塔里木盆地麦盖提斜坡玉中构造带特征及石油地质意义

2022-06-13马海陇邓光校王震文欢张长建丁立明李杰

断块油气田 2022年1期

马海陇，邓光校，王震，文欢，张长建，丁立明，李杰

（中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

塔里木盆地麦盖提斜坡处于新生界（Q+N+E）前陆盆地前陆斜坡区，经历多期构造运动，地层多次发生整体掀斜作用，构造变形程度相对较弱，主要发育近东西向断裂带，如玉中、先巴扎-巴什托等。前人对麦盖提斜坡及邻区塘古巴斯坳陷的断裂样式[1-3]、形成期次、形成机制[4-5]、控油作用[6-7]研究较多，并取得了许多成果：1）近东西向、北东向断裂主要为逆冲断裂，主要活动期为中晚奥陶世、中泥盆世、二叠纪晚期；2）近东西向逆冲断裂的形成与中奥陶世始西昆仑造山运动有关[8]，北东向逆冲断裂的形成与晚奥陶世阿尔金造山运动有关[9]；3）邻区玉北地区原油作为海西晚期、喜山期成藏叠加的产物，这2期成藏的油源均来源于同一套寒武系烃源岩，系不同区域烃源岩的埋深差异导致成烃时序的不同[10]。近东西向的断裂形成的背斜圈闭完整性好，与寒武系烃源岩形成完整的油气系统[11]。

玉中构造带处于两大造山运动交汇部位，其形成与演化可能受控于二者的共同作用。但前人对玉中断裂带受西昆仑造山运动的作用研究较多，忽视了阿尔金造山运动的作用。

玉中断裂带周邻油气成果丰富，如北部与其走向平行的玛扎塔格断裂带控制的和田河气田[12]；东部玉北1井断裂带奥陶系获得工业油气流[6-7]；西北部罗斯2井断裂带奥陶系获工业气流，说明玉中构造带勘探前景良好。塔里木盆地塔北-塔中地区石油勘探表明：走滑断裂不仅是重要的油气运移通道，也对碳酸盐岩岩溶缝洞型储层发育、油气成藏具有重要的控制作用[13-14]。而玉中断裂带的精细解析是含油气评价必不可少的要素之一。故在借鉴前人研究的基础上，利用地震资料开展构造精细解析，结合区域地质认识，明确了阿尔金造山运动对玉中断裂带的作用，完善了玉中断裂带的演化过程和形成机制，进而探讨了玉中断裂带潜在油气勘探的方向。

1 地质背景

玉中构造带位于塔里木盆地麦盖提斜坡中部平台区（见图1），北、西部与巴楚隆起、柯坪断隆相邻，东部与塘古巴斯坳陷相接，西南部则与塔西南坳陷的叶城-和田凹陷接壤。玉中构造带东部仅与系列北东向逆冲断裂带（大型前陆褶皱冲断带位于褶皱冲断带前锋）相接，其他方向无大型断裂带相接。研究区自下而上发育震旦系（Z）、寒武系（∈，分为下、中、上统，即∈1，∈2，∈3）、奥陶系（O，分为下、中、上统，即 O1，O2，O3）、石炭系（C，分为下、中、上统，即 C1，C2，C3）、二叠系（P，分为下、中、上统，即 P1，P2，P3）、古近系、新近系、第四系，缺失中生界、志留系和泥盆系。

图1 塔里木盆地麦盖提斜坡玉中构造带平面位置

2 构造样式

通过地震资料精细解释，发现玉中断裂带具有以挤压为主、走滑为辅的性质，平面延伸超152 km，从西往东走向由北西西渐变为东西，呈弱横向“Z”字形，以挤压变形为主，兼具右行左阶压扭性质。根据构造样式特征将其分为东、西部两大段，即西部直立走滑段和东部逆冲滑脱段，二者断裂样式、性质、形成期次及形成机制存在差异（见图1、图2）。其中，东部逆冲滑脱段又可细分为4段，即西叠接段、中断褶段、东叠接段、东断褶段。玉中断裂带东端与玉北7井断裂带相接。

图2 玉中断裂带不同段典型地震剖面

2.1 直立走滑段

直立走滑段平面延伸42 km，走向近东西，沿走向出现“丝带效应”，即从西往东主断面北倾变为南倾。剖面近乎直立，断距小，地层变形弱，垂向多套正花状走滑断裂叠置，即向下断入基底，向上分别在T70，T54，T51界面呈背斜叠置，并断穿T50界面（见图2a，其中不同颜色断裂代表形成期次不同）。这说明此段经历多期构造活动，在加里东中晚期发育压扭性质的正花状走滑断裂，叠加海西期2幕正花状走滑断裂，喜山期最终定型。

2.2 叠接段

叠接段包括西、东叠接段（见图2b，2d），均位于右行左阶的叠接区，故命名叠接段。其中，西叠接段是直立走滑段与逆冲滑脱段的过渡区，走向北西，平面延伸短（仅14 km），以走滑断裂为主，以逆冲断裂为辅。走滑断裂向上断至二叠系内。逆冲断裂沿中寒武统阿瓦塔格组膏盐岩层（地震反射波组T81）滑脱，向上断穿奥陶系，部分断裂断入下石炭统。

东叠接段位于北西向与东西向断褶段间，以窄条状走滑断裂为主，断面陡直，向下断穿基底，向上逐渐以尖棱状向断背斜过渡，断至二叠系顶面T50，平面延伸不足10 km。在断褶核部二叠系遭受剥蚀，二叠系上部地层仅褶曲变形。

2.3 断褶段

断褶段包括中、东断褶段（见图2c，2e），二者主要发育向下沿T81膏盐岩层滑脱、向上主要断至奥陶系内的逆冲断裂，亦发育切割逆冲断裂的走滑断裂。褶皱前翼及核部奥陶系良里塔格组（T72—T74）地层厚度较后翼及下盘薄；褶皱核部石炭系小海子组（T54—T55）地层厚度较两翼微减薄，存在剥蚀现象；二叠系褶皱变形，断褶核部地层遭受剥蚀；二叠系上部地层仅褶曲变形。中断褶段走向北西西，发育多个北倾逆冲断裂，走滑断裂倾向北倾；东断褶段走向东西，发育与主干逆冲断裂组成反“y”字形的反冲断裂，走滑断裂倾向变为南倾。

2.4 玉北7井断裂带

玉北7井断裂带（见图2f）从属于玛东构造带，走向北东，分盐上与盐下2个构造层。盐上构造层发育沿阿瓦塔格组膏盐岩层滑脱的逆冲主断裂，主断裂发育反冲断裂，向上断至石炭系底面，形成反“y”字形构造样式。二者形成的断褶高部位缺失桑塔木组和良里塔格组。上部石炭系—二叠系仅微幅度褶皱变形，二叠系上部地层近单斜展布。盐下构造层发育多条逆冲断裂。

玉中断裂带与玉北7井断裂带被称为胜和断裂带[6]，但由于二者在形成机制、形成期次、平面展布、构造样式等方面差异较大，并非1条断裂带。玉中断裂带于加里东中期始主要受西昆仑造山运动控制，走向近东西，断距小，断褶宽度小，断褶顶部上奥陶统均存在。而玉北7井断裂带于加里东中期末受阿尔金造山运动影响更为突出，走向北东，断距大，断褶顶部缺失上奥陶统。

3 形成期次

根据断裂断穿层位、不整合面、构造样式、地层厚度等特征，玉中断裂带纵向上分为4套构造层，即盐下构造层（中寒武统—基底）、盐上构造层（上寒武统—奥陶系）、中构造层（石炭系—二叠系）和上构造层（上部地层）。断裂主要集中在盐下、盐上和中构造层，而上构造层仅褶皱变形或单斜披覆在中构造层上。

盐下构造层向下切入基底，向上一般断至中寒武统膏盐岩层，少数可断至上奥陶统；高角度逆冲断裂为主，可见张性正断裂，正断裂两侧地层厚度存在差异，可见正反转断裂特征。

盐上构造层分段特征明显，向下沿中寒武统膏盐岩层滑脱，反冲断裂向上断至上奥陶统顶面，其上直接沉积石炭系，缺失泥盆系和志留系，断背斜核部奥陶系良里塔格组减薄，而奥陶系内部断距从下往上逐渐变小。这说明加里东中期Ⅰ—Ⅲ幕断裂存在持续活动的可能。

中构造层逆冲滑脱段继承滑脱，形成断裂传播褶皱，向上大多断至二叠系开派雷兹克组顶面（地震反射波组T51）附近。断褶带明显较盐上构造层宽缓，褶皱顶部二叠系遭受剥蚀。褶皱核部石炭系小海子组（T54—T55）地层厚度较两翼微减薄，存在剥蚀现象。直立走滑段在T51界面附近发育正花状走滑断裂，后期断裂断穿二叠系顶面。这说明石炭纪、二叠纪均存在构造活动。

上构造层由古近系组成。断裂欠发育，上构造层逆冲滑脱段呈褶曲变形，直立走滑段地层呈单斜展布，说明喜山期逆冲滑脱段的断裂活动明显强于直立走滑段。

从上述断裂分层特征来看，玉中断裂带主要经历了加里东早期拉张、中晚奥陶世—泥盆纪挤压、石炭纪—二叠纪继承活动，二叠纪之后喜山期褶曲调整定型。

4 形成机制

4.1 基底软弱带

前人研究发现[15]，麦盖提斜坡整体处于北东向正负磁异常带内，局部存在近东西向正磁异常，这些航磁异常带可能说明本区存在近东西、北东向的基底隐伏断裂。它们作为构造薄弱带，在区域应力场作用下易沿基底产生破裂，形成近东西向玉中构造带和北东向玛东构造带[2，8]，这可能是玉中断裂带形成的根本原因。

4.2 形成模式

由于玉中构造带主要变形集中在盐上构造层，后期构造活动大多在此基础上继承发育。而盐上构造层是从中奥陶世始一直持续到中泥盆世末的西昆仑造山运动，与从晚奥陶世末持续到志留纪的阿尔金造山运动共同作用的产物，故盐上构造层成因分析是解开整个构造带成因机制的关键。

加里东中期Ⅰ幕末期，受西昆仑造山运动影响，塔里木南缘由伸展向挤压转变，受南北向挤压，至加里东中期Ⅲ幕末期，阿尔金造山运动使得塔西南地区受南东向挤压[16]。来自这2种构造应力的不均衡叠加效应，造成玉中构造带既有挤压逆冲特征，又有压扭走滑特征，即加里东中期Ⅰ—Ⅲ幕在昆仑洋近南北向俯冲影响下，吐木休克、玛扎塔格、塔中南缘及玉中等一系列近东西向逆冲断裂带形成，加里东中期末，在塔里木地块与北昆仑-阿尔金地块大规模碰撞作用下[3]，北东向断裂体系（玉北、玛东构造带）开始规模发育。当南东向挤压作用进入东西向断裂系统时，东西向断裂带相当于薄弱带，使得南东向挤压应力沿这些先存的东西向断裂以右行走滑的方式活动，并释放应力，造成在原有逆冲断裂带基础上，形成了直立走滑段，并使得整个断裂带左阶排列呈弱横向“Z”字形，以及断褶段褶皱核部奥陶系地层厚度明显较两翼减薄。由于系列近东西向断裂的存在，来自南东向的应力沿东西向断裂滑动释放，故极少有北东向逆冲断裂在东西向断裂体系内形成（见图3）。

图3 玉中构造带主要构造演化期断裂平面展布

5 构造演化

通过上述断裂成因机理分析，结合盆地周边地球动力学背景，认为玉中构造带演化大致经历了6期构造运动（见图3、图4）。

图4 玉中构造带构造演化剖面（∈2a为寒武系阿瓦塔格组；∈2s为寒武系沙依里克组）

5.1 寒武纪—早奥陶世

加里东早期，整个塔里木板块处于拉张环境。巴麦地区形成了一系列近东西向正断裂，如吐木休克、玛扎塔格、玉中等断裂带。它们向上断至T81顶面，向下断穿基底。玉中断裂带为北东倾向的半地堑。晚寒武世—早奥陶世，构造作用从拉张环境向挤压环境转变[3]。该期玉中断裂带受来自西南段西昆仑的挤压应力作用，近东西向正断裂正反转形成逆冲断裂。

5.2 中晚奥陶世—泥盆纪

中晚奥陶世—泥盆纪，是玉中构造带最重要的发育阶段。

中奥陶世始—晚奥陶世末，即加里东中期Ⅰ—Ⅲ幕，在西昆仑造山运动影响下，形成近东西向沿膏盐岩层逆冲滑脱的玉中断裂带。晚奥陶世末—泥盆纪，受阿尔金造山运动影响[5，17]，塘古巴斯坳陷内北东向逆冲断裂系统开始规模发育，至先存玉中断裂带，使得其以右行走滑的方式继续活动，并形成直立走滑段。

故玉中断裂带的形成是以西昆仑造山运动为主、阿尔金造山运动为辅共同作用的结果。其中，逆冲滑脱段在中奥陶世始—晚奥陶世末受南北向西昆仑造山带挤压应力形成；直立走滑段在晚奥陶世末—泥盆纪主要受东南向阿尔金造山带斜向挤压应力形成。

玉北地区经历了加里东中期—海西早期岩溶作用，奥陶系发育岩溶缝洞型储层[18]。其中，钻探证实，东断褶段内的胜和2井在鹰山组顶面之下80 m，发育厚度约12 m的溶蚀孔洞，说明岩溶缝洞型储层较发育。

5.3 石炭纪—二叠纪

晚二叠世南天山碰撞挤压，尽管受到近南北向挤压应力，但研究区构造作用相对较弱，仅引起断褶段上泥盆统—二叠系呈弱褶皱变形特征，二叠系顶部见剥蚀现象，以及直立走滑段继续活动。

其中，海西中期即“巴楚运动”[19]，认为卡拉沙依组与小海子组之间，“缺失了部分沉积，存在一个约37 Ma的间断，是一种海退剥蚀的反映”[20]。虽然存在争议，但是近年来不少学者[21]认为“巴楚运动”不仅存在，而且影响范围极大。本人从玉中断裂带构造特征出发，认为海西中期存在1期重要的构造运动，造成直立走滑段继承发育，向上断至石炭系顶面；同时，造成大部分断褶带断至石炭系巴楚组顶面，其上覆地层仅发生褶皱变形。

5.4 中—新生代

中—新生代，塔西南拖拽沉陷，玉中断裂带构造活动较弱，仅直立走滑段继续活动，断褶段仅局部活动，其他部位以褶皱变形为主。玉中断裂带在喜山期构造活动较弱。

6 油气地质意义

在上述断裂解析基础上，结合本区钻井资料、邻区油气成藏条件，探讨了玉中断裂带的成藏模式及勘探前景。玉中构造带北部玛扎塔格、西北部罗斯2井、南部皮山北、东部玉北构造带均已成藏，说明玉中断裂带成藏条件优越。前人认为本区油气来源于寒武系烃源岩[10]。盖层为石炭系泥岩，封闭条件较好。

玉北1井等多条断裂带仅有2口井发现工业油气流，其他各井不具备工业油气流，说明本地区油气充注规模和程度有限，不同于塔河油田整体含油、局部富集的大规模充注模式。故本区油气高效充注路径及评价是成藏的关键因素及研究重点之一。

玛扎塔格构造带控制的和田河气田多个构造圈闭间的压力系数、气水界面存在差异，呈斜列排列，而且东部以原油裂解气为主，西部以干酪根裂解气为主[22]，说明油气不是沿构造走向自东向西运移的。同时，巴楚地区发现北东向走滑断裂[23]，而麦盖提斜坡地区可见玉北7井、玉北8井、罗斯2井等北东向断裂带，这些逆冲或走滑断裂带很可能是在加里东中期北东向走滑断裂基础上，加里东晚期继承发育的结果。因此，北东向走滑断裂很可能是油气运移的高效通道。

从钻井结果来看，北东向玉北1井断裂带发育洞穴、孔洞、裂缝等多种岩溶相关储层类型，储集性能较好。奥陶系鹰山组云质灰岩直接被石炭系泥岩覆盖，说明加里东中期Ⅲ幕后，玉北7井、玉北1井等北东向构造带控制的背斜区遭受海西早期强烈的岩溶作用。但是，除玉北1井等2口井具工业油气流外，其他井钻在断背斜区，甚至同一断背斜形成的构造圈闭上仅在鹰山组见到油迹、油斑显示。这说明玉北断裂带并非构造圈闭控制形成的油气藏，其控藏模式可能类似于塔河油田剥蚀区的断裂+残丘控油模式[24]，即玉北1井等多条构造带主要沿其缝网发生岩溶作用，形成岩溶缝洞型储层，储层性能好；非缝网区岩溶作用弱，仅表层风化壳发育部分储层，储层相对较差。那么，对上奥陶统桑塔木组覆盖的玉中构造带来说，海西早期岩溶作用仅仅沿断裂形成过程中的缝网发育，储层相对较差。从玉中构造带上实钻井——玉中2井和胜和2井的钻井资料来看，奥陶系储层储集性能较差，且多以裂缝＋弱溶蚀孔为主。前人研究认为，这种岩溶储层不同于塔河油田上奥陶统桑塔木组剥蚀区风化壳岩溶储层，整体上属于低孔低渗储层[25]。因此，优质储层是制约玉中断裂带成藏的又一关键因素。

从上述分析得出，桑塔木组泥岩覆盖的玉中断裂带，可能发育加里东中—晚期岩溶作用及后期沿断裂带发生岩溶作用形成的储集体[26]。沿北东向走滑断裂带油气运移的断溶体油气藏[27-28]，即在奥陶系碳酸盐岩内部，以断裂带多期构造破裂为主要空间，叠加后期埋藏流体的改造作用，形成以断控裂缝-洞穴型储层为规模储集空间、海西晚期为主成藏期的潜在横向调整油气藏（见图5）。

图5 玉中断裂带不同段潜在油气藏平面分布模式

因此，北东向断裂带侧向通源性可能是控制研究区及邻区断裂带能否成藏的关键，它可能发育沿走滑断裂带控制分布的奥陶系断溶体油气藏。该油气藏可分为2种类型——逆冲滑脱段调整断溶体油气藏（见图6a）、直立走滑段断溶体油气藏（见图6b）。特别是与皮山北新1井相邻的北东向断裂交会区，即直立走滑段，其断溶体油气成藏条件更加有利。