王騰飛，黃少英，程日輝*，肖中堯，王典，能源，蔣飛，楊寶俊

1 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春　130061　2　中國(guó)石油塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒　841000　3 吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春　130026

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塔里木盆地冷盆熱改造的地震學(xué)證據(jù)

王騰飛1，黃少英2，程日輝1*，肖中堯2，王典3，能源2，蔣飛1，楊寶俊3

1 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春1300612中國(guó)石油塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒8410003 吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春130026

摘要塔里木盆地是我國(guó)最大的沉積盆地，對(duì)我國(guó)油氣戰(zhàn)略選區(qū)具有較大的意義.自震旦系成盆以來(lái)，塔里木盆地表現(xiàn)為一個(gè)低溫的冷盆.在覆蓋全盆的20條地震長(zhǎng)剖面上，識(shí)別出83處特殊的地震反射結(jié)構(gòu)，其特征為同相軸向上凸起呈尖角狀，形態(tài)為直立或近直立，故名地震反射尖角直立結(jié)構(gòu).共識(shí)別出四種基本類(lèi)型的地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)，平緩型、正常型、巨幅型、刺穿型，兩個(gè)形態(tài)基本一致的基本型緊鄰而組合為雙相位型，兩個(gè)或多個(gè)不同類(lèi)型、不同形態(tài)的集中于某處則構(gòu)成復(fù)合型.平緩型、正常型、巨幅型、刺穿型依次反映了變形增強(qiáng)的序列，理想狀態(tài)下該反射結(jié)構(gòu)由深至淺存在從刺穿型至平緩型的漸變序列，故基本類(lèi)型的劃分只是反映某處地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)的整體形態(tài)特點(diǎn).地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)部位可能發(fā)育火成巖，與盆內(nèi)鉆遇火成巖鉆井平面分布具有較高的相關(guān)度.地幔物質(zhì)上涌至巖石圈，巨大的上拱能量造成了地層的變形，疊加構(gòu)造因素的改造，地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)正是這一系列作用于地震反射上的響應(yīng).地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)是“熱上涌”作用的產(chǎn)物.有機(jī)質(zhì)的成熟、油氣藏的形成和破壞與盆地?zé)嶙饔藐P(guān)系密切，對(duì)照塔里木盆地已有的油氣田與“尖角直立”地震反射結(jié)構(gòu)的平面分布，發(fā)現(xiàn)二者具有較高的相關(guān)性.地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)所反映的“熱上涌”現(xiàn)象，促進(jìn)了塔里木盆地“冷盆”背景下豐富油氣資源的形成.

關(guān)鍵詞冷盆熱改造；塔里木盆地；地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)；熱量上涌；油氣

1引言

利用地震資料研究盆地?zé)徇\(yùn)動(dòng)(及其產(chǎn)物)主要可劃歸3個(gè)尺度.一是利用天然地震地震層析成像或其他處理方法(Kawakatsu and Niu，1994；Van der Hilst et al.，1997；Bijwaard et al.，1998；Ritsema et al.，1999；傅容珊等，2001)，并結(jié)合深部巖石地球化學(xué)資料及其他地質(zhì)-地球物理手段，關(guān)注地幔對(duì)流及板塊運(yùn)動(dòng)，即全球至巖石圈尺度熱運(yùn)動(dòng)研究，獲知盆地地球動(dòng)力學(xué)背景.二是利用深反射地震反射資料(DEKORP Research Group，1991；楊寶俊等，1996；Laigle et al.，2008；Lu et al.，2013)，結(jié)合地球化學(xué)手段與大地電磁、大地?zé)崃髦档鹊刭|(zhì)-地球物理方法，關(guān)注沉積盆地之下巖石圈的精細(xì)結(jié)構(gòu)，即盆地?zé)徇\(yùn)動(dòng)與殼幔結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究.三是利用人工油氣地震資料，結(jié)合鉆井資料及其他手段對(duì)盆地內(nèi)侵入巖體或火山作用產(chǎn)物進(jìn)行震相研究，即侵入巖體、火山機(jī)構(gòu)或火山巖地層的精細(xì)刻畫(huà)(Planke et al.，2000；Thomson，2005；Feng，2008；程日輝等，2011；Aiello et al.，2012).可見(jiàn)，地震資料所反映的震相特征是研究盆地?zé)徇\(yùn)動(dòng)的重要手段之一.

塔里木盆地位于新疆南部，周緣被天山、西昆侖山、阿爾金山所圍限.塔里木地塊南緣與滇藏造山系以阿爾金山、西昆侖山相隔，西部與帕米爾構(gòu)造結(jié)相鄰，本身位于印度板塊俯沖造成的強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力場(chǎng)中(圖1).盆地整體呈向東開(kāi)口的菱形，面積達(dá)56萬(wàn)km2，是我國(guó)最大的沉積盆地，可劃分為庫(kù)車(chē)坳陷、北部坳陷、西南坳陷、東南坳陷、巴楚隆起、塔中隆起、東南隆起等“三隆四坳”7個(gè)構(gòu)造單元(何登發(fā)等，2013).塔里木盆地油氣總資源量123.37億t油當(dāng)量(周新源等，2005)，資源量大，勘探程度較低，對(duì)我國(guó)油氣戰(zhàn)略選區(qū)具重要意義.

塔里木盆地現(xiàn)今大地平均熱流為43 mW·m-2(馮昌格等，2009)，低于中國(guó)平均熱流值63 mW·m-2(Hu et al.，2000；汪洋等，2001).與我國(guó)其他盆地平均熱流值比較，如松遼盆地70 mW·m-2(馮昌格等，2009)、海拉爾盆地55 mW·m-2(崔軍平等，2007)、鄂爾多斯盆地61.78 mW·m-2(任戰(zhàn)利等，2007)、渤海盆地65.8 mW·m-2(王良書(shū)等，2002)、四川盆地53.2 mW·m-2(徐明等，2001)、南華北盆地53.7 mW·m-2(張鵬等，2007)、珠江口盆地77.5 mW·m-2(米立軍等，2007)，塔里木盆地是一個(gè)典型的冷盆.塔里木盆地具有較冷的剛性基底(劉紹文等，2006)，自震旦紀(jì)成盆以來(lái)，塔里木盆地內(nèi)部幾乎未經(jīng)歷大的構(gòu)造變動(dòng)，為穩(wěn)定的低溫盆地(賈承造等，2004).烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟需要時(shí)間和一定的溫度，而之后一系列運(yùn)移、成藏與保存也與盆內(nèi)熱作用密切相關(guān)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注塔里木盆地內(nèi)是否存在深部物質(zhì)上涌為這一過(guò)程提供能量(滕吉文，1991；梁狄剛，1999；楊文采，2009)，即“熱上涌”對(duì)冷盆的熱改造.

本文基于覆蓋全盆總長(zhǎng)12040 km的20條地震長(zhǎng)剖面(圖2).該20條剖面由不同年度施工的油氣 地震剖面組構(gòu)而成，野外施工時(shí)間為1978年至1996年，道間距25 m，藥量20～30 kg，記錄長(zhǎng)度為5～8 s，不是深反射剖面.例如Z50線的組構(gòu)資料為：H82-280，20.5 km；H82-300，26.2 km；H82-300AC，36.45 km；NS-475，455.55 km；K82-92S，21.475 km；L86-220，13.5km；K84-85，29 km；L89-672EE，0.825 km；Y84-15，27.4 km；Y84-100，25.225 km；Y84-10，39.825 km.全線長(zhǎng)約690 km.其他19條線的組構(gòu)資料與此類(lèi)似.對(duì)20條長(zhǎng)剖面的組構(gòu)資料進(jìn)行了統(tǒng)一處理1)物探局研究院處理中心.1998.塔里木盆地區(qū)域骨干大剖面處理報(bào)告(內(nèi)部報(bào)告).，目的是保證處理剖面的質(zhì)量和一致性.統(tǒng)一的處理流程為：解編—區(qū)域異常振幅處理—野外靜校正—地表一致性振幅補(bǔ)償—反褶積—速度分析Ⅰ—?jiǎng)有Ｕ?、疊加—自動(dòng)剩余靜校正—速度分析Ⅱ—最終疊加—拼接處理—隨機(jī)噪聲衰減—疊后偏移—濾波與增益處理.在對(duì)組構(gòu)的20條剖面資料統(tǒng)一處理后，識(shí)別出了83處特殊的地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)，其特征為同相軸向上凸起呈尖角狀，形態(tài)為直立或近直立，故名“地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“尖角結(jié)構(gòu)”).尖角結(jié)構(gòu)形態(tài)特征明顯，分布也有一定的規(guī)律，對(duì)熱上涌作用具有指示意義.尖角結(jié)構(gòu)形態(tài)特征明顯，分布也有一定的規(guī)律，對(duì)熱上涌作用具有指示意義.

圖1　塔里木盆地周緣大地構(gòu)造略圖(據(jù)Sobel and Dumitru，1997修改)

圖2　塔里木盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐峙c地震長(zhǎng)剖面位置(其中單元?jiǎng)澐謸?jù)何登發(fā)等，2013)

2特征與分類(lèi)

尖角結(jié)構(gòu)最顯著的兩個(gè)特點(diǎn)是：(1)同相軸上凸呈尖角狀，左右兩支形態(tài)相近；(2)從開(kāi)始出現(xiàn)較好發(fā)射的深部開(kāi)始，直至同相軸趨于平緩，顯示消失，一系列尖角呈近于直立排列.這使之與斷裂造成的同相軸錯(cuò)斷或變形(Okay et al.，2000；Shaw et al.，2002；任建業(yè)等，2011)區(qū)分開(kāi)來(lái).以L250剖面為例，對(duì)尖角結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明.L250位于盆地中部，幾乎橫跨整個(gè)塔里木盆地，現(xiàn)象具有一定的代表性(位置見(jiàn)圖2).剖面長(zhǎng)768 km，最深反射約為8 s.剖面自西向東跨越的構(gòu)造單元包括巴楚隆起、塔中隆起、北部坳陷、東南隆起.在L250剖面上識(shí)別出10處尖角結(jié)構(gòu)，從西至東依次編號(hào)為L(zhǎng)250-1至L250-10(圖3).

L250-1位于剖面20 km處，寬約9 km.2.3 s基底雜亂反射之上出現(xiàn)第一組較好的反射即表現(xiàn)尖角結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同相軸左右兩支相背拱起組成上凸的尖角，核部似“人”字形.1.2 s及更淺處，反射連續(xù)性較差，尖角結(jié)構(gòu)無(wú)法識(shí)別，L250-1終止于下古生界反射層.L250-2位于剖面95 km處，寬約8.5 km.2.9 s處尖角結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，2.3 s～1.2 s反射連續(xù)性差，尖角結(jié)構(gòu)無(wú)法識(shí)別.從1.2～0.5 s，尖角結(jié)構(gòu)的顯示又復(fù)明顯，受到橫向擠壓的影響，范圍與幅度較深部變大，0.5 s至淺部，尖角結(jié)構(gòu)消失，上覆發(fā)射層未受影響，卷入L250-2的層位為古生界反射層.L250-1、L250-2位于巴楚隆起之上.L250-3位于剖面230 km處，寬約7.7 km，從5.1 s古生界反射層起，至2.0 s中生界反射層中消失，整體呈現(xiàn)明顯的漸變，底部形態(tài)與前兩處類(lèi)似，但由深至淺，變形幅度逐漸變小，同相軸趨于平緩，直至頂部尖角結(jié)構(gòu)特征消失，這在尖角結(jié)構(gòu)中是普遍存在的.L250-4位于剖面250 km處，寬約7.4 km，形態(tài)與L250-3類(lèi)似，5.1 s出現(xiàn)，1.3 s處消失，也存在由深至淺的漸變，卷入層位包括古生界、中生界、新生界反射層.L250-5位于剖面280 km處，寬約6.5 km，自4.9 s處該尖角結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，至1.7 s消失，亦存在凸起幅度向淺變小.在3.8～3.6 s范圍內(nèi)，同相軸連續(xù)性差，沒(méi)有尖角結(jié)構(gòu)的明顯顯示.卷入L250-5的層位包括古生界、中生界、新生界反射層.L250-6位于剖面310 km處，寬約10.3 km，自4.8 s結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，其上凸幅度較前幾處要大的多(>0.2 s)，至1.7 s處結(jié)構(gòu)消失，同樣存在漸漸變緩的趨勢(shì).4.2～3.6 s內(nèi)同相軸連續(xù)性差.L250-7位于剖面330 km處，寬約8.0 km，自4.7 s尖角結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，1.8 s處消失，卷入層位為古生界與中生界的反射層.L250-8位于剖面360 km處，寬約11.9 km.L250-8與前述尖角結(jié)構(gòu)具不同的特點(diǎn)，位于剖面360 km處，寬約11.9 km.L250-8與前述尖角結(jié)構(gòu)具不同的特點(diǎn)，兩側(cè)同相軸清晰、完整，略呈上凸?fàn)睿瞬客耆弧皼_起”，為雜亂反射，這一現(xiàn)象于4.5 s出現(xiàn)，至2.9 s雜亂反射消失，1.8 s該處尖角結(jié)構(gòu)消失，卷入層位包括古生界、中生界反射層.L250-9位于剖面400 km處，寬約7.0 km，于3.9 s出現(xiàn)，2.4 s消失，3.5～3.0 s反射同相軸連續(xù)性差，顯示不明顯.L250-3至L250-9均位于塔中隆起之上.L250-10是由7個(gè)集中發(fā)育、間隔很小的尖角結(jié)構(gòu)組合組成，位于剖面720 km處，處于東南隆起范圍內(nèi)，寬約50 km.西部的6個(gè)尖角結(jié)構(gòu)形態(tài)類(lèi)似，這6處又依次分為3組，每組的兩處形態(tài)類(lèi)似，相互緊鄰，在結(jié)合部位呈下凸的形態(tài).L250-10自3.2 s出現(xiàn)，2.6 s處消失，卷入的層位為下古生界反射層.

20條剖面共識(shí)別83處尖角結(jié)構(gòu)，根據(jù)其形態(tài)將其分為6種類(lèi)型(圖4)，其中基本類(lèi)型4種，分別是平緩型(a)、普通型(b)、巨幅型(c)、刺穿型(d)，組合類(lèi)型2種，分別是雙相位型(e)、復(fù)合型(f).如前述，某些尖角結(jié)構(gòu)由深至淺可能存在漸變，故類(lèi)型的劃分并非嚴(yán)格的界定，只是對(duì)某處尖角結(jié)構(gòu)整體的、最顯著的特征的歸納.平緩型凸起幅度小，整體平緩，核部圓滑.與平緩型相比，普通型核部為尖角，其同相軸拱起的幅度小于巨幅型，L250-1—L250-5、L250-7及L250-9均為基本型.巨幅型同相軸上凸幅度大于0.2 s，如L250-6.刺穿型的特點(diǎn)為兩側(cè)同相軸清晰、完整，略上凸，但核部為雜亂反射，L250-8即屬于這一類(lèi)型.由普通型至刺穿型，尖角結(jié)構(gòu)的凸起幅度逐漸增大，變形增強(qiáng).集中發(fā)育于某處的若干個(gè)基本型構(gòu)成組合型.雙相位型由兩個(gè)緊緊相鄰、形態(tài)類(lèi)似的基本型組構(gòu)，二者的結(jié)合部位因兩側(cè)均上 凸，顯示為向下的尖角.發(fā)育于某個(gè)范圍內(nèi)，相距較近的若干個(gè)基本型或雙相位型可構(gòu)成復(fù)合型，如L250-10為3個(gè)雙相位型與1個(gè)普通型的復(fù)合.需要指出，若剖面縱向、橫向比例尺一致，尖角結(jié)構(gòu)雖仍存在相應(yīng)反射特征，但難以表現(xiàn)出明顯起伏.

序號(hào)代號(hào)位置/km層位類(lèi)型序號(hào)代號(hào)位置/km層位類(lèi)型1L100-130古、中、新b43Z10-4205古、中、新c2L100-2105古b44Z10-5225古、中d3L100-3190古a45Z10-6420古、中b4L100-4330古、中、新e46Z15-180古、中、新a5L100-5440下古f(b-b-b)47Z15-2150古、中、新d6L100-6490下古b48Z15-3305古、中、新f(b-b)7L200-125古、中、新b49Z20-1135古f(a-a)8L200-2215下古b50Z20-2165古、中、新f(b-c)9L200-3320下古b51Z20-3276古、中c10L250-120下古b52Z20-4340古f(a-a)11L250-295古b53Z20-5380古a12L250-3230古、中b54Z20-6455古b13L250-4250古、中、新b55Z30-195古、中、新e14L250-5280古、中、新b56Z30-2140古、中、新c15L250-6310古、中、新c57Z30-3390古c16L250-7330古、中b58Z30-4435古d17L250-8360古、中d59Z30-5460古b18L250-9400古b60Z40-1105古、中、新b19L250-10720下古f(e-e-e-b)61Z40-2230古、中、新b20L300-170古、中、新f(b-b-b)62Z40-3295古、中、新c21L300-2160古b63Z40-4320古、中b22L300-3255古a64Z40-5585古、中、新b23L300-4275下古a65Z45-155古c24L350-120古a66Z45-2125古、中c25L350-295古e67Z45-3160古c26L350-3315古、中b68Z45-4250古a27L350-4470古、中b69Z45-5410古、中、新b28L400-190古、中、新f(b-b)70Z50-1230古、中d29L400-2125古、中d71Z50-2260古、中c30L400-3270古、中、新a72Z50-3285古、中c31L400-4290古、中、新a73Z50-4560古、中、新d32L400-5345下古e74Z55-1125古、中c33L400-6380古、中f(b-c)75Z55-2420古b34L400-7480古c76Z60-1140古b35L400-8510古c77Z60-2185古、中f(b-b-b)36L500-170古、中、新c78Z70-150古、中、新b37L500-2210古、中、新a79Z70-285古a38L500-3285古、中、新b80Z75-1275古、中f(b-a)39L500-4425古b81Z80-1160古、中b40Z10-120古、中、新f(c-c)82Z80-2200古c41Z10-2125古、中、新f(e-a)83Z90-1195古b42Z10-3165古、中、新f(a-a-a)

注：(下)古、中、新分別表示(下)古生界、中生界、新生界反射層.

圖4　地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)類(lèi)型

將全盆83處尖角結(jié)構(gòu)匯總?cè)绫?，其中平緩型共11處(13.3%)，普通型共30處(36.1%)，巨幅型共17處(20.5%)，刺穿型共7處(8.4%)，雙相位型共4處(4.8%)、復(fù)合型共14處(16.9%).

3平面分布

尖角結(jié)構(gòu)的分布呈全盆分布、局部集中的特點(diǎn)(圖5).除庫(kù)車(chē)坳陷與東南坳陷，尖角結(jié)構(gòu)在每個(gè)構(gòu)造單元均有分布.在塔北隆起內(nèi)，尖角結(jié)構(gòu)主要分布于隆起的中部，多為巨幅型，并出現(xiàn)2處刺穿型.北部坳陷中的尖角結(jié)構(gòu)多分布于坳陷西部，多為平緩型和普通型.巴楚隆起上的尖角結(jié)構(gòu)則多集中在其南北邊界附近，刺穿型與巨幅型各3處.塔中隆起是全盆地尖角結(jié)構(gòu)最為發(fā)育的部位，且多為巨幅型，并出現(xiàn)2處刺穿型.西南凹陷中各種類(lèi)型的尖角結(jié)構(gòu)均有發(fā)育，且未體現(xiàn)出某種類(lèi)型的優(yōu)勢(shì).在塘古坳陷，尖角結(jié)構(gòu)多分布于坳陷北部.而在東南隆起，僅 發(fā)育兩處尖角結(jié)構(gòu).

此次研究共收集到110口鉆遇火成巖鉆井資料，將井位與尖角結(jié)構(gòu)平面分布疊合，距離100 km內(nèi)發(fā)育尖角結(jié)構(gòu)的井107口(占總數(shù)97%)，不發(fā)育井3口(分別為八盤(pán)1、阿滿1、滿參1，占總數(shù)3%).距離50 km內(nèi)發(fā)育尖角結(jié)構(gòu)的鉆井91口(占總數(shù)83.7%)，不發(fā)育的鉆井19口(如伽1、滿西1、和2、和3等，占總數(shù)16.3%).表明二者具有較高的相關(guān)性.仍以L250剖面為例，塔中21井3379～3960 m井段鉆遇一系列的玄武巖、凝灰?guī)r等火山巖，處于L250-6范圍內(nèi)，塔參1井7167.00～7168.00 m、7169.5～7200 m井段鉆遇花崗巖(李曰俊等，2005)，處于L250-9范圍內(nèi).但這些鉆井位置并非與尖角結(jié)構(gòu)分布完全對(duì)應(yīng)，造成這一結(jié)果的可能原因有：(1)熱上涌并未將物質(zhì)帶至淺部，僅造成地層的變形；(2)地震測(cè)線位置未覆蓋鉆井位置；(3)未取得某些尖角結(jié)構(gòu)處的鉆井相關(guān)資料；(4)鉆井中某些巖性波阻抗特征未能引起明顯的地震反射.

尖角結(jié)構(gòu)的平面分布與油氣田位置亦有密切關(guān)系，關(guān)于尖角結(jié)構(gòu)的油氣地質(zhì)意義，將在討論部分詳細(xì)論述.

4深部機(jī)制

塔里木盆地是一個(gè)經(jīng)歷了多期構(gòu)造變動(dòng)的疊合復(fù)合盆地，經(jīng)歷多期熱運(yùn)動(dòng)(賈承造等，2004；梁狄剛，1999).現(xiàn)今的盆地具有穩(wěn)定地塊的地殼結(jié)構(gòu)特征，地殼厚度較周緣山區(qū)薄(李秋生等，2001).在盆地周緣，受區(qū)域擠壓應(yīng)力場(chǎng)影響，地幔熱物質(zhì)可能沿構(gòu)造邊界上涌(胥頤等，2000).

盆地范圍內(nèi)Moho界面隆起(胥頤等，2000；李秋生等，2001；張先康等，2002)，最淺處約38 km，地幔整體上拱.這導(dǎo)致了負(fù)荷壓力的減少，地幔軟流圈塑性的固體物質(zhì)開(kāi)始局部熔融產(chǎn)生巖漿.這部分巖漿數(shù)量足夠多，且較稀薄，被壓濾出集中于軟流圈的頂部，這一過(guò)程周而復(fù)始，為熱上涌提供了深源的熱量(Carmichael et al.，1974).聚集的熱物質(zhì)具有一定的上拱力量，以近乎直立的路徑上升、拱起.熱上涌造成了上覆盆地沉積地層的急劇變形，產(chǎn)生尖角結(jié)構(gòu)(圖6).熱物質(zhì)在上行過(guò)程中逐漸冷卻，上涌的力量變?nèi)?，可能在未到達(dá)盆地蓋層之前就停止運(yùn)動(dòng).地幔物質(zhì)的熱上涌是尖角結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)和能量來(lái)源.新生代以來(lái)的區(qū)域擠壓應(yīng)力場(chǎng)不僅加強(qiáng)了熱上涌的上拱力量，還對(duì)尖角結(jié)構(gòu)進(jìn)行后期改造，使之形態(tài)發(fā)生變化.

5討論與結(jié)論

5.1尖角結(jié)構(gòu)縱向漸變

尖角結(jié)構(gòu)四種基本類(lèi)型，刺穿型、巨幅型、普通型、平緩型的上凸幅度依次減小，即變形強(qiáng)度遞減.熱上涌發(fā)生的效應(yīng)由深至淺傳播，深部影響比淺部要大，因此理想的尖角結(jié)構(gòu)由深至淺應(yīng)為d刺穿型、c巨幅型、a普通型、b平緩型(圖7).實(shí)際中，會(huì)缺失一種或更多的基本類(lèi)型，造成缺失的原因有多種，如：(1)熱物質(zhì)上侵時(shí)衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致底部類(lèi)型缺失；(2) 巖層強(qiáng)度發(fā)生某些變化，造成變形幅度的突變進(jìn)而導(dǎo)致某些類(lèi)型的缺失； (3) 地層的隆升剝蝕導(dǎo)致上部類(lèi)型的缺失； (4) 裂隙的出現(xiàn)導(dǎo)致熱物質(zhì)“分流”，上涌動(dòng)力銳減，導(dǎo)致了某些類(lèi)型的缺失等等.此外，構(gòu)造變動(dòng)也是尖角結(jié)構(gòu)形態(tài)的重要因素.塔里木盆地經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，會(huì)改變尖角結(jié)構(gòu)的 變形幅度，例如，某些尖角結(jié)構(gòu)上部變形幅度大于下部(如L250-2)，造成這一現(xiàn)象的原因是后期在擠壓應(yīng)力作用下，由于某些原因(如軟弱層的存在導(dǎo)致分層變形)造成上下變形的不一致.此外，構(gòu)造隆升造成的剝蝕可能導(dǎo)致頂部類(lèi)型的缺失.

圖6　地震發(fā)射尖角直立結(jié)構(gòu)成因模式

圖7　地震發(fā)射尖角直立結(jié)構(gòu)深淺漸變理想模式

5.2油氣地質(zhì)意義

塔里木盆地中油氣田一般位于盆地地溫梯度較高的區(qū)域，國(guó)內(nèi)其他盆地中也存在類(lèi)似規(guī)律(馮昌格等，2009).例如海拉爾盆地現(xiàn)今地溫場(chǎng)對(duì)烏爾凹陷回內(nèi)的烴源巖成熟具有一定的控制作用，而貝爾凹陷、呼和湖凹陷內(nèi)的烴源巖成熟則層受到古地溫場(chǎng)控制(崔軍平等，2007).尖角結(jié)構(gòu)本質(zhì)是熱上涌造成類(lèi)似底辟的變形，物質(zhì)和能量來(lái)源均是地幔，以這種方式對(duì)冷盆背景下的局部區(qū)域提供熱量，促進(jìn)油氣生成.而尖角結(jié)構(gòu)作為熱上涌的產(chǎn)物，其分布與油氣田位置存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖5).

熱上涌對(duì)油氣的影響主要有4個(gè)方面(溫聲明等，2005).一是對(duì)烴源巖的改造.熱上涌帶來(lái)大量的能量，可以加快有機(jī)質(zhì)演化，使其迅速生油、生氣，這一過(guò)程需要相應(yīng)儲(chǔ)層、蓋層的配合，才能形成有效的油氣藏.也有可能造成有機(jī)質(zhì)的過(guò)成熟甚至破壞，塔中隆起上分布的氣田可能與此相關(guān)(周波等，2007).二是為油氣賦存提供了儲(chǔ)層空間.火山巖孔隙度受埋深影響較小，各種原生、次生孔隙可作為有效的儲(chǔ)集空間，火山巖油氣藏勘探我國(guó)東西部盆地均已取得較大進(jìn)展(王璞珺等，2008；程日輝等，2011)，尖角結(jié)構(gòu)集中發(fā)育的區(qū)域可作為塔里木盆地火山巖油氣勘探作為重要點(diǎn)區(qū)域.三是對(duì)已有儲(chǔ)集層的改造.后期熱活動(dòng)對(duì)巖層成巖作用以至儲(chǔ)集性能均有顯著的影響，對(duì)于塔里木盆地內(nèi)廣泛發(fā)育的碳酸鹽巖儲(chǔ)層(邢鳳存等，2011)，熱液溶蝕造成的溶蝕孔隙、巖石急劇冷卻產(chǎn)生的收縮裂縫均可作為儲(chǔ)集空間，但熱流體在儲(chǔ)集層內(nèi)冷凝結(jié)晶則可能導(dǎo)致孔隙的阻塞.四是產(chǎn)生相關(guān)圈閉，如火山巖披覆圈閉等.

5.3結(jié)論

(1) 塔里木盆地整體為一冷盆，但油氣資源豐富.熱上涌對(duì)其進(jìn)行了熱改造，而地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)是這一過(guò)程的地震學(xué)證據(jù).

(2) 地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)是熱上涌的產(chǎn)物，特征為同相軸上凸呈尖角狀、上下近直立排列.覆蓋整個(gè)塔里木盆地的20條地震長(zhǎng)剖面上識(shí)別出83處尖角結(jié)構(gòu).

(3) 四種基本類(lèi)型刺穿型、巨幅型、普通型、平緩型凸起幅度依次減小，由深至淺即構(gòu)成尖角結(jié)構(gòu)的理想模式，但實(shí)際中常有缺失.多個(gè)基本型組構(gòu)成組合型，包括雙相位型、復(fù)合型.

(4) 地震反射尖角直立結(jié)構(gòu)的分布具有全盆分布、局部集中的特點(diǎn)，在盆地的不同單元分布也不同的特點(diǎn).與油氣田分布具有相關(guān)性，對(duì)油氣勘探具指示意義.

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(本文編輯張正峰)

基金項(xiàng)目中石油“十二五”重點(diǎn)科技攻關(guān)課題(041011080018)資助.

作者簡(jiǎn)介王騰飛，男，博士研究生，主要從事盆地構(gòu)造、沉積學(xué)與火山巖油氣勘探研究.E-mail:wang.tf@foxmail.com *通訊作者程日輝，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事沉積學(xué)與火山巖油氣勘探研究.E-mail:chengrh@jlu.edu.cn

doi:10.6038/cjg20160321 中圖分類(lèi)號(hào)P315,P631

收稿日期2014-07-20，2015-09-19收修定稿

Seismological evidence for the thermal reformation of a cold basin: the Tarim basin of China

WANG Teng-Fei1,HUANG Shao-Ying2,CHENG Ri-Hui1*,XIAO Zhong-Yao2,WANG Dian3,NENG Yuan2,JIANG Fei1,YANG Bao-Jun3

1CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China2ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofTarimOilfield,XinjiangKorla841000,China3CollegeofGeo-explorationScienceandTechnology,JilinUniversity,Changchun130026,China

AbstractThe Tarim basin,the largest sedimentary basin in China,is of great significance to national oil/gas exploration.This basin appeared a cold basin since the Sinian period.Across this area,83 reflection phases are identified as the upward convex events consisting of closed angles arraying vertically/near vertically on 20 seismic profiles covering the whole basin,which are named (near) vertical seismic phases of closed angles (VSPCA) for these characteristics.These structures are divided into 4 basic types: gentle,normal,giant and impaling types.Two adjacent similar VSPCAs of the same basic type compose a bi-phase type.The compound type is composed by two or more adjacent VSPCAs of different types.The sequence,impaling type,giant type,normal type and gentle type,represents the attenuation of deformation and ideally may appear in one VSPCA from the bottom to the top,so that only on its general feature,a VSPCA can be characterized by one certain basic type.A high distribution correlation exists between drilling wells in igneous rocks and VSPCAs,therefore there could be igneous rock where VSPCA is located.The energy of mantle material up-welling to the lithosphere causes the deformation of strata,and tectonism may reform it.VSPCA is the seismic response to these processes.VSPCA is resulted from heat up-welling.Organic matter maturation and hydrocarbon pool formation/destruction are related to the thermal effect in a sedimentary basin,so VSPCAs and oil/gas fields are closely related on distribution.Heat up-welling,expressed as VSPCAs,has improved oil generation in the cold Tarim basin.

KeywordsThermal reformation of a cold basin; Tarim basin; Near vertical seismic phases of closed angles (VSPCA); Heat upwelling; Hydrocarbon

王騰飛，黃少英，程日輝等.2016.塔里木盆地冷盆熱改造的地震學(xué)證據(jù).地球物理學(xué)報(bào)，59(3):992-1002,doi:10.6038/cjg20160321.

Wang T F,Huang S Y,Cheng R H,et al.2016.Seismological evidence for the thermal reformation of a cold basin: the Tarim basin of China.Chinese J.Geophys.(in Chinese),59(3):992-1002,doi:10.6038/cjg20160321.