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1 第 32 卷第 3 期 213年 5月 V. 32 N. 3 My 213 地质科技情报 Ge g S en ente hn gyi n f m n 构造反转对哈萨克斯坦 A 凹陷油气藏形成的影响刘景东1,2,蒋有录2 1.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡 ; 2.中国石油大学地球科学与技术学院,山东青岛 ) 摘要:结合纵贯 A 凹陷沉降中心卡拉套断层的发育历史,分析了构造反转对 A 凹陷圈闭形成和油气运移聚集的影响分析结果表明:卡拉套断层早期左行走滑,晚期右行走滑,侏罗纪末期和白垩纪之后的走滑挤压作用使 A 凹陷内部形成大量以断层型为主的正反转构造,成为油气聚集的有利圈闭同时构造反转改变了 A 凹陷中下侏罗统烃源岩地层的埋深和倾向,控制了烃源岩的排烃方向和油气运移方向,造成凹陷中央相对凹陷边缘油气富集关键词:走滑挤压作用;构造反转;油气运移聚集;卡拉套断层;A 凹陷中图分类号: P 文章编号: ) 文献标志码: A Tu n)处于卡拉套断层的末端,在走滑 - 拉 gyb 张作用下,盆地内部发育多条北西 - 南东向陡倾基走滑断裂及其伴生的复杂构造系统是构造变形研究的前沿问题之一,走滑变形不仅可以形成有效的油气圈闭,而且走滑变形过程中常常伴随着显著的流体活动,在油气勘探中具有重要的意义底正断层,平面上呈扇状排列,沿卡拉套断层向北西 [ 1 13] 方向发散,向南东方向收敛研究表明盆地内正断卡拉套断层 K uf u )为中亚巨型走滑断裂之一, NW-SE 走向,在卡拉套断层走滑系统内发育层的这种扇状分布可以有效地分散断层的走滑位移,使断层不再向北西方向扩展 [15] 这些断层对沉有多个走滑盆地 [14]图 1 ) 南图尔盖盆地 Su h 积具有明显的控制作用,使得该盆地呈现出多个半 N 48 b ) 46 4'N /m < ~2 2 ~ ~3 3 ~3 5 > A A 'N 'N ) 45 4'N 25 km ' 64 4' 65 ' 65 2' 65 4' 图 1 卡拉套断层右行走滑断层系 [14] )与 A 凹陷构造纲要图b) Fg. 1 Kuexke pfuyem )nuuu nempfheaepen b) KF 为卡拉套断层, TFF 为塔拉斯 - 费尔干纳断层收稿日期: 作者简介:刘景东 1984 编辑:杨勇 ),男,现在博士后流动站从事油气成藏方面的研究 E-m : 84911@126. m j

2 76 地质科技情报 213 年地堑相间排列的构造格局, 这也是南图尔盖盆地不同于一般走滑 - 拉分盆地的特殊之处卡拉套断层纵贯盆地内 A 凹陷的沉降中心图 1-b), 且凹陷内部地层沿断层发生明显的反转, 这显然不同于一般的控凹边界断层的走滑作用, 在以前研究中较少见到因此, 笔者将从卡拉套断层的发育历史出发, 分析断层走滑挤压作用形成的构造反转及其对 A 凹陷油气藏形成的影响, 一方面对认清该凹陷的油气分布规律具有重要意义 ; 另一方面可以加深目前关于凹陷内部反转构造的认识 1 区域地质概况 A 凹陷位于南图尔盖盆地阿雷斯库姆坳陷西部, NW-SE 向展布, 西邻下锡尔河隆起, 东邻阿克塞凸起, 属于阿雷斯库姆坳陷垒堑相间结构的重要组成部分, 也是阿雷斯库姆坳陷最主要的含油气凹陷, 凹陷内大部分油气藏分布于凹陷中央部位, 仅少数油气藏分布于凹陷边缘的隆起或凸起 ) 斜坡带图 1-b) A 凹陷以前三叠纪地层为基底, 由下向上依次发育了下侏罗统萨济姆拜组和埃巴林组, 中侏罗统多尚组和卡拉甘塞组, 上侏罗统库姆科尔组和阿克沙布拉克组, 下白垩统阿雷斯库姆组下达乌尔组和上达乌尔组, 在顶部残存有上白垩统和新生界地层, 其中阿雷斯库姆组是主要的含油气层系 A 凹陷中新生代地质演化大体经历了晚三叠世初始张裂, 早中侏罗世断陷发育, 晚侏罗世断坳转换, 白垩纪坳陷发育和古近纪萎缩隆起 5 个阶段 [16-19] 2 卡拉套断层发育历史卡拉套断层北西端起始于哈萨克斯坦境内乌拉尔山东缘, 向东南方向至费尔干纳山脉地区过渡为塔拉斯 - 费尔干纳断层 T-Fegnfu) 图 1- ) 塔拉斯 - 费尔干纳断层形成时间晚, 受控于卡拉套断层, 由于 2 条断层后期活动历史类似, 一般将塔拉斯 - 费尔干纳断层视为卡拉套断层的一部分卡拉套地区在新元古代经历了一期大陆裂谷作用, 寒武纪 - 中奥陶世中期演化成为一个可能具有洋壳的洋盆, 现在已经在卡拉套地区识别出一些与该洋盆有关的蛇绿岩和洋岛 [15] 中奥陶世晚期 - 晚奥陶世发育活动大陆边缘, 卡拉套断层成为斜向汇聚板块边缘的一个左行走滑断层, 但这时的走向滑移量不大 [18] 塔里木微板块北部被动大陆边缘与中天山 - 哈萨克斯坦板块从晚泥盆世开始的碰撞作用引起卡拉套断层在晚石炭世复活, 在卡拉套地区形成大量的同期褶皱, 并且在与卡拉套断层平行的 Iyh 剪切带内发育 4 A/ 39 A 年龄为晚石炭世 - 早二叠世的花岗岩和白云母, 这些花岗岩和白云母与卡拉套断层系的左行剪切作用有关 [15] Buṯ mn [2] 提出晚二叠世卡拉套断层反转为右行走滑后来据众多的前苏联地质学家的研究成果, 哈萨克斯坦境内的断层大规模右行走滑构造运动发生于晚古生代末, 是西伯利亚哈萨克斯坦 - 准噶尔塔里木三大古板块碰撞拼合产生的近南北向巨大压力作用的结果 [21] 北西向主控断层发生了右行走滑运动, 各条断层的走滑量分布于 8~2km 之间晚三叠世开始, 受天山洋闭合之后的南北向挤压应力作用, 卡拉套断层复活, 并逐渐向东南方向扩展, 在早侏罗世初达到现今规模 [22] 早 - 中侏罗世, 受太平洋 - 库拉板块对中国大陆俯冲产生的远程效应影响, 北西向压应力传播到 A 地区, 导致原走滑断层反转为张性断层, 并控制了 A 凹陷的裂陷型沉积 [23] 晚侏罗世, 冈底斯板块从南东方向挤入, 与西伯利亚板块力源再次构成右行力偶, 断层闭合并转为走滑, 同时凹陷内部地层沿断层发生一定程度的反转白垩纪之后, 印度板块向北切入, 逐渐使中国西部与中亚地区呈现为南北向的挤压应力状态在此南北向挤压应力作用下, 卡拉套断层再一次复活沿卡拉套断层的地貌错位, 以及卡拉套断层纵向切割 A 凹陷中央新生代地层, 均可以很好地证明该断层晚期较强烈的右行走滑活动卡拉套断层的走滑引起断层两盘地层的反转程度进一步增强 3 A 凹陷构造反转圈闭早中侏罗世, 受卡拉套断层较大规模的走滑 - 拉分活动影响, 南图尔盖盆地发育半深湖滨浅湖和三角洲等沉积相, 其排列方向与卡拉套断层延伸方向平行, 下侏罗统下部萨济姆拜组的最大厚度达 km, 以不整合覆盖在前侏罗纪地层之上, 下部粒度较粗, 向上逐渐变细, 呈现出较好的旋回性, 表现出伸展断陷盆地的沉积特征与南图尔盖盆地沉积特点相一致,A 凹陷自早侏罗世开始为滨浅湖半深湖相沉积, 岩性为暗灰色灰色的泥岩和粉砂岩, 局部见有砾岩和煤层沉积, 中侏罗世后期为第二次大规模湖泛沉积, 从而形成了下侏罗统 ) 和中侏罗统包括多尚组 J2 和卡拉甘塞组 J2k) 等有效烃源岩, 而且烃源岩厚度较大晚侏罗世, 凹陷以滨浅湖三角洲相沉积为主, 岩性以灰色粉砂岩泥岩为主, 形成重要的储集层系侏罗纪末期的构造抬升反转形成了侏罗系与白垩系之间的不整合, 在凹陷中央部位也形成了北西向背斜圈闭

第3期 77 刘景东等:构造反转对哈萨克斯坦 A 凹陷油气藏形成的影响白垩纪以来,断层对凹陷的控制不明显,凹陷呈现出明显的拗陷型沉积特点下部沉积为阿雷斯库姆组,以杂色砂岩粉砂岩夹泥岩为主,为凹陷最主要的储集层系,之上的下达乌尔组为红色泥岩,夹砂岩和粉砂岩,是重要的区域盖层白垩纪之后,受卡拉立在位移 - 距离图研究的基础上提出的,为定量确

张伸展层序中拉张和十分有利的条件受印度板块碰撞影响,全区再次发挤压的平衡点作为零点,以反转伸展层序的顶界面生抬升并遭受剥蚀,形成了白垩系顶部的不整合 4 A 凹陷构造反转强度过 A 凹陷沉降中心的地震剖面图 2)表明,卡拉套断层断面陡直,直插基底,主干断层沿走向发生沿断层面与零点的距离为,侏罗系整套同裂陷层

3 第3期 77 刘景东等:构造反转对哈萨克斯坦 A 凹陷油气藏形成的影响白垩纪以来,断层对凹陷的控制不明显,凹陷呈现出明显的拗陷型沉积特点下部沉积为阿雷斯库姆组,以杂色砂岩粉砂岩夹泥岩为主,为凹陷最主要的储集层系,之上的下达乌尔组为红色泥岩,夹砂岩和粉砂岩,是重要的区域盖层白垩纪之后,受卡拉立在位移 - 距离图研究的基础上提出的,为定量确定断层剖面上拉张伸展层序的反转程度提供了最直观的参数,即 R=/h,其中: h 为与断层平行的同伸展层序厚度; 为与断层平行的零点以上反转同伸展层序厚度套断层走滑扭动影响,凹陷内部地层反转程度增强, 对于本区断层型反转构造,我们根据地层产状为油气圈闭的进一步形成和储集空间的增加提供了的变化趋势,沿断层面选择拉张伸展层序中拉张和十分有利的条件受印度板块碰撞影响,全区再次发挤压的平衡点作为零点,以反转伸展层序的顶界面生抬升并遭受剥蚀,形成了白垩系顶部的不整合 4 A 凹陷构造反转强度过 A 凹陷沉降中心的地震剖面图 2)表明,卡拉套断层断面陡直,直插基底,主干断层沿走向发生沿断层面与零点的距离为,侏罗系整套同裂陷层序沿断层面的长度为 h 图 2),进而计算出反转率 R 计算结果表明,除凹陷两端反转强度较弱外,凹陷内部大部分地层的反转强度均较大,反转率一般介于. 5~. 71图 3),反映出凹陷内部地层受到的挤压作用强烈,形成的圈闭条件较好倾向变化,具有一定的丝带效应,在浅部主要呈负花状展布,反映了该断层是在走滑挤压隆起背景下, 46 4' 应力松弛断层反滑的结果 5 在侏罗纪末期和白垩纪之后的挤压应力作用 ' 部位两盘反转规模存在一定的差异 5 5 关于正反转构造反转强度的计算方法,前人进 ' [ ] 行了较多的研究 [247],主要应用 W m 等 28 提出的位移 - 距离图和反转率概念反转率概念是建 -1 NW-SE 向展布的断层型为主的正反转构造,卡拉套断层两盘均沿断层向上部滑动,但在断层的不同下,卡拉套断层发生走滑扭动,A 凹陷中部形成以 5 K 1u- K ' J 2k 64 2 ' h 64 4 ' 65 ' 65 2 ' 65 4 ' 图 3 A 凹陷构造反转强度及烃源岩地层反转类型分布 Fg. 3 Dbu nfuunvenenghfhea Depennhenvenypefhybn uek Pz 5 构造反转对烃源岩生烃和油气运移的影响图 2 断层型反转计算反转率示意图 A 凹陷中央部位在裂陷期为沉积沉降中心,其烃源岩有机质类型好丰度高,是凹陷内最具生烃潜.下侏罗统; J2.中侏罗统多尚组; J2k.中侏罗统卡拉甘塞力的部位凹陷内构造反转会引起凹陷中央部位烃组; K1.下白垩统阿雷斯库姆组 + 下白垩统下达乌尔组;K1u 的埋深和倾向发生变化,该变化直接影响烃源岩生 Fg. 2 Inveneu ngmffunven 组; J3km.上侏罗统库姆科尔组; J3k.上侏罗统阿克沙布拉克源岩地层发生不同程度的反转,从而使烃源岩地层 -K2.下白垩统上达乌尔组 + 上白垩统,.古近系 - 第四系排烃量和油气的运移方向

4 78 地质科技情报 213 年 5. 1 烃源岩地层反转的理论模式根据走滑挤压断层发育时的应力强度及其造成显,则容易形成一盘凸一盘凹的构造形态,即左凸型烃源岩地层反转程度的差异性,可以将被改造的烃下盘遭受的挤压强度大,地层发生明显反转,而上盘或右凸型以图 4 中的右倾断层为例,对于左凸型, 源岩地层的反转模式划分为上下皆凹型上凸下凹反转不明显这时下盘烃源岩生烃受到抑制,生烃型上下皆凸型左凸型和右凸型 5 种类型图 4) 量减少,而上盘生烃量基本不变下盘生成的烃类下面结合烃源岩地层反转对烃源岩生排烃量和油气沿源内运载层向凹陷中央的走滑挤压断层运移,进运移方向的影响,对这 5 种基本类型的反转模式进而沿断层向上垂向运移,油气主要在浅部的圈闭中行介绍 ① 上下皆凹型上下皆凹型表现为轻度走成藏;而上盘生成的烃类主要由凹陷中心向凹陷边滑挤压,断层两盘烃源岩地层沿断层反转程度小,对缘运移,油气主要在凹陷边缘的圈闭中成藏对于生排烃量和油气运移方向影响较小,生成的油气主右凸型,其对烃类生成运移的影响恰好与左凸型相要沿源内运载层从凹陷中央向凹陷边缘运移,油气反主要在凹陷边缘的圈闭中成藏 ② 上凸下凹型上 5. 2A 凹陷烃源岩地层的实际反转类型及其对油气的影响转程度大,与下部烃源岩地层倾向相反受埋深变浅影响,上部烃源岩生烃受到一定的抑制,生烃量减卡拉套断层为 A 凹陷后期形成的走滑挤压断层,切割中下侏罗统主要生烃地层,断层在侏罗纪少,而下部烃源岩生烃情况基本不变从烃类运移末期和白垩纪之后的强烈活动引发烃源岩地层发生方向看,上部烃源岩生成的油气主要沿源内运载层反转,由于其活动时期和地层反转形成的时期分别向凹陷中央的走滑挤压断层运移,进而沿断层向上与凹陷 2 次大量生排烃期相对应,因此对烃类生成凸下凹型表现为中度走滑挤压,上部烃源岩地层反垂向运移,油气主要在浅部的圈闭中成藏;下部烃源和油气运移均具有重要的作用受卡拉套断层活动岩生成的油气仍然主要由凹陷中央向凹陷边缘运强度差异的影响,凹陷烃源岩地层的反转包括上下移,油气主要在凹陷边缘的圈闭中成藏 ③ 上下皆皆凹型上凸下凹型上下皆凸型以及右凸型 4 种类部烃源岩倾向均发生变化,从而使凹陷内部不同层岩生烃及烃类运移也产生了不同程度的影响型图 5),不同的烃源岩地层反转类型对本区烃源凸型上下皆凸型表现为强烈走滑挤压,上部和下位烃源岩生烃均受到抑制,生烃量明显减少;此时凹平面上沿卡拉套断层走向,中下侏罗统烃源岩陷内生成的烃类大部分沿源内运载层向凹陷中央的地层主要为上凸下凹型反转,而且该类型中呈下凹走滑挤压断层运移,进而沿断层向上垂向运移,油气形态的烃源岩厚度较薄,理论上来说,发生反转的烃主要在浅部的圈闭中成藏 ④ 左凸型或右凸型受源岩地层由于埋深变浅,其生烃强度会降低,但由于挤压断层两盘往往受力不均,在两盘受力差异较小 4 m,中下侏罗统烃源岩热演化大部分仍达到生油窗阶段和生凝析气阶段,所以地层反转对烃源岩石非均质性凹陷外围隆起阻挡等多种因素影响, 反转后的烃源岩地层的埋深最大仍然可以超过的情况下,走滑挤压断层对烃源岩地层形态的改造仍在上述 3 种情况之内如果断层两盘受力差异明岩的累积生烃量影响不大反转后,由于烃源岩地 b 图 4 凹陷内部烃源岩地层在走滑挤压作用下反转的理论模式 Fg. 4 They mefhenvenfhybnuekw hnheepennheefhenpen.轻度走滑挤压; b.中度走滑挤压;.强烈走滑挤压;.两盘差异走滑挤压

第3期 79 刘景东等:构造反转对哈萨克斯坦 A 凹陷油气藏形成的影响.5 b 1. J 2k 1. / /.5 J 2k J 2k 2. 2. 3..5.5 1. / J 2k / 1. J 2k J 2k 2. 2. 3. 图 5 A 凹陷烃源岩地层反转剖面图 Fg. 5 Snvenpf efhehybnuekwhnhea Depen.

右凸型层的倾向由指向凹陷边缘转变为指向凹陷中央的卡拉套断层,烃源岩生成的油气大部分沿源内输导层向凹陷中央的卡拉套断层运移,进而沿断层向上垂向运移,油气主要在浅部阿雷斯库姆组的圈闭中聚集成藏另外,呈下凹的烃源岩在排烃期间由于源

下凹型中少数呈下凹形态的烃源岩地层生成的烃类沿源内输导层向凹陷边缘运移,并可能在下锡尔河隆起和阿克塞凸起的斜坡部位圈闭中聚集成藏总走滑,晚石炭世 - 早二叠世复活,晚古生代末期反转为右行走滑,早 - 中侏罗世走滑断层反转为张性断层,晚侏罗世断层闭合并转为走滑,白垩纪之后卡拉

71,认为凹陷内部地层受到的挤压作用强烈,形成的圈闭条件较好 3)卡拉套断层纵向切割 A 凹陷中下侏罗统主要生烃层系,是油气垂向运移的重要通道;沿卡拉的来说, A 凹陷内大部分烃源岩生成的油气均向凹陷中央的断层方向运移,仅少量向凹陷边缘运移,这套断层走向,凹陷中

5 第3期 79 刘景东等:构造反转对哈萨克斯坦 A 凹陷油气藏形成的影响.5 b 1. J 2k 1. / /.5 J 2k J 2k / J 2k / 1. J 2k J 2k 图 5 A 凹陷烃源岩地层反转剖面图 Fg. 5 Snvenpf efhehybnuekwhnhea Depen.上凸下凹型; b.上下皆凸型;.上下皆凹型;.右凸型层的倾向由指向凹陷边缘转变为指向凹陷中央的卡拉套断层,烃源岩生成的油气大部分沿源内输导层向凹陷中央的卡拉套断层运移,进而沿断层向上垂向运移,油气主要在浅部阿雷斯库姆组的圈闭中聚集成藏另外,呈下凹的烃源岩在排烃期间由于源岩和断层之间的压力差,断层附近的烃源岩同样可以向断层排烃,所以呈下凹形态的烃源岩地层生成的部分油气也可以沿断层垂向运移,并在浅部阿雷斯库姆组的圈闭中聚集成藏仅分布有限的上下皆凹型烃源岩地层右凸型的上盘烃源岩地层和上凸下凹型中少数呈下凹形态的烃源岩地层生成的烃类沿源内输导层向凹陷边缘运移,并可能在下锡尔河隆起和阿克塞凸起的斜坡部位圈闭中聚集成藏总走滑,晚石炭世 - 早二叠世复活,晚古生代末期反转为右行走滑,早 - 中侏罗世走滑断层反转为张性断层,晚侏罗世断层闭合并转为走滑,白垩纪之后卡拉套断层再一次复活,其中侏罗纪末期和白垩纪之后的走滑挤压活动对 A 凹陷油气藏形成的影响最大 2)侏罗纪末期和白垩纪之后,卡拉套断层发生的走滑扭动,导致 A 凹陷沿卡拉套断层发育以断层型为主的正反转构造,其中凹陷两端反转强度较弱, 向凹陷中部反转强度增大,反转率一般为. 5~. 71,认为凹陷内部地层受到的挤压作用强烈,形成的圈闭条件较好 3)卡拉套断层纵向切割 A 凹陷中下侏罗统主要生烃层系,是油气垂向运移的重要通道;沿卡拉的来说, A 凹陷内大部分烃源岩生成的油气均向凹陷中央的断层方向运移,仅少量向凹陷边缘运移,这套断层走向,凹陷中下侏罗统烃源岩地层的反转变与目前已发现的油气藏大多分布于凹陷中央,少数度较薄,利于油气向凹陷中央运移,从而造成凹陷中分布于凹陷边缘的结果相一致央油气聚集较多,而凹陷边缘油气聚集较少 6 结论 1)卡拉套断层属于纵贯 A 凹陷沉降中心的走滑断层,该断层在中奥陶世晚期 - 晚奥陶世为左行形以上凸下凹型为主,且下凹形态的烃源岩地层厚参考文献: [ 1] H ngtp.newp I ng ew en, C f n :Anexm- e f w enh ng e fe f m n[ J].AAPG Bu e n, p y 1973, 57 1): [ 2] H ngt P.Pe eum p e w h w enhf u

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