准噶尔盆地腹部车排子-莫索湾古隆起成因机制及油气意义*
2022-10-17林会喜宁飞苏皓张奎华
林会喜 宁飞 苏皓 张奎华
古隆起是沉积盆地形成演化过程中某一地质历史阶段出现的正向构造单元,对油气藏的分布与调整起着十分重要的作用,它们在后期构造演化中有的被继承下来,有的遭受改造而成为其它类型的构造(何登发等,2005a;邬光辉等,2009)。古隆起的形态以断块升降、褶皱隆升为主,其类型因经历后期改造而更加复杂。古隆起的形成机制及演化过程制约着其形态和油气分布,对于叠合盆地来说更是解开其内部复杂变形的“钥匙”。古隆起具有面积大,含油气丰富的特点,是油气勘探的重点区域,国内外在盆地古隆起区多有重大的油气发现,如北美二叠盆地、俄克拉荷马盆地、伊利诺斯盆地、密歇根盆地(何登发等,2008),澳大利亚的库伯和坎宁盆地(翟光明和何文渊,2005)等;国内四川盆地(马德波等,2020;袁晓宇等,2020)和塔里木盆地(翟光明和何文渊,2004;何登发等,2008;邬光辉等,2009)等。古隆起的形成不但受控于超大陆开合导致的盆地动力学背景变化(Lietal., 2008; Wuetal., 2008),还受到不同地质历史时期盆地演化导致盆地性质变化的影响,因此有些古隆起的形成和演化表现出多旋回特征(任纪舜, 1994; 翟光明和何文渊 2004);古隆起在不同时期还有可能复合叠加,继承性发育,也有可能被改造而消亡。不同类型及成因机制的古隆起对油气运聚成藏有着不同的影响(Farzipour-Saeinetal., 2013; Gaoetal., 2017)。揭示盆内古隆起的发育历史及主要控制因素,进而探讨其与油气成藏的关系一直是石油地质学研究重要内容,具有一定的科学意义和实践意义。
车排子-莫索湾古隆起一般是指准噶尔中生代盆地的一个次级构造单元,由李天明等(1993(1)李天明等.1993.准噶尔盆地侏罗系构造演化与油气形成条件研究.新疆石油管理局内部报告)在研究准噶尔盆地侏罗系构造单元划分时提出。随着近年来油气勘探向盆地腹部推进,接连发现了莫索湾、征沙村、永进等油田,证明了盆地腹部是效益勘探、增储建能的重要区域之一。古隆起的形态和演化过程对本区油气藏的分布与调整起着重要的控制作用,但直到目前对于古隆起的认识还存在多种观点。盆地腹部现今为一单斜构造,虽然存在侏罗系局部被剥蚀,但隆起形态并不明显,刘朝荣(2008)认为古剥蚀区是受沉积因素制约的,彭希龄(2007)则认为是内陆盆地靠近边部的下凹弧形侵蚀基准面对大面积平缓倾斜的岩层的剥蚀结果;大多数学者通过构造分析认为古隆起是构造变形的产物(何登发等,2005a;佟殿君等,2006;吴晓智等,2006;马宝军等,2008),但由于对资料的掌握程度不同以及对古隆起构造解析的差异对古隆起形态有不同的认识。近年来尽管通过精细解释及恢复剥蚀量明确了隆起的剖面样式(周路等,2007;于福生等,2008),但对古隆起的形成机制是挤压作用还是剪切作用亦或是复合作用还存在不同观点(何登发等,2005b;彭希龄,2007;于福生等,2008)。针对目前研究所存在的几方面争议,本文在区域地质分析的基础上通过地震资料精细解析刻画古隆起形态,运用构造物理模拟实验方法揭示古隆起成因机制,从而为认识古隆起对油气成藏的控制作用提供了有用信息,进而指明了油气勘探方向。
1 区域地质背景
准噶尔盆地是中亚造山带的重要组成部分,大地构造上位于哈萨克斯坦-准噶尔板块东部,由古生代微陆块、残留洋壳和岛弧带拼贴而成(况军,1993;韩宝福等,1999;李锦轶等,2000;Chen and Jahn, 2004; 何登发等,2004; Windleyetal., 2007; 李亚萍等,2007)。关于准噶尔盆地基底性质存在残余陆壳(徐新等,2010;郑孟林等,2019)、具双重基底陆壳(李锦轶等,2000; Xiaoetal., 2008;曲国胜等,2008;赵俊猛等,2008;程小鑫等,2021)和底侵的二叠纪岩浆岩(韩宝福等,1999;高睿等,2013;李海等,2020)等不同的解释,对是否发育前寒武纪变质结晶基底也存在较大争议。尽管在早期深部地球物理资料和同位素年代学证据反映准噶尔存在稳定的古老结晶基底(袁学诚,1995;张前锋等,1996),但目前无论从地球物理学、岩浆岩地球化学还是沉积学(韩宝福等,1999;何国琦等,2007)都有证据说明基底是由古生代增生杂岩和岩浆弧等地体拼贴组成的“地槽型”基底(胡霭琴和韦刚健,2003;肖文交等,2006)。基底的非均一性及盆缘断裂的活动控制了盆内构造格局的演化,也间接影响了盆地腹部车排子-莫索湾古隆起的构造演化及相关油气藏的发育。
从“盆-山”耦合的构造格局来看,准噶尔盆地主要由准噶尔-吐哈地块及围绕它们的加里东、海西期褶皱造山带所组成(图1)。盆地形状近似三角形,分别被天山构造带、阿尔泰山系构造带及达尔布特构造带所围绕(朱明等,2021)。天山构造带活动始于海西期,强烈活动期则是在晚燕山期和喜马拉雅期(Van der Vooetal., 2006);山系与盆地邻接的边缘为伊林黑比尔根山和博格达山(图1)。阿尔泰山系活动开始于中古生代,强烈活动在海西旋回时期(Xiaoetal., 2008);阿尔泰褶皱山系与盆地接触地带为克拉美丽山和青格里底山。盆地西北缘的玛依勒-扎伊尔山系(达尔布特构造带)走向为北东-南西,海西期强烈活动,在晚二叠世到侏罗纪经历了右旋走滑(徐新等,2010;Chouletetal., 2013;高睿等,2013;陈石等,2016)。该构造带活动方式和运动状态对盆地西北缘地区构造变形具有一定影响,自二叠纪开始,中亚造山带西段发育大尺度陆内走滑系统(Van Der Vooetal., 2006; Chouletetal., 2011; Yietal., 2015; Zhuetal., 2018),受这些走滑体系的影响,准噶尔地块发生了明显的逆时针旋转(Chouletetal., 2011,2012;Yietal., 2015),这也是达尔布特构造带在晚二叠世到侏罗纪发育右旋走滑的原因。这些区域上的走滑变形叠加在准噶尔盆地变形之上,明显影响中-新生代盆山相互作用过程(Chouletetal., 2011;Yuetal., 2016;陈石等,2016),奠定了准噶尔腹部的构造格局。石炭纪-早二叠世准噶尔盆地发育裂谷断陷(Yarmolyuketal., 1999, 2000;徐新等,2008, 2010;Wangetal., 2019;田怡红等,2021),晚二叠世-侏罗纪时期为挤压挠曲变形,随后白垩系不整合覆盖在侏罗系之上,形成再生前陆盆地。以白垩系沉积前古地貌形态为依据可以将盆地划分为9个一级构造单元以及25个二级构造单元(图1b),古隆起作为一级构造单元位于盆地腹部,呈一宽缓背斜形态。
图1 准噶尔盆地及邻区大地构造背景(a)和准噶尔盆地构造单元划分(b)图3-图6剖面位置见图1b
2 空间展布特征
准噶尔盆地受扎伊尔山、天山和阿尔泰山所限,“盆-山”关系复杂,盆内隆坳格局经历多次变迁。随着油气勘探的进展,盆地腹部古隆起区域的勘探程度越来越高,但由于不同学者对资料的理解程度不同,关注的问题也有所侧重,对于古隆起范围和形态的描述也有不同的认识(佟殿君等,2006;吴晓智等,2006;赵宏亮,2006;周路等,2007;马宝军等,2008;于福生等,2008)。本次研究基于盆内区域大剖面的构造解释,辅以油田三维地震数据的校正,刻画了其整体形态。以钻井及地震数据解释出的侏罗系西山窑组削蚀边界为界,古隆起范围西侧到红车断裂,东南到莫索湾一带,北边到陆南断裂带,南部以伊林黑比尔根山前的安集海断裂为界(图2a)。古隆起的脊线主体为北东-南西向,与盆地西北缘边界扎伊尔-哈拉阿拉特山及山前断阶带近平行。地震资料显示盆地腹部侏罗系三工河组的退覆变薄、西山窑组的剥蚀和缺失等证据(图2b-d),反映古隆起主要形成于侏罗纪时期。
图2 准噶尔盆地3条代表性地震剖面示古隆起结构特征
作为盆地内的次级构造单元,古隆起西侧以红车断裂为界,整体呈一宽缓背斜形态,隆起高点位于征1井一带,枢纽向北东向倾没,两端略弯曲呈“S”形。红车断裂以西的车排子凸起(图1b,Ⅲ1)呈NW-SE向,有学者将其和古隆起划在了一起(于福生等,2008),从而使古隆起的形态成了倾斜的不对称的“S”形。虽然车排子凸起在侏罗纪末期也是持续隆升,但两区所受应力场有所不同,据褶皱轴线判断,车排子凸起最大主应力为NE-SW向,而古隆起区域最大主应力为NW-SE向。红车断裂作为一级构造单元边界有明显的平移分量,使两侧变形规模和速率都不相同;受红车断裂边界分隔影响,车排子凸起抬升程度远大于腹部古隆起;因此从构造变形角度将古隆起范围局限在车排子断裂东侧。
车排子-莫索湾古隆起剥蚀区范围较大且具有较明显的剥蚀量(赵宏亮,2006;于福生等,2008),构造解释结果也有清晰的体现。以区域二维地震测线为基础,参考局部三维地震资料编制了穿越古隆起的大剖面,可看到这些剖面上大多有明显的隆起残留形态(图3)。由于剖面D-D′靠近隆起北部倾伏端,形态不明显,仅在剖面东南侧见有侏罗系头屯河组尖灭线;在过古隆起中央区域NW-SE向剖面上(图3,剖面E-E′)可以看到古隆起不仅有残留背斜形态,且自古生界到中生界,局部有明显的继承性;在与古隆起脊线斜交的剖面F-F′上可以看到,虽然古背斜的闭合度消失,但是构造起伏依然明显,从古隆起在多条地质剖面的特征综合分析,其演化过程主要受到构造变形的约束。
图3 过车排子-莫索湾古隆起3条主要测线地质剖面
就盆地尺度而言古隆起的隆起幅度不大,这也是不容易确定其在地质历史演变过程中存在的原因。为了使古隆起的形态更加明显,将地质剖面垂直比例尺放大5倍后从剖面可清晰观察到背斜形态(图3),隆起虽然平缓,但是其面积较大(图1)。区域性的风化壳被后期白垩系覆盖形成古潜山构造,曾经的圈闭规模在捕获古、中生界烃源岩生成的油气方面作用不可忽视。
3 古隆起运动学演化
从与古隆起直接接触的上覆地层沉积情况可以判断其形成于中-晚侏罗世。白垩系沉积前的不同方向的地质剖面(图4)也清晰展示了古隆起形态,整个侏罗系有明显的厚薄变化及削蚀和退覆特点。中、下侏罗统分为四个岩性组,从近南北向的剖面上看(图4a,剖面F-F′),古隆起呈一明显的背斜形态,完全缺失中侏罗统头屯河组;中侏罗统西山窑组在背斜两翼有残留,在转折端(隆起顶部)缺失;下侏罗统三工河组只遭受少许剥蚀,中间薄边缘厚;下侏罗统八道湾组厚度则不受隆起变化的影响。地层厚度特征反映古隆起的活动时间主要在侏罗纪期间;在近东西向剖面上(图4b,剖面G-G′)可以看到古隆起东翼中侏罗统西山窑组和头屯河组均向隆起顶部尖灭;西翼剥蚀量较大,只残留中侏罗统西山窑组;同样的特征在图3(D-D′ 剖面)上也有所体现,整体反映了北西翼隆起程度高、剥蚀程度较大的特点。由地震资料所展示出的剖面形态分析,变形早期古隆起形成过程缓慢,地层沉积受变形控制,三工河组和西山窑组均显示顶薄翼厚的同沉积特征(图3),而侏罗纪晚期地层普遍遭受强烈剥蚀现象,反映了此时古隆起变形相对强烈。
图4 过车排子-莫索湾古隆起白垩纪沉积前典型地质剖面图
准噶尔盆地为典型的叠合盆地(张朝军等,2006;金之钧,2011;何登发等,2018a, b),由于主应力方向和大小在不同时期有所变化,导致盆内变形特征及变形主构造线方向也有所不同。此次选取了过古隆起NWW-SEE向E-E′剖面和NNE-SSW向F-F′剖面运用平衡剖面技术进行了基于面积守恒的构造复原(图5、图6),分析古隆起的发育过程,建立古隆起演化的地质模型。
图5 过车排子-莫索湾古隆起E-E′剖面构造演化图
图6 过车排子-莫索湾古隆起F-F′剖面构造演化图
准噶尔盆地在石炭纪-早二叠世整体处于伸展环境,此时的莫索湾一带属于中央坳陷区,通过地层趋势法恢复剥蚀量后可以看出,盆地整体都接受了大量沉积,沉降中心位于玛湖凹陷一带(图5h),坳陷区由几个凹凸相间的三级构造单元组成。晚二叠世盆地性质转换为挤压状态,盆内应力状态发生反转。古隆起区域发育局部的凸起和凹陷,此时处于基底断块相对稳定,还没有形成统一的整体变形区域(图5g、图6g)。在经历了区域性构造变形并剥蚀夷平后整个盆地沉积了厚度较为稳定的三叠系(图5f、图6f),盆地仍然为挤压状态,逆冲断裂主要出现在盆地边缘,如扎伊尔山前和伊林黑比尔根山前等,盆地内部整体变形较弱,从区域构造应力状态方面佐证了车排子-莫索湾古隆起主要形成于侏罗纪末期,没有明显的继承性。
早侏罗世盆地内构造变形开始活化,下侏罗统八道湾组整体变化不大、沉积厚度较稳定,车排子-莫索湾古隆起到昌吉凹陷一带沉积厚度相差不大(图5e、图6e),还没有展现出明显的沉积中心。
中侏罗世,受盆地西北缘扎伊尔等山系隆升的远程效应影响,应力传递到盆地腹部,造成基底整体发生轻微挠曲,古隆起整体缓慢隆升且形态初显,轴向应与盆地西北缘边界平行,变形主要发生于下侏罗统三工河组、中侏罗统西山窑组沉积时期(图5d, c、图6d, c)。地层横向变化特征显示此时仍在接受沉积,为典型的同构造沉积,由此造成三工河组、西山窑组顶薄翼厚。在NNE-SSW向剖面上可以看到有明显的正花状构造发育于两端(图6c),反映南北边界此时期剪切应力造成的走滑作用。中侏罗统头屯河组沉积有明显的西薄东厚特征,或可能只在古隆起的东南冀有沉积(图3D-D′剖面、图4b),这也反映主应力确实来自盆地西北缘,沉降中心位于昌-玛坳陷。
晚侏罗世是古隆起主要变形时期,受西北缘挤压作用的影响,挠曲变形剧烈造成腹部大规模隆起,且大面积接受剥蚀, 不仅使头屯河组大范围缺失,也使西山窑组在古隆起轴部被剥蚀,三工河组部分遭受剥蚀(图5c、图6c)。
区域夷平后白垩系沉积时西北缘变形不明显,地层稳定覆盖到断阶带区域(图5b),而此时南缘则开始强烈变形,并主导整个盆地北挠南倾(图6b)。新生代时延续了白垩纪变形特征,盆地南缘变形更为强烈,形成了山前前陆盆地,盆地腹部构造格架整体南倾。而此时西北缘变形则由造山带向盆地逐渐推进,沉积范围逐步减小,形成退覆沉积现象,不论是北西向还是南北向,均不再有腹部古隆起的特征(图5a、图6a)。
由构造演化过程分析反映出车排子-莫索湾古隆起主要变形活动期在侏罗纪。古隆起的演化可以分为四个阶段:(1)早侏罗世及以前的基底调整稳定期,形成了腹部统一稳定的地块;(2)中-下侏罗统三工河组-头屯河组沉积时盆地腹部缓慢隆升期;(3)晚侏罗世古隆起快速隆升和遭受剥蚀阶段;(4)白垩纪-新生代受盆地南缘控制向南翘倾改造阶段。
4 成因机制分析
4.1 动力学背景
目前关于古隆起的应力机制和构造演化提出了很多观点(佟殿君等,2006;赵宏亮,2006;周路等,2007;焦养泉等,2008;于福生等,2008; Jietal., 2010;许涛等,2012;陈石等,2016;何登发等,2018b),造成观点分歧的原因是对古隆起形态的刻画描述不同,导致对其演化过程和形成机制的认识也不尽相同。
从整体演化过程来看,准噶尔周缘岩浆事件以A型碱性花岗岩和双峰式火山岩为主,形成于后碰撞或后造山的拉张环境(Yarmolyuketal., 1999, 2000;徐新等,2008, 2010; 田怡红等,2021)。作为对伸展裂陷环境的构造响应,二叠纪时期盆地内凹凸相间棋盘格式的单元组合反映了基底由伸展到挤压的应力调整,原型盆地的演化为车排子-莫索湾古隆起的形成奠定了基础(林会喜等,2019)。印支-燕山运动时期盆地内变形受边界及基底断块共同作用,非正向挤压形成具剪切分量的逆冲断裂系。对应车排子-莫索湾古隆起的平面形态发现,其长轴方向和盆地西北缘的扎伊尔-哈拉阿拉特山(山前的克-夏断裂带)近平行,印支-燕山运动时期处于统一的应力场中。盆地西北缘变形有两个特点,其一是在侏罗纪为挤压挠曲盆地;其二,哈萨克斯坦地块和准噶尔地块为软碰撞,作为板块的缝合带扎伊尔山前逆冲带遇到盆地基底断块形成后展式变形(马宝军,2008)。因此这里不能形成伸向前陆的强烈变形,挤压应力通过深层缓慢传向盆地内部,盆地腹部(莫索湾一线)作为一个完整的单元整体发生轻微的垂向挠曲变形,形成宽缓背斜形态。这可以很好的解释背斜长轴整体与边界断裂一致问题。对于古隆起南北边缘在平面上弯曲成“S”形这一问题,则是由于单元边界的差异运动引起,边界条件的影响造成古隆起南北边缘同向剪切(于福生,2008)。古隆起的形成机制可以解释为:燕山期车排子-莫索湾古隆起区域在盆地西北边界的挤压下,发生应力传递而形成挠曲褶皱(图7),南北边缘的次生压扭应力成右行力耦使其隆起的同时整体变成了“S”形。而由于伊林黑比尔根山和扎伊尔山在西部车排子附近交汇区变形空间狭小,挤压合力叠加造成了这一区域的隆起幅度最大,向陆梁地区倾没。
图7 车排子-莫索湾古隆起形成机制示意图
4.2 构造物理模拟
通过对新获得的地震资料的构造解析,古隆起的形态得到了精细的刻画。为了更清晰的理解车排子-莫索湾古隆起的形成过程,揭示其成因机制,设计了相关条件制约下的构造物理模拟实验进行验证。在地质分析的基础上利用河北地质大学的构造物理模拟实验仪进行相似性砂箱实验,以验证及预测古隆起的应力性质及边界影响。
4.2.1 地质模型建立及实验参数
根据盆地白垩系沉积前的构造格局结合区域构造事件所派生的构造应力场方向(图7),经简化设计出实验初始地质模型(图8),实验以盆地腹部古隆起区域为目标,模型边界如图所示。实验砂箱宽30cm,边界形态以聚苯泡沫模块制成,初始实验石英砂层厚3.2cm。变形中主驱动力来自于左侧马达带动模块a(盆地西北缘,约310°方位)对砂体的挤压,次要应力来源于右侧马达驱动模块b(盆地南缘)对砂的剪切-挤压,盆地北部设置为半自由边界(模块c)。实验过程中两侧马达向中间匀速推挤,从而使不规则的边界模型在向内部运动时互相作用,应力向砂层传递。左侧马达速率约为Lv=0.008cm/s,右侧马达速率Rv=0.002cm/s(左侧挤压变形为主,为体现腹部变形,右侧马达只体现南缘剪切,弱化了边缘的造山带挤压)。实验早期为砂层变形调整及同沉积,左侧位移L=4cm,右侧位移R=1cm,晚期为地层增厚后的挤压变形,模型的总挤压量7.5cm。由于南北边界不规则几何形态,对右侧挤压应力方向产生分解作用,间接影响了内部应力状态。
图8 砂箱实验模型
4.2.2 实验过程及分析
4.2.2.1 实验过程
对平面实验过程进行观察和记录,以砂层表面9个应变椭圆变形做参照。随着位移量的变化,首先在左侧出现了一个弧形的背斜隆起形态(图9a),背斜及邻近背斜的应变圆变形呈椭圆形态;中间局部有一小型短轴背斜,与左侧背斜交角近30度。随着变形量的增加,砂层模型左侧的背斜形态增大并与中上部的背斜连成一体,且右下角出现一小型背斜(图9b);模型中部位于背斜上的应变椭圆长轴方向与褶皱轴向平行,而位于边缘的应变圆则变形不均匀,此时的背斜形态(隆起)受边界控制整体呈“S”形,高点出现于图中左下小砂坑处,背斜左翼拐点处已有断层出现。
图9 平面模拟实验早期变形过程及结果
此后进行局部剥蚀并同沉积加砂(新砂层顶薄翼厚),此时砂层模型总厚度达到3.7cm(图10 c1, c2)。挤压继续,在砂层表面很快就出现了新的隆起(图10 d1, d2),此时形态与早期有所不同,背斜规模变大,隆起的幅度有明显不同,高点向左下偏移,在位于隆起两侧的边界处形成逆断层(中部下边两个应变椭圆被剪切),由于右侧位移量较小,相应的在盆地南缘有较小的背斜形态出现,左下部和主隆起重叠在一起,形成了变形区域内的最高点,总位移达7.5cm。
图10 模拟实验晚期变形过程及结果
4.2.2.2 分析和讨论
实验结果与研究区白垩系沉积前构造格局有较好的相似性,实验中古隆起的形态、范围、不同区域高差及与边界间的关系都与实际地质格架相一致。根据实验过程对比分析古隆起的成因机制,主要受西北缘断裂带控制,整体轴向NE-SW,与西北缘边界断裂一致。乌伦古地块与古隆起地块是右行剪切关系(以三个泉扭压断裂为界),挤压变形较弱,但是受西北缘边界SEE向挤压被动变形,扭压作用使接触带形成小型背斜。随着实验中变形量增加,两个背斜复合连成一体,呈“S”形,隆起幅度变大,但翼展范围不大;在模型中代表盆地南缘边界的区域也出现了对应背斜形态。实验中受同沉积构造影响,地层加厚,基底传导的应力使变形区域增大,整个隆起区高低差别明显(图10d),背斜隆起幅度在左下侧最大,对应古隆起南段车排子断裂东征1井地区;右上侧幅度较小且开阔区域代表古隆起北段到陆梁断褶带,隆起幅度逐渐变小渐趋尖灭,且主轴弯曲倾伏。
由构造演化分析对比模拟实验结果,古隆起的隆起形成时间主要在侏罗纪,可以对应区域上的燕山期构造旋回。尽管此时陆内走滑系统(Van Der Vooetal., 2006; Chouletetal., 2011; Yietal., 2015; Zhuetal., 2018)导致的强烈变形主要发育在盆地边界,但是应力传导到盆地腹部已经较弱,形成了较大弱挤压挠曲变形区。整体轴向与西北缘近平行的古隆起是盆地腹部地块在受到西北缘边界近水平远距离挤压时所致,由于主动力来自于哈萨克斯坦地块,应力传递到盆地内所形成的变形虽然规模大,但隆起幅度很小,整体变形较弱。隆起(背斜)南北两端发生弯曲则是由于边界形态及剪切作用导致。如车排子地区由于边界几何作用影响盆地边界向西弯曲。车排子-征1井区域隆起较高且靠近南缘造山带,是西北边界及南缘应力叠加所致。陆梁断裂褶皱带在侏罗纪变形有较多的右行平移分量,牵引作用也使得古隆起轴迹向东侧弯曲,从而整体上形成了“S”形的车排子-莫索湾古隆起。
由实验结果来看,在隆起主体两翼均出现逆断层,虽然在区域地震数据中并没断层被识别出,但是在莫索湾和征沙村油田三维数据中侏罗世构造亚层中普遍发育有逆冲断裂组合,只是规模较小,这在一定程度上反映了区域变形较弱的特征。在这一环境下形成的断裂系统(也可能有后期叠加)在油气运移和成藏中会起到主导作用(张枝焕等,2009;王京红和杨帆,2012)。自然界中很少出现正向挤压或是伸展,总会伴有剪切平移的分量。虽然在中生代构造变形期车排子-莫索湾古隆起区域受边界影响,平移分量导致其形态有所变化,但主要变形还是边界挤压所致。
5 油气地质意义
准噶尔盆地现今的隆坳格局是漫长地质历史演化的结果,记载了盆地周缘构造事件,同时也控制了油气运聚成藏。车排子-莫索湾古隆起形成时期恰好是二叠系及其下的烃源岩成熟时期,当时的玛湖坳陷、昌-玛坳陷形成都可以向其供烃。成藏期古构造和断裂是原生油藏形成的关键控藏要素,受盆地周缘海西晚期-印支期多排逆冲推覆作用的影响,腹部还发育了一系列具有调节性质、产状多变的走滑断裂(何登发等,2018b;林会喜等,2019),这些断裂多具有剪切性质,古隆起内断裂断距不大,断面陡倾,大多断达二叠系烃源层并向上延伸到侏罗系,相对于逆断层而言,输导能力更为优越,从而成为源外跨层运聚的通道,为大面积成藏奠定了良好的输导与聚集条件。
古隆起的形成演化影响了储层物性,侏罗系沉积时期盆地腹部相对稳定,但是仍存在低幅度的振荡,同构造沉积导致岩性变化及厚度差异。如古隆起构造高部位地层厚度薄,成岩压实弱,原生粒间孔十分发育,储层物性相对好。白垩纪至古近纪,侏罗系烃源岩成熟,此时古隆起形态整体南倾,新生成油气沿断裂及不整合由古背斜向北西及浅层连通较好的三角洲砂体运移,易形成岩性或断块油气藏(图11)。多口探井包裹体分析能够证明(王京红和杨帆,2012)现今水层曾经为古油藏,说明隆起形成过程中,古油藏进行了调整,先期形成的油气藏被破坏,但在较大的区域内盖层完整,油气无处泄漏,只能沿相应的通道二次运移。根据源控论观点,油气仍然会以古隆起构造枢纽带为中心(云金表等,2018),多向北西方向形成砂体尖灭型岩性或构造-岩性复合油气藏,因此勘探方向仍需重视古隆起及西北区域,重点应转向岩性油气藏。
6 结论
(1)古隆起以古潜山形式存在于盆地腹部,其在白垩系沉积前为轴向NE-SW向的宽缓背斜,位于红车断裂东侧,脊线高点位于征1井附近,南北两端弯曲整体成“S”形。
(2)古隆起的演化可分为四个阶段:侏罗纪前的基底调整稳定期; 早、中侏罗世在西北缘边界挤压下缓慢隆升形成隆起雏形; 晚侏罗世古隆起快速隆升期; 白垩纪-新生代受盆地南缘控制改造阶段。
(3)构造分析和模拟实验证实,古隆起成因机制的主要控制因素是中、晚侏罗世盆地西北缘扎伊尔山系NW-SE向挤压的远程效应,该应力使盆地腹部形成了轴线与西北缘断阶带走向近平行的平缓背斜;乌伦古坳陷的右行剪切作用使得古隆起轴线向东北弯曲;盆地边界形态及南缘挤压剪切造成古隆起上升并转向。
(4)古隆起在油气成藏过程中具有较好的聚油作用,后期隆起形态改造较大,造成了原生油气藏的破坏,但油气仍会以古隆起构造枢纽带为中心向北西方运移,勘探方向应以岩性及构造-岩性复合油气藏为主。
致谢在论文成文过程中,河北地质大学马宝军教授在物理模拟模型设计及实验结果的分析方面给予了模型建立方面的指导和建议;三位审稿专家提出了许多建设性意见与详细的修改建议;编辑部做出了辛勤的工作;在此一并表示感谢。