塔里木盆地塔中北斜坡断裂体系与油气关系研究

2012-11-09苏东坡西南石油大学资源与环境学院四川成都610500

长江大学学报(自科版) 2012年4期

关键词：加里东奥陶统塔中

苏东坡 (西南石油大学资源与环境学院，四川成都 610500)

韩杰，王振宇，张敏 (中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒 841000)

塔里木盆地塔中北斜坡断裂体系与油气关系研究

苏东坡 (西南石油大学资源与环境学院，四川成都 610500)

韩杰，王振宇，张敏 (中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒 841000)

塔中北斜坡是塔里木盆地塔中地区的重要勘探区域，具有构造演化期次多、断裂系统发育、油气分布规律复杂等特点，深入探讨断裂体系与油气的关系对于勘探开发具有重要的指导意义。依据区域构造演化特征，结合地震、地质等资料，在研究区识别出中加里东期北西向逆冲断裂体系、晚加里东期北西向逆冲断裂体系、加里东末期～早海西期北东向走滑断裂体系，分析了各期断裂体系与生排烃史的配置关系及对油气分布的控制作用，其中中加里东期断裂体系控制油气运聚的基本格局；晚加里东期断裂体系控制构造圈闭的发育与分布；加里东末期～早海西期断裂体系控制油气富集。指出该区油气主要富集于加里东末期-早海西期断裂及其交汇部位，在勘探开发中要注重断裂对油气的控制作用。

塔里木盆地；塔中北斜坡；断裂体系；油气关系

1 区域构造演化特征

塔中地区位于塔里木盆地中央隆起中段，西与巴楚断隆相接，东与塔东低隆相连，呈北西向，北部紧邻满加尔坳陷，南部为塘古孜巴斯坳陷(见图1)。塔中隆起经历多期的构造运动，是一个继承性发育的大型古生代古隆起，自早古生代～泥盆纪形成以来，构造相对稳定，地层发育比较齐全，仅在顶部遭受剥蚀；晚古生代至中新生代稳定隆升，未受断裂强烈切割破坏[1-4]。

1.1早加里东期——碳酸盐岩台地发育阶段

震旦纪至早奥陶世早中期，古塔里木板块东北边缘为被动大陆边缘，陆缘拉张活动从东北向西南扩展，逐渐形成了库鲁克塔格-满加尔坳拉槽原型盆地和塔西克拉通内坳陷原型盆地，形成了东深西浅的沉积古地理格局，并控制了寒武纪～早奥陶世沉积环境的分布和发展演化。

1.2中晚加里东期——古隆起形成期

奥陶世晚期，区域构造应力场开始由南北向的拉张向南北向的挤压转化。塔中5井至Ⅰ号断层东段一带，塔中Ⅰ号同生断层带开始发育，它是由多阶断层组成的基底深断层，宽十余公里，走向近南北。早奥陶世晚期-晚奥陶世早期阶段，南缘造山带及盆内从拉张环境转为挤压环境，塔中地区发生整体隆升，北西向古隆起已具雏形，在隆起的高部位因剥蚀作用造成地层缺失。隆起形态不对称，此时隆起西高东低。晚陶世末期，塔中地区受东南部强烈的冲断挤压，形成东高西低的构造格局。加里东晚期运动使志留系地层隆升并遭受剥蚀。经过奥陶纪末和志留纪末2次区域性挤压抬升，塔中古隆起形成。

1.3早海西期——古隆起调整改造期

泥盆纪末期的海西早期构造运动波及整个盆地，是塔里木盆地一次重要的构造变动，它使塔中低凸起进一步隆升并定型，泥盆系、志留系地层遭受强烈剥蚀，形成下石炭统与下伏地层间的角度不整合接触。自西向东，石炭系地层呈超覆沉积，反映了石炭系沉积前的古地貌呈东高西低。经过加里东晚期和海西早期的构造运动，塔中古隆起和其上的左行雁列式背斜、逆断层带的构造格局基本形成。

1.4海西晚期～燕山期——古隆起整体升降期

石炭纪～白垩纪，塔中地区与周缘地区连为一体，成为稳定的克拉通内坳陷的一部分，仅存在微弱构造调整和局部活动。印支～燕山期，塔中隆起主要表现为整体沉降和翘倾，对古隆起的形态影响不大。

图1 塔中地区构造位置图

1.5喜山期——快速深埋期

新生代塔里木盆地克拉通区进入快速深埋期，塔中地区整体沉降，厚达2000m以上，寒武-奥陶系古隆起碳酸盐岩顶面埋深多4000～6000m，发生南东向翘倾，缺乏断裂，局部低幅度构造发生微弱调整，形成重要的构造运动成藏期。

2 断裂发育期次及特征

塔中北斜坡发育多期次、多类型的断裂系统，这与塔里木盆地区域构造背景和应力环境密不可分。塔中北斜坡主要存在3期断裂体系，即中加里东期北西向逆冲断裂体系、晚加里东期北西向逆冲断裂体系、加里东末期～早海西期北东向走滑断裂体系[5-7]。

2.1中加里东期北西向逆冲断裂体系

中加里东时期，古昆仑洋发生强烈的俯冲削减，在南北向构造挤压作用下，受早期构造格局的影响，形成塔中Ⅰ号断裂带等北西向逆冲断裂体系，并控制了塔中北西向古隆起的构造格局。塔中Ⅰ号断裂带为发育在塔中古隆起的北缘与满加尔凹陷转折端上的逆冲断裂，是构成塔中隆起与北部坳陷的分界断裂，呈北西走向，断裂长约218km，最大落差1500m。塔中Ⅱ号断裂带位于塔中隆起与塘古凹陷之间，是发育在隆起向凹陷转折端的边界逆冲断裂，延伸长度81km，呈北西西、北东走向。中央断裂带位于塔中隆起的轴脊部位，由背冲断裂和所夹持的断垒块构成，呈北西向展布，南缘断裂长89km，北缘断裂长52km，最大落差900m。该期断裂体系形成了塔中地区南北分带的构造格局。

2.2晚加里东期北西向逆冲断裂体系

晚加里东期塔中古隆起继承性发育，以褶皱抬升为主，中部抬升剥蚀强烈，断裂继承性发育，早奥陶世南北向冲断作用力逐渐向塔中中央潜山区释放，形成与塔中Ⅰ号断裂伴生的北西向逆冲断裂体系。该级断裂发育时代稍晚于塔中Ⅰ号断裂，活动在中晚奥陶世，断裂方向与塔中Ⅰ号断裂较为一致，主要为北西西-南东东和北西-南东向，断穿上寒武、下奥陶统和上奥陶统灰岩，断至上奥陶统桑塔木组砂泥岩段，断裂活动强度也是东强西弱，断距在30～600m之间，平面延伸广。

2.3加里东末期～早海西期北东向走滑断裂体系

加里东末期～早海西期，塔里木克拉通的南、北两侧皆发生强烈的碰撞作用，导致塔中隆起带进一步抬升，并且斜向碰撞作用也使隆起带内压扭性构造进一步加强，使塔中地区处于左旋压扭应力场中。塔中北斜坡受北西向斜向挤压作用，由于基地存在北东向隐伏断裂，造成沿北东向隐伏断裂上的剪切变形，形成系列北东向的左旋走滑断裂体系。这种剪切变形明显切割早期形成的北西向冲断层，冲断带被切割成小块体，依次左行滑动，造成了塔中地区东西分块的构造格局。走滑断裂向上断至志留系～泥盆系，极少进入上覆地层，志留纪末-晚泥盆世前是走滑断裂的主要发育期。

3 各断裂体系与生排烃史的配置关系

塔里木盆地台盆区主要有2套烃源岩，即寒武系～下奥陶统烃源岩和中上奥陶统烃源岩。这2套源岩的厚度、有机质丰度、有机质类型及成熟度均存在显著差异。寒武系～下奥陶统烃源岩分布面积广、厚度大、有机质丰度高，是一套重要的烃源岩；中～上奥陶统烃源岩分布范围局限，主要分布于台地斜坡和台内低凹部位，有机质丰度低，现今处于生油阶段，与寒武系～下奥陶统烃源岩相比较，生烃量非常有限。

塔中北斜坡油气主要来源于寒武系～下奥陶统烃源岩，中～上奥陶统烃源岩有少量贡献。寒武系～下奥陶统烃源岩在中加里东期北西向逆冲断裂体系活动时期尚未生烃；晚加里东期北西向逆冲断裂体系活动时期，达到生烃门限，开始生烃；加里东末期～早海西期北东向走滑断裂体系活动时期，达到生油高峰，大规模生油，现今处于高成熟演化阶段，原油裂解成气。

4 断裂体系对油气分布的控制作用

4.1中加里东期断裂体系控制油气运聚的基本格局

中加里东期塔中Ⅰ号断裂带发生强烈的北东向冲断运动，形成了塔中地区北西向巨型断隆的构造格局，奠定了塔中北斜坡海相碳酸岩盐的油气地质条件，大型古隆起控制了台-盆(隆-凹)分异及台缘高能相带和台地岩溶带的发育，进而控制了烃源岩和碳酸盐岩原始储集相带的形成和分布。该期断裂构造作用为下奥陶统大面积高能滩的发育奠定了基础,同时塔中隆起发生强烈的抬升遭受风化剥蚀，缺失上奥陶统吐木休克组、中奥陶统一间房组地层，形成鹰山组顶面大型不整合，使得鹰山组顶部发育准层状大型风化壳岩溶型储层，同时不整合面也可作为后期油气运移的优势通道。同时塔中Ⅰ号断裂带构造作用形成了台缘坡折带沉积格局，控制着上奥陶统高能台缘礁滩相沉积体系的发育与展布。另外，隆后形成的满加尔坳陷区控制了中上奥陶统的海相烃源岩的分布格局，改变了寒武-下奥陶统烃源岩只在塔东盆地相集中分布的局面。

4.2晚加里东期断裂体系控制构造圈闭的发育与分布

加里东构造活动晚期，在塔中地区形成强烈的板内构造活动，塔中以褶皱运动为主，形成了塔中复式背斜的基本格局，塔中北西向断裂带基本定型，控制了塔中南北分带的构造特征，同时也控制了构造圈闭的发育与分布。晚加里东期断裂作用，形成了寒武～奥陶系碳酸盐岩大型构造圈闭，圈闭多沿断裂带分布。圈闭与断裂系统具备了良好的配置关系，为油气运移和聚集提供了有利条件。同时，塔中北斜坡下古生界古隆起本身也是一个长期发育的巨型背斜圈闭，使得该区成为油气的有利聚集区，形成了塔中地区整体含油、局部富集的局面。

4.3加里东末期～早海西期断裂体系控制油气富集

加里东末期-早海西期，塔中北斜坡地区处于左旋压扭应力场中,形成北东向走滑断裂体系。该期断裂断穿基底，沟通了寒武系～下奥陶统烃源岩，同时，断裂活动期与生油高峰匹配，成为原油运移的优势通道，在有利的圈闭聚集成藏，形成分布广泛、规模巨大的古油藏。喜山晚期，寒武系～下奥陶统烃源岩达到生气高峰，由于走滑断裂深切基底、与现今构造应力方向一致，有利于断裂的开启，成为天然气运移的重要通道，再次发生天然气充注，目前仍处于强烈气侵调整中。因此，该期断裂体系是塔中地区油气运移的重要通道，油气主要富集于走滑断裂及其交汇部位[8](见图2)。