塔里木盆地西南坳陷东部构造特征及对油气成藏的控制

何　娟，王　毅，刘士林，何登发

(1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京　100083； 2.中国地质大学 能源学院，北京　100083)



塔里木盆地西南坳陷东部构造特征及对油气成藏的控制

何娟1，王毅1，刘士林1，何登发2

(1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京100083； 2.中国地质大学 能源学院，北京100083)

摘要：运用断层相关褶皱理论对位于塔西南坳陷东部的玛扎塔格、玉北1及和田南构造带进行了几何学与运动学特征分析。研究表明，玛扎塔格断裂带主要发育深浅2套断裂系统，深部断裂系统形成断层传播褶皱，浅层为冲断构造；玉北1构造带构造变形主要集中在古生界，发育复合叠加型断层传播褶皱；位于西昆仑山前的和田南断裂带为逆冲前缘带，由多个滑脱层共同作用形成构造楔。加里东晚期—海西早期、海西晚期及喜马拉雅期是影响该地区构造形成和演化的主要时期。该地区油气成藏受断裂控制影响明显，喜马拉雅期该地区的地层发生大规模掀斜改造，使得麦盖提斜坡枢纽部位与巴楚隆起南缘构造带成为油气富集的有利区带。

关键词：断层相关褶皱；断裂带；构造特征；油气成藏；西南坳陷；塔里木盆地

塔里木盆地是中国陆上最大的含油气盆地，经历了多期构造运动，该盆地内发育的断裂多为叠加复合型断裂[1]。塔西南地区虽然已发现了鸟山、柯克亚、玉北1井等油气田，但总体勘探程度低。已发现油气田的成藏过程分析表明，其成藏均与西昆仑地区喜马拉雅期逆冲推覆构造活动密切相关[2-5]，局部构造的最终定型受同一个构造动力学系统控制。目前，对于塔西南地区玛扎塔格、玉北1及和田南构造带的构造几何特征及运动期次还存在不同观点[6-9]。本文在精细地震剖面解释基础上，运用断层相关褶皱理论对这3个构造带开展几何学分析和动力学过程研究，以期对塔西南坳陷其他油气有利成藏区带分析提供参考。

1区域地质概况

塔西南坳陷位于塔里木盆地西南部，北与中央隆起区相连，东部紧邻东南断隆带，西南部止于西昆仑造山带与铁克里克隆起[4]。研究区位于塔西南坳陷东部的麦盖提斜坡和叶城—和田凹陷(图1)。塔西南地区古生界与中生界地层普遍发育不全。依据前人研究成果可知，研究区下古生界地层发育较全，构造高垒带缺失中上奥陶统—志留系，泥盆系—中生界主要分布在山前带，其余地区整体上不发育。在古近系底部与中寒武统地层中发育2套膏盐层[4]，既是区域性地层标志，也是塔西南地区构造变形的主要滑脱层。

塔西南坳陷构造演化大体可分为5个阶段：(1)早中寒武世塔里木盆地处于区域性伸展背景，主要发育碳酸盐岩局限台地与蒸发台地，后期发生构造反转；(2)晚寒武世—早中奥陶世伴随着昆仑洋的演化，在玉北1井以东发育了近东西向的水下低隆，和田古隆起雏形形成，在隆起区发育一些高能环境沉积；(3)晚奥陶世—中泥盆世随着昆仑洋的俯冲、消减，古隆起范围进一步扩大，泥盆纪早—中期古隆起上的下古生界地层遭受进一步剥蚀，局部高点上已剥蚀至中奥陶统，和田古隆起基本定型；(4)石炭纪—二叠纪塔西南地区发育被动大陆边缘，石炭纪发育了一套以碳酸盐岩为主，夹有细粒碎屑岩的沉积建造，二叠纪中晚期以碎屑岩沉积为主，海相沉积退出该地区；(5)新生代受特提斯构造域演化控制，新生代早期发生的又一次海侵，沉积了一套较厚的碳酸盐岩和膏岩地层，中晚期受喜马拉雅造山运动的影响，麦盖提地区由原来的向北倾斜变为现今的向西南倾的斜坡形态[5]。

2主要断裂构造变形特征分析

2.1玛扎塔格断裂带构造变形特征

玛扎塔格断裂带位于塔里木盆地中西部，它是巴楚隆起与麦盖提斜坡的分界断裂。该断裂带总体呈北西西向，西起古董山断裂带，东至玛东断裂带，南北宽约10 km，东西长约100 km[6]。

图1　塔里木盆地过西南坳陷东部主要断裂带的剖面图及构造位置

图2　塔里木盆地过玛扎塔格断裂带AA′地震剖面

2.2玉北1构造带构造变形特征

对位于麦盖提斜坡之上的玉北1构造带，本文从三维工区中截取了过玉北1井的南北向BB′地震剖面(1753测线)(图3)展开精细解析。

BB′地震剖面位于玉北1构造带的中部，断裂及其构造变形发育于古生界之中，而明显区别于玛扎塔格断裂带。沿寒武系底部的膏盐层发育一条低角度逆冲断层，由西北向东南方向逆冲，向上止于石炭系地层底部；在断层端点上方的三角形区域，地层发生了卷入式变形，且在背斜前后两翼之上的石炭系地层中发育同沉积地层(图3)。

2.3和田南断裂带构造变形特征

和田南断裂带位于和田凹陷南部，是西昆仑逆冲推覆构造前陆冲断带的组成部分，纵向上由推覆体和多个逆冲断片叠加而成，受和田滑脱断层控制[10]。该断裂带位于造山带的前缘带位置，构造变形较造山带内部要简单，为油气成藏的有利区域。

从过和田南断裂带东段西侧的CC′地震剖面(图4)中可看出，该断裂带主要是由沿和田滑脱断层自南向北朝麦盖提斜坡逆冲的大型逆冲推覆体构成，在逆冲推覆体内部发育多个次级逆断层，推覆体前端还可见反向逆冲断层。此外，和田滑脱断层上下两盘古生界地层出现大面积重复，表明上盘沿断层面发生了较大规模的位移。

图3　塔里木盆地过玉北1构造带

3断层相关褶皱特征与识别

3.1玛扎塔格断裂带构造几何学特征

从AA′剖面(图2)断层相关褶皱轴面特征不难看出，两断层之间夹持的逆冲断块具有背斜两翼不对称的特征。先期形成的北断层其上发育断层相关褶皱，该褶皱前翼地层倾斜较窄、陡，而后翼较为宽、缓[6]，表明该断层相关褶皱在未被南断层改造之前，其前端向斜位置基本“固定”在北断层端点之上[11]，北断层向上断层滑移量减少，为褶皱作用所吸收，在背斜中存在轴面分叉点(图5a)，现今的形态应是断层后期发生突破改造而成。轴面特征与断层成因表明，该构造类型属于断层传播褶皱。

图4　塔里木盆地过和田南断裂带CC′地震剖面

浅部断裂系统中，沿古近系膏盐层发育的逆冲断层之上地层被挤压推出地表，从而无法观察褶皱全貌，但结合出露地表形态和地下断层根部特征可得出，在浅部断层之上仅发育断层转折褶皱[12]。

3.2玉北1构造带构造几何学特征

BB′地震剖面(图3)中的逆断层之上古生界地层发生褶皱变形，形成的背斜存在前后两翼不对称特征，前陡而后缓；此外前翼地层有加厚现象，在褶皱形成过程中褶皱前翼轴面基本固定[2]，因此认为该断裂带发育的是轴面固定的断层传播褶皱。但其又同时具有其他类型断层传播褶皱的特点，如在背斜前后两翼的上部地层中发育同沉积构造，揭示了该构造还具有生长断层传播褶皱特点[13]。此外，在断层端点前方的三角区域，地层发生了卷入变形，且褶皱后翼轴面交于一点，这是三角剪切变形的特征。因此该断裂带总体上为复合型断层传播褶皱。

图5　塔里木盆地玛扎塔格断裂带运动学特征

3.3和田南断裂带构造几何学特征

根据CC′剖面(图4)中和田滑脱断层上下两盘地层出现重复，且断层一直延伸至和田凹陷当中，分析认为在断层相关褶皱形成之初，断层上覆褶皱吸收了断层滑移量发生巨大构造变形，但由于剧烈的挤压作用使得断层突破褶皱前翼，形成现今这种形态的破裂——冲断褶皱。此外，持续的挤压作用还造成新生界地层沿古近系膏盐层被动反冲至褶皱之上[14]，在褶皱前端形成反冲断层。这样由下伏和田滑脱断层和褶皱前端反冲断层共同围限的三角区域构成了构造楔[6]，由古生界地层组成的构造楔沿滑脱层向盆地方向楔入。

从断层及其相关褶皱的轴面进行识别与划分来看，褶皱前翼的逆冲断层以高角度沿二叠系地层顶部上倾，断距向上逐渐变小，在断层之上形成前后两翼不对称背斜，且背斜轴面在前翼发生分叉，断层断点又一直位于向斜之下，为典型的断层传播褶皱特征。根据轴面分析，逆冲推覆体内部的次级断裂之上同样发育断层传播褶皱。

4断层相关褶皱运动学特征

4.1玛扎塔格断裂带运动学特征

从地震剖面解释结果并结合区域构造背景，认为该断裂带的形成主要经历了3期构造运动(图5)。

(1)加里东中晚期(图5a)。地层厚度变化表明加里东早期该地区处于拉张环境，玛扎塔格断裂带北断层为正断层，至加里东中晚期受区域挤压应力作用断层发生反转，形成沿基底内部滑脱面由麦盖提斜坡向巴楚隆起方向逆冲的逆断层，并在该断层之上发育断层传播褶皱，由于持续的挤压作用断层后期突破褶皱前翼。

(2)海西晚期(图5b)。断层活动加剧，此时主要形成了切割深部北断层的南断层。该逆冲断层深达基底，并具有一定的走滑性质，倾向与北断层相反，两断层共同夹持形成逆冲断块。

(3)喜马拉雅晚期(图5c)。构造运动最为强烈[15]，中新世末至上新世强烈的逆冲走滑运动对深部断裂系统形态进行了叠加改造。另外在早更新世，沿古近系底部膏盐层形成滑脱断层，强烈地自南西向北东方向的逆冲，导致浅部逆断层之上地层抬升至地表并遭受剥蚀，形成玛扎塔格山。

4.2玉北1构造带运动学特征

该构造带的形成演化主要受3期构造运动影响(图6)。

图6　塔里木盆地玉北1断裂带运动学特征

(1)加里东中晚期(图6a)。受区域性挤压作用影响，沿寒武系底部膏盐层发育向南东方向逆冲的逆断层，断层上覆下古生界地层发生褶皱作用，局部构造高部位古生界遭受强烈剥蚀，此时形成轴面固定断层传播褶皱，当褶皱作用无法调节断层的滑移后便发生突破。

(2)海西早期(图6b)。受古特提斯洋关闭、古西昆仑造山作用的持续影响[16]，在褶皱两翼处形成了同沉积地层。该生长地层以早期奥陶系残余地层为底，超覆于褶皱隆起两侧，形成生长断层传播褶皱。

(3)海西晚期(图6c)。断层的活动性逐渐减弱，先期形成的背斜隆起之上接受稳定沉积，受断层活动影响石炭系—二叠系地层均有变形，此时形成了三角剪切断层传播褶皱。喜马拉雅期处于构造的转换部位，受前陆沉降负载机制以及巴楚隆起的基底隆起影响，新生代沉积自身形成一套向盆地方向减薄的楔状体，楔形体具有自我变形调节，所以麦盖提斜坡新生界内没有明显构造变形发生[4,6]。

4.3和田南断裂带运动学分析

和田南断裂带形成于喜马拉雅期(图7)，渐新世形成了和田南断裂带的雏形(图7a)。该时期受西昆仑造山带强烈活动的影响，先期沉积的地层沿古近系底部膏盐层滑脱，向北东方向大规模逆冲推覆[17]，和田滑脱断层之上发育大型断层转折褶皱。

图7　塔里木盆地和田南断裂带形成与演化特征

至中新世(图7b)，持续的挤压作用使和田滑脱断层不断向麦盖提方向推进，最终突破断层转折褶皱前翼形成断层冲破褶皱。同时，褶皱的前端发育反向逆冲断层，它与和田滑脱断层共同围限出一个三角带，形成构造楔(图7c)。此外，在逆冲推覆体的后端还发育前展式的逆冲断层。

5构造演化及对油气圈闭的影响

通过以上分析认为，影响该地区构造形成和演化的时期主要有3个。

(1)加里东晚期—海西早期。在加里东早期拉张环境背景下形成的断裂后期遭受应力反转，因此在地震剖面的中下寒武统地层中多见反转构造，而此时的和田古隆起的形成并持续隆升造成构造高部位遭受剥蚀，因此在该地区缺失部分古生界地层。该阶段主要发育了玛扎塔格断裂带深部断裂系统与玉北1构造带的雏形，也为岩溶缝洞碳酸盐岩储层的形成奠定了基础。

(2)海西期晚期。受中特提斯洋关闭的影响，塔西南地区处于区域挤压环境，为玛扎塔格断裂带深部断裂系统形成与改造的主要时期，玉北1构造带断层相关褶皱也主要形成于该时期。

(3)喜马拉雅期。受西昆仑山从中新世开始强烈逆冲作用的影响，麦盖提斜坡发生大规模的地层掀斜反转，并在昆仑山前形成了和田南断裂带，在构造应力作用下还对玉北1构造带和玛扎塔格深部断裂系统进行了改造，同时发育了玛扎塔格浅部逆冲断裂。

塔西南东部地区构造形成与演化过程的研究对该地区油气勘探具有重要的指导意义。麦盖提斜坡玉北1构造带主要形成于加里东到海西期，构造作用形成的褶皱为岩溶古地貌的形成提供了条件，形成了奥陶系岩溶—缝洞型储集体[18-21]。另外断层未突破二叠系地层，构成了良好的储盖组合，为早期圈闭中油气藏的保存起到了关键作用。如前所述，玉北地区在喜马拉雅期处于构造枢纽部位，变形弱，保存条件好，因而是油气勘探的有利区带。此外，断裂的形成可使寒武系烃源岩生成的油气沿断裂运移至多套储集层中，如发现于玛扎塔格构造带的和田河气田便是以寒武系烃源岩作为油气源，并以石炭系巴楚组生物碎屑灰岩作为主要储集层、奥陶系碳酸盐岩为次要储集层形成的背斜型油气圈闭。

6结论

(1)运用断层相关褶皱理论，对玛扎塔格、玉北1及和田南构造带进行几何学与运动学特征的分析，该地区在斜坡带位置主要发育断层传播褶皱，但受多期区域构造运动影响，形成的断层相关褶皱多为复合叠加型；而在造山带附近，主要发育大型逆冲推覆体，形成构造楔。

(2)影响塔西南坳陷东部地区断裂带构造形成和演化的时期主要有3个：加里东晚期—海西早期、海西晚期及喜马拉雅期；而中寒武统与古近系底部发育的膏盐层为逆冲断层的发育提供了有利条件。

(3)塔西南坳陷东部地区主要发育石炭系与奥陶系储集层，而喜马拉雅期发生在该地区的地层大规模掀斜改造，对油气成藏与调整产生了重大影响，使得麦盖提斜坡构造转换枢纽部位与巴楚隆起南缘构造带成为油气富集的有利区带。

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(编辑徐文明)

Characteristics of fault structure and its control on hydrocarbon accumulation in the eastern part of southwestern Tarim Basin

He Juan1, Wang Yi1, Liu Shilin1, He Dengfa2

(1.SINOPECPetroleumExploration&ProductionResearchInstitute,Beijing100083,China;2.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

Abstract:High resolution interpretations of seismic profiles in the eastern part of southwestern Tarim Basin have been accomplished with the application of fault-related folding geometry principles. The Mazhatage fault zone developed both shallow and deep fault systems, and formed fault propagation folds in the deep fault system and thrust structures in the shallow fault system. The Yubei1 tectonic zone was deformed in the Paleozoic strata, and developed mixed fault propagation folds. The Southern Hetian thrust and nappe fault zone is located in front of the western Kunlun orogeny, and developed structural wedges. The Late Caledonian-Early Hercynian, Late Hercynian and Himalayan periods are important for structural formation and evolution in this area. Faults controlled hydrocarbon accumulation in the study area. A large-scale tilting movement took place in the study area during the Himalayan period. Therefore, the pivot part of Maigaiti slope and the southern margin of Bachu uplift are hydrocarbon enrichment zones.

Keywords:fault-related folds; fault zone; tectonic feature; hydrocarbon accumulation; Southwestern Depression; Tarim Basin; Tarim Basin

文章编号：1001-6112(2016)03-0326-07

doi：10.11781/sysydz201603326

收稿日期：2015-09-29；

修订日期：2016-04-13。

作者简介：何娟(1987—)，女，硕士，从事石油地质综合研究。E-mail：hejuan.syky@sinopec.com。

基金项目：中国石化科技部项目“塔里木盆地中央隆起构造解析与物理、数值模拟研究”(P15089)资助。

中图分类号：TE121.2

文献标识码：A