柴達木盆地英雄嶺構造帶構造特征及油氣成藏研究進展

趙 棟，張霽陽

(西北大學地質學系·西北大學大陸動力學國家重點實驗， 陜西西安 710069)

柴達木盆地英雄嶺構造帶構造特征及油氣成藏研究進展

趙 棟，張霽陽

(西北大學地質學系·西北大學大陸動力學國家重點實驗， 陜西西安 710069)

前人研究認為柴達木西部英雄嶺構造帶受喜山運動及阿爾金斷裂左旋走滑作用影響，構造應力先后發生拉張-壓扭多次轉化，最終形成現今深淺不一、樣式各異的復雜構造，進而影響油氣成藏。然而，前人在“巖性-構造”結合研究構造、成藏方面較為薄弱。研究認為在E32時期，塑性鹽層快速沉積，在強擠壓應力作用下，縱向發育的鹽層對隨后的構造演化和油氣成藏產生了顯著影響，從而形成現今復雜的構造樣式及成藏格架。

柴達木盆地；英雄嶺構造帶；構造特征；油氣成藏；巖性-構造

英雄嶺構造帶主要是指柴達木盆地西部茫崖坳陷內英中、英西地區，地面構造包括獅子溝、花土溝、游園溝、及油砂山主體構造。隨著勘探技術進步，尤其是三維地震大面積覆蓋，該地區成為我國陸上石油勘探新的熱點地區。但長期以來，由于英雄嶺地下構造復雜、地震資料品質較差、物探資料多解等因素，該地區現今構造樣式及演化特征一直存在較大爭議，因此以構造為基礎的圈閉類型和成因機制研究亟待深化。

1 構造樣式與演化進展

構造樣式是指同一時期構造變形或同一期應力作用下產生的構造組合[1]。英雄嶺構造帶為一年輕的構造帶[2]，自喜山運動開始，先后經歷了多期構造應力場轉化，形成了深淺不一、形態各異的復合構造。

1.1 淺層褶皺

吳花果等人根據成因將柴達木盆地地表背斜劃分為生長背斜、斷展背斜、縱彎背斜以及滑脫背斜，柴達木盆地西部英雄嶺地區在喜山運動晚期遭受強烈擠壓，地表多形成縱彎背斜和滑脫背斜。戴俊生[3]認為本區構造在淺層和深層存在明顯差異，深層構造類型主要為基底卷入斷褶式構造圈閉；淺層構造受淺層滑脫斷層控制，形成滑脫型構造樣式，并進一步將英雄嶺地區構造劃分為縱彎背斜、滑脫褶皺、斷展背斜、反沖斷層和局部伸展構造5種類型。縱彎褶皺形成于水平擠壓作用，柴達木盆地喜山期經歷了強烈的擠壓，形成了一系列的縱彎背斜；滑脫褶皺是發育在順層滑脫面或沖斷面上的褶皺，柴達木盆地新生界中的滑脫褶皺與塑性巖層有關；斷展背斜是指沖斷層終端擴展而形成的背斜，背斜的形成與沖斷層密切相關；反沖斷層指與主沖斷系統或沖斷帶運動方向相反的沖斷層，常為由盆地指向造山帶的沖斷層，由正斷層和所夾斷塊組成，產生于縱彎作用下背斜核部的局部伸展構造，是喜山作用晚期的產物。

1.2 深大斷裂

1.2.1 反“S”形構造

柴達木盆地斷層多以平行狀、斜列狀、斜交狀、正交狀、反“S”形、透鏡狀、發散狀呈現。葛肖紅[4]在系統分析柴達木盆地西部構造演化及阿爾金斷裂活動的基礎上提出，盆地西部經歷多期南北構造事件，構造帶內部構造樣式復雜，受始新世晚期阿爾金斷裂左旋走滑和柴達木盆地西部地區中-晚喜山期近南北向擠壓應力共同影響，英雄嶺構造帶呈反“S”形態。反“S”形反映了應力方向在平面上的變化，柴達木盆地整體也可以看成是一個巨型的反“S”形[5-6]。

1.2.2 “Z”形構造

近年來，亦有學者將獅子溝地區深淺構造樣式相互結合進行研究[7-8]結合以T4為基準面的獅子溝背斜深部斷裂分布圖，將英雄嶺獅子溝的深、淺層構造分布進行空間位置對比，發現獅子溝背斜的弧形帶分布實際上對應了深部的大型基底斷裂的弧形分布，淺部“Z”形背斜實際上是深部多條基底斷裂組合的形態，淺層背斜的形態嚴格地被深層“Z”形斷裂組合所約束。

1.2.3 楔形構造及弧形斷層

張金功等(2015)基于英西地區高品質三維地震資料研究認為，英雄嶺受擠壓應力及塑性鹽巖共同影響，在深部地層中形成一種楔形構造，并在楔形構造之間伴生弧形斷層。所謂楔形構造是指構造位移量傳遞方向相反的兩條相互連接的斷層和斷層之間夾持的楔形地質體。李本亮、管樹巍、Shaw J H等(2012)認為楔形構造具有三個明顯特征：①前沖斷層和反沖斷層同時形成和發生位移；②楔形體端點限制活動軸面之內發生褶皺變形；③反沖斷層下盤發生褶皺的同時，向前陸方向位移分量，使上盤地層抬升。前沖斷層的轉折使楔形體、反沖斷層以及上部位發生褶皺或隆升，反沖斷層必然按斷層轉折褶皺的方式使上盤地層褶皺并隆升[9]。

弧形斷層是一種聯合構造體系，是因地殼結構的不均一性、斷塊邊界的復雜性以及相鄰斷塊的性質和活動性不同，進而誘導為不同方式、不同方向的幾組應力聯合作用于該斷塊而成。從應力的分布來看，聯合主應力的大小由弧形頂端向兩翼逐漸遞減；在弧的內側，應力沿弧的內法線方向逐漸遞減[10]。

在英雄嶺地區，弧形斷層多發育于擠壓應力帶的塑性鹽層之間。有學者對弧形斷層做進一步研究認為，弧形斷層弧度越大，封閉能力就越強，這對尋找構造邊緣和應力結合部位的次生油藏意義重大。

1.2.4 斷層小結

綜上所述，從盆地的底部向上，斷層發育的整體趨勢是由多變少，反映了斷層活動的強弱和階段性；從分布上看，斷層在西部的發育遠遠超出了盆地的其他地區。柴達木盆地西部地區在中、新生代復雜的成盆演化過程中，發育了上百條類型眾多、形成期次各異的斷裂，斷裂伴隨并控制著柴達木西部地區盆地每一次形成演化和改造，形成了多期次的成盆斷裂和改造斷裂；從斷裂的發展演化角度出發，柴達木盆地西部地區的斷裂可分為兩類，即成盆時期的斷裂和盆地改造時期的斷裂。成盆時期的斷裂形成于盆地形成發展之前，或伴隨著盆地的發展演化，可進一步細分為中生代及前中生代成盆斷裂、早中新世成盆斷裂和晚中新世-上新世成盆斷裂；改造斷裂是伴隨著對盆地沉積蓋層構造特征有改造作用的構造運動過程中產生的，柴達木盆地西部地區也存在三個時期的改造斷裂，即中生代末期改造斷裂、早中新世末期改造斷裂和更新世末期改造斷裂。

1.3 構造裂縫

柴達木盆地西部地區構造裂縫主要分布于獅子溝、砂西、躍灰1-躍灰2井區、油泉子、開特米里克和南翼山等裂縫性儲集體較發育地區，構造裂縫大多顯示為縫面平直、規模較大(切穿巖心長達2～5 m)、垂直或高角度，局部地區(如獅子溝-尕斯地區)還伴生共軛剪切縫。裂縫的性質主要表現為剪切性質，其次有張性裂縫。剪切性質的裂縫主要分布于英雄嶺凹陷以西(西南)地區的下第三系，而張性裂縫主要見于英雄嶺凹陷以東(北)地區的上第三系。

中國石油青海油田分公司勘探開發研究院(2002)對柴達木盆地西北區裂逢進行了研究，研究結果表明儲層中的裂逢主要是構造裂縫，形成于喜山期，形成時間晚，有效性高，縫中充填物主要為瀝青質，常見油跡、次生礦物極少，有利于油氣的運移聚集。由于各構造帶的變形方式、變形強度以及邊界作用不同，裂縫發育特征各異，按裂縫發育的差異可分為張性縫、壓性縫和斷層剪切縫。

1.4 大地構造演化進展

構造演化方面的爭論主要是演化的期次。伴隨著喜山運動開始與發展，尤其受阿爾金斷裂的左旋走滑影響，構造應力先后發生拉張-壓扭多次轉化，構造演化也隨之發生迭代演變，最終形成現今深淺不一、樣式各異的復雜構造。

李麗[7]研究認為，英西地區具有兩期活動特點，即古構造活動時期和新構造活動期。古構造活動期始于下干柴溝組晚期，距今30 Ma。古構造的活動持續期大約經歷了15 Ma，其主要表現為在古新世形成的基底斷裂基礎上，開始漫長而持續的變形活動，并于下油砂山組的晚期(距今14.5 Ma)結束。新構造的活動期開始的重要標志是阿爾金斷裂帶開始大規模左旋走滑位移，也就是柴達木盆地西部獅子溝地區從早期東西向基底斷裂的左旋壓扭性活動轉化為沿北東向的大規模收縮變形，以形成獅子溝深層的正花狀構造帶、淺層的滑脫體系和獅北斷裂、XI號斷裂強烈活動為標志。

鞏慶霖[10]研究認為：柴達木盆地西部地區中、新生代主要經歷了五期構造運動，以燕山晚期、喜山中期和喜山晚期構造運動最為強烈、影響范圍最大，形成三大與之對應的區域不整合面，即TR，T2′和T0。喜馬拉雅中期N22之前對山前地區作用明顯，形成分布于“盆邊”的早期斷裂(褶皺)構造；喜馬拉雅晚期及新構造運動對中部地區影響劇烈，形成分布于“英雄嶺”的后期淺表層斷裂(褶皺)構造。

于福生[11]通過物理模擬認為，獅了溝-油砂山構造帶變形具有走向分段、垂向分層的特點，其演化過程可劃分為早一中侏羅世裂陷、晚侏羅世-晚白堊世擠壓坳陷、古近紀弱裂陷、中新世弱擠壓、上新世第四紀強烈擠壓等五個階，并且，泥膏鹽層的不均勻分布是影響滑脫變形的主控物質因素。

隋立偉[12]認為，英雄嶺構造帶受控于盆地經歷的多期構造事件，構造帶內部構造樣式復雜。受阿爾金斷裂左旋走滑和盆地晚期近南北向擠壓應力場共同影響，英雄嶺構造帶呈反“S”構造形態，且具有走向分段、垂向分層的構造變形特征。獅子溝-英東構造帶的構造演化可以劃分為4個階段：路樂河組(E1+2)-下干柴溝組上段(E32)沉積末期為弱斷陷拉張期；下干柴溝組上段(E32)沉積時期為快速沉降期；上干柴溝組(N1)-下油砂山組(N21)沉積末期為坳陷期；上油砂山組(N22)沉積時期至今為構造抬升期[13]。

2 油氣藏研究現狀

英雄嶺構造帶位于柴達木盆地第三系的主力生油凹陷內，長期以來一直是盆地的勘探重點。獅子溝構造內的各油田，深淺層均有油氣分布，構造的特殊性和復雜性特點不同，儲集類型也存在較大差異。

2.1 與背斜相關油氣藏

柴達木盆地西部地區的多數油氣藏屬于背斜油氣藏，其中生長背斜是主要的含油構造，如七個泉、南翼山等油氣田都是在背斜構造核部從深至淺發育多套油層的現象[14-15]。該區的背斜構造油氣藏分為上生下儲式、下生上儲式、自生自儲式三種類型[16]。油氣運移驅動力有異常壓力，構造應力及混合驅動力[17-20]。烴類在背斜構造中的運移模式是烴類自源巖垂向進入砂體，再沿不規則前緣向背斜核部砂體充注[19]。

位于柴達木盆地西南部的尕斯油田是背斜油氣藏的典型代表，在下干柴溝組上段(E32)，自下而上發育多套致密油層組，分布穩定且相對集中；油層井段長約450 m，單油層集中在地層頂部和中下部兩段，一般厚2～7 m，平均累計厚度42 m，如圖1所示。

2.2 與斷層相關油氣藏

前人研究認為，本區油氣藏受控于斷裂系統的發育。一般來說，同沉積時期的逆斷層聚油條件良好，斷層的多期活動性使斷層的封堵性和輸導有效性在不同時期表現出不同的特性[20]。有學者認為生長逆斷層是油氣運移的重要通道，能夠在與本地區斷層以及褶皺相關的裂縫中形成油氣聚集的區域[21-23]。

2.3 與膏巖鹽相關油氣藏

英雄嶺構造帶近幾年發現的油氣藏均與膏鹽巖發育密切相關，可以說膏鹽巖的影響一直貫穿于油氣藏的形成與演化過程。井震結合勘探結果證明，油藏分布在透鏡狀鹽巖層間和鹽巖層下兩個組合，對此，前人也進行了一定研究。

英雄嶺地區周緣山脈在湖盆快速擴張時期(E3)通過河流等向湖盆提供大量碎屑物質，造成膏鹽巖與泥質巖互層，形成“同增同漲”的關系[24]，隨著大套鹽巖的快速堆積，下伏暗色泥巖快速與氧隔絕，有利于已形成的有機質保存，也為下伏生油巖提供了充足的熱源，對有機質的熱演化起到了很好的促進作用。

英西地區膏鹽巖地層溫度為0～300 ℃，隨著溫度增高，鹽巖彈性減弱、塑性增強、易流動，當埋深達到500 m時，鹽巖進入軟化點，埋深達3 000 m時，具有極強的流動性。因此，大范圍分布的未破裂的致密鹽巖透鏡體具有物性和超壓雙重封閉機制，對深層油氣藏的保存有關鍵性的作用。目前，獅子溝地區鉆至鹽間、鹽下的探井均獲得工業油流，如圖2所示。

此外，膏鹽巖層具有較高的熱導率，其下部地層熱量容易散失，可以有效降低鹽層下部地層溫度及地溫梯度，延緩晚期成巖作用，保持鹽間層和鹽下層的高孔隙度[25-27]，有利于晚期成藏。通過統計計算，獅子溝地區鹽下層平均地溫梯度為2.85 ℃/100 m，明顯低于柴達木盆地地溫梯度平均值[28-29]。

3 存在問題

眾多學者從不同角度對柴達木盆地西部英雄嶺地區構造樣式及構造演化進行了詳盡探討，但這些研究基本都是單純從構造角度出發，并未考慮到巖性變化對構造演化的影響，尤其在下干柴溝上段(E32)，彈塑性明顯的鹽巖在斷陷湖盆中沉積發育。隨后，鹽巖在強烈擠壓作用下，橫向收縮，縱向發育，形成鹽巖透鏡體，最終對英雄嶺構造演化及油氣成藏產生了一定影響。換言之，在研究英雄嶺地區油氣成藏作用時，更應該注重巖性-構造的結合。

圖1 尕斯油田E32油藏剖面

圖2 獅子溝地區鹽間鹽下油藏剖面(青海油田勘探開發研究院 2015)

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編輯：王金旗

1673-8217(2017)03-0005-05

2016-12-06

趙棟，在讀碩士研究生，1991年生，2014年畢業于西安石油大學資源勘查工程專業，現從事油氣成藏研究。

中國地質調查局“非常規能源礦產調查評價”基礎地質調查計劃項目(編號：12120113040700)；中國石油天然氣股份有限公司青海油田分公司科技項目(編號：研究院2014-技術-勘探-07)。

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