范子宜，丁文龍

余騰孝，曹自成 （中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊830011）

蔡俊杰，張業(yè)倩

1 區(qū)域概況

巴楚隆起區(qū)位于塔里木盆地西部，構(gòu)造位置為塔里木盆地中央隆起區(qū)的西段，呈北西－南東向展布，面積約4.3×104km2。巴楚隆起為典型受邊界逆沖斷裂控制的大型背沖式斷隆，其沉積地層在地震剖面上的反射特點(diǎn)表現(xiàn)為 “兩斷夾一隆”的構(gòu)造樣式[1]?？碧綄?shí)踐表明，巴楚隆起區(qū)油氣藏的形成和分布與斷裂活動(dòng)密切相關(guān)。巴楚隆起東北和北部以阿?。履拘菘藬嗔雅c阿瓦提斷陷為界；東南以唐北斷裂為界與塘古巴斯坳陷相連；西北以柯坪－沙井子斷裂與柯坪斷隆為界；西南及南部以色力布亞－瑪扎塔格斷裂帶與麥蓋提斜坡相接 （圖1）。

圖1 巴楚隆起區(qū)位置圖

巴楚隆起區(qū)是塔里木克拉通盆地重要的油氣富集區(qū)之一，是一個(gè)從震旦紀(jì)開始發(fā)育演化的繼承性活動(dòng)型 古 隆 起[2]，隆 起上斷裂構(gòu)造帶發(fā)育、構(gòu)造圈閉多，內(nèi)、外有源，儲(chǔ)蓋組合、斷裂系統(tǒng)及不整合面發(fā)育，油氣成藏地質(zhì)條件比較有利。存在有加里東－海西期、喜馬拉雅期2個(gè)主要的成藏期 （表1）[3]，油氣具早期生成、聚集、保存和后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使其調(diào)整、再分配、再保存的特點(diǎn)。全面深入地研究巴楚隆起區(qū)的油氣勘探主要目的層——奧陶系鷹山組 （O1－2y）頂面在主要構(gòu)造活動(dòng)期的古構(gòu)造格架及演化，對(duì)于深入研究巴楚隆起區(qū)奧陶系油氣成藏條件，明確成藏主控因素具有重要的實(shí)踐意義。

表1 巴楚隆起區(qū)地震反射波、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造層序與構(gòu)造旋回表

2 古構(gòu)造恢復(fù)

古構(gòu)造恢復(fù)主要包括古地貌形態(tài)恢復(fù)和古構(gòu)造格架恢復(fù)2部分內(nèi)容。古構(gòu)造恢復(fù)方法發(fā)展至今有“寶塔圖”法[4，5]、厚度圖法[6]、平衡剖面法[7，8]、地震屬性恢復(fù)古構(gòu)造法[9]、三維空間古構(gòu)造恢復(fù)法[10，11]、同一變形體古構(gòu)造恢復(fù)法[12]等諸多方法。然而單一地使用某一種方法來(lái)恢復(fù)古構(gòu)造均存在一定的局限性。因此，在巴楚隆起區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造圖和殘余厚度圖、剝蝕量恢復(fù)的基礎(chǔ)上，考慮去壓實(shí)、古水深和壓縮量等參數(shù)的情況下，通過(guò)古埋深計(jì)算，斷裂分級(jí)、分期，結(jié)合構(gòu)造演化剖面，采用PetroMod軟件恢復(fù)O1－2y頂面不同構(gòu)造時(shí)期的古構(gòu)造。該方法得到的結(jié)果較為準(zhǔn)確，為該區(qū)古生界油氣勘探的突破方向選擇和目標(biāo)評(píng)價(jià)優(yōu)選提供重要的構(gòu)造地質(zhì)依據(jù)。

2.1 古埋深恢復(fù)

2.1.1 剝蝕量恢復(fù)

恢復(fù)地層剝蝕量的方法有地層厚度對(duì)比法、沉積速率法、沉積波動(dòng)分析法[13]、鏡質(zhì)體反射率法、磷灰石裂變徑跡法、聲波時(shí)差曲線法[14]、地震地層對(duì)比法、黏土礦物成巖分析法、包裹體法、宇宙成因核素法、最優(yōu)化方法、天然氣平衡濃度法等，但上述方法均受特定的地質(zhì)條件限制，其應(yīng)用有很大的局限性，存在不同的影響因素，只有多種方法的綜合應(yīng)用才可能更準(zhǔn)確地恢復(fù)剝蝕量。通過(guò)對(duì)實(shí)際資料和可行方法的綜合分析，以巴楚隆起區(qū)豐富的鉆測(cè)井資料、分析化驗(yàn)資料、地震資料為基礎(chǔ)，對(duì)比各種不同方法恢復(fù)的剝蝕量值，比較其準(zhǔn)確性和適用性，最終選取聲波時(shí)差法以及地層對(duì)比法－地層減薄率法和地震趨勢(shì)外推法[15]相結(jié)合2種方法，綜合計(jì)算巴楚隆起區(qū)主要不整合面的地層剝蝕量。巴楚隆起的形成過(guò)程可以分為2個(gè)階段，具有 “蹺蹺板”特點(diǎn)：下石炭統(tǒng)巴楚隆起沿南緣的瑪扎塔格斷裂抬升；古新統(tǒng)巴楚隆起大部處于剝蝕狀態(tài)，主要?jiǎng)兾g區(qū)沿吐木休克斷裂以南展布，推測(cè)最大剝蝕厚度超過(guò)1100m[16]。

2.1.2 去壓實(shí)作用

利用回剝技術(shù)恢復(fù)古厚度和古埋深的關(guān)鍵是建立鉆井不同巖性的孔隙度－深度關(guān)系曲線。隨著埋深增加、地層負(fù)荷增加，導(dǎo)致孔隙度變小，其體積變小。故借助于孔隙度－深度關(guān)系就可恢復(fù)地層古厚度和古埋深[17]。只有消除剝蝕、斷層等地質(zhì)事件的影響，才能獲得正常壓實(shí)狀態(tài)下的孔隙度－深度曲線。

正常壓實(shí)情況下的孔隙度－深度關(guān)系可表示為：

式中：φ（h）為深度h處的孔隙度，%；φ0為深度h＝0時(shí)的孔隙度，%；c為壓實(shí)系數(shù)，1。

地層孔隙度可通過(guò)實(shí)測(cè)巖心、聲波時(shí)差測(cè)井、中子測(cè)井和密度測(cè)井等方法獲得。對(duì)于欠壓實(shí)情況下地層孔隙度的計(jì)算可考慮建立方程組，將孔隙度－深度曲線分段進(jìn)行處理，變非正常為正常情況。由于泥巖和砂巖原始孔隙度不同，埋藏過(guò)程中的壓實(shí)系數(shù)也不同，因此每口井都按照泥巖所在的深度和對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差劃分出來(lái)。綜合巴楚隆起區(qū)8口井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)威利公式：φ＝ （Δt－tma）/（tf－tma）（φ為 孔隙度，1；Δt為由曲線讀出的地層聲波時(shí)差，μs/m；tf為孔隙中流體聲波時(shí)差，μs/m；tma為巖石骨架聲波時(shí)差，μs/m），將不同深度的泥巖聲波時(shí)差換算成孔隙度，求得該地區(qū)砂巖骨架的聲波時(shí)差為 55.5μs/ft，泥 巖 骨 架的聲波時(shí)差為60.3μs/ft。進(jìn)而用公式擬合出泥巖的孔隙度－深度關(guān)系曲線 （圖2）。

圖2 去壓實(shí)作用下的孔隙度－深度關(guān)系曲線

2.1.3 古埋深計(jì)算

古厚度和古埋深的計(jì)算是通過(guò)回剝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。回剝技術(shù)建立在各地層保持其骨架厚度不變的前提下，從已知的單井分析參數(shù)出發(fā)，按地層年代由新到老逐層剝?nèi)?，其間要考慮沉積壓實(shí)、單層剝蝕、多層連續(xù)剝蝕、沉積間斷等地質(zhì)事件，直至全部地層剝完為止[18]。埋藏史能在一張圖中表示出盆地基底和不同時(shí)代地層界面在不同時(shí)期 （年代）的古埋藏深度[19]，在剝蝕量恢復(fù)及孔隙度－深度關(guān)系建立的基礎(chǔ)上，制作埋藏史圖，通過(guò)單井埋深的恢復(fù)對(duì)目的層古埋深進(jìn)行校正。不同井位埋藏史曲線圖可以反映不同地區(qū)在地質(zhì)歷史時(shí)期的埋藏深度的差異。

在重要的大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng) （如加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)）中各井位所處的區(qū)域其隆升幅度（剝蝕厚度）也大不相同，反映了該區(qū)地層在地質(zhì)歷史時(shí)期具有較大的差異構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。巴楚隆起區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，由于不同斷裂不同期次的構(gòu)造發(fā)育程度不同，不同井位受斷裂影響不同，其古埋深有較大差異。MB1井和和HT1井位于巴楚隆起區(qū)東部，BT5井和Kang2井位于巴楚隆起區(qū)西部，東部與西部地區(qū)古埋深存在較大差異。二疊紀(jì)之前全區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以整體抬升為主，受斷裂影響局部古埋深存在一定差異，但整體抬升沉降趨勢(shì)一致，二疊紀(jì)之后，巴楚隆起區(qū)東西部的埋藏差異逐漸顯現(xiàn)，巴楚隆起區(qū)東部抬升剝蝕不明顯，西部抬升剝蝕較大；印支期至喜山期，全區(qū)整體抬升剝蝕，東部保留一定的中生界地層，西部持續(xù)抬升，中生代地層缺失 （圖3）。

圖3 巴楚隆起區(qū)埋藏史曲線圖

2.2 古斷裂體系

古斷裂體系的分析主要通過(guò)判斷各斷裂的形成期次實(shí)現(xiàn)，巴楚隆起內(nèi)斷裂的活動(dòng)及演化與隆起構(gòu)造演化及多次主要變革期的構(gòu)造作用關(guān)系密切。因此，古斷裂體系的斷裂活動(dòng)強(qiáng)度及數(shù)量可以反映相應(yīng)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)弱。在對(duì)巴楚隆起區(qū)連片地震剖面斷裂構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，根據(jù)震旦系－新生界斷裂的變形與分布特征及對(duì)構(gòu)造和沉積控制作用等，結(jié)合區(qū)域骨干地震測(cè)線的平衡地質(zhì)剖面研究，綜合分析了巴楚隆起區(qū)的斷裂發(fā)育與分布特征、斷裂樣式、斷裂級(jí)別、斷裂活動(dòng)方式與期次、斷裂體系形成的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)背景等，認(rèn)為巴楚隆起區(qū)斷裂主要受加里東早期、加里東中晚期、海西晚期、燕山－喜山期構(gòu)造活動(dòng)影響。

加里東早期，巴楚隆起區(qū)內(nèi)以發(fā)育北西向張性正斷層為主，并局部發(fā)育少量北東向斷層，但斷裂規(guī)模較小 （圖4（a））。加里東中期發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，巴楚隆起區(qū)以發(fā)育北西向逆沖斷層為主，斷裂相對(duì)不發(fā)育或者斷層活動(dòng)強(qiáng)度較弱[19]（圖4（b））。海西早期斷裂活動(dòng)較弱，加里東期斷裂進(jìn)一步活動(dòng)，主要發(fā)育近東西向的斷裂以及北東向的斷裂 （圖4（c））。海西晚期為斷裂的主要活動(dòng)期，斷裂規(guī)模增加，主要發(fā)育北西向分支斷裂，大型邊界斷裂均在該時(shí)期基本形成 （圖4（d））。喜山早期為研究區(qū)內(nèi)強(qiáng)構(gòu)造活動(dòng)期，主要斷裂均繼承性發(fā)育，伴生多條分支斷裂，大型邊界斷裂均在該時(shí)期基本定型，主要發(fā)育北西向斷裂 （圖4（e））。

圖4 巴楚隆起區(qū)不同時(shí)期古斷裂體系圖

3 古構(gòu)造特征分析

分析研究區(qū)的構(gòu)造演化史并運(yùn)用Petromod軟件對(duì)研究區(qū)進(jìn)行模擬，選取最優(yōu)的結(jié)果，恢復(fù)O1－2y頂面在加里東中期Ⅰ幕、加里東中期Ⅲ幕、海西早期、海西晚期以及喜山早期的古埋深，并在此基礎(chǔ)上疊加對(duì)應(yīng)期次的古斷裂體系，恢復(fù)了O1－2y頂面在5個(gè)主要構(gòu)造時(shí)期的古構(gòu)造。依據(jù)O1－2y頂面在不同時(shí)期的埋深變化，將巴楚隆起區(qū)O1－2y頂面在各個(gè)時(shí)期劃分為相對(duì)的隆起區(qū)、斜坡區(qū)和凹陷區(qū)。

加里東中期Ⅰ幕巴楚隆起區(qū)整體抬升，西南部的巴什托斷裂以南地區(qū)隆升相對(duì)更為強(qiáng)烈（圖5（a））。該時(shí)期斷裂活動(dòng)較弱，受和田古隆起影響，靠近隆起的西南側(cè)抬升最高，向東北方地勢(shì)逐漸降低。BD4井至BD2井一帶為相對(duì)洼陷區(qū)，埋深為900～1000m，在BD4井一帶地勢(shì)最低。

加里東中期Ⅲ幕O1－2y頂面埋深由西向東加深，巴楚隆起區(qū)東段的南部比北部埋深大 （圖5（b））。該時(shí)期和田古隆起向北遷移至巴楚隆起區(qū)西部，色力布亞斷裂以西以及海米羅斯斷裂以西抬升趨勢(shì)最為強(qiáng)烈，埋深最淺。加里東中期幕斷裂相對(duì)不活躍，O1－2y頂面埋深僅在局部斷裂帶附近相對(duì)較淺。吐木休克斷裂帶上盤Fang1井一帶，O1－2y相對(duì)抬升，埋深為500～600m。HeTian1井－H2井－H3井－BD4井一帶埋深為900～1200m，是相對(duì)低洼區(qū)。

海西早期O1－2y頂面自北向南埋深變淺 （圖5（c））。此時(shí)和田古隆起位于巴楚隆起區(qū)南部，受其影響，靠近古隆起的LuoNan1井一線以南，O1－2y頂面埋深最淺。BT5井和巴什托斷裂在海西早期有所活動(dòng)，但強(qiáng)度相對(duì)較弱，在斷裂上盤形成了小型的斷隆區(qū)，相對(duì)周圍區(qū)域隆起程度較小，其附近埋深為1000～1500m。HeTian1井西斷裂上盤受斷裂控制，產(chǎn)生輕微隆起，埋深為1200～1400m。

海西晚期巴楚隆起區(qū)北部巴楚隆起開始隆升，O1－2y頂面南部和北部較中間地區(qū)的埋深淺，在海米羅斯斷裂帶及其南部埋深最淺 （圖5（d）），埋深范圍在3000～4700m之間。在巴楚隆起區(qū)北部喬硝爾蓋斷裂以北，O1－2y頂面開始隆起。受控于斷裂的抬升作用，在各斷裂帶上盤，O1－2y頂面局部埋深較淺，如卡拉沙依斷裂、海米羅斯斷裂、色力布亞斷裂等，但斷裂上下盤的高差并不大，說(shuō)明海西晚期為各斷裂的活動(dòng)期，但不是主要定型期。

喜山早期巴楚隆起區(qū)北部巴楚隆起持續(xù)隆升，和田古隆起開始淹沒，O1－2y頂面地勢(shì)整體為北高南低、西高東低 （圖5（e））。色力布亞及喬硝爾蓋斷裂北部，BT5井－Kang1井一線以北，O1－2y埋深最淺。在海米羅斯斷裂西南部，O1－2y頂面為低隆起區(qū)。東部的卡拉沙依和吐木休克斷裂上盤形成的局部斷隆埋深較淺。HeTian1井－H2井－H3井一帶為巴楚隆起區(qū)的局部低洼區(qū)，埋深相對(duì)較深，在3600～4000m。喜山期為強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)期，形成的斷裂數(shù)量多，各斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大，斷裂上盤抬升強(qiáng)烈，為斷裂定型期。

圖5 巴楚隆起區(qū)O1－2y頂面不同時(shí)期古構(gòu)造圖

4 構(gòu)造演化分析

在二維和三維地震剖面解釋的基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合考慮區(qū)內(nèi)的構(gòu)造演化特征，在骨干地震測(cè)線中選取3條北東向和1條北西向的地震剖面，經(jīng)過(guò)時(shí)深轉(zhuǎn)換，考慮地層的去壓實(shí)校正和剝蝕量，應(yīng)用平衡地質(zhì)剖面的原理制作構(gòu)造演化剖面 （圖6）。加里東早期巴楚隆起區(qū)為拉張環(huán)境，以發(fā)育張性正斷層為主；到加里東中期盆地處于擠壓環(huán)境，研究區(qū)內(nèi)的斷裂發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，正斷層反轉(zhuǎn)為逆斷層，地勢(shì)整體南高北低；海西早期巴楚隆起區(qū)南部地勢(shì)仍然較高，主要發(fā)育北東向斷裂和北西向斷裂；海西中期為構(gòu)造沉降期，構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)減弱；海西晚期斷裂發(fā)育規(guī)模和程度增加，巴楚隆起區(qū)北部開始隆升；喜山期為強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)期，斷裂進(jìn)一步活動(dòng)，北部隆升程度有所增加，南部隆起淹沒為斜坡凹陷帶。結(jié)合古構(gòu)造圖可知巴楚隆起演化經(jīng)歷了2個(gè)階段，即海西運(yùn)動(dòng)的雛形階段和喜山運(yùn)動(dòng)的形成階段。巴楚隆起是海西中－晚期 （二疊紀(jì)）開始發(fā)育，顯現(xiàn)出隆起的雛形，到喜山期開始大幅度隆升，并最終定型。隆起位置遷移不明顯，主要表現(xiàn)在隆起規(guī)模上的變化上。

圖6 巴楚隆起B(yǎng)C04－HGYN－L1測(cè)線構(gòu)造演化剖面圖

5 結(jié)論

1）巴楚隆起是活動(dòng)型隆起，其構(gòu)造演化經(jīng)歷海西運(yùn)動(dòng)的隆起形成和喜山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈隆升2個(gè)階段。巴楚隆起的位置遷移不明顯，主要表現(xiàn)在規(guī)模上的變化。

2）巴楚隆起區(qū)經(jīng)歷了5個(gè)重要的構(gòu)造期：加里東早期主要發(fā)育張性正斷層；加里東中期為壓扭性逆沖斷層、反轉(zhuǎn)斷層、走滑斷層；加里東晚期～海西早期為逆沖斷裂；海西晚期以繼承性逆沖斷層為主；喜山期主要發(fā)育逆沖斷層。

3）研究區(qū)在加里東中期Ⅰ幕O1－2y頂面整體北部較南部埋藏深；加里東中期Ⅲ幕O1－2y頂面整體西高東低；海西早期O1－2y頂面整體南高北低；海西晚期O1－2y頂面中間部位相對(duì)南部和北部埋藏較淺；喜山晚期O1－2y頂面北高南低。

[1]于靖波，張健，史保平 .塔里木盆地巴楚隆起區(qū)構(gòu)造－熱演化歷史研究 [J].地球物理學(xué)報(bào)，2010，53（10）：2396～2404.

[2]丁文龍，林暢松，漆立新，等 .塔里木盆地巴楚隆起構(gòu)造格架及形成演化 [J].地學(xué)前緣，2008，15（2）：242～251.

[3]丁文龍，漆立新，云露，等 .塔里木盆地巴楚－麥蓋提地區(qū)古構(gòu)造演化及其對(duì)奧陶系儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用 [J].巖石學(xué)報(bào)，2012，28（8）：2542～2556.

[4]奈曼B B.古構(gòu)造分析的理論和方法 [A].何明喜，劉池洋 .盆地走滑變形研究與古構(gòu)造分析 [C].西安：西北大學(xué)出版社，1992.

[5]漆家福，楊橋，王子煜，等 .關(guān)于編制盆地構(gòu)造演化剖面的幾個(gè)問(wèn)題的討論 [J].地質(zhì)論評(píng)，2001，47（4）：388～392.

[6]馬如輝，王安志 .利用構(gòu)造恢復(fù)原理制作古構(gòu)造演化圖 [J].天然氣工業(yè)，2006，26（1）：34～36.

[7]中國(guó)石油天然氣總公司勘探局 .石油構(gòu)造地質(zhì)學(xué) [M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.78～86.

[8]Dahlstrom C D A.Balanced cross sections[J].Canadian Journal of Earth Sciences，1969，6：743～757.

[9]張衛(wèi)華，陳勝紅 .利用地震屬性恢復(fù)古構(gòu)造 [A].中國(guó)地球物理學(xué)會(huì) .中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)年刊2002——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十八屆年會(huì)論文集 [C].北京：地震出版社，2002.

[10]許浚遠(yuǎn)，李惠芳，王艷萍，等 .湯原斷陷早第三紀(jì)中期基底頂界的三維古構(gòu)造重建 [J].吉林地質(zhì)，1997，16（1）：63～70.

[11]Guzofski C A，Mueller J P，Shaw J H，et al.Insights into the mechaisms of fault－related folding provided by volumetric structural restorations using spatially varying mechanical constraints[J].AAPG Bulletin，2009，93 （4）：479～502.

[12]Griffiths P，Jone S.A new technology for 3－D flexural－slip restoration [J].Journal of Structural Geology，2002，24：773～782.

[13]袁玉松，鄭和榮，涂偉 .沉積盆地剝蝕量恢復(fù)方法 [J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（6）：636～642.

[14]彭清華 .聲波時(shí)差法恢復(fù)剝蝕厚度的應(yīng)用和應(yīng)注意的一些問(wèn)題探討 [J].內(nèi)蒙古石油化工，1999，9（16）：41～44.

[15]楊江峰，洪太元，許江橋，等 .“趨勢(shì)分析法”在準(zhǔn)噶爾盆地腹部地層剝蝕量恢復(fù)中的應(yīng)用 [J].中國(guó)西部油氣地質(zhì)，2009，2（1）：83～86.

[16]楊明慧，金之鈞，呂修祥，等 .塔里木盆地基底卷入扭壓構(gòu)造與巴楚隆起的形成 [J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，81（2）：158～165.

[17]吳禮明，丁文龍，趙松，等 .塔里木盆地巴楚－麥蓋提地區(qū)古構(gòu)造研究 [J].斷塊油氣田，2012，19（1）：6～11.

[18]邵新軍，劉震，崔文富 .沉積盆地地層古埋深的恢復(fù) [J].石油勘探與開發(fā)，1999，26（3）：33～35.

[19]湯良杰，漆立新，邱海峻，等 .塔里木盆地?cái)嗔褬?gòu)造分期差異活動(dòng)及其變形機(jī)理 [J].巖石學(xué)報(bào)，2012，28（8）：2569～2583.