胡楊，夏斌，郭峰，袁亞娟，施秋華，蔡嵩

（1.中國科學院廣州地球化學研究所，廣東廣州510640；2.中國科學院研究生院，北京100049；3.中山大學海洋學院，廣東廣州510275）

新疆和什托洛蓋盆地構造演化特征及其對油氣成藏的影響

胡楊1，2，夏斌1，3，郭峰1，2，袁亞娟1，2，施秋華1，2，蔡嵩1，2

（1.中國科學院廣州地球化學研究所，廣東廣州510640；2.中國科學院研究生院，北京100049；3.中山大學海洋學院，廣東廣州510275）

和什托洛蓋盆地為準噶爾西北緣大型逆沖褶皺帶的一個早中生代盆地，油氣地質特征復雜.應用成盆動力學及盆山耦合系統(tǒng)的理論對盆地進行系統(tǒng)的構造解析，并利用平衡剖面技術全面解剖和什托洛蓋盆地的構造演化特征.同時，深入分析和探討了不同階段構造演化過程對油氣運聚成藏的控制和影響作用.在此基礎上，獲得了以下重要結論與認識：（1）和什托洛蓋盆地的構造演化與準噶爾盆地西北緣和哈拉阿拉特山有著密切關系，大致經(jīng)歷了3個演化階段，即盆地雛形階段（C—T）、盆地主要發(fā)育階段（J—K）和盆地改造階段（E—Q）；（2）和什托洛蓋盆地的烴源巖、儲集層、蓋層及圈閉均較發(fā)育，斷裂和區(qū)域性不整合面為油氣運移創(chuàng)造了良好的條件；（3）目前應以盆地西部為重要靶區(qū)，同時加強對于侏羅系低成熟氣、煤成氣生成的綜合研究.

和什托洛蓋盆地；盆山耦合理論；構造演化；平衡剖面技術；油氣成藏；新疆

Abstract：The Heshituoluogai Basin is an Early Mesozoic basin in the large thrust fold belt in northwest Junggar,Xinjiang.Applying basin dynamics theory,basin-range coupling idea and balanced cross section technique,this paper shows the complete structural interpretation and resumes the tectonic evolution of the basin area.The controls and influences of the tectonic evolution on the migration and accumulation of oil and gas in the area are also analyzed and discussed.On this basis,it is concluded that:1）The tectonic evolution in the area of Heshituoluogai Basin,closely related to the northwest Junggar Basin and Hala，alate Mountain,can be divided into prototype stage（C-T）,major development stage（J-K）and reconstruction stage（E-Q）;2）The Heshituoluogai basin,with fairly good hydrocarbon source rock,many reservoir-seal assemblages,different types of traps,faults and regional unconformities,has good conditions for oil and gas migration;3）The western basin should be the key target,where comprehensive studies on Jurassic low-mature gas and coal-formed gas could be strengthen.

Key words：Heshituoluogai Basin;basin-range coupling theory;tectonic evolution;balanced cross section technique;hydrocarbon accumulation;Xinjiang

和什托洛蓋盆地位于新疆準噶爾盆地西北部，為準噶爾西北緣大型逆沖褶皺帶上盤的一個山間盆地.由于該盆地緊鄰準噶爾盆地西北緣，被認為具有良好的油氣地質條件和勘探前景，20世紀50年代就開始引起油氣勘探家的廣泛關注和重視，但大規(guī)模的石油勘探工作開展較晚，盆地目前勘探程度較低，油氣地質問題復雜.

關于和什托洛蓋盆地的性質，過去普遍認為［1-3］是由于和什托洛蓋盆地位于準噶爾西北緣推覆體的中段，在撓曲變形時頂部受到引張力作用或是由于基底走滑斷裂的張性錯動而形成張性陷落盆地.但目前有學者［4-5］認為雖受到擠壓撓曲作用，但由于空間有限，其沉積變形主要集中在中新生代且變形程度不高，還達不到張性陷落階段，其應為扭動-擠壓型逆沖盆地.從總體上看，盆地目前的研究主要側重盆地構造特征方面，而關于盆地構造演化過程對油氣運聚成藏的控制及影響作用研究得較少或亦很薄弱.而且和什托洛蓋盆地相鄰的準噶爾西北緣是準噶爾盆地油氣最為富集地區(qū)之一，油源主要是瑪湖凹陷的二疊系.前人研究［6-7］表明，烴源巖從三疊系開始成熟，到侏羅系進入生油高峰期，目前在哈拉阿拉特山構造前緣地區(qū)，三疊系之上特別是侏羅系地層中分布有豐富的以稠油為主的油氣藏，對成藏的研究表明，在侏羅紀早、中期就有油氣的運移成藏活動.那么，對于和什托洛蓋盆地而言，瑪湖凹陷二疊系產(chǎn)生的油氣是否會運移至和什托洛蓋盆地？而和什托洛蓋盆地的和參2井的油氣顯示為油氣來源提供了什么信息？目前也存有不同的看法.有學者［8-9］通過對和什托洛蓋盆地進行盆地模擬，認為和參2井的油氣顯示來源于盆地侏羅系烴源巖；也有些學者［4-5］認為和什托洛蓋盆地生烴條件較差，油氣主要依賴準噶爾盆地瑪湖凹陷運移而來.

本文應用成盆動力學及盆山耦合系統(tǒng)的理論對盆地進行系統(tǒng)的構造解析，并利用平衡剖面技術全面解剖和什托洛蓋盆地的構造演化特征，重點分析不同階段構造演化過程對油氣運聚成藏的控制和影響作用，以期能為和什托洛蓋盆地的油氣勘探提供一定的指導和借鑒.

1 區(qū)域地質概況

和什托洛蓋盆地位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和準噶爾微板塊匯聚處，東西長230 km，南北寬14～46 km，平面上呈北東東向延伸，總面積約為5600 km2［10］.北依烏克拉嘎爾山、謝米斯臺山、阿爾加提山，南接扎依爾、哈拉阿拉特山、德倫山及北東東向潛伏隆起帶，西抵扎依爾山與烏克拉嘎爾山的匯聚處，東以達爾布特斷裂為界與準噶爾盆地和哈拉阿拉特山-德侖山構造帶相接（圖1）.

圖1 和什托洛蓋盆地構造綱要圖（據(jù)馬寶軍，2009）Fig.1 Tectonic map of the Heshituoluogai Basin（from MA Bao-jun,2009）

盆地基底為海西期褶皺基底,主要由泥盆系和石炭系組成.基底之上發(fā)育上三疊統(tǒng)、侏羅系、白堊系和新生界［11］（圖2）.盆地的沉積中心位于白楊河西凹陷，最大沉積厚度約5500 m.上三疊統(tǒng)白礫山組在盆地內(nèi)局部分布，全區(qū)缺二疊系及中下三疊統(tǒng).

圖2 和什托洛蓋盆地地層表（據(jù)馬曉鳴，2010，略有修改）Fig.2 Stratigraphy of Heshituoluogai Basin（modified from MA Xiao-ming,2010）

盆地內(nèi)部及周圍斷裂和褶皺構造發(fā)育，扎伊爾褶皺山系與阿爾泰褶皺山系呈近直角相交于此，使該盆地斷裂主要呈北東東向，與整體構造明顯不同.盆地中部發(fā)育有克拉賽勒克山、白礫山和沙勒根特吳魯?shù)壤匣茁∑?，其長軸也與盆地伸延方向一致.

2 盆地構造演化分析

和什托洛蓋盆地與準噶爾盆地相毗鄰，其構造演化受準噶爾盆地西側的造山帶（西準噶爾造山帶）發(fā)育影響.通過對該地區(qū)地震測線的平衡剖面分析并結合其他地質資料，可以將和什托洛蓋盆地構造演化劃分為3個發(fā)育階段.

2.1 盆地雛形階段（C—T）

早石炭世，在哈薩克斯坦板塊向東擠壓運動的背景下，西準噶爾洋殼向哈薩克斯坦板塊之下俯沖、消減［13-14］，洋盆完全關閉后發(fā)生陸陸碰撞，西準噶爾造山帶由北西向南東擠壓推覆，造成盆地基底西傾，上盤劇烈抬升，斷裂廣泛發(fā)育［15-17］.印支運動再次產(chǎn)生強烈的推覆和擠壓，使準噶爾盆地周緣海槽全部褶皺成山，和什托洛蓋地區(qū)南北邊界大斷裂的不均衡沖斷活動，造成石炭系向東大規(guī)模逆掩于準噶爾盆地內(nèi)二疊系陸相沉積地層之上，和什托洛蓋地區(qū)相繼形成許多小斷裂，逐漸形成了盆地雛形；之后，由于盆地一直處于剝蝕背景之下，僅在盆地低洼地段沉積了三疊紀粗碎屑的邊緣相沉積物，三疊紀末期，西準噶爾造山帶繼續(xù)向準噶爾盆地沖斷，主要以逆沖推覆為主兼具走滑作用，構造的隆升使造山帶前緣地區(qū)受到較大強度的消減與剝蝕，形成了三疊系和侏羅系的不整合面，與準噶爾盆地同時期不整合面連成一體［18］（圖3）.

2.2 盆地主要發(fā)育期（J—K)

進入侏羅紀后，盆地伸展率由負值向正值變化，伸展率維持在3%（圖4），說明在燕山早期，盆地由區(qū)域性擠壓應力環(huán)境向區(qū)域性伸展應力環(huán)境轉變，盆地基底斷裂活動很小，盆地沉積范圍迅速擴大，水體不斷加深，水體范圍增大，在整個盆地中較均勻地沉積了巨厚的下、中侏羅統(tǒng)地層，是盆地的主體沉積層序.侏羅紀末期，盆地又一次受到強烈擠壓，東西向縮短量較小，大約為1%，而南北向縮短量較大，在10%～12%之間（圖4），這說明南北擠壓帶在此時期向中間收縮，盆地中部的風臺凸起隆升，將中央拗陷帶的沉積拗陷分為和布克河凹陷和白楊河凹陷兩個次級凹陷區(qū).斷裂的進一步活動也使整個盆地上侏羅統(tǒng)缺失，造成和布克河凹陷內(nèi)的西山窯組和三工河組呈西厚東南薄，而頭屯河組呈西薄東南厚的箕狀沉積特征.至此，盆地邊陡中拗的整體格局基本形成.白堊紀時，盆地整體下降，盆地內(nèi)部沉積了厚度較一致的白堊系地層.

2.3 盆地改造期（E—Q）

進入新生代后，喜馬拉雅運動對和什托洛蓋盆地的影響最為深刻.盆地受近南北向擠壓推覆作用的影響，盆內(nèi)斷裂大規(guī)?；顒?，上部地層也發(fā)生強烈褶皺變形.同時，在盆地北部的逆斷層下盤，沉積了較厚的新近系及第四系（圖5），盆地南部邊界向準噶爾盆地發(fā)生較大逆沖，形成自己完整的邊界，且與準噶爾盆地完全隔離開來.

圖5 剖面A-A'構造演化圖Fig.5 Sections of A-A'showing tectonic evolution

3 盆地構造演化對油氣成藏的影響

由于和什托洛蓋盆地與哈拉阿拉特山和準噶爾盆地之間的接觸關系［19-22］，其油氣成藏過程必然會受到準噶爾西北緣區(qū)域構造地質背景及其活動演化過程的深刻影響.

3.1 對烴源巖的影響

和什托洛蓋盆地內(nèi)的主要烴源巖是侏羅系八道灣組（J1b）、三工河組（J1s）和西山窯組（J2x）的湖相-湖沼相泥巖、碳（炭）質泥巖和煤層，在白楊河東、西凹陷以及和布克河凹陷最為發(fā)育.對和什托洛蓋盆地及其鄰區(qū)成烴演化的研究［8，23-25］?鐘寧寧，包建平.新疆三塘湖盆地石油勘探地球化學綜合研究及資源評價.1995.認為，和什托洛蓋盆地具有烴類生成條件，但整體仍然處于未熟—低熟階段，平面上西部熱演化程度高于東部.但侏羅紀至白堊紀時期盆地的快速沉降應能使盆地凹陷深部的下侏羅統(tǒng)烴源巖達到生烴門限.

另外，盆地基底的石炭系烴源巖應為過成熟，且長期裸露地表，對油氣成藏影響不大.但是，二疊紀末印支運動產(chǎn)生的強烈推覆和擠壓作用，使盆地南部的達爾布特斷裂向準噶爾盆地發(fā)生沖斷推覆，造成推覆體下盤的石炭系［26-27］與二疊系烴源巖快速成熟.和什托羅（洛）蓋盆地位于推覆體上盤，處于構造上的高位置，有利于下伏烴源巖產(chǎn)生的油氣向其運移.哈拉阿拉特山北側在白楊河水庫處的白堊系底部礫巖及石炭系變質巖的裂隙內(nèi)見有大量的瀝青及稠油顯示［18］應該可以證實這一分析.

3.2 對儲層和蓋層的影響

早、中侏羅世是一個相對較弱的構造活動時期，盆地基底斷裂活動很小，盆地沉積范圍迅速擴大，水體不斷加深，水體范圍增大，在整個盆地中較均勻地沉積了巨厚的下、中侏羅統(tǒng)地層.

下侏羅統(tǒng)沉積時，河流相在盆地的中北部是最為發(fā)育的相帶，巖相和沉積物粒序特征顯示，沉積物源主要來自北方.八道灣組及三工河組的巖屑砂巖和石英砂巖是盆地最有潛力的儲集層.但受盆地相對狹小的限制，除石英砂巖的結構成熟度和礦物成熟度較高外，巖屑砂巖結構成熟度和礦物成熟度普遍較低.就儲集層的孔隙結構而言，石英砂巖中溶蝕孔隙對油氣儲集是非常有利的，而巖屑砂巖孔隙結構則稍差些.總體上分析，八道灣組砂巖具有較好的孔、滲性，物性特征表明石英砂巖是該組最好的儲層，巖屑砂巖次之；西山窯組及頭屯河組則儲集物性較差.

中侏羅統(tǒng)西山窯組泥巖可以作為區(qū)域性蓋層，在和參1井該組內(nèi)泥巖及煤層占地層總厚的46.6%，泥巖單層厚度大于50 m的有兩層，西部四周地面露頭也顯示該組底部泥巖厚度40～60 m.東部的和參2井中部多套大砂泥巖互層中，泥巖單層厚度不超過10 m.由上述井上資料認為，盆地中西部地區(qū)，西山窯組可做為良好蓋層，東部次之；三工河組中上部厚層泥巖，在和參1井揭示單層為60 m，和參2井鉆遇多層15～25 m的泥巖，可作為區(qū)域性蓋層.八道灣組內(nèi)部泥巖也可做為局部的蓋層.

3.3 對圈閉類型的影響

和什托洛蓋盆地的多期斷裂運動和不同沉積類決定了圈閉類型與發(fā)育部位，總體而言，受燕山晚期和喜馬拉雅晚期的強烈擠壓運動的影響，在風臺凸起和白礫山-西利克山凸起周邊形成了眾多的構造圈閉，多為背斜、斷背斜、斷鼻和斷塊.燕山晚期地層的抬升、剝蝕也有可能形成少量以斷層-巖性圈閉為主的復合圈閉.

3.4 對油氣運移的影響

和什托洛蓋盆地在發(fā)展演化史上經(jīng)歷了多期次構造活動，發(fā)育了不同性質及規(guī)模的斷層.其中海西期形成的基底斷裂經(jīng)后期復活和改造形成的北北東向逆沖斷層最為重要.雖然多數(shù)斷裂都是切穿白堊系的斷裂，但由于斷裂活動的頻繁，這些斷層還是對油氣縱向運移起到了較好的促進作用.盆地內(nèi)主要發(fā)育的三疊系、侏羅系、白堊系和新生界等4個區(qū)域性不整合面，以及晚燕山—喜馬拉雅期形成的北西走向斷裂都是油氣橫向運移的重要通道.這些不同級別的斷層、不整合面和砂體組成的“輸導網(wǎng)絡”使盆地內(nèi)深部凹陷下侏羅統(tǒng)烴源巖生成的油氣呈階梯狀向上運移，至圈閉處聚集成藏.推覆體下伏的石炭系和二疊系烴源巖生成的油氣則可能主要通過達爾布特斷裂帶以及區(qū)域不整合面向盆地內(nèi)運移.

關于和參2井在下侏羅系的油氣顯示是否能夠說明油氣是從準噶爾盆地瑪湖凹陷運移而來的，筆者認為，雖然準噶爾盆地西北緣的油氣主要來源于瑪湖拗陷，關鍵時刻為三疊紀末，但此時盆地西北部的構造應力以北北西-南南東為主，西北緣推覆主體已經(jīng)形成，斷裂主要為擠壓性質的北東向斷裂，對油氣運移應起到遮擋作用.和參2井的油氣顯示可能與盆地侏羅系烴源巖低熟油或者煤層氣有直接關系.

4 結論與認識

（1）和什托洛蓋盆地與準噶爾盆地和哈拉阿拉特山相毗鄰，其構造演化受二者構造發(fā)育影響.盆地構造演化劃分為3個發(fā)育階段：雛形階段（C—T）、主要發(fā)育階段（J—K）和盆地改造階段（E—Q）.

（2）和什托洛蓋盆地侏羅系的湖相-湖沼相泥巖和煤層是該盆地主力烴源巖，其分布廣，厚度大，其中白楊河東、西凹陷以及和布克河凹陷最為發(fā)育，凹陷內(nèi)部已達生烴門限.盆地較好的侏羅系儲層也較為發(fā)育，厚度較大，橫向連通性較好.斷裂和區(qū)域性不整合面給油氣運移創(chuàng)造了良好的條件.

（3）和什托洛蓋盆地具有一定的勘探潛力，構造演化對油氣成藏的影響作用比較明顯.就目前的勘探和研究程度而言，筆者認為應以盆地西部為重要靶區(qū)，適當加大盆地東部地區(qū)的勘探力度，以尋找天然氣為重點.同時加強對于侏羅系低成熟氣、煤成氣生成的綜合研究，爭取早日取得重要突破.

［1］馮鴻儒，李旭，劉繼慶.西準噶爾達拉布特斷裂系構造演化特征［J］.西安地質學院學報，1990，12（2）:46—56.

［2］蘭廷計.西準噶爾推覆體及其演化［J］.新疆地質，1986，4（3）:35—43.

［3］謝宏，趙白，林隆棟，等.準噶爾盆地西北緣逆掩斷裂區(qū)帶的含油特點［J］.新疆石油地質，1984，5（3）:1—l5.

［4］馬寶軍，漆家福，于福生，等.新疆北緣和什托洛蓋盆地構造演化與油氣特征［J］.試采技術，2007，28（2）:1—3.

［5］馬寶軍，曾文光，于福生，等.新疆和什托洛蓋盆地構造與含油氣遠景［J］.新疆石油地質，2009，30（1）:13—16.

［6］潘建國，郝芳，譚開俊，等.準噶爾盆地西北緣天然氣特征及成藏規(guī)律［J］.石油天然氣學報，2007，29（2）:20—23.

［7］王惠民，吳華，靳濤，等.準噶爾盆地西北緣油氣富集規(guī)律［J］.新疆地質，2005，23（30）:278—282.

［8］秦黎明，張枝煥，孟閑龍，等.新疆西北部和什托洛蓋盆地侏羅系低熟煤系烴源巖地球化學特征及生烴條件分析［J］.沉積學報，2009，27（4）:740—751.

［9］趙永德，李策，敖林，等.新疆和什托洛蓋盆地含油氣評價［J］.新疆石油地質，1997，18（2）:114—118.

［10］馬曉鳴，何登發(fā)，吳曉智，等.前陸沖斷帶的后期演化：負反轉與再次沖斷——以中國新疆和什托洛蓋盆地為例［J］.地質科學，2010，45（4）:1066—1077.

［11］渠洪杰，胡健民，李瑋，等.新疆和什托洛蓋盆地早中生代沉積特征及構造演化［J］.地質學報，2008，82（4）:441—450.

［12］李瑋，胡健民，瞿洪杰，等.新疆準噶爾盆地西北緣中生代盆地邊界探討［J］.西北大學學報：自然科學版，2009，39（5）:821—830.

［13］王元龍，成守德.新疆地殼演化與成礦［J］.地質科學，2001，36（2）:129—143.

［14］何登發(fā)，翟光明，況軍，等.準噶爾盆地古隆起的分布與基本特征［J］.地質科學，2005，40（2）:248—261.

［15］許建東，馬宗晉，曲國勝，等.準噶爾盆地西北緣盆山耦合關系研究［J］.新疆石油地質，2008，29（2）:143—146.

［16］譚開俊，張帆，吳曉智，等.準噶爾盆地西北緣盆山耦合與油氣成藏［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（5）:10—13.

［17］何登發(fā)，尹成，杜社寬，等.前陸沖斷帶構造分段特征——以準噶爾盆地西北緣斷裂構造帶為例［J］.地學前緣，2004，11（3）:91—101.

［18］孫自明，洪元太，張濤.新疆北部哈拉阿拉特山走滑-沖斷復合構造特征與油氣勘探方向［J］.地質科學，2008，43（2）:309—320.

［19］朱寶清，馮益民.新疆西準噶爾板塊構造及演化［J］.新疆地質，1994，12（2）:91—105.

［20］趙白.準噶爾盆地的形成與演化［J］.新疆石油地質，1992，13（3）:191—196.

［21］蔡忠賢，陳發(fā)景，賈振遠.準噶爾盆地的類型和構造演化［J］.地學前緣，2000，7（4）:127—136.

［22］陳發(fā)景，汪新文，汪新偉.準噶爾盆地的原型和構造演化［J］.地學前緣，2005，12（3）:77—88.

［23］孫旭光，陳建平，王延斌.吐哈盆地侏羅紀煤中主要組分結構特征與生烴性分析［J］.沉積學報，2002，4（20）:721—726.

［24］黃第藩，秦匡宗，王鐵冠，等.煤成油的形成和成烴機理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1995.

［25］瞿輝，王社教.瑪湖-盆1井西凹陷二疊系含油氣系統(tǒng)的形成與演化［J］.中國石油勘探，2008，5（3）:89—103.

［26］何登發(fā)，陳新發(fā)，況軍，等.準噶爾盆地石炭系烴源巖分布與含油氣系統(tǒng)［J］.石油勘探與開發(fā)，2010，37（4）:397—408.

［27］何登發(fā)，陳新發(fā)，況軍，等.準噶爾盆地石炭系油氣成藏組合特征及勘探前景［J］.石油學報，2010，31（1）:1—11.

TECTONIC EVOLUTION AND ITS INFLUENCE ON HYDROCARBON ACCUMULATION OF HESHITUOLUOGAI BASIN IN NORTHWEST XINJIANG

HU Yang1,2,XIA Bin1,3,GUO Feng1,2,YUAN Ya-juan1,2,SHI Qiu-hua1,2,CAI Song1,2
（1.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China;2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3.School of Marine Science,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China）

1671-1947（2012）04-0380-06

P618.130.2

A

2011－11－30；

2012-03-02.編輯：李蘭英.

國家重點基礎研究發(fā)展計劃（“973”項目）（2009CB219401）資助.

胡楊（1983—），男，博士，主要從事含油氣盆地分析，通信地址廣東廣州五山中國科學院廣州地球化學研究所邊緣海地質重點實驗室，E-mail//huyang19831983@163.com