曹占元，梁曉飛，2，張曉寶，蔣崢文，孫國強(qiáng)

(1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

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魚卡地區(qū)油砂礦地質(zhì)特征及其成礦模式

曹占元1，梁曉飛1，2，張曉寶1，蔣崢文3，孫國強(qiáng)1

(1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

運(yùn)用鉆井資料、地球化學(xué)分析和地震解釋等方法，對柴達(dá)木盆地魚卡地區(qū)油砂礦地質(zhì)特征及成礦模式進(jìn)行系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：魚卡地區(qū)油源豐富、有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、成熟度低；儲層物性較好，屬于中高孔、中滲儲層；泥巖封蓋能力強(qiáng)，形成下生上儲、自生自儲式的生儲蓋組合；圈閉形成期與主生烴期的匹配關(guān)系良好，斷裂構(gòu)造發(fā)育，具備形成大型油砂礦的有利條件。綜合分析認(rèn)為魚卡地區(qū)為構(gòu)造抬升型油砂成礦模式。研究可對柴達(dá)木盆地非常規(guī)油氣勘探有一定的指導(dǎo)意義。

油砂；地質(zhì)特征；成礦模式；魚卡地區(qū)

0 引 言

柴達(dá)木盆地北緣發(fā)育了一套侏羅系優(yōu)質(zhì)烴源巖，形成了柴達(dá)木盆地油氣的有利富集區(qū)，已探明的油氣地質(zhì)儲量為10×108t[1]。中、新生代以來劇烈的構(gòu)造運(yùn)動，控制著烴源巖的分布、生儲蓋組合、圈閉的形成和油氣的運(yùn)聚與改造過程[2-4]。魚卡地區(qū)是柴北緣主要的油砂富集區(qū)之一，位于柴北緣東北部嗷嘮山以南、綠梁山以北、路樂河以東、柴旦山以西，為一西北向展布的狹長斷陷，魚卡構(gòu)造為一軸向由東向西傾沒的鼻狀背斜構(gòu)造，逆斷層十分發(fā)育，以近東西向?yàn)橹?，?gòu)造軸部已有油砂出露，是油砂礦的有利研究區(qū)帶[5]。鉆探結(jié)果表明，魚卡地區(qū)井下油砂含油性顯示良好，以油浸、油斑為主；鉆遇油砂層平均厚度為25 m，初步計(jì)算魚卡地區(qū)油砂地質(zhì)資源量為53.14×104t。

1 油砂礦分布特征

魚卡背斜為一軸向?yàn)?8～115°由東向西傾沒的鼻狀背斜構(gòu)造，構(gòu)造傾角為40°左右，北翼傾角為55～75°，南翼傾角為80°至倒轉(zhuǎn)。油砂露頭主要分布于構(gòu)造西端鼻狀背斜頂部上侏羅系采石嶺組(J31)地層中，南北寬約100 m，東西長約1.2 km，分布范圍近0.1 km2。魚卡地區(qū)露頭地質(zhì)剖面勘測結(jié)果顯示，該區(qū)油砂層出露4層、總厚度約為30 m，油砂最大單層厚度約為9 m；含油砂巖巖性為厚層狀至塊狀砂巖、含礫砂巖，含油砂巖巖性一般從底部向上變細(xì)，油味濃，滴水呈饅頭狀；油砂層橫向變化較穩(wěn)定，整體上靠近核部的油砂層延續(xù)性較好，野外采集的油砂露頭點(diǎn)的樣品實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示含油率平均為2.5%，最大為4.91%，最小為1.4%，油砂礦的品級相對較高。

2 油砂礦地質(zhì)特征

2.1 充足的油源

充足的油源是油砂礦形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，魚卡地區(qū)中侏羅系晚期為半深湖相沉積環(huán)境，廣泛發(fā)育了一套以深灰、黑灰色泥巖、油頁巖、炭質(zhì)泥巖和煤層為主的優(yōu)質(zhì)湖相烴源巖，其中泥巖約占86%，油頁巖約占1%，煤約占10%，炭質(zhì)泥巖約占3%。中侏羅系地層殘余沉積厚度可達(dá)500～1 000 m，有效烴源巖厚度一般為200～400 m，是柴達(dá)木盆地北緣中侏羅系烴源巖發(fā)育最好的區(qū)域。從中侏羅系10塊泥質(zhì)烴源巖樣品的各項(xiàng)有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)可知(表1)：其烴源巖有機(jī)豐度較高，生烴潛力大，有機(jī)質(zhì)類型較好，以Ⅰ—Ⅱ型干酪根為主，成熟度較低，達(dá)優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

表1 魚卡地區(qū)中侏羅系泥質(zhì)烴源巖樣品地球化學(xué)參數(shù)

2.2 良好的儲層

魚卡地區(qū)油砂儲集于上侏羅系采石嶺組和中侏羅系，巖性類型主要為細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，上侏羅系采石嶺組為典型的河流相沉積地層，廣泛發(fā)育的河道砂體為儲集層提供了基礎(chǔ)條件，中侏羅系較好的儲層分布在辮狀河三角洲沉積相中。儲集砂體物性分析測試結(jié)果表明，孔隙度為2.0%～22.1%，其中70.37%的樣品孔隙度為15.0%～25.0%，屬于中、高孔；25.93%的樣品孔隙度為10.0%～15.0%，屬于低孔；其余3.7%為特低孔。滲透率為0.05×10-3～306.40×10-3μm2，其中55%樣品滲透率為50.00×10-3～500.00×10-3μm2，屬中滲；25%為0.00～5.00×10-3μm2，屬低滲；其余20%屬于特低滲。該儲層物性較好，屬于中高孔、中滲儲層，能為油氣儲存提供有利的空間。

2.3 優(yōu)質(zhì)的蓋層

魚卡地區(qū)中侏羅系內(nèi)部的泥巖及上侏羅系紅水溝組的厚層泥巖均為良好的蓋層。紅水溝組沉積相以河泛平原相為主，局部發(fā)育較薄的辮狀河砂體。巖性以棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層砂巖、泥質(zhì)砂巖，是區(qū)域蓋層。泥巖蓋層累計(jì)厚度平均達(dá)365 m左右，泥地比最高達(dá)77%，最大連續(xù)厚度為70 m；泥巖蓋層孔隙度為1.3%～6.5%，平均為4.3%；滲透率為0.001 8×10-3～1.098 0×10-3μm2；鏡質(zhì)體反射率Ro為0.45%～0.71%，屬于早成巖階段B期向中成巖階段A期過渡階段[6]。綜合泥巖的沉積厚度、孔隙度、Ro和滲透率，認(rèn)為魚卡地區(qū)泥巖屬于中等—較好的蓋層，對油氣的封蓋能力屬于中—好。烴源巖和儲層、蓋層組合在空間上的合理配置，形成了魚卡地區(qū)中侏羅系內(nèi)部自生自儲型及中侏羅系生、上侏羅系儲蓋的2套組合模式[6](圖1)。

圖1 生儲蓋組合模式

2.4 構(gòu)造演化

自中生代以來，魚卡地區(qū)構(gòu)造演化經(jīng)歷過多次強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動。

晚印支運(yùn)動使研究區(qū)褶皺隆起，并造成了總體上東北地勢較高，西南地勢較低的地貌格局。

燕山早期上升剝蝕，魚卡地區(qū)基底遭受抬升剝蝕，未接受J1—J23的地層沉積，整體表現(xiàn)為北高南低，東高西低，有基底斷層的存在，顯現(xiàn)出高斷塊和局部隆起的特征。燕山中期下降沉積，侏羅系的沉降中心由西向東，由南向北轉(zhuǎn)移，魚卡地區(qū)沉積了較厚的中上侏羅系地層，J2最大厚度為1 000 m，J3最大厚度為900 m。從演化剖面上看，在基底形態(tài)的基礎(chǔ)上沉積的各地層都有一定的繼承性，并在J23末期加快了構(gòu)造的形成。燕山末期上升剝蝕，地層發(fā)生褶皺，隨著沉降中心的遷移，魚卡地區(qū)高部位逐漸隆升露出水面，受到風(fēng)化剝蝕，未接受白堊系沉積，低部位處于水下，白堊系以超復(fù)的形式覆蓋于J3地層之上，這一時期老斷層得到發(fā)展，新斷層不斷地出現(xiàn)。

喜山運(yùn)動早期柴達(dá)木盆地整體沉降，沉積中心向西南遷移，而魚卡地區(qū)已逐漸隆升遭受剝蝕，大多未接受始新統(tǒng)(E3)以上地層沉積。晚喜山期褶皺運(yùn)動劇烈，早期形成的構(gòu)造受到加強(qiáng)和改造，魚卡構(gòu)造就基本定型于該時期，魚卡地區(qū)大部分?jǐn)嗔沿灤┵_系和部分新生代地層。

2.5 圈閉形成時間

燕山運(yùn)動晚期，受周緣造山帶的影響，魚卡地區(qū)地層橫彎褶皺發(fā)育。中侏羅系，魚卡地區(qū)為柴北緣主要沉積中心之一；白堊紀(jì)晚期，由于受到逆沖擠壓作用，控制侏羅系沉積的同沉積正斷層反轉(zhuǎn)為逆斷層，同時形成一系列背斜構(gòu)造和局部圈閉構(gòu)造；晚喜山運(yùn)動促使魚卡地區(qū)構(gòu)造活動加強(qiáng)并最終定型，形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。新近紀(jì)以來，尤其是上新世，阿爾金山和南祁連山再次強(qiáng)烈造山，引起魚卡地區(qū)進(jìn)一步構(gòu)造發(fā)展。魚卡地區(qū)的斷褶作用加強(qiáng)。構(gòu)造變形方式以逆沖推覆和斷裂褶皺為主，形成了一系列的圈閉構(gòu)造(圖2)。

圖2 魚卡地區(qū)油氣成藏過程

2.6 油氣成藏時間與期次

構(gòu)造圈閉形成時間與烴源巖進(jìn)入大量生烴的階段基本同步。通過對龍1井中侏羅系大煤溝組和上侏羅系洪水溝組膠結(jié)物中烴類包裹體進(jìn)行分析，均一化溫度分別為75.0～80.0°、62.3～63.4°，表明大煤溝組與紅水溝組均為一期成藏，成藏時間為3.29～2.71 Ma，為上新世早期。將測試結(jié)果與龍1井熱史和埋藏史相結(jié)合，可推測出烴源巖進(jìn)入大量生烴的時間為26.90～2.71 Ma。上新世中期受喜山運(yùn)動的影響，中侏羅系烴源巖生成的油氣運(yùn)移至儲層形成油氣藏，同時油氣沿構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的斷層向上運(yùn)移至上侏羅系儲層聚集成藏(圖2)。

3 油砂礦成藏機(jī)理

魚卡斷陷為中侏羅系主要沉積中心，發(fā)育了一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，燕山末期和晚喜山期構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，地層大規(guī)模抬升，形成疊瓦狀逆沖斷裂構(gòu)造，油氣沿?cái)嗔堰\(yùn)移，在優(yōu)質(zhì)儲層中聚集成藏，其油藏類型為低熟油藏。魚卡地區(qū)位于魚卡生油凹陷內(nèi)，強(qiáng)烈而頻繁的擠壓隆升構(gòu)造運(yùn)動在某種程度上限制了烴源巖的熱演化程度，烴源巖生烴很晚，至今仍處于低成熟階段。但是圈閉形成時間比較早，在早第三紀(jì)時已形成圈閉雛形，至N22時期完全成型。古近紀(jì)末和新近紀(jì)，魚卡地區(qū)進(jìn)入大量生油時期，晚燕山期的古背斜圈閉是油氣運(yùn)移和充注的有利場所。晚喜山期劇烈的構(gòu)造運(yùn)動形成大量的褶皺和疊瓦式逆沖斷裂，為低熟油的運(yùn)移提供了主要的運(yùn)移動力和垂向運(yùn)移通道(圖2)。

4 油砂礦成藏模式

魚卡油砂礦的地質(zhì)特征研究結(jié)果表明，魚卡地區(qū)具有良好的生、儲、蓋和圈閉等靜態(tài)地質(zhì)優(yōu)勢，同時構(gòu)造運(yùn)動為油氣的運(yùn)移提供了必要的運(yùn)移通道和動力條件。該區(qū)油源主要來自中侏羅系大煤溝組低熟烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好，但烴源巖成熟較晚，在上新世才開始大量生烴，燕山晚期構(gòu)造運(yùn)動形成的古背斜構(gòu)造是油氣運(yùn)移和充注的有利場所，所以形成了中侏羅系自生自儲型及中侏羅系生，上侏羅系儲的原生油氣藏。晚喜山期構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，地層大規(guī)模抬升，生成了一系列疊瓦狀逆沖斷裂構(gòu)造，部分油氣沿?cái)嗔堰\(yùn)移至地表形成油砂，早期油藏抬升至近地表或裸露于地表，遭受氧化、水洗和生物降解作用等多重作用形成油砂(圖3)。該成礦模式為典型的構(gòu)造抬升型成礦模式[8]，其油砂礦規(guī)模受早期油氣藏范圍大小和晚期構(gòu)造抬升程度控制，油砂地表出露規(guī)模較小，魚卡地區(qū)多集中在構(gòu)造軸部。

圖3 魚卡地區(qū)油砂成礦模式

5 結(jié) 論

(1) 魚卡地區(qū)具有形成大型油砂礦的有利條件。該區(qū)油源豐富，儲層物性條件好，蓋層封蓋能力強(qiáng)，發(fā)育2套有效的生儲蓋組合模式，圈閉形成時間早于大量排烴的時間，各成藏要素間配置良好。

(2) 多期不同性質(zhì)的構(gòu)造運(yùn)動造就了魚卡地區(qū)古背斜構(gòu)造的形成，構(gòu)造演化期次控制了沉積體系展布，強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動和復(fù)雜的斷裂體系為油氣的運(yùn)移提供了動力和通道。

(3) 研究區(qū)油砂成礦模式為典型的構(gòu)造抬升型成礦模式，規(guī)模大小主要受早期油氣聚集范圍和晚期逆沖抬升程度控制。

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編輯 林樹龍

20150402；改回日期：20150615

中國科學(xué)院2012年度“西部之光”人才計(jì)劃支持項(xiàng)目“馬海地區(qū)深層構(gòu)造特征及油氣藏成因類型研究”(1308RJZA310)；甘肅省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)(1309RTSA041)聯(lián)合資助

曹占元(1985-)，男，研究實(shí)習(xí)員，2009年畢業(yè)于長江大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，2012年畢業(yè)于中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)所固體地球物理學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事非常規(guī)油氣研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.04.012

TE121 TE122

A

1006-6535(2015)04-0047-04