沁水盆地晋中地区构造特征及圈闭评价

王付斌， 王 博, 董志刚， 赵俊兴

(1.中国石化 华北分公司，郑州 450006;2.成都理工大学 a.地球物理学院，b.沉积地质研究院，成都 610059;3.天骏电器公司，中山 528415)

沁水盆地晋中地区构造特征及圈闭评价

王付斌1， 王 博2a, 董志刚3， 赵俊兴2b

(1.中国石化 华北分公司，郑州 450006;2.成都理工大学 a.地球物理学院，b.沉积地质研究院，成都 610059;3.天骏电器公司，中山 528415)

在构造演化、井震结合、二维地震资料精细解释的基础上，分析沁水盆地晋中区块断裂特征。通过工区断裂分布及组合、构造背景及演化，确定主干断层，将晋中区块划分为晋中断陷、太谷斜坡、太谷凸起、榆社斜坡、武乡凹陷五个构造单元。编制并研究构造图，分析圈闭要素。综合研究后认为,工区内成藏的有利区带在榆社斜坡构造带上，为盆地后续的勘探开发工作提供借鉴。

晋中区块； 地震资料解释； 圈闭评价； 有利区带

0 引言

沁水盆地是山西隆起区分布范围最广、保存地层较全的一个复向斜构造，不仅是我国重要的产煤基地，也是最有前景的煤层气盆地，受到国内、外的广泛关注。沁水盆地煤层气的勘探开发工作从90年代开始，主要集中在沁水盆地的南部和中东部，目前已进入商业化生产阶段。晋中地区位于沁水盆地北部，中石化于2013年开钻晋中1井，钻至奥陶系马家沟组，测井解释煤层气4层，含气层2层。同年在该区部署9条测线，东西向测线间距为8 km,南北向测线间距为12 km,设计满叠长度共计500.38 km。这些为研究晋中地区构造特征及圈闭评价提供了资料基础。

受华北地台构造演化影响，沁水盆地经历了早中侏罗世的挤压褶皱和晚侏罗世-早白垩世的拉张裂陷以及白垩世-古近纪挤压反转三个构造期次[1]。

1 区域构造

在华北板块构造运动的控制作用下，沁水盆地的构造沉积演化从中晚元古代的海相沉积和之后的海陆，过渡到最后的复式向斜构造的形成，经历六个阶段：

1)中晚元古代。研究区的南部为古秦祁海，北部为古兴蒙海。期间受太平洋和印度洋板块对华北地台的俯冲影响，导致盆地在晚元古代抬升形成陆地。

2)晚古生代末。华北地区的构造活动依旧控制研究区的构造演化，石炭至二叠纪，盆地接受沉积作用，本溪-太原组发育海相、滨海相、过渡相沉积[2]。

3)至三叠纪。印支晚幕构造运动--在太平洋板块俯冲作用与扬子板块和华北板块之间的剪刀状碰撞结合作用共同影响下[3]，华北地区各构造单元逐渐产生差异分化，盆地受到近南北向的挤压应力从而导致遭受抬升剥蚀作用，展开独立的演化过程，盆地内的构造单元发展比较稳定。

4)早中侏罗世是盆地构造主要形成阶段。由于太平洋和印度洋板块对华北地台的俯冲作用，沁水盆地遭受来自北西西--南东东方向的近东西向的挤压应力，产生出许多的北东向构造。晚侏罗世，由于地壳的强烈活动作用，造成了盆地内遭受来自北西西--南东东方向拉张应力，从而形成一系列张性断裂。盆地抬升后受到剥蚀作用，西部吕梁山，东部的太行山开始形成。

5)早白垩继承晚侏罗的抬升剥蚀作用。地壳剧烈活动导致工区西侧受到拉张应力，致使晋中断陷成型，太行山吕梁山最终定型。太平洋和印度洋板块的俯冲作用使得盆地仍然遭受抬升剥蚀，奠定了其复向斜构造的基础[4]。

6)白垩世至古近纪。盆地持续遭受抬升剥蚀，晋中断陷由于抬升较高，虽然为断陷构造，并未接受古近纪沉积。新近纪至第四纪，研究区继续接受抬升剥蚀，区内的陷落普遍接受该时期的沉积，喜山运动产生的挤压应力场对工区内的持续改造，最终形成目前的构造样式(图1)。图2为现今地形图和地震测线位置。

图1 现今构造样式Fig.1 Precent tectonic the style

图2 现今地形图及测线位置Fig.2 Current topographic map and survey-line location

2 构造解释

在构造沉积演化分析的基础上，进行二维地震工区的精细化解释。通过子波提取、制作合成记录、层位标定和追踪、时深转换，最终构造成图(图3)[5]。

图3 构造解释工作流程Fig.3 The workflow of the construction interpretation

2.1 层位标定

合成地震记录层位标定是连接地震、地质和测井工作的桥梁，其核心工作是利用测井曲线和地震子波模拟井旁地震记录，实现测井层位到地震层位的标定和映射[6]。对工区内晋中1井制作合成记录，明确各目标层位的反射特征，并进行层位追踪解释(图4)。

追踪解释从过井测线开始(东西向EW167测线和南北向SN379测线)，测线位置如图2，总结反射特征，并在保证闭合的情况下向其他测线展开。标志层选取C3t2(石炭系太原组2段煤层底部)，该层反射能量强且连续性好。结合时深关系，以标志层为参照，总结其他层位的反射特征。解释过程中遇到不清晰不确定的同相轴追踪时，适当放大解释窗口，对照上、下同相轴的特征和变化规律，或是跳过该段向后寻找相似特征的同相轴，对比分析，细致解释进而完成层位追踪。

图4 合成记录及层位分布Fig.4 Synthesis record and stratigraphic location distribution

2.2 断层解释

2.2.1 构造单元划分

通过研究区内二维地震资料，从各个构造体系发育特点展开分析，结合地震、地质、钻井等资料深入研究构建研究区整体的构造框架。分析工区内主要断层，最终确立四条主要断层：F1、F2、F5、F3。将工区划分为晋中断陷、太谷斜坡、太谷凸起、榆社斜坡与武乡凹陷(图5)。

图5 工区构造Fig.5 Construction of the working area

2.2.2 断层解释

对工区内的断层在地震剖面上作出精准解释。地震剖面上断层判别主要依据有同相轴错段、扭曲、反射结构不同，同相轴数目增减、消失、合并，同相轴相对上升或下降，同相轴局部弯曲等[7](图6、图7)。确认断层的性质，断点位置，解释三级以上断层次断裂剖面展布。

2.2.3 断层分析

根据地震资料分析，研究区内的断层平面展布见图8。通过分析工区内断层的各类要素以及地震剖面，总结研究区内断裂特征如下：

图8 断层平面分布图Fig.8 Maps of the fault plane

1)主要断层组系为NE-SW向，以逆断层为主，个别正断层、断裂角度高，有走滑性质。

2)在挤压反转阶段——早燕山到晚燕山，在区内由挤压应力至拉张应力再到挤压应力过程中，构成Y字型断裂组合。

3)主要断层规模大(长度大、断距大)，大小断裂向上断达近地表，形成时间晚，破坏性大，对油气保存不利。

图7 EW167测线剖面断层Fig.7 Fault of the EW167 line section

构造单元断层号性质级别倾向走向延伸长度/km断距/m断开层位F1正2北西北东41.621005.24O1s-Q太古斜坡F6逆3北西北北东2037.92O1s-QF7逆3北西北东22.8640.81O1s-QF2逆2北西北东50.61001.69O1s-Q太谷凸起F8逆3南东北北东21.482.49C2b-T1lF9逆3北西北东15.93131.23O1s-T2e2F10逆3南东北东17.9649.69O1f-T2E1F11逆3南东北东7.7876.54C2b-T1hF12逆3南东北东7.55133.65O1s-T2e1F13逆3南东北东7.4969.58O1s-T2e2F4逆2北西北北东63.5678.96O1f-T2e1F14逆3北西北东11.1379.63O1f-T2e2F15逆3南东北东14.7689.4C2b-T1hF16逆3北西北北东24.37276.32O1f-T2e2F17逆2南东北北东44.9672.35C2b-T2e2F18逆2南东北东13.1766.21O1s-QF19逆2南东北东5.2882.36O1s-T2e2F5逆2北西北北东64.31110.36C2b-T1h榆社斜坡F20逆2北西北东5.1597.66O1f-T2e1F21正2南西北东18.4860.37C2b-T1hF22逆3北东北东4.0892.63O1f-T1hF23逆3南东北东6.4162.09C2b-T1LF24逆3北东北东5.4982.33C2b-T1lF3逆2南东北东28.2583.6O1s-T2e2武乡凹陷F25逆3南东北北东18.7599.67O1f-T1hF26逆3北东北东8.7732.46O1f-T1h

4)太谷斜坡(断垒)构造破碎。太谷凸起主断裂及局部构造发育，形成多个NE-SW向断块，相对较破碎。榆社斜坡断裂不发育，断层规模较小，相对稳定，武乡凹陷主断裂及局部构造发育。

四条主断裂将工区划分为晋中断陷、太谷斜坡、太谷凸起、榆社斜坡、武乡凹陷，各构造单元断层要素见表1。

2.3 构造成图

在完成层位追踪工作以后，分析并建立速度场。利用速度场，结合层位和合成记录时深关系，得到速度模型，进行时深转换得到深度数据[8]；利用测井地质分层对深度数据进行井校并平滑处理;最后编制上石盒子组底、下石盒子组底、山西组底、太原组底共四个层位平面构造图(图9)。

图9 工区内构造图Fig.9 Structure diagram of the working area(a)上石盒子组底部构造；(b)下石盒子组底部构造;(c)山西组底部构造；(d)太原组底部构造

从图9可以看出，研究区内断裂及圈闭(依附在断层上的深红色区域)有继承性，整体构造由北西-南东呈两边低中间高的趋势。太谷斜坡、太谷凸起断裂较为发育，断裂分布较多，武乡凹陷断裂相对发育，榆社斜坡构造相对稳定。

3 圈闭评价

对上石盒子组、下石盒子组、山西组与太原组深度构造图进行圈闭统计研究，并在地震剖面找到相关证据，对圈闭高点埋深、闭合面积、闭合高度等进行统计如表2～表5所示。

根据上述圈闭在构造图上的分布以及要素分析可以看出1、5、8号构造，闭合面积较大，发育较好，继承性较好。然而均位于断裂发育带上，并不利于油气保存。

表2 晋中山西组圈闭要素Tab. 2 Trap elements of Shanxi formation in Jinzhong

表3 晋中太原组圈闭要素Tab.3 Trap elements of Taiyuan formation in Jinzhong

表4 晋中下石盒子组圈闭要素Tab.4 Trap elements of Xiashihezi formation in Jinzhong

表5 晋中上石盒子圈闭要素Tab.5 Jinzhong Shang Shihezi trap factor

4 结论

晋中地区属于构造强烈改造区，该区燕山期以来构造活动强烈，地层抬升剥蚀厚度大，NE-NNE(北东-北北东)向断裂发育，形成一系列断背斜构造，中大断裂角度高、发育近地表。按构造特征可以划分出“晋中断陷、太谷斜坡、太谷凸起、榆社斜坡、武乡凹陷”构造单元。区内构造活动强烈，“通天断裂”发育，保存条件较差，勘探应选择构造相对稳定的区域。

根据地震剖面及构造研究解释出26条断层，从断层性质来看，逆断层为主，部分为正断层。这些断裂对于构造圈闭破坏性是严重的，对于煤系地层游离气的保存是不利的。从解释结果来看，研究区西北晋中断陷构造变形强烈，保存条件差。位于工区西部文水靛头野外地质调查可以看出，太原、山西组地层直立，构造变形较强(图10)。工区东部构造变形较弱，榆社斜坡构造相对稳定。工区内构造圈闭存在，但多被断裂“切割”(中大断裂角度高、发育近地表)，保存条件差。勘探应选择构造相对较为稳定的区域，榆社斜坡区构造断层较少，相对稳定，应该为下步重点勘探区域。

图10 文水靛头野外调查Fig.10 Field survey of Diantou Wenshui

[1] 李月, 林玉祥, 于腾飞. 沁水盆地构造演化及其对游离气藏的控制作用[J]. 桂林理工大学学报, 2011, 36(6):740-744.

LI Y, LIN Y X, YU T F. Tectonic evolution of qinshui basin and its control effect on free gas reservoir [J]. Journal of guilin polytechnic university, 2011, 36 (6) : 740-744.(In Chinese)

[2] 吕建伟. 沁水盆地及左权区块烃源岩评价[D]. 北京：中国地质大学, 2012.

LU J W. Evaluation of hydrocarbon source rocks in qinshui basin and left power block [D]. Beijing:China university of geosciences, 2012. (In Chinese)

[3] 黄宝春, 周烑秀, 朱日祥. 从古地磁研究看中国大陆形成与演化过程[J]. 地学前缘, 2008, 15 (3) :348-359.

HUANG B C, ZHOU Y X, ZHU R X. China, paleomagnetic study formation and evolution of [J]. Earth Science Frontiers, 2008, 15 (3): 348-359. (In Chinese)

[4] 和丽娜. 沁水盆地煤型气生成过程及成藏期次研究[D].北京:中国地质大学(北京), 2012.

HE L N. Study on the formation process and accumulation period of coal type gas in Qinshui basin [D]. Beijing:China University of Geosciences, 2012. (In Chinese)

[5] 何樵登. 地震勘探原理和方法[M].北京：地震出版社, 1996.

HE Q D. Principle and method of seismic prospecting, [M].Beijing: Seismological Press, 1996. (In Chinese)

[6] 王轶. 地震层位标定方法综述及应用[J]. 重庆科技学院学报(自然科学版), 2011, 13 (1) :40-42.

WANG Y. Seismic horizon calibration method is summarized and the application of[J].Journal of Chongqing University of Science and Technology (natural science edition), 2011, 13 (1): 40-42. (In Chinese)

[7] 刘峰, 牟中海, 蒋裕强, 等. 小断层的地震识别[J]. 地球物理学进展, 2011, 26 (6) :332-337.

LIU F,MOU Z H,JIANG Y Q, et al. Seismic identification [J]. Progress in geophysics, small faults, 2011,26 (6): 332-337. (In Chinese)

[8] 王硕, 张琼, 刘欢, 等. 叶三拨地区三维地震构造解释[J]. 四川文理学院学报, 2014, 24 (2):67-70.

WANG S, ZHANG Q, LIU H, et al. 3-D seismic interpretation of three leaf area [J]. Journal of Sichuan University of Arts and Science, 2014, 24 (2): 67-70. (In Chinese)

ThetectoniccharacteristicsandtrapevaluationofJinzhongareainQinshuibasin

WANG Fubin1， WANG Bo2a， DONG Zhigang3, ZHAO Junxing2b

(1. North China Branch Company，SINOPEC，Zhengzhou 4500062，China;2.Chengdu University of Technology，a.Geophysics School，Chengdu University of Technology，b.Institute of Sedimentary Geology，Chengdu 610059，China;3.Tian Jun Electrical Appliance Co. Ltd.， Zhongshan 528415，China)

Based on the analysis of tectonic evolution, borehole combination and two-dimensional seismic data, the fracture characteristics of Jinzhong block in Qinshui basin are analyzed. Through the fault distribution and combination, tectonic setting and evolution, the main faults are identified. From which the Jinzhong blocks are divided into five tectonic units, namely, Jinzhong fault depression, Taigu slope, Taigu uplift, Yushe slope and Wuxiang depression . Then, compiling and studying the structural drawing and analyzing the trap elements are conducted. After comprehensive research, it is considered that the favorable zone in the work area is on the Yushe slope tectonic belt, which provides the basis for the subsequent exploration and development of the basin.

Jinzhong block; seismic data interpretation; trap evaluation; favorable zone

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.05.09

2017-06-28 改回日期： 2017-07-31

王付斌(1973-)，男，硕士，主要从事鄂尔多斯盆地油气勘探研究， E-mail：wderdos@163.com。

1001-1749(2017)05-0636-07