邵緒鵬 ，管樹(shù)巍 ，靳久強(qiáng) ，沈亞 ，王鵬 ，程杰

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072751；3.中國(guó)石油青海油田公司，甘肅 敦煌 736202）

0 引言

柴達(dá)木盆地位于青藏高原東北部，被東昆侖、阿爾金和祁連山三大山系環(huán)繞，在地貌上呈近三角形［1-2］。為全球唯一以2條大型走滑斷裂帶為邊界的盆地，是中國(guó)西部地區(qū)唯一的以中、新生界陸相地層為主的含油氣盆地，具有十分特殊和復(fù)雜的構(gòu)造背景和成藏規(guī)律［3］。柴達(dá)木盆地西部地區(qū)（以下簡(jiǎn)稱柴西地區(qū)）油氣資源豐富，是目前盆地油氣最富集的地區(qū)［4］。構(gòu)造作用是柴西地區(qū)成藏的主控因素，使得該區(qū)油氣藏類型以背斜、斷鼻油氣藏為主［5-7］。構(gòu)造圈閉形成期與變形強(qiáng)度是影響圈閉有效性的重要因素，然而由于柴西地區(qū)地表地質(zhì)條件復(fù)雜，地震資料成像品質(zhì)較差［4］，導(dǎo)致該研究尚存較大爭(zhēng)議。

本文以近幾年最新采集處理的地震資料為基礎(chǔ)，提出了生長(zhǎng)地層厚度變化率的概念，利用厚度變化率定量判斷柴西地區(qū)主要構(gòu)造圈閉的形成期和變形強(qiáng)度，旨在為從構(gòu)造角度定量判定該區(qū)圈閉有效性提供參考，并為油氣勘探實(shí)踐指明有利方向。

1 地質(zhì)背景

柴達(dá)木盆地位于青藏高原東北部，屬于特提斯構(gòu)造域的一部分，以阿爾金山、東昆侖山和祁連山為界，面積約 12×104km2，平均海拔約 3 000 m［8-12］。 柴西地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西部，西北以阿爾金山東緣為界，西南以東昆侖山為界，東以鄂博梁—甘森一線地區(qū)為界，勘探面積約 3.68×104km2［13-14］。由于基底性質(zhì)、邊界條件等的差異，柴西南、柴西中部、柴西北地區(qū)的沉積構(gòu)造特征顯著不同，據(jù)此將柴西地區(qū)分為東昆侖山前壓扭沖斷帶（柴西南地區(qū)）、茫崖凹陷（淺層為英雄嶺反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶，柴西中部地區(qū)）、大風(fēng)山凸起（柴西北地區(qū)）3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元［15-16］（見(jiàn)圖 1，地形數(shù)據(jù)來(lái)源于 SRTM）。由于新生代時(shí)期受東昆侖造山帶和阿爾金左行走滑斷裂的影響，柴西地區(qū)構(gòu)造變形十分復(fù)雜，斷層相關(guān)褶皺成排、成帶發(fā)育［15］。其中，柴西南地區(qū)多以地下背斜或斷鼻構(gòu)造存在，而柴西中部和柴西北地區(qū)多以地表背斜形式存在（見(jiàn)圖1）。

圖1 柴西地區(qū)構(gòu)造單元

柴西地區(qū)新生界沉積地層分布范圍廣，沉積厚度大。前人利用多種方法對(duì)柴西地區(qū)新生界地層進(jìn)行了劃分和定年［12］，由下到上分別為路樂(lè)河組（E1+2l，53.5～43.8 Ma）、下干柴溝組下段（E31xg，43.8～37.8 Ma）、下干柴溝組上段（E32xg，37.8～35.5 Ma）、上干柴溝組（N1sg，35.5～22.0 Ma）、下油砂山組（N21xy，22.0～15.3 Ma）、上油砂山組（N22sy，15.3～8.1 Ma）、獅子溝組（N23s，8.1～2.5 Ma）以及第四系七個(gè)泉組（Q1q）和達(dá)布遜鹽橋組（2.5～0 Ma），地層界面與地震反射界面一一對(duì)應(yīng)，依次標(biāo)識(shí)為TR，T5，T4，T3，T2，T2′，T1和 T0［12，17］。

2 區(qū)域構(gòu)造特征

柴西地區(qū)西北以阿爾金山為界，西南以祁漫塔格山為界，中部的英雄嶺反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶將柴西南和柴西北地區(qū)分隔開(kāi)。區(qū)域地震剖面上（見(jiàn)圖2，測(cè)線①），柴西發(fā)育多重滑脫構(gòu)造系統(tǒng)，整體由祁漫塔格山山前向柴西北呈疊瓦狀分布。柴西南地區(qū)以基底卷入型構(gòu)造為主，受東昆侖造山帶逆沖作用的影響，發(fā)育多條南傾主沖斷層，斷距大，與反沖斷層構(gòu)成深部的構(gòu)造楔，同時(shí)控制了昆北、烏南地區(qū)褶皺構(gòu)造的形成。柴西中部英雄嶺構(gòu)造帶具有雙層結(jié)構(gòu)特征，古近系及以下地層為基底卷入構(gòu)造樣式，新近系及第四系地層為蓋層滑脫構(gòu)造樣式，滑脫層位于下干柴溝組上段。其中：英雄嶺構(gòu)造帶南部英東地區(qū)深層為基底卷入的構(gòu)造楔，淺層為反沖的斷層傳播褶皺；構(gòu)造帶北部油泉子地區(qū)深層構(gòu)造與英東地區(qū)類似，而淺部地層的斷層轉(zhuǎn)播褶皺則由向北逆沖的滑脫斷層控制。柴西北地區(qū)南翼山、尖頂山是由背沖斷層控制形成的背斜，平面上呈長(zhǎng)條狀（見(jiàn)圖1），深部斷層以疊瓦狀組合，向北東方向逆沖。

圖2 柴西地區(qū)區(qū)域地震解釋剖面

3 研究方法

柴西地區(qū)發(fā)育大量與逆沖斷層相伴生的生長(zhǎng)地層，這些生長(zhǎng)地層是構(gòu)造變形的結(jié)果，詳細(xì)記錄了柴西新生代構(gòu)造變形的時(shí)期和變形強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)這些生長(zhǎng)地層形態(tài)的定量研究，可以判斷背斜構(gòu)造的形成期和變形強(qiáng)度，而選取何種參數(shù)則是關(guān)鍵。筆者認(rèn)為可以用生長(zhǎng)地層厚度變化率（ΔH）來(lái)表征，即背斜翼部厚度突變點(diǎn)之前的地層厚度（H1）與背斜脊部地層厚度（H2）的差值與背斜翼部厚度突變點(diǎn)之前的地層厚度的比值，計(jì)算公式為

如圖3所示：當(dāng)ΔH=0時(shí)，即背斜翼部和脊部地層厚度相等，此地層為前生長(zhǎng)地層，表示構(gòu)造變形在此地層沉積時(shí)期未活動(dòng)；當(dāng)ΔH＞0時(shí)，即背斜脊部地層厚度小于翼部地層厚度，表示背斜在此地層形成時(shí)期開(kāi)始發(fā)生褶皺變形，因此當(dāng)由ΔH=0變?yōu)棣＞0的時(shí)間點(diǎn)即為構(gòu)造變形開(kāi)始的時(shí)期；當(dāng)ΔH2＞ΔH1＞0時(shí)，表示地層2的厚度變化率比地層1的厚度變化率大，揭示地層2構(gòu)造變形的強(qiáng)度亦大于地層1構(gòu)造變形的強(qiáng)度。

圖3 生長(zhǎng)地層厚度變化率示意

4 構(gòu)造變形特征分區(qū)定量表征

4.1 柴西南地區(qū)

柴西南地區(qū)發(fā)育七個(gè)泉、紅柳泉、躍進(jìn)、扎哈泉、東柴山等多個(gè)背斜或斷背斜構(gòu)造。紅柳泉背斜構(gòu)造在上干柴溝組地層以下，褶皺翼部和脊部的地層厚度基本一致，而從上干柴溝組地層開(kāi)始，褶皺脊部地層厚度明顯小于褶皺翼部（見(jiàn)圖4a）。這表明上干柴溝組地層及以上地層為生長(zhǎng)地層，其地層厚度變化率在上干柴溝組開(kāi)始大于0，說(shuō)明該形成期始于35.5 Ma，在下油砂山組變形強(qiáng)度達(dá)到最大，其后構(gòu)造活動(dòng)逐漸變?nèi)酰ㄒ?jiàn)圖4d）。躍進(jìn)地區(qū)地震剖面上（見(jiàn)圖4b），下油砂山組以下地層厚度基本不變，而下油砂山組以上地層向褶皺脊部方向減小。地層厚度變化率計(jì)算結(jié)果表明，其地層厚度變化率在下油砂山組開(kāi)始大于0，說(shuō)明該構(gòu)造形成期始于22.0 Ma，地層厚度變化率在上油砂山組達(dá)到最大值，表明此時(shí)期躍進(jìn)地區(qū)的構(gòu)造變形最強(qiáng)烈 （見(jiàn)圖4d）。扎哈泉地區(qū)地震剖面上（見(jiàn)圖4c），下油砂山組以下的地層厚度在褶皺翼部和脊部差別不大，而下油砂山組以上地層，褶皺脊部地層厚度小于翼部地層厚度，表明下油砂山組以上地層為生長(zhǎng)地層，其地層厚度變化率在下油砂山組開(kāi)始大于0，在上油砂山組達(dá)到最大值，說(shuō)明扎哈泉構(gòu)造形成期始于22.0 Ma，在上油砂山組構(gòu)造變形強(qiáng)度最大（見(jiàn)圖4d）。通過(guò)對(duì)紅柳泉、躍進(jìn)和扎哈泉地區(qū)生長(zhǎng)地層厚度變化率的對(duì)比發(fā)現(xiàn)：紅柳泉構(gòu)造比躍進(jìn)、扎哈泉構(gòu)造形成早，且前者經(jīng)歷的構(gòu)造變形強(qiáng)度也大于后者。

4.2 英雄嶺反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶

英雄嶺反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶包括獅子溝、咸水泉、油砂山、油泉子以及大、小沙坪和黃石等背斜構(gòu)造。其中，英西獅子溝背斜地震剖面上（見(jiàn)圖5a），下油砂山組以上地層為生長(zhǎng)地層，上干柴溝組地層（T2′至T2之間地層），地層厚度基本一致，表明上干柴溝組地層為前生長(zhǎng)地層，而下干柴溝上段及以下地層（T3以下地層）在獅子溝地區(qū)明顯加厚，說(shuō)明獅子溝地區(qū)前期發(fā)生正斷層沉積加厚，后期反生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。地層厚度變化率圖上（見(jiàn)圖5d），路樂(lè)河組和下干柴溝組下段沉積時(shí)期，正斷層構(gòu)造活動(dòng)較弱，地層厚度變化率為較大的負(fù)值，而下干柴溝組上段時(shí)期，正斷層構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地層厚度變化率最小，直至下油砂山組地層厚度變化率大于0，且為最大值，此時(shí)構(gòu)造擠壓作用最強(qiáng)。之后地層厚度變化率減小，說(shuō)明后期構(gòu)造活動(dòng)逐漸減弱。

英中油砂山背斜地震剖面上（見(jiàn)圖5b），上油砂山組以上地層為生長(zhǎng)地層，下油砂山組和上干柴溝組地層厚度基本一致，為前生長(zhǎng)地層。在地層厚度變化率上（見(jiàn)圖5d），下干柴溝組下段沉積時(shí)期，地層厚度變化率為最小值，表示油砂山地區(qū)在該時(shí)期正斷層構(gòu)造活動(dòng)最強(qiáng)，沉積地層厚度最厚；下干柴溝上段沉積時(shí)期，正斷層構(gòu)造活動(dòng)變?nèi)?，直到上油砂山組沉積時(shí)期，地層厚度變化率大于0，且達(dá)到最大值，表示該時(shí)期構(gòu)造擠壓作用最強(qiáng)，其后擠壓作用逐漸變?nèi)酢?/p>

大沙坪地區(qū)地震剖面上（見(jiàn)圖5c），大沙坪背斜從T0到T5界面的地層，在脊部和兩翼的地層厚度基本一致，T0界面以上為第四系地層覆蓋，表示大沙坪背斜構(gòu)造是第四紀(jì)構(gòu)造作用的產(chǎn)物。由于缺乏完整的包含第四紀(jì)地層的地震資料，故該地區(qū)的生長(zhǎng)地層厚度變化率不考慮在內(nèi)。

圖4 柴西南地區(qū)典型地震剖面與生長(zhǎng)地層厚度變化率

圖5 英雄嶺地區(qū)典型地震剖面與生長(zhǎng)地層厚度變化率

4.3 柴西北地區(qū)

柴西北地區(qū)以地表背斜構(gòu)造為主，主要包括小梁山、南翼山、尖頂山、大風(fēng)山、東坪、堿石山等構(gòu)造。

其中：在小梁山地區(qū)地震剖面上（見(jiàn)圖6a），獅子溝組以上地層為生長(zhǎng)地層，以下地層為前生長(zhǎng)地層。其地層厚度變化率在獅子溝組時(shí)期大于0，說(shuō)明該構(gòu)造變形開(kāi)始于獅子溝組時(shí)期（見(jiàn)圖6d）。在大風(fēng)山地區(qū)地震剖面上（見(jiàn)圖6b），獅子溝組地層在脊部厚度變薄，地層厚度變化率在獅子溝組時(shí)期大于0（見(jiàn)圖6d），說(shuō)明大風(fēng)山構(gòu)造變形開(kāi)始于獅子溝組時(shí)期。在紅三旱三號(hào)地區(qū)地震剖面上（見(jiàn)圖6c），獅子溝組地層翼部厚度大于脊部厚度，地層厚度變化率在獅子溝組開(kāi)始大于0（見(jiàn)圖6d），說(shuō)明紅三旱三號(hào)構(gòu)造變形始于獅子溝組時(shí)期。

圖6 柴西北地區(qū)典型地震剖面與生長(zhǎng)地層厚度變化率

5 構(gòu)造變形時(shí)期與強(qiáng)度的平面展布

將柴西地區(qū)各背斜構(gòu)造的變形時(shí)期與構(gòu)造變形過(guò)程中變形強(qiáng)度（用地層厚度變化率表示）的最大值在平面上標(biāo)注（見(jiàn)圖7），可以發(fā)現(xiàn)柴西新生代變形具有明顯的規(guī)律，整體上由北西向南東方向，背斜構(gòu)造形成期變新。

柴西南地區(qū)西北部的七個(gè)泉、紅柳泉、阿拉爾構(gòu)造形成期為上干柴溝組期，而柴西南東南部的躍進(jìn)、扎哈泉等構(gòu)造形成于下油砂山組，烏南、東柴山等構(gòu)造形成于上油砂山組。變形強(qiáng)度上來(lái)看，西北向南東方向變形強(qiáng)度整體上由減小的趨勢(shì)，是柴西南西北部受到東昆侖和阿爾金山雙重構(gòu)造作用的體現(xiàn)，故構(gòu)造變形強(qiáng)度大于東南部。

英雄嶺構(gòu)造帶西部的獅子溝背斜向南東方向構(gòu)造形成期逐漸變新，變形強(qiáng)度上也具有北西向南東方向變?nèi)醯内厔?shì)，說(shuō)明阿爾金山的構(gòu)造作用在英雄嶺段也有體現(xiàn)。柴西北地區(qū)阿爾金山前東段的東坪等地區(qū)為下油砂山組變形外，在黃瓜梁—鄂博山一帶為第四紀(jì)構(gòu)造變形產(chǎn)物，其余大部分地區(qū)為獅子溝組變形的產(chǎn)物，柴西北地區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)度東西部差異性不大，說(shuō)明主要受控于東昆侖和南祁連山構(gòu)造的作用，阿爾金山東段的構(gòu)造作用不及西段強(qiáng)。

從北東—南西方向來(lái)看，整體上柴西南地區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)度最大，柴西北地區(qū)構(gòu)造變形次之，英雄嶺構(gòu)造帶變形強(qiáng)度最弱，說(shuō)明東昆侖和南祁連山構(gòu)造作用具有不均衡擠壓的特征，東昆侖山對(duì)柴西地區(qū)的影響要強(qiáng)于南祁連山。

圖7 柴西新生代構(gòu)造變形時(shí)期與強(qiáng)度平面分布

6 結(jié)論

1）柴西地區(qū)新生界發(fā)育的背斜構(gòu)造具有時(shí)空次序，整體上具有北西向南東方向變新、南西向北東方向變新的規(guī)律。

2）生長(zhǎng)地層厚度變化率可以用來(lái)指示構(gòu)造變形的起始時(shí)間和變形強(qiáng)度。柴西地區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)度整體上具有柴西南地區(qū)最強(qiáng)、柴西北次之、英雄嶺構(gòu)造帶最弱的趨勢(shì)。

3）通過(guò)盆地內(nèi)局部構(gòu)造的變形特征可以反推盆地邊界的構(gòu)造作用。北部邊界上，阿爾金山構(gòu)造帶具有西強(qiáng)東弱的特征；西南和東北邊界上，柴西新生代受東昆侖山和南祁連山雙向不均衡擠壓作用，也具有西強(qiáng)東弱的特征。

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