准噶尔盆地南缘早侏罗世盆地原型及油气地质意义

打开文本图片集

摘  要：前人研究认为准噶尔盆地南缘早侏罗世为弱伸展坳陷，最新研究通过地震沿层拉平恢复技术确定断陷盆地类型，结合地层厚度变化、不整合及沉积旋回特征，准确恢复了盆地原型，将盆地原型定为弱伸展断陷盆地。断陷盆地是烃源岩和储集层发育的重要时期。断陷根部发育类型较好的烃源岩，斜坡区及盆地以外地区水体浅，易沼泽化对烃源岩的影响较大，因此，中等至好质量烃源岩比例不高。断陷盆地对油气成藏有明显控制作用，是油气成藏的有利区。先期拉张构造与晚期挤压背斜垂向叠置，下源上圈，垂向疏导，有利成藏。

关键词：准噶尔盆地南缘;早侏罗世;断陷盆地;烃源岩;储集层;有利成藏

2008年之前，准噶尔盆地南缘勘探主要集中于浅层中上组合，发现独山子、玛河等一批“小而肥”的高效油气田。2008年后，进行深层即下组合（K1tg泥岩为盖层的储盖组合）勘探探索，钻探5口井，分别见到良好油气，随gt1井在清水河组的突破，加快了南缘下组合勘探的步伐。中下侏罗统为盆地南缘主要烃源岩之一，也是下组合重要的烃源岩，同时湖沼相煤系地层也是冲断断裂重要滑脱面。因此，对早侏罗世进行盆地原型恢复研究意义重大。前人研究认为，准噶尔盆地早—中侏罗世早期处于区域伸展构造背景下的缓慢沉降时期，为弱伸展坳陷[1-3]。但没明确指出准噶尔盆地南缘早侏罗世的盆地原型，也没深入研究早侏罗世盆地原型特征及地质意义。本文运用构造演化技术、井间地层对比、构造物理模拟实验等研究认为，准噶尔盆地南缘早侏罗世盆地原型为弱伸展断陷盆地，由于喜山期的强挤压改造，早侏罗世正断层逆转形成逆断层。断陷盆地内断裂发育，断裂不仅控制断陷沉积、生储盖层的发育，并控制着油气在时空上的运移、聚集和成藏[4-5]。因此，掌握早侏罗世盆地原型有利于指导该地区的油气勘探。

1  盆地原型特征

准噶尔盆地南缘早侏罗世断陷盆地同沉积正断层发育，八道湾组沉积以正旋回开始反旋回结束，正旋回地层沉积物不整合超覆于前一个反旋回地层之上[1]。

1.1  正断层发育

断陷盆地的主要标志是正断层控制的地堑、半地堑、断陷和断凸等构造几何形态发育。准南地面露头保留有早侏罗世的大型正断层，主要分布在准南托斯台断褶区，这些正断层规模较大，如托斯台断裂呈近EW向展布，断续延伸约30～40 km，倾角为70°～80°，断距约1 000 m，喜山晚期正断层反转[6]。齐古地区喀拉扎、昌吉正断层发育，并控制中—上三叠统、中—下侏罗统沉积。中—晚侏罗世转为挤压环境，早期正断裂发生反转[7]。

地震剖面上，通过地震沿层拉平恢复技术，可清晰看到箕状断陷盆地在准南很发育。早侏罗世（约196.6 Ma）南缘不同地段断陷特征不同。四棵树坳陷、玛纳斯背斜、阜康断裂带，断陷主要由多个平等排列的半地堑组成，成排成带有次序地分布，规模较小，呈孤立断陷，仅吐谷鲁背斜呈对称半地堑型展布。四棵树坳陷至玛纳斯背斜呈正断层北倾，阜康断裂带为正断层南倾。地震沿层拉平可看到断陷在霍玛吐背斜带以北基本消失。因此，早侏罗世准噶尔南缘断陷盆地的北部边界可能位于霍玛吐背斜带;早中侏罗世天山地区的盆山格局不存在明显的天山山脉[8]，南部大致边界齐古断褶带东段可能位于后峡以南地区[9]，红沟至托斯台地区可能位于现今的依连哈比尔根山内部。

1.2  断陷期短

准噶尔盆地南缘断陷盆地主要形成于早侏罗世，中侏罗世晚期燕山运动在准噶尔盆地轻微的褶皱运动，使头屯河组以微角度不整合于西山窑组之上，造成准南乃至整个盆地性质转变[10]，因此，准南断陷盆地具断陷期短一大特点。

1.3  沉积不稳定地层厚度变化大

沉积不稳定地层厚度变化大也是断陷盆地的一大特征。侏罗系八道湾组沉积期半地堑一侧控盆的同沉积断层，坡高陡峻，另一侧缓坡[11]，正断层对沉积的控制作用明显，在断陷盆地的断陷和断凸地层沉积厚度变化很大。断陷期沉降中心沿控陷断裂展布，控陷断裂根部地层最厚，由控陷断裂根部向远端不断变薄，在控陷断裂远端或超覆尖灭或终止于另一条控陷断裂。齐古油田Q8井八道湾组地层厚669 m，Q009井地层厚411 m。两井相距不到500 m，但八道湾组地层厚度相差258 m，显然一个在断陷盆地内，一个在断凸上。

1.4  不整合及沉积旋回

正旋回地层沉积物不整合超覆于前一个反旋回地层之上，这种超覆不整合一般位于伸展断陷[1]。王华等对准南进行野外露头观测，在地震剖面和连井剖面上识别出八道湾组底部不整合面和顶部局部不整合面（冲刷面）[12]。三叠纪末印支运动不明显，八道湾组主要呈整合或平行不整合覆于小泉沟群之上[13]。Qg2井侏罗系八道湾组与三叠系小泉沟组之间呈整合接触;沙湾石场剖面野外实测地层八道湾组与下伏三叠系小泉沟组亦呈整合接触。Qg1、Q8、Q6井侏罗系八道湾组底与三叠系小泉沟组之间均为不整合接触关系。箕状断陷范围小、水体进退频繁，一旦基准面下降，水体很浅甚至干涸[14]，因此沉积具多旋回性。研究认为侏罗系八道湾组沉积期南缘西部发育扇三角洲沉积体系，红沟以东发育辫状河三角洲沉积体系。西部扇三角洲沉积体系为一个长期正旋回，特征明显。

2  断陷盆地地质意义

2.1  断陷盆地是烃源岩和储          集层发育的重要时期

半地塹式断陷盆地中高水位体系域和水进体系域，暗色泥岩发育，为良好的烃源岩[14]。准噶尔盆地南缘纵向上发育二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及古近系5套烃源岩[15]。在已发现的油气田中，侏罗系烃源岩油气分布范围达30 000 km2，中下侏罗统暗色泥岩、煤岩和碳质泥岩是一套有效的烃源岩，中下侏罗统是准噶尔盆地南缘最主要的烃源岩之一。准噶尔盆地南缘断陷盆地烃源岩因断陷盆地面积小，影响高质量烃源岩发育。断陷根部水体深，沉积物细，沉积厚度大，有利于水生生物的发育，是烃源岩发育的有利区，发育有干酪根类型好的烃源岩。而断陷盆地斜坡区及盆地以外地区，水体浅，易沼泽化对烃源岩的影响较大。由于小断陷盆地面积小，有效烃源岩面积小，沉积时间短，生烃面积小，因此生油能力有限。目前探明侏罗系来源的油主要分布在卡因迪克、独山子、西湖地区、安集海、玛纳斯及古牧地等地区，多位于断陷盆地内或沿断陷盆地分布。南缘煤层及碳质泥岩发育，且分布范围广，因此生气面积很大。东段齐古断褶带和霍玛吐背斜带有机质成熟度处于高-过成熟演化阶段，以生气为主，八道湾组、三工河组和西山窑组是其主要气源岩[16]。南缘以侏罗系为源的天然气占绝对优势，天然气主要源自侏罗系煤层中的Ⅲ型干酪根[17]，H2井侏罗系煤型气大量转为甲烷的时间约为10 Ma（中新世）以后（图1-a，b）。下—中侏罗统是准噶尔盆地南缘地区最主要的聚煤层位，其中八道湾组和西山窑组含煤层达60余层，煤层总厚202 m[18]，厚度大，成熟度变化大，是主力烃源岩，资源潜力大。单位煤的生气量大约是单位暗色泥岩的40倍，而单位碳质泥岩的生气量大约是单位暗色泥岩的8倍，煤系烃源岩的生气潜力远大于暗色泥岩[19]。煤的生油能力主要取决于煤中富氢显微组分的含量，基质镜质体是煤成油的主要贡献组分[20]。

半地堑式断陷盆地中，盆地边部砂体发育，水退体系域时，砂体广布全区，为良好的储集层[14]。钻井与露头物性数据显示，头屯河组、三工河组、八道湾组是有利储层发育层组。八道湾组沉积期齐古断褶带东部辫状河三角洲沉积体系，单层砂体厚约5～20 m，整体厚100～150 m，辫状河三角洲前缘分流河道砂体溶蚀孔发育，具良好的储集性能，如齐古油田八道湾组油藏。南缘野外露头样品物性分析可知，八道湾组平均孔隙度9.55%，平均水平渗透率0.56×10-3 μm2;取芯物性统计平均孔隙度7.2%，平均水平渗透率10.1×10-3 μm2。

2.2  断陷盆地是油气成藏的有利区

断陷盆地是油气成藏有利区，南缘中段第二排和第三排构造带中已发现的油气田，如安集海、霍尔果斯、玛纳斯、吐谷鲁和呼图壁气田均沿断陷盆地分布。北天山山前冲断带也是在早侏罗世小型断陷盆地上成藏，如齐古油田Na1井、T6井等。齐古断褶带下组合中浅层背斜构造是南缘高效规模油气藏勘探的重要领域。早侏罗世山前第一排构造带断陷盆地规模大，烃源岩更好。早侏罗世小型断陷盆地与二叠纪、侏罗纪生油岩的高峰期相匹配，晚侏罗—白垩世构造挤压反转形成断层地层型圈闭，岩性地层型圈闭匹配，或喜山期构造作用形成的断裂和圈闭匹配，形成原生与次生构造油气藏。小型断陷盆地对准噶尔盆地南缘的油气成藏具明显控制作用，是油气成藏的有利区。

构造物理模拟试验表明，先存拉张构造与晚期挤压背斜垂向叠置，下源上圈，垂向疏导，有利成藏。构造反转形成的背斜直接盖在生油凹陷之上，长期活动的断裂可为油气的运移提供通道，在油气生成、运移、聚集条件的空间上有很好的配置关系，王燮培等、胡望水、陈昭年等认为正反转构造形成的圈闭有利于油气的聚集和保存。卡因迪克油田八道湾组沉积期为断陷盆地发育期，晚侏罗世挤压断层反转形成断层地层型圈闭，新近纪晚期（约10～8 Ma）侏罗系烃源岩成熟排烃形成断层-地层型油藏[16]，晚喜山期改造为背斜，构造形态发生巨大变化，下白垩统巨厚的泥岩盖层条件好，油藏得以保存（图2）。

3  结论

（1）准噶尔盆地南缘早侏罗世盆地原型为弱伸展断陷盆地，四棵树坳陷至玛纳斯背斜、阜康断裂带，断陷主要由多个平等排列的半地堑组成，吐谷鲁背斜呈对称半地堑型展布，且断陷盆地的断陷期短。

（2）断陷盆地是烃源岩和储集层发育的重要时期。断陷盆地中高水位体系域和水进体系域，暗色泥岩发育，为良好的烃源岩。断陷根部发育干酪根类型较好的烃源岩;断陷盆地斜坡区及盆地以外地区，中等至好质量烃源岩比例不高。断陷盆地边部砂体发育，且水退体系域时，砂体广布全区，为良好的储集层。

（3）断陷盆地对准噶尔盆地南缘油气成藏具明显控制作用，是油气成藏有利区。

参考文献

[1]    陈发景，汪新文，汪新伟.准噶尔盆地的原型和构造演化[J].地学前缘，2005，12（3）：77-89.

[2]    陈建平，赵文智，秦勇，等.中国西北地区侏罗系煤系油气形成（之一）[J].石油勘探与开发，1998，25（3）：1-5.

[3]    王素华，钱祥麟.中亚与中国西北盆地构造演化及含油气性[J].石油与天然气地质，1999，20（4）：321-325.

[4]    付广，杨 勉.断陷盆地油气成藏模式及分布特征[J].石油实验地质，2001，23（4）：408-413

[5]    罗群，白新华.断裂控烃理论与实践—断裂活动与油气聚集研究[M].湖北武汉;中国地质大学出版社，1998，34-93.

[6]    李忠权，陈更生，张寿庭.新疆准噶尔南缘拉张伸展动力学环境的探讨[J].高效地质学报，1998，4（1）：73-78.

[7]    王天宝，贾东，魏东涛，等.准噶尔盆地南缘中生代正反转构造分析[J].地质科学，2013，48（1）：176-190.

[8]    林潼，王东良，王岚.准噶尔盆地南缘侏罗系齐古组物源特征及其对储层发育的影响[J].中国地质，2013，40（3）：909-918.

[9]    方世虎，郭召杰，宋巖，等.准噶尔盆地南缘侏罗纪沉积相演化与盆地格局[J].古地理学报，2005，7（3）：347-356.

[10]  田继军，杨曙光.准噶尔盆地南缘下-中侏罗统层序地层格架与聚煤规律[J].煤炭学报，2001，36：48-64.

[11]  吴亚军.东部地区箕状断陷盆地构造演化与沉积充填特征[J].天然气工业，2004，24（3）28-31.

[12]  王华.层序地层学基本原理、方法与应用[M].中国北京大学出版社，2008. [13]  刘智荣，王训练，周洪瑞.准噶尔盆地南缘郝家沟剖面下侏罗统三工河组辫状河三角洲沉积特征[J].现代地质，2006，20（1）：77-85.

[14]  董清水，赵占银，刘招君.半地堑式断陷盆地的油气成藏模式-以松辽盆地梨树断陷为例[J].吉林大学学报（地球科学版），2003，33（1）：43-47.

[15]  龙华山，王绪龙，向才富，等.准噶尔盆地南缘侏罗系烃源岩评价[J].现代地质，2013，27（5）：1070-1080.

[16]  魏东涛，贾东，赵应成，等.准噶尔盆地南缘原油地球化学特征[J].石油与天然气地质，2007，28（3）：433-440.

[17]  何志平，邵龍义，康永尚，等.准噶尔盆地侏罗系八道湾组聚煤作用控制因素分析[J].沉积学报，2004，22（3）：449-454.

[18]  李友川，席小应.东海盆地西湖凹陷平湖组煤系烃源岩生烃潜力研究[M].第三届中国石油地质年会论文集.

[19]  傅家谟，刘德汉，盛国英，等.煤成烃地球化学[M].北京：科学出版社，1990.

[20]  林小云，覃军，聂婉，等.准噶尔盆地南缘卡因迪克地区油气成藏模式研究[J].石油实验地质，2014，36（3）：304-309.

The Early Jurassic Prototype at the Southern Margin of Junggar Basin and its Implication to the Petroleum Geology

Wei Cairu，Wang Yanjun，Li Zhongchun，Ma Delong

（Research institute of petroleum exploration and development-northwest， PetroChina，Lanzhou，Gansu，730020，China）

Abstract： Previous studies have suggested that the early Jurassic in the southern margin of the Junggar basin is a weakly extensional depression.In the latest study，the fault depression basin type was determined by the seismic leveling recovery technique along the strata，and the basin prototype was accurately recovered by combining with the variation of stratum thickness， unconformity and sedimentary cycle characteristics，and the basin prototype was characterized as a weakly extensional fault depression basin.The fault-depression is important for the development of the source and reservoir，the source rock is much better at the foot of the fault-depression than other area far away from the fault，and it also has great control to the accumulation of oil and gas. The early fault-depression which was imposed by later thrust-fold belt has great importance to the petroleum exploration.

Keywords：The Junggar basin;Early Jurassic;Fault-depression basin;Source rock;Rreservoir rock;Favorable accumulation