哈薩克斯坦S區塊鹽構造類型及其成因機制

(中石化華東分公司石油勘探開發研究院，江蘇南京210011)

哈薩克斯坦S區塊鹽構造類型及其成因機制

李穎潔

(中石化華東分公司石油勘探開發研究院，江蘇南京210011)

哈薩克斯坦S區塊構造位于濱里海盆地阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶與中央坳陷帶的東部，濱里海盆地是一個典型的含鹽盆地，盆地內鹽巖經歷了多期的構造運動，形成了豐富多樣的構造類型。盆地中部阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和南恩巴隆起之間的區域，是一個重要的油氣聚集區。以地球物理學、地質地震模型等理論為基礎，針對該區鹽構造類型及其成因機制進行分析，總結與鹽相關的盆地地質特征，對含鹽盆地發現油氣具有非常重要的意義。

S區塊；濱里海盆地；含鹽盆地；鹽構造；成因機制；哈薩克斯坦

0 引 言

世界上許多含鹽盆地同時也是含油氣區，據統計，全球含油氣盆地和具遠景的含油氣盆地有180多個，其中115個盆地發現了油氣田；58%的油氣田與鹽系地層有關，深層油氣發現與鹽相關的盆地達到75%；全球已探明油氣儲量中，含鹽盆地控制的油、氣儲量分別占89%和80%(張勇剛等，2012)。由于鹽構造與油氣的密切關系，鹽構造研究目前已成為含油氣盆地構造地質分析的重要內容。

濱里海盆地是一個典型的含鹽盆地，盆地內鹽巖經歷了多期的構造運動，形成了豐富多樣的構造類型。盆地中部阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶和南恩巴隆起之間的區域，是一個重要的油氣聚集區。S區塊構造位于濱里海盆地阿斯特拉罕—阿克糾賓斯克隆起帶與中央坳陷帶的東部，區塊內發現的油氣藏與盆地中的鹽巖分布特征、鹽巖的活動期次、鹽構造發育、演化密切相關。

鹽構造是鹽巖的流動形變所形成的地質變形體及其周圍的其他地層在鹽巖活動過程中所產生的構造形變、沉積構造、地層結構及鹽巖隆起后期溶蝕、剝蝕作用形成的一系列相關構造。

1 鹽構造的組成單元

世界上大部分鹽構造均發育在被動大陸邊緣、裂谷、拗拉谷和拉裂盆地中，而在當今的活動大陸邊緣盆地中發育極少。盡管鹽構造種類繁多，其形成的地質條件也各不相同，但都包括3個相同的基本組成部分，從下往上分別為：基底層、鹽層和上覆層。基底層包括鹽層之下所有的地層，反映了鹽層沉積前或外來鹽體侵位前的沉積構造形變現象。含鹽層是指基底層之上、上覆層之下的塑性鹽體，是形成鹽構造的主要組成部分。含鹽層為鹽構造的生長提供物源，也稱之為鹽源層或母鹽層。上覆層是含鹽層之上的沉積地層，記錄了鹽層沉積之后的各種地質事件，它對識別鹽構造運動的時間和方式起著關鍵作用。

根據沉積和形變在時間上的先后關系，鹽上覆層可以細分為3期沉積層系：構造前沉積層、同構造沉積層、構造后沉積層(劉洛夫等，2012；Ismail-Zadeh et al,2002)(圖1)。

構造前沉積層是在鹽構造發生前所沉積的地層，地層厚度均勻，沒有明顯的加厚與減薄現象。同構造沉積層通常位于前構造沉積層之上，是在構造運動中沉積的地層，反映了鹽構造運動過程中的沉積作用。構造后沉積層為構造運動停止后沉積的地層，記錄了構造結束后的截頂和超覆沉積現象以及地層厚度的變化(王馨等，2013)(圖1)。

圖1 鹽構造上覆層3個構造層分布示意圖

2 S區塊鹽構造類型分析

在S區塊的油氣勘探中，開展了大量的地震勘探。地震剖面展現了現今鹽構造的各種形態和規模，并勾繪出鹽下層系、鹽上層系和鹽層本身的構造面貌以及接觸類型(單中強等，2013)。根據形變鹽體與上覆層的接觸關系，鹽構造可分為兩大類，即兩者之間為整合接觸的整合型(非刺穿型)和不整合接觸的刺穿型鹽構造。總之，鹽構造都是從構造幅度及成熟度較低的整合型向幅度及成熟度較高的刺穿侵入型演化。

2.1 大型鹽墻構造

S區塊發育眾多鹽墻，根據鹽墻的形成過程及其與鹽上層系的接觸關系分為2種。

2.1.1 多期活動形成鹽墻 多期活動形成鹽墻與上二疊統和三疊系地層的接觸關系多樣化，有早期刺穿不整合型接觸(遞補償式)、超覆整合接觸、斷層型接觸等類型，這種大型鹽墻構造往往伴生有多種構造組合，在鹽體頂部發育斷鼻、斷塊構造和側翼頂端的鹽檐構造等，是重要的油氣聚集場所(圖2)。

圖2 多期次鹽活動形成的鹽墻構造

2.1.2 一期刺穿形成鹽墻 在上二疊統和三疊系地層沉積后受三疊系末—早侏羅世區域性抬升擠壓作用，產生強烈刺穿活動的大規模鹽墻，鹽體與上二疊統和中下三疊統地層的邊界關系多呈現為切割接觸，鹽體的邊緣往往呈現斷層式、侵入式等形態(圖3)。

圖3 一期(單期)刺穿形成的鹽墻

2.2 鹽懸掛(鹽懸邊)

鹽懸邊或稱為鹽懸掛，一般和鹽墻等其他鹽構造伴生，鹽刺穿頂部向外側延伸，刺入地層，好象懸掛在地層中(圖4)。鹽懸邊下方地層易形成大型油田。

圖4 鹽體懸掛

2.3 鹽株

鹽株是指平面上呈圓形或橢圓形的頸狀鹽刺穿。S區塊內常見有鹽株發育，鹽株頂部發育斷鼻、斷塊，側翼發育鹽檐構造，易形成含油氣圈閉(圖5)。

圖5 鹽株

2.4 斷塊式鹽脊

斷塊式鹽脊是一種受后期斷層作用控制形成的鹽脊構造。構造的兩側一般有一面是以斷層面與鹽間或鹽上的地層接觸，另一側與鹽上的地層整合接觸，整合接觸表現了鹽巖上隆活動的過程中，其上覆的沉積地層，隨著鹽巖上拱向上抬升的過程，頂部發育斷鼻、斷塊構造，易形成含油氣圈閉(圖6)。

圖6 鹽脊

2.5 鹽間背斜(龜背)構造

在鹽活動強烈刺穿作用對側面的沉積地層產生的橫向擠壓應力作用下，派生出來的局部擠壓力使鹽間凹陷的地層上隆變形，形成長軸的為鹽間背斜構造，短軸狀的為 “龜背”構造，鹽間圈閉離鹽下烴源巖較近，容易成藏(圖7)。

圖7 鹽間背斜

2.6 鹽檐構造

鹽檐構造一般與大的鹽墻、鹽株構造伴生，鹽檐構造位于鹽隆的側翼頂部，短軸方向的剖面上看類似于一個“鳥頭”狀的背斜構造(圖8)。在平面上，鹽檐構造的上傾方向上往往被地層或者斷層界面阻擋，多形成斷背斜、斷鼻和斷塊，鹽檐構造位于油氣沿鹽邊地層運移的前排，易于成藏，在勘探過程中取得了大量的油氣成果。

圖8 鹽檐構造

2.7 鹽窗

鹽窗是鹽活動后退抽空了原來沉積于鹽上、鹽下地層之間的鹽巖，產生的空間被原來鹽上覆地層替代或充填，使得鹽上覆地層與鹽下地層直接接觸的構造。鹽窗是油氣運移的通道，鹽窗有效性是油氣成藏的關鍵(圖9)。

圖9 鹽窗

3 鹽構造成因機制分析

研究區鹽構造成因機制主要有：區域性構造運動作用(擠壓作用)、差異負載作用、斷層作用。

3.1 區域性構造運動作用(擠壓作用)

在早二疊孔谷期鹽巖沉積后，區域性構造抬升擠壓作用是盆地內最初也是最普遍的鹽巖活動的誘發機制。三疊紀末—早侏羅世區域構造抬升擠壓作用，誘發了濱里海盆地東南盆緣區域性鹽巖構造活動，鹽巖層本身向上活動產生刺穿作用形成鹽株、鹽墻等構造。由于鹽源的增加，鹽巖活動強度隨著與盆地邊緣距離增大而增強。在鹽巖活動的過程中，其上的晚二疊世—三疊世沉積層隨之產生構造變形，形成鹽隆之間的鹽間凹陷，鹽構造與鹽間凹陷相間分布(余一欣，2011；Volozh et al，2003)(圖10)。

圖10 鹽構造與鹽間凹陷相間分布(S區塊西部)

3.2 差異負載作用

在鹽巖之上沉積了以陸源碎屑為主的上二疊統和三疊系地層，由于地層在不同的構造背景下沉積厚度不等，向下產生差異負載作用(楊孝群等，2011；Alexander et al，1999)。

圖11 差異負載作用下的鹽構造活動(陳書平等，2008)

這種作用下的鹽構造活動類型有2種。(1) 差異負載作用下的同沉積作用(圖11)。在鹽隆過程中，構造翼部沉積地層向鹽隆頂部超覆減薄，而鹽構造之間的凹陷沉積加積作用增強、厚度大，增大了局部負載，促進了局部鹽巖上升活動。同沉積作用除了對沉積厚度起控制作用外，還對沉積相帶起控制作用，即近鹽隆構造長期上升的背景下以淺水相為主，往沉降沉積中心逐漸相變為深水相，橫向的相帶變化形成巖性尖滅等沉積構造。因此，形成的鹽構造是由鹽上層系與含鹽層系地層產狀相協調復合的構造形式。 (2) 差異負載作用下的鹽刺穿活動。在上覆地層沉積到一定的厚度時，鹽巖在負載壓力的作用下向上產生刺穿作用，當鹽源的供應速率大大超過兩側地層對鹽隆的擠壓力時，鹽刺穿作用劇烈，形成大規模的鹽墻、鹽脊構造。這種成因形成的鹽構造3個組成單元的地層產狀往往成角度接觸關系。

3.3 斷層作用

斷層作用對鹽構造活動的誘發機制表現有2種典型的模式：(1) 鹽下層系斷層作用。濱里海盆地早二疊世鹽沉積及其上的晚二疊世和三疊世之后，盆地受區域構造的抬升擠壓作用，相對剛性的鹽下層系產生斷層，破壞了原有的層狀穩定性，引發了鹽巖沿斷層破碎的應力薄弱帶運動，產生了由鹽巖構成的斷壘和由沉積地層構成的斷塹構造(圖12)。

圖12 鹽下層系斷層作用誘發鹽活動

(2) 鹽上層系的斷層作用。指在侏羅系、白堊系地層沉積后，甚至更晚的時期，在區域擠壓加上鹽巖上隆派生的局部擠壓或拉張的應力作用下產生斷裂作用。

鹽巖層系沿傾斜方向向盆地中心流動時，上覆巖層在鹽巖流動過程中產生一些向盆地中心傾斜的正斷層(陳開遠，2010；Allen et al，1990)。所有這些正斷層向下切入鹽巖層內部并使上覆巖層因正斷層的位移而與鹽巖層接觸，阻擋了斷層下盤的鹽巖層向上盤繼續流動，鹽巖層在正斷層下盤斷塊上形成脊狀底辟構造(圖13)。

圖13 斷層阻擋的順層流動底辟模式圖(陳書平等,2008)

4 結 論

通過分析哈薩克斯坦S區塊的地震、地質等資料，以地球物理學、地質地震模型等理論為基礎，分析了S區塊鹽構造類型及其成因機制。

(1) 鹽構造是鹽巖的流動形變所形成的地質變形體及其周圍的其他地層在鹽巖活動過程中所產生的構造形變、沉積構造、地層結構及鹽巖隆起后期溶蝕、剝蝕作用形成的相關構造。

(2) 鹽構造種類繁多，其形成的地質條件也各不相同，但都包括3個相同的基本組成部分：基底層、鹽層和上覆層。

(3) 根據形變鹽體與上覆層的接觸關系，鹽構造可分為兩大類，即兩者之間為整合接觸的整合型和不整合接觸的刺穿型鹽構造。

(4) 鹽構造成因機制主要有：區域性構造運動的擠壓作用、差異負載作用,以及斷層作用，這些作用或者多個作用的相互疊加形成了形態各異的鹽構造。

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On salt structure type and genetic mechanism of block S in Kazakhstan

LIYing-jie

(Petroleum Exploration and Development Institute, East China Branch, SINOPEC, Nanjing 210011，China)

Block S structure in Kazakhstan was located in the east of Astrakhan-Aktyubinsk Uplift of Pre-Caspian Basin and the Central Depression Belt. Pre-Caspian Basin was a typical salt bearing basin where several periods of tectonic movement were occurred, forming varied tectonic types. In the central basin, the area between Astrakhan-Aktyubinsk Uplift and Nanenba Uplift was an important oil and gas concentration area. Based on the theories of geophysics, geological and seismic models, the author analyzed the salt structure types and their genetic mechanism in the study area, summarized the geological features of the basins related with salt which would be beneficial to the future prospecting of oil and gas in the salt bearing basins.

Block S; Pre-Caspian Basin; Salt basin; Salt structure; Genesis mechanism; Kazakhstan

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.608

2014-03-26；

：2014-07-02；編輯：侯鵬飛

李穎潔(1980— )，女，工程師，碩士，石油地質專業，E-mail：328503514@qq.com

P618.130.1；TE122

：A

：1674-3636(2014)04-0608-05