塔里木盆地巴楚隆起西南緣構造特征與勘探前景

寧 飛，云金表，李建交，宋海明，趙亮東

(1.頁巖油氣富集機理與有效開發國家重點實驗室，北京 100083； 2.中國石化 石油勘探開發研究院，北京 100083；3.中國石油 勘探開發研究院，北京 100083)

巴楚隆起位于塔里木盆地中央隆起帶西部，是塔里木盆地構造樣式最為豐富的地區。受到西昆侖造山帶構造演化的影響和制約[1]，塔里木盆地內部的構造變形強烈，特別是中央隆起區經歷了多期復雜構造運動，構造變形改造劇烈，且多期構造疊加復合，形成了復雜的構造-沉積演化格局。盡管經過多年的勘探，在巴楚和麥蓋提地區已經發現了和田河氣田、巴什托油田、亞松迪氣藏和玉北1油藏，但仍有多口井的鉆探效果并不佳，說明了巴麥地區具有復雜的油氣成藏系統，不僅和該區復雜的構造特征有關，圈閉樣式和保存條件也是實現鉆探成功的關鍵。以往研究主要單獨集中于對巴楚隆起內斷裂構造的解剖[2-6]或者對麥蓋提斜坡的油氣運聚元素及過程的解讀[7-11]，對巴楚隆起西南緣構造樞紐部位的油氣地質條件并沒有引起足夠的重視，然而巴楚隆起西南緣作為隆起和斜坡的過渡區，不僅影響著構造特征和沉積環境，恰恰也是油氣運移的必經之路，具有重要的油氣地質意義。本文通過對巴楚隆起西南緣構造特征的詳細解析，結合油氣成藏要素分析，揭示巴麥地區油氣富集規律，探討巴麥地區的油氣勘探潛力，以期為打開巴麥地區油氣勘探新局面提供借鑒。

1 區域地質背景

巴楚隆起西南緣特指塔里木盆地中央隆起西部巴楚隆起和麥蓋提斜坡的邊界(圖1)。主要包括NNW走向的色力布亞斷裂帶、海米羅斯斷裂帶和近EW走向的瑪扎塔格斷裂帶,這三個構造帶構成了巴楚隆起的西部邊界。巴楚隆起與其西南側麥蓋提斜坡和塔西南坳陷共同組成了典型的前陸盆地系統。西昆侖造山帶的構造演化強烈制約和影響著塔里木盆地內部的構造變形[12]，前人的研究對巴楚隆起的形成演化歷史提出了多種模式[5,13-14]，并劃分了古隆起演化階段，認為巴楚隆起的構造帶多表現為喜馬拉雅期強烈活動的特點。鉆井資料顯示，研究區內存在古近系、石炭系和中寒武統3套含膏巖地層，既可作為區域性蓋層，對油氣保存條件有利，同時也是構造變形的3個重要滑脫層參與斷裂構造的發育。早期的構造特征容易受到后期構造運動的改造，從而加劇了構造變形的復雜程度。巴楚隆起的形成一方面伴隨著內部褶皺逆沖帶的發育，另一方面，徹底改變了前中生代巴麥地區西南高東北低的格局，使麥蓋提斜坡發生了蹺蹺板運動，在傾向上發生了反轉，從而改變了油氣成藏條件。巴楚隆起西南緣是構造變形的樞紐帶，承擔著構造傾蹺的支點作用，因此，巴楚隆起西南緣的變形過程和特征具有更為重要的地質意義。

圖1 巴楚隆起周緣構造綱要圖Fig.1 Structural outline map showing the Bachu Uplift and adjacent areas

2 構造幾何學特征

巴楚隆起西南邊緣構造帶主體構造走向以NW向延伸為主，且不同構造帶沿走向具有明顯的分段性變形特征。構造帶多以扭動、逆沖構造變形為主，疊加了以古近系膏巖為滑脫層的變形，具有明顯晚期改造的特點(圖2)。

2.1 扭動構造帶

2.1.1 色力布亞構造帶

色力布亞構造帶位于巴楚隆起西部邊緣的邊界斷裂，向北被柯坪隆起所切割，南部延伸至海米羅斯一帶，長度超過180 km，構造帶寬2～14 km(圖2a,b)。構造樣式沿斷裂走向上發生變化，北部近同崗斷裂段表現為NE傾向的高角度逆斷層，向下切穿基底，向上斷入新近系。在剖面上可看到斷裂從深部到淺部控制了色力布亞構造帶的構造與沉積，兩盤高差大。斷層上盤地層褶曲嚴重，表現為典型的扭動變形特征。色力布亞斷裂至東側同崗斷裂的緩坡構成了巴楚隆起和麥蓋提斜坡的過渡區域。南部亞松迪斷裂仍為高陡斷裂，且在剖面上表現為明顯的多期疊加構造。晚期斷裂傾向為SW方向，向下在古近系膏巖層內滑脫，早期則發育NE向斷裂控制的斷背斜構造，且有反沖斷層發育，形成了優越的構造圈閉。

2.1.2 海米羅斯構造帶

位于巴楚隆起的西南緣的海米羅斯構造帶，走向和色力布亞構造帶近平行，平面上位于色力布亞構造帶的東南延伸區域。通過對地震資料的解析，發現海米羅斯構造帶存在上、下兩個構造組合樣式，為多期構造運動疊加改造的產物(圖2c,d)。上構造組合以古近系底面為主滑脫面，形成主斷裂傾向SW的逆沖推覆構造，自麥蓋提斜坡向巴楚隆起方向沖斷，并可能沖出地表或近地表，斷裂滑脫沖斷位移量大，地層縮短明顯，并且斷層上盤地層受到剝蝕，強烈改造了早期的褶皺構造的淺層形態；下構造組合則為高角度斷裂控制的背沖斷塊，且引起了基底的隆起與抬升。海米羅斯構造帶兩側地層高差超過2 000 m，表明基底也參與了構造變形，并影響了褶皺的內部形態。該構造帶明顯的區分了麥蓋提斜坡與巴楚隆起兩個構造單元。

圖2 巴楚隆起西南緣斷裂聯合圖(剖面位置見圖1)Fig.2 Sections with interpretations showing fault series of various styles in the southwestern edge of Bachu Uplift(see Fig.1 for the locations)a.色力布亞斷裂北段斷裂樣式；b.色力布亞斷裂南段斷裂樣式；c.海米羅斯斷裂北段斷裂樣式；d.海米羅斯斷裂南段斷裂樣式；e.瑪扎塔格斷裂西段斷裂樣式；e.瑪扎塔格斷裂東段斷裂樣式An.前寒武系；1-2.中、下寒武統；3-O1.上寒武統-下奧陶統；D+S.泥盆系和志留系；C.石炭系；P.二疊系；E.古近系；N1.中新統；N2+Q.上新統和第四系

2.2 逆沖構造帶

逆沖構造帶主要以巴楚隆起南緣近EW走向的瑪扎塔格構造帶最為典型(圖2e,f)。平面上構造總體走向呈NWW，西段呈EW走向，向東南逐漸過渡為NWW的弧形，延伸超過130 km。從剖面上可以看到瑪扎塔格構造帶由兩期構造組成，早期為兩條逆斷層控制的背沖斷塊，主斷裂傾向SW，且斷裂切穿基底，向上尖滅在二疊系中；頂部滑脫構造為沿古近系底部膏鹽層由深部背斜南翼斜坡向東北方向沖斷滑脫，向上出露地表。同多期活動的扭動構造帶的演化過程類似，瑪扎塔格構造帶的形成過程與西昆侖造山帶的區域構造演化背景密切相關，該構造帶淺層的薄皮構造體系應為上新世-第四紀西昆侖山前沖斷帶的前緣部位，而深層基底卷入型的大型逆沖褶皺變形則是中新世末塔西南山前逆沖體系向盆地腹地擠壓變形的產物，二者的形成時期存在差異。

3 成藏特征

巴麥地區是塔里木克拉通盆地重要的油氣富集區之一，經歷了多期構造演化過程，構造變形具有疊加特征。對近東西向的瑪扎塔格構造帶上的瑪2井進行詳細解剖(圖3)，明確了石炭系具有一套較厚的分布十分穩定的泥巖、含膏泥巖，瑪2井鉆探證實為有效蓋層。通過油氣藏解剖，揭示了油氣成藏的地質條件，并總結了圈閉樣式(圖4)，從構造角度分析構造變形特征對油氣成藏條件與成藏過程的控制作用，對確定勘探方向和區帶選擇具有指導意義。

圖3 鉆井揭示的巴楚隆起南緣瑪2井氣藏剖面Fig.3 Gas reservoir section revealed by Well Ma 2 in the southern margin of Bachu UpliftO1.下奧陶統；O2-3.中、上奧陶統；D+S.泥盆系和志留系；C.石炭系；P1.下二疊統；P2.上二疊統；N1+E.中新統和古近系；N2.上新統

3.1 圈閉演化特征

從巴麥地區的演化歷史來看，寒武紀-奧陶紀期間處在南天山洋被動大陸邊緣環境，南邊從震旦紀已經出現的北昆侖窄大洋(庫地洋)在寒武紀-早奧陶世期間繼續擴張，從早奧陶世左右開始向南俯沖消減；而北邊的南天山洋則一直處于伸展擴張階段[15]。因此巴麥地區整體處于弱伸展階段，屬于穩定的臺地或者局限臺地沉積期。受加里東中期I幕構造運動的影響，中奧陶世末塔里木盆地周緣處于南壓北張的構造環境，塔西南地區發育NWW向展布的和田古隆起，基本不受斷層控制，且隆起范圍廣、幅度低。奧陶紀末，受盆地東南緣強烈擠壓作用影響，和田古隆起軸向發生旋轉，由NWW走向變為現今呈現的NE走向。

從石炭紀到三疊紀，塔西南地區處于古特提斯洋發展階段，經歷了被動大陸邊緣盆地—弧后伸展盆地—弧后前陸盆地發展旋回，構造變形相對較弱(圖5)。海西晚期，受南天山洋關閉的影響，塔里木盆地西北側受到由北向南推覆應力的擠壓作用，柯坪-巴楚古隆起雛形在西北部形成，同時在麥蓋提斜坡帶形成了近東西向展布的瑪南斷層和巴什托斷層等。巴楚隆起西南緣斷層開始活動，并形成一系列的古背斜圈閉(圖4a)，由此巴楚隆起與麥蓋提斜坡帶逐漸分割開來。以色力布亞構造帶亞松迪段背沖斷背斜圈閉為代表，代表油氣藏為巴楚組生屑灰巖油藏和亞松迪氣藏，該段油氣藏已被巴5、巴開1及巴探2井等鉆井揭示(鉆井位置見圖1)。

圖4 巴楚隆起西南緣圈閉演化模式示意圖Fig.4 Sketch map showing the evolution model of traps in the southwestern margin of Bachu Uplifta.斷背斜圈閉；b.推覆體下盤構造圈閉An.前寒武系；1.下寒武統；2.中寒武統；3-O1-2.上寒武統-中、下奧陶統；O3-D.上奧陶統和泥盆系；S-C.志留系和石炭系；P.二疊系；E.古近系；N-Q.新近系和第四系

始于始新世晚期-漸新世早期印度和歐亞板塊的陸陸碰撞[16]，使塔里木盆地南側呈現較強的擠壓環境。漸新世末，昆侖造山帶向北沖斷推覆，南天山造山帶亦因遠距離效應而向南沖斷推覆，地殼縮短，古近紀盆地全面抬升，邊緣地層變形并遭受剝蝕，其上不整合了中新統。中新世晚期是印度和歐亞板塊碰撞最為強烈的時期，昆侖山造山帶和南天山造山帶加劇沖斷和推覆，使南北兩側的前陸坳陷邊緣造山，地層強烈變形，沉積和沉降中心向盆地遷移。巴楚隆起西南緣近NW向的色力布亞構造帶，海米羅斯構造帶和近EW向的瑪扎塔格斷裂系強烈活動，將巴楚隆起高高抬起(圖5)。上新世開始，印度板塊向北快速推擠，帕米爾突刺與南天山造山帶碰撞，這一構造事件使喀喇昆侖斷裂系統強烈沖斷，并開始大規模的右旋走滑。上新世末到第四紀，在塔西南擠壓應力的傳遞作用下，在巴楚隆起西南緣發育沿古近系底部膏巖滑脫的逆沖推覆構造，形成推覆體下盤構造圈閉(圖5b)，主要以瑪扎塔格和鳥山斷裂帶、色力布亞斷裂南段、古董山構造帶為代表。

圖5 巴楚隆起東部近南北向剖面演化過程圖(剖面位置見圖1)Fig.5 Near SN-trending sections showing the evolution process of eastern Bachu Uplift (see Fig.1 for locations)1-2.中、下寒武統；3-O1.上寒武統-下奧陶統；O3l.上奧陶統良里塔格組；O3s.上奧陶統桑塔木組；S-D.志留系和泥盆系；C.石炭系；P.二疊系；T.三疊系；K.白堊系；E.古近系；N1.中新統；N2-Q.上新統和第四系

3.2 儲蓋組合

膏鹽巖層系是構造變形中重要的滑脫層，也是油氣成藏的重要蓋層[17-18]。巴麥地區發育中寒武統阿瓦塔格組、吾松格爾組、石炭系卡拉沙依組和古近系膏鹽巖層。寒武系膏巖層在巴楚隆起厚度最大可達800 m(圖6)，目前巴麥地區已鉆遇的寒武系探井中，在鹽間沙依里克組和鹽下肖爾布拉克組都見到了良好的油氣顯示，表明寒武系兩套膏鹽巖具有較好的封蓋能力，中、下寒武統膏鹽巖蓋層與其下白云巖儲層也是巴麥地區普遍存在的一套儲蓋組合，該組合在加里東晚期-海西早期已經形成，并在鳥山斷裂帶和古董山構造帶油氣成藏中起著重要作用。

石炭系是塔里木盆地繼晚加里東-早海西期碳酸鹽巖古隆起后的一次大規模的海侵沉積，區域上連續分布且厚度在50～150 m穩定發育(圖6)，蓋層巖石類型主要為泥巖和膏巖類，包括卡拉沙依組上泥巖段，巴楚組下泥巖段和中泥巖段。在巴楚隆起南緣和田古隆起志留系-泥盆系剝蝕區，存在石炭系下泥巖和奧陶系儲蓋組合，已經發現的和田河氣田、鳥山氣藏和玉北1油藏均分布在此組合內，是最具潛力的儲蓋組合。石炭系巴楚組下泥巖與泥盆系的儲蓋組合主要發育在巴麥北部，南至皮山北2井瑪扎塔格構造帶，目前發現有巴什托構造帶BK8井-群5井油藏。

圖6 巴楚隆起西南緣蓋層厚度Fig.6 Isopach map showing the thickness of cap rocks in the southwestern margin of Bachu Uplift

古近系底部膏巖的封蓋能力在巴麥地區油氣保存中占有重要地位，主要分布在麥蓋提斜坡區，在巴楚隆起僅分布在西南邊緣以南，在西南緣構造帶上，存在以該套膏巖為滑脫層的逆沖推覆構造。古近系底部膏巖在油氣保存中承擔了多重角色，一方面，在構造變形中吸收了橫向位移，從而阻滯了深部斷裂繼續向上傳播，間接的提高了保存條件；另一方面，受到喜馬拉雅中晚期地勢的控制，古近系膏巖作為麥蓋提斜坡至巴楚隆起西南緣邊界巨厚的蓋層，保存條件較好。除非新生代地層沿古近系底部膏鹽巖滑脫形成逆沖推覆斷層，古近系隨斷裂活動延伸到地表，保存作用受到破壞。

3.3 烴源巖分布

油氣成藏資料研究表明，巴麥地區最主要的生排烴期是海西晚期，油氣藏多在此時期形成；其次是海西早期和喜馬拉雅晚期。巴麥地區油氣來源較為復雜，對油氣成藏有貢獻的可能的烴源巖主要有3套[11,19]，即寒武系海相有機質和石炭系腐殖型及混合型有機質，以及少量的奧陶系海相烴源巖。巴楚地區主力烴源巖是中、下寒武統，烴源巖的發育與局限臺地潟湖相沉積有關，并明顯受局限臺地臺內洼陷所控制，主要由深灰、灰黑色含鹽、含膏的泥質泥晶云灰巖組成。奧陶系烴源巖為一套灰、深灰色泥灰質烴源巖，該套烴源巖在麥蓋提斜坡內分布有限，主要分布在東部，厚度較薄，從氣源對比看，該套烴源對目前形成的氣藏貢獻較小[20]，是巴楚隆起東北緣油氣藏的供給源。石炭系發育泥質巖和碳酸鹽巖兩種類型烴源巖，碳酸鹽巖烴源巖巖性為灰、深灰色泥質泥晶灰巖，泥質烴源巖母質類型為腐殖型及混合型。

塔里木盆地寒武系-奧陶系有效烴源巖主要發育于深水陸棚環境。在遠離碳酸鹽巖臺地位置，受有限洋盆、裂陷槽擴張引起的上升洋流、熱水作用影響下，主要沉積硅質巖、泥巖，底棲藻生物相占優勢，發育高TOC含量的烴源巖，且成熟度較高，稱之深水陸棚泥質烴源巖，主要分布在塔西南坳陷南部。盆地內的斜坡帶的構造沉積特征控制成藏組合的時空分布，是多期疊合演化盆地油氣聚集的最有利區域[11,17]，并認為麥蓋提西部斜坡帶是盆地沉降時期的臺內斜坡，在巴麥地區最主要的生排烴期海西晚期，成為油氣側向運移集中的地區(圖7)。

圖7 巴楚隆起西緣油氣聚集模式Fig.7 Hydrocarbon accumulation models in the western margin of Bachu UpliftAnZ.前震旦系；Z.震旦系；-O1.寒武系-下奧陶統；O2+3.中、上奧陶統；S-D.志留系和泥盆系；C.石炭系；P.二疊系；E.古近系；N1.中新統；N2+Q.上新統和第四系

4 油氣勘探前景

4.1 油氣聚集規律

通過對巴楚隆起西南緣構造特征的解析，結合巴麥地區已知油氣藏成藏特征，發現油氣藏聚集具有一定的規律性，主要受到構造演化、圈閉樣式和保存條件的制約。多種證據表明[12,15,21-26]巴楚隆起的隆升以及斷裂構造樣式的形成受控于西昆侖造山帶的演化，是中新世末塔西南山前逆沖體系向盆地腹地南北向擠壓的產物。在這樣的應力背景下，近EW走向和NWW走向的斷裂多是逆沖作用形成的，而巴楚隆起西緣受到基底性質的差異性的影響，形成了NW走向的斷裂，因此NW走向斷裂的應力狀態應為擠壓扭動作用。

雖然擠壓作用和扭動作用都可以形成背斜或斷背斜圈閉，但保存條件具有本質上的差異性[27-28]。在擠壓狀態下，形成的斷裂傾角相對緩，背斜寬緩幅度較低；而在扭動作用下斷裂多為高角度，背斜曲率大，幅度相對窄，且在扭動斷裂周圍容易形成剪切裂縫，容易對保存條件造成破壞。巴麥地區已發現的油氣藏也揭示了這一規律，巴楚隆起以鉆井揭示了西南緣鳥山氣藏、巴什托氣藏和瑪扎塔格構造帶和田河氣藏等都是在擠壓作用下形成的構造圈閉，而在NW向扭動構造帶上，除了亞松迪1號氣藏得益于古近系膏巖較好的保存條件外，沒有更多的油氣發現。

4.2 有利區預測

由于巴楚隆起主要油氣成藏期為加里東-海西期和喜馬拉雅期，主力烴源巖為中、下寒武統。喜馬拉雅中、晚期，巴楚隆起構造活動強烈，西南邊緣多是復合疊加構造，強烈的蓋層滑脫作用可能對早期形成的鹽下或鹽間油氣藏有所改造和調整。但統計結果顯示，阿爾塔什組膏鹽幾乎覆蓋了整個巴楚隆起西南緣構造帶，厚度在50～150 m(圖8)，這對于寒武系—二疊系的中深層背斜構造的油氣起到很好的保護作用。如果圈閉完整，加上寒武系斜坡相烴源巖以及良好的通源斷裂的發育，理論上能形成完整的油氣系統。

圖8 巴楚隆起及鄰區烴源巖分布及有利區預測Fig.8 Source rock distribution and potential area prediction in Bachu Uplift and adjacent areas

但事實上，在新生代斷裂的活動會破壞圈閉的完整性，特別是扭動構造，容易形成派生剪切裂縫以及走滑斷裂誘導的微裂縫，從而破壞油氣保存條件。在南北向擠壓的應力狀態下，巴麥地區發育的3套滑脫層在很大程度上吸收了變形產生的位移，對早期形成的古構造具有很好的保護作用。因此對于巴楚隆起西南緣下古生界逆沖構造帶內(圖8)，尤其是寒武系鹽下、鹽間構造相對完整的圈閉及加里東期古構造圈閉是下一步勘探的有利目標。

5 結論

1) 扭動變形和逆沖推覆是巴楚隆起西南緣兩類典型的構造樣式，且都具有多期復合疊加特征，NW走向的斷裂多具有扭動變形特征，近EW走向的斷裂則以逆沖作用為主?；搶拥拇嬖诩觿×藰嬙熳冃蔚膹碗s程度。

2) 近EW走向的斷裂形成的圈閉完整性較好，膏鹽巖之下的推覆體下盤構造圈閉具有較好的保存條件。中、下寒武統膏鹽巖蓋層與其下白云巖儲層是巴麥地區普遍存在的一套儲蓋組合。

3) 通過對巴楚隆起西南緣構造特征及油氣成藏要素的分析，建議下一步勘探的有利目標集中在寒武系鹽下、鹽間構造相對完整的圈閉及加里東期古構造圈閉，不但具備良好的烴源巖條件，保存條件也相當優越。