仲偉軍，黃新華，張玉華，賈春明，吳孔友

(1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830013；2.中國石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國石油大學(xué)(華東)地球資源與信息學(xué)院地科系，山東 青島 266580)

紅車斷裂帶位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷裂帶的南端，是一個被眾多斷裂切割的較為復(fù)雜的斷塊區(qū)，含油層系較多，先后在石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及第三系等發(fā)現(xiàn)油氣。hg1井于石炭系揭示較厚的火山巖地層，chep6井、che88井均見到了良好的油氣顯示，紅車斷裂帶南段具有進一步勘探的價值。前期的研究成果表明:紅車斷裂帶具有分段性，北—中段逆沖，南段走滑。斷裂結(jié)構(gòu)分段差異主要表現(xiàn)在：北段結(jié)構(gòu)復(fù)雜、斷裂帶寬、多條滑動破碎帶發(fā)育、膠結(jié)較強，滑動破碎帶寬度在15.94～19.22 m；中段構(gòu)造活動強度進一步減弱，導(dǎo)致斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對較為單一，滑動破碎帶以破碎的角礫為主，滑動破碎帶的寬度均較大，在77.91～131.46 m之間，而誘導(dǎo)裂縫帶的寬度在58.69～112.65 m之間，上下盤誘導(dǎo)裂縫帶厚度有一定差異；南段斷裂雜亂，地震剖面上表現(xiàn)為明顯的雜亂條帶，上盤誘導(dǎo)裂縫帶多大于下盤，存在有一定的片理化構(gòu)造巖，顯示斷裂活動變強。本文通過斷裂帶構(gòu)造特征分析，建立了紅車斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育模式，并從斷裂構(gòu)造帶演化特征及對斷層控圈、裂縫輸導(dǎo)、膠結(jié)封閉等方面的探討，確立了斷層對油氣成藏的控制作用，為車拐地區(qū)的油氣成藏及地震勘探、井位部署提供了理論基礎(chǔ)。

1　地質(zhì)概況

紅車斷裂帶呈近南北向走向，長約80 km，寬約20 km。其北與克-百斷裂帶相接，西鄰車排子凸起，南以四顆樹凹陷為界，東與中拐凸起和沙灣凹陷相臨，面積約2 000 km2(圖1)。

圖1研究區(qū)構(gòu)造位置

研究區(qū)構(gòu)造特征為東南傾單斜，從老到新主要發(fā)育的地層為石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及第三系。儲層巖性主要為噴發(fā)相的火山角礫巖與溢流相的碎裂玄武巖。主要儲集類型為裂縫—孔隙型，具有中、低孔隙度、低滲透率和孔隙結(jié)構(gòu)較差、非均質(zhì)程度較強的特點，火山角礫巖和安山巖以裂縫—溶蝕孔為主，是該區(qū)主要的儲油氣空間。斷裂帶受構(gòu)造應(yīng)力影響較強，裂縫相對發(fā)育，是石炭系油氣成藏和勘探的有利區(qū)帶。''

2　斷裂帶結(jié)構(gòu)特征

2.1　斷裂帶構(gòu)造特征

紅車斷裂帶整體為近南北向的狹長斷裂帶，斷裂帶內(nèi)部由北向南斷層走向變化明顯，其中北段走向為北北東向，中段走向為近南北向，而南段斷層走向變化最為明顯，轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽飨?。地震剖面也顯示，沿斷裂走向，斷裂帶內(nèi)部構(gòu)造樣式差異顯著，具有明顯的分段特征。紅車斷裂走向多變，整體呈向西凸出的弧形，分段明顯，其中北段走向北北東向，是紅車斷裂帶與小拐新光斷凹的邊界斷裂，剖面顯示斷面上陡下緩呈鏟式，與派生斷裂組成疊瓦狀沖斷層系；中段走向近南北向，呈向東微凸的弧形，是紅車斷裂帶與沙灣凹陷的邊界斷裂，剖面顯示斷面上陡下緩呈鏟式，常與分支斷裂組成不對稱背沖構(gòu)造；南段走向北西向，同樣是紅車斷裂帶與沙灣凹陷的邊界斷裂，剖面顯示斷面陡直，花狀構(gòu)造發(fā)育，具有走滑斷層特征。主要發(fā)育三期三組斷裂：南北向逆沖斷裂；北西西向走滑及逆沖斷裂；近北西向、南北向正斷裂。

紅車斷裂帶H3井東斷裂等大型的斷裂多形成于晚石炭世，結(jié)束于侏羅紀(jì)，主要經(jīng)歷了海西、印支、燕山期等多期構(gòu)造運動，石炭—二疊系斷距大，表明海西期斷層活動強烈，三疊—侏羅系在斷層兩側(cè)厚度差異明顯具有生長性，控制了地層沉積。在平面及剖面上形成了形態(tài)多樣的構(gòu)造樣式與組合，并且斷裂內(nèi)部由于受到強烈的擠壓作用，往往呈現(xiàn)出復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這也對準(zhǔn)確評價斷層封閉性提出了更高的要求。

2.2　斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)前人的研究成果，結(jié)合野外、鉆井、地震、巖性等資料，建立了紅車斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育模式(圖2)。

圖2顯示，斷裂帶內(nèi)部具有由滑動破碎帶和誘導(dǎo)裂縫帶所組成的“三明治”式的三層結(jié)構(gòu)。其中，滑動破碎帶由于受到強烈的斷裂作用，造成研磨、破碎，往往具有較低的滲透率和孔隙度[1-6]。部分學(xué)者因此將此斷層三維空間結(jié)構(gòu)稱為斷裂帶，并劃分為滑動破碎帶與誘導(dǎo)裂縫帶兩個結(jié)構(gòu)單元，而國外則稱為斷層核(Fault core)和破碎帶(Damage zone)。由于它們的特征各不相同，物性差異明顯，對油氣運聚往往起到不同的作用[7]。

圖2多因素控制下的斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育模式

2.3　斷裂帶構(gòu)造演化特征

紅車斷裂帶是三疊-侏羅紀(jì)形成的斷裂帶，受海西-燕山早中期運動影響，西部山體向東推覆，形成多條南北向逆斷裂。其內(nèi)部基底斷裂十分發(fā)育，主要有西傾的南北向早期古逆沖斷裂，東西向后期正斷層。區(qū)內(nèi)二疊系、三疊系、侏羅系地層由東向西超覆沉積在石炭系基巖之上，形成了該斷裂帶特有的復(fù)雜斷塊區(qū)，由東向西成排，并依次抬起。石炭系頂部斷裂走向多變，主要有近南北向、北西向、北東向和近東西向，以北北西向和近南北向為主。區(qū)域內(nèi)的主控斷裂，例如H3井東斷裂、紅山嘴東斷裂、598井?dāng)嗔训葹楸蔽飨颍t車斷裂、小拐斷裂、車前斷裂為近南北向。由于受后期走滑改造，斷裂具有平直延伸的特點，且延伸距離可達十幾公里到幾十公里，在平面和剖面上主要有以下3個構(gòu)造特征：①斷裂平面延伸平直；②斷裂產(chǎn)狀較陡；③發(fā)育花狀構(gòu)造。除上述規(guī)模較大的斷裂之外，凹陷內(nèi)還發(fā)育有多條與大斷裂斜交的小型斷層，大多分布于大斷裂的兩側(cè)，規(guī)模相對較小且延伸距離較短，這些小型斷裂既有北西向、北東向，也有近東西向，分布較為雜亂(圖3)。

圖3各種斷裂的地震解釋剖面

3　斷層封閉性及其控制因素

3.1　斷裂帶巖性特征

滑動破碎帶位于紅車斷裂帶中心，由斷層角礫巖、碎裂化巖石及斷層泥組成，擠壓研磨作用強烈。巖心及野外露頭觀察常見擦痕，是斷裂帶變形最嚴(yán)重區(qū)域，分散了大部分?jǐn)D壓應(yīng)力，其封閉能力受斷面壓力導(dǎo)致的碎裂化程度、泥質(zhì)含量及礦物沉淀等作用影響[8]。在斷層中，滑動破碎帶可單條出現(xiàn)，也可以多條組合出現(xiàn)。通過對斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分及巖心觀察表明，車拐地區(qū)紅車斷裂帶的誘導(dǎo)裂縫帶內(nèi)膠結(jié)物異常發(fā)育;通過統(tǒng)計手標(biāo)本、鏡下裂縫的膠結(jié)程度，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)裂縫帶的膠結(jié)率大于80%，并且膠結(jié)物類型眾多，包括碳酸鹽礦物、粘土、沸石、蛇紋石、石英等。根據(jù)這種現(xiàn)象推斷，斷裂帶裂縫帶發(fā)育的寬度應(yīng)大致相當(dāng)于膠結(jié)作用的影響范圍[9]。

3.2　斷層封堵作用分析

斷層對油氣運移、聚集起著至關(guān)重要的作用，斷層既可在開啟期作為油氣運移的疏導(dǎo)體溝通油源與儲層，又可在封閉階段將油氣阻隔，促使油氣聚集成藏。斷層的運移或封堵作用取決于斷層封閉機理及其影響因素。前人在斷層活動性、兩盤巖性配置、斷面泥巖涂抹、構(gòu)造應(yīng)力作用及后期流體成巖作用方面都做過大量研究。但多數(shù)學(xué)者都將斷層看成一個“面”來研究，忽略了斷層空間、時間結(jié)構(gòu)特征，這使得在對斷層封閉性定量刻畫時會出現(xiàn)偏差[10]。實際上，斷層形成是個漸進的過程，不同性質(zhì)、不同規(guī)模、不同期次的斷層形成樣式各有差別。以巖性主要為脆性的逆斷層為例，斷層在受力錯斷過程中不斷延伸拓寬，位于應(yīng)力最集中的區(qū)域巖石起先微弱變形、滑動而后逐漸擠壓錯動至破碎，研磨強烈，形成構(gòu)造透鏡體及斷層泥等地質(zhì)體產(chǎn)物，孔隙度及滲透率都極大地降低，大部分應(yīng)力在此區(qū)域被消耗掉。自中心區(qū)域向兩側(cè)，應(yīng)力遞減，巖石受力明顯小于中心區(qū)域，僅發(fā)生破裂，無明顯錯動，形成一定寬度的縱橫交錯的裂縫。再向外側(cè)應(yīng)力消減至無，則為原巖[11-16]。

從斷裂帶結(jié)構(gòu)的發(fā)育情況統(tǒng)計來看，受斷裂發(fā)育規(guī)模的控制，紅車斷裂帶的裂縫帶寬度變化很大，這說明膠結(jié)作用影響范圍最大可達百米。利用分段性結(jié)果對不同段裂縫發(fā)育及膠結(jié)情況進行了統(tǒng)計，結(jié)果表明，在裂縫發(fā)育密度上，紅山嘴轉(zhuǎn)換區(qū)裂縫平均密度達1.95條/cm，紅車斷裂帶北段裂縫平均密度為0.85條/cm，中段裂縫平均密度為0.42條/cm，南段裂縫平均密度為0.43條/cm，故在裂縫發(fā)育密度上，紅山嘴轉(zhuǎn)換區(qū)最大，紅車斷裂帶北段次之，中段最小，南段近似于中段。

3.3　斷層封閉性控制因素

斷裂對油氣成藏的控制作用主要體現(xiàn)在兩個方面:其一是斷裂的開啟性，主要控制油氣的運移;其二是封閉性，體現(xiàn)在油氣的聚集方面[17-21](圖4)。

圖4不同部位斷裂發(fā)育示意

研究認(rèn)為，紅車斷裂帶在活動期具有開啟的特征，對油氣起到運移通道的作用，主要表現(xiàn)為垂向及其南北向運移。當(dāng)斷裂帶處于相對靜止期時，斷裂起到封閉的作用。由于紅車斷裂帶的多期活動的特點，靜止期形成的油氣藏在后期斷裂帶活動時容易遭到破壞而致使油氣重新分配進入圈閉聚集成藏。

4 結(jié)論

(1)車拐地區(qū)經(jīng)歷了晚海西期擠壓、印支—中燕山期壓扭、晚燕山-喜山期伸展等多期構(gòu)造活動，石炭—二疊系中發(fā)育逆斷層，三疊—侏羅系中發(fā)育走滑斷層，紅車斷裂帶底部(石炭—侏羅系)主要發(fā)育擠壓構(gòu)造樣式。

(2)石炭系頂部斷裂主要有北北西向、北西向、北東向和北東東向四個方向，主要發(fā)育平行式、網(wǎng)狀、羽狀、斜交式、梳式、交切式等平面組合關(guān)系。紅車斷裂帶南段也發(fā)育有多條走滑斷層。

(3)斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分方法認(rèn)為，紅車斷裂帶內(nèi)部具有由滑動破碎帶和誘導(dǎo)裂縫帶所組成的“三明治”式的三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)部可能存在有多條滑動破碎帶，滑動破碎帶的寬度與誘導(dǎo)裂縫帶寬度、厚度存在一定的差異。

(4)綜合考慮斷層性質(zhì)、斷層所發(fā)育地層的巖性與斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系，建立了多因素控制下斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育模式，通過對斷層控圈、裂縫輸導(dǎo)、膠結(jié)封閉等方面的探討，深入分析了斷層對油氣成藏的控制作用。