哈山山前带构造特征及对下步勘探的启示

李学良，林会喜，张奎华，张关龙，侯读杰

(1.海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，北京 100083；2.中国地质大学(北京)，北京 100083；3.中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

0 引 言

哈山山前带位于准噶尔盆地与和什托洛盖盆地之间，构造单元上属于准噶尔盆地西北缘前陆褶皱-冲断带的一部分。准噶尔盆地西北缘蕴藏着丰富的油气资源，在石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系及白垩系等都发现了油气藏，先后发现并投入开发10个油气田[1-6]。哈山山前带在侏罗系发现了春晖油田和阿拉德油田，展示了该区巨大的勘探潜力[7]。但该区构造变形复杂，制约了勘探进展。因此，拟通过构造样式和演化特征分析，明确哈山山前带构造变形特征，恢复该区构造演化历史，为下步重新评价该区勘探潜力及优化勘探部署方向提供指导。

1 地层发育特征

哈山山前带主要发育石炭系、二叠系、三叠系、白垩系。地表大面积出露石炭系，受达尔布特断裂控制，呈北东向带状分布，岩性主要为岛弧相关的火山岩(玄武岩、安山岩、火山碎屑岩)、近物源沉积物(砾岩、长石砂岩)、浅海与半深海沉积物(细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩、灰岩)，横向变化快。哈山南、北两侧被白垩系或古近系所超覆(图1)。

图1准噶尔盆地西北缘地质图

受多期构造运动影响，哈山山前带地层剥蚀作用强烈，根据野外地层展布和地震剖面解释成果可以识别出多期不整合构造。主要的不整合面有石炭系与二叠系之间、二叠系与三叠系之间、三叠系与侏罗系之间、侏罗系与白垩系之间。根据不整合上下地层展布特征可将其划分为5种类型：褶皱不整合、断褶不整合、削截不整合、超覆不整合、平行不整合(表1)。

表1哈山山前带地层及不整合发育概况

2 构造特征

2.1 构造样式

构造样式指同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造的总和[8-9]。受区域压扭性构造应力作用，哈山山前带主要发育走滑和收缩构造样式，同时局部地区受张力作用发育伸展构造[1-2]。根据断层及地层变形特征，哈山山前带构造样式可划分为21种。根据构造样式展布特征可归纳为浅层和深层2套系统，其中，浅层包括三叠系、侏罗系和白垩系，主要发育叠瓦冲断构造、反冲构造、生长褶皱、断展褶皱、伸展构造等。深层主要指二叠系和石炭系，主要发育生长断裂、叠瓦冲断构造、双重构造、三角带、构造楔、断弯褶皱等。

2.2 构造演化特征

哈山冲断褶皱带在形成过程中经历了复杂的演化过程,形成了复杂的构造形态[10-14]。根据地层不整合、生长构造以及构造变形分析，将哈山山前带构造演化划分为4个主要阶段：早二叠世弱挤压阶段、晚二叠世—三叠纪强烈挤压阶段、侏罗纪—白垩纪挤压拗陷阶段和新生代走滑冲断阶段(图2)。

(1) 早二叠世弱挤压阶段。伴随着石炭纪晚期的弧陆碰撞、板块碰撞活动，准噶尔盆地周缘受到碰撞、隆升、压陷作用。受逆冲推覆构造的影响和控制，在克―乌逆冲推覆构造带前缘产生前陆断陷带，即玛湖凹陷区，接受了巨厚的二叠系沉积，凹陷边缘为洪积―冲积相沉积。早二叠世为弱挤压兼具拉张构造环境，沉积了一套火山岩、沉积岩、白云岩混合地层，构造推覆运动相对较弱，风城期末发生了一次相对较强的挤压推覆运动，造成了哈山的隆升。从剖面来看，上二叠统有超覆在下二叠统之上的特征。

图2哈山山前带构造演化平衡剖面

(2) 晚二叠世—三叠纪强烈挤压阶段。海西运动末期，区域挤压构造作用加强，发育了一系列双重构造和叠瓦式冲断构造，并具有继承性和生长特征。其中，二叠纪末是推覆构造形成的重要时期。在剖面上可以看到石炭系超覆二叠系之上，上二叠统在构造高处遭受剥蚀，同时在二叠系内部发育双重构造和叠瓦式冲断构造。受风城组塑性地层的影响，局部有加厚的特征。三叠纪时，受挤压应力的作用，石炭系推覆构造进一步发育，二叠系受断层控制发生更强烈的变形，三叠系受构造隆升作用剥蚀强烈。此时，哈山山前带深层构造基本形成。

(3) 侏罗纪—白垩纪挤压拗陷阶段。侏罗纪之后，受区域应力场转换影响，哈山山前带进入了挤压拗陷阶段，同时受应力松弛作用影响，局部发育正断层。受区域构造环境的控制，侏罗系、白垩系在整个冲断褶皱带上都有沉积，同时受哈山隆升的控制，沉积了现今的和什托洛盖盆地，与哈山山前带分隔开。在地震剖面上可以看出，白垩系发育生长地层，指示了一期由北向南的挤压构造活动，致使侏罗系发生掀斜翘倾，与上覆白垩系形成明显的角度不整合。

(4) 新生代走滑冲断阶段。这一期的构造变形属于哈山冲断褶皱体形成之后的一次构造活动，对哈山山前带的构造形态并未发生强烈改造。从野外地质调查和地震剖面解释成果来看，发育左行剪切作用和花状构造，是哈山山前带构造定型阶段。

3 勘探潜力再评价

在构造特征研究基础上，根据地层厚度、岩石类型、沉积构造等特征，重新厘定了研究区主要目的层系——下二叠统风城组的原始沉积范围，并对研究区内风城组烃源岩有效性展开评价。在此基础上，重新评价了研究区油气成藏条件，指出了下步有利勘探方向。

3.1 风城组沉积范围再厘定

前人对研究区风城组沉积特征已有大量研究，并分析了该层系沉积时的沉积相和沉积环境，恢复了原始沉积范围，认为风城组沉积在哈山以南地区，哈山地区并无沉积。然而，根据中国石化股份有限公司近期勘探实践，钻探的哈浅6等井钻遇了风城组，证实了前期认识的不准确性。

根据地震资料解释和钻井资料，风城组沉积时构造运动较弱，靠近玛湖凹陷处地层发育较厚，向北在哈拉拉特山处仍有发育。风城组沉积后，受多期构造运动影响，地层变形强烈，岩性及岩相横向上有所差异。具体来看，乌夏地区主要发育深灰色(灰黑色)凝灰质(泥质)白云岩(白云质泥岩)夹砂岩,并发现有孔虫、棘皮动物化石和藻类等；哈山地区主要为灰质泥岩、泥质粉砂岩及少量细砂岩。

在前人对研究区沉积特征研究基础上，利用平衡剖面原理，根据构造解释和构造演化分析，恢复了风城组沉积时期的古边界，其中向北最大扩大了20 km左右，整体沉积范围较前人认识扩大了约1 000 km2。

3.2 风城组烃源岩有效性评价

研究区风城组发育大套暗色细粒地层，包括泥岩、白云质泥岩、泥质粉砂岩等，厚度较大，其中，哈浅6井钻遇了近1 500 m暗色细粒地层[12]。从烃源岩评价指标来看，TOC含量为0.29%～5.35%，平均为1.35%；氯仿沥青“A”含量为0.017 8%～0.752 5%，平均为0.226 0%；氯仿沥青“A”δ13C含量为-33‰～-29‰，平均为-31‰；S1+S2含量为1.29～17.70 mg/g，平均为5.60 mg/g。显微组分腐泥组占优势，壳质组发育，惰性组含量很低，干酪根H、C比值平均为1.17，干酪根碳同位素值较轻，δ13C为-28.72‰～-31.95‰，平均为-30.0‰，以Ⅰ—Ⅱ1型为主。

根据研究区内风城组烃源岩地球化学特征分析，饱和烃气相色谱表现为植烷优势(Pr/Ph为0.27～1.28，平均为0.60)，β-胡萝卜烷含量丰富；此外，三环二萜烷含量较高，C20、C21和C23呈依次上升型分布，伽马蜡烷含量较高，伽马蜡烷指数(伽马蜡烷、C30藿烷比值)为0.11～0.64，平均为0.31，Ts含量甚微或检测不出；规则甾烷分布中以C29甾烷为主，相对含量为42.7%～56.2%，其次为C28甾烷，相对含量为30.7%～43.7%；C27甾烷相对含量最低，为3.2%～20.9%；氯仿沥青“A”碳同位素总体较轻，为-30.11‰～-28.10‰。根据区内哈浅6等钻井微量元素分析，B含量为68.9×10-6～202.4×10-6，Sr、Ba比值为0.93～1.45。上述指标表明风城组烃源岩为还原咸水母源特征，评价为成熟优质烃源岩。

3.3 油气成藏模式

地质结构特征决定了油气运移的空间配置样式。研究区主要生烃层系位于达尔布特逆冲断裂下盘，埋藏深度较大，上部圈闭成藏的关键在于纵向上发育与烃源岩相连通的断裂，生成的油气在断裂的沟通下向上运移至有利圈闭聚集成藏。

三叠系、侏罗系中圈闭类型以地层、岩性圈闭为主，此外部分砂体与断层相配置形成构造-岩性圈闭，油气主要通过油源断裂或再经过次级断裂运移至圈闭中成藏；二叠系、石炭系主要发育断块、背斜、断鼻等构造圈闭，其中风城组内部发育自生自储型油藏(图3)。

图3哈山地区油气成藏模式

3.4 对下步勘探的启示

通过上述对研究区构造特征、烃源岩等基础石油地质条件分析，认为研究区有效烃源岩发育，受油源断层及次级断层的控制，油气沿断裂向上运移至有利圈闭聚集成藏，所有与油源断裂相沟通的圈闭均是下步有利勘探目标。在上述认识基础上，通过构造精细解释，在哈山地区发现了大量背斜、断鼻等有利圈闭目标，资源量达上亿吨。近期，中国石油化工股份有限公司优选有利圈闭目标，钻探了哈深2、哈深斜1等井，均获得了工业油气流，并在浅层超剥带共上报了5 000多万吨控制石油地质储量，在二叠系和石炭系上报了5 000多万吨预测石油地质储量，证实了研究区具有良好的油气成藏条件，展现出较大的勘探潜力。下步将根据钻井成果进一步完善构造地质模型，寻找油气富集圈闭目标，整体评价哈山地区油藏规模。

4 结 论

(1) 哈山山前带发育浅层和深层2套构造变形系统，主要发育挤压型和扭压型构造样式，发育双重构造等21种构造样式。

(2) 哈山山前带构造演化过程可划分为早二叠世弱挤压、晚二叠世—三叠纪强烈挤压、侏罗纪—白垩纪挤压坳陷、新生代走滑冲断4个阶段。

(3) 根据构造演化恢复和地球化学评价，二叠系风城组沉积范围较前人认识扩大约1 000 km2，烃源岩整体评价为优质成熟型。

(4) 根据烃源岩、断层、圈闭空间配置关系分析，认为与油源断层相沟通的各类圈闭均为有利的勘探目标，预测圈闭资源量规模达到亿吨级。

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