王曉伏 ，宋大瑋

(1.中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司哈薩克斯坦FIOC勘探部，北京 100029；2. 中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司勘探部，北京 100029)

鹽構(gòu)造研究是當(dāng)今油氣盆地構(gòu)造研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[1]，有關(guān)鹽體變形對(duì)沉積相帶、沙體分布、以及油氣匯聚等方面的控制作用，在國(guó)內(nèi)外都已取得許多新的認(rèn)識(shí)[2-3]。濱里海盆地是一個(gè)含鹽油氣盆地[4]，其油氣藏分布與鹽巖的構(gòu)造演化有著密切聯(lián)系，而鹽巖的構(gòu)造活動(dòng)必然在同期的鹽間地層中留下行跡。因此，研究鹽間地層的構(gòu)造行跡對(duì)于分析濱里海盆地鹽巖的構(gòu)造演化和油氣成藏規(guī)律有著重要的意義。

自2004年以來(lái)，中石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司對(duì)濱里海盆地東南部地區(qū)S區(qū)塊展開(kāi)了大量的勘探工作，并獲得了一系列重大油氣勘探成果。多年的研究資料表明，在S區(qū)塊內(nèi)的鹽巖經(jīng)歷了多次的抬升,擠壓和差異負(fù)荷等構(gòu)造作用，從而形成了不同形態(tài)的鹽丘和鹽間凹陷中的鹽間地層[5-6]。本文旨在對(duì)S區(qū)塊內(nèi)鹽間地層的構(gòu)造形態(tài)及其與鹽丘的接觸關(guān)系進(jìn)行分析，探討其演化過(guò)程，進(jìn)而討論鹽巖構(gòu)造活動(dòng)與油氣成藏之間的聯(lián)系。

1 S區(qū)塊地質(zhì)概況

濱里海盆地位于哈薩克斯坦西部，整個(gè)盆地可以劃分為：北部及西北部斷階帶、中央坳陷帶、阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶和東南坳陷帶四個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元[7-8]。本次研究的S區(qū)塊就位于濱里海盆地的東南部，阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶上(圖1)。

1.濱里海盆地邊界 2.次級(jí)構(gòu)造單元構(gòu)造邊界 3. S區(qū)塊東西剖面位置圖1 濱里海盆地東南部構(gòu)造單示意圖(根據(jù)文獻(xiàn)[6,9])

濱里海盆地充填了古生代以來(lái)巨厚的沉積物，地質(zhì)剖面上主要分為以下三個(gè)層系(圖2)。

1)鹽下層系(PZ1-P1)，主要以巨厚的碎屑巖和碳酸鹽巖為主的海相沉積[10]。近年來(lái)展開(kāi)的地質(zhì)及地球化學(xué)研究證明，鹽下層系烴原巖對(duì)鹽上層系的油氣成藏有著重要的貢獻(xiàn)，烴類(lèi)主要是通過(guò)鹽窗運(yùn)移到鹽上層系中[11]。

2)含鹽層系(孔谷階P1kg)，全盆地廣泛發(fā)育，主要為鹽巖、硬石膏夾層，偶見(jiàn)碳酸鹽巖，并含有鉀鹽、鎂鹽等礦物，鹽層厚度變化范圍為1～6km。經(jīng)歷了中生代以來(lái)的構(gòu)造作用后，鹽層發(fā)生變形，盆地內(nèi)分布有各種形態(tài)的鹽丘構(gòu)造超過(guò)1500個(gè)[6,10]。

3)鹽上層系(P2-Q)，主要是碎屑巖，發(fā)育了中生代以來(lái)由海陸交互相過(guò)渡到陸相的沉積地層[10]。由于含鹽層系的上隆又將鹽上層系分為鹽間地層(P2-T1)和鹽頂上覆地層(T2-Q)。值得一提的是，在S區(qū)塊研究區(qū)內(nèi)的鹽上層系中普遍缺失T3-J1時(shí)期的地層，J2地層不整合上覆于T2-T3地層之上。

2 鹽間地層構(gòu)造演化分析

鹽構(gòu)造(Salt structure)是指由于巖鹽或其它蒸發(fā)巖的流動(dòng)形變所形成的地質(zhì)變形體，它們包括變形體本身及其周?chē)钠渌冃螏r層[2]。在濱里海盆地S區(qū)塊內(nèi)的含鹽層系普遍經(jīng)受了變形作用，有關(guān)鹽巖變形的時(shí)期存在著兩種不同的觀點(diǎn)：第一種觀點(diǎn)認(rèn)為三疊紀(jì)末期-早侏羅末期的地層的缺失說(shuō)明該時(shí)期劇烈的區(qū)域構(gòu)造作用，而鹽丘就是在這個(gè)階段形成的[6]；第二種觀點(diǎn)根據(jù)鹽丘兩側(cè)的地層特征判斷鹽丘從晚二疊-早三疊時(shí)期就開(kāi)始上隆，但上隆過(guò)程分為初始形成階段，鹽丘活動(dòng)階段和三疊紀(jì)以來(lái)的鹽丘刺穿階段[9,12]。雖然這些觀點(diǎn)都是從不同角度出發(fā)論證鹽丘的隆升模式，但由于S區(qū)塊內(nèi)鹽構(gòu)造的復(fù)雜性，有關(guān)鹽隆起的模式一直沒(méi)有統(tǒng)一。本次研究將從鹽間地層構(gòu)造特征的角度來(lái)嘗試分析這一問(wèn)題。

根據(jù)形變鹽體與上覆層之間的接觸關(guān)系,鹽構(gòu)造可分為兩大類(lèi),即兩者之間為整合接觸的整合型(非刺穿型)和不整合接觸的刺穿型鹽構(gòu)造?？偟膩?lái)講,鹽構(gòu)造都從構(gòu)造幅度及成熟度較低的整合型向幅度及成熟度較高的刺穿侵入型甚至噴出型演化的[2]。在觀察S區(qū)塊內(nèi)二維地震解釋資料的基礎(chǔ)上，可以將區(qū)塊內(nèi)鹽體和鹽間地層按照它們的接觸關(guān)系可以劃分出以下類(lèi)型(圖3)。

2.1 扇形地層生長(zhǎng)模式分析

扇形地層生長(zhǎng)模式的鹽間地層在形態(tài)上主要分為三層：?jiǎn)涡背练e地層(P2)，扇形生長(zhǎng)地層(T1)和水平沉積地層(T2-T3)。這三種地層形態(tài)分別代表了地層構(gòu)造演化的不同階段(圖3(a)和圖4)。

圖2 濱里海盆地S區(qū)塊東西向構(gòu)造剖面圖

圖3 S區(qū)塊二維地震剖面中鹽體與鹽間地層接觸關(guān)系分類(lèi)

圖4 扇形地層生長(zhǎng)模式

單斜沉積地層在P2時(shí)期是在鹽層之上水平沉積的前構(gòu)造層，當(dāng)時(shí)鹽層尚未發(fā)生變形，所以P2地層基本呈平行等厚的特征。此后，隨著鹽丘逐漸隆起，該套地層隨之發(fā)生褶皺，且鹽丘隆升越高，P2地層產(chǎn)狀也隨之變陡，但產(chǎn)狀始終與鹽丘側(cè)翼一致且厚度不變，直至鹽丘刺穿該套地層為止，因此形成了單斜平行地層的特征。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，這套地層與鹽丘的接觸關(guān)系屬于整合接觸型。

扇形生長(zhǎng)地層在T1時(shí)期沉積在P2地層之上，由于P2地層的傾角隨著鹽丘隆升而逐漸發(fā)生變化，因此，在其后T1時(shí)期沉積地層的傾角也隨之變化，越早沉積的地層傾角越大，越晚沉積的地層越趨近于水平，形成一個(gè)向鹽構(gòu)造隆起收斂的扇形地層特征，這種構(gòu)造行跡又被稱(chēng)之為翼部旋轉(zhuǎn)模式(Limb rotation)，是一種典型的生長(zhǎng)地層[13-14]。一般認(rèn)為，生長(zhǎng)地層的沉積年代與構(gòu)造隆升是同期的[15-16]，因此，在研究區(qū)內(nèi)T1時(shí)期發(fā)育的生長(zhǎng)地層就意味著在該時(shí)期已經(jīng)有鹽構(gòu)造開(kāi)始隆升，而不是在T3-J1時(shí)期才開(kāi)始隆升的。

T2-T3時(shí)期的水平沉積地層上覆于T1時(shí)期的扇形生長(zhǎng)地層之上。地層表現(xiàn)為水平展布，代表著該時(shí)期這里的鹽構(gòu)造活動(dòng)趨于平靜，由于鹽構(gòu)造活動(dòng)與源鹽層的供應(yīng)是密不可分的[2]，因此這一鹽構(gòu)造平靜期可能與源鹽供給不足有關(guān)。需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，研究區(qū)內(nèi)一些鹽間地層在T2-T3時(shí)期也發(fā)育有扇形生長(zhǎng)地層，因此，在T1和T2-T3時(shí)期鹽構(gòu)造都有隆升活動(dòng)，可見(jiàn)鹽構(gòu)造不是一次性全都隆升起來(lái)的，而是分批次先后隆升的。

正如前文地質(zhì)概況中提到的那樣，在T3-J1時(shí)期的地層在整個(gè)S區(qū)塊范圍內(nèi)大部分缺失，代表著該地區(qū)進(jìn)入了大規(guī)模的構(gòu)造隆升期，并在鹽丘與T2-T3的地層接觸的鹽檐部位普遍發(fā)生形變，形成了的“鹽檐構(gòu)造”，并在J2時(shí)期地層與下伏地層之間發(fā)育全區(qū)塊范圍的不整合面。

J2時(shí)期地層產(chǎn)狀近水平，構(gòu)造形變較弱，在鹽間地層中發(fā)育小斷距走滑斷層，在鹽頂上覆地層中發(fā)育正斷層。這些都標(biāo)志著大規(guī)模構(gòu)造隆升趨于結(jié)束，對(duì)地層的影響逐漸減弱。

圖5 水平地層刺穿模式

2.2 水平地層刺穿模式分析

在該模式中，鹽丘與水平的鹽間地層呈近垂直的不整合接觸關(guān)系(圖3(b)和圖5)，這種不整合的接觸關(guān)系表明鹽丘對(duì)地層的刺穿底辟，造成刺穿底辟的機(jī)制可能為下沉建造作用(Downbuilding)或上覆前構(gòu)造層(Prekinematic overburden)的斷裂作用造成鹽構(gòu)造侵位[2]。Warsitzka等[17]通過(guò)對(duì)鹽丘隆起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的物理模擬實(shí)驗(yàn)證明，這種與水平鹽間地層有近垂直不整合接觸關(guān)系的鹽丘通常是最先隆升的，其兩側(cè)的地層隨著沉積加厚不斷的壓擠下部鹽層上長(zhǎng)，這種下沉建造作用不僅造成了早期刺穿巖體的進(jìn)一步上長(zhǎng)，并且也造成了鹽丘附近地區(qū)新鹽丘的隆升，前文中所描述的具有扇形生長(zhǎng)地層的鹽丘通常就是由這類(lèi)水平鹽間地層沉積建造作用引發(fā)的次級(jí)鹽丘隆升(Secondary diapir)(圖6)。

此外，從鹽丘的形態(tài)上看，鹽丘頂面在T2的地層中呈近水平的形態(tài)出現(xiàn)，并沒(méi)有出現(xiàn)大幅度的懸掛構(gòu)造，因此，筆者認(rèn)為鹽丘應(yīng)該是在T2的某一時(shí)期刺穿地表出露于水體中，由于鹽丘的可溶性，所以鹽丘的出露于水體中的部分很快被“溶平”[17]。此后，隨著鹽丘隆升作用的減弱，在此之上接受了T2-T3時(shí)期水平沉積的地層。

在此之后，T3-J1時(shí)期的構(gòu)造演化為全區(qū)范圍，其鹽頂上覆地層的演化模式與前文中扇形生長(zhǎng)模式一致。

3 構(gòu)造演化與油氣成藏的聯(lián)系

通過(guò)上述的論證，筆者認(rèn)為鹽丘與鹽間地層的接觸關(guān)系代表著鹽丘構(gòu)造生長(zhǎng)的不同過(guò)程，而不同的生長(zhǎng)過(guò)程會(huì)影響鹽丘隆起的古構(gòu)造高度(圖7)。

圖6 下沉建造作用導(dǎo)致的次級(jí)隆升模式

圖7 鹽隆與地層接觸類(lèi)型差異古構(gòu)造示意圖

整合接觸型鹽丘的隆升過(guò)程中，其周?chē)ǔＳ姓系貙拥谋Ｗo(hù)，從而避免了鹽體和水的接觸，因此從P2-T3時(shí)期可以長(zhǎng)期維持構(gòu)造高點(diǎn)的地位。一些在P2-T1時(shí)期發(fā)育扇形生長(zhǎng)地層，一些在T2-T3的地層中發(fā)育扇形生長(zhǎng)地層，這些構(gòu)造高點(diǎn)附近都應(yīng)發(fā)育物性較好的沉積，并且由于翼部旋轉(zhuǎn)的生長(zhǎng)模式，使得砂巖層向構(gòu)造高點(diǎn)發(fā)育尖滅圈閉。這種沿著鹽背斜翼部邊緣發(fā)育圈閉的構(gòu)造特征在墨西哥灣(GOM)含鹽盆地中也有發(fā)現(xiàn)[18]。不僅如此，在經(jīng)過(guò)T3-J1時(shí)期的構(gòu)造作用后，使得在這些鹽丘附近的地層變形，發(fā)育“鹽檐構(gòu)造”，這些物性較好的尖滅地層也有利于油氣的匯集。

不整合接觸型鹽丘則主要是刺穿作用造成，由于鹽巖的可溶性，使得刺穿的鹽丘很難維持構(gòu)造高點(diǎn)，因此這種鹽隆對(duì)沉積分布的控制作用較弱，換言之，鹽隆刺穿處附近沉積了沙巖或者泥巖都具有不確定性，雖然T3-J1的區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)仍然可能使這種鹽丘附近的地層發(fā)育“鹽檐構(gòu)造”，但物性上的差異使得該地區(qū)的油氣成藏也具有一定的不確定性。

分析至此，筆者認(rèn)為由于整合接觸型鹽丘和不整合接觸型鹽隆在古構(gòu)造高度上存在著差異，才導(dǎo)致了它們?cè)谟蜌獬刹啬芰ι系牟顒e。從古構(gòu)造高度的角度上來(lái)推斷，具有整合型接觸關(guān)系的鹽丘附近的鹽間地層同時(shí)受到巖性和構(gòu)造的控制，更有潛力發(fā)育多種類(lèi)型的圈閉；而非整合型鹽丘則由于其周?chē)鷰r性的不確定性，使得構(gòu)造成為控制圈閉的主控因素，因此圈閉類(lèi)型較為單一。當(dāng)然，這一認(rèn)識(shí)還有待日后勘探工作的深入展開(kāi)來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。

4 結(jié)論

綜上所述，本次研究取得的主要認(rèn)識(shí)有兩方面。

1)該地區(qū)鹽構(gòu)造隆升活動(dòng)主要集中在P2-T3時(shí)期，且隆升過(guò)程為分批次進(jìn)行：與鹽丘具有不整合接觸關(guān)系的水平地層形成于早期刺穿的鹽丘附近，時(shí)代為P2-T1；與鹽丘具有整合接觸關(guān)系的扇形生長(zhǎng)地層形成于后期非刺穿型的鹽丘附近，時(shí)代為T(mén)1-T3。

2)識(shí)別鹽丘和鹽間地層的接觸關(guān)系對(duì)于分析鹽檐構(gòu)造的油氣成藏有著重要意義。整合接觸型鹽丘和不整合接觸型鹽丘在古構(gòu)造高度上存在著差異導(dǎo)致了它們?cè)谟蜌獬刹啬芰ι系牟顒e。

[1] 湯良杰,余一欣,陳書(shū)平,等.含油氣盆地鹽構(gòu)造研究進(jìn)展[J].地學(xué)前緣, 2005,12(4): 375-383.

[2] 戈紅星,Jackson M P A.鹽構(gòu)造與油氣圈閉及其綜合利用[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào),1996,32(4):640-649.

[3] 賈承造,趙文智,魏國(guó)齊,等.鹽構(gòu)造與油氣勘探[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2003, 30(2): 17-19.

[4] 米中榮,周亞彤,李青,等.濱里海盆地東南部鹽構(gòu)造與鹽上油氣成藏[J].內(nèi)蒙古石油化工,2011(4):139-141.

[5] 劉洛夫,朱毅秀,張占峰,等.濱里海盆地鹽上層的油氣地質(zhì)特征[J].新疆石油地質(zhì),2002,23(5): 442-447.

[6] 劉洛夫,尚曉慶,孟江輝,等.濱里海盆地東南部S區(qū)塊下二疊統(tǒng)空谷階鹽巖特征及其對(duì)鹽上層系油氣成藏的影響[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版,2012,42(2):304-311.

[7] 周亞彤.濱里海盆地TKW油田油氣成藏模式[J].油氣藏評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā),2011,1(3):8-11.

[8] 錢(qián)桂華.哈薩克斯坦濱里海盆地油氣地質(zhì)特征及勘探方向[J].中國(guó)石油勘探,2005(5):60-66.

[9] 張建球,米中榮,周亞彤,等.濱里海盆地東南部鹽上層系油氣運(yùn)聚規(guī)律與成藏[J].中國(guó)石油勘探, 2010(5):58-80.

[10] 劉洛夫,朱毅秀,熊正祥,等.濱里海盆地的巖相古地理特征及其演化[J].古地理學(xué)報(bào), 2003,5(3):279-290.

[11] 古俊林,朱桂生,李永林. 濱里海盆地Sagizski區(qū)塊鹽上層系成藏條件及分布規(guī)律研究[J]. 中國(guó)石油勘探,2012(2):57-61.

[12] 單中強(qiáng),朱桂生,米中榮,等.濱里海盆地AshkS地區(qū)鹽上構(gòu)造演化及油氣成藏模式[J].內(nèi)蒙古石油化工, 2011(1):148-151.

[13] Shaw J H, Connors C D, Suppe J編.夏義平,黃忠范,李明杰,等譯.擠壓斷層相關(guān)褶皺地震解釋[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[14] Shaw J H, Novoa E, Connors C D. Structural contronls on growth stratigraphy in contractional fault related folds[J].AAPG Memoir 82,2004: 400-412.

[15] Suppe J,Chou G T, Hook S C. Rate of folding and faulting determined from growth strata[C]//McClay K R. Thrust tectonics, London: Chapman and Hall, 1992.

[16] Suppe J, Sabat F, Munoz J A, et al. Bed-by-bed fold growth by kink-band migration: Sant Lloren? de Morunys, eastern Pyrenees[J]. Journal of Structural Geology, 1997,19(3-4):443-461.

[17] Warsitzka M, Kley J, Kukowski N, et al. Salt diapirism driven by differential loading-some insights from analogue modeling[J]. Tectonophysics, 2013, 591：83-97.

[18] Beaumont E A, Foster N H編.劉德來(lái),王永興,薛良清,等譯.油氣圈閉勘探[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.