中国中西部前陆冲断带油气分布规律及勘探领域

卓勤功，赵孟军 ，邹开真，付晓飞

（1.中国石油 勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油集团 盆地构造与油气成藏重点实验室，北京 100083；3.中国石油 青海油田分公司 勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202；4.东北石油大学，黑龙江 大庆 163000）

受特提斯演化和印度板块—欧亚板块碰撞的影响，中国中西部部分构造单元形成了再生前陆盆地或冲断带，动力学上均经历了从伸展向挤压的反转[1-2]。因此，中国中西部前陆盆地是由不同构造类型的盆地叠合而成，在区域构造背景、盆地演化、生储盖组合、油气形成与分布等方面有别于国外典型前陆盆地，具有构造多期叠加、烃源岩多期演化、油气多期成藏的特征，油气分布规律极其复杂[3]。

前人提出了中国中西部巨型环青藏高原盆山体系理论，认为中国中西部前陆盆地属于“中亚煤成气聚集域”，并将其划分为两期四类组合前陆盆地，冲断活动控制了前陆冲断带构造圈闭的形成与天然气富集[4]。两期四类组合前陆盆地被进一步划分为两套成藏体系、三套储盖组合和两大成藏期，不同前陆盆地及不同构造单元在油气成藏组合、油气藏类型、成藏期次等方面具有差异[3，5-6]。

本文从环青藏高原盆山体系前陆冲断带构造变形及其分段分带特征出发，论述了中国中西部前陆冲断带油气分布规律，提出“前陆冲断带中段、深层油气富集”以及“前陆冲断带山前推覆带、下盘掩伏带和盆内晚期构造带3个油气富集区带”的观点，前陆冲断带以寻找构造油气藏为主，同时也要重视山前推覆带地层油气藏和盆内构造-岩性复合油气藏的勘探。在中西部前陆冲断带油气分布规律基础之上，以准噶尔盆地南缘前陆冲断带为例，结合其勘探现状，明确了前陆冲断带油气勘探领域。

1 中西部前陆冲断带分布与构造特征

1.1 前陆冲断带形成与分布

中国中西部地区经历了古亚洲洋阶段、古特提斯洋阶段和新特提斯洋阶段的长期演化，三叠纪开始，欧亚板块的南缘相继发生几次陆块增生作用[7-8]和随后的印度板块和欧亚板块碰撞作用，基本控制着该地区印支运动期和喜马拉雅运动期前陆盆地的形成[1，9]。特别是始于70×106—50×106a的印度—欧亚大陆碰撞及其随后的持续挤压作用，产生远距离效应[10-12]，导致古天山、古祁连山、古昆仑山等造山带重新活动，古老褶皱山系大幅度隆升冲断，克拉通板块陆内俯冲，形成前陆冲断造山和盆缘挠曲，在造山带与克拉通之间形成了十余个前陆冲断带[12-13]，如加依尔山前的准噶尔盆地西北缘，北天山山前的准南，博格达山南缘的吐哈，南天山山前的库车和喀什，昆仑山山前的塔西南和塔东南，阿尔金山山前的柴西北缘，祁连山山前的柴北缘、酒泉，贺兰山山前的鄂尔多斯西缘，龙门山山前的川西，秦岭山前的川北，哀牢山山前的楚雄等前陆冲断带（图1）。

1.2 前陆冲断带分段特征

图1 中国中西部前陆冲断带分布示意（据文献［4］修改）

由于不同大地构造位置盆地基底、周缘刚性体、非能干层等要素的差异，控制前陆冲断带形成的动力学背景和前陆冲断带位移缩短量存在差异，横向上发育了调节构造或转换带，并在一定程度上控制着前陆冲断带的构造分段特征[3]。沿盆地走向，前陆冲断带一般可划分为3个构造段。

转换带调节前陆冲断带内部的位移差异，起着构造分段的作用。根据形成机制的差异以及主控断裂分布特征，将调节构造划分为撕裂断层型转换带和侧断坡型转换带[14]。其中，断层两侧断块运动速率不同，从而形成撕裂断层，如库车前陆盆地西部北西—南东向的喀拉玉尔衮断裂、东部北北东—南南西向的康村断裂，二者均为大型走滑断层，其两侧构造样式及变形方式存在明显差异，属于撕裂断层型转换带，将库车前陆冲断带划分为西段、中段和东段3大构造段，中段主体为克拉苏构造带。侧断坡型转换带属于“硬连接”型转换带，其早期为转换斜坡型转换带，是指两断层相互叠覆，但仍未连接形成一条断层的阶段，随着断裂继续活动，断层分段生长，连接形成侧断坡型转换带。克拉苏构造带调节构造主要为侧断坡型转换带，其形成演化经历了“孤立”、“软连接”、“硬连接”3个阶段[15-16]。断裂位移—距离曲线是识别转换带的重要方法之一，其低值区即是转换带的位置，也是断裂生长连接的部位[15，17-19]。根据克拉苏构造带地震剖面上主断裂沿其走向的断距分布，制作了主断裂的位移—距离曲线，自北向南依次为近东西向的克拉苏北断裂和克拉苏断裂。由2条断裂的位移—距离曲线（图2）可见，克拉苏北断裂主要识别出了5个转换带，克拉苏断裂主要识别出了3个转换带。东西向发育的转换带将克拉苏构造带进一步分割为博孜、大北、克深和克拉3南4个构造段。

图2 库车前陆冲断带克拉苏北断裂和克拉苏断裂的位移—距离曲线

同样，准噶尔盆地西北缘前陆冲断带自南向北，以近东西向的红山嘴断裂和北西西—南东东向黄羊泉断裂为界，划分为红—车构造带、克—乌构造带和乌—夏构造带3个构造段。川西前陆龙门山冲断带沿走向，自北向南以北川—安县一线和卧龙—怀远一线为界，划分为北段、中段和南段3个构造段，北段中生代构造变形强，新生代变形弱，以出露轿子顶基底杂岩和唐王寨向斜及前缘叠瓦冲断系为主要特征；南段中生代变形弱，新生代变形强，以出露五龙、宝兴基底杂岩及其前缘发育飞来峰为典型特征；中段为过渡段，以出露彭灌基底杂岩及其前缘发育飞来峰为典型特征[20]。准噶尔盆地南缘前陆冲断带以北北西—南南东向红车断裂和北东—南西向乌鲁木齐—米泉断裂为界，划分为西段、中段和东段3个构造段，西段主体为四棵树凹陷区，中—上三叠统（小泉沟群）至新近系发育齐全；中段发育二叠系至新近系，具近东西向展布的3排背斜构造和3排向斜构造；东段发育二叠系至新近系，地层变形强烈。

1.3 前陆冲断带构造分带特征

从构造变形样式和油气聚集单元出发，由造山带向盆内，将前陆冲断带划分为3个构造带，即山前推覆带（推举带）、下盘掩伏带和盆内晚期构造带（图3）。其中，山前推覆带位于大型逆冲断裂带上盘，一般对应于山前第一排构造带，如准南前陆冲断带的齐古断褶带、库车前陆冲断带的北部构造带等。山前推覆带为基底卷入式构造，以垂向运动为主，地层剥蚀强烈，基底及深部沉积地层埋藏浅，甚至出露地表，沉积地层呈单斜或背斜形态展布；下盘掩伏带位于大型逆冲断裂带的下盘，为原地地层结构，地层多呈向盆内倾斜的单斜，断裂与下盘深层单斜地层组成“人字型”结构；盆内晚期构造带以与断层相关的背斜为主，少数为断块构造，一般对应于冲断带的二排、三排构造带。从山前向盆内，前陆冲断构造带的形成时间越来越晚。

图3 前陆冲断带构造分带及油气藏剖面

2 前陆冲断带富集油气条件

2.1 生储盖组合

中国中西部前陆盆地经历了前前陆期的克拉通盆地、早期前陆盆地、中生代拗陷盆地和新生代再生前陆盆地4个沉积阶段，其中，多套大规模有效烃源岩层主要形成于前前陆期，尤其是广泛发育的煤系烃源岩，但其成熟演化及成藏期主要发生在晚期再生前陆期（准噶尔盆地西北缘和川西除外），而再生前陆期构造改造了前陆盆地，特别是前陆冲断带早期的石油地质条件及早期油气藏。如构造挤压推覆改变了盆地内烃源岩的空间分布、生烃演化以及区域盖层的有效性，必然控制着前陆冲断带油气的形成与保存，毕竟烃源灶的规模性和圈闭的有效性是大型油气田形成和保存的关键。

2.2 再生前陆期构造改造作用

受印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应影响，古造山带再次活动的强弱和方式不同，再生前陆期构造活动对前陆冲断带油气成藏的改造作用存在3种情况：其一，准噶尔盆地西北缘前陆冲断带，距离印度—欧亚板块碰撞区最远，晚期再生前陆期构造活动较弱，油气以早期成藏为主，油气藏保存条件良好；其二，川西前陆冲断带，晚期前陆构造活动时缺少同沉积，构造活动对早期地层改造强烈，早期古油气藏大量调整、再运聚；其三，塔西南、库车、准南等大多数前陆冲断带，晚期前陆构造活动时发育巨厚沉积，不但前前陆层系和后期前陆层系同时卷入构造变形，而且早期烃源岩层快速埋藏或叠瓦堆垛、演化生烃，晚期大规模供烃成藏。

新生代隆升山体和新生界底部埋深高差反映盆山耦合程度，构造缩短量反映变形强度。区域上，从南向北，前陆盆地盆山耦合程度、前陆冲断带变形强度和克拉通盆地被改造程度向外围依次降低[21]。如塔西南地区从昆仑山前缘到巴楚隆起，前陆冲断带变形范围达到200.0 km，冲断构造缩短量约80.0 km，新生代以来昆仑山的隆升和盆地的沉降之间存在近20.0 km的盆山高差；柯坪地区前陆冲断带变形范围约120.0 km，构造缩短量约50.0 km，盆山高差约11.0 km；库车地区前陆冲断带变形范围60.0 km，构造缩短30.0 km，盆山高差约8.0 km；准噶尔盆地南缘前陆冲断带变形范围30.0 km，构造缩短约19.0 km，盆山高差约6.5 km；准噶尔盆地西北缘前陆冲断带变形范围15.0 km，盆山高差1.2 km，构造缩短不明显。

从前陆盆地盆山高差、冲断变形范围、构造缩短量等来看，在环青藏高原盆山体系中，越靠近青藏高原，晚期再生前陆期构造活动强度越大，前陆冲断带地层抬升、剥蚀越强烈，造成前前陆断陷—拗陷期侏罗系烃源岩层残余面积大幅缩小。因而，由塔西南前陆盆地至库车、准南前陆盆地，侏罗系煤系烃源岩供烃能力必然逐渐增大。其中，库车前陆盆地侏罗系主力烃源岩主体分布在前陆冲断带（图4a），仅山前带部分被抬升、剥蚀，冲断带主体已探明了克拉2、克深2等数个大型气田和万亿方天然气储量；塔西南前陆冲断带构造缩短量是库车的2～3倍，侏罗系烃源岩主体已不存在了，仅残余少量烃源岩（图4b），不能作为塔西南前陆冲断带的主力烃源岩层；库车前陆盆地在挤压冲断作用下，烃源岩部分叠瓦堆垛，晚期集中供烃是库车前陆冲断带有别于其他冲断带的特征之一，假如其构造缩短量达到塔西南盆地的程度，那么库车前陆盆地侏罗系烃源岩只怕也是所剩无几了；准南前陆盆地构造缩短量相对较小，侏罗系烃源岩挤压叠置不明显，大面积分布，因此，油气勘探潜力更大。

由南向北，环青藏高原盆山体系盆地晚期构造强度大幅度减弱，对油气藏的形成与保存越来越有利。前陆冲断带构造破坏强度方面，塔西南前陆冲断带最强，库车和准南前陆冲断带中等，准噶尔盆地西北缘冲断带最弱。因此，塔西南前陆冲断带油气勘探应以寻找完整圈闭为主，库车前陆冲断带因为发育膏盐岩盖层，盐下成藏有利；准噶尔盆地南缘冲断带中浅层完整圈闭、深层近源下部油气成藏组合更为有利，西北缘前陆冲断带多个区带富集油气，甚至山前超剥带亦有油气发现。

总体而言，受多期构造活动和多套烃源岩多期演化的控制，塔西南、库车、准噶尔盆地南缘和西北缘等前陆冲断带油气成藏均具有先油后气、多期成藏的特征。自北向南，晚期构造改造作用依次增强，北部准噶尔盆地西北缘前陆冲断带晚期构造作用较弱，油气以早期成藏为主，晚期较弱的构造活动是早期油藏得以保存的关键；准南前陆冲断带晚期构造作用较强，以晚期油气充注（10×106a以来）为主，中、上油气成藏组合泥岩盖层和圈闭有效性受断层影响大，下组合富集油气。库车前陆冲断带晚期构造作用强，以库车组沉积中晚期天然气成藏为主，冲断带北部先期形成的古油藏被破坏，主体构造带膏盐岩优质区域盖层之下富集天然气。塔西南前陆冲断带油气成藏时间最晚，有效区域盖层及圈闭完整性对晚期成藏的保存至关重要。

图4 塔西南和库车前陆冲断带侏罗系煤系烃源岩残余厚度

3 前陆冲断带中段油气富集

3.1 中段多烃源灶叠置

前陆冲断带是中国中西部前陆盆地油气相对富集的主要构造单元，而构造分段对烃源岩、生储盖组合的形成与分布，以及油气成藏具有重要的控制作用，油气分布与构造分段性密切相关。其中，前陆冲断带中段烃源岩最发育，演化程度最高，且多烃源灶空间叠置，晚期构造圈闭群位于生烃中心之上，因此，受烃源岩分布的控制，前陆冲断带油气最富集。例如，扎格罗斯前陆盆地大油气田分布在迪兹富勒坳陷油源区及其附近地区，多数集中在前陆冲断带中段背斜构造[22]。

库车前陆冲断带中段发育上三叠统黄山街组和中侏罗统恰克马克组湖相泥质烃源岩，以及上三叠统塔里奇克组和中—下侏罗统阳霞组、克孜勒努尔组煤系烃源岩，生气强度和生油强度呈带状展布，高值区位于克拉苏构造带、依奇克里克构造带和东秋里塔格构造带。其中，最大生气区位于迪那地区和大北—克深地区，生气强度高达350×108～400×108m3/km2；最大生油区位于大北地区、克拉3南区和迪那地区，生油强度高达1 000×104t/km2.因此，冲断带主体位于最大生烃中心，与晚期构造圈闭空间上有效叠合，时间上有效匹配，逆断裂有效沟通烃源岩和圈闭，最有利于油气聚集，特别是晚期天然气的聚集。

准噶尔盆地南缘前陆冲断带中段也是多套烃源岩空间叠置，包括二叠系、侏罗系、白垩系3套主力烃源岩，烃源岩空间和时间上发生多次迁移。其中，二叠系烃源岩主要分布在前陆冲断带中段、东段，靠近山前带和北部斜坡区；侏罗系烃源岩在整个研究区范围内均有分布，但主要分布在前陆冲断带中西段；白垩系泥质烃源岩主要分布在前陆冲断带中段乌奎背斜带。因此，准噶尔盆地南缘前陆冲断带中段应是油气最富集的构造段。

3.2 中段富集油气

油气勘探实践表明，与其他构造段相比，前陆冲断带中段油气相对富集，尤其是天然气。库车前陆冲断带天然气最富集的部位集中在冲断带中段的克拉苏构造带上，已探明的克拉2、克深1、大北1、大宛齐等油气藏分布在该区域，中段油和气探明储量分别占冲断带总探明储量的60%和95%以上。准噶尔盆地南缘前陆冲断带探明的玛河气田、呼图壁气田等也都集中在该冲断带的中段，中段油和气探明储量分别占冲断带总探明储量的50%和95%以上。准噶尔盆地西北缘前陆冲断带主要产油区也分布在冲断带中段的克—乌构造带，油和气探明储量均占冲断带总探明储量的70%以上。

4 前陆冲断带油气富集区

从山前到盆内，前陆冲断带山前推覆带、下盘掩伏带和盆内晚期构造带在烃源岩、构造样式以及演化过程均有差异，形成了3个独特的油气系统。

山前推覆带为上盘油气系统，主要发育下部油气成藏组合，形成背斜油气藏、基岩风化壳油气藏、断块油气藏（图3a，图3c），如柴达木盆地西北缘的东坪气田、准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田等。该区不发育烃源岩，或晚期烃源岩被抬升而停止生烃，油气主要来源于下盘深层高成熟烃源岩。山前基底卷入式大型逆冲断裂为油气垂向运移通道，不整合面，特别是基岩与上覆沉积地层之间的不整合面，为油气侧向运移通道，与下盘烃源岩内砂体空间上组成“Z”型油气输导体系。该油气系统由于构造垂向抬升，断裂发育，地层强烈剥蚀，山前带出露大量油气苗、沥青，油气封盖条件十分重要，应在构造相对稳定区以寻找完整背斜油气藏为主。继承性古背斜是油气长期聚集区，如齐古油田。

下盘掩伏带发育多套烃源岩，由于山前带和褶皱冲断带的构造负荷和沉积载荷，促使盆地冲断带弯曲沉陷，烃源岩快速埋藏，演化程度最高，往往形成生烃中心。大型断裂与地层对接形成“人”字型结构，处于上盘推覆体油气运移必经之地。构造挤压滑脱形成多构造层，油源断层发育，油气多层系、多期聚集，油气大规模富集在有效区域盖层之下（图3b，图3c），以断块、断背斜和背斜油气藏为主，断层侧向封闭是关键，如酒泉盆地南缘冲断带的窟窿山油藏、准噶尔盆地西北缘冲断带的百口泉油藏、库车冲断带的克拉2气藏等。

盆内晚期构造带油气系统中烃源岩发育，主要为背斜油气藏或断裂-岩性油气藏，圈闭形成最晚，油气晚期成藏。由于多期构造活动叠加，背斜高点往往发生迁移，受构造和砂体展布的双重控制，油气分布不一定在构造的高点，如库车前陆冲断带大宛齐油田和准噶尔盆地南缘前陆冲断带独山子油田。油源断裂必不可少，油源断裂与上部砂体组成“T”型输导体系（图3b，图3c），油气近源、近断裂分布[23]。由于构造变形相对较弱，应在构造相对活动区以寻找晚期断层沟通的构造、构造-岩性油气藏为主，如川西前陆盆地白马庙气田、大兴西气田，柴西英雄岭英东油田等。

5 结论

综上所述，中国中西部前陆冲断带沿盆地走向一般划分为3个构造段，其中中段油气相对富集；从山前向盆内，形成山前推覆带、下盘掩伏带和盆内晚期构造带3个油气富集区带，即3个油气勘探领域，其中下盘“人”字型结构的掩伏构造、盆内油源断裂沟通的晚期构造油气相对富集。受前陆构造活动的影响，断裂发育，有利于油气的运移，但不利油气的保存，因此，前陆冲断带大规模油气聚集在深层，尤其是冲断带中段深层。油气勘探从近源、近断裂入手，中、上油气成藏组合既要考虑油源断裂，又要考虑盖层的有效性；下油气成藏组合重点关注断裂和储集层。

以准噶尔盆地南缘前陆冲断带为例，目前的钻探主要集中在山前推覆带——齐古断褶带、盆内晚期构造带——第二排和第三排构造带，即中、上油气成藏组合，均为中、小型油气藏，且主要分布在冲断带的中段（图5），符合中西部前陆冲断带油气分布规律。

油气藏解剖与失利井分析表明，齐古断褶带（山前推覆带）油气来源于下盘侏罗系和二叠系烃源岩，背斜圈闭的封盖能力是首要条件，尤其是天然气成藏。齐古背斜为多层系、大跨度含油气构造，天然气产层包括侏罗系齐古组、头屯河组、三工河组、八道湾组和三叠系小泉沟群，虽然油气藏东西分段、纵向分层、横向分块，但天然气藏埋深均大于1 500 m.下盘掩伏带探井齐北1井和东湾1井位于齐古断褶带与霍玛吐构造带之间，完钻层位为白垩系东沟组，全井无油气显示或显示较差，可能侧面反映了该区下组合封闭条件完好。盆内晚期构造带西段卡6井下组合发现了齐古组油层；西湖1井储集层中发育烃类包裹体和大量与沥青伴生的自生黄铁矿，位于圈闭的油水界面处；独山1井下组合储集层裂缝中存在黄色荧光的沥青，烃类包裹体不发育，处于油气运移路径上。从而表明，西段下组合成藏以油为主，且油藏规模较小。中段在中部油气成藏组合中发现了玛河、呼图壁、吐谷鲁等油气田和含油气构造，大丰1井下组合的齐古组储集层发现黄色荧光油包裹体和气液比高达0.6～0.8的蓝白色荧光包裹体，储集层颗粒荧光揭示了120 m的古油柱，表明中段下组合存在大规模天然气聚集。因此，从中西部前陆冲断带油气分布规律而言，准噶尔盆地南缘前陆冲断带首先要继续扩大齐古断褶带中段的油气勘探，积极推动冲断带盆内晚期构造带中段霍玛吐构造带下组合油气勘探，探索下盘掩伏带中段下组合油气有利聚集区。

图5 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气勘探现状

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