黃太柱

(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

塔中北坡具有優(yōu)越的油氣成藏條件，目前針對該區(qū)不同領(lǐng)域、不同類型的油氣藏進(jìn)行了勘探，取得了一些可喜的油氣成果。隨著勘探實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與實(shí)物資料的不斷豐富，塔中北坡也不斷面臨一些新的地質(zhì)問題，如斷裂體系特征與奧陶系儲層發(fā)育和油氣運(yùn)聚成藏的關(guān)系、區(qū)域構(gòu)造演化背景對塔中北坡勘探領(lǐng)域和方向的控制作用等。

前人針對塔中北坡的研究，主要包括古城墟隆起奧陶系地層的厘定［1］、碳酸鹽巖儲層特征分析及預(yù)測［2-3］、奧陶系油氣成藏條件分析［4-6］及順9井區(qū)志留系油氣充注史分析［7］等方面，而對塔中北坡斷裂體系的空間展布特征、構(gòu)造格局與演化、控儲控藏特征研究較少［8］。隨著塔中北坡新三維地震及鉆井資料的不斷豐富，為精細(xì)刻畫和認(rèn)識斷裂體系的展布及成因機(jī)制、區(qū)域構(gòu)造演化過程提供了條件。本文通過對塔中北坡近3 500 km2三維地震資料的精細(xì)構(gòu)造解析，結(jié)合鉆測錄井等資料恢復(fù)了其古生代的構(gòu)造演化歷史，進(jìn)而從斷裂系統(tǒng)對儲層發(fā)育與油氣運(yùn)聚成藏的控制角度，指出了塔中北坡下一步的有利勘探領(lǐng)域和方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔中北坡位于塔里木盆地中央隆起帶卡塔克隆起的北部，以塔中Ⅰ號斷裂帶為界，上盤為卡塔克隆起區(qū)，下盤為塔中北坡地區(qū);構(gòu)造位置上跨于順托果勒低隆起東南段與古城墟隆起西段之上(圖1)，位于加里東末期形成、海西運(yùn)動期定型的這兩大古(低)隆起的結(jié)合部位，北東方向與滿加爾坳陷毗鄰。塔中北坡現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)是一個由東南(高)向西北(低)傾沒的單斜，除區(qū)域缺失侏羅系外，受古城墟隆起演化的影響，志留系、泥盆系不同程度地缺失;志留系主要為濱岸—潮坪相的中細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖沉積，具有“底超頂剝”特征，剝蝕尖滅線在順南1井附近(圖1)，再往東南方向，石炭系巴楚組泥巖直接覆于奧陶系之上。塔中北坡與卡塔克隆起區(qū)寒武系—中奧陶統(tǒng)巖石地層序列基本一致，主要發(fā)育局限臺地—半局限臺地—開闊臺地相的含膏云巖、白云巖、灰質(zhì)云巖及灰?guī)r沉積(圖2)。卡塔克隆起區(qū)因受加里東中期Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動影響較強(qiáng)，一間房組(O2yj)全部及鷹山組(O1-2y)上部地層基本剝蝕殆盡［9］，而塔中北坡因抬升幅度低，主要剝蝕了一間房組頂部地層［10］。受加里東中期Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動后發(fā)生“臺盆分異”的影響，塔中北坡與卡塔克隆起區(qū)上奧陶統(tǒng)巖石地層序列差異較大［11］，卡塔克隆起區(qū)發(fā)育良里塔格組(O3l)臺地相的含泥灰?guī)r、顆?；?guī)r沉積，之后大規(guī)模的海侵作用使孤立的碳酸鹽巖臺地淹沒而消失，轉(zhuǎn)變?yōu)榇竺娣e混積陸棚相的桑塔木組(O3s)碎屑巖沉積;而塔中北坡在加里東中期Ⅰ幕運(yùn)動后快速沉降在海平面之下，一間房組之上超覆了厚約15 m的上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組(O3q)斜坡相的含泥灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r沉積，之后轉(zhuǎn)為混積陸棚相巨厚的上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組(O3qq)碎屑巖沉積。多期構(gòu)造演化造成了塔中北坡縱向上形成了多套、多種類型的儲蓋組合(圖2)，滿加爾坳陷的烴源供給與良好的儲蓋組合使該區(qū)具備優(yōu)越的油氣成藏條件。

圖1 塔里木盆地塔中北坡構(gòu)造位置及走滑斷裂分布Fig.1 Tectonic location and strike-slip fault distribution of northern slope of middle Tarim Basin

2 塔中北坡斷裂的構(gòu)造解析

塔中北坡張性正斷裂與逆沖斷裂欠發(fā)育，自西北向東南主要發(fā)育多排NNE、NEE走向的左行走滑斷裂帶(圖1)，延伸長度在50～150 km之間，將整個塔中北坡及卡塔克隆起區(qū)分割成東西不同的塊體，根據(jù)斷裂級別劃分原則確定為三級斷裂。由于走滑斷裂斷距較小，二維地震資料識別與落實(shí)較困難，下文重點(diǎn)利用順南1井區(qū)2 000 km2三維地震資料的斷裂構(gòu)造解析，來研究整個塔中北坡斷裂的特征。

圖2 塔中北坡志留—奧陶系地層及儲蓋組合Fig.2 Strata from Silurian to Ordovician and reservoir-cap combination in northern slope of middle Tarim Basin

2.1 走滑斷裂特征與識別

走滑斷裂是在扭應(yīng)力作用下、接近直立的斷面及其兩盤主要沿走向相對水平移動的斷裂，由于產(chǎn)生于獨(dú)特的應(yīng)力背景下，走滑斷裂在平面、剖面上具有一系列獨(dú)特的幾何學(xué)特征，這是判識其是否存在的重要標(biāo)志［12-13］。

2.1.1 平面特征

(1)從順南三維寒武—奧陶系主要界面的曲率屬性圖(圖3a，b)及塔中北坡斷裂分布圖(圖1)來看，走滑斷裂NNE、NEE走向的主位移帶(PDZ)在平面上均呈線狀延伸，所形成的走滑構(gòu)造組合都只分布在主位移帶附近很窄的區(qū)域內(nèi)呈帶狀展布，這反映了所受應(yīng)力與斷裂走向近于平行，應(yīng)力集中釋放在主位移帶附近。

(2)走滑斷裂主位移帶一端常常會分化成馬尾狀斷裂，并走向衰亡。在順南1井、順南4井等多條走滑斷裂帶端部均表現(xiàn)出發(fā)散的馬尾狀斷裂組合(圖3b，c)。

(3)扭應(yīng)力的存在會使走滑斷裂顯示出雁列構(gòu)造的痕跡，這是鑒別走滑斷裂的另一個有效標(biāo)志。從順南三維柯坪塔格組頂界面(T36地震反射波)的曲率屬性圖(圖3d)來看，由于張扭應(yīng)力自深部基底向淺部蓋層發(fā)散傳遞，在上奧陶統(tǒng)頂部—中下泥盆統(tǒng)形成了NNW向雁列展布的斷層系統(tǒng)(圖3c，d)，這組破裂表現(xiàn)為與主位移帶大角度相交的、延伸不長的正斷層組。

2.1.2 剖面特征

(1)從順南三維地震剖面來看(圖4)，走滑斷裂帶傾角很大，斷面上緩下陡，與一般正斷層、逆沖斷層所顯示的上陡下緩的產(chǎn)狀特征相反，斷裂在下奧陶統(tǒng)收斂為一條主斷裂直插基底，在中上奧陶統(tǒng)頂部開始呈花狀撒開。

(2)花狀構(gòu)造是走滑斷裂中主干斷裂和分支斷裂在剖面上的特殊組合形態(tài)，壓扭作用下產(chǎn)生正花狀構(gòu)造，張扭作用下產(chǎn)生負(fù)花狀構(gòu)造，是鑒別走滑斷裂的重要標(biāo)志之一。塔中北坡多條走滑斷裂帶在中下奧陶統(tǒng)頂部表現(xiàn)為具有“擠壓、逆斷、斷壘”特征的正花狀構(gòu)造樣式，而在上奧陶統(tǒng)頂部—中下泥盆統(tǒng)表現(xiàn)為具有“拉張、正斷、斷塹”特征的負(fù)花狀構(gòu)造樣式，主干斷裂及其伴生的分支斷裂構(gòu)成了“Y”和反“Y”字型的剖面組合樣式，表明塔中北坡走滑斷裂可能受加里東中期壓扭應(yīng)力場和加里東晚期—海西早期張扭應(yīng)力場的雙重控制。

2.1.3 分段性特征

走滑斷裂沿走向不同位置的剖面上，常表現(xiàn)出不同的剖面傾向和升降位移特征，海豚效應(yīng)和絲帶效應(yīng)明顯，具有分段性和多期性發(fā)育的特點(diǎn)。以順南3井區(qū)走滑斷裂帶為例(圖5):剖面A1顯示主斷裂向下斷穿基底，向上斷至中下泥盆統(tǒng)，主斷裂為NW傾向;分支斷裂在中下奧陶統(tǒng)頂部向上撒開背沖形成斷壘構(gòu)造，而在上奧陶統(tǒng)頂部—中下泥盆統(tǒng)形成局部斷陷下掉的斷塹構(gòu)造，掉塊的垂直斷距范圍在50～100 m。主斷裂所在的中下奧陶統(tǒng)左側(cè)地層左傾，右側(cè)地層右傾，兩側(cè)地層傾角變化大，左側(cè)地層傾角范圍在15°～20°，右側(cè)范圍在5°～10°。剖面A2顯示主斷裂為SE傾向，分支斷裂在中下奧陶統(tǒng)頂部形成斷壘構(gòu)造，在上奧陶統(tǒng)—中下泥盆統(tǒng)形成斷塹構(gòu)造，掉塊的垂直斷距范圍在30～60 m，變形強(qiáng)度比剖面A1弱;主斷裂所在的中下奧陶統(tǒng)左側(cè)地層左傾，右側(cè)地層右傾，兩側(cè)傾角變化不大，傾角范圍在5°～15°。剖面A3顯示主斷裂為SE傾向，分支斷裂在中下奧陶統(tǒng)頂部形成斷塹構(gòu)造，掉塊的垂直斷距范圍在100～150 m。可見，走滑斷裂不同段表現(xiàn)出不同的花狀樣式和垂直斷距。

圖3 塔中北坡順南三維區(qū)寒武—志留系主要界面曲率屬性Fig.3 Curvature attribute along main interface from Cambrian to Silurian in Shunnan 3D area，northern slope of Middle Tarim Basin

圖4 塔中北坡順南三維區(qū)走滑斷裂地震剖面剖面位置見圖1。Fig.4 Seismic section of strike-slip fault in Shunnan 3D area，northern slope of middle Tarim Basin

2.2 斷裂主要活動期次及發(fā)育機(jī)理

順南三維地震剖面顯示，斷裂切穿的層位不一，主要表現(xiàn)為4種類型(圖4):①斷裂只在中下寒武統(tǒng)發(fā)育，中寒武統(tǒng)頂面(T18地震反射界面)之上變形基本消失，下盤比上盤厚度增大，可能是早中寒武世拉張背景下形成的同沉積正斷裂。②斷裂只在上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組內(nèi)部發(fā)育，地震同相軸有明顯錯斷，表現(xiàn)為層間斷裂性質(zhì)，解釋與組合均比較困難。③斷裂向下斷穿了寒武系基底，向上斷穿了中奧陶統(tǒng)一間房組頂面(T47)，消失在上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組巨厚的以泥巖為主的塑性地層中。④斷裂斷穿層位較多，從基底一直斷至中下泥盆統(tǒng)頂面(T06)，剖面上表現(xiàn)為明顯的花狀構(gòu)造特征，分支斷裂在上奧陶統(tǒng)頂部、志留系、泥盆系內(nèi)形成反向下掉的小型地塹，地塹內(nèi)地層沉積明顯加厚，類似同沉積正斷層。除此之外，塔中北坡西北部二疊紀(jì)火山巖發(fā)育規(guī)模和強(qiáng)度比東南部大，順1井走滑斷裂等有向上切入二疊系的跡象，表明走滑斷裂海西晚期可能發(fā)生過復(fù)活，并最終定型［8］。從上述斷裂斷穿層位及發(fā)育特征判斷，塔中北坡斷裂主要有4期活動:加里東早期伸展、加里東中期壓扭走滑、海西早期張扭走滑及海西晚期繼承性張扭走滑，其中加里東中期與海西早期是2個主要活動期，多條斷裂下部正花狀、上部負(fù)花狀的構(gòu)造樣式，表明了海西期張扭性的斷裂可能是在加里東中期壓扭性斷裂的基礎(chǔ)上繼承性活動的。

塔中北坡斷裂分期差異活動與分布，是經(jīng)歷多期構(gòu)造變動和構(gòu)造轉(zhuǎn)換的綜合結(jié)果，同時還受控于先存基底薄弱帶［14］、中下寒武統(tǒng)膏鹽巖滑脫帶以及不同時期的盆山耦合作用。加里東中期，塔中隆起及北坡地區(qū)處于NE-SW向的壓扭主應(yīng)力場中，對基底NE向構(gòu)造會產(chǎn)生走滑分量，同時逆沖擠壓應(yīng)力的不均衡會造成不同地塊之間幾何學(xué)上不相容的剪切應(yīng)變［15］，導(dǎo)致產(chǎn)生近NE向的走滑斷裂，屬于典型的被動型走滑斷裂(圖6)。塔中北坡走滑斷裂主要呈左行走滑，局部呈右行走滑，切割塔中隆起塔中Ⅰ號、Ⅱ號等多排NWW走向的逆沖斷裂;海西早期，受東南方向阿爾金的強(qiáng)烈斜向擠壓作用影響［13］，塔中隆起及北坡處于張扭應(yīng)力場中，加里東中期發(fā)育的走滑斷裂帶繼承性活動，形成張扭性質(zhì)的負(fù)花狀構(gòu)造;海西晚期，走滑斷裂帶局部還有繼承性微弱活動，但總體已經(jīng)最終定型。

圖5 塔中北坡順南3井區(qū)走滑斷裂地震與地質(zhì)剖面剖面位置見圖3b。Fig.5 Seismic and geologic section of strike-slip fault in Shunnan 3 well field，northern slope of middle Tarim Basin

圖6 塔中北坡走滑斷裂成因示意Fig.6 Origin cartogram of strike-slip fault in northern slope of middle Tarim Basin

3 塔中北坡古生代的構(gòu)造演化史

塔中北坡歷經(jīng)多次構(gòu)造變動后形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)［16-17］及塔中北坡近期的研究，通過對區(qū)域地質(zhì)模型的恢復(fù)，反演出塔中北坡古生代的構(gòu)造演化過程(圖7)。

3.1 寒武紀(jì)—早奧陶世

塔里木板塊周緣發(fā)育北昆侖洋與南天山洋雛形，盆地內(nèi)呈“東盆西臺”的古地理格局，東部滿加爾和庫魯克塔格地區(qū)表現(xiàn)為欠補(bǔ)償?shù)纳钏璧?，塔中北坡則處于盆地中西部統(tǒng)一的淺水碳酸鹽臺地發(fā)育區(qū)，具備加里東中期巖溶發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)(圖7a)。此期塔中北坡處于克拉通內(nèi)弱伸展背景，僅局部發(fā)育小型張性正斷層，斷距較小，延伸長度很短。

3.2 早奧陶世末—中奧陶世

北昆侖洋、北天山洋分別向中昆侖地體、中天山地體俯沖消減［16］，塔里木板塊南緣已轉(zhuǎn)入壓扭構(gòu)造背景(圖7b)。中奧陶世末發(fā)生加里東中期Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動，塔中地區(qū)包括北坡處于NE-SW向的壓扭應(yīng)力場中，不僅形成了塔中Ⅰ號、塔中南緣等NWW向逆沖斷裂，同時由于逆沖擠壓應(yīng)力的不均衡造成不同地塊之間的差異運(yùn)動，發(fā)育了多排近NE向的被動型走滑斷裂，將卡塔克隆起與塔中北坡東西分塊。卡塔克隆起區(qū)抬升幅度較高，一間房組全部及鷹山組上部地層剝蝕殆盡，而塔中北坡抬升幅度相對較低，僅一間房組頂部被剝蝕，并且自東向西越臨近塔中Ⅰ號斷裂帶，剝蝕程度越嚴(yán)重。

圖7 塔中北坡古生代構(gòu)造演化史剖面位置見圖1。Fig.7 Paleozoic structural evolution in northern slope of middle Tarim Basin

3.3 晚奧陶世

晚奧陶世早期良里塔格組沉積初期，塔中北坡臨近塔中Ⅰ號臺緣坡折帶的地區(qū)為臺緣斜坡相的含泥灰?guī)r、泥灰?guī)r沉積，而遠(yuǎn)離塔中Ⅰ號臺緣坡折帶區(qū)則相變?yōu)槟鄮r沉積(圖7c)。良里塔格組顆粒灰?guī)r段沉積期，塔中Ⅰ號斷裂帶繼續(xù)活動，發(fā)生明顯的“臺盆分異”，卡塔克隆起區(qū)為孤立臺地相的大套顆?；?guī)r沉積，而塔中北坡發(fā)生快速沉降，相變?yōu)閰s爾卻克組早期的碎屑巖沉積。晚奧陶世晚期，隨著擠壓沖斷作用的加劇，卡塔克隆起區(qū)塔中Ⅱ號、10號等斷裂帶背沖形成高陡斷壘帶，斜坡部位沉積了桑塔木組碎屑巖沉積。塔中北坡為塔中前緣隆起的隆后凹陷，構(gòu)造活動較弱，沉積了巨厚的卻爾卻克組復(fù)理石建造。

3.4 志留紀(jì)—中泥盆世

北昆侖洋最終閉合，中昆侖地體與塔里木板塊南緣碰撞拼貼，引起塔中東南部強(qiáng)烈的逆沖褶皺變形(圖7d)。同時伴隨阿爾金強(qiáng)烈的造山作用，北民豐—羅布莊隆起向盆地內(nèi)逆沖推覆，古城墟隆起形成并不斷抬升。塔中北坡志留系從順托果勒低隆向古城墟隆起西段逐層上超，古城墟隆起高部位志留系遭受嚴(yán)重剝蝕，并缺失整個泥盆系。同時東南方向的擠壓應(yīng)力在卡塔克隆起包括塔中北坡地區(qū)，疊加產(chǎn)生剪切分量，使早期形成的近NE向走滑斷裂重新復(fù)活，并卷入了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，一系列雁列構(gòu)造、羽狀構(gòu)造沿主斷裂附近發(fā)育。

3.5 晚泥盆世—二疊紀(jì)

晚泥盆世東河砂巖發(fā)生填平補(bǔ)齊的沉積，石炭紀(jì)全區(qū)再次廣泛海侵，塔中北坡整體下降并接受沉積(圖7d)。早二疊世末期的晚海西運(yùn)動主要發(fā)生于塔中北坡西北部，沿北東向基底斷裂產(chǎn)生擠壓背景下的伸展作用，造成基性火山巖噴發(fā)，沉積了2個旋回的火山巖至火山碎屑巖。塔中北坡的構(gòu)造格局最終定型。

4 斷裂系統(tǒng)對塔中北坡儲層發(fā)育的控制

塔中北坡已鉆井揭示，奧陶系碳酸鹽巖儲層主要發(fā)育在一間房組頂部、鷹山組內(nèi)幕、蓬萊壩組頂部3個層位，儲集空間主要為溶蝕孔洞、晶間(溶)孔和裂縫，儲層類型主要為溶蝕孔洞—裂縫型。斷裂系統(tǒng)形成的裂縫和后期發(fā)生的熱液活動，對塔中北坡碳酸鹽巖溶蝕孔洞—裂縫型儲集體發(fā)育具有重要的控制作用。

4.1 斷裂對碳酸鹽巖構(gòu)造裂縫的控制

塔中北坡主要為走滑斷裂，構(gòu)造應(yīng)力變化大，基于碳酸鹽巖脆性特征，走滑斷裂活動導(dǎo)致斷裂帶附近碳酸鹽巖內(nèi)部形成破碎帶及誘導(dǎo)裂縫帶［18］。巖心與薄片觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)奧陶系碳酸鹽巖裂縫類型包括構(gòu)造縫、巖溶縫及成巖縫，其中以中—高角度的構(gòu)造裂縫居多(圖版a-h)，同時也具有多期性，早期構(gòu)造裂縫(加里東中期為主)往往被晚期構(gòu)造裂縫(海西早期、喜馬拉雅期為主)切割(圖版b，e)，并且早期構(gòu)造縫多被方解石等充填為無效縫(圖版d)，而晚期構(gòu)造縫多呈開啟狀態(tài)，為現(xiàn)今有效儲集空間。沿構(gòu)造裂縫往往會發(fā)生溶蝕擴(kuò)大現(xiàn)象(圖版c)，多期不同產(chǎn)狀裂縫交匯處發(fā)育大直徑溶蝕孔洞，形成溶蝕孔洞—裂縫型儲層。已鉆井成像測井資料分析表明，塔中北坡裂縫主要為NEE、NNE走向，與該區(qū)走滑斷裂帶的走向具有一致性，可見裂縫受斷裂的構(gòu)造破裂作用控制，這從遠(yuǎn)離斷裂帶的古隆3井裂縫不發(fā)育的情況也可以驗(yàn)證。

走滑斷裂的性質(zhì)對碳酸鹽巖構(gòu)造裂縫的發(fā)育具有控制作用，壓扭性走滑斷裂比張扭性走滑斷裂控制的構(gòu)造裂縫帶寬且更發(fā)育［19］。塔中北坡加里東中期以壓扭性走滑斷裂為主，這將大大提高構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度。碳酸鹽巖不同巖性的巖石彈性破裂強(qiáng)度不同，導(dǎo)致構(gòu)造裂縫發(fā)育程度也有所不同，白云巖比灰?guī)r堅(jiān)硬和脆性強(qiáng)，更容易發(fā)育構(gòu)造裂縫［20］。塔中北坡古隆1井6 250 m井段之上巖性主要為泥晶灰?guī)r，6 250 m井段之下主要為灰質(zhì)云巖及白云巖，而成像測井顯示裂縫主要集中發(fā)育于6 357 ～6 424 m 井段［3］。

4.2 斷裂對碳酸鹽巖埋藏溶蝕的控制

塔中北坡走滑斷裂向下均斷穿了基底，基底之下的熱液流體可沿走滑斷裂進(jìn)入上覆地層，并與奧陶系碳酸鹽巖發(fā)生交代作用，有利于埋藏溶蝕作用的進(jìn)行。古隆1、順南4井鷹山組內(nèi)幕灰?guī)r中鉆遇了灰色或深灰色的硅質(zhì)巖(圖版i-k)，原巖為泥晶砂屑灰?guī)r，被硅質(zhì)交代充填(圖版l)。硅質(zhì)巖主要礦物成分為石英，呈半自形粒狀—他形板狀集合體分布，次要礦物成分方解石呈他形粒狀分布在石英粒間(圖版m，n)。硅質(zhì)巖中構(gòu)造裂縫十分發(fā)育，部分構(gòu)造裂縫開啟，并且沿裂縫發(fā)育大量溶蝕孔洞(圖版i，j)。部分構(gòu)造裂縫被石英和方解石半充填，沿裂縫壁常見到粗大的自形石英晶體及由石英晶體組成的石英晶簇，石英晶體大小約1～10 mm，石英晶間還見到自形立方體的黃鐵礦(圖版o)，一般認(rèn)為是熱液流體作用下形成的。該井石英中流體包裹體有一期均一溫度在190℃以上，也說明了熱液流體的活動。深部熱液流體作用形成的石英晶間溶孔、灰質(zhì)溶蝕孔，對本區(qū)碳酸鹽巖儲層物性改善起著重要作用，順南4井放空5.48 m，漏失泥漿1 500 m3，表明發(fā)育大型的溶蝕孔洞—裂縫型儲層。

在有機(jī)質(zhì)成熟作用過程中以及盆地演化后期階段的烴類熱降解過程中，會產(chǎn)生一定數(shù)量的有機(jī)酸、CO2和H2S等酸性物質(zhì)，沿著構(gòu)造裂縫或縫合線運(yùn)移，對周圍的碳酸鹽巖產(chǎn)生溶蝕作用。塔中北坡已鉆井大部分普通薄片及掃描電鏡觀察均可見到有機(jī)質(zhì)殘留，通常呈干瀝青的形式存在于晶間(溶)孔、微裂縫及溶蝕孔洞中。如古隆1井鷹山組云巖、灰云巖薄片觀察顯示(圖版p)，溶蝕孔隙幾乎被瀝青完全充填，孔隙的邊緣被溶蝕形成不規(guī)則的形態(tài)，說明有機(jī)酸溶蝕作用發(fā)生在烴類運(yùn)移或聚集的同時或者之前。

5 斷裂系統(tǒng)對油氣分布與成藏的控制

塔中北坡發(fā)育的幾排走滑斷裂帶向下均斷穿了基底，向上大部分未斷至石炭系，只有少量斷裂斷穿了石炭系，導(dǎo)致目前油氣顯示與發(fā)現(xiàn)都集中在石炭系及以下層系。塔中北坡目前在多個層系發(fā)現(xiàn)了油氣藏，油氣具有“上下分層、上油下氣”的分布特征(圖8)。巨厚的以泥巖為主的卻爾卻克組具有明顯的分層特征，該組之下的碳酸鹽巖層系整體表現(xiàn)為干氣藏特征，如蓬萊壩組(順南5井)、鷹山組內(nèi)幕(古隆1井、順南4井)為正常壓力、高溫的干氣藏(干燥系數(shù)均大于0.97)，一間房組(順南1井)除干氣藏外還發(fā)現(xiàn)了少量輕質(zhì)油(密度0.791 1 g/cm3)。而卻爾卻克組“黑被子”之上的碎屑巖層系整體表現(xiàn)為油藏特征，如柯坪塔格組下段(順9井)為輕—中質(zhì)原油，上段(順1井、塔中31井)為稠油。造成這種“上油下氣”特征的原因除了受油氣源的復(fù)雜性和油氣充注的多期性影響外，筆者認(rèn)為最關(guān)鍵因素可能是卻爾卻克組厚層泥巖及其對走滑斷裂帶的泥巖涂抹作用，對晚期天然氣生成后向上運(yùn)移起了區(qū)域性封蓋作用。塔中北坡走滑斷裂控制了油氣縱向分布的差異性，對油氣成藏具有重要影響。

加里東中期Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動時(中奧陶世末)，滿加爾坳陷中下寒武統(tǒng)烴源巖尚未達(dá)到生烴門限［21］，此時塔中北坡形成的壓扭走滑斷裂對油氣成藏貢獻(xiàn)不大，但對儲層發(fā)育具有較強(qiáng)改造作用。加里東晚期(圖8a)，隨著巨厚的卻爾卻克組碎屑巖沉積，滿加爾坳陷中下寒武統(tǒng)烴源巖快速進(jìn)入生烴高峰期，此時塔中北坡走滑斷裂處于靜止期，油氣只能在浮力作用下沿?cái)嗔哑扑閹е械牧芽p或連通孔隙垂向滲流，故優(yōu)先就近充注到寒武—奧陶系巖溶縫洞型圈閉中聚集成藏，這是塔中北坡奧陶系碳酸鹽巖的第一個重要成藏期。該期寒武—奧陶系形成的油氣藏由于埋深大，且地溫高，大都經(jīng)歷了相態(tài)的轉(zhuǎn)變，后期少量以殘余油氣藏的形式存在，如塔東 2 井的稠油［22］。

圖8 塔里木盆地塔中北坡油氣運(yùn)移聚集示意Fig.8 Petroleum migration and accumulation in northern slope of middle Tarim Basin

海西早期，滿加爾坳陷中下寒武統(tǒng)烴源巖進(jìn)入了生干氣階段，同時中上奧陶統(tǒng)烴源巖開始排烴，此時塔中北坡形成的張扭走滑斷裂處于活動期，油氣在深淺層壓力差作用下，沿?cái)嗔哑扑閹蛏线\(yùn)移，中下寒武統(tǒng)烴源巖排出的天然氣只有少量充注到寒武—奧陶系圈閉中(因圈閉早期大部分已被輕質(zhì)油充滿)，其余大部分天然氣均散失殆盡。中上奧陶統(tǒng)烴源巖排出的油氣沿走滑斷裂垂向運(yùn)移到志留系構(gòu)造—巖性復(fù)合型圈閉中，這是塔中北坡志留系碎屑巖的第1個重要成藏期［7］，形成了順9井原生油藏。但同時海西早期構(gòu)造運(yùn)動使盆地抬升，志留系遭受風(fēng)化剝蝕而使油氣藏受到氧化、生物降解、水洗等作用破壞，這一破壞作用在志留系柯坪塔格組上段地層表現(xiàn)突出［23］，如順1井、塔中31井中普遍存在干瀝青、軟瀝青和稠油，飽和烴色譜圖上“UCM”峰表現(xiàn)出明顯的鼓包;而柯坪塔格組下段由于上覆40多m穩(wěn)定泥巖蓋層的存在，油氣藏僅受微弱破壞作用，順9井的飽和烴色譜圖上“UCM”峰鼓包不明顯。

海西晚期(圖8b)，滿加爾坳陷中下寒武統(tǒng)烴源巖進(jìn)入了生氣衰竭階段，而中上奧陶統(tǒng)烴源巖大量排烴，此時塔中北坡形成了少量繼承性活動的張扭走滑斷裂，油氣沿走滑斷裂對志留系圈閉進(jìn)行充注，這是塔中北坡志留系碎屑巖的第2個重要成藏期［7］。

喜馬拉雅期(圖8c)，隨著上覆地層沉積持續(xù)加厚，塔中北坡寒武—奧陶系早期形成的古油藏在高溫作用下發(fā)生裂解，塔中北坡已鉆井(古城4、古隆3井等)的寒武—奧陶系中普遍存在反射率極高的瀝青(Rb＞2.8%)，說明早期形成的古油藏至后期大量裂解，生成干氣［24-25］。順南1、古隆1井奧陶系碳酸鹽巖儲層氣態(tài)烴包裹體均一溫度的測試結(jié)果主要在140～160℃之間，結(jié)合埋藏史分析表明天然氣藏主要是喜馬拉雅期的產(chǎn)物［26］，這是塔中北坡奧陶系碳酸鹽巖的第2個重要成藏期。喜馬拉雅期塔中北坡走滑斷裂雖處于靜止期，但由于走向與區(qū)域應(yīng)力場方向一致，有利于裂縫的開啟，對古油藏大量裂解的天然氣起良好的輸導(dǎo)作用。同時由于走滑斷裂破裂帶不是一個簡單的面，而是一個具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維地質(zhì)體，卻爾卻克組巨厚泥巖對走滑斷裂會起到涂抹作用，所以天然氣主要被封閉在寒武—奧陶系地層中，奧陶系以上地層氣侵作用較弱。

6 塔中北坡地區(qū)的油氣勘探方向

油氣成藏條件分析表明，塔中北坡處于順托果勒低隆起東南段與古城墟隆起西段之上，多期構(gòu)造演化造成了縱向上分層、平面上東西分塊的結(jié)構(gòu)特征，并形成了多套、多種類型的儲蓋組合。塔中北坡長期處于滿加爾坳陷中下寒武統(tǒng)、中上奧陶統(tǒng)2套主力烴源向卡塔克隆起運(yùn)移的通道上，經(jīng)歷了加里東晚期、海西晚期與喜馬拉雅期3個主要成藏期，形成了中下奧陶統(tǒng)以干氣氣藏為主、下志留統(tǒng)以油藏為主的成藏特征。目前已發(fā)現(xiàn)了志留系碎屑巖構(gòu)造—巖性油藏、奧陶系一間房組風(fēng)化殼巖溶縫洞型油氣藏、奧陶系鷹山組內(nèi)幕縫洞型氣藏、奧陶系蓬萊壩組縫洞型氣藏等4大勘探層系。

塔中北坡志留系具有“底超頂剝”特征，由順托果勒低隆東南段向古城墟隆起西段逐層上超減薄，隆起高部位在海西早期構(gòu)造運(yùn)動中削蝕嚴(yán)重，造成石炭系直接蓋在志留系柯坪塔格組下段之上(圖8c)。塔中北坡志留系的斜坡背景，具備多期上超形成側(cè)向封堵儲蓋組合的條件，是形成巖性地層圈閉的有利地區(qū)。綜合研究認(rèn)為，順9井柯坪塔格組下段是受構(gòu)造背景控制的巖性油藏，中段泥巖作為區(qū)域蓋層控制著可動油的分布，所以中段泥巖相變線內(nèi)的有效砂體“甜點(diǎn)”發(fā)育區(qū)，是柯坪塔格組下段油藏的有利勘探區(qū)帶(圖1);而上段古油藏大部分在海西早期構(gòu)造運(yùn)動中被破壞成為瀝青或稠油油藏，并且油氣分布明顯受斷裂構(gòu)造的控制，所以走滑斷裂形成的低幅度背斜是首選的勘探對象，其次在構(gòu)造背景控制下形成的巖性相變帶、地層超覆帶也是有利的成藏區(qū)帶。

塔中北坡奧陶系碳酸鹽巖目前已發(fā)現(xiàn)的3個勘探層系(一間房組、鷹山組內(nèi)幕、蓬萊壩組)具有相近的油氣性質(zhì)(干氣為主)、圈閉類型(巖溶縫洞型圈閉為主)、成藏期次(加里東晚期和喜馬拉雅期為主)及時空配置，已經(jīng)初步明確控制油氣富集的最關(guān)鍵因素是儲層發(fā)育程度，其次是溝通油氣源的斷裂，近北東向走滑斷裂附近分布的串珠狀地震反射異常體是最有利的勘探目標(biāo)。塔中北坡奧陶系3個勘探層系的儲層發(fā)育受風(fēng)化殼巖溶作用、構(gòu)造破裂作用、埋藏溶蝕作用、白云巖重結(jié)晶作用等控制，但不同層系儲層的形成機(jī)理及主控因素有待進(jìn)一步研究。塔中北坡高產(chǎn)天然氣井如順南4、順南5、古城6井的發(fā)現(xiàn)，表明環(huán)滿加爾坳陷地區(qū)具有晚期原油裂解氣的生成條件，分布范圍較廣，天然氣勘探前景非常廣闊。塔中北坡埋深小于7 500 m的奧陶系碳酸鹽巖有利勘探面積達(dá)6 000 km2，是尋找天然氣規(guī)模儲量與產(chǎn)量陣地的現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。

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(編輯 徐文明)

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