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阿尔金断裂带两侧含油气盆地特征类比

已有 4058 次阅读 2008-4-23 15:04 |个人分类:专业

 

阿尔金断裂带两侧含油气盆地特征类比

 

郑孟林(1)、曹春潮(2)、李明杰(2)、张军勇(2)

 

((1)中国石化石油勘探开发研究院,北京,100083

(2)石油物探局研究院地质研究中心,河北涿州,072751

 

提要:阿尔金构造带东西两侧存在众多的含油气盆地,近几年勘探成果显著。本文对构造带东西两区的含油气盆地的沉积特征、构造变形特征、盆地类型及多旋回演化特征、构造活动等方面进行综合对比研究,重点剖析了自晚二叠世以来的含油气盆地形成演化及后期改造的差异,认为阿尔金构造带中新生代以来的左旋、右旋多期转换活动对西部盆地的形成、演化和后期改造起着重要的控制作用。由于阿尔金构造带的存在,使得东西两区生储盖及其组合、圈闭和后期保存等具有不同特征。在山前冲断带的油气勘探与评价中,特别是在以地质建模为指导的复杂山地地震采集、处理、解释中,加强盆地的对比研究具有重要意义。

关键词:中国西北,阿尔金构造带,含油气盆地,沉积,构造,差异

 

1.概述

阿尔金断裂构造带位于中国西部,西南起自西藏的拉竹龙,向北东东经北山延入蒙古境内,总体呈NE70°方向展布,长达2000公里,宽约150-200km是一条受到后期改造过的地块(板块)间的断隆带,其内发育数条断裂,包括阿尔金南缘断裂、阿尔金北缘断裂、三危山断裂、且末断裂、车尔臣断裂等多条主要断裂。沿阿尔金断裂带分布有中晚元古代、早古生代、晚古生代的基性岩、超基性岩岩体,说明了阿尔金构造带形成早(中-晚元古代)、活动时间长(中晚元古代—新生代),带内出露的下元古界、中上元古界被多条断层切割成菱形地块,是走滑作用的结果。

在该构造带两侧存在众多的含油气盆地,西部有库车前陆盆地,塔西南前陆盆地,阿尔金山前的塔东南坳陷及塔里木板内的海相地层油气区。东部有柴达木盆地、库木库里盆地、苏干湖盆地、昌马盆地、民和盆地、酒泉盆地、民乐盆地、潮水盆地、雅布赖盆地、六盘山盆地、巴彦浩特盆地、银额盆地等(1)。这些盆地的油气地质特征及其勘探前景一直是石油地质、地球物理学家进行研究的内容。二十世纪后期对其两侧的盆地实施地震和钻探工作,获得了不同程度的突破。

自从二十世纪末塔里木库车前陆盆地山前带发现克拉2大气田、酒泉盆地山前带获得大的突破以来,中国西部的山前带成为重要的勘探领域,油公司加大了对其勘探的力度,相继获得一些重要发现。但在阿尔金南部的两侧分别为塔西南前陆盆地和柴达木盆地,油气勘探虽然一直有新发现,却一直难以找到大的场面。其它盆地的勘探前景也难以确定。因此,加强阿尔金东西两区含油气盆地的综合研究与对比,通过东西两区含油气盆地自晚二叠世以来盆地的沉积、构造特征研究,探讨阿尔金构造带对盆地形成、演化和后期改造的控制特点,对于指导该区的整体勘探部署,早日获得大的油气发现无疑具有重要意义。

 

2.盆地的沉积、构造特征

在中国西北地区,阿尔金构造带东西两区的含油气盆地沉积特征、构造变形特征和后期改造强度及多旋回演化特征等存在较大的差异。这种差异在早二叠世末结束板块开合运动,进入陆内盆地演化时期表现的最为明显。

21 深部构造背景

深部结构对盆地的形成演化特征和浅层构造都具有重要的控制作用,重力和航磁异常图清楚地反映了阿尔金构造带和其东西两区具有不同深部结构特征。

1)重力场特征

从布格重力异常图分析(图2),阿尔金断裂构造带为中国西部非常清晰的串珠状重力高异常带,其北东向的重力异常走向与塔里木盆地北西向的重力异常走向存在明显差异,其间的异常分区线,可能是车尔臣-星星峡断裂的位置,代表了阿尔金断裂构造带的西北边界。构造带的东南界为非常显著的重力异常梯度带,梯度带向北东方向延伸至北山地区与北祁连重力梯度带相接。

以阿尔金重力异常带为界,东西面貌存在很大差异,阿尔金以西的重力异常具有南北分带性。塔里木北部的重力低异常区比塔西南的高异常区具有更复杂的基底。阿尔金以东可划分为两大重力异常区,北祁连-柴达木为重力低异常背景,异常等值线主要呈北西西向展布,柴达木盆地是重力低异常背景中的相对重力高值区。北祁连以北的阿拉善-银额地区表现为北东向的串珠状的变化剧烈的异常等值线,这与该区发育火山岩有关,需要特别提出的是该区还存在近东西向异常特征,为该区不同期不同方向盆地叠合后的现今表现。

2)航磁特征

航磁异常的东西分区性比重力异常更为清晰(图3),阿尔金断裂构造带的航磁异常等值线表现为北东东向,车尔臣-星星峡断裂和敦煌南的阿尔金南缘主断裂都表现为明显的航磁异常分区线,断裂带内异常等值线变化平缓。以阿尔金磁异常带带为界东西存在较大的差异。

阿尔金以西存在塔中近东西向高磁异常带,最高可达200nT。高磁异常体的存在可反映两方面的内容,一是该区存在高磁性的地质异常体,二是该区存在稳定基底,结合地质资料及前人的研究成果,塔中地区存在的高磁异常体被认为是震旦纪裂谷的反映。因此,塔里木盆地的基底南北存在较大差异,塔中以南较塔中以北基底具有更强的稳定性。最为引人注目的是塔西南地区的高磁异常带呈北东向展布,存在四大北东向高磁异常带,这与塔西南西昆仑山前带的构造变形在走向上的分段性紧密相关,说明其变形特点具有深部构造背景。

阿尔金以东与西部相比整体表现为相对平缓的异常区,可划分为两个次级异常区,龙首山以南的祁连-柴达木地区整体表现为北西向宽缓的磁异常,以北为变化较剧烈的北东向的磁异常,银根地区以负异常背景为主要特征,阿拉善地区为北东向正磁异常区,显示两地区基底的差异性,地质资料说明北部为海西期末的造山带,南部具有稳定的地块。

总之,异常图都显示出西部的稳定基底较东部完整,且造山带与地块(板块)间的关系比较清楚,深部构造背景存在的这种明显差异决定了东西两区的盆地演化特征差异。

22 盆地地层沉积特征

1)上二叠统

上二叠统在塔里木盆地残存于北部坳陷的西部、塔中、巴楚和塔西南地区。为一套棕褐色泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩等,满2井钻遇302,塔中地区一般厚200左右。沉降中心位于塔西南地区,暗色泥岩发育,最厚可达400

阿尔金以东的上二叠统主要分布在两个地区。北部沉降带沿走廊和北祁连呈北西西向展布,向东与鄂尔多斯盆地相连,为河流相、滨湖相紫色及杂色砂岩、砾状砂岩和砂质泥岩。南祁连的南部,柴达木北部存在北西向向南东方向呈剪刀状的滨浅海盆地,为紫红、灰白色为主的碎屑岩建造,夹灰岩。

2)三叠系

塔里木三叠系与上二叠统沉积类似,沉积区向东、北迁移,主要发育在塔里木的满加尔和库车地区,满加尔为稳定地块内的坳陷沉积,库车地区为南天山山前的前陆盆地建造,为湖相砂岩、泥岩、煤系。

阿尔金以东的走廊、北祁连地区分布零星,为河流碎屑岩沉积。南祁连三叠纪盆地与二叠纪类似,沉积范围缩小,中下统为海相,为灰岩、碎屑岩建造,上统为海陆交互相砂泥岩夹碳质页岩。柴达木南缘的祁漫塔格山地区仅存在上三叠统火山岩系。

3)侏罗系

塔里木的侏罗系主要发育在板块与造山带结合的部位,为河湖相的含煤岩系,暗色泥岩发育,是库车前陆盆地的重要烃源岩。

东部侏罗系广泛分布于众多的小型盆地中,如柴达木盆地、民和盆地、潮水盆地、昌马盆地、苏干胡盆地、西吉-双临盆地,为湖泊、沼泽相的砂岩、泥岩煤层,油页岩在多数盆地中发育,其中以民和盆地的油页岩最为发育,钻井钻遇厚度最大达35

4)白垩系

西部的下白垩统在塔西南、库车为一套陆相的碎屑岩建造,是盆地内的重要储层,上白垩统在库车盆地缺失,塔西南为海相泥岩、灰岩建造。

东部的白垩系在走廊及其以北地区为湖泊相的泥岩、砂岩,灰岩,泥灰岩,为一套优质的烃源岩,地层沉积厚度大,至少在5000以上(酒泉盆地)。该区大部地区缺失上白垩统,在银额地区发育一套火山岩。祁连以南的白垩系主要为河流相的碎屑岩建造,厚度薄,柴达木北缘厚约800

5)新生界

塔里木盆地整体沉降,以昆仑山前和南天山山前沉降最强烈,下第三系下部在库车、塔西南砂岩、泥岩和石膏。下第三系上部和上第三系由陆相砂岩、膏岩和泥岩组成。在塔西南新生界厚2000-10000,形成山前带重要的储盖组合。阿尔金以部的柴达木、库木库里盆地沉降最为强烈,为湖泊相的泥岩、砂岩互层沉积,柴达木盆地为砂泥岩互层,最厚可达16000,暗色泥岩是盆地的重要烃源岩。北部的祁连、走廊地区沉积薄,主要为河流相、滨浅湖相建造。

 

23 多旋回盆地的演化特征

两大构造区的中新生代盆地的规模,叠合、复合特点等存在较大差异。塔里木自晚二叠世至今,以形成大型沉积盆地为主要特征。塔里木晚二叠世至今的不同时代的盆地规模较大,沉积范围广,沉积盆地范围都在10万平方公里以上,为大型沉积盆地。

塔里木晚二叠世盆地主要发育在西部,沉积中心位于西南部。三叠纪盆地与二叠纪相比向东向北迁移(图4),盆地主体区位于阿瓦提—满加尔一带,为陆内坳陷,在库车形成前陆盆地。侏罗纪为断陷盆地,沉积区主要在库车、轮台至塔东地区,库车地区的沉积范围较三叠系扩大。三大时代的盆地纵向上总体有部分叠置的特点。但在南天山山前的库车坳陷侏罗纪盆地与三叠纪盆地在主体部位为继承沉积。

阿尔金以东,盆地演化与西部存在明显不同。晚二叠世,北部的阿拉善、走廊地区仅有局部沉积,为陆源碎屑岩建造,南祁连南部为滨浅海相和海陆交互相沉积,沉积区总体表现为向南的退却。三叠纪,沉积范围继续向南缩小,三叠系沉积局限,不发育生油岩,这与塔里木盆地的向北东迁移形成鲜明的对比。

侏罗纪至白垩纪,沉积盆地同前期存在明显不同,形成的盆地数量多、规模小,盆地内存在多个沉积沉降中心。

24 盆地构造活动特征

在阿尔金以西,一般认为塔里木二叠纪、三叠纪在山前为前陆盆地,地块内为坳陷盆地,侏罗纪盆地为断陷盆地,但原型盆地在后期改造过程中遭到严重破坏,目前都是表现出大型的挤压构造为特征(图5),使原型盆地特征难以识别,只能从大地构造背景中进行分析、判断。在南天山山前的库车前陆盆地,三叠纪末的印支运动仅在盆地的隆起区或盆地边缘有表现,显示为侏罗系与三叠系的不整合,在坳陷的主体部位为整合或平行不整合接触关系,沉积中心的迁移不明显。

在阿尔金以东,侏罗纪和白垩纪的原型盆地特征显示的较清楚。在三叠系沉积之后,遭受了强烈的隆升剥蚀。侏罗纪形成了众多的断陷盆地,主要有柴达木、民和、潮水、雅布赖等盆地。这些盆地都部分保留了侏罗纪断陷的特征(图6a)。早白垩世,走廊及其以北地区形成了酒泉、民乐、雅布赖、银额、巴彦浩特等断陷盆地,这些盆地均受NENNE向正断裂的控制,正断裂的结构特征在地震剖面上显示的非常清楚(6b)

喜山期,阿尔金东、西构造活动强度和活动方式不同,西部表现为昆仑山、南天山向盆地内的逆冲推覆,山前形成了成排成带的构造,对原型盆地的破坏最为强烈,沉积、沉降中心多在山前,前陆盆地的结构清楚。东部虽然也是以挤压为主,但前陆盆地结构特征不明显,柴达木盆地的沉积、沉降中心的迁移表现为由西向东,阿尔金构造带的活动对盆地沉积、沉降的影响更明显。

25 构造变形特征

库车、塔西南前陆盆地第三系的膏岩层为十分重要的区域性滑脱层,对盆地的构造变形具有重要的调节作用,使得盆地深浅层构造变形特征不同(图5。膏岩层下部以发育基底冲断、叠瓦扇构造、复杂断块和三角带,上部以膏岩层为滑脱面发育推覆、断展褶皱等构造

在阿尔金以东,盆地深浅层构造变形的差异不是由于塑性层的存在,而是由于上下构造发育特征不同形成。在柴达木盆地,以T2´为界可划分为上下两大构造层(图7),下构造层发育近东西向和近南北向、北北西向断裂为主要特征,该两组构造在狮子沟—乌南地区对油气成藏具有重要控制作用。上构造层以发育北西向成排成带构造为主要特征。盆地断裂主要表现为基底卷入的逆冲断裂(图8)。

酒泉盆地在白垩纪存在一组与祁连造山带近于垂直的北东向的正断层,这些正断层在剖面上显示为箕状簖陷(图6b),控制了盆地地层的展布和生油岩的分布。新生代盆地的走向与造山带平行。构造带仅形成于山前,受基底冲断裂的控制(图7),发现的老君庙、窟窿山等油田都在这类储油构造上。

 

3.阿尔金构造带活动与含油气盆地形成

阿尔金构造带在不同的时期具有不同的活动方式,一直是西北地区重要的构造调节带。东西两区的盆地形成演化特征存在较大的差异,这种差异是由于阿尔金构造带长期活动的结果。

31 阿尔金构造带的活动与盆地迁移

塔西南晚二叠纪盆地为挤压背景下的前陆盆地,随着持续挤压,三叠纪,塔西南开始抬升,盆地向北迁移,并在南天山山前形成前陆盆地。东部南祁连晚二叠世盆地和三叠纪盆地总体表现为向南东方向退缩。在这种挤压背景中,阿尔金构造带表现为右旋走滑。

32 阿尔金构造带的活动与侏罗纪盆地的形成

阿尔金东南缘的昌马、苏干湖、柴达木、吐拉等盆地发育一组近东西断裂,与阿尔金东南缘主断裂呈锐角相交,从地震和MT资料分析这组断裂具有反转构造特征,在侏罗纪为正断层,控制了地层的展布,指示了阿尔金的右旋走滑。后期这组断裂发生反向活动,显示了阿尔金的左旋走滑与盆地后期改造。

33阿尔金构造带新生代活动与盆地形成

通过柴西新生代不同时期的沉降中心与断裂的叠合分析,显示了阿尔金南缘断裂自早第三纪至今曾经发生过多次的左旋和右旋作用(图9),早第三纪早期为右旋(路乐河组-下干柴沟组下段沉积时期),东西两区的盆地表现为伸展断陷,库车、塔西南盆地发生海侵。早第三纪晚期为左旋(下干柴沟组上段沉积时期),柴达木盆地沉降中心向南迁移,海水退出塔里木。晚第三纪早期为右旋(上干柴沟组沉积时期),主要表现为大型坳陷泛盆沉积。上油砂山组沉积时期至今表现为左旋,东西两侧的盆地均受到了强烈的后期改造。

 

4.结论

1)阿尔金两侧沉积盆地形成、演化和后期改造特征的不同显示阿尔金断裂带的分区特征,阿尔金断裂带在晚二叠世至今发生了多次的右旋、左旋转换,这种转换与盆地的演化特征相一致。

2)盆地演化不同最终导致两侧石油地质特征不同。阿尔金以西的库车、塔西南山前带至少存在两套烃源岩,塔西南地区寒武-奥陶系、上二叠统、侏罗系都是很好的烃源岩,库车存在三叠系、侏罗系烃源岩。第三系膏岩是很好的区域盖层,盐下构造保存完整,构造成排成带,成藏条件优越。

阿尔金以东,盆地一般只存在一套主要烃源岩,或以侏罗系为主要烃源岩,或以白垩系为主要烃源岩。柴达木盆地虽然存在侏罗系、第三系、第四系三套烃源岩,但分别分布在北缘、西部和东部,三区为独立的含油气系统。基底冲断构造发育,后期保存条件较差。

3)东西两侧山前带的现今构造变形特征存在较大差异,在山前带的油气勘探与评价中,特别是以地质建模为指导的地震采集、处理、解释一体化攻关中,加强对比研究,可降低勘探风险,提高效益。

本文是在物探局技术发展中心张玮、高岩、李建雄、赵建章等领导的指导下完成的。黄忠范对本文进行了英文翻译并提出了许多重要的修改建议。潘良云、李洪革、沈亚等提供了最新研究资料。参加本课题研究的还有万里平、尚华、贾文彦、严惠华。本文引用了青海油田分公司、塔里木油田分公司、物探局地调五处及其它单位的内部资料,在此表示衷心感谢。

 

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