李宗浩,劉海磊,卞保力,陳剛強(qiáng),王春利
(1.中國(guó)石油新疆油田分公司,新疆 克拉瑪依 834000;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京),新疆 克拉瑪依 834000)
準(zhǔn)噶爾盆地是中國(guó)西北地區(qū)的大型疊合含油氣盆地,其西北緣自石炭紀(jì)開(kāi)始,發(fā)育了典型的前陸盆地沖斷帶[1-3]。20世紀(jì)70年代以來(lái),國(guó)內(nèi)外已在沖斷帶掩伏層系中發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣田[4]。隨著勘探的逐漸深入,展示了掩伏帶這一領(lǐng)域的巨大勘探潛力[5-8]。但這一領(lǐng)域因構(gòu)造復(fù)雜,掩伏帶演化過(guò)程及構(gòu)造模式難以準(zhǔn)確建立,研究程度較低,一直未能取得較大突破。為加強(qiáng)對(duì)這一油氣勘探新領(lǐng)域的探索,基于多輪次的物探資料攻關(guān),結(jié)合地震、鉆井及野外資料進(jìn)行“三維一體”精細(xì)構(gòu)造特征解析。在此基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用地球化學(xué)方法對(duì)油氣地質(zhì)、成藏條件及勘探潛力進(jìn)行分析,以期為國(guó)內(nèi)外其他沖斷帶地區(qū)的構(gòu)造特征及勘探潛力分析提供參考。
準(zhǔn)噶爾盆地西北緣在晚石炭世—早二疊世處于伸展斷陷階段,大量侵入巖的膠結(jié)作用,分散的地塊拼接形成一體,形成了完整的西準(zhǔn)噶爾陸塊,準(zhǔn)噶爾盆地雛形初現(xiàn)[9-10]。晚二疊世西準(zhǔn)噶爾地區(qū)發(fā)育NE向走滑構(gòu)造,形成達(dá)爾布特等大型走滑斷裂,西準(zhǔn)噶爾地區(qū)現(xiàn)今的構(gòu)造格局基本成型。中生代西準(zhǔn)噶爾地區(qū)屬于抬升區(qū),為東側(cè)的準(zhǔn)噶爾盆地提供沉積物源。基于古生代晚期—中生代早期劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,車(chē)排子-夏子街?jǐn)嗔褞П槐蔽飨虻臋M斷層分割為3段:南段為紅山嘴-車(chē)排子斷裂帶,中段為具壓扭性質(zhì)的克拉瑪依-百口泉斷裂帶(簡(jiǎn)稱(chēng)克-百斷裂),北段為具沖斷推覆性質(zhì)的烏爾禾-夏子街?jǐn)嗔褞?簡(jiǎn)稱(chēng)烏-夏斷裂)。該文研究的西北緣掩伏帶主要位于克-百、烏-夏推覆帶(圖1),是準(zhǔn)噶爾盆地西北緣下盤(pán)掩伏帶的主要勘探目標(biāo)[4]。
圖1 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克-百、烏-夏掩伏帶平面分布
根據(jù)構(gòu)造及地層分布特征分析,明確了掩伏帶發(fā)育有“三層樓”式的地層結(jié)構(gòu)。底層為石炭系—下二疊系原地地層、準(zhǔn)原地疊加層序;中層為石炭系推覆層序;上層為三疊系—白堊系超覆沉積層序[3]。結(jié)合準(zhǔn)噶爾盆地前陸沖斷特征及沉積演化分析,下盤(pán)掩伏帶主要為早二疊系風(fēng)城組、佳木河組,廣泛發(fā)育烴源巖。基于精細(xì)的地震地質(zhì)構(gòu)造解釋?zhuān)坍?huà)出了風(fēng)城組及佳木河組3個(gè)段的掩伏帶范圍。風(fēng)城組掩伏帶長(zhǎng)為106 km,寬為1.2~7.0 km,面積約為360 km2;佳木河組三段掩伏帶面積約為261 km2,二段掩伏帶面積約為803 km2,一段掩伏帶面積約為1 380 km2(圖2)。
實(shí)鉆資料證實(shí),克-百斷裂帶與烏-夏斷裂帶是構(gòu)造應(yīng)力最集中、活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū),在經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的復(fù)合疊加后形成形態(tài)復(fù)雜多樣的斷裂體系,并具有明顯的構(gòu)造分區(qū)特征[12-15]。根據(jù)造山帶寬度、掩伏帶寬度、斷裂特征及褶皺發(fā)育程度,克-夏斷裂帶平面上分為克-百段和烏-夏段,每段根據(jù)構(gòu)造特征的不同,進(jìn)一步分為克-百南段、克-百北段、烏-夏南段和烏-夏北段(表1)。
圖2 掩伏帶空間分布范圍
表1克-百、烏-夏斷裂帶現(xiàn)今構(gòu)造特征
類(lèi)別造山帶寬度/km掩伏帶寬度/km斷層走向裂縫傾向特征傾角/°掩伏目的層深/m克-百南段10.0~12.0P1f為1.4P1j為1.9SW—NENW鋒端為70~80中部為10~20后緣為45~65鋒端為50~7055004700克-百北段2.6~10.0P1f為5.2P1j為16.2SW—NENW中部為20~30后緣為55~65鋒端為30~504700烏-夏南段2.9~4.0P1f為5.7P1j為15.7NEN中部為30~60后緣為35~554400烏-夏北段3.0~5.5P1f為3.0P1j為9.7NEN鋒端為30~50中部為10~20后緣為35~554500
準(zhǔn)噶爾盆地西北緣掩伏帶構(gòu)造主要受克-百斷裂控制。早古生界地層構(gòu)成的推覆體沿該斷裂逆沖到三疊系—二疊系地層之上,表現(xiàn)為逆沖斷層特征。克-百斷裂錯(cuò)斷三疊系地層,侏羅系地層可見(jiàn)明顯撓曲,白堊系以上地層未見(jiàn)明顯變形,揭示該斷裂最遲在晚三疊世發(fā)生活動(dòng)。結(jié)合區(qū)域不整合面及構(gòu)造分析,該斷裂在晚二疊世發(fā)生強(qiáng)烈隆升,至侏羅紀(jì)活動(dòng)減弱,白堊紀(jì)前活動(dòng)基本停止???百斷裂西側(cè)發(fā)育數(shù)條與之平行的逆沖推覆斷裂,斷片縱向疊加,呈疊瓦狀構(gòu)造。斷裂跟部均收斂于達(dá)爾布特?cái)嗔?,卷入變形地層只殘存石炭系及早二疊統(tǒng)佳木河組地層。斷裂前端不發(fā)育褶皺構(gòu)造,證實(shí)造山帶曾發(fā)育前展式逆沖推覆構(gòu)造,后期受達(dá)爾布特?cái)嗔炎呋脑欤罨纬苫顦?gòu)造一翼。克-百斷裂下盤(pán)掩伏帶—斜坡區(qū)發(fā)育一組前展式?jīng)_斷斷裂,錯(cuò)斷石炭系與早二疊統(tǒng)佳木河組、風(fēng)城組地層。其中,早二疊統(tǒng)佳木河組地層發(fā)育斷展褶皺,與斷層形成斷背斜,揭示該區(qū)晚石炭世—早二疊世發(fā)育沖斷構(gòu)造。
綜上分析,克-百斷裂帶兼具逆沖推覆與壓扭走滑特征。提出克-百斷裂帶早期沖斷、推覆,晚期走滑構(gòu)造模式。構(gòu)造演化模型見(jiàn)圖3。
初期,克-百、烏-夏斷裂帶在晚石炭世—早二疊世發(fā)育沖斷及推覆構(gòu)造。板塊構(gòu)造研究表明,早石炭世末期準(zhǔn)噶爾-吐魯番地塊與哈薩克斯坦板塊發(fā)生(軟)碰撞閉合[16-18],晚石炭世后,幕哈薩克斯坦板塊向準(zhǔn)噶爾地塊擠壓,早期碰撞帶隆升成山[17-18],并向盆地逆沖,形成疊瓦式逆沖推覆構(gòu)造,在山前形成前陸盆地。
中期,準(zhǔn)噶爾盆地印支運(yùn)動(dòng)的區(qū)域主應(yīng)力主要來(lái)自西北、東北方向,東北方向作用力較大。因此,三疊紀(jì)早期北部古老的阿爾泰造山帶重新活動(dòng),山前形成紅巖斷階帶,呈疊瓦狀向盆內(nèi)俯沖,形成烏倫古坳陷。達(dá)爾布特?cái)嗔寻l(fā)生左行壓扭走滑[19],早期大型逆掩斷裂轉(zhuǎn)化成“花狀”分支。
圖3克-百、烏-夏斷裂帶構(gòu)造演化剖面
末期,侏羅紀(jì)—白堊紀(jì),達(dá)爾布特?cái)鄬映掷m(xù)活動(dòng),控制西北緣持續(xù)抬升,褶皺變形微弱,證實(shí)西北緣仍受壓扭力場(chǎng)控制,構(gòu)造活動(dòng)逐漸減弱。
掩伏帶—瑪湖凹陷發(fā)育佳木河組及風(fēng)城組烴源巖,具備形成規(guī)模氣藏的資源潛力。佳木河組烴源巖分布范圍廣,烴源巖厚度為50~225 m,目前井資料大多位于烴源巖的邊緣,通過(guò)對(duì)已鉆井分析可知,佳木河組烴源巖演化程度較高,以生氣為主,生油為輔。根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地4次資源評(píng)價(jià)佳木河組烴源巖總生油量為33.07×109t、生氣量為17.64×109t,排油量為19.65×109t,排氣量為10.61×109t。風(fēng)城組烴源巖厚度為200~250 m,主要鉆遇陸緣近海湖沉積,以黑灰色泥巖、白云質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)碳酸鹽巖和沉凝灰?guī)r為主,發(fā)育較好。掩伏帶位于生烴中心區(qū),烴源巖有機(jī)碳含量明顯變高,預(yù)測(cè)烴源巖厚度更大,品質(zhì)更好。
風(fēng)城組主要發(fā)育砂礫巖及云質(zhì)砂巖,儲(chǔ)層較為致密,頂部發(fā)育為一套泥巖蓋層;佳木河組普遍發(fā)育火山巖及砂礫巖儲(chǔ)層,物性較好。風(fēng)城組底部致密云質(zhì)砂巖為佳木河組區(qū)域性蓋層。佳木河組內(nèi)部發(fā)育多套泥巖或凝灰?guī)r隔層,可形成多套良好的儲(chǔ)蓋組合。掩伏帶處于斷裂交匯處,風(fēng)城組和佳木河組儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度高,儲(chǔ)集類(lèi)型主要發(fā)育孔隙-裂縫雙重介質(zhì),具備形成高產(chǎn)的條件。
西北緣掩伏帶處于瑪湖凹陷風(fēng)城組和佳木河組的生烴中心,風(fēng)城組和佳木河組發(fā)育良好的儲(chǔ)蓋組合,形成源內(nèi)自生自儲(chǔ)型油氣藏:同時(shí),斷裂發(fā)育為油氣運(yùn)移提供垂向通道,形成近源下生上儲(chǔ)型油氣藏[6](圖4)。由圖4可知,掩伏構(gòu)造帶勘探程度低,貼近烴源層或處于源內(nèi),發(fā)育大型構(gòu)造目標(biāo),成藏條件十分優(yōu)越,是尋找規(guī)模儲(chǔ)量,實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的最有利勘探領(lǐng)域。
(1) 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克-百、烏-夏斷裂帶兼具逆沖推覆特征與壓扭走滑特征,提出克-百、烏-夏斷裂帶早期逆沖、晚期走滑的構(gòu)造演化模式。早期受西伯利亞板塊向準(zhǔn)噶爾-吐魯番地塊的擠壓作用,在下二疊統(tǒng)地層形成大型掩伏背斜,后期走滑主要表現(xiàn)為西北緣地區(qū)地層持續(xù)抬升,對(duì)早期的構(gòu)造改造有限,掩伏背斜能夠較完整保存。
(2) 克-百、烏-夏斷裂帶晚石炭世—早、中二疊世發(fā)育逆沖推覆構(gòu)造,晚二疊世—白堊紀(jì)受相鄰的達(dá)爾布特?cái)嗔芽刂仆桨l(fā)生右行壓扭走滑。
(3) 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油氣資源十分豐富,已在超剝帶、斷褶帶和斜坡帶發(fā)現(xiàn)了大量油氣,而掩覆帶一直未能獲得突破。近期開(kāi)展了西北緣掩覆帶構(gòu)造樣式研究,揭示了其形成機(jī)理和演化過(guò)程,對(duì)加速掩覆帶的勘探以及落實(shí)儲(chǔ)量接替區(qū)具有重要意義。
圖4 油氣成藏模式