潘 磊,王均杰,李旭文,馬成憲

(中國石化勘探分公司勘探研究院,四川 成都 610041)

引言

斷層通常分為正斷層、逆斷層和走滑斷層三大類。走滑斷層是指兩盤斷塊體以相對走滑位移為主要運動特征的斷層,兩盤的相對位移方向向右的走滑斷層稱為右旋走滑斷層,位移矢量向左的斷層為左旋走滑斷層[1]。目前對中國東部盆地油氣勘探區(qū)走滑斷層的研究較多,認(rèn)為走滑斷層與油氣成藏之間具有十分密切的關(guān)系[2-5]。我國東部發(fā)育的郯廬走滑斷裂帶長達2400km,沿斷裂帶發(fā)育了松遼盆地、渤海灣等含油氣盆地,這些盆地內(nèi)的油氣占據(jù)我國油氣探明儲量和產(chǎn)量的大多數(shù)[6]。

西藏地區(qū)可能是中國油氣的戰(zhàn)略接替區(qū)域,其中倫坡拉盆地油氣地質(zhì)條件較好。前人研究資料表明,盆地中央凹陷帶牛堡組烴源巖分布廣,厚度大,生儲蓋組合類型好,勘探潛力大,在二十世紀(jì)九十年代發(fā)現(xiàn)了多個稠油藏及常規(guī)油藏,提交了近800萬噸石油控制儲量[7-11]。前人研究表明[7、10],早期的盆地受控于班公湖-怒江深大斷裂帶的構(gòu)造活動,發(fā)生走滑-拉張斷陷,在盆地南北兩側(cè)發(fā)育大規(guī)模近東西向走滑斷層,控制了呈菱形的倫坡拉原形盆地;晚期遭受強烈擠壓和抬升剝蝕,南北兩側(cè)發(fā)育沖斷構(gòu)造,原始控制盆地的邊界走滑大斷層基本被改造,現(xiàn)今盆地南北邊界斷層主要為具有一定壓扭性質(zhì)的逆沖斷層。在盆地的形成和改造過程中,在中央凹陷帶內(nèi)部發(fā)育了多條與東西向主干斷層垂直的南北向走滑斷層,這就是本文主要的研究對象。

近期相關(guān)單位在盆地中央凹陷帶實施多條高精度二維地震格架剖面和2口油氣探井,取得了大量的資料,進一步深化了該區(qū)的構(gòu)造特征和油氣成藏規(guī)律認(rèn)識。本文擬充分利用新的二維地震和鉆井資料對中央凹陷帶近南北向走滑斷層與油氣成藏關(guān)系進行分析,通過解析走滑斷層的發(fā)育規(guī)律和演化特征,結(jié)合重點井解剖,明確走滑斷層對油氣成藏的影響,更好地指導(dǎo)該地區(qū)的油氣勘探工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

倫坡拉盆地位于青藏高原羌塘-昌都地塊和拉薩地塊的結(jié)合部位,處于班公湖-怒江縫合帶的中段,呈豆莢狀沿班公湖-怒江斷裂東西向展布,面積約為3600km2。該盆地是一個在燕山期褶皺基底上發(fā)育的古近紀(jì)陸相斷陷盆地,發(fā)育始新統(tǒng)牛堡組和漸新統(tǒng)丁青湖組地層。盆地早期受控于班公湖-怒江深大斷裂及其分支、分叉斷裂,是一個扭張性斷陷盆地;晚期遭受構(gòu)造擠壓和抬升剝蝕,成為一個殘留盆地;現(xiàn)今盆地呈壓性結(jié)構(gòu),南、北發(fā)育逆沖推覆構(gòu)造,是一個典型的改造型盆地[12]。

2 走滑斷層發(fā)育特征

根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)、地層出露以及斷裂發(fā)育情況,從北往南可將倫坡拉盆地分為北部逆掩推覆帶、中央凹陷帶和南部沖斷隆起帶3個構(gòu)造帶。走滑斷層主要分布于盆地的中央凹陷帶,呈南北向展布,大多表現(xiàn)為斷面直立或近似倒轉(zhuǎn)的形態(tài),平面具有明顯的線性分布特征,伴生斷層和褶皺均被局限在走滑斷層范圍內(nèi)。規(guī)模較大的有江F1、江F2和蔣F1斷層,這些斷層將中央凹陷分割成多個洼陷區(qū),使其具有“東西分塊”的構(gòu)造格局(圖1)。

圖1 倫坡拉盆地構(gòu)造分區(qū)圖Fig.1 Tectonic division of the Lunpola Basin

2.1 走滑斷層識別標(biāo)志

倫坡拉盆地的發(fā)展演化經(jīng)歷了斷陷、拗陷和晚期逆沖推覆的復(fù)雜過程,在獨特的構(gòu)造背景下,中央凹陷帶的走滑斷層具有獨特的幾何學(xué)特征。

(1)剖面上具有“斷層斷面較陡,直插基底,發(fā)育花狀構(gòu)造”特征

從垂直斷層走向的地震剖面來看,中央凹陷帶的江F1、江F2、蔣F1等斷層傾角較大,達60°~80°左右。斷面大多表現(xiàn)為上緩下陡,向上延伸到丁青湖組泥頁巖中,深部近直立插入盆地基底,這是走滑斷層在剖面上的典型特征(圖2)。

花狀構(gòu)造是伴隨走滑斷層產(chǎn)生的最為典型的變形構(gòu)造樣式,在剖面上由一條主干斷層(走滑斷層)和若干分支斷層共同組成一個類似“花”的結(jié)構(gòu)。江F1、江F2和蔣F1主干斷層傾角較陡,在深部近于垂直,向上有一定的傾斜,分支斷層自淺向深匯集,分別相交于主干斷層,呈現(xiàn)出負(fù)花狀構(gòu)造和“Y”構(gòu)造樣式(圖2)。

(2)空間上具有“忽正忽逆”的海豚效應(yīng)

沿斷層走向,走滑斷層的傾向和升降位移不斷變化,同一條斷層在不同剖面上時而為正斷層、時而為逆斷層,表現(xiàn)出“忽正忽逆”的特征。斷層的兩盤此起彼伏,高低錯落,就如同在海上嬉戲的海豚此起彼落一樣,稱之為“海豚效應(yīng)”[8]。

以江F1斷層為例,由于走滑位移引起斷層兩盤在不同位置的差異升降,造成該斷層具有“南正北逆”的海豚效應(yīng)。在南部剖面(LE-2014-44.5)表現(xiàn)為西盤沉降、東盤隆升的正斷層特征,為負(fù)花狀構(gòu)造;在北部剖面(LE-2013-48)則相反,表現(xiàn)為西盤隆升、東盤沉降的逆斷層特征,為正花狀構(gòu)造(圖3)。江F1斷層為右行走滑斷層,斷層兩側(cè)斷盤中誘導(dǎo)出沿剪切作用方向發(fā)生前壓后拉的局部應(yīng)力狀態(tài),導(dǎo)致走滑斷層兩側(cè)出現(xiàn)局部的收縮隆升和伸展沉降構(gòu)造變形。由于走滑斷層兩側(cè)斷塊體的位移方向相反,因而其末端處兩側(cè)斷塊局部應(yīng)力狀態(tài)及引起的變形也相反。

圖2 中央凹陷帶走滑斷層典型地震剖面特征Fig.2 Representative seismic reflection profiles along the strike-slip faults in the central depression of the Lunpola Basin

圖3 沿江F1走滑斷層不同位置地震剖面圖Fig.3 Seismic reflection profiles along the Jīang-F1 strike-slip fault in the central depression of the Lunpola Basin

(3)斷層兩側(cè)地震反射波組特征差異較大

一般來說,當(dāng)走滑斷層切割厚度和沉積環(huán)境迅速變化的陸相地層時,由于兩盤塊體的運動以走向滑動為主,會造成斷層兩側(cè)同一套地層的厚度不匹配、沉積相突變的現(xiàn)象[1],在地震剖面上表現(xiàn)為兩側(cè)反射波組特征出現(xiàn)明顯差異。

以蔣F1走滑斷層兩側(cè)牛堡組二段中亞段地層為例,在LE-2013-44.5剖面,斷層?xùn)|側(cè)為中等連續(xù)、中高頻、強振幅、亞平行反射特征;斷層西側(cè)為連續(xù)、低頻、強振幅、平行反射特征,兩側(cè)地震反射特征存在明顯差異(圖4a)。但是按照走滑模式,將LE-2013-44.5斷層西側(cè)剖面和LE-1993-43斷層?xùn)|側(cè)剖面進行拼接時,兩側(cè)地震反射特征基本一致,均為連續(xù)、低頻、強振幅、平行反射特征(圖4b),進一步證實了蔣F1為走滑斷層。同時,可推斷其為右旋走滑斷層,走滑量約1.1km。

圖4 蔣F1走滑斷層兩側(cè)地震反射特征對比剖面Fig.4 Comparison of the seismic reflection profiles on both sides of the Jǐang-F1 strike-slip fault in the central depression of the Lunpola Basin

2.2 走滑斷層演化特征

倫坡拉盆地的演化受控于青藏高原班公湖-怒江縫合帶,其演化經(jīng)歷了斷陷-拗陷-隆升改造。在盆地的形成和改造過程中,在中央凹陷帶內(nèi)部發(fā)育了多條與東西向主干斷層垂直的南北向走滑斷層。結(jié)合平衡剖面分析,與盆地構(gòu)造相匹配,中央凹陷帶走滑斷層可劃分為“斷陷期初步形成、拗陷期停止活動、隆升改造期繼承擴大”3個演化階段。

斷陷期(牛堡組沉積期),倫坡拉盆地西部為南斷北超斷陷、東部為北斷南超,為菱形斜對稱盆地,具有獨特的走滑拉分結(jié)構(gòu)。在該區(qū)域構(gòu)造背景下,盆地南、北拉張邊界的尾端區(qū)和對向疊接區(qū)由于應(yīng)力條件發(fā)生了變化需要產(chǎn)生橫向構(gòu)造進行調(diào)節(jié)[13],因此,在中央凹陷帶江加錯-蔣日阿錯一帶產(chǎn)生了多條調(diào)節(jié)走滑斷層,規(guī)模相對較小(圖5a)。

拗陷期(丁青湖組沉積期),倫坡拉盆地整體拗陷,構(gòu)造趨于穩(wěn)定,中央凹陷帶走滑斷層也逐漸停止活動(圖5b)。

隆升改造期,盆地發(fā)生了南北向的強烈擠壓逆沖推覆,受早期盆地基底結(jié)構(gòu)的影響,應(yīng)力產(chǎn)生局部變動,主逆沖方向變?yōu)楸睎|東向,盆地南北邊界再次發(fā)生強烈走滑。在此構(gòu)造背景下,中央凹陷帶走滑斷層繼續(xù)活化發(fā)展,規(guī)模進一步擴大,切穿丁青湖組,成為現(xiàn)今普遍發(fā)育的走滑斷層(圖5c)。

3 走滑斷層對油氣成藏的影響

3.1 控制中央凹陷帶構(gòu)造格局和沉積體系,形成次級生烴洼陷

早期走滑斷層有利于形成生烴洼陷,為油氣成藏奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。中央凹陷帶的走滑斷層將倫坡拉盆地分成多個次級洼陷,是盆地主要的生烴中心。以江F1走滑斷層為例,其東西沉積相帶和烴源巖發(fā)育情況差異明顯,東側(cè)爬錯洼陷牛二段上亞段巖性以灰色泥質(zhì)白云巖和白云質(zhì)泥巖為主,為濱淺湖相,烴源巖有機碳含量為0.56%~0.76%,平均為0.66%;西側(cè)的旺1井在牛二上亞段發(fā)育單層厚度達100m的深灰色泥頁巖,為半深湖相,有機碳含量為0.54%~3.52%,平均為1.22%,為優(yōu)質(zhì)烴源巖(圖6)。

圖5 倫坡拉盆地中央凹陷帶構(gòu)造演化剖面(LE-2013-44.5)Fig.5 Schematic sections showing the tectonic evolution of the central depression of the Lunpola Basin

圖6 倫坡拉盆地旺1井-藏1井沉積相對比圖Fig.6 Comparison of the sedimentary facies through the Wang-1 and Zang-1 wells in the Lunpola Basin

由于走滑斷裂切割了基底,沿該斷裂可從地殼深部帶來大量地?zé)?形成高地?zé)崃鲙?倫坡拉盆地中央凹陷帶多口靠近走滑斷層的鉆井實測均為高地溫梯度,其中旺1井牛二段實測地溫梯度為5.67~5.86℃/100m、旺2井牛三段實測地溫梯度高達7.6℃/100m。高地?zé)崃鲗N源巖的熱演化具有重要的作用,使有效烴源巖的生烴門限深度降低,促進油氣生成。

3.2 形成一定規(guī)模的構(gòu)造圈閉群

據(jù)走滑應(yīng)力圖球體以及走滑斷層發(fā)育的模式的分析,走滑斷層在平面上的特征主要表現(xiàn)為雁列式斷層及軸向與走滑斷層走向銳角相交的與斷層相關(guān)的褶皺。在倫坡拉盆地中央凹陷帶的江F1、江F2和蔣F1走滑斷裂帶,發(fā)育多個與斷層相關(guān)的斷鼻、斷塊構(gòu)造,成排成帶分布,是油氣運移聚集的有利構(gòu)造(圖7)。其中旺1井位于由江F1、江F2走滑斷層控制的長山斷塊圈閉,面積約為19.10km2,幅度775m,圈閉較落實。旺1井見到良好的油氣顯示,牛三段鉆遇油層8.75m,說明與走滑斷層相關(guān)的構(gòu)造圈閉有利于油氣聚集成藏。

3.3 控制油氣運聚成藏

倫坡拉盆地中央凹陷帶走滑斷層切割深度大、斷面陡直的普遍特征,使其在垂向上能夠成為有效的油氣運移通道,有利于油氣成藏。通過對中央凹陷帶旺1井牛三段油藏進行分析,認(rèn)為走滑斷層在不同演化階段對油氣成藏的影響有一定差異。

早期走滑斷層對牛三段成藏系統(tǒng)起建設(shè)性作用,油源對比結(jié)果顯示,牛三段的油主要來自牛二段烴源巖,充注時間為牛堡組沉積末期,說明早期走滑斷層可作為溝通烴源巖和儲層的有效通道。晚期走滑斷層則對牛三段成藏系統(tǒng)起破壞性作用,由于牛三段下部砂體缺乏直接有效的蓋層,在走滑斷層的疏導(dǎo)下,原生油藏遭到破壞,輕烴散失至上部的丁青湖組底部,從而造成牛三段普遍為稠油藏(圖8)。

圖7 倫坡拉盆地與走滑斷層相關(guān)構(gòu)造圈閉分布圖Fig.7 Distribution of the strike-slip fault-associated structural traps in the Lunpola Basin

圖8 倫坡拉盆地過旺1井油藏剖面圖Fig.8 Oil reservoir section through the Wang-1 well in the Lunpola Basin

4 結(jié)論

倫坡拉盆地中央凹陷帶發(fā)育多條走滑斷層。走滑斷層剖面上具有斷面較陡、直插基底、發(fā)育花狀構(gòu)造,空間上見“忽正忽逆”的海豚效應(yīng),斷層兩側(cè)地震反射特征不協(xié)調(diào)等標(biāo)志現(xiàn)象。其演化過程可歸結(jié)為“斷陷期初步形成、拗陷期停止活動、隆升改造期繼承擴大”3個階段。

走滑斷層與油氣成藏關(guān)系密切,既有建設(shè)性作用也有破壞作用。有利的方面是控制構(gòu)造格局和沉積體系,發(fā)育生烴洼陷;形成高地溫場,促進油氣生成;形成一定規(guī)模的構(gòu)造圈閉群,利于油氣聚集成藏;成為油氣運移的重要通道。不利的方面為晚期走滑斷層可能破壞原生油藏,造成油氣散失稠化和再調(diào)整分配。

江F2和蔣F1走滑斷層所夾持的倫坡日斷塊圈閉面積大,處于主要的生烴洼陷,構(gòu)造穩(wěn)定,可能發(fā)育深層原生油藏和淺層次生油藏,是倫坡拉盆地下一步勘探有利目標(biāo)區(qū)。