塔里木盆地和田河東地區斷裂特征及其油氣地質意義

馬海隴，王震，鄧光校，文歡，張長建，丁立明，蔣海軍

（中國石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830001）

0 引言

前人［1-5］對塔里木盆地巴楚隆起邊界斷裂和大級別構造帶的構造特征、形成期次、構造演化與成因機制及油氣關系等研究較多。但是，受二維地震資料（測網密度4 km×4 km）的限制，無法對隆起內低級別斷裂進行精細解析，所以相關研究成果較少［6］。隆起內小級別斷裂特征、形成期次、構造演化及成因機制等尚不明晰，有必要推進完善。

隨著可控震源三維地震資料的采集及相關低級別斷裂識別技術的推進和應用［7-9］，本區發現多組低級別斷裂體系。同時，由于研究區和田河東三維區位于NWW向吐木休克斷裂帶與NEE向玉北、瑪東斷裂帶兩大斷裂體系的交會區，成因機制上不僅受西昆侖造山運動的影響，還受阿爾金造山運動的控制［2-5］，故本區斷裂解析研究對于完善和深化巴楚隆起區域地質演化的理解具有重要的地質意義。

此外，鄰區已見巴探5井奧陶系鷹山組、鳥山—和田河石炭-奧陶系氣藏、塔中礁灘相油氣藏等［10-13］，說明本區下古生界具備良好的油氣勘探前景。前人［14］認為，巴楚隆起奧陶系鷹山組潛山風化殼巖溶儲集體和良里塔格組的高能礁灘相儲層復合體是良好的儲層發育區。塔河［15-16］與順北斷溶體油藏模式［17-18］也說明走滑斷裂是控制儲集空間和成藏的關鍵要素。本區前期油氣勘探對象主要圍繞大斷裂、大構造控制的構造圈閉展開，對于隆起區低級別斷裂及其油氣成藏潛力分析研究鮮見報道。所以，精細解析研究區的低級別走滑斷裂，探討其控儲、控藏作用，對于本區油氣發現及勘探開發思路調整具有重要意義。

1 地質背景

和田河東三維區位于塔里木盆地巴楚隆起東段，北以吐木休克斷裂與阿瓦提凹陷分開，東以巴東斷裂與卡塔克隆起相接，南以瑪扎塔格斷裂帶和瑪東斷裂帶與麥蓋提斜坡和塘沽巴斯坳陷相鄰，西以古董山和吐木休克斷裂西端為界與巴楚西段相鄰（見圖1）。研究區自下而上發育震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、新近系、第四系地層等，普遍缺失中生界地層。

2 斷裂特征及形成期

通過地震資料精細解釋發現本區主要由近NNE、EW、NW轉NNW、近NS走向的4組斷裂構成。縱向上可分為4個構造層，自下而上分別為基底構造層（中寒武統頂Cam2a—基底Td）、下構造層（奧陶系頂O3s—中寒武統頂Cam2a）、中構造層 （二疊系頂P—奧陶系頂O3s）和上構造層（上部地層）。4個構造層內斷裂發育程度不同（見圖2），基底構造層斷裂最發育，其次為下構造層，中、上構造層斷裂欠發育。基底構造層發育NW轉NNW向弧形斷裂及近EW、NNE向斷裂，以弧形斷裂為主；下構造層斷裂較發育，主要發育NNE向走滑斷裂、EW向臺緣走滑斷裂；中構造層斷裂欠發育，僅發育EW向走滑斷裂繼承斷裂和近NS向走滑斷裂；上構造層斷裂僅有近NS向喜山期壓扭逆沖斷裂：這4組斷裂均不屬于大型控盆、控界、控帶大級別斷裂帶，僅屬于四級至更低級別斷裂帶。

2.1 近EW向控臺緣壓扭走滑斷裂帶

近EW向壓扭走滑斷裂帶，即臺緣斷裂帶。區域上整體由NEE向EW漸變展布，向北弧狀凸出，延伸125 km，斷距較大（100～200 m），是研究區最大級別的斷裂帶，屬于四級斷裂帶。該斷裂帶在研究區近EW向展布，延伸約33 km，由2條斷面不連續的陡直斷裂組成。上部收斂，斷至T70；下部撒開，呈“尖”花狀構造樣式（見圖 2）。

圖2 和田河東地區過臺緣斷裂帶剖面

垂向上斷距存在變化，T90—T74地層內斷距為100～150 m，而 T72地層斷距為 350～500 m。這是由于臺緣斷裂產生了一個地勢高差100～150 m的坡折帶，沿此帶發育臺地邊緣相帶，并造成斷裂帶兩側地層厚度、巖性的差異，上部地層斷距大是沉積作用造成的假象［19］，反過來說明，此斷裂在良里塔格地層沉積前或同時形成。臺緣斷裂在區域上的特征更接近于瑪東斷裂體系。盡管瑪東斷裂系統受控于盆地東南側原特提斯古阿爾金洋加里東中期Ⅲ幕的大規模俯沖消減閉合［20-21］，形成了一系列NE—NNE向至EW向漸變的斷裂。但是，前人［22-23］研究發現，古阿爾金洋加里東中期Ⅱ幕已具雛形。由于臺緣斷裂是后展式玉北—瑪東斷裂體系最早發育的前鋒指向區，故判斷其主要形成期是加里東中期Ⅱ幕。

2.2 近SN向（壓扭逆沖斷裂）

近SN向壓扭性質的基底卷入式逆沖斷裂帶和東Ⅱ號如圖3所示。區域上，該斷裂NNE向展布，延伸長度約90 km，是研究區最大級別的斷裂帶，屬于四級斷裂帶。其傾向西，北部上盤發育斷面不連續的反沖斷裂（見圖3a），二者形成“y”字形構造樣式。膏鹽巖層上下地層變形差異明顯，膏鹽巖層之下斷距大（300～500 m），存在明顯的斷層轉折褶皺跡象，而上部地層以斷層傳播褶皺變形為主，斷距小。整體呈近SN向，但由一系列NW向與NNE向斷裂交替組成，NW向斷裂段均與基底構造層弧型斷裂重合，NNE向斷裂段與NNE向走滑斷裂段重合，即加里東早期形成的弧形斷裂和加里東中期形成并與和東Ⅰ號同性質的走滑斷裂，二者在喜山期構造作用力下被改造串聯成近SN走向的逆沖斷裂。

圖3 和田河東地區過近SN向逆沖斷裂剖面

2.3 NNE向走滑斷裂帶

NNE向走滑斷裂和東Ⅰ號（見圖4），區域上延伸約90 km，斷距小（0～100 m），斷裂級別小，屬于五級斷裂帶。工區內延伸約27 km。斷裂帶沿走向分段特征明顯，平面上從南到北走滑斷裂逐漸撒開，斷裂帶由窄線狀向寬帶狀轉變，向北小斷層明顯增多。以臺緣斷裂為界，可分為和東Ⅰ號斷裂南段和北段。

2.3.1 和東Ⅰ號斷裂南段

南段多條直立走滑斷裂（見圖4a）向上撒開，向下收斂變窄，僅局部斷穿T81。其斷裂發生層位主要集中在奧陶系頂面之下，上部地層僅弱褶曲變形。下構造層褶皺幅度較大，包括奧陶系桑塔木組下部部分地層，而部分上部地層褶曲幅度變小，或僅見小斷裂。

2.3.2 和東Ⅰ號斷裂北段

北段包括多條直立走滑斷裂（見圖4b），斷裂帶內呈強反射雜亂狀。其向上撒開至T70，T70上部地層褶曲幅度變小、直至消失，地震反射同相軸存在強弱變化，疑似小斷裂；向下收斂變窄并斷穿T81，組合形成“正”花狀構造樣式。

圖4 和田河東地區過和東Ⅰ號NE向走滑斷裂剖面

2.4NW轉NNW向基底反轉斷層

研究區內發育多排反轉斷裂（見圖5），主要分布在基底—中下寒武統地層內，即基底構造層，斷距50～100 m，屬于五級斷裂帶。這是研究區斷裂最發育的構造層，也是整個巴楚隆起東段斷裂最發育的構造層。這些斷裂多數沒有斷穿寒武系阿瓦塔格組膏巖層T81，走向由NW轉NNW向過渡，整體呈向NE方向凸出的弧形。大多表現為近直立正斷層特征，阿瓦塔格組膏巖有加厚跡象，有的則表現為近直立逆沖特征，有的表現為低角度逆沖斷裂，有的經改造表現為走滑斷裂，斷面陡直。控制巴楚隆起的邊界斷裂、主要構造帶，被認為是沿這些早期正斷層反轉的結果［1-4］。研究區發育早期正斷裂反轉構造類型［22］，如正反轉斷層繼承反轉型、逆沖斷層錯斷正斷裂的反向截斷型，還存在正斷裂走滑反轉這一類型（見圖4b）。

圖5 和田河東地區寒武系斷裂剖面

3 斷裂體系形成與演化

根據上述斷裂解析，結合區域構造演化前人［20-23］認識，認為研究區斷裂活動主要有4期——加里東早期、加里東中期—海西早期、海西晚期和喜山晚期，主要受控于西昆侖造山帶、阿爾金造山帶和南天山造山帶三大動力學系統。研究區位于鼻狀隆起的東南部傾末區，是西昆侖和阿爾金造山共同作用區。本區斷裂體系形成與演化如圖6所示。

圖6 塔里木盆地巴楚隆起和田河東斷裂演化示意

3.1 加里東早期（中寒武世）張性斷裂體系

中寒武世時期繼承了早寒武世的伸展構造環境［21］，形成系列NW轉NNW向的弧線正斷裂。其走向與邊界大斷裂近平行，說明喜山期構造活動使得加里東早期斷裂走向整體發生了偏轉。這些正斷裂，在后期構造活動的改造下，發生了分異變化：一部分保持正斷裂特征，一部分反轉形成逆斷裂和走滑斷裂。

1）寒武系阿瓦塔格組塑性膏鹽巖層的存在，使得膏鹽巖層上下部發生相對獨立的變形，上部整體褶皺變形，下部發生繼承反轉。此正反轉主要發生在構造活動最劇烈的喜山期。

2）部分正斷裂突破膏鹽巖反轉形成逆斷裂和走滑斷裂，除邊界斷裂，如吐木休克、巴東逆沖［24］斷裂沿正斷裂走向繼承正反轉外，SN向的逆斷裂的部分段沿正斷裂局部反轉。

3.2 加里東中晚期壓扭斷裂體系

中奧陶世末，加里東中期Ⅰ幕構造運動，古昆侖洋俯沖消減使西昆侖地區反轉產生了一系列近NW走向的逆沖斷裂帶［24-25］，并使早期正斷裂在膏鹽巖層下發生構造反轉。同時產生NNE向剪切應力，為NE向走滑斷裂形成創造了良好的條件。盡管從地震剖面來看，這種跡象并不明顯，但是筆者認為研究區走滑斷裂的雛形很可能與這期構造運動有關。隨著加里東中期Ⅲ幕構造運動的持續作用，形成以正花狀為主要特征的傾角陡、斷距小、延伸短、變形弱的和東Ⅰ號與和東Ⅱ號NNE向走滑斷裂。和東Ⅰ號斷裂加里東晚期不同程度的持續活動，導致北段活動強度明顯大于南段。該走滑斷裂向南延伸，直至玉北斷裂帶。和東Ⅱ號斷裂在喜山期被改造變形,由走滑性質變為逆沖性質。

盡管瑪東斷裂系統受控于盆地東南側原特提斯古阿爾金洋加里東中期Ⅲ幕的俯沖消減閉合，形成了系列NE—NNE向至EW向漸變的斷裂，但是部分斷裂在加里東中期Ⅱ幕已經開始發育［23］。故臺緣斷裂在加里東中期Ⅱ幕開始發育，直至加里東晚期。

3.3 海西晚期—印支期斷裂體系

海西中晚期，在塔里木盆地北部南天山洋的俯沖消減及閉合后碰撞造山運動作用下［21］，吐木休克、卡拉沙依斷裂帶以及瑪扎塔格斷裂帶活動和局部抬升［25］。早期形成的主要邊界斷裂如瑪扎塔格、吐木休克、巴東等均復活，繼承活動。而低級別斷裂鮮有規模繼承和新斷裂形成。三疊系地層向西、向北構造帶高部位均有被削截現象，說明印支期有構造活動，但對研究區影響較弱，斷裂弱繼承活動，或褶區變形。

3.4 喜山期前淵隆起沖斷斷裂系統

漸新世開始，隨著歐亞-印度板塊的持續碰撞，巴楚隆起成為塔西南前陸盆地的前淵隆起帶。喜山期在此作用力下，巴楚隆起劇烈活動，斷裂非常發育。邊界斷裂、隆起內部主要構造帶均是此構造運動的產物，其中包括吐木休克斷裂和塔中與巴楚隆起的分界斷裂巴東斷裂帶［24］；而更靠近這2個邊界斷裂的和東Ⅱ號走滑斷裂遭受了巨大的改造作用，在NNE向走滑斷裂和基底NW向斷裂基礎上變為具壓扭性質近SN向的逆沖斷裂。

4 油氣地質意義

研究區周邊多口鉆井未鉆遇寒武系玉爾吐斯組烴源巖，說明巴楚隆起烴源巖可能是異地烴源巖。中石油在鄰近瑪扎塔格斷裂帶以北地區的鉆井，未鉆遇寒武系玉爾吐斯組烴源巖。由于和田河氣田具有多個構造高點（NW—SE向構造圈閉），從西向東呈斜列排列［26］，不同局部構造之間的壓力系數、氣水界面存在差異。除此之外，其西部井區以干酪根裂解氣為主，東部井區以原油裂解氣為主［27］，說明油氣不是沿構造走向自東南向西北方向運移。另外，巴楚隆起東段多口鉆井揭示，其油氣顯示較好的井均位于和田河氣田附近，距離越遠，油氣顯示越差。據此認為，油氣沿NNE向斷裂帶從WS向NE方向運移的可能性較大，NNE向走滑斷裂和NNE向逆沖斷裂是油氣主要運移通道，而近EW向臺緣斷裂和基底斷裂是油氣橫向調整斷裂（見圖7）。

圖7 和田河東地區不同領域潛在油氣藏模式

全區覆蓋奧陶系桑塔木組泥巖，說明要以加里東中—晚期巖溶作用及后期沿斷裂帶發生巖溶作用形成的儲集體為主要勘探目標。而沿走滑斷裂帶具備形成斷溶體油氣藏的地質條件［14］，即在厚層奧陶系碳酸鹽巖內部，以斷裂帶多期構造破裂作用為主，疊加后期埋藏流體的改造作用，形成以斷控裂縫-洞穴型儲層為規模儲集空間、海西晚期為主成藏期、沿斷裂帶呈線性分布的油氣藏（見圖7）。奧陶系發育的潛在斷溶體油氣藏類型有NNE向走滑斷裂型（見圖7a）、近SN向逆沖斷裂型（見圖 7b）、臺緣斷裂橫向調整型（見圖 7c）。NEE向走滑斷裂北段活動期次和強度明顯大于南部，而南部走滑斷裂未斷穿基底，通源性、油氣聚集成藏幾率北段明顯大于南段。近SN向逆沖斷裂海西晚期之后劇烈活動，對于前期油氣藏具有破壞再調整作用，同時亦可充注喜山期油氣，考慮到喜山期氣藏的逸散性及遠距離，油藏規模可能有限。近EW向臺緣斷裂處于油氣橫向調整區，因此，越鄰近NE向斷裂成藏潛力越大。寒武系發育2套優質儲蓋組合，即阿瓦塔格組膏鹽巖蓋層與沙依里克組石灰巖儲層，吾松格爾組膏鹽巖蓋層與其白云巖及肖爾布拉克組白云巖儲層。由于大部分斷裂未斷穿膏巖層，沿北東向斷裂運移的油氣更容易在寒武系地層中富集聚集。故潛在油氣藏類型有斷塊型（見圖 7d，7e）和斷背斜型（見圖 7f）。斷塊型包括正斷裂下盤和走滑斷裂控制的油氣藏。

因此，在目前本區烴源巖是否發育無法確認及異地烴源巖分析基礎上，認為NNE向斷裂帶側向通源性可能是控制研究區及鄰區斷裂帶能否成藏的關鍵；其形成奧陶系沿斷裂帶分布的斷溶體油氣藏，以及寒武系以多種反轉類型為主的斷塊、斷背斜油氣藏。總之，斷穿基底的NNE向走滑斷裂控制的奧陶系斷溶體及寒武系斷塊油氣藏類型值得探索。

5 結論

1）和田河東三維工區主要由NNE、EW、NWW轉NW、近NS走向的4種斷裂體系構成，正斷裂、逆斷裂及走滑斷裂等不同性質的斷裂均發育。在縱向上可分為4個構造層，其中，基底構造層斷裂最發育，其次為下構造層，中上構造層弱發育。

2）和田河東三維區斷裂主要有4期活動：加里東早期形成正斷層，大部分后期反轉形成逆斷裂和走滑斷裂；加里東中期—海西早期是NNE向、近EW向走滑斷裂帶主要形成期，二者海西晚期斷裂活動弱，僅褶區變形為主；喜山期僅近SN向逆沖斷裂活動。

3）研究區發育奧陶系與寒武系2個潛在油氣勘探領域。奧陶系發育潛在斷溶體油氣藏類型，寒武系發育潛在斷背斜、斷塊油氣藏類型。NNE向走滑斷裂控制的奧陶系斷溶體及寒武系斷塊油氣藏類型值得探索。