东秋里塔格构造带构造特征及油气勘探区带

2014-07-05张欣欣陶小晚

地质与勘探 2014年6期

关键词：库车迪克岩层

张欣欣,陶小晚,杨敏

(中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

东秋里塔格构造带构造特征及油气勘探区带

张欣欣,陶小晚,杨敏

(中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

东秋里塔格构造带是塔里木盆地库车坳陷的前缘构造带，整体表现为受新近系吉迪克组膏盐岩滑脱层控制的分层变形构造特征。盐上构造层主要发育断层相关褶皱，盐岩层以塑性流动变形为主，盐下构造层发育断层相关褶皱、冲起构造、逆冲断块等多种构造样式。依据盐下构造层变形特征，自西向东将东秋里塔格构造带划分为过渡构造段、叠瓦扇构造段、前端冲起构造段以及后端冲起构造段四段。过渡构造段内膏盐岩层发育层位由库姆格列木群转变为吉迪克组，盐下发育叠瓦扇构造；叠瓦扇构造段盐下发育典型的逆冲叠瓦构造样式；前端冲起构造段盐下发育断弯褶皱背斜，并在反冲断层的复合作用下发生冲起，主逆冲断层之下发育次级逆冲夹片；后端冲起构造段盐下发育断弯褶皱，并在背斜北翼发育一个独立的冲起构造。东秋里塔格构造带具备有利生储条件，构造分析表明过渡构造段、叠瓦扇构造段以及前端冲起构造段的盐下次级逆冲夹片具备勘探潜力，是有利的油气勘探区带。

塔里木盆地东秋里塔格挤压构造油气勘探区带

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经过多年的勘探研究，塔里木盆地库车坳陷的油气勘探工作已取得长足进展。克深-大北区域已成为库车坳陷勘探开发的主力区块，博孜、阿瓦特、神木以及迪西区块相继取得突破，使得库车坳陷北部地区的克拉苏-依奇克里克构造带成为库车坳陷的勘探热点。与之相比，库车坳陷南部的秋里塔格构造带尚未获得较大规模勘探突破，但该构造带凭借其优质的储盖组合以及良好的成藏时空匹配关系，仍然蕴藏着巨大勘探潜力(赵鹏大等，2002)，势必成为库车地区勘探开发的接替区域。东秋5、6、8井以及西秋2井的勘探失利，使得该地区的勘探工作一度处于停滞状态。但是在东秋里塔格构造带(简称东秋构造带)东部的迪那地区，迪那2井的勘探突破揭示了该区域广阔的勘探前景(朱光友等，2012)，这使得成藏条件与其接近的东秋里塔格中、西部地区再次引起勘探界关注。该区域烃源条件优秀，储盖组合完备，所以圈闭落实程度成为该地区勘探成败的关键因素。基于勘探生产需求，利用最新油气勘探资料分析东秋构造带地质结构，从构造角度探讨油气勘探潜在领域，以期为该区域的未来油气勘探部署提供思路。

1 地质概况

库车坳陷位于塔里木盆地北缘，天山与塔北隆起之间。秋里塔格构造带位于库车坳陷南缘，隶属于库车前陆冲断体系(方向等，2014；李本亮等，2011；卢华复等，2000；赵瑞斌等，2000；张开均等，1996)。依据地表构造特征，秋里塔格构造带分为东西两带，东秋构造带主要包括库车塔吾背斜及东秋里塔格背斜地区(图1)。自晚古生代末期塔里木板块与中天山岛弧碰撞拼贴，塔里木盆地北缘开始接受中、新生代沉积，发育巨厚中、新生代地层，自下而上为三叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)、古近系(库姆格列木群(E1-2km)、苏维依组(E3s))、新近系(吉迪克组(N1j)、康村组(N1k)、库车组(N2k))及第四系(Q)。白垩纪以来，随着新特提斯洋的消亡，库车地区受到持续的南北向挤压作用，并在新近纪后进入构造活动强烈期，古天山复活隆升，库车地区地层发生强烈的挤压变形，形成了现今的构造格局(郭宪璞等，2008；贾承造等，2003；李林涛等，2012；漆家福等，2009；汪新等，2002；周宇章等，2002)。东秋地区的吉迪克组膏盐岩因其独特的塑性流变特征使其既发生形变，又可作为盐上层的滑脱层及盐下层的顶部自由空间，从而该地区具有纵向分层变形的构造特征(管树巍等，2003；金文正等，2007；余一欣等，2005)。为便于描述，本文将膏盐岩层之上的地层统称为盐上构造层，膏盐岩层之下的地层统称为盐下构造层。

图1 东秋构造带地质构造纲要(据新疆库车地区地质图(1∶10万)修改)Fig. 1 Map showing structural framework of the Eastern Qiulitage structural belt (modified from the Xinjiang Kuqa regional geological map(1∶100000))1-吉迪克组；2-康村组；3-库车组；4-第四系；5-井位；6-地名；7-背斜；8-逆断层1-Jidike Formation; 2-Kangcun Formation; 3-Kuqa Formation; 4-Quaternary System; 5-well position; 6-town/village; 7-anticline; 8-reverse fault

2 地震剖面解析与构造建模

东秋地区地质情况复杂，构造样式多变，构造动力主要来自于新近系以来的南北向挤压，其构造形态与展布特征明显受到深、浅层主干断裂的联合控制，在深浅纵向以及东西横向上均存在较大差异。为全面刻画东秋构造带构造格架，共解释东秋地区地震测线41条，自西向东选取了5条代表性剖面进行精细构造解析，剖面位置如图1所示。

剖面AA’位于东秋、西秋两构造带衔接部位(图2-AA’)。古近系库姆格列木群在该位置发育膏盐岩，呈现塑性流变特征，部分位置显著增厚。依据弹性力学理论，如果物体受到单轴挤压，当内部剪切应力超过物质剪切极限时，便发生剪切破坏，可产生两组破裂面，呈“X”形发育(万天丰，1984)。所以，当受到来自南天山的南北向挤压时，东秋地区可能发育北倾的逆冲断层，亦可发育南倾的反冲断层。在该剖面位置，盐上构造层受南北向挤压作用发育南倾反冲断层F1，其滑脱消亡于库姆格列木群膏盐岩层内。断层F1南侧地层以膏盐岩层为滑脱面沿断裂向北逆冲，形成南倾单斜构造；断层F1下盘的盐上构造层表现为宽缓背斜。部分膏盐岩层沿断层F1逆冲，发育盐推覆构造。盐下构造层发育一系列北倾逆冲断层，构成“前缘叠瓦扇”构造样式，断层F3的断距略大于断层F2和F4。库姆格列木组膏盐岩层自南向北整体呈现减薄趋势，这可能与原始沉积厚度有关，但晚期构造挤压导致盐下构造层自北向南的阶梯式抬升驱动膏盐岩层自北向南流动，亦可能是膏盐岩层现今构造形态的控制因素之一。

剖面BB’经过东秋8井，钻井揭示该位置新近系吉迪克组和古近系库姆格列木群均发育膏盐岩(图2-BB’)层，具备塑性流变的岩石物理特性(图2-DD’)。该剖面浅层发育一条南倾反冲断层F1，与剖面AA’不同，该断层在吉迪克组膏盐层内滑脱消亡。以吉迪克组膏盐岩作为滑脱底面，断层F1南侧地层沿断面向北逆冲，膏盐岩层发育盐推覆构造，盐上构造层呈南倾单斜构造。盐下构造层与剖面AA’类似，发育多排逆冲构造组合，形成前展式“逆冲叠瓦扇”。该测线位置是古近系及新近系两套膏盐岩层的交汇部位，从解释结果可以看出，两套地层均发生了不同程度的塑性形变。在断层F2以南，两套膏盐岩层在南北向上交替增厚，使得岩盐层整体厚度均一，协调变形。吉迪克组膏盐岩在最南端的增厚引起了盐上地层的局部抬升，形成背斜构造。两套盐层在断层F2之上的褶皱核部均发生增厚，构造运动可能是此类盐聚集的控制因素之一。新近系膏盐岩层的增厚程度远大于古近系膏盐岩层，这可能是由于前者在该位置的盐膏比大于后者。区域钻探结果表明，从该位置向东延伸，吉迪克组的厚度不断增高，而库姆格列木群膏盐岩发育情况恰恰与之相反。区域盐上构造层主滑脱界面由古近系膏盐岩层转变为新近系膏盐岩层。

在剖面CC’中，库姆格列木组已基本不发生塑性流变，成为能干性岩层，仅有吉迪克组膏盐岩一套非能干性盐层发育大尺度塑性形变(图2-CC’)。与剖面BB’类似，浅层发育一条南倾反冲断层F1，断面滑脱消亡于吉迪克组膏盐岩层内。断层F1上盘发育盐推覆构造，下盘的盐上构造层在北倾单斜的背景之上发育小幅度背斜构造。盐下构造层发育典型的“逆冲叠瓦扇构造”，地层沿一系列断裂向南逆冲。吉迪克组膏盐岩在背斜顶部聚集增厚，向南北两侧逐渐减薄。盐层的聚集增厚仅发育在逆冲推覆部位，指示其可能与构造运动密切相关。

剖面DD’(图2-DD’)经过东秋6井，钻井资料揭示该位置古近系库姆格列木群岩性主要以泥岩和砂岩为主，吉迪克组膏盐岩高度发育。吉迪克组岩性呈现明显分层：顶部为蓝灰色泥岩，底部为底砂岩，中部的上下段发育厚层膏泥岩，中段发育高纯度膏盐岩，整体呈现能干性岩层夹持非能干性岩层的三明治结构，膏盐岩层作为该剖面范围内主滑脱层，控制盐上、盐下构造层变形。盐上构造层内的逆冲断层F1与西侧剖面不同，倾向转为北倾，断面滑脱消亡于吉迪克组膏盐岩。断层F1上盘发育盐推覆构造，下盘发育南倾单斜。盐下构造层以发育北倾逆冲断层和南倾反冲断层为主，逆冲叠瓦构造较西侧相比，断层断距增大但断片数量减少。在断层F2北侧发育一条反冲断层F5，两断层之间的地层向上冲起。该剖面位置较BB’、CC’剖面更靠近山前，挤压作用更强，可能通过发育反冲断层来吸收应力，调节应变。吉迪克组膏盐岩层在盐下构造层背斜核部之上聚集增厚。该剖面与CC’剖面在构造样式上存在较大差异。从联络线可观察到在CC’与DD’之间存在一个左行走滑断裂带，将两种构造样式分隔，西侧盐下构造层以发育多排逆冲的叠瓦扇构造为主，东侧盐下构造层则同时发育逆冲与反冲断层。

剖面EE’(图2-EE’)的盐上构造层以吉迪克组为滑脱面发育北倾逆冲断层以及相关构造，逆冲幅度较剖面DD’更小。盐下构造层发育逆冲构造和冲起构造等多种构造样式。断层F2不同于西侧剖面，其断面滑脱消亡于侏罗系内克孜勒努尔组煤系地层。在断层F2以北发育两条倾向相对的逆冲断层F6和F7，其间的地层夹块在南北向挤压作用下向上冲起，发育冲起构造。东西向联络线解释成果显示DD’与EE’剖面之间存在走滑破碎带，其分隔了两侧不同的构造样式。在剖面EE’的北部发育一条基底卷入逆冲断裂F8，切穿侏罗系。在挤压环境下，侏罗系内部亦发育小规模逆冲断层F9。吉迪克组膏盐岩层在该剖面内自北向南逐渐增厚。与西侧剖面相比，该剖面内吉迪克组膏盐岩层整体厚度明显增加，盐上、盐下构造层的构造高点在垂向上不一致。所以东秋构造带盐上、盐下构造层在平面走向上的延伸并非完全一致，具有明显的分层变形特征。

3 盐下构造层分段变形特征

由于膏盐岩层良好的封盖特性以及侏罗系、三叠系煤系烃源岩优质的生排烃条件，吉迪克组膏盐岩层之下的中生代地层成为东秋地区油气勘探的主要目标层系。因此，基于盐下地层构造样式特征进行分段性研究更具有实际意义。综合地震剖面解释成果，依据盐下构造样式特征，将东秋构造带自西向东划分为过渡构造段、叠瓦扇构造段、前端冲起构造段以及后端冲起构造段四段(图3)。

过渡构造段：该构造段位于东秋构造带最西端，是西秋构造特征样式向东秋构造特征样式转变的过渡带(图3)。地表表现为北东走向的单排山脉，呈向北凸出的弧形(图1)。该段在浅层表现为被动顶板反冲构造，上盘为南倾单斜，下盘为宽缓背斜。膏盐岩发育地层从古近系库姆格列木群(图2-AA’)逐渐过渡至新近系、古近系双膏盐岩层(图2-BB’)，并最终转变为以新近系吉迪克组膏盐岩为主的东秋构造带膏盐岩发育样式。盐岩层受南北向构造挤压，在盐下构造层各排冲起高点顶部聚集增厚。盐下构造层以发育多排逆冲的叠瓦扇构造为主，冲起地层由中生界过渡为中生界和古近系。

图2 地震剖面构造地质解释Fig. 2 Structural interpretation of seismic sections1-库车组-第四系；2-康村组；3-吉迪克组膏泥岩；4-吉迪克组膏盐岩；5-库姆格列木群-苏维依组；6-白垩系；7-克孜勒努尔组-恰克马克组-齐古组；8-前克孜勒努尔组；9-断层1-Kuqa Formation-Quaternary System; 2-Kangcun Formation; 3-gypsum-mudstone in Jidike Formation; 4-gypsum-salt in Jidike Formation; 5-Kumugeliemu Group-Suweiyi Formation; 6-Cretaceous; 7-Kezilenuer-Qiakemake-Qigu Formation; 8-pre-Kezilenuer Formation; 9-fault

图3 东秋构造带盐下构造分段示意图Fig. 3 Sketch showing subsalt structural features of the Eastern Qiulitage structural belt1-地表构造线；2-盐下构造线；3-走滑断层1-surface structural line; 2-presalt structural line; 3-strike-slip fault

叠瓦扇构造段：该构造段位于东秋构造带的中西部地区(图3)。地表为北西西走向的单排山脉，与过渡构造段地表山脉平滑过渡(图1)。浅层发育被动顶板反冲构造，上升盘表现为南倾单斜，下降盘表现为北倾单斜及宽缓背斜。新近系吉迪克组发育高纯度膏盐岩，在盐下构造层构造高点位置聚集增厚。盐下构造层发育多排冲断的叠瓦扇构造(图2-CC’)。

前端冲起构造段：该段位于东秋构造带的中东部地区(图3)，地表为近东西走向的单排山脉，与叠瓦扇构造段地表山体平滑衔接(图1)。浅层发育逆冲构造，上盘为北倾单斜，下盘为南倾单斜及宽缓背斜。吉迪克组膏盐岩在盐下构造层高部位顶端聚集增厚。盐下构造层向南发育多排逆冲，主断层之上发育断层转折褶皱，主断层与次级断层之间夹持逆冲断块；同时向北发育反冲断层，使得主逆冲断层与其之间的地层向上冲起，发育具有断弯褶皱背斜形态的冲起断块(图2-DD’)。

后端冲起构造段：该段位于东秋构造带东部地区(图3)，地表地势已较为平坦(图1)。浅层发育北倾逆冲断裂，上盘发育断层转播褶皱，下盘发育南倾单斜。盐下构造层发育多条北倾逆冲断层，以侏罗系煤系地层为滑脱面，盐下地层沿主逆冲断层向南冲起，形成断层转折褶皱。在背斜北翼发育一个冲起构造。北部山前发育一条基底卷入逆冲断层，切穿侏罗系。膏盐岩层在断弯褶皱南侧聚集加厚，导致盐上、盐下地层构造高点不一致(图2-EE’)。

自西向东，东秋构造带盐上浅层构造样式由南倾被动顶板反冲构造转变为北倾逆冲构造，断层角度存在由缓变陡再变缓的变化规律。膏盐岩发育层位自西向东由古近系库姆格列木群转变过渡为新近系吉迪克组，其作为盐上构造层底部滑脱面，普遍发育盐推覆构造，并且其聚集加厚部位逐渐南移。盐下构造层主要发育自北向南的逆冲构造，自西向东，逆冲构造发育程度减弱，反冲及冲起构造发育程度增强(图3)。

4 油气勘探有利区带

东秋里塔格构造带整体表现为受新近系吉迪克组膏盐岩滑脱层控制的盐上、盐下分层变形构造特征。膏盐岩层因其突出的封盖能力使得盐下构造层成为该区域有利勘探层系(冯松宝，2012；王招明，2014)。

库车坳陷主力烃源岩(三叠系-侏罗系烃源岩)在库车东部广泛分布，并且在凹陷中心已达到高、过成熟热演化阶段(郭继刚等，2012)。东秋构造带紧邻生烃中心区，烃源充足。钻探显示东秋地区白垩系巴什基奇克组砂体广泛发育，属辫状三角洲前缘沉积亚相，颗粒中等，分选较好，是优质砂岩储层(孟祥杰等，2014；王启宇等，2013)。在迪那地区，古近系岩性与白垩系类似，以砂岩为主，储集物性良好(朱光友等，2012)。所以，东秋地区油气成藏要素完备，时空匹配关系良好，具备较大勘探潜力。

东秋构造带西部至中部地区(图2-AA’、BB’、CC’、DD’)，盐下构造层内主逆冲断层之下，普遍发育次级逆冲断层。东秋5、6、8井的勘探目标为主逆冲断层之上的断弯褶皱背斜构造，但相继失利。其失利原因可能是背斜的弯曲幅度过大，导致核部发育一系列张性断裂，成为内部油气向上逸散的通道；加之在南北向挤压应力的作用下，高纯度的膏盐岩更倾向于向南部发生塑性流动，使得背斜顶部膏泥岩含量比例提高，降低了原有的封盖能力。与之相比，主逆冲断层之下的次级逆冲夹片具备更有利的成藏条件。首先，其继承了上盘圈闭的烃源条件和储集条件；其次，由于其属于逆冲断块，自身未发生大幅度挠曲变形，储层完整性更好；再次，北侧的膏盐岩流向此处，使得顶部膏盐岩含量增加，封盖保存条件优于上盘背斜构造圈闭。在过渡构造段、叠瓦扇构造段、前端冲起构造段的盐下构造层内，主逆冲断层之下均发育次级逆冲断层(图3)，夹于主次断层之间的逆冲夹片将是较好的勘探目标。

5 结论

东秋里塔格构造带整体表现为受新近系吉迪克组膏盐岩滑脱层控制的分层变形构造特征。盐上主要发育浅层冲断褶皱构造，盐岩层以塑性流动变形为主，盐下以发育逆冲构造为主，表现为断层相关褶皱、冲起构造、逆冲断块及其相互间的多种组合。

依据盐下构造层变形特征，自西向东可将东秋里塔格构造带划分为过渡构造段、叠瓦扇构造段、前端冲起构造段以及后端冲起构造段四段。西部盐下发育逆冲叠瓦构造。向东部延伸，盐下构造层逆冲作用减弱，冲起作用增强。

东秋构造带具备有利生储条件。从构造角度出发，结合已有钻探成果，过渡构造段、叠瓦扇构造段以及前端冲起构造段的盐下次级逆冲夹片具备勘探潜力，是有利的油气勘探区带。

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Structural Features of the Eastern Qiulitage Tectonic Belt and Hydrocarbon Exploration Implications

ZHANG Xin-xin, TAO Xiao-wan, YANG Min

(ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,Beijing100083)

The eastern Qiulitage tectonic belt is a frontal structural belt of the Kuqa depression. Different deformations appear in different structural layers. The gypsum and halite in the Jidike Formation of Neogene controls the structural style. The up-salt structural layers mainly develop fault-related folds, and the salt-rock layer develops plastic transformation, while the presalt has a series of thrust structural styles, such as fault-related folds, pop up structure and thrust blocks. Depending on the presalt deformation styles, from east to west, the eastern Qiulitage tectonic belt can be divided into 4 segments: structural transition segment, imbricate fan segment, frontal pop up structure segment and rear-end pop up structure segment. The layer developing halite is switched from the Kumugeliemu Group to the Jidike Fomation in the structural transition segment, and the presalt develops imbricate fans; the presalt of imbricate fan segment develops the classic imbricate fan structural style; and frontal pop up structure segment develops a combination of fault-bend folds and pop up structure in the subsalt layers. And there are thrust clips under the main thrust fault; rear-end pop up structure segment also develops fault-bend folds and pop up structure, but they are relatively independent. The generation and reservoir conditions for hydrocarbon of the eastern Qiulitage tectonic belt are good. The analysis of structural framework indicates that in the structural transition segment, imbricate fan segment and frontal pop up structure segment, the thrust clips under the main thrust faults have a certain exploration potential and may be favorable zones for further exploration.

Tarim Basin, eastern Qiulitage, compressional structure, hydrocarbon exploration