聶禮尚,馬靜輝,唐小飛,楊 智,張婉金,李鴻蕊
(新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院,烏魯木齊 830047)
帳篷溝地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東北部沙帳斷褶帶與石樹(shù)溝凹陷相接處,北部與克拉美麗斷裂帶毗鄰[1-3],油氣資源豐富,多口探井具有油氣顯示,勘探潛力較大[4]。諸多學(xué)者對(duì)該區(qū)石油地質(zhì)條件和構(gòu)造事件做了研究,石油地質(zhì)條件方面,張志杰等[5]通過(guò)詳細(xì)的巖石學(xué)、沉積相以及烴源巖參數(shù)分析,指出平地泉組為區(qū)域內(nèi)最重要的烴源巖,并探討了平地泉組烴源巖沉積環(huán)境演化及分布;黃林軍等[6]指出帳篷溝地區(qū)油氣成藏模式為自生自儲(chǔ),構(gòu)造事件對(duì)油氣保存至關(guān)重要;劉俊榜等[7]認(rèn)為該地區(qū)油氣藏的平面分布與中新生代構(gòu)造事件產(chǎn)生的斷裂相伴而生、關(guān)系密切。構(gòu)造事件方面,李振華[8]通過(guò)鋯石和磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù),識(shí)別出晚侏羅世—早白堊世(160~90 Ma)存在構(gòu)造抬升事件;宋繼葉等[9]通過(guò)實(shí)測(cè)磷灰石裂變徑跡方法識(shí)別出晚三疊世—早侏羅世(210~180 Ma)、晚侏羅世—早白堊世(160~80 Ma)2 期構(gòu)造抬升事件;Wu 等[10]通過(guò)分析地震剖面并結(jié)合磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)識(shí)別出4 期構(gòu)造抬升事件,分別發(fā)生在中三疊世—早侏羅世(240~180 Ma)、晚侏羅世或早白堊世(140 Ma)、晚白堊世—古新世(100~60 Ma)、始新世至今(38~0 Ma)。由于中新生代復(fù)雜的構(gòu)造背景,加之使用資料和方法的不同,目前學(xué)術(shù)界對(duì)構(gòu)造事件的劃分還未達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。此外,學(xué)者們?cè)跍?zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)的勘探研究工作主要集中在區(qū)域南部和中部,特別是南部博格達(dá)山前地帶,對(duì)北部帳篷溝地區(qū)的研究相對(duì)薄弱,對(duì)該地區(qū)中新生代構(gòu)造事件發(fā)生期次、年代仍存爭(zhēng)論,決定油氣成藏的關(guān)鍵性構(gòu)造事件仍不清晰,中新生代多期構(gòu)造事件在油氣成藏、成藏后改造或破壞過(guò)程中的影響也尚未厘清。
以地質(zhì)、鉆井和地震資料為基礎(chǔ),厘定準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)區(qū)域性不整合面,并結(jié)合磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù),識(shí)別出關(guān)鍵構(gòu)造抬升事件時(shí)期,弄清研究區(qū)在不同時(shí)期的構(gòu)造變形特征與疊合演化過(guò)程,以期明確中新生代多期構(gòu)造事件與油氣成藏要素、成藏過(guò)程、早期油藏改造之間的關(guān)系,為該區(qū)下一步油氣勘探提供科學(xué)依據(jù)。
準(zhǔn)噶爾盆地位于中亞造山帶南部,北鄰西伯利亞板塊,西鄰哈薩克斯坦板塊,南接塔里木板塊,為典型大型疊合盆地,油氣資源豐富[11-12](圖1a)。研究區(qū)帳篷溝地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東北部,北接克拉美麗山,南鄰沙奇凸起,整體呈北東向展布(圖1b)。自中生代以來(lái),該區(qū)受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過(guò)程[11,13-14],古生界和中新生界從帳篷溝背斜核部至東西兩翼地層逐漸年輕,呈近對(duì)稱式分布,地層傾角中等—平緩(圖1c)。
圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造位置(a)、盆地東北部構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑╞)(據(jù)文獻(xiàn)[12]修改)及帳篷溝地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖(c)Fig.1 Tectonic setting of Junggar Basin(a),structural units division in northeastern Junggar Basin(b)and geological structure outline of Zhangpenggou area(c)
帳篷溝地區(qū)古生代出露石炭系巴塔瑪伊內(nèi)山組(C2b),二疊系赤底組(P1c)和平地泉組(P2p),從實(shí)際勘探來(lái)看,平地泉組烴源巖厚度大、分布廣,是區(qū)域內(nèi)最重要的現(xiàn)實(shí)性烴源巖。中新生界自下而上為三疊系上倉(cāng)房溝群(T1ch)、小泉溝群(T2-3xq),侏羅系八道灣組(J1b)、三工河組(J2s)、西山窯組(J2x)、石樹(shù)溝群(J2-3sh),白堊系吐谷魯群(K1tg),新近系沙灣組(N1s)以及第四系(Q)(圖2)。由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,中新生代地層遭受了不同程度地強(qiáng)烈改造和剝蝕,白堊系以下地層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺變形,以上地層構(gòu)造變形強(qiáng)度相對(duì)減弱,但剝蝕程度很大[15]。
圖2 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)巖性地層綜合柱狀圖(修改自卡拉麥里山幅,1965)Fig.2 Stratigraphic column of Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
研究區(qū)主要構(gòu)造為近南北走向的斷背斜構(gòu)造,在中新生代擠壓背景下形成,可分為早期東西向擠壓和晚期南北向擠壓2 個(gè)階段[16-17]。晩侏羅世,在克拉美麗斷裂帶脆性左行平移活動(dòng)產(chǎn)生的東西向擠壓應(yīng)力下,早期近南北向褶皺形成;古近紀(jì)初,在克拉美麗斷裂帶脆性逆沖活動(dòng)產(chǎn)生的南北向擠壓應(yīng)力的疊加下,現(xiàn)今的斷背斜形成[18]。研究區(qū)最大規(guī)模的斷裂為高角度的帳東斷裂,斷裂性質(zhì)為逆沖斷裂,是準(zhǔn)噶爾盆地東北部重要的控凸構(gòu)造。
自中新生代以來(lái),準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造變形,形成了多期不整合。根據(jù)帳篷溝地區(qū)的野外露頭、地震和鉆井資料識(shí)別出中新生代存在4 期區(qū)域性不整合,分別為侏羅系八道灣組與三疊系小泉溝群不整合(J1b/T2-3xq)、白堊系吐谷魯群與侏羅系石樹(shù)溝群不整合(K1tg/J2-3sh)、新近系沙灣組與白堊系吐谷魯群不整合(N1s/K1tg)、第四系與新近系沙灣組不整合(Q/N1s)。
2.1.1 野外露頭
研究區(qū)野外露頭展示了第四系(Q)和新近系沙灣組(N1s)、白堊系吐谷魯群(K1tg)和新近系沙灣組(N1s)、侏羅系八道灣組(J1b)和三疊系小泉溝群(T2-3xq)地層之間的野外不整合接觸界面(圖3)。新近系沙灣組巖性主要為淺褐色、灰色砂巖、礫巖,與上覆第四系和下伏白堊系吐谷魯群均呈角度不整合接觸。侏羅系八道灣組主要巖性為黃色、灰色、白色石英瑪瑙礫巖、砂質(zhì)泥巖夾礫巖及含鐵砂巖,與下伏三疊系小泉溝群呈角度不整合接觸。
圖3 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)野外露頭不整合接觸界面Fig.3 Field unconformity contact interface in Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
2.1.2 測(cè)井剖面
根據(jù)帳篷溝地區(qū)重點(diǎn)探井資料,分別建立南北向、東西向2 條連井剖面,以反映不同年代地層的展布特征及不整合接觸關(guān)系。
南北向剖面(大8 井—石樹(shù)1 井—大2 井—大4井—大3 井)(圖4a)顯示,帳篷溝地層整體具有北高南低的特征,發(fā)育4 期不整合:①二疊系、三疊系沉積厚度大,且由北向南地層厚度呈減小趨勢(shì),此時(shí)的沉積中心在北側(cè),下三疊統(tǒng)上倉(cāng)房溝群與下伏二疊系呈角度不整合接觸;②侏羅系整體向北抬升,底界不整合在剖面上非常明顯;③南部大2 井和大4 井鉆遇中—上侏羅統(tǒng)石樹(shù)溝群,而北部石樹(shù)1 井和大6 井未鉆遇該地層,石樹(shù)溝群由于后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致部分地區(qū)被部分剝蝕,與上覆白堊系地層呈角度不整合接觸;④南部大8 井、石樹(shù)1 井鉆遇下白堊統(tǒng)吐谷魯群,北部大2 井、大4 井、大3 井鉆井結(jié)果均顯示該地層缺失,地層尖滅點(diǎn)位于石樹(shù)1 井與大2 井之間,吐谷魯群向北超覆尖滅,與上覆古近系呈角度不整合接觸,古近系地層只在大8 井有鉆井顯示,大2 井、大4 井、大3 井新生代地層幾乎全部缺失。
圖4 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝南北向(a)及東西向(b)連井剖面(剖面位置見(jiàn)圖1b)Fig.4 NS well-tie profile(a)and WE well-tie profile(b)of Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
東西向連井剖面(火南5 井—帳6 井—帳5 井—大2 井—大7 井)(圖4b)顯示,研究區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造帳篷溝背斜對(duì)地層?xùn)|西向分布具有控制作用,背斜核部構(gòu)造高部位帳5 井新生代遭遇強(qiáng)烈剝蝕,僅殘留三疊系上倉(cāng)房溝群,上覆地層均遭剝蝕;兩翼地層向背斜核部方向被削蝕,遠(yuǎn)離背斜核部的火南5井、大7 井鉆遇地層較全,沉積厚度大。帳東逆斷裂是控制帳篷溝背斜的關(guān)鍵構(gòu)造,使得帳篷溝斷背斜構(gòu)造具有前翼短、后翼長(zhǎng),前翼陡、后翼緩的特點(diǎn)。該剖面新生代的剝蝕情況與南北向連井剖面顯示一致,地層不整合接觸關(guān)系也具有一致性。
2.1.3 地震剖面
近年來(lái),國(guó)家加大了環(huán)保領(lǐng)域如大氣污染治理、水處理和土壤治理與修復(fù)等方面的政策投入和資金支持,未來(lái)鋼渣作為環(huán)保材料利用的途徑和規(guī)模將有顯著的提升空間,也是解決鋼渣處置難題、提高鋼渣利用附加值的重要途徑。
從研究區(qū)北西—南東向地震測(cè)線追蹤中新生代地震地質(zhì)層位,識(shí)別出3 期區(qū)域不整合(圖5)。
圖5 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)地震解釋剖面(剖面位置見(jiàn)圖1b)Fig.5 Seismic interpretation sections of Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
(1)T—J 不整合。三疊紀(jì)末—侏羅紀(jì)初是準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)一次重要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期,侏羅系底界八道灣組(J1b)超覆在中—上三疊統(tǒng)小泉溝群(T2-3xq)之上,該不整合為發(fā)育在整個(gè)準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)的區(qū)域性不整合(圖5b)。三疊紀(jì)末產(chǎn)生的南北向擠壓應(yīng)力導(dǎo)致接觸面為高角度不整合接觸。
(2)J—K 不整合。J—K 不整合為整個(gè)準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育的區(qū)域性不整合。侏羅紀(jì)末期,克拉美麗山再次抬升并在盆地內(nèi)形成帳北斷褶帶,盆地東北部凹凸相間的“棋盤(pán)式”格局得到強(qiáng)化改造[19-20]。研究區(qū)進(jìn)一步隆起使侏羅系遭受強(qiáng)烈剝蝕,白堊系吐谷魯群(K1tg)不整合覆蓋在侏羅系之上,低角度削截下伏侏羅系(圖5c)。白堊系在背斜核部缺失,底界不整合面后期發(fā)生了褶皺變形,指示更晚期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。
(3)K—N 不整合。白堊紀(jì)以來(lái),克拉美麗山的活動(dòng)強(qiáng)度大大減弱,對(duì)研究區(qū)的影響減弱。來(lái)自博格達(dá)的隆升和來(lái)自南部的擠壓漸強(qiáng),逐漸超過(guò)來(lái)自北部的擠壓應(yīng)力影響。白堊紀(jì)末期,在喜山運(yùn)動(dòng)的影響下,準(zhǔn)噶爾盆地東部開(kāi)始整體隆升并整體向西南方向掀斜,帳篷溝地區(qū)構(gòu)造抬升作用有所加強(qiáng),不整合構(gòu)造行跡主要表現(xiàn)為新近系沙灣組地層對(duì)白堊統(tǒng)地層的削截(圖5d)。
調(diào)研準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝周緣地區(qū)的磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)(表1),發(fā)現(xiàn)樣品巖性以砂巖為主,部分為花崗巖,另有少量的閃長(zhǎng)巖、凝灰?guī)r,測(cè)試礦物均為磷灰石;樣品中值年齡為197.0~41.6 Ma,所有樣品的表觀年齡都遠(yuǎn)小于其真實(shí)地質(zhì)體的年齡,說(shuō)明均經(jīng)歷了不同程度的退火作用,磷灰石徑跡長(zhǎng)度為11.10~14.60 μm,標(biāo)準(zhǔn)差為0.22~2.70 μm,小于原始徑跡長(zhǎng)度16.30 μm,屬于較短徑跡,反映經(jīng)歷的退火作用較強(qiáng)。磷灰石裂變徑跡年齡分布直方圖顯示年齡組具多峰分布特點(diǎn),表明巖體經(jīng)歷了復(fù)雜的冷卻隆升歷史(圖6)。
表1 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝周緣地區(qū)磷灰石裂變數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(數(shù)據(jù)來(lái)源自文獻(xiàn)[9-10,21-23])Table 1 Apatite fission data of the surrounding areas of Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
圖6 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡直方圖Fig.6 Apatite fission track age histogram of Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
通過(guò)對(duì)區(qū)域不整合面的識(shí)別以及調(diào)研得到的磷灰石裂變徑跡測(cè)年數(shù)據(jù)分析,識(shí)別出準(zhǔn)噶爾盆地東北部自中生代以來(lái)存在4 次構(gòu)造隆升:晚三疊世—早侏羅世、晚侏羅世—早白堊世、晚白堊世—古新世,中新世至現(xiàn)今。其中侏羅紀(jì)末期的隆升最為明顯,構(gòu)造隆升時(shí)期與測(cè)井、地震資料分析的區(qū)域不整合面匹配關(guān)系較好。
(1)晚三疊世—早侏羅世擠壓隆升。三疊紀(jì),準(zhǔn)噶爾地塊已經(jīng)演化成剛性地塊,并進(jìn)入陸內(nèi)盆地的統(tǒng)一沉積階段。三疊紀(jì)末期,區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)出現(xiàn)了一個(gè)高峰,在北北東—南南西向的擠壓應(yīng)力背景之下,克拉美麗斷裂帶上盤(pán)向南產(chǎn)生脆性逆沖活動(dòng);北北東—近南北向構(gòu)造疊加改造早期的近北西—北西西向構(gòu)造,棋盤(pán)格狀構(gòu)造格局在準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)基本形成,研究區(qū)地層整體抬升,隆升高處受到剝蝕,與侏羅系地層形成區(qū)域性不整合接觸[24-25]。
(2)晚侏羅世—早白堊世擠壓隆升。早侏羅世—中侏羅世,準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)整體處于相對(duì)松弛伸展的區(qū)域構(gòu)造背景之下,帳篷溝地區(qū)再次進(jìn)入穩(wěn)定沉降期,開(kāi)始填平補(bǔ)齊式沉積,有機(jī)質(zhì)在此時(shí)開(kāi)始大量生烴。晚侏羅世,在東西向強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力影響下,克拉美麗斷裂帶產(chǎn)生脆性左行平移活動(dòng),在盆地內(nèi)形成帳北斷褶帶、北三臺(tái)凸起和三臺(tái)凸起。自此,山前西端統(tǒng)一凹陷的構(gòu)造格局被改變[1,14,26]。研究區(qū)地層開(kāi)始大范圍隆升并長(zhǎng)時(shí)期遭受剝蝕,晚侏羅世地層被剝蝕殆盡,使白堊系吐谷魯群不整合覆蓋在中侏羅統(tǒng)西山窯組之上。同時(shí),中二疊世—晚三疊世帳北斷裂帶形成的褶皺和斷裂幅度進(jìn)一步變大,準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)棋盤(pán)格狀構(gòu)造格局進(jìn)一步強(qiáng)化并最終定型。此后,先期形成的斷裂、褶皺構(gòu)造經(jīng)此次運(yùn)動(dòng)后基本停止活動(dòng)。
(3)晚白堊世—古新世隆升掀斜。白堊紀(jì),研究區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相比侏羅紀(jì)已經(jīng)大幅減弱,沉降中心向西遷移,準(zhǔn)噶爾盆地東部整體處于抬升剝蝕階段。一方面,克拉美麗山和博格達(dá)山的活動(dòng)仍然持續(xù),但強(qiáng)度已明顯變?nèi)?;另一方面博格達(dá)的隆升和來(lái)自南部的擠壓逐漸增強(qiáng),來(lái)自南部的擠壓應(yīng)力影響逐漸超過(guò)來(lái)自北部擠壓應(yīng)力的影響。早白堊世,準(zhǔn)噶爾盆地東部地形呈東南高、西北低,吐谷魯群沉積局限于區(qū)域西北部,為席狀展布的一套河流及洪積平原沉積,湖盆水體總體處于快速萎縮狀態(tài)。晚白堊紀(jì),由于板塊的碰撞,準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)開(kāi)始整體隆升并向西南方向掀斜,帳篷溝地層整體抬升剝蝕,上白堊統(tǒng)被剝蝕殆盡。
(4)中新世至現(xiàn)今持續(xù)隆升剝蝕。中新世以來(lái),區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力較白堊世發(fā)生了明顯的變化,東北與西北方向的作用力減弱,源自南部新特提斯構(gòu)造域的擠壓應(yīng)力在準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)的構(gòu)造演化影響中明顯占優(yōu)勢(shì),此時(shí)構(gòu)造活動(dòng)集中于南側(cè)。南緣表現(xiàn)為強(qiáng)烈的逆沖斷裂作用,該地區(qū)也進(jìn)一步向南—西南方向掀斜。北部克拉美麗山一帶成為前緣隆起,使得北區(qū)的一部分地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以差異升降為主[26]。帳篷溝表現(xiàn)為地層持續(xù)地整體抬升,新生代大部分地層被剝蝕。
準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)埋藏史恢復(fù)所需基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆油田,包括分層數(shù)據(jù)、地層厚度及巖性數(shù)據(jù);中新生代埋藏史剝蝕量計(jì)算采用聲波時(shí)差法,通過(guò)趨勢(shì)法確定二疊系、三疊系、侏羅系的剝蝕厚度;古地溫梯度參考帳篷溝鄰區(qū)五彩灣地區(qū),并結(jié)合已有的對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)古地溫場(chǎng)的研究成果[27-29],得到二疊系至今的地溫梯度?;谏鲜鰯?shù)據(jù)及基礎(chǔ)地質(zhì)資料,運(yùn)用BasinMod盆地模擬軟件對(duì)研究區(qū)典型井進(jìn)行盆地埋藏史、成熟史一維模擬分析,得到典型井的埋藏生烴史曲線圖。
二疊紀(jì)以來(lái),帳篷溝地區(qū)處于穩(wěn)定的大型陸內(nèi)坳陷演化階段,構(gòu)造活動(dòng)弱,在辮狀河三角洲-湖泊沉積環(huán)境下,區(qū)域地層整體沉降,持續(xù)接受碎屑沉積,中二疊統(tǒng)平地泉組發(fā)育的油頁(yè)巖、泥巖,成為研究區(qū)最重要的烴源巖。單井熱演化史(圖7)顯示:三疊紀(jì)中期帳篷溝地區(qū)油氣進(jìn)入生烴門(mén)限,此時(shí)烴源巖成熟度較低,油氣尚未大量生成;三疊紀(jì)末克拉美麗造山帶向盆地逆沖,帳篷溝地區(qū)隆升剝蝕,生烴過(guò)程發(fā)生停滯[4];早—中侏羅世,研究區(qū)在伸展構(gòu)造背景之下再次進(jìn)入穩(wěn)定沉降期,此時(shí)地層達(dá)到最大埋深,二疊系烴源巖開(kāi)始大量生烴,進(jìn)入主力生烴期;晚侏羅世,帳篷溝地區(qū)受到穩(wěn)定的近東西向擠壓應(yīng)力,南北向斷背斜構(gòu)造初步形成,研究區(qū)遭到不同程度的抬升,之上被白堊系地層不整合覆蓋,此階段抬升剝蝕使二疊系烴源巖埋藏變淺,地層冷卻,溫度降低,生烴速率逐漸下降為零。整體而言,帳篷溝地區(qū)烴源巖的生烴過(guò)程受構(gòu)造作用的控制,早期演化程度達(dá)到生烴門(mén)限,后期隨構(gòu)造事件的發(fā)生,地層抬升,生烴速率減緩或停滯,屬于早生晚滯型成烴演化模式。
圖7 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)石樹(shù)1 井中新生代埋藏生烴史Fig.7 Meso-Cenozoic buried hydrocarbon generation history of well Shishu-1 in Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
鉆井揭露的研究區(qū)烴源巖為上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組和中二疊統(tǒng)平地泉組,其中,賦存于中二疊統(tǒng)平地泉組的油頁(yè)巖、云質(zhì)灰?guī)r、泥巖及灰質(zhì)泥巖是該區(qū)最重要的烴源巖。已有多口探井在平地泉組有油氣顯示,且該套烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好、豐度高,也是區(qū)內(nèi)最重要的現(xiàn)實(shí)性烴源巖,為研究區(qū)提供了充足的油氣來(lái)源。油氣在三疊世中期開(kāi)始生烴,并在侏羅紀(jì)中期達(dá)到生烴高峰,晚侏羅世在東西向擠壓應(yīng)力之下圈閉形成,斷層活動(dòng)強(qiáng)烈,油氣沿復(fù)雜的斷裂-不整合輸導(dǎo)體系在構(gòu)造高部位成藏,原油的形成呈近源成藏的特點(diǎn),成藏模式為近源側(cè)向運(yùn)移自生自儲(chǔ)型[5-8](圖8)。
圖8 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)二疊系平地泉組油氣成藏模式及成藏事件(剖面位置見(jiàn)圖1c)Fig.8 hydrocarbon accumulation model and event of Permian Pingdiquan Formation in Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
通過(guò)對(duì)帳篷溝地區(qū)中新生代主要構(gòu)造事件、構(gòu)造演化過(guò)程及油氣地質(zhì)特征的研究,分析晚三疊世—早侏羅世、晚侏羅世—早白堊世、晚白堊世—古新世、中新世至今共4 期構(gòu)造事件對(duì)該區(qū)油氣運(yùn)聚的影響。三疊紀(jì)準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)進(jìn)入了穩(wěn)定的大型陸內(nèi)坳陷發(fā)育階段[30]。隨時(shí)間和埋深的增加,中三疊統(tǒng)達(dá)到生烴門(mén)限,開(kāi)始生烴;晚三疊世—早侏羅世,克拉美麗斷裂帶向南逆沖,研究區(qū)整體抬升,在隆升高處受到強(qiáng)烈剝蝕,生烴速率減小,油氣尚未大量生成。侏羅紀(jì),準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)原有的構(gòu)造格局再次改變。侏羅紀(jì)早—中期,盆地處于伸展構(gòu)造背景下,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)稍弱,整體屬于大型淺水泛盆沉積[30],克拉美麗山前地帶地層沉降,接受沉積,達(dá)到最大埋深,研究區(qū)二疊系烴源巖達(dá)到生烴高峰期。晚侏羅世—早白堊世,研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)十分強(qiáng)烈,受近東西向擠壓應(yīng)力的影響,斷背斜初步形成,成為油氣儲(chǔ)集的有利場(chǎng)所,該時(shí)期產(chǎn)生的斷裂和油氣成藏期匹配良好,成為油氣運(yùn)移的重要通道,油氣在侏羅紀(jì)晚期成藏。白堊紀(jì),研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度減弱。晚白堊世—古新世,克拉美麗西段的盆山活動(dòng)帶的構(gòu)造活動(dòng)再次加劇,并向盆地逆沖,研究區(qū)地層整體抬升并向南發(fā)生大幅度翹傾,地層抬升剝蝕,上白堊統(tǒng)地層全部缺失,生烴過(guò)程發(fā)生停滯。中新世至現(xiàn)今,南部新特提斯構(gòu)造域的擠壓應(yīng)力導(dǎo)致克拉美麗山頻繁地隆升,該時(shí)期構(gòu)造擠壓造成的效應(yīng)主要體現(xiàn)在對(duì)山前構(gòu)造帶的改造,研究區(qū)持續(xù)隆升,構(gòu)造作用對(duì)油藏以破壞作用為主,斷裂活動(dòng)程度增加,油氣沿?cái)嗔言俅伟l(fā)生運(yùn)移,對(duì)于先期形成的油氣藏更多起破壞作用。
綜合分析認(rèn)為,中新生代以來(lái)控制研究區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵構(gòu)造事件是晚侏羅世—早白堊世擠壓隆升,產(chǎn)生的強(qiáng)烈構(gòu)造應(yīng)力使得烴源巖排烴、斷裂-不整合輸導(dǎo)體系、斷背斜構(gòu)造等作用相互綜合,油氣在該時(shí)期聚集成藏。由于帳篷溝地區(qū)處于盆山過(guò)渡帶這一特殊的地理位置,構(gòu)造事件對(duì)該區(qū)的控制作用都是通過(guò)克拉美麗斷裂帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。
前期勘探和研究已經(jīng)證實(shí),準(zhǔn)噶爾盆地東部發(fā)現(xiàn)的眾多油氣藏的分布和斷裂及不整合面密切相關(guān)[31-33]。區(qū)域北部的火燒山油田東側(cè),沿火東逆斷裂在其上盤(pán)自北向南發(fā)現(xiàn)了火燒山背斜油藏、火南背斜油藏以及火8 井巖性油藏;在火燒山油田西側(cè),緊靠沙東逆斷裂下盤(pán)由北向南發(fā)現(xiàn)了沙東1 井?dāng)啾怯筒睾蜕硸|2 井?dāng)鄩K油藏[34],斷裂構(gòu)造及不整合控制了油氣平面分布,研究區(qū)的油氣分布也符合該特征。對(duì)油氣的運(yùn)聚模式(圖9)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),帳篷溝地區(qū)二疊系烴源巖生成的油氣一方面沿著不整合面向構(gòu)造高部位運(yùn)移,另一方面沿著斷裂運(yùn)移到二疊系平地泉組頂部不整合面,在背斜核部或翼部凸起遮擋區(qū)成藏。后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的連源斷裂成為油氣垂向運(yùn)移的通道,油氣沿?cái)嗔褬?gòu)造向上轉(zhuǎn)移或逸散。
圖9 準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)油氣平面分布Fig.9 Hydrocarbon distribution in Zhangpenggou area,eastern Junggar Basin
新生代以來(lái),構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣的改造更多的是破壞作用。帳篷溝地區(qū)地層的抬升與翹傾使得背斜圈閉要素改變,油藏的容積減小,油氣沿易溢出點(diǎn)泄露,但并沒(méi)有破壞圈閉的完整性。此時(shí)產(chǎn)生的斷裂多為大型斷裂,活動(dòng)強(qiáng)烈,不利于油藏的保存,多造成先期油氣聚集的調(diào)整乃至破壞,與油氣的分布關(guān)系不大。綜合分析認(rèn)為,帳篷溝地區(qū)斷裂、不整合面附近的二疊系平地泉組是油氣聚集的有利區(qū)。
(1)準(zhǔn)噶爾盆地東部帳篷溝地區(qū)中新生代主要發(fā)生了4 期構(gòu)造抬升事件,分別是晚三疊世—早侏羅世擠壓隆升、晚侏羅末—早白堊世擠壓隆升、晚白堊世—古新世隆升掀斜以及中新世至今持續(xù)隆升,每期構(gòu)造事件和地層不整合、構(gòu)造變形或磷灰石裂變徑跡年齡均有良好的匹配關(guān)系。
(2)研究區(qū)晚三疊世—早侏羅世的隆升事件使得生烴速率下降,晚侏羅世—早白堊世擠壓調(diào)整對(duì)油氣成藏起決定性作用,油氣在此時(shí)成藏,晚白堊世—古新世隆升掀斜以及中新世至今持續(xù)隆升對(duì)油藏起改造和破壞作用。
(3)研究區(qū)的成藏模式為近源側(cè)向運(yùn)移自生自儲(chǔ)型,在背斜翼部巖性遮擋區(qū)和構(gòu)造高部位成藏,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷裂和不整合面控制著區(qū)域油氣的平面分布,斷裂、不整合面附近的二疊系平地泉組是油氣勘探的有利地帶。