质评价研究。首先,建议先勘探盆地东北部石炭-二叠系优选有利区带,进行钻探力争有新的突破。笔者认为古生界油气潜力较大,将是今后油气勘探的重点层位和领域。
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