新疆油砂研究进展及找矿方向

马小平,冯京,周继兵,庄新国,范旭东,雷国民,孙海怀

摘  要：新疆具有丰富的油砂资源。在常规石油资源日益减少和超高对外依存度的大背景下，加强油砂资源研究十分必要。文章综合研究前人多年地质成果，从全国视角分析新疆油砂的分布特征、成矿条件及成矿模式，总结油砂研究进展，探讨新疆油砂找矿方向并提出勘查建议。研究认为新疆油砂主要分布于含油气盆地边缘，成矿主要受构造和沉积相控制，成矿模式可分为斜坡运移型、断裂运移型、抬升破坏型和古油藏破坏型。全疆可划分为10个油砂勘查有利区，建议按照“主攻北疆、加快南疆、推进东疆”的部署思路，开展新疆油砂找矿和勘查评价。

关键词：油砂;综述; 成矿条件;成矿模式;找矿方向

油砂作为重要的非常规能源，开发利用潜力大，在全球能源供给结构中扮演重要角色[1]。随着我国经济对石油需求的持续增加，常规石油资源已难以满足快速增长的石油消费，2020年我国石油对外依存度73%，如何保障石油供应安全、寻找替代能源成为重要研究课题[2-3]。新疆是我国油砂资源最为丰富的地区之一，赋存范围广，埋藏相对浅，品质比较好，具有很好的基础研究和勘探开发潜力。以往油气部门及科研院所陆续开展了全疆油砂的地质勘查和相关研究工作，以期了解油砂储层特征、控矿因素和资源量等，积累了大量成果。但这些工作主要局限于单个矿区或地表露头，未对全疆油砂的成矿条件和找矿工作进行总结和研究。虽然当前低迷的国际油价对生产成本较高的油砂资源开发利用有一定影响，但从长远角度和战略部署看，在常规石油持续减少和超高对外依存度的大背景下，对具有丰富资源量的新疆油砂开展研究十分必要。

1  油砂分布及研究现状

中国油砂研究始于20世纪90年代，牛嘉玉等对辽宁西部凹陷[4]、渤海湾盆地、克拉玛依等地油砂露头的形成与分布进行了研究，取得了一些勘查和开采可行性研究成果。21世纪初，随着油资源短缺，油价上涨， 一些科研院所和企业组织纷纷投入油砂资源的利用研究，一系列油砂研究成果如雨后春笋般出现。2004—2005年期间新一轮全国油砂资源评价展开，以野外露头为主，进行了大规模的摸底调查，实现了对我国油砂资源的初步评价。中石油按照“油砂发展五年规划”，对全国12个盆地的50个油砂矿点进行了调研和野外踏勘，基本摸清了油砂的分布特征和资源量[5]。中国地质调查局油气资源调查中心综合评价前十位的油砂矿带依次是准噶尔盆地乌尔禾、红山嘴、黑油山、白碱滩矿带，松辽盆地图牧吉矿带，四川盆地厚坝矿带，柴达木盆地油砂山矿带，鄂尔多斯盆地庙湾-四郎庙矿带，准噶尔盆地喀拉扎矿带，二连盆地吉尔嘎郎图矿带[6]。研究表明，中国油砂资源主要发育于中新生代地层中，具点多面广、层位多、厚度小、含油率中等、油质较好、资源潜力大且分布不均衡等特点[7]。全国油砂地质资源量为59.7×108  t，可开采资源量为22.6×108  t，主要分布于24个含油砂盆地106个矿带中，准噶尔、塔里木、柴达木、松辽、鄂尔多斯、羌塘和四川等7个盆地油砂地质资源量为52.9×108  t，占全国总资源量的88.6%[8-9]。

新疆油砂分布广泛，主要分布在准噶尔盆地、塔里木盆地、吐哈盆地等大型盆地边缘地带。准噶尔盆地西北缘预测油砂油资源量14.3×108 t，塔里木盆地周缘预测油砂油资源量12.3×108 t，两个盆地总预测油砂油资源量26.6×108 t，占全国总量45%[10]。新疆油砂研究程度相对较高的地区为准噶尔盆地西北缘的乌尔禾、白碱滩、黑油山、红山嘴，吐哈盆地北缘七克台5个区块。其它地区油砂投入的地质工作较少，仅中国地调局油气资源调查中心在新疆主要盆地边缘先后实施了数口钻井，均见油砂矿显示。准噶尔盆地西北缘是目前国内发现规模最大的油砂分布区，20世纪90年代新疆石油管理局初步估计油砂资源量472.9×104  t。2004年中国石油勘探开发研究院在准噶尔盆地西北缘开展油砂地质调查工作，发现100 m以浅油砂油资源量9 881×104  t。2012年新疆油田分公司在风城油砂矿探明油砂油地质储量4186×104 t，开展的SAGD先导实验取得良好效果。2014—2020年，新疆地矿局在准噶尔盆地西北缘开展油砂资源调查评价，估算油砂油资源量1.8×108 t。前期成果为新疆油砂的研究提供基础数据资料（表1）。

2  成藏条件及成藏模式

油砂的成藏条件和成矿模式与盆地类型、构造位置和构造演化密切相关。近年来，我国学者对国内不同盆地油砂的成藏条件和成矿模式进行了探讨。单玄龙等将我国油砂按形成构造背景的不同划分为东部伸展盆地油砂、西部挤压盆地油砂、中部过渡盆地油砂和南部地台盆地油砂[11]。崔鑫等认为西部地区油砂的形成是盆地持续改造使古油藏氧化降解，成藏模式主要为多级斜坡逸散型、多期叠合抬升型和逆冲断裂疏导型[12]。东部地区油砂则与油气侧向长距离运移时的降解逸散作用有关，成藏模式为单斜坡逸散型、构造反转抬升型和拉张断裂疏导型。胡文瑞总结提出了我国油砂“三型三控”的富集成矿特征，3种类型是古油藏破坏型、斜坡逸散型、次生集聚型，3个主控因素是砂体圈闭控油、不整合面及断层导油、降解稠化成油[13]。赵群等指出油砂成矿控制因素是丰富的油源、良好的储层砂体、必要的疏导体系、盖层封闭和降解稠化，可劃分为缓倾单斜成矿模式和受压盆缘成矿模式[14]。拜文华等认为大型油砂矿多分布于盆地的斜坡及边缘，其中复杂斜坡逸散型油砂成矿主要受断裂、不整合、砂体控制[15]。王祝彬等按油砂矿构造成因分为斜坡逸散型、中央隆起抬升型、低凸起遮挡型、次生集聚型及古油藏破坏型[16]。韩志强根据原油来源和成矿过程建立了原生运移型、抬升改造型、次生运移型等3种油砂成藏模式[17]。

对于油砂的成矿类型应据不同盆地、不同区块特点具体分析。本文将成矿模式总结为“两类四型”，即运移类和破坏类。运移类包括斜坡运移型和断裂运移型;破坏类包括抬升破坏型和古油藏破坏型。4种成矿类型并不是孤立或绝对的，有时也存在2种模式叠置发生，如抬升运移复合型：①斜坡运移型。一般出现在前陆盆地构造比较简单的大型斜坡带和前隆带的浅部[18]。盆地前渊凹陷区深部成熟烃源岩生成的大量原油在构造挤压作用下，由不整合面、相互叠置或断裂沟通的砂体向浅部运移，大部分与大气相连的砂体表现为氧化环境，储层温度适合微生物活动，原油易受水洗、氧化和生物降解作用的影响，粘度达到一定级别后，遇到适当盖层和阻力即聚集成油砂矿藏[19]。形态上多呈地表披覆状、浅层透镜体状、上倾尖灭状等。该种模式形成的油砂矿迁移距离最长、规模最大。如阿尔伯达盆地油砂、伏尔加-乌拉尔盆地油砂、准噶尔盆地西北缘油砂[20-21]（图1）;②断裂运移型。一般发生在裂谷盆地或被动大陆边缘盆地环境中，断裂与烃源岩成熟同时发生或早于烃源岩成熟。断裂将地表水引入地下，与经历氧化和水洗的原油接触，原油主要沿断裂带运移至浅部，轻组分通过断层泄漏，大量沥青质残留，后被盖层岩石封闭，形成油砂矿藏。该种成矿模式形成的油砂垂直运移距离远、规模较小。如南里海盆地油砂、吐哈盆地七克台油砂[18-22]（图2）;③抬升破坏型。一般形成于前陆盆地褶皱冲断带浅部，原始油藏被后期构造运动逆冲抬升，在此过程中常常发生一定程度的原油运移，在浅层或地表强烈的氧化、水洗和生物降解等作用下形成油砂矿[23]。其规模受原始油藏大小和后期抬升范围控制，一般分布较小（图3-a）。如尤因塔盆地北部油砂、鄂尔多斯盆地南部庙湾油砂、准噶尔盆地南部喀拉扎油砂等;④古油藏破坏型。一般发育于内克拉通盆地，原始古油藏在后期构造演化中被区域性整体抬升，在近地表区域遭受剥蚀氧化和生物降解形成油砂矿[18]。因古油藏规模和抬升范围相对较大，形成的油砂矿规模也较大（图3-b）。如东西伯利亚油砂、黔南凯里油砂等。

近年来，对于新疆油砂的研究也取得较多进展和丰硕成果。李锋等研究认为喀拉扎油砂的形成与烃源岩、储层条件、构造活动有关，成藏模式可以总结为抬升改造型[24]。韩欣澎综合分析和什托洛盖盆地布龙果尔地区油砂成藏模式为抬升改造型， 成矿条件包括良好的生储盖组合有利于油砂矿的形成，逆冲断层与储层中孔裂隙相互配合成为运移通道，背斜高部位置是油砂成矿场所[25]。贺文同综合烃源岩条件、油砂储层条件及构造活动特征分析认为区域动力是库车坳陷巴什基其克油砂成矿的必要条件[26]。魏伟等发现构造运动使喀什凹陷周缘抬升，断裂发育，早期油藏被破坏是形成喀什油砂的主要因素[27]。刘同庆提出吐哈盆地七克台油砂属于断层运移型成藏模式，构造、沉积相、储层物性及盖层发育是油砂成矿的重要因素[22]。另外，关于准噶尔西北缘油砂的研究也较多，臧春艳等研究认为准西油砂分布在三叠系克拉玛依组、侏罗系齐古组和白垩系吐谷鲁组地层中，油砂层多，厚度较大，含油率较高[28]。王屿涛等发现地表油砂与重油、常规油渐变相关，多分布在地层超覆尖灭带上[29]。余琪祥等指出准西油砂形成与喜马拉雅运动密切相关，构造运动使古油藏全面抬升后原油向地表泄漏形成油砂[30]。刘兴兵认为准西油砂矿是原油通过断裂、不整合面及孔隙等向浅层砂体运移聚集后降解稠化形成[31]。关于准西油砂的成矿模式学者专家各持己见，有的学者认为准西油砂为受压盆缘油砂成矿模式，有的学者则认为是复杂斜坡逸散型油砂成矿模式，也有人认为是斜坡降解型油砂成矿模式[14-15，18]。具体到各富集区，一些学者认为风城油砂的成矿模式为复杂斜坡散逸成矿模式，也有人认为风城白垩系油砂为远源次生的油砂成矿模式[32-33]，还有专家通过研究水循环带、氧化、沥青封堵等作用，建立了白碱滩油砂 “披覆型”、“沥青封堵型”和“上倾尖灭型”3种成矿模式[34]。

3  找矿方向及勘查建议

随着新疆油砂矿藏的发现和评价，取得以下找矿认识：①油砂主要分布于含油气盆地边缘，与盆缘挤压背景下深部断裂联通原始油藏有关，由浅入深存在油砂-稠油-常规油的过渡关系，如准噶尔盆地西北缘推覆带、准噶尔盆地南缘逆冲带、塔里木盆地北缘山前逆冲带等。②油砂矿的形成与展布和中新生代构造运动，尤其是与喜马拉雅运动关系密切，构造变化使原始油藏泄露或破坏，油藏运移期主要断裂伴生张应力的开启为油藏运移提供动力和通道。油砂多出露于挤压背斜轴部，伴生有沿背斜轴走向的逆冲断层，如准南安集海油砂、塔里木盆地北缘巴什基奇克油砂、喀什坳陷克孜洛依油砂均位于背斜轴部;③油砂多产自中—新生界，油砂成矿受沉积微相控制，储集层以碎屑岩为主，一般具高孔隙度和高渗透性。如准噶尔盆地西北缘乌尔禾、白碱滩、黑油山、红山嘴一带，扇三角洲和辫状河三角洲前缘水下分流河道、辫状河心滩沉积微相中的砂体大面积连片发育，具有埋藏浅、厚度较大、含油率较高的特点。

多年来，虽然取得一些新疆油砂研究成果，但资源家底尚未摸清。新疆地域广阔，油砂资源潜力大，各大盆地均具油砂成藏基本条件，但全疆范围内尚未系统开展油砂资源调查，资源分布和总量情况不明。油砂资源综合评价和预测研究相对滞后，以往均为单一油砂矿点资源调查，对于分布广泛且尚未暴露地表的潜在油砂资源预测，还需多领域多学科综合攻关。应加强调查研究，力争“十四五”期间基本完成新疆油砂资源调查与评价，基本摸清油砂资源家底，建立全疆油砂资源数据库;优选一批油砂远景区和普、详查区，初步建成油砂勘探开发示范基地;建立一套适合于新疆不同盆地、不同类型的油砂找矿理论及勘探开发技术体系。应按照“主攻北疆、加快南疆、推进东疆”的油砂勘查总体部署，强化基础调查，提高服务意识，开展新疆油砂调查评价工作。首先在重点盆地或地区以与油气相关的逆冲推覆匹配断裂构造带或次级构造单元为评价单元，圈定远景区，开展油砂资源调查评价，优选油砂普、详查区;其次在普、详查区内开展油气地质剖面测量、油气地质填图、二维地震勘探、钻探为主要手段的勘查，评价圈定油砂勘探区;再次在勘探区内开展钻探及三维地震勘探，查明油砂资源储量，开展油砂开采试验，为实现油砂产能化提供依据。

本次论文综合以往成果，对新疆油砂分布、成矿条件和成矿模式进行了详细研究，是优选油砂有利区的主要依据。油砂有利區优选是油砂成矿条件和分布规律的集中表现，也是勘查成果和开发效益的综合体现。研究认为新疆可划分出10个油砂勘查有利区（图4）。其中一类有利区3个，分别为准噶尔盆地西北缘有利区、准南有利区、塔里木盆地北缘有利区;二类有利区3个，分别为喀什坳陷有利区、吐哈盆地有利区、准东有利区;三类有利区4个，分别为丰布龙果儿有利区、伊犁盆地有利区、塔西南有利区和塔东南有利区。可按照有利区分类先后顺序，合理推进部署找矿工作。

4  结论

（1） 新疆油砂储量丰富，主要分布于含油气盆地边缘，与盆缘挤压背景下深部断裂联通油藏有关，由浅入深存在油砂—稠油—常规油的过渡关系。成矿主要受构造和沉积相控制，油砂储层多为中新生代碎屑岩，一般具高孔隙度和高渗透性。

（2） 油砂的成藏条件和成矿模式与盆地类型、构造位置和构造演化密切相关，成矿模式可分为斜坡运移型、断裂运移型、抬升破坏型和古油藏破坏型。新疆油砂成矿模式各有差异，斜坡运移型如准噶尔盆地西北缘油砂矿等，断裂运移型如吐哈盆地七克台油砂， 构造破坏型如准南喀拉扎油砂等。

（3） 新疆可划分为10个油砂勘查有利区， 建议按照“主攻北疆、加快南疆、推进东疆”的部署思路，开展新疆油砂找矿和勘查评价，力争十四五期间基本掌握油砂资源储量与分布，推进油砂勘探开发利用，服务于国家能源资源安全和新疆经济社会发展。

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Research Progress and Prospecting Direction of Oil Sands in Xinjiang

Ma Xiaoping1，3，4， Feng Jing2， Zhou Jibing5， Zhuang Xinguo1， Fan Xudong5，Lei Guoming2，Sun Haihuai3，4

（1.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，Ministry of Education，Wuhan，Hubei，430074，China;

2.Geological Party，BGMRED of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830000，China;3.No.1 Geological Party，BGMRED of Xinjiang，Changji，Xinjiang，831100，China;4.Turpan Jinyuan Mining & Metallurgy Co. LTD，Tulufan，Xinjiang，838200，China;5.No.9 Geological Party，BGMRED of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：Xinjiang is rich in oil sands. In this paper， the distribution， accumulation conditions and accumulation patterns of oil sands in Xinjiang are analyzed from the perspective of the whole country， and the research progress of oil sands in Xinjiang is summarized. The prospecting direction of oil sands in Xinjiang is discussed and the exploration suggestions are put forward. The study shows that the oil sands in Xinjiang are mainly distributed in the margin of petro-bearing basins and the mineralization is mainly controlled by tectonic and sedimentary facies. The reservoir-forming conditions and metallogenic models of oil sands are closely related to basin type， tectonic position and tectonic evolution. The metallogenic models can be divided into slope migration type， fault migration type， uplift destruction type and paleo-reservoir destruction type. The whole xinjiang can be divided into ten favorable areas for oil sands exploration. It is suggested to carry out oil sands prospecting and exploration evaluation in Xinjiang according to the general deployment idea of "focusing on southern and northern xinjiang and speeding up eastern Xinjiang". It is necessary to strengthen the research of oil sands resources in the context of the decreasing of conventional oil resources and the high degree of dependence on foreign countries.

Key words：Oil sands; Review; Accumulation conditions; Accumulation mode; Prospecting direction