馬 妍

(西北大學地質(zhì)學系/國家大陸動力學重點實驗室，陜西 西安 710069)

鄂爾多斯盆地西緣前陸中生代構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換與油氣聚集關系

馬 妍

(西北大學地質(zhì)學系/國家大陸動力學重點實驗室，陜西 西安 710069)

構(gòu)造應力場的變化會對巖石力學和物理性質(zhì)產(chǎn)生影響，進而影響巖石中油氣的流動與賦存以及巖石—流體的作用過程。因此“臨界轉(zhuǎn)換”狀態(tài)下的構(gòu)造應力場對油氣聚集成藏有著十分重要的影響，主要表現(xiàn)在:構(gòu)造應力場的轉(zhuǎn)換總伴隨有構(gòu)造運動的發(fā)生，而構(gòu)造運動所產(chǎn)生的各種裂隙、褶皺，斷層等靜態(tài)的地質(zhì)要素為油氣運移和聚集成藏提供了通道儲集空間;變化的地應力場本身還會引起流體勢場變化，從而控制了油氣的運移與聚集。因此，研究構(gòu)造應力場及其轉(zhuǎn)換對油氣勘探開發(fā)具有重要的理論和實際意義。

構(gòu)造應力場;臨界轉(zhuǎn)換;流體勢場;油氣運移與聚集

應力是指作用在物體內(nèi)的任意截面上單位面積(dF)上的內(nèi)力(dP):σ=dP/dF由方向、大小和作用面位置這3要素表示的一種張量。構(gòu)造應力場是在確定的空間范圍內(nèi)，點的應力狀態(tài)的集合。因此點的應力狀態(tài)是構(gòu)造應力場研究的基礎。

研究某個構(gòu)造期在確定范圍內(nèi)的構(gòu)造應力分布以及確定研究區(qū)不同期次的構(gòu)造應力場和它們的復合疊加構(gòu)造應力場的轉(zhuǎn)換是古構(gòu)造應力場研究的主要內(nèi)容。研究構(gòu)造應力場主要確定三方面的問題:定時、定向和定量問題。本次研究主要針對鄂爾多斯盆地西緣中生代進行分析研究。

圖1 鄂爾多斯西緣及鄰區(qū)印支期構(gòu)造應力場形成的構(gòu)造背景圖

1 中生代構(gòu)造應力場形成的區(qū)域構(gòu)造背景

1.1 印支期構(gòu)造應力場形成的區(qū)域構(gòu)造背景

印支構(gòu)造旋回是一個獨立的構(gòu)造發(fā)展階段，開始于晚二疊世。在區(qū)域構(gòu)造格局的演變上有其特色和重要性。鄂爾多斯地區(qū)西部與南部為例，中特提斯的構(gòu)造演化與印支構(gòu)造旋回的應力場有關。二疊世末期昆侖—秦嶺以南地區(qū)發(fā)生裂解，形成由一系列海底裂谷帶、微陸—島鏈組合而成的極為復雜結(jié)構(gòu)的特提斯海域。然而組成的北特提斯又從中三疊世晚期開始消減直到晚三疊世大部分消失，發(fā)生強烈的印支造山運動［1－3］(見圖 1)。

1.2 燕山期構(gòu)造應力場形成的區(qū)域構(gòu)造背景

中晚侏羅世時期，鄂爾多斯盆地以東地區(qū)發(fā)生強烈的構(gòu)造變形和抬升是由于歐亞大陸板塊與古太平洋板塊的相互斜向碰撞引起的［3］。這種斜向碰撞產(chǎn)生的擠壓分量作用于鄂爾多斯地塊，形成的構(gòu)造應力場方向以NW－SE為主。歐亞板塊與古太平洋板塊斜向碰撞引起的區(qū)域構(gòu)造效應以及特提斯構(gòu)造動力體系的遠程構(gòu)造效應的聯(lián)合作用的結(jié)果是研究區(qū)燕山期構(gòu)造應力場形成的區(qū)域構(gòu)造背景［4］(見圖2)。

圖2 鄂爾多斯西緣及鄰區(qū)燕山期構(gòu)造應力場形成的構(gòu)造背景圖

1.3 喜山期構(gòu)造應力場形成的區(qū)域構(gòu)造背景

印度板塊與歐亞板塊的碰撞以及碰撞期后的陸內(nèi)俯沖是喜馬拉雅構(gòu)造旋回階段最主要的構(gòu)造事件，印度板塊向北俯沖的遠程構(gòu)造效應的作用使鄂爾多斯盆地西南緣處于較強的擠壓狀態(tài)，方向為NNE－SSW。從而致使祁連褶皺帶向NE方向逆沖，覆于鄂爾多斯地塊之上。在印度板塊、歐亞板塊和太平洋板塊的相互作用下，盆地相對隆升，銀川地塹、河套地塹等形成，呂梁山、賀蘭山相繼轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬涌刂频臄鄩K山。新特提斯構(gòu)造動力體系與太平洋構(gòu)造動力體系的共同作用是研究區(qū)喜山期構(gòu)造應力場形成的區(qū)域構(gòu)造背景［3－5］。

2 研究區(qū)油氣地質(zhì)條件

2.1 延長組烴源巖特征

研究區(qū)鄂爾多斯西緣延長組的暗色泥巖沉積，主要分布于平?jīng)觥`武一線的東部，沉積厚度由西向東逐漸增加，定邊—西峰一線處于湖盆中央，沉積厚度最大可達160 m［4－6］。

1)有機質(zhì)豐度

整理分析了研究區(qū)2口探井和2條地質(zhì)剖面上的48個泥巖樣品的有機質(zhì)豐度資料。結(jié)果是:有機碳含量最高值為8.77%，最低值為0.02%，平均值為2.01%。延長組烴源巖主要為好的烴源巖(見圖3)，占樣品總量的62.5%。

2)有機質(zhì)類型

中生界延長組前陸地區(qū)烴源巖可分為上、中、下三部分，其中長1—長3和長9—長10為腐殖型生烴母質(zhì)(Ⅲ型干酪根)，它是一種有利于成氣但產(chǎn)油率較低的母質(zhì);中部長7烴源巖有機質(zhì)以腐泥型—混合型母質(zhì)為主(Ⅰ－Ⅱ干酪根)，它是一種有利于生油，產(chǎn)烴率高的母質(zhì)。

圖3 延長組泥巖有機碳(TOC)分布直方圖

3)熱演化程度

延長組各個層段的有機質(zhì)成熟度不同，長1—長3段泥巖干酪根、煤巖反射率值主要分布在0.661% ～0.787%之間，為低成熟—成熟階段，長4+5—長9段泥巖干酪根、煤巖反射率主要分布在0.74% ～1.07%之間，基本達到成熟階段。

2.2 儲蓋組合特征分析

中生界延長組研究區(qū)儲層是由沖積扇、扇三角洲、辮狀河、河湖三角洲等砂體組成。其中，滲透砂巖厚度為10～30 m，孔隙度在10% ～18%之間，滲透率在15～35×10－3μm2之間。長10－長8砂巖類型主要以長石砂巖，長7－長1砂巖特征是石英含量較高(60% ～76%)，長石含量在21% ～39%之間，巖屑不超過10%。

2.3 圈閉類型及其形成

圈閉是油氣聚集和保存的場所。它通常必須具有兩個基本條件:一是有儲集的空間，二是具備遮擋條件。表1是研究區(qū)可能存在的圈閉類型。

3 構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換與油氣聚集關系

油氣作為流體礦產(chǎn)，隨著所處環(huán)境的變化極易發(fā)生流動從而改變其位置和分布狀態(tài)［6－8］。所以油氣賦存既受成盆期前和成盆期構(gòu)造格局的控制，也受成盆期后構(gòu)造運動的影響。以繼承性擠壓作用為主、間斷性弱伸展作用為輔是研究區(qū)中生代構(gòu)造活動的動力學背景。影響研究區(qū)油氣聚集與成藏的因素表現(xiàn)為以下兩方面。

表1 鄂爾多斯西緣可能存在的圈閉類型

3.1 構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換對油氣聚集和油氣成藏條件的破壞作用

1)對原始生烴坳陷的構(gòu)造改造與破壞

這種構(gòu)造改造與破壞直接影響到原始生烴坳陷的保存程度，并且保存程度在很大程度上直接決定著研究區(qū)的油氣勘探前景［6］。

2)對原生油氣藏的構(gòu)造改造與破壞

它主要表現(xiàn)在(1)構(gòu)造抬升使油氣藏埋深變淺，保存條件變差，導致原生油氣藏中已捕集的油氣泄露、散失。(2)強烈的斷裂－褶皺使成藏的圈閉條件發(fā)生改變，油氣發(fā)生調(diào)整運移，縱向上形成疊覆于原生油氣藏之上的次生油氣藏，原生油氣藏就變成空圈閉等［9］。

3.2 構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換對油氣聚集和油氣成藏條件的建設作用

1)對烴源巖生烴條件的改善作用 逆沖推覆構(gòu)造使地層重復疊置，可能影響烴源巖厚度、埋深和下盤源巖熱演化程度增加，為油氣藏的形成奠定了物質(zhì)基礎。雖然構(gòu)造運動導致上盤烴源巖的保存條件變差，但是處于下盤的烴源巖能得到較好的保存［6，10］。

2)對油氣成藏的促進作用

構(gòu)造運動為油氣聚集成藏提供了良好的條件。主要表現(xiàn)在(1)構(gòu)造復雜地區(qū)構(gòu)造裂縫的發(fā)育能有效地改善儲層的儲集性能。(2)主沖斷層對油氣聚集具有明顯的控制作用，局部的斷裂構(gòu)造是油氣成藏的有利場所，至今油氣發(fā)現(xiàn)大都集中在主沖斷層附近。(3)構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)能形成多種類型的構(gòu)造圈閉，如背斜、巖性－半背斜圈閉等，同時斷裂可作為油氣運移的通道，并促使油氣在斷裂兩側(cè)局部富集，使得油氣藏沿斷裂兩側(cè)形成串珠狀分布［11－13］。

4 結(jié)語

研究表明影響研究區(qū)油氣聚集與成藏的因素表現(xiàn)為以下優(yōu)劣兩方面:

(1)構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換對油氣聚集和油氣成藏條件的破壞作用。其中構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換通過對原始生烴坳陷的構(gòu)造改造與破壞程度影響油氣聚集;在對原生油氣藏的構(gòu)造改造與破壞的同時可以導致原生油氣藏的油氣逸散，同時破壞原生油氣藏圈閉。

(2)構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換對油氣聚集和油氣成藏條件的建設作用:其一為通過構(gòu)造應力場改善烴原巖的保存條件;其次為構(gòu)造運動對油氣成藏的促進作用:構(gòu)造運動所形成的裂縫可以改善油氣藏儲層物性條件，同時也可以促進油氣藏圈閉的形成，使得油氣富集成藏。

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TE122.1

B

1004－1184(2015)04－0220－02

2015－03－25

馬妍(1990－)，女，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主攻方向:儲層地質(zhì)與油氣田開發(fā)。