准噶尔盆地南缘齐古背斜复杂构造建模技术应用

王俊 肖立新 刘翔

摘  要：齐古背斜构造复杂，变形强烈，地震资料相对较差，构造样式建立存在多解性。为准确落实该区构造特征，从地质“戴帽”、倾角标定及平衡恢复与几何变形正演等关键技术出发，对齐古背斜进行精细构造解析，确立齐古背斜为早期构造三角楔与晚期冲断褶皱复合叠加的构造样式。该背斜主体部位具分层、分块构造特征，西段以南倾冲断断裂为主，东段以北倾反冲断裂为主。复杂构造建模技术的应用将有助于建立更为合理的构造解释方案，大大降低油气勘探风险。

关键词：准噶尔盆地;齐古背斜;复杂构造;建模技术

齐古背斜位于准噶尔盆地南缘齐古断褶带中段，西侧是清水河鼻状构造，东侧是昌吉背斜（图1）。该区经多期构造运动，构造复杂、变形强烈[1]。解释方案存在多解性，是制约该区圈闭落实的主要因素。目前常规构造建模方法主要据地震资料，采用层位标定、相干切片等技术解释层位和断裂[2-3]，复杂构造区地震资料相对较差的情况下，层位追踪范围有限，切片断裂特征不明显，解释难度大，缺少模型合理性验证。针对复杂构造，需综合各种地表、地下地质资料构建多重约束模型，并在此基础上开展构造变形机理研究，推断构造模型的合理性。

本次研究在常规构造建模基础上，采用地质“戴帽”、倾角标定等技术约束模型构建，应用现代构造地质学断层相关褶皱原理与方法[4-6]，推断地层及断裂形态展布，对齐古背斜进行精细构造解析，明确其构造样式及特征。采用平衡恢复与几何变形正演技术，数值模拟建立构造几何模型，再现齐古背斜构造变形运动学过程，验证模型合理性，将构造模型多解性降至最小，极大地降低油气勘探风险。

1  复杂构造建模技术

1.1  地质“戴帽”技术

地质“戴帽”是通过野外露头标定，将工区地层层位、岩性、产状、断层、地表高程等信息准确地标定在地震剖面上。首先利用数字高程模型获取野外实测剖面的地表高程线，把野外实测产状及地层界线等投影到地表线上;其次根据地面露头走向，将地面实测地层产状换算成沿标定测线的产状;最后制作沿地震測线的时间域地表构造剖面图，完成测线的地质“戴帽”，为构造分析与建模提供依据。由于背斜南北两翼未有井钻揭，对应地层在背斜核部已剥蚀，因此，地质“戴帽”对确定背斜南北两翼地层归属起重要作用。

齐古背斜地表地层出露较丰富，背斜核部出露中侏罗统头屯河组，北翼连续出露上侏罗统、白垩系、古近系和新近系，南翼出露侏罗系、白垩系。背斜两翼地层产状不对称，南翼缓北翼陡，北翼地层倾角50°～60°，南翼地层倾角25°～45°（图2）。南翼白垩系清水河组与侏罗系喀拉扎组呈角度不整合接触（图2中②），背斜北翼缺失侏罗系喀拉扎组（图2中③），白垩系清水河组与侏罗系齐古组呈不整合接触。北翼沿白垩系吐谷鲁群及古近系安集海组发育北倾层间逆断层。Inline205线是齐古背斜一条近NS向三维主测线地震剖面，从野外露头地质“戴帽”标定成果来看（图2），地面地质层位与地震剖面层位一致，确定了齐古背斜构造南北两翼地层归属及侏罗系和白垩系之间不整合接触关系，白垩系与古近系内部层间断层地面位置的确定（图2中④，⑤），进一步确定了地下断层解释方案。

1.2  倾角标定技术

齐古背斜地下构造褶皱强烈，断裂发育，地层倾角变化大，介质速度纵横向变化剧烈，造成地震资料反射失真，无法准确识别地下地质构造形态。地层倾角标定技术可精确处理井筒地层真实产状，结合地震反射特征，确定断层准确位置，指导地下地质构造解释。充分利用测井纵向分辨率高优势，达到提高地震资料解释精度的目的。地层倾角标定关键技术环节包括：地层构造倾角的处理和人工拾取、测井曲线的环境校正及时深关系的确定、过井剖面视倾角的计算及倾角杆状线角度的确定、深度空间域的倾角转换为地震时间空间域的显示方法。图3为齐古背斜过A井的倾角标定地震剖面，A井地层倾角与剖面相位特征较一致，冲断断裂上盘地层较高陡，地层倾角大于50°，冲断断裂下盘地层较宽缓，地层倾角20°～30°，推断侏罗系八道湾组中部地层倾向转变处存在一条冲断断层（F）。

1.3  平衡恢复与几何变形正演技术

在地质“戴帽”与地层倾角标定基础上，运用断层相关褶皱原理与几何分析方法，配合平衡地质剖面技术，可有效提高山前复杂构造的解释精度，并建立合理的构造样式，确定构造变形演化机理及期次[7-9]。

图4-a显示齐古背斜深部隐伏构造为叠加型基底卷入构造楔，上部构造楔由前冲断层F1和反冲断层F2组成，反冲断层F2位于侏罗系底部，为顺层滑脱断层。该构造楔位于齐古向斜南翼，构造楔的楔点位于齐古向斜核部轴面。通过向斜南翼形态，据断层转折褶皱理论，可确定前冲断层F1的形态。深部构造楔由前冲断层F3与反冲断层F2组成，形成F2上盘的褶皱倾斜区。深部构造楔形成后，在前冲断层转折端发育突破断层F4（霍玛吐断裂）。据前述断层分析，突破断层F4为多折断层，以倾角30°向上切过侏罗系、白垩系后，转为7°继续向上切入古近系，在古近系安集海河组转平，转平位置为确定齐古背斜北翼的轴面上，成为顺层滑脱断层，向北滑脱后以27°的倾角转为断坡，出露于地表。据构造解析结果，齐古背斜为早期构造三角楔与晚期冲断褶皱复合叠加的构造样式。在构造解析基础上，一方面应用平衡剖面技术开展构造变形恢复，寻求地震剖面最合理的构造解释方案，确定构造动态运动的几何学变形过程;另一方面通过二维正演模拟技术，可再现构造演化历史，开展断裂发育顺序和变形速率、沉积速率、变形期次定量分析[10]。

齐古背斜构造演化可分为3个期次，分别为燕山期古构造背景、喜马拉雅早期构造三角楔、晚期冲断改造（图4-b）。晚侏罗世末受燕山期构造活动影响，齐古背斜南部山前存在一期挤压变形，局部构造高部位遭受剥蚀，上覆白垩纪地层，形成白垩系与侏罗系之间的角度不整合接触。此后一直到新近系早期都为构造稳定期，白垩系之上沉积了古近系和新近系早期地层。在新近纪，由于古天山活动，山前发育了多个叠加的构造楔，山前整体抬升，并形成褶皱，有一部分断层的位移量传递到盆地中，形成第二排构造。第四纪晚期，发育一条突破型逆冲断层（霍玛吐断裂），在早期盆地中形成的背斜核部突破出地表，并在齐古背斜构造北翼白垩系吐谷鲁群与安集海河组内部形成反冲断层。该区构造进一步挤压变形，背斜顶部进一步破碎，发育一系列与F4断层伴生的次级冲断与反冲断层，受次级断裂控制，背斜主体部位具分层分块构造特征。

2  齊古背斜构造特征

齐古背斜为一个向北凸出的弧形背斜，走向近NW向，背斜主体主要受北倾反冲断裂（齐古南断裂F2）与南倾冲断断裂（齐古北断裂F1）所夹持，地层南缓北陡，内部被多条断裂分割成不同断块，构造主体东、西段构造样式存在差异（图5）。从西段Inline140地震剖面上看（图5-a），西段以南倾冲断断裂为主，伴生北倾反冲断裂，南倾冲断断裂上盘地层倾角较大，构造较窄陡，断裂下盘侏罗系八道湾组及三叠系小泉沟群构造较完整，形态宽缓;从东段Inline460地震剖面上看（图5-b），背斜主体同样被多条断裂切割，断裂以北倾的反冲断裂为主，背斜南翼抬升，地层倾角较小，构造相对宽缓，齐古南断裂断距较大，已冲出地表。总体上，齐古背斜具构造样式东西分段、南北分块、上下分层、断裂发育、多期构造叠置特征。

3  结论

（1） 齐古背斜构造变形强烈，复杂构造建模技术对该区构造解析起重要作用。地质“戴帽”与钻井倾角的标定可确定背斜地面地层归属、落实背斜地层产状及断裂位置;平衡恢复与几何变形正演技术可推断构造演化过程，验证解释方案合理性。

（2） 齐古背斜为早期构造三角楔与晚期冲断褶皱复合叠加的构造样式。齐古背斜构造主体部位具有分层、分块的构造特征，东、西段构造样式有差异。西段以南倾冲断断裂为主;东段以北倾反冲断裂为主。

（3） 齐古背斜构造演化可分为3个期次，分别为燕山期古构造背景、喜山早期构造三角楔、晚期冲断改造。

参考文献

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Abstract：Qigu anticline formation is complex， its seismic data is relatively poor， and there are multiple solutions for the formation. Proceeding from geological “Capping”， angle calibration， forward modeling for balance restoration and geometry deformation and other key technology for complex formation modeling， fine structure analysis is conducted for Qigu anticline， so as to confirm that Qigu anticline is the structural pattern complexly superimposed by the triangular wedge formed at early stage and the thrust faulted-fold at late stage. The major part of Qigu anticline formation is characterized by layering and blocking.The south-dipping thrust fault is dominant in the western，and the north-dipping recoil fault is dominant in the eastern.The modeling technology application of complex formation will be conducive to establish more reasonable formation interpretation scheme， so as to decrease of risk of oil-gas exploration significantly.

Key words：Junggar Basin;Qigu anticline;Complex formation;Modeling technology