準噶爾盆地南緣早侏羅世盆地原型及油氣地質意義

魏彩茹 王彥君 李忠春 馬德龍

摘? 要：前人研究認為準噶爾盆地南緣早侏羅世為弱伸展坳陷，最新研究通過地震沿層拉平恢復技術確定斷陷盆地類型，結合地層厚度變化、不整合及沉積旋回特征，準確恢復了盆地原型，將盆地原型定為弱伸展斷陷盆地。斷陷盆地是烴源巖和儲集層發育的重要時期。斷陷根部發育類型較好的烴源巖，斜坡區及盆地以外地區水體淺，易沼澤化對烴源巖的影響較大，因此，中等至好質量烴源巖比例不高。斷陷盆地對油氣成藏有明顯控制作用，是油氣成藏的有利區。先期拉張構造與晚期擠壓背斜垂向疊置，下源上圈，垂向疏導，有利成藏。

關鍵詞：準噶爾盆地南緣;早侏羅世;斷陷盆地;烴源巖;儲集層;有利成藏

2008年之前，準噶爾盆地南緣勘探主要集中于淺層中上組合，發現獨山子、瑪河等一批“小而肥”的高效油氣田。2008年后，進行深層即下組合（K1tg泥巖為蓋層的儲蓋組合）勘探探索，鉆探5口井，分別見到良好油氣，隨gt1井在清水河組的突破，加快了南緣下組合勘探的步伐。中下侏羅統為盆地南緣主要烴源巖之一，也是下組合重要的烴源巖，同時湖沼相煤系地層也是沖斷斷裂重要滑脫面。因此，對早侏羅世進行盆地原型恢復研究意義重大。前人研究認為，準噶爾盆地早—中侏羅世早期處于區域伸展構造背景下的緩慢沉降時期，為弱伸展坳陷[1-3]。但沒明確指出準噶爾盆地南緣早侏羅世的盆地原型，也沒深入研究早侏羅世盆地原型特征及地質意義。本文運用構造演化技術、井間地層對比、構造物理模擬實驗等研究認為，準噶爾盆地南緣早侏羅世盆地原型為弱伸展斷陷盆地，由于喜山期的強擠壓改造，早侏羅世正斷層逆轉形成逆斷層。斷陷盆地內斷裂發育，斷裂不僅控制斷陷沉積、生儲蓋層的發育，并控制著油氣在時空上的運移、聚集和成藏[4-5]。因此，掌握早侏羅世盆地原型有利于指導該地區的油氣勘探。

1? 盆地原型特征

準噶爾盆地南緣早侏羅世斷陷盆地同沉積正斷層發育，八道灣組沉積以正旋回開始反旋回結束，正旋回地層沉積物不整合超覆于前一個反旋回地層之上[1]。

1.1? 正斷層發育

斷陷盆地的主要標志是正斷層控制的地塹、半地塹、斷陷和斷凸等構造幾何形態發育。準南地面露頭保留有早侏羅世的大型正斷層，主要分布在準南托斯臺斷褶區，這些正斷層規模較大，如托斯臺斷裂呈近EW向展布，斷續延伸約30～40 km，傾角為70°～80°，斷距約1 000 m，喜山晚期正斷層反轉[6]。齊古地區喀拉扎、昌吉正斷層發育，并控制中—上三疊統、中—下侏羅統沉積。中—晚侏羅世轉為擠壓環境，早期正斷裂發生反轉[7]。

地震剖面上，通過地震沿層拉平恢復技術，可清晰看到箕狀斷陷盆地在準南很發育。早侏羅世（約196.6 Ma）南緣不同地段斷陷特征不同。四棵樹坳陷、瑪納斯背斜、阜康斷裂帶，斷陷主要由多個平等排列的半地塹組成，成排成帶有次序地分布，規模較小，呈孤立斷陷，僅吐谷魯背斜呈對稱半地塹型展布。四棵樹坳陷至瑪納斯背斜呈正斷層北傾，阜康斷裂帶為正斷層南傾。地震沿層拉平可看到斷陷在霍瑪吐背斜帶以北基本消失。因此，早侏羅世準噶爾南緣斷陷盆地的北部邊界可能位于霍瑪吐背斜帶;早中侏羅世天山地區的盆山格局不存在明顯的天山山脈[8]，南部大致邊界齊古斷褶帶東段可能位于后峽以南地區[9]，紅溝至托斯臺地區可能位于現今的依連哈比爾根山內部。

1.2? 斷陷期短

準噶爾盆地南緣斷陷盆地主要形成于早侏羅世，中侏羅世晚期燕山運動在準噶爾盆地輕微的褶皺運動，使頭屯河組以微角度不整合于西山窯組之上，造成準南乃至整個盆地性質轉變[10]，因此，準南斷陷盆地具斷陷期短一大特點。

1.3? 沉積不穩定地層厚度變化大

沉積不穩定地層厚度變化大也是斷陷盆地的一大特征。侏羅系八道灣組沉積期半地塹一側控盆的同沉積斷層，坡高陡峻，另一側緩坡[11]，正斷層對沉積的控制作用明顯，在斷陷盆地的斷陷和斷凸地層沉積厚度變化很大。斷陷期沉降中心沿控陷斷裂展布，控陷斷裂根部地層最厚，由控陷斷裂根部向遠端不斷變薄，在控陷斷裂遠端或超覆尖滅或終止于另一條控陷斷裂。齊古油田Q8井八道灣組地層厚669 m，Q009井地層厚411 m。兩井相距不到500 m，但八道灣組地層厚度相差258 m，顯然一個在斷陷盆地內，一個在斷凸上。

1.4? 不整合及沉積旋回

正旋回地層沉積物不整合超覆于前一個反旋回地層之上，這種超覆不整合一般位于伸展斷陷[1]。王華等對準南進行野外露頭觀測，在地震剖面和連井剖面上識別出八道灣組底部不整合面和頂部局部不整合面（沖刷面）[12]。三疊紀末印支運動不明顯，八道灣組主要呈整合或平行不整合覆于小泉溝群之上[13]。Qg2井侏羅系八道灣組與三疊系小泉溝組之間呈整合接觸;沙灣石場剖面野外實測地層八道灣組與下伏三疊系小泉溝組亦呈整合接觸。Qg1、Q8、Q6井侏羅系八道灣組底與三疊系小泉溝組之間均為不整合接觸關系。箕狀斷陷范圍小、水體進退頻繁，一旦基準面下降，水體很淺甚至干涸[14]，因此沉積具多旋回性。研究認為侏羅系八道灣組沉積期南緣西部發育扇三角洲沉積體系，紅溝以東發育辮狀河三角洲沉積體系。西部扇三角洲沉積體系為一個長期正旋回，特征明顯。

2? 斷陷盆地地質意義

2.1? 斷陷盆地是烴源巖和儲? ? ? ? ? 集層發育的重要時期

半地塹式斷陷盆地中高水位體系域和水進體系域，暗色泥巖發育，為良好的烴源巖[14]。準噶爾盆地南緣縱向上發育二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及古近系5套烴源巖[15]。在已發現的油氣田中，侏羅系烴源巖油氣分布范圍達30 000 km2，中下侏羅統暗色泥巖、煤巖和碳質泥巖是一套有效的烴源巖，中下侏羅統是準噶爾盆地南緣最主要的烴源巖之一。準噶爾盆地南緣斷陷盆地烴源巖因斷陷盆地面積小，影響高質量烴源巖發育。斷陷根部水體深，沉積物細，沉積厚度大，有利于水生生物的發育，是烴源巖發育的有利區，發育有干酪根類型好的烴源巖。而斷陷盆地斜坡區及盆地以外地區，水體淺，易沼澤化對烴源巖的影響較大。由于小斷陷盆地面積小，有效烴源巖面積小，沉積時間短，生烴面積小，因此生油能力有限。目前探明侏羅系來源的油主要分布在卡因迪克、獨山子、西湖地區、安集海、瑪納斯及古牧地等地區，多位于斷陷盆地內或沿斷陷盆地分布。南緣煤層及碳質泥巖發育，且分布范圍廣，因此生氣面積很大。東段齊古斷褶帶和霍瑪吐背斜帶有機質成熟度處于高-過成熟演化階段，以生氣為主，八道灣組、三工河組和西山窯組是其主要氣源巖[16]。南緣以侏羅系為源的天然氣占絕對優勢，天然氣主要源自侏羅系煤層中的Ⅲ型干酪根[17]，H2井侏羅系煤型氣大量轉為甲烷的時間約為10 Ma（中新世）以后（圖1-a，b）。下—中侏羅統是準噶爾盆地南緣地區最主要的聚煤層位，其中八道灣組和西山窯組含煤層達60余層，煤層總厚202 m[18]，厚度大，成熟度變化大，是主力烴源巖，資源潛力大。單位煤的生氣量大約是單位暗色泥巖的40倍，而單位碳質泥巖的生氣量大約是單位暗色泥巖的8倍，煤系烴源巖的生氣潛力遠大于暗色泥巖[19]。煤的生油能力主要取決于煤中富氫顯微組分的含量，基質鏡質體是煤成油的主要貢獻組分[20]。

半地塹式斷陷盆地中，盆地邊部砂體發育，水退體系域時，砂體廣布全區，為良好的儲集層[14]。鉆井與露頭物性數據顯示，頭屯河組、三工河組、八道灣組是有利儲層發育層組。八道灣組沉積期齊古斷褶帶東部辮狀河三角洲沉積體系，單層砂體厚約5～20 m，整體厚100～150 m，辮狀河三角洲前緣分流河道砂體溶蝕孔發育，具良好的儲集性能，如齊古油田八道灣組油藏。南緣野外露頭樣品物性分析可知，八道灣組平均孔隙度9.55%，平均水平滲透率0.56×10-3 μm2;取芯物性統計平均孔隙度7.2%，平均水平滲透率10.1×10-3 μm2。

2.2? 斷陷盆地是油氣成藏的有利區

斷陷盆地是油氣成藏有利區，南緣中段第二排和第三排構造帶中已發現的油氣田，如安集海、霍爾果斯、瑪納斯、吐谷魯和呼圖壁氣田均沿斷陷盆地分布。北天山山前沖斷帶也是在早侏羅世小型斷陷盆地上成藏，如齊古油田Na1井、T6井等。齊古斷褶帶下組合中淺層背斜構造是南緣高效規模油氣藏勘探的重要領域。早侏羅世山前第一排構造帶斷陷盆地規模大，烴源巖更好。早侏羅世小型斷陷盆地與二疊紀、侏羅紀生油巖的高峰期相匹配，晚侏羅—白堊世構造擠壓反轉形成斷層地層型圈閉，巖性地層型圈閉匹配，或喜山期構造作用形成的斷裂和圈閉匹配，形成原生與次生構造油氣藏。小型斷陷盆地對準噶爾盆地南緣的油氣成藏具明顯控制作用，是油氣成藏的有利區。

構造物理模擬試驗表明，先存拉張構造與晚期擠壓背斜垂向疊置，下源上圈，垂向疏導，有利成藏。構造反轉形成的背斜直接蓋在生油凹陷之上，長期活動的斷裂可為油氣的運移提供通道，在油氣生成、運移、聚集條件的空間上有很好的配置關系，王燮培等、胡望水、陳昭年等認為正反轉構造形成的圈閉有利于油氣的聚集和保存。卡因迪克油田八道灣組沉積期為斷陷盆地發育期，晚侏羅世擠壓斷層反轉形成斷層地層型圈閉，新近紀晚期（約10～8 Ma）侏羅系烴源巖成熟排烴形成斷層-地層型油藏[16]，晚喜山期改造為背斜，構造形態發生巨大變化，下白堊統巨厚的泥巖蓋層條件好，油藏得以保存（圖2）。

3? 結論

（1）準噶爾盆地南緣早侏羅世盆地原型為弱伸展斷陷盆地，四棵樹坳陷至瑪納斯背斜、阜康斷裂帶，斷陷主要由多個平等排列的半地塹組成，吐谷魯背斜呈對稱半地塹型展布，且斷陷盆地的斷陷期短。

（2）斷陷盆地是烴源巖和儲集層發育的重要時期。斷陷盆地中高水位體系域和水進體系域，暗色泥巖發育，為良好的烴源巖。斷陷根部發育干酪根類型較好的烴源巖;斷陷盆地斜坡區及盆地以外地區，中等至好質量烴源巖比例不高。斷陷盆地邊部砂體發育，且水退體系域時，砂體廣布全區，為良好的儲集層。

（3）斷陷盆地對準噶爾盆地南緣油氣成藏具明顯控制作用，是油氣成藏有利區。

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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