高天，鄧尚，李海英，劉雨晴，黃誠(chéng)，艾合買提江·阿不都熱和曼

1) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京，100083；2) 中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京，100083；3) 中國(guó)石化西北油田分公司，烏魯木齊，830011

內(nèi)容提要: 塔里木盆地順北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖中廣泛發(fā)育穹隆構(gòu)造。為研究盆地深部穹隆構(gòu)造的發(fā)育特征、成因機(jī)制及石油地質(zhì)意義，基于順北地區(qū)高精度三維地震資料，對(duì)穹隆構(gòu)造開(kāi)展幾何學(xué)定量解析，確定其空間分布規(guī)律及內(nèi)部結(jié)構(gòu)樣式；結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及盆內(nèi)構(gòu)造發(fā)育特征，明確其成因機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)探討穹隆構(gòu)造的控儲(chǔ)—控藏作用。研究揭示：① 穹隆構(gòu)造平面形態(tài)為橢圓形至近圓形，長(zhǎng)軸主頻方向?yàn)镹E40°，展布趨勢(shì)主頻方向?yàn)镹W20°，與鄰近主干走滑斷裂的距離呈正態(tài)分布；② 穹隆構(gòu)造發(fā)育邊部逆斷裂和內(nèi)部環(huán)形斷裂，空間表現(xiàn)為錐體結(jié)構(gòu)，其平面投影面積與隆起幅度正相關(guān)，隆起幅度自T74界面向下逐漸變??；③ 穹隆構(gòu)造與走滑斷裂處于同一區(qū)域應(yīng)力背景下，但其與主干走滑斷裂不具有成因關(guān)系，而是受控于巖漿熱流體沿次級(jí)走滑斷裂的垂向侵入，引起上覆地層隆起變形；④ 碳酸鹽巖地層內(nèi)，穹隆構(gòu)造的邊界逆斷裂及頂部張裂縫均可作為良好的儲(chǔ)集空間，其中“串珠體”(儲(chǔ)集體地震響應(yīng))分布與邊界逆斷裂發(fā)育部位相穩(wěn)合，推測(cè)為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體發(fā)育部位。本研究可以深化盆地深部穹隆構(gòu)造的成因認(rèn)識(shí)；同時(shí)對(duì)順北地區(qū)甚至塔里木盆地新油氣目標(biāo)類型的勘探評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)意義。

穹隆構(gòu)造(Dome structure)是一種平面形態(tài)呈近圓形至橢圓形的特殊背斜(褶皺)構(gòu)造，其長(zhǎng)寬比通常小于3∶1，又稱等軸背斜(褶皺)，規(guī)模從數(shù)千米至數(shù)百千米(曾佐勛等，2008；宋鴻林等，2013)。前人通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查(Baer and Reches，1989；賈保江等，2006；Denèle et al., 2017；Henaish，2018；張程等，2019；Akal，2019；Fernández et al., 2019)、地球物理數(shù)據(jù)分析(Clausen et al., 1999；Stewart，2015；Geng Minghui et al., 2020)、物理模擬實(shí)驗(yàn)(Zulauf et al., 2016，2019)等方法針對(duì)北羌塘盆地穹隆構(gòu)造、龍山穹隆構(gòu)造、Samson dome、Ildr lava dome等不同區(qū)域、不同地質(zhì)背景下的穹隆構(gòu)造進(jìn)行了系統(tǒng)研究，認(rèn)為穹隆構(gòu)造可具有復(fù)合褶皺作用、斷裂相關(guān)作用、巖漿侵入作用、膏鹽底辟作用等多種成因機(jī)制。現(xiàn)有勘探實(shí)踐證實(shí)了穹隆構(gòu)造具有良好的油氣資源勘探前景(李偉等，2014；代登亮等，2015；許志琴等，2016)，可作為油氣勘探的目標(biāo)。穹隆構(gòu)造研究主要以野外露頭地質(zhì)觀測(cè)為主，盆地深部穹隆構(gòu)造變形強(qiáng)度小、埋深大、地球物理資料精度差不易被識(shí)別，對(duì)其研究甚少。近年來(lái)，塔里木盆地深層走滑斷裂領(lǐng)域油氣勘探取得重大突破(韓劍發(fā)等，2019；漆立新，2020)，隨著油氣勘探逐步開(kāi)展，證實(shí)位于主干走滑斷裂之間、發(fā)育于中—下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地層的穹隆構(gòu)造為新的油氣勘探目標(biāo)類型。但目前，針對(duì)該類穹隆構(gòu)造發(fā)育特征及其成因機(jī)制尚無(wú)系統(tǒng)性研究，制約了穹隆構(gòu)造控儲(chǔ)—控藏作用研究與高效勘探開(kāi)發(fā)。

本文以順北地區(qū)穹隆構(gòu)造為研究對(duì)象，利用高精度三維地震資料開(kāi)展地震—地質(zhì)幾何學(xué)定量解析；結(jié)合研究區(qū)走滑斷裂演化背景，明確順北地區(qū)穹隆構(gòu)造成因機(jī)制與發(fā)育模式；通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析，探討穹隆構(gòu)造控儲(chǔ)—控藏作用。本研究可以深化盆地深部穹隆構(gòu)造的成因認(rèn)識(shí)；同時(shí)對(duì)順北地區(qū)甚至塔里木盆地新油氣目標(biāo)類型的勘探評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)意義。

圖1 塔里木盆地順北及鄰區(qū)下古生界斷裂分布圖(a)和塔里木盆地構(gòu)造單元圖(b) (據(jù)Deng Shang et al., 2019修改)Fig. 1 Distribution of major faults in the Lower Paleozoic in the Shunbei area and adjacent region (a) and diagram of the structural units, Tarim Basin (b) (modified from Deng Shang et al., 2019)

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔里木盆地順北地區(qū)位于順托果勒低隆，為塔里木盆地腹部相對(duì)穩(wěn)定的二級(jí)構(gòu)造單元，東西分別與滿加爾坳陷、阿瓦提坳陷相鄰，南北夾持于塔北隆起、塔中隆起之間，呈馬鞍狀形態(tài)(圖1)(馬慶佑等，2012)。研究區(qū)經(jīng)歷了多個(gè)構(gòu)造演化階段(圖2)：新元古代晚期，塔里木地塊逐漸裂解于Rodinia超大陸；震旦紀(jì)—中奧陶世，塔里木盆地整體處于伸展構(gòu)造環(huán)境下的穩(wěn)定沉積階段；中奧陶世末，盆地處于伸展被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境向弱擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)變階段，塔中隆起與塔北隆起開(kāi)始定型，順托果勒低隆也隨之形成；晚奧陶世—泥盆紀(jì)盆地周緣大洋不斷閉合，盆地整體處于擠壓環(huán)境，順托果勒低隆隨兩大隆起開(kāi)始抬升；石炭紀(jì)—二疊紀(jì)，盆地受到周緣擠壓活動(dòng)影響繼承性發(fā)育，順托果勒低隆持續(xù)抬升；三疊紀(jì)開(kāi)始，盆地整體受到陸內(nèi)變形運(yùn)動(dòng)的疊加改造并持續(xù)埋深形成現(xiàn)今構(gòu)造格局(賈承造和魏國(guó)齊，2002；何登發(fā)等，2008；安海亭等，2009；Li Chuanxin et al., 2013；李江海等，2015；Qiu Huabiao et al., 2019；鄧尚等，2019；田方磊等，2020)。

圖2 塔里木盆地順北及鄰區(qū)古生代地層格架及構(gòu)造背景(據(jù)鄧尚等，2021修改)Fig. 2 The Paleozoic stratigraphic frame and the tectonic settings of the Shunbei area and adjacent region, Tarim Basin (modified from Deng Shang et al., 2021&)

1.2 走滑斷裂特征

前人研究認(rèn)為，塔里木盆地演化過(guò)程中受南、北不同應(yīng)力場(chǎng)疊加作用，控制盆內(nèi)發(fā)育廣泛分布的走滑斷裂體系(李傳新等，2009，2010；鄔光輝等，2011，2021；Deng Shang et al., 2019，2021；張仲培等，2020；鄧尚等，2021)。順北及鄰區(qū)走滑斷裂體系以順北5號(hào)斷裂帶為界，其東側(cè)主要發(fā)育NNE(NE)方向的近平行斷裂體系，而西側(cè)主要發(fā)育NNW向近平行斷裂體系(圖1a)。順北地區(qū)走滑斷裂具有縱向分層、平面分段的特點(diǎn)：縱向分層是指T74界面上下地層存在變形差異，下部為高陡走滑段發(fā)育層，上部為雁列段發(fā)育層；平面分段是指，在T74界面相干切片中可識(shí)別出多個(gè)斷面，斷面的疊接部位可形成疊接拉分段、疊接隆起段，過(guò)疊接段剖面樣式表現(xiàn)為花狀構(gòu)造(鄧尚等，2018；劉雨晴和鄧尚，2021)。前人(Han Xiaoying et al., 2017，2020；鄧尚等，2018)運(yùn)用古應(yīng)力環(huán)境差異、地層不整合接觸關(guān)系、斷裂生長(zhǎng)指數(shù)等方法，針對(duì)順北地區(qū)走滑斷裂活動(dòng)期次進(jìn)行分析，研究認(rèn)為順北地區(qū)走滑斷裂主要經(jīng)歷了加里東中期Ⅲ幕、加里東晚期、海西中—晚期三期主要構(gòu)造活動(dòng)。

1.3 巖漿活動(dòng)背景

塔里木盆地自古生代以來(lái)，先后經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)及喜山運(yùn)動(dòng)。受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，盆地內(nèi)部主要發(fā)育4期巖漿活動(dòng)：①受盆地裂谷作用影響，震旦紀(jì)—寒武紀(jì)經(jīng)歷第一期巖漿活動(dòng)；②晚奧陶世—志留紀(jì)北緣發(fā)生拼貼作用，盆地經(jīng)歷第二期巖漿活動(dòng)；③早二疊世時(shí)期，塔里木盆地進(jìn)入南、北雙俯沖階段，盆內(nèi)產(chǎn)生最大規(guī)模巖漿活動(dòng)，塔里木二疊紀(jì)大火成巖省在該時(shí)期形成；④白堊紀(jì)時(shí)期塔里木盆地進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，僅在盆地邊緣發(fā)生晚期小規(guī)模巖漿活動(dòng)(溫聲明等，2005；楊樹(shù)鋒等，2014)。

2 穹隆構(gòu)造發(fā)育特征

塔里木盆地順北地區(qū)三維地震資料揭示，穹隆構(gòu)造離散分布于中—下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地層中。本研究選取順北地區(qū)A區(qū)、B區(qū)兩塊三維地震數(shù)據(jù)為研究對(duì)象(圖1)，針對(duì)研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的穹隆構(gòu)造進(jìn)行地震—地質(zhì)定量精細(xì)解析，并對(duì)A區(qū)穹隆構(gòu)造幾何學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(表1)，明確了穹隆構(gòu)造的空間分布與內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。

表1 塔里木盆地順北地區(qū)A研究區(qū)穹隆構(gòu)造幾何學(xué)參數(shù)表Table 1 The geometrical parameters of the dome structures in the study area A, Shunbei area, Tarim basin

編號(hào)面積(km2)穹隆構(gòu)造間距(km)鄰近主干斷裂長(zhǎng)軸(km)短軸(km)長(zhǎng)短軸比長(zhǎng)軸方向( °)T74界面隆起幅度(m)變形層位S8QL231.199.07No. 51.470.841.75 2424T70～T87S8QL240.499.14No. 50.920.661.39 7436T70～T80平均值1.258.64 1.200.991.4540.29最小值0.190.24