塔里木盆地塔中地区底辟构造与油气关系.pdf

大 庆 石 油 学 院 学 报 J OURNAL OF DAQI NG PETROI EUM I NS TI TUTE 第 3 3卷 第 5期 2 0 0 9年 1 O月 Vo 1 ．33 NO ． 5 Oc t ． 2 0 09 塔里木盆地塔 中地 区底辟构 造与油气关 系 何春 波 。 ，汤 良杰 ，黄太柱。 ，李慧丽 ，宁 飞 。 1 ．中国石油大学 油气资源与探 测国家重点实验室 ， 北京 1 0 2 2 4 9 ； 2 ．中国石油大学 资源与信息学院盆地 中心 ， 北京 1 0 2 2 4 9 ； 3 ．中国石化勘探 西北分公 司 ， 新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 1 1 ； 4 ．中国石化西北油 田分公 司 勘探开发研究院 ， 新 疆 乌鲁木齐8 3 0 0 1 1 摘 要 底辟 构造是油气聚集的重要类型 ， 通过地震 解释对塔中地区底辟 构造进行研究．结果表 明 塔 中地 区主要发 育盐底辟和岩浆底辟 构造 2种类型， 盐底 辟构 造样式 主要为盐枕构 造 ， 从成 因上进 而分为 断裂遮 挡型 、 逆 冲断裂上 盘侧 向挤压型和纵 弯褶皱 型 ； 岩浆底辟 构造样 式主要 有岩墙 、 岩被．盐底辟构造 主要在挤压环境下形成 ， 基底 隆起控制 了盐 底 辟的发育位置， 断裂及褶皱 控制 了盐底辟 的形 态 ； 岩浆底辟 主要 在拉分 环境下形 成， 基底 卷入逆冲断裂及 NE向调节断裂 对岩浆底辟发育具有重要控制作用．塔 中地 区盐底辟和岩浆底辟构造及其伴生构造可 以形成 良好囤 闭． 关键词 盐底辟 ；岩浆底辟 ；断裂 ；圈闭 ；勘探 目标 ；塔中地区 中图分类号 P 6 3 1 ． 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 01 8 9 1 2 0 0 9 0 5 0 0 0 50 6 底辟 构造 又称 “ 挤 入构 造” 、 “ 刺 穿构 造 ” ， 而 当底辟 核 没有 刺穿 上覆 沉积 地层 时 ， 又称 为 “ 隐刺 穿构 造” ， 主要 类 型有盐 底辟 盐 构造 、 岩 浆底 辟 和泥底 辟 泥火 山 ．底 辟及 相 关构 造 与油气 成 藏 关 系密 切 ， 如 墨西 哥湾 、 渤海湾盆地及库车前陆盆地盐底辟 构造_ 】 ] 、 松辽盆地岩浆底辟 ] 、 南海莺歌海盆地泥底辟等都与 油气关 系 十分 密切 _ 6 ] ．国 内外在 底辟 构造 几何 学 、 运动 学 、 动力 学及 与 油气 关 系 方 面 已有 研究 __ 7 ．近 年 来塔中地区多 口探井钻遇火山岩体及膏盐岩 ， 并在塔中 4 7等井发现岩浆底辟构造相关油气藏[ 1 ， 这进一 步揭示 了塔 中地区底辟构造油气勘探的广阔前景．前人对塔中地区岩浆底辟即火山岩体的识别及油气关 系 进行 了初 步研 究_ l ， 对塔 中盐 底辟 却鲜 有 研究 ．笔者 以地 震 资 料 、 测井 资 料 、 钻 井 资料 为 基础 对 塔 中地 区底辟 构造 进行研 究 ， 为塔 中地 区油气 勘探 提供 依据 1 研 究 区概 况 塔中地区位于塔里木盆地中央隆起带的中部 ， 北靠满加尔凹陷， 南邻塘古孜 巴期拗陷 ， 西以 巴东断裂 与 巴楚 地 区相接 ， 东 以塔 中 i号 断裂 与塔 东低 凸起 古 城 鼻 隆 和 塔南 隆 起 相 隔．塔 中地 区经 历 了 多期 构 造演化 ， 具 有较 复杂 的构 造变 形 ， 断裂 发育 ．塔 中地 区中 、 下寒 武统 发育 膏盐 ， 如 塔参 1井揭 示 出膏岩 盐 厚 度达 2 0 0余 IT I ， 塔 中地区膏岩盐厚度具有呈带状分布的特征 ， 总体上 由北东向南西， 膏岩盐聚集增厚 明显 ， 受 膏岩 盐厚 度影 响 ， 盐底辟 构 造在 塔 中南部 地 区较发 育．岩 浆底 辟 分布 范 围较广 ， 主 要 在塔 中北 部地 区发 育 ， 见 图 1 ． 2盐底辟构造 2 ． 1 膏岩 盐 形成 塔 中地 区膏岩盐主要分布在中、 下寒武统膏盐 中， 局部发生聚集加厚 ， 但是并没有刺穿上覆地层 ， 因此 可以确定塔 中地区的膏岩盐主要是中、 下寒武统沉积时期形成的， 而中、 下寒武统沉积时期 ， 塔中地区发育 收稿 日期 2 0 0 9 0 40 7 ； 审稿人 付广 ； 编辑 陆雅玲 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 4 0 6 7 2 1 4 3 ； 国家“ 9 7 3 ” 重点基础研究发展规划项 目 2 0 0 5 C B 4 2 2 1 0 0 7 作者简介 何春波 1 9 8 0 一 ， 男 ， 博士生 ， 主要从事油区构造解析方面的研究． 大庆石油学院学报 第 3 3卷2 0 0 9 年 图 1 塔 中地 区油 气 勘 探 位 置 一 些正 断裂 控制 的地 堑及 半地 堑构 造 ， 中 、 下寒 武统 沉 积 时期 ， 气 候 比较 干燥 ， 水 动 力 较 弱 ， 因此 沉 积一 套 以膏盐 、 膏 质泥 岩 、 白云岩 为 主的浅 海 台地相 沉积建 造 1 ． 2 ． 2盐 底辟及 相 关样式 中 、 下寒武统 膏 盐不但 是 有效 的盖层 ， 同时在塔 中地 区构造 演 化 中扮 演 着 重要 角 色 ， 膏 岩盐 具 有 朔性 变形 特征 ， 因此 构成 了该 地 区重要 的滑脱 层．在 挤 压 背景 下 ， 更 容 易传 递 边 界 挤压 力 ， 使 上 覆沉 积 盖 层更 容易 滑动 变形 ， 形成 了诸 如塔 中 1 0号 断裂带 ， 塔 中 5号 断 裂 带．同时 膏 盐 自身 的变形 可 以形 成类 型 各异 的盐 构造 样 式 ， 如库 车前 陆盆 地 ， 通 过钻 井 及地 震解 释 ， 揭 示 出塔 中地 区盐 底辟 构 造 主要 为盐 枕 构造 ． 然而单 纯 识别盐 枕 构造并 不 能真正 揭示 出该 地 区的盐 底辟 构 造演 化 特 征及 其 成 因机 制 ， 以地震 资 料 解 释 为基 础 ， 从 成 因机 制上研 究塔 中地 区盐 枕构造 样式 ， 主要分 为 3类． 2 ． 2 ． 1 断裂遮 挡 型 断裂遮挡型的盐枕构造主要是膏盐在逆冲断裂上盘发生聚集， 而逆冲断裂下盘起到了侧向遮挡作用 ， 断裂 附近 膏盐 加厚 作用 明显 ， 远离 断裂 附近 膏盐 厚度 逐渐 减 薄 ， 盐 上 地 层产 状 与 盐下 地 层 产状 不 同 ， 盐 上 地层 倾 角大 于盐下 地层 倾 角 见 图 2 ， 膏盐 协调 了盐 上地层 与 盐下地 层 变形．此种 断裂类 型 可能 为基底 卷 入式 或盖 层滑 脱式 ． 2 ． 2 ． 2断裂 侧 向挤压 型 逆 冲断 裂侧 向挤 压型盐 枕构 造 主要是 膏盐 在逆 冲断 裂下 盘 发 生 聚集 ， 而 逆 冲断 裂 上 盘沿 冲断方 向斜 向下挤压作用力下， 膏盐向逆冲断裂冲断方向发生聚集 ， 表现为顶部向逆冲断裂 冲断方 向发生迁移 ， 前翼 较陡， 而后翼较缓 ， 具有较明显的不对称结构 见图 2 ．膏盐在盐枕构造前翼聚集加厚作用较 明显．逆冲 断裂为盖层滑脱型断裂 ， 断裂在中下寒武统膏盐内或膏盐顶面发生滑脱并消失．此种类型盐枕构造发育 位 置多 为基 底隆起 顶 部 ， 说 明基 底隆 起 对盐 枕 构 造发 育 具 有 一 定 “ 定 位 ” 作 用 ， 这 主要 是 膏 盐 密度 相 对 较 轻 ， 又具有塑性流动的特点 ， 因此往往容易在构造高点聚集． 2 ． 2 ． 3纵弯 褶皱 型 纵 弯褶 皱型盐 枕 构造 主要 是膏盐 发生 塑性 聚集 ， 并不 是在 逆 冲断裂 的直 接参 与下 形成 的 ， 其 典型 形态 呈“ 透镜状” 或“ 半透镜状” ， 膏盐在盐枕构造轴部增厚明显 ， 两侧逐渐减薄 ， 具有翼部对称特点 见图 2 ．盐 6‘ 第 5 期 何春 波等 塔里 木盆地塔 中地 区底辟 构造 与油气 关系 上地层多表现为翼部较缓背斜形态 ， 盐下地层未见明显变形．当在区域加压应力作用下 ， 由于膏岩盐的存 在 ， 盐上地层对远程应力响应可能更敏感 ， 当盐上地层受水平挤压而发生弯 曲变形时， 盐上地层变形所形 成空间被膏岩盐充填， 膏岩盐协调了盐上 、 盐下地层 的构造变形．上覆地层有时具有生长地层特征 ， 这 可 以用来判定纵弯褶皱形成 时期 ， 由于地层发生褶皱作用与膏岩盐充填是同步进行 的， 因此通过生长地层可 以确定 盐枕 构造 形 成 的时期 ． 盐底辟 构造样式 典型地震剖 面 类型 断 翳 鍪 鸶 裂 遮 挡 型 ＼f 断 裂 侧 向 挤 压 型 兰一 裔 { 量藩； 蕊 轷 南 秘 嘞 嘲 纵 弯 ，， 褶 ． l l Il Il l l II ll I I ⋯．． ． 一 锻 型 图 2 盐 底 辟 典 型 构 造 样 式 2 ． 2 ． 4 盐 底辟 相关 构造 样式 地震 剖 面解 释揭 示 出盐底 辟相 关构 造样 式 主 要 有盐 相 关 逆 冲 断裂 及 盐 上 隆 起．受 膏 岩 盐 影 响 ， 塔 中 地区大型断裂多为盖层滑脱式 ， 断裂在膏岩盐内滑脱 ， 同时断裂上盘有时发育反向逆 冲断裂 ， 构成冲起构 造．膏岩盐的特殊变形不但影响了断裂 的性质而且使逆 冲断裂的冲断作用更加强烈 ， 致使断裂上盘遭受 剥蚀 ， 形 成淋 滤带 ， 有 力改 善 了奥 陶系碳 酸盐 岩 的有效 储集 空 间．盐 上隆起 是 塔 中地 区盐 底辟 另 一 种 常见 的相关构造样式 ， 剖面上具有背斜形态．有时膏岩盐的聚集并不明显 ， 因此其上覆地层 隆起形态有时并不 十分 显著． 2 ． 3盐底 辟形 成机 制 加里东 中、 晚期 ， 受昆仑洋及阿尔金洋闭合影响 ， 塔里木盆地塔 中地 区称为前陆前缘隆起．加里东早 期形成的盐下正断裂构造反转 ， 形成基底隆起 ， 膏岩盐由于密度较小 ， 因此 向隆起顶部发生聚集 ， 同时由于 冲断作用 ， 邻 近断 裂 的膏岩 盐 的形态 受 断裂 改造 作 用 明显．盐 构 造 形 成 与 原始 膏 岩 盐 厚度 及 供 给 密 不 可 分 ， 塔中地区由于膏岩盐沉积时期厚度相对较薄 ， 并未刺穿地层 ， 没有形成如库车前陆冲断带所发育的多 种类 型 的盐底 辟构 造 ．塔 中地 区盐 底辟 发展 为 盐枕 构造 ， 在 演化 阶段 上处 于 盐底辟 构 造演 化初 级 阶段． 大庆石油学院学报 第 3 3卷2 0 0 9年 3 岩 浆底辟构造 3 ． 1 构 造样式 岩浆底辟构造的形成， 主要由于岩浆是熔融体 ， 密度低 ， 在上覆层的差异垂直应力作用下 ， 加之断层 的 诱发 ， 常 常 向地 表 喷溢 ， 形 成 底辟构 造 ．断层 带 多 是岩 浆 活 动 的通 道 ， 因此这 类 构 造 多沿 断 裂 带 分 布．岩 浆底 辟与 盐底 辟和 泥底辟 有 很大差 别 ， 从底辟 核 物质产 出层 位来 看 ， 前者 底 辟 核物 质 来 自深 部 ， 而 后两 者 底辟 核物 质均 为盖层 内沉 积 物． 塔中地区盐底辟是隐刺穿构造 ， 而岩浆底辟均为刺穿构造 ， 探井揭示 出塔中地 区曾经发生较强烈的岩 浆侵 入活 动 ， 形 成 了形态 各异 的岩浆 底辟 构造 ．通过地 震剖 面解 释 ， 塔 中地 区岩 浆底 辟构 造 样式 主 要有 岩 墙 和岩被 ．由于塔 中地 区岩 浆底 辟与 巴楚 一柯坪 地 区一致 ， 通过 巴楚 一柯 坪地 区野 外地 质 勘查 ， 发 现岩 浆 岩沿着断层侵入， 从而形成岩墙构造．也可 以发现一些小规模的岩浆沿着地层侵入， 表现为岩席 、 岩枝等 构造 ， 但 这在地 震 剖面上 很难 识别 ． 岩墙 是塔 中地 区地震 剖 面上最 常见 岩浆 底辟构 造 样式 ， 剖 面 上近 直 立 ， 切穿 早 古 生代 沉 积地 层 ， 当遇 到横向的薄弱带时 ， 则顺层侵入构成岩被 ， 有时到达地表， 在二叠系地层广泛发育的岩浆岩就是最好 的证 据 见 图 3 ．岩被的发育通常伴随岩墙发育 ， 并且一 同构成岩蘑菇 ， 但是岩墙不一定伴生岩被发育 ， 这主要 与地层的发育情况及岩浆供给有关．岩浆底辟通常会伴生一些正断裂发育．这些正断裂位于底辟顶部， 这是 由于岩浆底辟形成后冷凝收缩引起上部地层坍塌而成． 岩浆底 构造样式 典型地震剖面 辟类型 稚 一 0 一 ‘ ⋯～ ％ ⋯ ．L “ ～⋯ 瑚， 甄 潮 囊 醴 图 强 霹 鳓 岩 露 勰 ’ _ 圈豳 ＼ 籀 鞘 鞫 翳 重 l 豳 i 墙 一 、 、 爱黉 蝤 ～ _ 嘲 圈 l 露 ＼ ＼ 髓国渤碱黼 罹 】一 4-- ． 醺 蝴蕾盘 盎 蝴 燮酬癌黜鼬哦龃 轴 ■ 一 ～ ⋯ ⋯ L ⋯ ⋯ ⋯ 一 一 一一一 ⋯ [ 霎 翻豳 盛 ≥ 黼 蝴 互 i 叠 岩 l 躐 谜 蕊蒜 舀 黼 一 隧 席 』 z一 璧 鹱 图 3 岩 浆 底 辟 典 型 构 造 样 式 3 ． 2形 成机 制 塔 中地 区岩浆 底辟 形成 机制 与盐 底辟形 成 机 制有 很 大 不 同．首 先是 大 地 构造 环 境 不 同 ， 塔 中地 区盐 底辟 形成 于 加里东 中 、 晚期 的挤 压构 造背景 下 ， 而岩浆 底辟 形成 于海 西晚 期拉 分构 造背 景．岩 浆底 辟 的发 育与断裂密切相关 见图 1 ， 这是由于岩浆往往沿着薄弱带侵入地层 ， 而断裂则为岩浆侵人提供了重要的 通道 ， 塔中地区不但发育近 E w 向的断裂 ， 而且发育近 NE向撕裂断裂 t e a r f a u l t ， 它们都是岩浆侵入 的 通道 ． 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 第 5期 何春波等 塔里 木盆地 塔中地区底辟构造与油气关系 4 底辟构造 与油气关 系 4 ． 1 盐底 辟 与油 气关 系 塔中地区盐底辟 与油气关系较密切 ， 正是膏岩盐的特殊力学行为 ， 使塔 中地区逆 冲断裂发育 ， 尤其 以 塔中东部地区冲断较强烈 ， 进而形成了大量的潜山披覆构造 ， 底辟构造 的形成使上覆地层变形更强烈 ， 致 使 奥 陶系碳 酸盐 岩产 生 裂缝 ， 有 利于 改善储 层 质量 ．膏岩 盐 的封盖 性 已经得 到 普遍 认 可 ， 塔 中地 区 膏岩 盐 聚集 形成 的盐底 辟对 于下覆 地层 具有 非 常有效 的封堵性 ， 利 于 油气保 存 ． 盐底辟及其伴生构造可以形成 良好 的圈闭 ， 使油气聚集油气藏．塔 中地 区烃 源岩 主要在 下寒 武统 、 中 、 下 奥 陶统和 上奥 陶统 良里 塔格 组．中 、 下寒 武 统膏 岩盐 聚集 形成 盐枕 构 造 ， 可 以形 成 有 效 的封 盖 条件 ， 下 寒武 统烃 源岩 生成 的油气 可 以在盐 枕构 造之 下地 层 聚集 成藏 ．与盐枕 构 造相 关大 型 盖层 滑 脱 断裂 可 以 起 到 良好 的疏导 作用 ， 有效 沟 通烃 源岩 与储 集层 ， 使 油气 向上 运移 ， 在 冲起 构造 顶部 聚集 ， 形 成潜 山 一披覆 油 气藏 见 图 4 a ．如现 已发 现 的 TZ 1油气 藏 、 T Z 4油气 藏． a 盐底辟及相关构造油 t 成藏模式 b 岩浆底辟及相关构造油气成藏模式 图 4底 辟 及 相 关 构 造 油 气 成 藏 4 ． 2岩 浆底辟 与 油气 关 系 岩浆 底辟 同样 与油 气关 系 密切 ．岩 浆底 辟 的形 成过 程释 放 大量 的热 量 ， 是 该地 区具 有较 高 的古 地 温 ， 加速 了烃 源岩 的成 熟 ， 使 其 提前 进入 生烃 门限 ， 可 以进 一 步促进 有 机质 的热 演化 ．此外 也 可 以使 烃 源岩 发 生二次生烃作用．岩浆底辟常常伴随着热液的活动， 可有效改善碳酸盐岩储集性能．与断裂相类似 ， 岩浆 底 辟具 有较 好 的垂 向疏 导 和侧 向遮挡 性．岩 浆底辟 形 成后 ， 由于冷 却作 用发 生体 积 收缩 ， 为油 气 运移 提 供 良好 的垂 向运移 通道 ． ． 岩 浆底辟 及 其伴 生构 造形 成 的圈 闭在塔 中地 区被证 实是 非 常重要 的圈 闭类型 ．二叠 纪 岩 浆底 辟 形 成 虽然可以破坏早期形成的油气藏 ， 但是受其改造也可以形成 次生油气藏．喜 山期形成的油气可 以在岩浆 底辟 及其 伴生 构造 形成 的 圈闭 聚集 成藏 ．如塔 中 4 7油 田的油 气 藏 是 塔 中地 区典 型 的受 岩浆 底 辟及 其 伴 生构 造控 制 的油气 藏．岩 浆底 辟致 密 性 ， 侧 面 上有 效 遮 挡 油气 ， 形 成重 要 的含 油 圈 闭．此外 ， 油气 在 底 辟 构造 与 围岩问 向上 运移 ， 当遇到岩 被 时 ， 还 可 以形成 较 好 的油 气 藏 ， 在底 辟 构 造 顶 部发 育 的断 裂 一岩 性 圈 闭也 可 以俘 获 油气 见 图 4 b ．这 2类勘 探 目标在 塔 中地 区不容 忽 视． 大庆石油学院学报 第 3 3卷2 0 0 9年 5 结论 1 塔 中地 区主要 发育盐 底辟 和岩 浆岩 底辟 2种 类 型 ， 盐 底辟 构 造 样式 主 要 为 断裂 遮挡 型 ， 逆 冲 断裂 上盘侧向挤压型和纵弯褶皱型， 而岩浆底辟构造样式较丰富， 主要有岩墙 ， 岩被等． 2 塔 中地 区盐 底辟 构造 主要 在加 里东 挤压 环境 下形 成 ， 而 岩浆 底辟 主要 在 海西 期 拉分 环 境 下形 成． 基底隆起及断裂的发育对盐底辟具有控制作用 ， 基底卷入逆 冲断裂及 NE向调节断裂对岩浆底辟发育具 有 重要 控制 作用 ． 3 塔 中地 区底 辟 构造 与油 气关 系密切 ， 盐底 辟 和岩 浆底 辟 构造 及 其伴 生 构 造 可 以形 成 良好 圈 闭 ， 是 油 气勘探 有 利 目标 ． 参考 文献 [ 1 ] R o wa n M G， J a c k s o n M P A，T r u d g i l l B D， e t a 1 ．S a l t r e la t e d f a u l t f a mi l i e s a n d f a u l t we l d s i n t h e n o r t h e r n g u l f o f Me x i c o [ J ] ．A AP G Bu l l e t i n，1 9 99 ， 83 9 1 4 5 4 1 4 8 4 ． [ 1 4 3 [ 1 5 1 [ 1 6 3 [ 1 7 ] 余一欣 ， 周心怀， 汤良杰 ， 等．渤海海域莱州湾凹陷 KI l 1 2地 区盐构造特征 E 1 ] ．地质学报 ， 2 0 0 8 ， 8 2 6 7 3 1 7 3 7 汤 良杰．库 车拗 陷古隆起与盐构造特征及控油气作用 E J 3 ．地质学报 ， 2 0 0 7 ， 8 1 2 1 4 5 1 4 9 ． 邬光辉．塔里木盆地库车拗陷盐构造成因机制探讨 [ J ] ．新疆地质 。 2 0 0 6 ， 2 4 2 1 8 2 1 8 6 ． 赵文智 ， 邹 才能， 冯志强 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