三塘湖盆地构造特征与有利勘探方向

2020-01-24 来源：九壹网

第23卷第1期　　　　　　　　　　石　油　实　验　地　质　　　　　　　　　　Vol.23,No.12001年3月PETROLEUMGEOLOGY&EXPERIMENTMar.,2001

文章编号:100126112(2001)0120023204

三塘湖盆地构造特征与有利勘探方向

孙自明,熊保贤,李永林,何会强

(中国地质大学能源系,北京　100083)

摘要:三塘湖盆地位于新疆维吾尔自治区东北部,是由不同时期的残留盆地叠加并置而成的中型复合型含油气盆地。盆地构造演化经历了前陆盆地和陆内盆地两个大阶段,后者又进一步分为陆内裂谷时期、再生前陆盆地时期和盆地消亡时期。每个演化阶段末期几乎都伴有大规模的冲断推覆活动,造成盖层变形,形成大量圈闭。条湖凹陷—马朗凹陷南部,位于逆掩成油组合的有利部位,是有利的勘探地区。

关键词:三塘湖盆地;区域构造;演化;逆冲断裂;油气;勘探中图分类号:TE121.2　　　　　　　　文献标识码:A

　　三塘湖盆地位于新疆维吾尔自治区东北部,北与蒙古接壤,夹持于阿尔泰山系与莫钦乌拉-克拉麦里山系之间,面积23000km2。区域构造位置处在西伯利亚板块南部活动大陆边缘,盆地总体呈北西向展布,与现今山脉走向基本一致。盆地内存在下石炭统、中上石炭统、下二叠统、上二叠统、三叠系和侏罗系6套烃源层系和多处重要油气显示,先后于侏罗系和上二叠统钻获工业油气流,展示出该盆地具有良好的油气勘探远景。

延伸长度500km。马朗凹陷以西走向呈北西向,断面倾向南西;以东地区走向近东西向,断面倾向南。断裂上盘发育泥盆系和下石炭统,下盘中上石炭统到新生界均较发育。剖面上由一组倾向南的逆断层构成逆掩断裂带,包括白依山大断裂和石头梅断裂

)、等,各分支逆断层倾角均上陡(70°下缓,呈叠瓦状向深部收敛合并。水平推覆距离10～15km。该断

裂与盆地中央断裂共同构成盆地南北对冲的构造格架(图2),形成于二叠纪末期,燕山中晚期和喜山期又再次活动。1.2.2　盆地中央断裂

1　构造特征

1.1　构造单元划分

根据勘探地震资料,结合重力、磁力和大地电磁

测深(MT)资料,将该盆地划分为西南缘逆掩推覆构造隆起带、中央坳陷带和东北部逆冲推覆构造隆起带3个一级构造单元,中央坳陷带是中新生界的主要沉积单元,上古生界石炭系和二叠系保存较好,根据构造线展布和地层发育特征,可进一步划分为6凹5凸共11个次级构造单元(图1)。1.2　断裂体系特征1.2.1　盆地西南缘断裂

位于盆地中部,亦称中央复活断裂,走向北西,

断面倾向北东,倾角较陡,达50°～70°,为逆断层。该断裂为阿尔泰陆缘构造系[1]南缘逆冲推覆构造体系的前锋逆冲断层,形成于二叠纪末期,对三塘湖盆地中生代沉积具有控制作用,燕山中晚期和喜山期又多次发生冲断推覆活动。1.2.3　中央坳陷带东部隐伏逆掩断裂

笔者1994年利用勘探地震资料首先确定了这条隐伏逆掩断裂的存在。该断裂主要发育于中央坳陷带岔哈泉凸起以东地区并隐伏于地下,以西地区特征不明显或不存在。地震剖面上,这条断裂表现为两个相互平行的中频强振幅连续反射波同相轴,

位于盆地西南缘,重力图上表现为重力梯度带。

收稿日期:2000201210;修订日期:2000211216.

作者简介:孙自明(1964-),男(汉族),河南叶县人,博士生,主要从事油气成藏动力学研究.

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图1　三塘湖盆地构造单元区划图Ⅰ1西南缘逆掩推覆构造隆起带;Ⅰ2中央坳陷带;Ⅰ3东北部逆冲推覆构造隆起带;

Ⅱ1乌通凹陷;Ⅱ2小青凸起;Ⅱ3库木苏凹陷;Ⅱ4汉水泉凹陷;Ⅱ5条湖凹陷;Ⅱ6岔哈泉凸起;Ⅱ7马朗凹陷;Ⅱ盆地西南缘断裂;②盆地中央断裂8方方梁凸起;Ⅱ9淖毛湖凹陷;Ⅱ10苇北凸起;Ⅱ11苏鲁克凹陷;①

Fig.1Schematicmapshowingdivisionofstructuralunits,SantanghuBasin

图2　三塘湖盆地512测线地震地质解释剖面

剖面位置见图1A-B

Fig.2Across-sectionofseismicinterpretationofline512inSantanghuBasin

向南缓倾,与上覆变形岩层明显不协调;其上发育一系列呈叠瓦状排列的小型高角度逆断层,向下均收敛归并于该断裂之上(图2)。断面在横向上有一定起伏,马朗凹陷及其以东地区坡-坪构造发育。该断裂在马朗凹陷南部埋深最大,达5000m,向北和向东逐渐平缓抬升,埋深减小。层位上,主要发育于中上石炭统内部。从岩性上看,石炭系内部发育多套泥质岩层,为该逆掩断裂的形成提供了基础。从剖面结构并结合区域地质背景分析,该断裂实际上是西南缘逆掩推覆构造带的主滑脱面,形成于晚二叠世末期,燕山期和喜山期又发生多次继承性活动。1.2.4　北东和北东东向断裂系

北东向断裂主要分布于岔哈泉凸起以西,其东

部地区北东东向断裂发育。这两组断裂均形成于侏罗纪末,之后又多次活动,具有左行压扭性质。1.3　局部构造类型及特征

局部构造以背斜和断鼻类型为主,具有以下特点:(1)成排成带分布,主要呈北东向、北西向和北东东向3个方向展布,且绝大多数位于二级构造带中;(2)受断裂控制或与断裂有直接的成因联系;(3)按成因可分为挤压和压扭两种类型,前者一般呈北西向展布,如石板墩背斜构造带等;后者多呈北东向分布,如砂河坝构造带等;(4)多期性和继承性,表现为受古构造和古地形的影响较大,以燕山中晚期形成的构造圈闭数量最多(27个),海西期次之(10个),喜山期最少(1个);海西期形成的局部构造在后期

第1期　　　　　　　　　　　　　　孙自明,等:三塘湖盆地构造特征与有利勘探方向　　　　　　　　　　　　　　　・25・

构造变动中大多数得到继承性发展或被改造。

2.1　前陆盆地演化阶段(晚泥盆世—早石炭世)

2　构造演化

三塘湖盆地的构造演化主要受西伯利亚古板块南部活动大陆边缘、蒙古洋板块的俯冲消减与哈萨克斯坦板块北部被动大陆边缘的碰撞[2]以及陆内造山的控制。

早古生代,蒙古洋经多期扩张后,蒙古洋板块向北俯冲,西伯利亚板块南缘转变为具沟弧盆体系的活动大陆边缘(图3a)。早泥盆世-中泥盆世早期[3],蒙古洋板块向北消减殆尽,最终使哈萨克斯坦板块与西伯利亚板块发生弧2陆碰撞,三塘湖地区发生广泛的褶皱造山作用、岩浆侵入活动和变质作用,奠定了三塘湖盆地的基底。盆地演化可分为前陆盆地和陆内盆地两个大阶段。

哈萨克斯坦板块与西伯利亚板块之间持续敛合,先期岛弧隆起带继续隆升并在其北侧形成南深北浅的前陆盆地(图3b)。三塘湖地区及邻区发育一套残余海盆地沉积与火山岩建造,地层分布南厚北薄,累计最大厚度逾9000m。早石炭世末期,西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块最终焊接拼合,成为统一的大陆板块,前陆盆地封闭。

三塘湖盆地及其周缘地区,上泥盆统特别是下石炭统,除邻近大断裂和侵入岩体处发生动力变质和热力变质外,并未发生区域变质,部分地层如下石炭统黑山头组和南明水组暗色岩层,尚具有一定的生烃条件。2.2　陆内盆地演化阶段(中晚石炭世—第四纪)2.2.1　陆内裂谷发育时期(中晚石炭世—二叠纪)在板块碰合后的应力松弛背景下,三塘湖地区发生了强烈的断陷活动,形成裂谷盆地。中晚石炭世中酸性岩浆侵入广泛强烈,伴随中基性岩浆侵入,沉积物以陆相为主,唯盆地东部为海陆交互相和海相沉积。断陷盆地范围呈狭长带状,沿北西-南东向延伸,向西可能与准噶尔盆地乌伦古坳陷相连;断陷中心位于中央坳陷带(图3c),厚度6000～8900m。塘参3井(井段3096～3138m)揭示,中上石炭统所夹暗色泥岩富含有机质和沥青质,为一套较好的烃源层,Ro值在0.82%～1.08%之间,正处于生油高峰期。

早二叠世,火山活动仍较强烈,盆地范围明显扩大,北界达北塔山-克孜勒塔格山南坡,南界为北天山褶皱带。三塘湖地区主要发育一套陆相中酸性和中基性火山岩,夹火山碎屑岩和沉积岩,厚度1150～4694m。其中炭质泥岩发育,根据盆地周缘露头剖面[4]、地震和钻井资料推测,条湖凹陷和马朗凹陷南部以及盆地西南缘逆掩推覆体之下炭质泥岩厚度应变大。

晚二叠世,构造环境相对平静,火山活动大为减弱,盆地范围再次扩大,区内发育一套以沉积岩为主夹薄层火山岩的地层,厚度2200～5800m。沉积沉降中心仍位于中央坳陷带,并出现半深湖-深湖相厚层泥岩、泥灰岩和油页岩,厚度大于800m,成为三塘湖盆地重要的烃源岩。晚二叠世晚期,盆地逐渐萎缩,该区以粗碎屑沉积为主。

晚二叠世末期,西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块之间发生强大的陆-陆叠覆造山作用,莫钦乌拉

图3　三塘湖盆地构造演化剖面示意图

①盆地西南缘断裂;②盆地中央断裂

Fig.3Across2sectionshowingtectonic

evolutionofSantanghuBasin

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　石　油　实　验　地　质　　　　　　　　　　　　　　　　　第23卷・26・

克拉麦里山系急剧隆升,不仅在山系南缘巴里坤-伊吾一线发育一系列向南推覆的逆掩断层,而且在山系北缘也形成一条以低角度自南向北逆冲的反向逆掩断裂带,即三塘湖盆地西南缘逆掩断裂带;阿尔泰山系此时亦整体隆升,并向南作大规模逆冲推覆,盆地中央断裂形成。至此,三塘湖盆地南北对冲构造格局形成。以岔哈泉凸起为界,中央坳陷带东部以叠瓦状逆冲推覆构造为主要特色(图2),但西部地区盆地深部裂陷构造痕迹仍得到保留(图4),表明中央坳陷带东部构造变形比西部强烈。而岔哈泉凸起正位于东、西部的过渡部位,此时也已形成,表现为凸起部位二叠系比东、西两侧剥蚀厚度大和两侧三叠系-侏罗系均向凸起超覆等特征。这次挤压活动使裂谷期沉积大规模抬升,遭受强烈剥蚀,同时形成一系列圈闭构造。2.2.2　再生前陆盆地发育时期(中晚三叠世—早白

垩世)中晚三叠世沉积局限于中央坳陷带,盆地北深南浅(图3d),除马朗凹陷等地区缺失外,其余大部分地区均接受以细碎屑岩和暗色泥岩为主的沉积,地层依次向南超覆减薄,盆地北部厚约400m。早中侏罗世湖盆水体明显变深,沉积范围扩大,区内普遍接受一套河流-湖相含煤碎屑岩沉积;其中,暗色泥岩发育,厚度约700m,是盆地又一套重要的烃源岩。中晚侏罗世,湖盆萎缩,该区接受一套粗粒碎屑沉积。侏罗纪末期,盆地西南缘断裂和中央断裂再次相向逆冲,同时伴生北东—北东东向横推(走滑)断层,从而将盆地支解为一系列菱形块体,奠定了盆地的基本构造格架,同时产生大量断层相关褶皱(圈闭)。

早白垩世,沉积物以红色砂砾岩为主,沉积厚度亦大为减薄,反映了盆地明显萎缩的特点。

2.2.3　盆地消亡时期(第三纪-第四纪)

喜山运动在盆地表现仍较强烈,仍以水平挤压运动为主,在很大程度上继承了燕山期的构造格局,但南部山体向北的逆掩推覆居于主导地位(图3e)。沉积范围遍及目前三塘湖盆地,但各地厚度差别巨大,一般0～200m。随着盆地南侧莫钦乌拉山体的快速隆起,三塘湖盆地也随之隆起,从而结束了盆地的沉积历史。

3　有利勘探方向分析三塘湖盆地晚古生代以来多期逆冲推覆活动造成盆地盖层多期构造变形的结果,一方面使各期原型盆地遭到严重破坏,导致主要勘探目的层系尤其二叠系和侏罗系被大量剥蚀与抬升,对油气地质条件产生极为不利的影响。另一方面又产生大量构造圈闭,改善储集岩的储集性能,新形成了断裂和不整合等油气运移的通道。多次构造活动必然导致油气的多次运移和多期成藏,更为重要的是造成下生上储式非常规成油组合即逆掩成油组合[5],扩大了该区油气勘探的领域。

条湖凹陷-马朗凹陷南部,不仅二叠系(尤其上二叠统)残留厚度大(约1000m)、埋藏深、烃源岩已达到成烃高峰阶段、生烃强度大(马朗凹陷100×104～3000×104t/km2,条湖凹陷100×104～700×104t/km2),而且处于逆掩成油组合的有利部位,局部构造发育,深部烃源岩生成的油气可通过断裂运移到浅层圈闭聚集成藏,因此成为有利的油气聚集区。位于条湖凹陷南缘石板墩背斜的稠油油藏,含油层位为侏罗系,经油源对比证实油来自二叠系,即说明了这一点。今后该区值得重视的勘探方向主要有逆冲断层上盘背斜圈闭、逆冲断层遮挡的断鼻和断块圈闭、逆掩推覆带下盘的低幅度背斜圈闭、前缘挤压带中的背斜圈闭和三角带构造等。

4　结语

三塘湖盆地是由不同时期的残留盆地叠加并置而成的中型复合型含油气盆地,具有复杂的构造演化历史。盆地演化的每个阶段特征均不相同,但每个演化阶段末期几乎都伴有大规模的冲断推覆活动,造成盖层变形,形成大量圈闭。条湖凹陷-马朗

(下转第37页)

图4　三塘湖盆地地质地球物理解释剖面

剖面位置见图1C-D

Fig.4Across2sectionofgeologicalandgeophysical

interpretation,SantanghuBasin

第1期　　　　　　　　　　　钱一雄,等:喀什凹陷北缘中新生界的油气勘探前景　　　　　　　　　　　　　　・37・

ANASSESSMENTOFHYDROCARBONPOTENTIALOF

MESOZOIC-CENOZOICBASINSINTHENORTHPARTOF

KASHENDEPRESSIONOFTARIMBASIN

QIANYi2xiong,JIRang2shou,QINDe2yu,LIUGuang2xiang,PANWen2lei

(WuxiResearchInstituteofExperimentalGeology,SINOPEC,Wuxi214151,China)

Abstract:Onthebaseofconceptofpetroleumsystem,theauthorsmadeaconcisedescriptionofJurassicpetroleumsysteminthenorthpartofKashendepressionwithregardtoitsessentialgeologicalelementsandprin2cipalprocess,andpointedoutemphaticallyanimportantroleforanalysisofbackgroundofsedmentarybasinplayedinpetroleumsystemstudies.Meanwhile,theauthorsbelievedthatthepotentialareaforhydrocarbonex2plorationcouldbeplacedonsurroundingofWuqueandextendingto30kmeastward,anddeepstructureandoverlappedtripsshouldbetakenintoaccountinselectionofexplorationtargets.Keywords:basinprototype;structuralzoning;petroleumsystem;Kashendepression

(上接第26页)

凹陷南部,位于逆掩成油组合的有利部位,是该区有利的勘探地区。

致谢:感谢河南石油勘探局勘探开发研究院马金钰高级工程师和新疆石油管理局地调处陈甫达高级工程师在工作过程中给予的支持和帮助。

参考文献:

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天然气地质,1985,6(2):179～186.

STRUCTURALCHARACTERISTICSANDFAVORABLEBELT

FORHYDROCARBONEXPLORATIONINSANTANGHUBASIN

SUNZi2ming,XIONGBao2xian,LIYong2lin,HEHui2qiang

(ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

Abstract:SantanghuBasin,locatedinthenortheastXinjiang,isamedium-sizedcompositehydrocarbonbasinjuxtaposingandsuperimposingrelictbasinsformedindifferentstages.Ithastwotectonicevolutionarystagesofforelandbasinandintracontinentalbasinthatisfurtherdividedintothreeperiodsofintracontinentalrift,newbornforelandbasinanddyingoutbasin.Theextensivethrustingmovementshappenedattheendofev2eryevolutionarystage,whichleadtodeformationofsedimentarylayersandformationofmanyenclosures.ThesouthernTiaohusagandthesouthernMalangsag,locatedinthefavorablebeltofoverthrustinghydrocarbon2generationsystem,arefavorableareasforpetroleumexploration.

Keywords:SantanghuBasin;tectonics;evolution;overthrust;petroleumexploration

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