庫車前陸沖斷帶雙滑脫構造發育特點分析

楊茂智,劉 軍,劉永雷,周紅波,李建峰,李睿林

(1.西安石油大學，陜西西安 710065 ；2.中國石油集團東方地球物理公司)

庫車前陸沖斷帶雙滑脫構造發育特點分析

楊茂智1,2,劉 軍2,劉永雷2,周紅波1,2,李建峰1,2,李睿林1,2

(1.西安石油大學，陜西西安 710065 ；2.中國石油集團東方地球物理公司)

庫車地區發育一種非常特殊的構造樣式——雙滑脫構造，即庫車地區發育古近系膏鹽巖、中生界煤系地層兩套巨厚塑性層，目的層為夾持在塑性層之間的中生界剛性地層；受古隆起發育特征差異的控制，區域構造由西向東無論其縱向發育特征還是平面展布特征均具有很大的差異；雙滑脫構造地層組合特征及構造發育特點使之成為庫車地區最高效的油氣成藏模式，兩套塑性層在雙滑脫構造的發育及成藏過程中起著極為關鍵的作用。通過應用雙滑脫構造建模技術，進一步厘清了庫車地區雙滑脫構造發育的核心區域——克拉蘇區帶的構造發育規律及特征，為實現區域勘探的持續突破提供了技術支持。

庫車地區;雙滑脫構造；古隆起；油氣成藏

1 研究背景介紹

庫車前陸沖斷帶位于塔里木盆地北部，北鄰天山山脈，南部與塔北隆起接壤，是一個中、新生代發育起來的長條形盆地。區域受劇烈構造運動的影響，尤其是中新世晚期以后受天山的強烈擠壓,形成復雜的逆沖構造帶[1-4],以典型的中生界滑脫斷層和臺階狀逆斷層及其伴生的疊瓦狀斷層組合和復雜褶皺構造發育為特征[5]，區域構造異常復雜(見圖1)。受復雜的地表、地下條件的影響，區域地震波場異常，繞射波、側面波、斷面波等異常波不能得到有效的收斂，造成地震剖面波場復雜、成像效果差，進一步增加了勘探研究的難度。

為了有效解決區域勘探面臨的難題，在20世紀末，東方地球物理公司先后引進了斷層相關褶皺理論和鹽相關構造理論[6]來指導區域的勘探研究[7]，并得到很好的效果，克拉2、迪那等相對簡單的大型油氣藏相繼被發現[7]，為“西氣東輸”工程的啟動奠定了基礎。但隨著勘探的不斷深入，斷層相關褶皺理論和鹽相關構造理論逐漸表現出了其對庫車地區大深度、巨厚鹽下復雜構造的不適用性，其局限性主要體現為以下兩點：①斷層相關褶皺理論適用于基于底板滑脫的剛性地層在自由空間的形變特征研究，對鹽上構造層的變形具有良好的指導意義，但對于庫車地區巨厚鹽下構造層頂板、底板雙重滑脫，且在兩個半自由空間的構造層形變指導意義不夠；②鹽相關構造理論針對古近系膏鹽巖層的形變及對上覆地層的影響具有很強的指導意義[8-9]，但是對于鹽下構造層的形變特征的適用仍然存在一定的局限性。

由于斷層相關褶皺理論及鹽相關構造理論針對鹽下復雜構造的構造建模具有一定的局限性，克拉4、克拉1、吐北2等一批構造勘探相繼失利，庫車勘探陷入低潮期。為了解決勘探中遇到的難題，研究人員針對庫車地區多滑脫層發育的特點，創新性地提出了雙滑脫構造建模技術，并應用物理模擬、數字露頭、模型正演等技術對雙滑脫構造發育特征進行針對性的研究，使得雙滑脫構造建模技術漸趨完善，對庫車地區鹽下深層構造發育特征的認識也漸趨深入，因此，克深2、大北3、大北201、大北101、克深8、克深9等多個大型油氣藏相繼被發現，從而引領庫車地區新一輪勘探高潮的來臨，使之成為塔里木油田增儲上產最核心的區域。

2 地層發育特征

區域構造變形與其地層結構密不可分。庫車地區地層發育具有顯著的塑性地層與剛性地層交錯發育的特點[10]，古近系膏鹽巖及中生界煤系地層為區域內兩套巨厚塑性層，目的層為夾持于兩套塑性層之間的中生界剛性地層。其中古近系膏鹽巖為上滑脫層，塑性強，且厚度巨大，最厚處可達4 000 m以上[11]；中生界煤系地層為下滑脫層，其塑性弱于上滑脫層，厚度可達2 000 m以上，埋深可達10 000 m以上，在厚度和高溫綜合作用下，在構造運動中表現為塑性。區域地層發育具有典型“兩塑夾一剛”的地層結構，其發育特征如下。

圖1 庫車地區地質結構剖面

新生界膏鹽巖：主要發育在古近系庫姆格列木群，少部分地區發育在新近系吉迪克組，為一套瀉湖相的蒸發巖，其巖性主要為大套的膏鹽巖夾薄層泥巖；該套蒸發巖塑性很強，為區域上滑脫效能最高的一套地層，受強塑性的作用，厚度變化劇烈，在100～4 000 m。

中生界剛性地層：由侏羅系上統及白堊系地層組成，地層整體厚度600～2 600 m，為一套陸相扇三角洲、濱淺湖相沉積，巖性以砂巖和砂泥巖互層為主，其中白堊系為區域主要勘探目的層，尤以巴什基奇克組砂巖分布最為穩定，厚度約為300 m，橫向聯通性優越，為區域最優質的儲層，也是目前區域勘探的最主要目的層。

中生界煤系地層：煤系地層主要分布在侏羅系中、下統及上三疊統，多為河流、沼澤-湖泊相沉積，巖性以頁巖、砂質泥巖、黑色炭質泥巖及煤層為主，厚度為700 ～2 400 m，該套地層是一套軟弱層，為區域的下滑脫層。

3 雙滑脫構造形變特征

物理模擬是針對復雜區構造研究最有效的手段之一，通過物理模擬可以對區域構造發育的幾何學、動力學和運動學特征進行深入的分析，深化對庫車地區雙滑脫構造發育模式的認識。

基于下滑脫層本身的特點，實驗中應用內摩擦力較小、滑動效能不高的石英砂材料；上滑脫層則采用滑動效率高的硅膠等塑性材料；材料的厚度和變形速率參照區域的實際地質特征等比例縮小。

通過物理模擬實驗分析認識到，雙滑脫構造其動力學特征與斷層相關褶皺構造具有極大的差異，后者主要是由逆沖斷塊間的相互接觸傳播擠壓應力來驅動的，而雙滑脫構造驅動主要是由滑脫層的塑性流動驅動的。

雙滑脫構造的運動學特征也非常獨特，主要體現在以下幾點：

(1)初始斷塊形成以后，基于滑脫層的驅動，優先前驅及上驅發展，當其發展阻力積累到一定程度以后，不能再繼續發展，而在其前部形成新的斷塊。

(2)最新形成的斷塊是活躍斷塊，已經形成的斷塊不再繼續發展，而是被動地伴隨活躍斷塊發展。

(3)構造的發育形式為前展式逐次發育。

其幾何學特征主要如下：

(1)基于兩套滑脫層的支撐作用，每個逆沖斷塊的前鋒和后緣都可能發生“懸浮”，即其構造的前鋒和后緣沒有在重力作用下發生彎曲下降與其下伏構造接觸，而是被滑脫層分隔，“懸浮”于滑脫層中。

(2)斷塊相對完整，弧形特征明顯，沒有斷坪、斷坡、軸面和轉折翼等斷層相關褶皺構造特征。

(3)斷塊的規模差異較大，在同一個模型中既發育大的斷塊，也發育小的斷夾塊。

(4)斷塊之間至少有一點接觸，即下滑脫層沒有發生突破對斷塊產生隔離。

(5)雙滑脫模式下主要發育兩種類型的構造，即單斷式構造和突發構造，其中突發構造是單斷式構造進一步發育的結果

4 控制雙滑脫構造發育關鍵因素

最新的研究表明，古隆起是控制雙滑脫構造發育的關鍵因素，受古隆起的控制作用，無論是滑脫層、還是中生界剛性地層，其沉積特征均具有明顯的變化。

4.1 古隆起對構造發育的控制作用

區域構造發育受山體劇烈推覆、滑脫層的分布范圍及厚度、古隆起的發育特征等多種因素的控制，其中古隆起為控制區域構造發育的最核心因素，庫車坳陷中生界以后的沉積主要受南天山、溫宿凸起和輪臺凸起控制，三個一級構造單元既控制了庫車坳陷區域地層的沉積特征(見圖2)，又控制了構造變形、發展的趨勢，其主要體現在以下兩點：

圖2 庫車地區中生界沉積前古地貌圖

(1)對構造形變范圍的控制:庫車前陸沖斷帶構造形變區域有著顯著的由山體而起、古隆起而終的特點，古隆起發育形態的差異，使得庫車地區各個區帶變形縮短量變化極大，導致庫車地區橫向構造形態變化劇烈。

(2)對塑性層沉積特征的控制:受古隆起發育形態的控制，庫車中部為中生界煤系地層及古近系膏鹽巖兩套巨厚塑性層沉積最厚區域，而滑脫層分布對庫車地區構造發育有著極強的控制作用，是克拉蘇區域雙滑脫構造發育的的關鍵因素。

4.2 雙滑脫構造發育的差異性

克拉蘇構造帶無論垂向發育特征還是平面展布特征，均具有顯著的差異，主要表現在以下幾個方面(見圖3)：

老年人潛在不適當用藥問題應引起臨床醫師、藥師和護理人員的高度重視，優化藥物治療是老年人醫療的重要部分，也是對臨床醫師和藥師的挑戰。本論文只列舉了用藥風險點和用藥建議，未能對每種藥物給出具體的防范措施或替代治療方案，如臨床隨診、重點監測項目、劑量調整、必要的檢查、替代藥物治療等，需要對這些做進一步的資料收集及研究。

(1)區帶西段(博孜地區)表現為近隆起、強推覆的特征，構造隆升強烈，應力集中在古隆起前緣釋放，使得構造前緣隆升劇烈，構造相對破碎，突發構造集中發育。

(2)克拉蘇區帶中段(大北地區)為區帶扭動最顯著區域，構造具有顯著的斜向發育特征。構造中部隆升特征強烈，局部伴生有單發性突發構造。

(3)克拉蘇區帶東段(克深地區)距古隆起位置最遠，凹陷最為寬緩，構造主要體現為后緣隆升的特征，次級構造帶異常發育。其構造縮短量顯著少于其他區域，有效保護了構造完整性，使其成為整個克拉蘇區帶單體構造規模最大的區域。

圖3 克拉蘇區帶地質結構剖面

5 雙滑脫構造的成藏優勢

研究表明，雙滑脫構造是區域最為高效的油氣成藏模式，其高效成藏的特點與其構造發育特征及地層發育模式是密不可分的，主要體現在以下幾個方面(圖4):

(1)受兩套滑脫層的綜合作用，區域發育有大量疊瓦狀構造，每一個構造都有可能成為一個優質的油氣藏。最新的勘探證實，區域構造發育已經超過50個，圈閉總面積超過1 500 km2。區帶的這種兩個半自由空間的頂、底板雙重滑脫的構造發育模式，是區域構造異常發育的保障。

(2)上滑脫層(古近系膏鹽巖)是區域最優質的蓋層，區域勘探證實，當鹽巖純度相對較高時，僅僅需要30 m的厚度就可以保障油氣不散失。而克拉蘇區帶膏鹽巖厚度極大，最厚處可達4 000 m以上，其極強的封蓋作用，使得在區域構造變形極其強烈的狀態下油氣依然不會散失。同時其緩沖作用保障了構造發育相對完整，使得構造不至于由于過于破碎而影響了成藏效率。

圖4 雙滑脫構造成藏特點

(3)下滑脫層(中生界煤系地層)既是構造驅動的主要因素，也是區域最優質的烴源巖。研究表明，克拉蘇區帶主體構造發育的與主排烴期基本一致，因此與生烴、排烴同期活動的斷層既可以作為構造驅動的主要斷層，又是油氣運移的主要通道。

圖5 突發式構造成藏優勢

(1)側向封堵能力強：單斷式構造其特點為前緣受膏鹽巖體包裹、后緣與上覆斷塊體接觸，因此其前緣封堵能力強；而后緣封堵性受接觸塊體巖性影響極大，由于前緣及后緣均受膏鹽巖體包裹，其側向封堵能力強，有效地增加了圈閉的含油氣面積。

(2)兩翼和核部斷裂發育，對儲層有良好的改造作用：克拉蘇區帶儲層為超低孔、超低滲儲層(孔隙度小于7%，滲透率小于1×10-3μm2)，裂縫對儲層的改造作用在油田開發及產能建設中起著極為重要的作用。單斷式構造前翼斷裂較發育，但構造核部及后翼裂縫發育程度要弱于構造前翼；而突發構造是單斷式構造進一步發育的結果，其裂縫發育的一個最主要特點就是構造兩翼及核部裂縫均非常發育，且核部多發育張性縫，對儲層改造效果好。

(3)構造完整性好：突發構造為一突發塊體，以核部為基線，具有良好的對稱性，其兩翼回傾特征與單斷式構造相比具有明顯的優勢，其構造完整性好，兩翼回傾特征明顯，使之更易形成整裝油氣田。

6 應用效果

雙滑脫構造建模技術是2008年以后，針對庫車地區實際的地質情況，研究并形成的一套針對性的構造建模方法，通過近些年來的逐漸發展及應用，在庫車地區取得了非常好的效果，主要體現在以下幾點：

(1)帶動了整個克拉蘇區帶的勘探突破：雙滑脫構造建模技術的使用，堅定了克拉蘇區帶深層作為庫車勘探主戰場的思路，隨著克深2、大北3、克深5、博孜1、阿瓦3等風險探井相繼上鉆，整個克拉蘇構造帶勘探獲得突破。目前克拉蘇區帶已經發現的大型油氣藏達12個，上交三級儲量已超1萬億方、資源量超2萬億方，成為塔里木油田增儲上產最核心區域。

(2)探井成功率顯著提高，構造落實精度大幅度提升：雙滑脫構造建模技術應用以來，克拉蘇區帶共鉆探圈閉12個，除克深16以外，其余全部取得成功，構造落實的精度也大幅度提高。目前克拉蘇區帶主要勘探、評價井、開發井誤差大多可以控制在50 m以內，這對于庫車地區如此復雜的地質結構及大深度的鉆井(達7 000 m)，是非常難能可貴的；隨著雙滑脫構造建模技術的逐漸成熟，鉆井誤差率也呈現出逐年遞減的趨勢。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0015-05

2014-11-02

楊茂智，工程師，1974年生，1997年畢業于成都理工大學應用地球物理專業，研究方向：地震地質綜合解釋。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”課題“高精度地球物理勘探技術研究及應用”(2011zx05019-005)項目資助。

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