准南东湾背斜构造解析与变形时间厘定

2022-02-03李静梁则亮庞志超冀冬生欧亚平高遥

新疆地质 2022年3期

李静，梁则亮，庞志超，冀冬生，欧亚平，高遥

（新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐 830013）

准噶尔盆地南缘油气资源丰富，是未来中国西部重要的勘探区域。新生代构造变形强烈，控制了油气的运移和富集[1-4]。在准南深层隐伏的呼图壁背斜、卡因迪克背斜发现油田，高泉背斜、呼西背斜获高产油气流，证实准南隐伏褶皱是今后勘探的目标[5-7]。本文利用石油二维反射地震剖面，采用面积-深度方法计算东湾背斜变形时间，通过平衡演化恢复东湾背斜变形过程，研究如何确定隐伏背斜变形时间的难题。该研究不仅可协助东湾背斜的井位落实，且可在前人的研究成果基础上[8-10]，探索隐伏褶皱定量分析技术方法，为准南的油气勘探提供帮助。

面积-深度方法依据背斜缩短量-隆升面积对应关系，确定背斜变形时间、缩短量、变形期次[11-12]。以简单的滑脱褶皱为例，褶皱细分为18 层，无法直观分辨1～18 层隆升面积与滑脱层高度之间的梯度变化，很难区别1～18层隆升面积发生的变化（图1-a）。通过1～18 层隆升面积-距离滑脱层高程直角坐标图（图1-b），可清晰发现1～6 层随层位高程增加，隆升面积呈线性增加，缩短量等于直线斜率（1 127 m）。7～9 层随层位高程增加，隆升面积呈线性减少，拐点（7 层）代表背斜隆升时间。1～6 层为变形前沉积地层，经历相同变形，隆升面积逐次增加。7～9 层为变形期沉积地层，晚期地层相对早期地层变形更弱，隆升面积相对较小。10～18层与1～9层相似，为褶皱发生第二期变形产生的隆升面积或层位高程变化，10～13层为变形前沉积地层，具相同缩短量，等于直线斜率（486 m）。14～18 层为变形期沉积地层，拐点（14层）是背斜第二次隆升的时间。由此可见，背斜经历2 期变形，第一期隆升始于7 层，1～6 层为变形前沉积地层，7～9层为变形期沉积地层，10层指示第一期变形结束，14 层开始第二期变形。背斜总缩短量1 127 m，第一期缩短量641 m，第二期缩短量486 m。

图1 滑脱褶皱隆升面积剖面（a）和隆升面积与滑脱层高程直角坐标图（b）Fig.1 Profile of uplift area of decollement fold(a)and rectangular coordinate diagram of uplift area and elevation of decollement layer(b)

1 东湾背斜构造样式

东湾背斜带位于山前断褶带与霍-玛-吐背斜带之间，背斜轴向近EW 向，分为两排背斜，南边是东湾1背斜，北边是东湾2背斜。东湾背斜被新生界覆盖。本文通过覆盖东湾背斜三维反射地震资料，结合钻井测量数据，采用面积-深度方法计算东湾背斜变形时间。Line1 测线穿过东湾背斜东端，测线Line6 位于背斜西端。东湾背斜深层沿侏罗系煤层发育滑脱断层，背斜核部地层聚集加厚，背斜两翼地层低缓倾斜，南翼地层倾角小于北翼（图2-a-b）。背斜核部调节断层切断侏罗系西山窑组、白垩系，断距很小，对褶皱整体形态无影响。背斜北翼可见古近系安集海河组生长地层，地层向背斜顶部逐渐减薄，地层角度由底部向顶部逐渐较小，剖面呈扇状形态，指示背斜隆升的时间为古近纪安集海河期。东湾背斜被霍玛吐断层削顶，背斜顶部发育新近—第四系向斜。显然霍玛吐断层晚于东湾背斜，断层切过背斜顶部的古近系，出露于东湾背斜北侧吐谷鲁背斜核部（图3）。霍玛吐断层引发2016 年玛纳斯6.4 级地震，为天山北麓重要的活动断层。由此可见，东湾背斜形成于古近纪安集海河期，晚期发育霍-玛-吐断层，东湾背斜被逆冲推覆体掩覆。东湾背斜前翼（北翼）霍玛吐断层上下盘古近系安集海河组重复，沿断层轨迹上盘地层向南回归，消除断层产生的变形。此时断层上盘古近系安集海河组位于东湾背斜后翼（南翼），与背斜前翼（北翼）古近系安集海河组对称分布。地层向背斜顶部超覆，为一对古近纪沉积的生长地层（图2-c）。依据上述研究计算，测线Line1霍玛吐断层逆冲位移量约8.4 km，测线Line6断层逆冲位移量约11 km。

图2 测线Line1（a）与测线Line6（b）构造解释方案，消除霍玛吐断层的地震剖面（c）Fig.2 The Tectonic interpretation scheme of survey line Line1(a)and survey line line6(b)，Eliminating the seismic profile of HuoMaTu fault(c)

图3 准南东湾背斜区域地质图Fig.3 Regional geological map of zhunandongwan anticline

2 东湾背斜变形时间与缩短量

东湾背斜是滑脱褶皱，符合运用面积-深度图解的条件。选取东湾背斜6 条深度域剖面，划分出若干层，测量每层隆起面积和层面相对于底部滑脱层的高度，绘制面积-深度图解，确定褶皱底部滑脱断层位置和构造缩短量。以Line1 测线为例，剖面分为16 层（图4-a），以每层隆起面积为纵坐标，层面相对于底部滑脱层高程为横坐标，绘制Line1 剖面的面积-深度图（图4-b）。以每层相对于底部滑脱层高程为纵坐标，每层对应的缩短量为横坐标，绘制Line1 剖面深度-缩短量图（图4-c）。Line1剖面的面积-深度数值呈一条直线，拟合度R2=0.987，面积-深度呈线性关系。东湾2 背斜的缩短量为475 m，等于面积-深度直线的斜率。该结果说明东湾背斜经历一期变形，1～16 层（侏罗—白垩系）均为变形前沉积地层。东湾背斜底部滑脱层深度约9 km，与侏罗系煤层的埋藏深度吻合。结合背斜翼部沉积古近系生长地层，明确背斜形成于古近纪。参照Line1 测线，Line2、Line3、Line4、Line5 和Line6 分别选取15、14、12、13 和12 层，绘制面积-深度图(图5)。Line2～Line6 面积-深度直线斜率不同，构造缩短量分别为Line2=777 m、Line3=1 239 m、Line4=1 224 m、Line5=801 m、Line6=756 m。东湾背斜向东西两端倾伏，背斜中部抬升高，缩短量大，倾伏端缩短量小，抬升幅度低，二者呈正相关。滑脱层的深度约9 km，与Line1剖面结果吻合。

图4 东湾背斜Line1分层剖面和面积-深度直角坐标图Fig.4 Dongwan anticline Line1 layered profile and area depth rectangular coordinate map

图5 东湾背斜Line2-Line6 测线（自上而下）分层剖面和面积-深度直角坐标图Fig.5 Dongwan anticline line2-line6 survey line(from top to bottom)layered profile and area depth rectangular coordinate map

3 东湾背斜钻探结果与勘探意义

在第一排背斜带冲断带下盘也易发育逆掩断裂，由于地震资料品质较差、构造隐蔽，通常被称为隐伏背斜，通常成组出现，总体研究程度较低，属隐伏背斜。与准南同处天山两侧的库车地区，此类背斜具重要勘探意义。

东湾背斜中、下组合发育背斜构造，而上组合发育向背斜，中间发育霍玛吐逆掩断裂，整体呈逆掩形态，垂向上下组合表现出一期背斜。燕山期形成下组合低幅度褶皱，即准南山前不同背斜带雏形。喜山期沿下侏罗统、下白垩统和安集海河组三套厚层泥岩发生多层滑脱。下组合背斜带之间部位由于构造平缓，难以遮挡中浅层构造传递，未能引起褶皱。因此，此类背斜通常位于山前不同背斜带之间的构造部位，燕山期形成、喜山期定型。构造高点较稳定，构造圈闭落实相对容易。

逆掩背斜主要发育于下组合，下组合构造更加宽缓且形成时间较早，位于高熟烃源岩中心，是油气运聚的主要方向，以天然气成藏为主，晚期断裂以滑脱断裂为主，未起到疏导作用，早起形成的天然气藏得以良好地保存。油气一般来源于深部，如侏罗系、三叠系烃源岩，通常以天然气藏为主。单逆掩背斜构造高点较稳定，但由于埋藏较深，勘探难度较大。目前在该背斜上钻TW1 井,TW1 井在白垩系清水河组见良好油气显示，点火可燃,焰高可达20 m，呈橘黄色，试油喜获高产油气流。

对于隐伏的逆掩背斜，通常被整体遮盖在中浅层逆冲断层之下，保存完整，且接近深部烃源层，油气充注条件优越，往往成为更理想的富油气构造，如库车凹陷克拉深2背斜位于冲断带下盘的单逆掩背斜，形成克拉苏大气田[13-14]。