柴西南翼山构造形成演化及其对油气成藏的控制

于冬冬 ，张永生 ，侯献华 ，邢恩袁 ，王琳霖 ，李凯 ，2

（1.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083）

柴西南翼山构造形成演化及其对油气成藏的控制

于冬冬1，张永生1，侯献华1，邢恩袁1，王琳霖1，李凯1，2

（1.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京 100037；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083）

在柴西区域演化史分析的基础上，利用平衡剖面恢复了南翼山构造的形成过程，最后结合油气藏解剖，分析了南翼山构造演化对油气成藏的控制作用。结果表明，南翼山构造的形成与柴西区域演化相匹配，其经历了3个演化阶段：路乐河期至下油砂山期处于弱伸展阶段，发育小型断陷；上油砂山期至狮子沟期为弱挤压阶段，构造应力反转，受NNE—SSW向挤压，狮子沟期挤压加强，形成背斜雏形；第四纪强烈挤压阶段，形成现今的背斜构造。构造形成演化对成藏的影响体现在油气储集、运移和成藏期次3方面：构造演化控制了裂缝的发育期次及分布，从而改善了南翼山低孔低渗储层质量；翼北和翼南2条深断裂及伴生裂缝，构成了油气运移的通道；喜山中期和晚期2次关键构造运动，控制了油气成藏期次。

新生代；构造演化；油气成藏；南翼山构造；柴达木西部

柴达木盆地西部地区发育古近系—新近系陆相含油气系统，经过60余年的勘探开发，发现了南翼山、七个泉、跃进、油砂山、油泉子和狮子沟等十几个油田，是青海油田主力产区［1-2］。长期以来，柴西地区的构造特征备受地质学者关注，但是其新生代构造演化存在较大分歧，主要是关于古近纪—新近纪的盆地性质，早期划分为古近纪坳陷和新近纪反转盆地2个阶段［3］，后来有学者提出始新世—上新世发育前陆盆地、第四纪山间盆地［4］，近年来多认为先后经历了走滑拉伸和挤压推覆两大阶段，但其转换时间上存在争论［5-7］。南翼山构造作为柴西北地区的主力油气田，前人也对其开展了大量工作，主要集中在沉积环境、构造变形特征、储层特征和油气来源等方面［8-17］，对其形成演化的关注相对较少，而且构造演化对油气成藏的控制作用研究也不够深入。

本文在前人研究的基础上，从柴西地区构造演化出发，利用南翼山地区地震资料解释及平衡剖面复原，分析了南翼山构造的形成过程，并结合其油气成藏特征，研究其形成演化对油气聚集成藏的影响。

1 地质概况

柴西地区夹持于阿尔金山与东昆仑山之间，构造变形复杂，断层和褶皱呈带状发育，总体为NW向，从南向北构造特征明显不同，可划分为昆北断阶、尕斯断陷、茫崖凹陷、大风山凸起和一里坪凹陷等5个次级构造单元［18］（见图1）。

图1 柴西地区构造单元划分及研究区位置

南翼山构造位于柴西茫崖凹陷，西北为红沟子和小梁山构造，东北为尖顶山构造，东南为油泉子构造，西南为咸水泉构造，为一大型箱状背斜，长轴NW—SE向，约40 km。核部出露狮子沟组，翼部出露第四系，地表多见风蚀残丘［9-11］。南翼山构造沉积了5000余米的新生界地层，钻井资料显示，自下而上发育路乐河组（E1-2）、下干柴沟组（E3）、上干柴沟组（N1）、下油砂山组（N21）、上油砂山组（N22）和狮子沟组（N23）［9-10］。

2 构造演化特征

作为柴西地区盆地内部的一个三级背斜，南翼山的形成与柴西地区的构造演化密切相关，分析柴西区域构造演化史对恢复南翼山的形成过程至关重要。

2.1 柴西地区构造演化

柴达木盆地是在前侏罗纪地块基础上发育起来的中新生代陆内沉积盆地［19］。前人普遍认为柴西地区在早中侏罗世发育断陷盆地，晚侏罗世至白垩纪发生构造反转，白垩纪末期的燕山晚期运动造成了新生界与中生界的角度不整合［5-7］。柴西地区新生代的构造演化受周缘造山带构造活动控制，在阿尔金和东昆仑山造山带造成的挤压-走滑区域应力背景下，发生了喜马拉雅多期构造运动。通过对阿尔金山和东昆仑山的活动时期以及柴西的沉积特征进行综合分析，发现柴西经历了3个演化阶段，即古新世—中新世早期弱断陷阶段、中新世中期—上新世早期坳陷阶段和上新世晚期—第四纪隆升剥蚀阶段（见图2）［20-22］。

图2 柴西地区新生代主要构造事件

古新世至始新世，印度-亚洲板块碰撞导致青藏高原开始隆升，构造应力在始新世传到高原北部，阿尔金断裂和东昆仑山断裂发生左行走滑，在二者的联合作用下，柴西地区发育走滑拉分盆地［23-25］。路乐河组与下伏地层的不整合和成分复杂的粗碎屑沉积特征都反映了这次构造活动［26］，而且其下粗上细的正旋回层序是断陷盆地中常见的序列［4］。渐新世断陷盆地继续发育，一直持续到中新世下油砂山组沉积期间，柴西地区以英雄岭一带为沉积中心，沉积了大面积的半深湖相泥岩［27-28］。

中新世随着青藏高原陆内俯冲作用的加剧，阿尔金断裂在中新世中期开始大规模的走滑［24-25，29］，东昆仑山前生长地层表明，东昆仑山此时开始向北逆冲［25，30］，柴西构造应力发生发转，以NE—SW向的挤压为主，前期形成的断陷湖盆逐渐萎缩，进入坳陷演化阶段。上油砂山组由盆地向山前超覆进积，覆盖在下伏地层之上。从沉积相上看，上油砂山组三角洲沉积面积扩大，湖相沉积向东迁移，碎屑沉积物明显增多，向东岩性逐渐变细［31］。

上新世晚期，喜山晚期运动对柴达木盆地影响巨大，受阿尔金山强烈左行运动以及东昆仑山和祁连山强烈俯冲的影响，柴西受到NNE—SSW向的挤压应力［7］，形成了大量的NWW—SEE向构造，柴西地区全面隆升，湖盆衰亡，以冲积扇、河流相粗碎屑沉积为主［31］。第四纪，隆升持续，沉积中心迁移至柴东三湖地区［28，31］，柴西遭受严重的风化剥蚀，多个背斜核部出露上油砂山组、狮子沟组，第四系基本被剥蚀殆尽，柴西地区呈现现今的构造格局。

2.2 南翼山构造演化

南翼山构造受2条相向倾斜的逆冲断裂控制，背斜顶部较宽缓，转折端较陡，向两翼变缓。新生界地层为连续沉积，未见不整合，且每层厚度稳定，岩性一致，核部第四系地层被完全剥蚀，难以通过生长地层来判断背斜的形成时代。在此利用平衡剖面来恢复南翼山构造的形成演化过程。

平衡剖面复原表明，南翼山构造形成演化经历了3个阶段：1）路乐河组至下油砂山组沉积时期，南翼山构造处于拉张应力环境下，翼南和翼北2条断裂均为正断层，发育小型断陷。该阶段剖面伸展率很小，变形微弱（见图3a—3d）。2）上油砂山组至狮子沟组沉积时期，构造应力反转，开始发育背斜。上油砂山组沉积期间，开始受NNE—SSW向挤压应力的影响，正断层变成逆断层，但地层变形幅度不大，尚未发育背斜。狮子沟组沉积时，南翼山构造继续受挤压作用，地层变形幅度逐渐增大，发育背斜雏形（见图3e—3f）。3）第四纪期间，南翼山背斜形成。第四纪早期受喜马拉雅晚期运动的影响，NNE—SSW向挤压应力进一步加强，翼北和翼南断裂发生较强烈逆冲，南翼山构造不断隆升，形成“两断夹一隆”的背斜形态，同时核部地层不断遭受风化剥蚀（见图3g）。从南翼山构造整个形成过程来看，与柴西地区的构造演化史基本匹配。

3 油气成藏特征

南翼山构造发育多套含油气层系，包括上油砂山组、下油砂山组、上干柴沟组和下干柴沟组上段，主力层系为浅层上油砂山组油藏和深层下干柴沟组上段凝析气藏，呈现“上油下气”的特征［10］。

图3 南翼山构造形成演化过程

浅层上油砂山组油藏埋深45～1450 m，储层岩性以藻灰岩、泥晶灰岩为主，储集空间主要有溶孔、成岩缝、微孔隙等［32］。油源对比显示，油气来源于上干柴沟组烃源岩［15-16］，断裂作为主要的疏导体系沟通油源。上油砂山组和狮子沟组的钙质泥岩、膏盐和盐岩形成了优质区域盖层。流体包裹体测温表明，浅层油藏形成于上新世晚期—第四纪时期［17］，为下生上储型（见图4）。

深层下干柴沟组上段凝析气藏埋深2900～3200 m，以泥灰岩和钙质体积分数较高的泥岩、砂岩、粉砂岩为主，呈典型的混合沉积特征［12-13］。气藏储集空间主要为裂缝和溶孔，其中构造裂缝占主要地位［10-11］。前人通过地化指标分析，认为油气来自本地和小梁山凹陷的下干柴沟组上段烃源岩［15-16］，运移通道为断裂及其伴生裂缝，为自生自储型气藏，经历了中新世晚期、上新世晚期—第四纪 2 个主要成藏关键期（见图4）［17，32-33］。

图4 南翼山构造油气藏成藏事件

4 构造演化对油气成藏的控制作用

4.1 对储层物性的影响

南翼山构造深浅2套储层岩性均为混积岩，包含碳酸盐岩、黏土矿物和碎屑岩［12-13］。浅层储层发育薄层水平层理，物性相对较好。深部储层以块状为主，物性很差，属低孔低渗致密性储层，主要依靠构造裂缝来提供储集空间，因此构造裂缝是形成有效储层的关键。构造作用对储层的影响主要表现在对裂缝的形成控制上，而裂缝形成的动力来源于断层和褶皱作用。

实验测试显示，裂缝的形成具有多期性，早期裂缝形成于中新世早期［10］，此时南翼山背斜尚未形成，但翼北和翼南2条断裂已经存在，表明裂缝的发育主要是受断层控制。狮子沟组沉积后，背斜构造逐渐形成，褶皱作用加强，对前期裂缝改造，并形成新裂缝。露头和岩心裂缝观测及统计分析表明，裂缝主要分布在背斜核部曲率较大部位和断裂附近［10-11，34-35］。

4.2 对油气运移的影响

地球化学分析表明，南翼山构造浅层石油来源于下伏上干柴沟组烃源岩，深层的凝析气来源于下干柴沟组上段［15-16］。翼南和翼北2条断裂切割深度大，从中生界直至地表，沟通了烃源岩层和储层，是主要的疏导体系。同时断裂伴生的裂缝为油气的侧向运移提供了通道。另一方面，深大断裂也对油藏造成了破坏，由于翼北断裂断至地表，造成了油气的部分散失，在南翼山构造东北翼地表见渗出的原油（见图5）。

图5 南翼山构造油气运移示意

4.3 对成藏期次的影响

构造演化对油气成藏过程有控制作用，沉降期有利于发育烃源岩，隆升剥蚀期往往形成构造圈闭［36］。从构造演化史可看出，南翼山构造经历了喜山中期和喜山晚期运动，其中喜山晚期运动对其形成影响巨大，这2期构造运动与油气藏的形成时期相匹配。喜山中期构造应力场发生反转，此时下干柴沟组烃源岩开始生烃［32］，但构造圈闭还未形成。喜山晚期下干柴组烃源岩进入生烃高峰，上干柴沟组烃源岩开始生烃［32］，在该期构造运动影响下，构造圈闭成型，同时储层和盖层配置良好，而后持续的挤压隆升形成了大量的断裂和裂缝，浅层形成油藏。

5 结论

1）柴西地区新生代构造演化受阿尔金山和东昆仑山联合控制，经历了古新世—中新世早期弱断陷、中新世中期—上新世早期坳陷和上新世晚期—第四纪隆升剥蚀等3个演化阶段。南翼山构造的形成与柴西地区演化史相匹配。路乐河期至下油砂山期发育拉张背景下的小型断陷构造，上油砂山期构造应力发生反转，受NNE—SSW向挤压作用，狮子沟期挤压加强，形成背斜雏形，第四纪受喜山晚期运动的影响，强烈的挤压隆升作用持续进行，形成了现今的背斜构造。

2）南翼山构造演化对成藏的影响主要体现在油气储集、运移和成藏期次3个方面。早期裂缝发育受断层控制，后期受褶皱作用影响，构造演化通过控制裂缝的发育来改善南翼山低孔低渗的储层质量；翼北和翼南2条深断裂及伴生裂缝作为主要的疏导体系，连通烃源岩与储层，构成了油气运移的主要通道；喜山中期和晚期两次关键构造运动控制了南翼山构造生烃以及圈闭和疏导体系的形成，与油气藏的形成时期相匹配。

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（编辑 赵旭亚）

Formation and evolution of Nanyishan Structure and its control on hydrocarbon accumulation in western Qaidam Basin

YU Dongdong1,ZHANG Yongsheng1,HOU Xianhua1,XING Enyuan1,WANG Linlin1,LI Kai1，2
(1.MLR Key Laboratory of Saline Lake Resources and Environments,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.School of Geosciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

Based on analysis of the evolution history in the western Qaidam Basin,the formation and evolution of the Nanyishan Structure were restored by using balanced section.Combined with the anatomy of oil and gas reservoirs,the structural evolution of Nanyishan and its control on the hydrocarbon accumulation were analyzed.The results show that the formation of the Nanyishan Structure is consistent with the regional evolution of the western Qaidam,which has undergone three stages of evolution:small rift was developed in weakly extensional stage from the Lulehe age to the lower Youshashan age;weakly compression stage from the upper Youshashan age to the Shizigou age,the tectonic stress reversed,an anticline began to form from extrusion of the NNE-SSW direction in the Shizigou age;current anticline structure in Quaternary intense compression stage.The influence of structural evolution on hydrocarbon accumulation is reflected in reservoir,migration and accumulation periods.The structural evolution controlled the development and distribution of fractures,which helped improve the quality of low porosity and low permeability reservoirs.Yibei Fault,Yinan Fault and relational fractures are the channels of oil and gas migration.The two key tectonic movements in the middle and late Himalayan periods controlled the hydrocarbon accumulation period.

Cenozoic;structural evolution;hydrocarbon accumulation;Nanyishan structure;western Qaidam Basin

中国地质调查局地调工作项目“青藏高原北部盐湖锂等新能源资源综合调查”（121201103000150012）

TE122.3+1

A

10.6056/dkyqt201706002

2017-05-01；改回日期：2017-09-10。

于冬冬，男，1989年生，在读博士研究生，主要从事盆地构造分析、盐类矿床与油气地质研究。E-mail：radon1203@163.com。

张永生，男，1963年生，研究员，博士生导师，主要从事盐类矿床与油气地质研究。E-mail：zys_601@126.com。

于冬冬，张永生，侯献华，等.柴西南翼山构造形成演化及其对油气成藏的控制［J］.断块油气田，2017，24（6）：740-744.

YU Dongdong，ZHANG Yongsheng，HOU Xianhua，et al.Formation and evolution of Nanyishan Structure and its control on hydrocarbon accumulation in western Qaidam Basin［J］.Fault-Block Oilamp;Gas Field，2017，24（6）：740-744.