林會(huì)喜 寧飛 蘇皓 張奎華

古隆起是沉積盆地形成演化過程中某一地質(zhì)歷史階段出現(xiàn)的正向構(gòu)造單元，對(duì)油氣藏的分布與調(diào)整起著十分重要的作用，它們?cè)诤笃跇?gòu)造演化中有的被繼承下來，有的遭受改造而成為其它類型的構(gòu)造(何登發(fā)等，2005a；鄔光輝等，2009)。古隆起的形態(tài)以斷塊升降、褶皺隆升為主，其類型因經(jīng)歷后期改造而更加復(fù)雜。古隆起的形成機(jī)制及演化過程制約著其形態(tài)和油氣分布，對(duì)于疊合盆地來說更是解開其內(nèi)部復(fù)雜變形的“鑰匙”。古隆起具有面積大，含油氣豐富的特點(diǎn)，是油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域，國(guó)內(nèi)外在盆地古隆起區(qū)多有重大的油氣發(fā)現(xiàn)，如北美二疊盆地、俄克拉荷馬盆地、伊利諾斯盆地、密歇根盆地(何登發(fā)等，2008)，澳大利亞的庫伯和坎寧盆地(翟光明和何文淵，2005)等；國(guó)內(nèi)四川盆地(馬德波等，2020；袁曉宇等，2020)和塔里木盆地(翟光明和何文淵，2004；何登發(fā)等，2008；鄔光輝等，2009)等。古隆起的形成不但受控于超大陸開合導(dǎo)致的盆地動(dòng)力學(xué)背景變化(Lietal., 2008; Wuetal., 2008)，還受到不同地質(zhì)歷史時(shí)期盆地演化導(dǎo)致盆地性質(zhì)變化的影響，因此有些古隆起的形成和演化表現(xiàn)出多旋回特征(任紀(jì)舜, 1994; 翟光明和何文淵 2004);古隆起在不同時(shí)期還有可能復(fù)合疊加，繼承性發(fā)育，也有可能被改造而消亡。不同類型及成因機(jī)制的古隆起對(duì)油氣運(yùn)聚成藏有著不同的影響(Farzipour-Saeinetal., 2013; Gaoetal., 2017)。揭示盆內(nèi)古隆起的發(fā)育歷史及主要控制因素，進(jìn)而探討其與油氣成藏的關(guān)系一直是石油地質(zhì)學(xué)研究重要內(nèi)容，具有一定的科學(xué)意義和實(shí)踐意義。

車排子-莫索灣古隆起一般是指準(zhǔn)噶爾中生代盆地的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，由李天明等(1993(1)李天明等.1993.準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系構(gòu)造演化與油氣形成條件研究.新疆石油管理局內(nèi)部報(bào)告)在研究準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系構(gòu)造單元?jiǎng)澐謺r(shí)提出。隨著近年來油氣勘探向盆地腹部推進(jìn)，接連發(fā)現(xiàn)了莫索灣、征沙村、永進(jìn)等油田，證明了盆地腹部是效益勘探、增儲(chǔ)建能的重要區(qū)域之一。古隆起的形態(tài)和演化過程對(duì)本區(qū)油氣藏的分布與調(diào)整起著重要的控制作用，但直到目前對(duì)于古隆起的認(rèn)識(shí)還存在多種觀點(diǎn)。盆地腹部現(xiàn)今為一單斜構(gòu)造，雖然存在侏羅系局部被剝蝕，但隆起形態(tài)并不明顯，劉朝榮(2008)認(rèn)為古剝蝕區(qū)是受沉積因素制約的，彭希齡(2007)則認(rèn)為是內(nèi)陸盆地靠近邊部的下凹弧形侵蝕基準(zhǔn)面對(duì)大面積平緩傾斜的巖層的剝蝕結(jié)果；大多數(shù)學(xué)者通過構(gòu)造分析認(rèn)為古隆起是構(gòu)造變形的產(chǎn)物(何登發(fā)等，2005a；佟殿君等，2006；吳曉智等，2006；馬寶軍等，2008)，但由于對(duì)資料的掌握程度不同以及對(duì)古隆起構(gòu)造解析的差異對(duì)古隆起形態(tài)有不同的認(rèn)識(shí)。近年來盡管通過精細(xì)解釋及恢復(fù)剝蝕量明確了隆起的剖面樣式(周路等，2007；于福生等，2008)，但對(duì)古隆起的形成機(jī)制是擠壓作用還是剪切作用亦或是復(fù)合作用還存在不同觀點(diǎn)(何登發(fā)等，2005b；彭希齡，2007；于福生等，2008)。針對(duì)目前研究所存在的幾方面爭(zhēng)議，本文在區(qū)域地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上通過地震資料精細(xì)解析刻畫古隆起形態(tài)，運(yùn)用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)方法揭示古隆起成因機(jī)制，從而為認(rèn)識(shí)古隆起對(duì)油氣成藏的控制作用提供了有用信息，進(jìn)而指明了油氣勘探方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地是中亞造山帶的重要組成部分，大地構(gòu)造上位于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊東部，由古生代微陸塊、殘留洋殼和島弧帶拼貼而成(況軍，1993；韓寶福等，1999；李錦軼等，2000；Chen and Jahn, 2004; 何登發(fā)等，2004; Windleyetal., 2007; 李亞萍等，2007)。關(guān)于準(zhǔn)噶爾盆地基底性質(zhì)存在殘余陸殼(徐新等，2010；鄭孟林等，2019)、具雙重基底陸殼(李錦軼等，2000； Xiaoetal., 2008；曲國(guó)勝等，2008；趙俊猛等，2008；程小鑫等，2021)和底侵的二疊紀(jì)巖漿巖(韓寶福等，1999；高睿等，2013；李海等，2020)等不同的解釋，對(duì)是否發(fā)育前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底也存在較大爭(zhēng)議。盡管在早期深部地球物理資料和同位素年代學(xué)證據(jù)反映準(zhǔn)噶爾存在穩(wěn)定的古老結(jié)晶基底(袁學(xué)誠(chéng)，1995；張前鋒等，1996)，但目前無論從地球物理學(xué)、巖漿巖地球化學(xué)還是沉積學(xué)(韓寶福等，1999；何國(guó)琦等，2007)都有證據(jù)說明基底是由古生代增生雜巖和巖漿弧等地體拼貼組成的“地槽型”基底(胡靄琴和韋剛健，2003；肖文交等，2006)?；椎姆蔷恍约芭杈墧嗔训幕顒?dòng)控制了盆內(nèi)構(gòu)造格局的演化，也間接影響了盆地腹部車排子-莫索灣古隆起的構(gòu)造演化及相關(guān)油氣藏的發(fā)育。

從“盆-山”耦合的構(gòu)造格局來看，準(zhǔn)噶爾盆地主要由準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊及圍繞它們的加里東、海西期褶皺造山帶所組成(圖1)。盆地形狀近似三角形，分別被天山構(gòu)造帶、阿爾泰山系構(gòu)造帶及達(dá)爾布特構(gòu)造帶所圍繞(朱明等，2021)。天山構(gòu)造帶活動(dòng)始于海西期，強(qiáng)烈活動(dòng)期則是在晚燕山期和喜馬拉雅期(Van der Vooetal., 2006)；山系與盆地鄰接的邊緣為伊林黑比爾根山和博格達(dá)山(圖1)。阿爾泰山系活動(dòng)開始于中古生代，強(qiáng)烈活動(dòng)在海西旋回時(shí)期(Xiaoetal., 2008)；阿爾泰褶皺山系與盆地接觸地帶為克拉美麗山和青格里底山。盆地西北緣的瑪依勒-扎伊爾山系(達(dá)爾布特構(gòu)造帶)走向?yàn)楸睎|-南西，海西期強(qiáng)烈活動(dòng)，在晚二疊世到侏羅紀(jì)經(jīng)歷了右旋走滑(徐新等，2010；Chouletetal., 2013;高睿等，2013；陳石等，2016)。該構(gòu)造帶活動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)盆地西北緣地區(qū)構(gòu)造變形具有一定影響，自二疊紀(jì)開始，中亞造山帶西段發(fā)育大尺度陸內(nèi)走滑系統(tǒng)(Van Der Vooetal., 2006; Chouletetal., 2011; Yietal., 2015; Zhuetal., 2018)，受這些走滑體系的影響，準(zhǔn)噶爾地塊發(fā)生了明顯的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Chouletetal., 2011，2012；Yietal., 2015)，這也是達(dá)爾布特構(gòu)造帶在晚二疊世到侏羅紀(jì)發(fā)育右旋走滑的原因。這些區(qū)域上的走滑變形疊加在準(zhǔn)噶爾盆地變形之上，明顯影響中-新生代盆山相互作用過程(Chouletetal., 2011；Yuetal., 2016；陳石等，2016)，奠定了準(zhǔn)噶爾腹部的構(gòu)造格局。石炭紀(jì)-早二疊世準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育裂谷斷陷(Yarmolyuketal., 1999, 2000；徐新等，2008, 2010；Wangetal., 2019；田怡紅等，2021)，晚二疊世-侏羅紀(jì)時(shí)期為擠壓撓曲變形，隨后白堊系不整合覆蓋在侏羅系之上，形成再生前陸盆地。以白堊系沉積前古地貌形態(tài)為依據(jù)可以將盆地劃分為9個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元以及25個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖1b)，古隆起作為一級(jí)構(gòu)造單元位于盆地腹部，呈一寬緩背斜形態(tài)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地及鄰區(qū)大地構(gòu)造背景(a)和準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?b)圖3-圖6剖面位置見圖1b

2 空間展布特征

準(zhǔn)噶爾盆地受扎伊爾山、天山和阿爾泰山所限，“盆-山”關(guān)系復(fù)雜，盆內(nèi)隆坳格局經(jīng)歷多次變遷。隨著油氣勘探的進(jìn)展，盆地腹部古隆起區(qū)域的勘探程度越來越高，但由于不同學(xué)者對(duì)資料的理解程度不同，關(guān)注的問題也有所側(cè)重，對(duì)于古隆起范圍和形態(tài)的描述也有不同的認(rèn)識(shí)(佟殿君等，2006；吳曉智等，2006；趙宏亮，2006；周路等，2007；馬寶軍等，2008；于福生等，2008)。本次研究基于盆內(nèi)區(qū)域大剖面的構(gòu)造解釋，輔以油田三維地震數(shù)據(jù)的校正，刻畫了其整體形態(tài)。以鉆井及地震數(shù)據(jù)解釋出的侏羅系西山窯組削蝕邊界為界，古隆起范圍西側(cè)到紅車斷裂，東南到莫索灣一帶，北邊到陸南斷裂帶，南部以伊林黑比爾根山前的安集海斷裂為界(圖2a)。古隆起的脊線主體為北東-南西向，與盆地西北緣邊界扎伊爾-哈拉阿拉特山及山前斷階帶近平行。地震資料顯示盆地腹部侏羅系三工河組的退覆變薄、西山窯組的剝蝕和缺失等證據(jù)(圖2b-d)，反映古隆起主要形成于侏羅紀(jì)時(shí)期。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地3條代表性地震剖面示古隆起結(jié)構(gòu)特征

作為盆地內(nèi)的次級(jí)構(gòu)造單元，古隆起西側(cè)以紅車斷裂為界，整體呈一寬緩背斜形態(tài)，隆起高點(diǎn)位于征1井一帶，樞紐向北東向傾沒，兩端略彎曲呈“S”形。紅車斷裂以西的車排子凸起(圖1b，Ⅲ1)呈NW-SE向，有學(xué)者將其和古隆起劃在了一起(于福生等，2008)，從而使古隆起的形態(tài)成了傾斜的不對(duì)稱的“S”形。雖然車排子凸起在侏羅紀(jì)末期也是持續(xù)隆升，但兩區(qū)所受應(yīng)力場(chǎng)有所不同，據(jù)褶皺軸線判斷，車排子凸起最大主應(yīng)力為NE-SW向，而古隆起區(qū)域最大主應(yīng)力為NW-SE向。紅車斷裂作為一級(jí)構(gòu)造單元邊界有明顯的平移分量，使兩側(cè)變形規(guī)模和速率都不相同；受紅車斷裂邊界分隔影響，車排子凸起抬升程度遠(yuǎn)大于腹部古隆起；因此從構(gòu)造變形角度將古隆起范圍局限在車排子斷裂東側(cè)。

車排子-莫索灣古隆起剝蝕區(qū)范圍較大且具有較明顯的剝蝕量(趙宏亮，2006；于福生等，2008)，構(gòu)造解釋結(jié)果也有清晰的體現(xiàn)。以區(qū)域二維地震測(cè)線為基礎(chǔ)，參考局部三維地震資料編制了穿越古隆起的大剖面，可看到這些剖面上大多有明顯的隆起殘留形態(tài)(圖3)。由于剖面D-D′靠近隆起北部?jī)A伏端，形態(tài)不明顯，僅在剖面東南側(cè)見有侏羅系頭屯河組尖滅線；在過古隆起中央?yún)^(qū)域NW-SE向剖面上(圖3，剖面E-E′)可以看到古隆起不僅有殘留背斜形態(tài)，且自古生界到中生界，局部有明顯的繼承性；在與古隆起脊線斜交的剖面F-F′上可以看到，雖然古背斜的閉合度消失，但是構(gòu)造起伏依然明顯，從古隆起在多條地質(zhì)剖面的特征綜合分析，其演化過程主要受到構(gòu)造變形的約束。

圖3 過車排子-莫索灣古隆起3條主要測(cè)線地質(zhì)剖面

就盆地尺度而言古隆起的隆起幅度不大，這也是不容易確定其在地質(zhì)歷史演變過程中存在的原因。為了使古隆起的形態(tài)更加明顯，將地質(zhì)剖面垂直比例尺放大5倍后從剖面可清晰觀察到背斜形態(tài)(圖3)，隆起雖然平緩，但是其面積較大(圖1)。區(qū)域性的風(fēng)化殼被后期白堊系覆蓋形成古潛山構(gòu)造，曾經(jīng)的圈閉規(guī)模在捕獲古、中生界烴源巖生成的油氣方面作用不可忽視。

3 古隆起運(yùn)動(dòng)學(xué)演化

從與古隆起直接接觸的上覆地層沉積情況可以判斷其形成于中-晚侏羅世。白堊系沉積前的不同方向的地質(zhì)剖面(圖4)也清晰展示了古隆起形態(tài)，整個(gè)侏羅系有明顯的厚薄變化及削蝕和退覆特點(diǎn)。中、下侏羅統(tǒng)分為四個(gè)巖性組，從近南北向的剖面上看(圖4a，剖面F-F′)，古隆起呈一明顯的背斜形態(tài)，完全缺失中侏羅統(tǒng)頭屯河組；中侏羅統(tǒng)西山窯組在背斜兩翼有殘留，在轉(zhuǎn)折端(隆起頂部)缺失；下侏羅統(tǒng)三工河組只遭受少許剝蝕，中間薄邊緣厚；下侏羅統(tǒng)八道灣組厚度則不受隆起變化的影響。地層厚度特征反映古隆起的活動(dòng)時(shí)間主要在侏羅紀(jì)期間；在近東西向剖面上(圖4b，剖面G-G′)可以看到古隆起東翼中侏羅統(tǒng)西山窯組和頭屯河組均向隆起頂部尖滅；西翼剝蝕量較大，只殘留中侏羅統(tǒng)西山窯組；同樣的特征在圖3(D-D′ 剖面)上也有所體現(xiàn)，整體反映了北西翼隆起程度高、剝蝕程度較大的特點(diǎn)。由地震資料所展示出的剖面形態(tài)分析，變形早期古隆起形成過程緩慢，地層沉積受變形控制，三工河組和西山窯組均顯示頂薄翼厚的同沉積特征(圖3)，而侏羅紀(jì)晚期地層普遍遭受強(qiáng)烈剝蝕現(xiàn)象，反映了此時(shí)古隆起變形相對(duì)強(qiáng)烈。

圖4 過車排子-莫索灣古隆起白堊紀(jì)沉積前典型地質(zhì)剖面圖

準(zhǔn)噶爾盆地為典型的疊合盆地(張朝軍等，2006；金之鈞，2011；何登發(fā)等，2018a, b)，由于主應(yīng)力方向和大小在不同時(shí)期有所變化，導(dǎo)致盆內(nèi)變形特征及變形主構(gòu)造線方向也有所不同。此次選取了過古隆起NWW-SEE向E-E′剖面和NNE-SSW向F-F′剖面運(yùn)用平衡剖面技術(shù)進(jìn)行了基于面積守恒的構(gòu)造復(fù)原(圖5、圖6)，分析古隆起的發(fā)育過程，建立古隆起演化的地質(zhì)模型。

圖5 過車排子-莫索灣古隆起E-E′剖面構(gòu)造演化圖

圖6 過車排子-莫索灣古隆起F-F′剖面構(gòu)造演化圖

準(zhǔn)噶爾盆地在石炭紀(jì)-早二疊世整體處于伸展環(huán)境，此時(shí)的莫索灣一帶屬于中央坳陷區(qū)，通過地層趨勢(shì)法恢復(fù)剝蝕量后可以看出，盆地整體都接受了大量沉積，沉降中心位于瑪湖凹陷一帶(圖5h)，坳陷區(qū)由幾個(gè)凹凸相間的三級(jí)構(gòu)造單元組成。晚二疊世盆地性質(zhì)轉(zhuǎn)換為擠壓狀態(tài)，盆內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn)。古隆起區(qū)域發(fā)育局部的凸起和凹陷，此時(shí)處于基底斷塊相對(duì)穩(wěn)定，還沒有形成統(tǒng)一的整體變形區(qū)域(圖5g、圖6g)。在經(jīng)歷了區(qū)域性構(gòu)造變形并剝蝕夷平后整個(gè)盆地沉積了厚度較為穩(wěn)定的三疊系(圖5f、圖6f)，盆地仍然為擠壓狀態(tài)，逆沖斷裂主要出現(xiàn)在盆地邊緣，如扎伊爾山前和伊林黑比爾根山前等，盆地內(nèi)部整體變形較弱，從區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)方面佐證了車排子-莫索灣古隆起主要形成于侏羅紀(jì)末期，沒有明顯的繼承性。

早侏羅世盆地內(nèi)構(gòu)造變形開始活化，下侏羅統(tǒng)八道灣組整體變化不大、沉積厚度較穩(wěn)定，車排子-莫索灣古隆起到昌吉凹陷一帶沉積厚度相差不大(圖5e、圖6e)，還沒有展現(xiàn)出明顯的沉積中心。

中侏羅世，受盆地西北緣扎伊爾等山系隆升的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響，應(yīng)力傳遞到盆地腹部，造成基底整體發(fā)生輕微撓曲，古隆起整體緩慢隆升且形態(tài)初顯，軸向應(yīng)與盆地西北緣邊界平行，變形主要發(fā)生于下侏羅統(tǒng)三工河組、中侏羅統(tǒng)西山窯組沉積時(shí)期(圖5d, c、圖6d, c)。地層橫向變化特征顯示此時(shí)仍在接受沉積，為典型的同構(gòu)造沉積，由此造成三工河組、西山窯組頂薄翼厚。在NNE-SSW向剖面上可以看到有明顯的正花狀構(gòu)造發(fā)育于兩端(圖6c)，反映南北邊界此時(shí)期剪切應(yīng)力造成的走滑作用。中侏羅統(tǒng)頭屯河組沉積有明顯的西薄東厚特征，或可能只在古隆起的東南冀有沉積(圖3D-D′剖面、圖4b)，這也反映主應(yīng)力確實(shí)來自盆地西北緣，沉降中心位于昌-瑪坳陷。

晚侏羅世是古隆起主要變形時(shí)期，受西北緣擠壓作用的影響，撓曲變形劇烈造成腹部大規(guī)模隆起，且大面積接受剝蝕, 不僅使頭屯河組大范圍缺失，也使西山窯組在古隆起軸部被剝蝕，三工河組部分遭受剝蝕(圖5c、圖6c)。

區(qū)域夷平后白堊系沉積時(shí)西北緣變形不明顯，地層穩(wěn)定覆蓋到斷階帶區(qū)域(圖5b)，而此時(shí)南緣則開始強(qiáng)烈變形，并主導(dǎo)整個(gè)盆地北撓南傾(圖6b)。新生代時(shí)延續(xù)了白堊紀(jì)變形特征，盆地南緣變形更為強(qiáng)烈，形成了山前前陸盆地，盆地腹部構(gòu)造格架整體南傾。而此時(shí)西北緣變形則由造山帶向盆地逐漸推進(jìn)，沉積范圍逐步減小，形成退覆沉積現(xiàn)象，不論是北西向還是南北向，均不再有腹部古隆起的特征(圖5a、圖6a)。

由構(gòu)造演化過程分析反映出車排子-莫索灣古隆起主要變形活動(dòng)期在侏羅紀(jì)。古隆起的演化可以分為四個(gè)階段：(1)早侏羅世及以前的基底調(diào)整穩(wěn)定期，形成了腹部統(tǒng)一穩(wěn)定的地塊；(2)中-下侏羅統(tǒng)三工河組-頭屯河組沉積時(shí)盆地腹部緩慢隆升期；(3)晚侏羅世古隆起快速隆升和遭受剝蝕階段；(4)白堊紀(jì)-新生代受盆地南緣控制向南翹傾改造階段。

4 成因機(jī)制分析

4.1 動(dòng)力學(xué)背景

目前關(guān)于古隆起的應(yīng)力機(jī)制和構(gòu)造演化提出了很多觀點(diǎn)(佟殿君等，2006；趙宏亮，2006；周路等，2007；焦養(yǎng)泉等，2008；于福生等，2008； Jietal., 2010；許濤等，2012；陳石等，2016；何登發(fā)等，2018b)，造成觀點(diǎn)分歧的原因是對(duì)古隆起形態(tài)的刻畫描述不同，導(dǎo)致對(duì)其演化過程和形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)也不盡相同。

從整體演化過程來看，準(zhǔn)噶爾周緣巖漿事件以A型堿性花崗巖和雙峰式火山巖為主，形成于后碰撞或后造山的拉張環(huán)境(Yarmolyuketal., 1999, 2000；徐新等，2008, 2010; 田怡紅等，2021)。作為對(duì)伸展裂陷環(huán)境的構(gòu)造響應(yīng)，二疊紀(jì)時(shí)期盆地內(nèi)凹凸相間棋盤格式的單元組合反映了基底由伸展到擠壓的應(yīng)力調(diào)整，原型盆地的演化為車排子-莫索灣古隆起的形成奠定了基礎(chǔ)(林會(huì)喜等，2019)。印支-燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期盆地內(nèi)變形受邊界及基底斷塊共同作用，非正向擠壓形成具剪切分量的逆沖斷裂系。對(duì)應(yīng)車排子-莫索灣古隆起的平面形態(tài)發(fā)現(xiàn)，其長(zhǎng)軸方向和盆地西北緣的扎伊爾-哈拉阿拉特山(山前的克-夏斷裂帶)近平行，印支-燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期處于統(tǒng)一的應(yīng)力場(chǎng)中。盆地西北緣變形有兩個(gè)特點(diǎn)，其一是在侏羅紀(jì)為擠壓撓曲盆地；其二，哈薩克斯坦地塊和準(zhǔn)噶爾地塊為軟碰撞，作為板塊的縫合帶扎伊爾山前逆沖帶遇到盆地基底斷塊形成后展式變形(馬寶軍，2008)。因此這里不能形成伸向前陸的強(qiáng)烈變形，擠壓應(yīng)力通過深層緩慢傳向盆地內(nèi)部，盆地腹部(莫索灣一線)作為一個(gè)完整的單元整體發(fā)生輕微的垂向撓曲變形，形成寬緩背斜形態(tài)。這可以很好的解釋背斜長(zhǎng)軸整體與邊界斷裂一致問題。對(duì)于古隆起南北邊緣在平面上彎曲成“S”形這一問題，則是由于單元邊界的差異運(yùn)動(dòng)引起，邊界條件的影響造成古隆起南北邊緣同向剪切(于福生，2008)。古隆起的形成機(jī)制可以解釋為：燕山期車排子-莫索灣古隆起區(qū)域在盆地西北邊界的擠壓下，發(fā)生應(yīng)力傳遞而形成撓曲褶皺(圖7)，南北邊緣的次生壓扭應(yīng)力成右行力耦使其隆起的同時(shí)整體變成了“S”形。而由于伊林黑比爾根山和扎伊爾山在西部車排子附近交匯區(qū)變形空間狹小，擠壓合力疊加造成了這一區(qū)域的隆起幅度最大，向陸梁地區(qū)傾沒。

圖7 車排子-莫索灣古隆起形成機(jī)制示意圖

4.2 構(gòu)造物理模擬

通過對(duì)新獲得的地震資料的構(gòu)造解析，古隆起的形態(tài)得到了精細(xì)的刻畫。為了更清晰的理解車排子-莫索灣古隆起的形成過程，揭示其成因機(jī)制，設(shè)計(jì)了相關(guān)條件制約下的構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上利用河北地質(zhì)大學(xué)的構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行相似性砂箱實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證及預(yù)測(cè)古隆起的應(yīng)力性質(zhì)及邊界影響。

4.2.1 地質(zhì)模型建立及實(shí)驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)盆地白堊系沉積前的構(gòu)造格局結(jié)合區(qū)域構(gòu)造事件所派生的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向(圖7)，經(jīng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)初始地質(zhì)模型(圖8)，實(shí)驗(yàn)以盆地腹部古隆起區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)，模型邊界如圖所示。實(shí)驗(yàn)砂箱寬30cm，邊界形態(tài)以聚苯泡沫模塊制成，初始實(shí)驗(yàn)石英砂層厚3.2cm。變形中主驅(qū)動(dòng)力來自于左側(cè)馬達(dá)帶動(dòng)模塊a(盆地西北緣，約310°方位)對(duì)砂體的擠壓，次要應(yīng)力來源于右側(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊b(盆地南緣)對(duì)砂的剪切-擠壓，盆地北部設(shè)置為半自由邊界(模塊c)。實(shí)驗(yàn)過程中兩側(cè)馬達(dá)向中間勻速推擠，從而使不規(guī)則的邊界模型在向內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)互相作用，應(yīng)力向砂層傳遞。左側(cè)馬達(dá)速率約為L(zhǎng)v=0.008cm/s，右側(cè)馬達(dá)速率Rv=0.002cm/s(左側(cè)擠壓變形為主，為體現(xiàn)腹部變形，右側(cè)馬達(dá)只體現(xiàn)南緣剪切，弱化了邊緣的造山帶擠壓)。實(shí)驗(yàn)早期為砂層變形調(diào)整及同沉積，左側(cè)位移L=4cm，右側(cè)位移R=1cm，晚期為地層增厚后的擠壓變形，模型的總擠壓量7.5cm。由于南北邊界不規(guī)則幾何形態(tài)，對(duì)右側(cè)擠壓應(yīng)力方向產(chǎn)生分解作用，間接影響了內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。

圖8 砂箱實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

4.2.2 實(shí)驗(yàn)過程及分析

4.2.2.1 實(shí)驗(yàn)過程

對(duì)平面實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察和記錄，以砂層表面9個(gè)應(yīng)變橢圓變形做參照。隨著位移量的變化，首先在左側(cè)出現(xiàn)了一個(gè)弧形的背斜隆起形態(tài)(圖9a)，背斜及鄰近背斜的應(yīng)變圓變形呈橢圓形態(tài)；中間局部有一小型短軸背斜，與左側(cè)背斜交角近30度。隨著變形量的增加，砂層模型左側(cè)的背斜形態(tài)增大并與中上部的背斜連成一體，且右下角出現(xiàn)一小型背斜(圖9b)；模型中部位于背斜上的應(yīng)變橢圓長(zhǎng)軸方向與褶皺軸向平行，而位于邊緣的應(yīng)變圓則變形不均勻，此時(shí)的背斜形態(tài)(隆起)受邊界控制整體呈“S”形，高點(diǎn)出現(xiàn)于圖中左下小砂坑處，背斜左翼拐點(diǎn)處已有斷層出現(xiàn)。

圖9 平面模擬實(shí)驗(yàn)早期變形過程及結(jié)果

此后進(jìn)行局部剝蝕并同沉積加砂(新砂層頂薄翼厚)，此時(shí)砂層模型總厚度達(dá)到3.7cm(圖10 c1, c2)。擠壓繼續(xù)，在砂層表面很快就出現(xiàn)了新的隆起(圖10 d1, d2)，此時(shí)形態(tài)與早期有所不同，背斜規(guī)模變大，隆起的幅度有明顯不同，高點(diǎn)向左下偏移，在位于隆起兩側(cè)的邊界處形成逆斷層(中部下邊兩個(gè)應(yīng)變橢圓被剪切)，由于右側(cè)位移量較小，相應(yīng)的在盆地南緣有較小的背斜形態(tài)出現(xiàn)，左下部和主隆起重疊在一起，形成了變形區(qū)域內(nèi)的最高點(diǎn)，總位移達(dá)7.5cm。

圖10 模擬實(shí)驗(yàn)晚期變形過程及結(jié)果

4.2.2.2 分析和討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與研究區(qū)白堊系沉積前構(gòu)造格局有較好的相似性，實(shí)驗(yàn)中古隆起的形態(tài)、范圍、不同區(qū)域高差及與邊界間的關(guān)系都與實(shí)際地質(zhì)格架相一致。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程對(duì)比分析古隆起的成因機(jī)制，主要受西北緣斷裂帶控制，整體軸向NE-SW，與西北緣邊界斷裂一致。烏倫古地塊與古隆起地塊是右行剪切關(guān)系(以三個(gè)泉扭壓斷裂為界)，擠壓變形較弱，但是受西北緣邊界SEE向擠壓被動(dòng)變形，扭壓作用使接觸帶形成小型背斜。隨著實(shí)驗(yàn)中變形量增加，兩個(gè)背斜復(fù)合連成一體，呈“S”形，隆起幅度變大，但翼展范圍不大；在模型中代表盆地南緣邊界的區(qū)域也出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)背斜形態(tài)。實(shí)驗(yàn)中受同沉積構(gòu)造影響，地層加厚，基底傳導(dǎo)的應(yīng)力使變形區(qū)域增大，整個(gè)隆起區(qū)高低差別明顯(圖10d)，背斜隆起幅度在左下側(cè)最大，對(duì)應(yīng)古隆起南段車排子斷裂東征1井地區(qū)；右上側(cè)幅度較小且開闊區(qū)域代表古隆起北段到陸梁斷褶帶，隆起幅度逐漸變小漸趨尖滅，且主軸彎曲傾伏。

由構(gòu)造演化分析對(duì)比模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，古隆起的隆起形成時(shí)間主要在侏羅紀(jì)，可以對(duì)應(yīng)區(qū)域上的燕山期構(gòu)造旋回。盡管此時(shí)陸內(nèi)走滑系統(tǒng)(Van Der Vooetal., 2006; Chouletetal., 2011; Yietal., 2015; Zhuetal., 2018)導(dǎo)致的強(qiáng)烈變形主要發(fā)育在盆地邊界，但是應(yīng)力傳導(dǎo)到盆地腹部已經(jīng)較弱，形成了較大弱擠壓撓曲變形區(qū)。整體軸向與西北緣近平行的古隆起是盆地腹部地塊在受到西北緣邊界近水平遠(yuǎn)距離擠壓時(shí)所致，由于主動(dòng)力來自于哈薩克斯坦地塊，應(yīng)力傳遞到盆地內(nèi)所形成的變形雖然規(guī)模大，但隆起幅度很小，整體變形較弱。隆起(背斜)南北兩端發(fā)生彎曲則是由于邊界形態(tài)及剪切作用導(dǎo)致。如車排子地區(qū)由于邊界幾何作用影響盆地邊界向西彎曲。車排子-征1井區(qū)域隆起較高且靠近南緣造山帶，是西北邊界及南緣應(yīng)力疊加所致。陸梁斷裂褶皺帶在侏羅紀(jì)變形有較多的右行平移分量，牽引作用也使得古隆起軸跡向東側(cè)彎曲，從而整體上形成了“S”形的車排子-莫索灣古隆起。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，在隆起主體兩翼均出現(xiàn)逆斷層，雖然在區(qū)域地震數(shù)據(jù)中并沒斷層被識(shí)別出，但是在莫索灣和征沙村油田三維數(shù)據(jù)中侏羅世構(gòu)造亞層中普遍發(fā)育有逆沖斷裂組合，只是規(guī)模較小，這在一定程度上反映了區(qū)域變形較弱的特征。在這一環(huán)境下形成的斷裂系統(tǒng)(也可能有后期疊加)在油氣運(yùn)移和成藏中會(huì)起到主導(dǎo)作用(張枝煥等，2009；王京紅和楊帆，2012)。自然界中很少出現(xiàn)正向擠壓或是伸展，總會(huì)伴有剪切平移的分量。雖然在中生代構(gòu)造變形期車排子-莫索灣古隆起區(qū)域受邊界影響，平移分量導(dǎo)致其形態(tài)有所變化，但主要變形還是邊界擠壓所致。

5 油氣地質(zhì)意義

準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)今的隆坳格局是漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史演化的結(jié)果，記載了盆地周緣構(gòu)造事件，同時(shí)也控制了油氣運(yùn)聚成藏。車排子-莫索灣古隆起形成時(shí)期恰好是二疊系及其下的烴源巖成熟時(shí)期，當(dāng)時(shí)的瑪湖坳陷、昌-瑪坳陷形成都可以向其供烴。成藏期古構(gòu)造和斷裂是原生油藏形成的關(guān)鍵控藏要素，受盆地周緣海西晚期-印支期多排逆沖推覆作用的影響，腹部還發(fā)育了一系列具有調(diào)節(jié)性質(zhì)、產(chǎn)狀多變的走滑斷裂(何登發(fā)等，2018b；林會(huì)喜等，2019)，這些斷裂多具有剪切性質(zhì)，古隆起內(nèi)斷裂斷距不大，斷面陡傾，大多斷達(dá)二疊系烴源層并向上延伸到侏羅系，相對(duì)于逆斷層而言，輸導(dǎo)能力更為優(yōu)越，從而成為源外跨層運(yùn)聚的通道，為大面積成藏奠定了良好的輸導(dǎo)與聚集條件。

古隆起的形成演化影響了儲(chǔ)層物性，侏羅系沉積時(shí)期盆地腹部相對(duì)穩(wěn)定，但是仍存在低幅度的振蕩，同構(gòu)造沉積導(dǎo)致巖性變化及厚度差異。如古隆起構(gòu)造高部位地層厚度薄，成巖壓實(shí)弱，原生粒間孔十分發(fā)育，儲(chǔ)層物性相對(duì)好。白堊紀(jì)至古近紀(jì)，侏羅系烴源巖成熟，此時(shí)古隆起形態(tài)整體南傾，新生成油氣沿?cái)嗔鸭安徽嫌晒疟承毕虮蔽骷皽\層連通較好的三角洲砂體運(yùn)移，易形成巖性或斷塊油氣藏(圖11)。多口探井包裹體分析能夠證明(王京紅和楊帆，2012)現(xiàn)今水層曾經(jīng)為古油藏，說明隆起形成過程中，古油藏進(jìn)行了調(diào)整，先期形成的油氣藏被破壞，但在較大的區(qū)域內(nèi)蓋層完整，油氣無處泄漏，只能沿相應(yīng)的通道二次運(yùn)移。根據(jù)源控論觀點(diǎn)，油氣仍然會(huì)以古隆起構(gòu)造樞紐帶為中心(云金表等，2018)，多向北西方向形成砂體尖滅型巖性或構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏，因此勘探方向仍需重視古隆起及西北區(qū)域，重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)向巖性油氣藏。

6 結(jié)論

(1)古隆起以古潛山形式存在于盆地腹部，其在白堊系沉積前為軸向NE-SW向的寬緩背斜，位于紅車斷裂東側(cè)，脊線高點(diǎn)位于征1井附近，南北兩端彎曲整體成“S”形。

(2)古隆起的演化可分為四個(gè)階段：侏羅紀(jì)前的基底調(diào)整穩(wěn)定期; 早、中侏羅世在西北緣邊界擠壓下緩慢隆升形成隆起雛形; 晚侏羅世古隆起快速隆升期; 白堊紀(jì)-新生代受盆地南緣控制改造階段。

(3)構(gòu)造分析和模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，古隆起成因機(jī)制的主要控制因素是中、晚侏羅世盆地西北緣扎伊爾山系NW-SE向擠壓的遠(yuǎn)程效應(yīng)，該應(yīng)力使盆地腹部形成了軸線與西北緣斷階帶走向近平行的平緩背斜；烏倫古坳陷的右行剪切作用使得古隆起軸線向東北彎曲；盆地邊界形態(tài)及南緣擠壓剪切造成古隆起上升并轉(zhuǎn)向。

(4)古隆起在油氣成藏過程中具有較好的聚油作用，后期隆起形態(tài)改造較大，造成了原生油氣藏的破壞，但油氣仍會(huì)以古隆起構(gòu)造樞紐帶為中心向北西方運(yùn)移，勘探方向應(yīng)以巖性及構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏為主。

致謝在論文成文過程中，河北地質(zhì)大學(xué)馬寶軍教授在物理模擬模型設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析方面給予了模型建立方面的指導(dǎo)和建議；三位審稿專家提出了許多建設(shè)性意見與詳細(xì)的修改建議；編輯部做出了辛勤的工作；在此一并表示感謝。