塔里木盆地克拉蘇構造帶西部構造變形規律與油氣勘探方向

楊海軍 孫雄偉 潘楊勇 唐永亮 李向云 屈元基 金江寧 吳俊霖

1.中國石油塔里木油田公司勘探開發研究院 2.中國石油塔里木油田公司英買油氣開發部

0 引言

庫車坳陷是疊加在塔里木古生界海相克拉通盆地之上的中—新生界陸相前陸盆地，是一個典型的含鹽前陸盆地，位于塔里木盆地北緣，南天山造山帶以南；坳陷在平面上表現為“四帶三凹”的構造格局，“四帶”從北向南分別為北部構造帶、克拉蘇構造帶、秋里塔格構造帶和南部斜坡帶，“三凹”由西向東分別為烏什凹陷、拜城凹陷和陽霞凹陷[1-2]。克拉蘇構造帶“生儲蓋運圈保”系統完善[3]，油氣資源豐富，具有巨大勘探潛力。但西部勘探程度遠不及東段高，主要是構造帶西部變形相對東部更為復雜，且深層地震資料成像不理想，圈閉發現與落實難度更大，勘探開發程度相對滯后。

庫車坳陷克拉蘇構造帶東西分段、南北分帶特征明顯，前人研究成果表明庫車坳陷分段特征受南天山差異推覆作用、鹽巖層分布、基底構造影響[4]，但是針對各因素在不同區段之間對構造變形的影響、分段主控因素及耦合作用特征研究仍然薄弱，對于潛力巨大、構造卻十分復雜的克拉蘇構造帶西部開展相關研究需求非常迫切。

近年來，眾多學者對克拉蘇構造帶做了大量的研究工作，基本建立了“分層滑脫，垂向重疊”的收縮構造模式[5-8]，同時不同構造段內的構造變形樣式比較成熟，但仍需要深入、細化研究，自西往東，阿瓦特區段整體表現為強擠壓背景下“雙層樓”逆沖推覆構造變形；博孜區段與克深區段為復合楔形疊瓦狀構造，在構造變形后緣發育由高角度逆沖斷層控制的基底卷入變形[9]，南部為蓋層滑脫變形；大北區段主要發育基底卷入的逆沖疊瓦構造。另外，關于構造轉換帶的研究也逐漸升溫，基本形成了不同構造段間發生構造轉換的共識[2-3,10-11]。然而，克拉蘇構造帶西部斷裂十分發育，構造破碎，已公開發表的相關研究成果僅對大構造區段變化規律進行了預測，而該構造帶的勘探需要開展更精細的構造變形分析及建模，明確各區段及區段間的構造變形主控因素規律。筆者結合前人研究成果，利用最新的鉆井信息、高品質三維地震資料，在分析克拉蘇構造帶不同區段構造變形特征的基礎上，提出了塑性膏鹽巖、區域擠壓應力、基底先存構造等3因素分段主控的構造差異變形規律，重點闡明了西部不同帶間、段間構造變形特點及相應的構造樣式，剖析了克深斷裂構造帶、拜城斷裂構造帶圈閉集中發育的成因，認為突發構造群、雁列式圈閉群具有巨大勘探潛力，是該區的重要勘探方向。

1 克拉蘇構造帶鹽下構造差異變形的主控因素

在中生代和新生代早期，庫車坳陷南天山構造活動強度不大；至晚新生代時期，受歐亞板塊和印度板塊的碰撞影響，南天山板內發生造山作用，庫車坳陷充填的中、新生代地層受北部擠壓和隆升的影響發生強烈的收縮變形[12]（圖1）。從西往東看，克拉蘇構造帶古近系膏鹽巖層不等厚發育、區域應力橫向不均勻擠壓、先存古隆構造局部區域存在等因素造成了橫縱向立體構造差異變形。區域發育的大型逆沖斷層及基底隆起能有效釋放和分解來自造山帶的擠壓應力，古近系膏鹽巖等軟弱層的存在為區域結構分層滑脫變形提供了重要條件[13]；構造帶區段內、區段間變形特征明顯、變換構造類型多樣。

1.1 區域擠壓應力控制差異構造變形

圖1 庫車坳陷區域構造動力學剖面模式圖（據本文參考文獻[5]修改）

庫車坳陷的收縮構造變形主要受塔里木克拉通與南天山水平擠壓作用的影響。晚新生代，南天山印度板塊與歐亞板塊碰撞的影響發生板內造山作用而強烈隆升收縮變形。南天山發生迅速隆升作用的同時，庫車坳陷不僅受到自北向南強烈水平擠壓作用，還疊加了垂直剪切作用。因此，在靠近山前以垂向剪切作用為主導，向盆地延伸過程中逐漸轉化為水平擠壓，隨著向南垂向剪切應力逐漸減小，斷裂規模逐漸變小，能干地層以發育規模較大的褶皺變形構造為主。克拉蘇構造帶自北向南分為3個差異應力構造變形帶，分別是博孜—克拉斷裂構造帶、克深斷裂構造帶和拜城斷裂構造帶。而在克拉蘇構造帶西部因受先存構造對應力阻擋的影響，鹽下構造變形更加復雜，表現為逆掩疊置程度高、斷裂更發育（圖2-a～c）與東部地區的構造相對完整的變形特征（圖2-d）存在較大差異，在南北分帶的基礎上，表現為更復雜的構造樣式。

克拉蘇構造帶西部，南天山隆升變形誘導盆山過渡帶發育一系列近直立的高角度斷穿基地的逆沖斷層[5]，控制克拉蘇構造帶最北部構造格局之外，由于受疊加雙鹽湖、南部溫宿古隆起和西秋古隆起影響，表現為南天山邊界對坳陷內構造變形有明顯的控制作用[3]，在平面上能夠清晰看到古生界地層差異推覆作用引起的東西向差異展布（圖3），即擠壓應力不僅存在類似東部的南北向分量、且存在東西向分量，因而造成了不同區段內及區段間東西向的構造樣式差異，強烈的斜向擠壓為構造的形成奠定了應力基礎。

在斜向擠壓應力近端由于受到垂直隆升變形區直立大斷裂抬升影響，構造表現為撓曲變形，在變形空間大的區域，鹽下構造易于發生垂向向上運動，發育反向斷裂，而產生沖起構造（即突發構造）。而在受古隆或鹽湖差異引起的不同構造區段間，在斜向應力遠端，斜向應力東西向分量逐漸增大，易發生側向走滑、調節，不同區段的斷裂易產生明顯的傾向和走向差異，從而形成具有過渡性的構造轉換帶，在研究區鹽下構造易于形成雁列式圈閉群（圖3）。

1.2 鹽巖層不均勻分布控制構造差異變形

庫車坳陷自下而上發育基底界面滑脫層、三疊系—侏羅系煤層、古近系鹽巖層等3套軟弱層，對構造變形影響大。古近系鹽巖層分隔了鹽上、鹽下兩套能干地層，對應力具有傳遞、調節、釋放等作用，鹽上層、鹽巖層、鹽下層表現出分層收縮變形特征，鹽上層表現出以褶皺構造為主、鹽下層表現出以沖斷褶皺構造為主、盆地基底則以沖斷斷塊構造為主。

圖2 克拉蘇構造帶西部差異擠壓構造模式圖

圖3 克拉蘇構造帶西部差異擠壓平面展布圖

近年來，前人針對鹽巖作用下的構造擠壓變形開展了大量的物理模擬實驗，研究結果表明：構造擠壓變形過程中，鹽巖層上覆剛性地層的變形主要發生在擠壓作用力的前端和后端，在同沉積作用所引起的差異重力負載的驅動下，位于沉積楔下方的鹽巖不斷向擠壓變形的兩側流動[13]，在近擠壓變形端和擠壓變形前沿背斜端匯聚堆積（圖4），形成庫車坳陷常見的鹽湖，這些鹽湖的形成位置、厚度也直接影響了構造帶鹽下地層的變形特征。

圖4 鹽相關構造物理模擬實驗結果圖

克拉蘇構造帶西部鹽湖的分布較東部復雜，其鹽湖位置同樣存在明顯的東西差異（圖5），構造帶西部的東段受近擠壓端和擠壓變形前沿的雙鹽湖控制，在強擠壓應力作用下，擠壓變形前沿巨厚的鹽巖地層為構造的橫向遷移提供了充足的縱、橫向變形空間，各構造完整性相對較好，構造呈疊瓦沖斷樣式，縱向變形范圍較大，局部還存在鹽焊接現象，而北部鹽湖區構造變形疊加了基底先存構造影響發育突發構造樣式（圖6-a）；中段受近擠壓端的單鹽湖控制，其南部鹽層厚度較薄，無法充分緩沖鹽下地層的擠壓變形，加之上覆厚達5 000 m的鹽上地層重力負載以及克拉蘇構造帶南部基底先存構造阻擋的雙重作用下，構造的縱、橫向變形空間受限制，使得剛性地層受力內部破碎，斷塊結構趨于復雜，該段鹽焊接現象明顯，突發構造極其發育，這些突發構造群是油氣勘探開發的主力區（圖6-b）；西段為單鹽湖中心，其南部古構造發育，鹽下中生界地層橫向變形范圍受限，但得益于該段巨厚鹽層的包裹，構造縱向變形空間充足，因此，該段主要發育楔狀疊瓦沖斷構造，斷塊數量較少，各個斷塊縱向疊置嚴重（圖6-c）。

1.3 基底先存構造控制構造差異變形

根據古構造分布，克拉蘇構造帶西部也存在明顯的分段特征，西段和中段南部發育的溫宿古隆起、西秋古隆起為邊緣地層型古構造，位于博孜區段鹽湖區最南部；東段發育吐孜瑪扎古構造，位于博孜—大北區段雙鹽湖中間部位（圖5）。鹽下層基底斷層、先存構造的有無對區域擠壓作用的響應，表現在構造樣式的差異（圖6）。結合區域重力異常平面分布（圖7）、東西向地震剖面（圖8）反射特征分析，老地層及古構造的存在起到阻擋作用，導致古隆起發育區沿地層變化邊界發生強烈構造變形。在古隆起北側形成近東西向展布的鹽體，逆沖斷層也受變換帶的影響呈向北甩開的弧形斷層樣式。

2 克拉蘇構造帶西部有利勘探目標

圖5 庫車坳陷古近系膏鹽巖厚度分布圖

圖6 克拉蘇構造帶西部東、中、西段南北向剖面圖

圖7 克拉蘇構造帶重力異常平面分布圖

圖8 克拉蘇構造帶東西向地震剖面圖

根據克拉蘇構造帶斜向擠壓應力、鹽湖、先存古構造分布的差異、區域上3因素的耦合作用，對克拉蘇構造帶西部進行精細建模，劃分出5種構造類型（表1），對其構造變形樣式及規律進行分析，認為：雁列型及突發構造型由于古隆起和應力分量差異帶來的擠壓差異以及遠離鹽湖區帶來的剛性破碎化變形，具備圈閉集中發育的有利條件，是勘探的有利目標。

隨著克深區段的探明程度逐漸升高，而克拉蘇構造帶西部成藏及保存條件有利、構造背景好、斷裂極其發育，向克拉蘇構造帶西部進軍成為重要勘探戰略方向。從上述對克拉蘇構造帶西部構造變形主控因素的分析來看，克深斷裂構造帶與拜城斷裂構造帶發育的突發型構造和雁列式圈閉群為主攻類型目標。

2.1 突發構造類型

突發構造發育的關鍵是反沖作用，從研究區目前的構造變形主控因素分析，分兩種情況。第一種是在拜城斷裂構造帶中段區域受溫宿古隆起、西秋古隆起的阻擋，同時該區域同沉積作用所引起的差異重力負載驅動鹽巖向擠壓變形的兩側流動，應力釋放于鹽下斷塊體內部，因此，形成了博孜區段破碎型大突發構造（破碎是指斷裂發育，較密集斷開鹽下塊體；大突發是指多個斷塊組成一個大塊體，四面均被鹽巖包裹，封堵條件好，成藏有利）。目前在大突發構造區域內已發現多個氣藏，如博孜1氣藏、博孜9氣藏等，該類構造具備大氣藏滾動勘探的潛力。第二種是在克深斷裂構造帶東段雙鹽湖之間發育的完整型突發構造，南北向看往往發育在鹽湖邊界、且位于鹽上地層拐點附近，因應力集中，斷塊內形成向上突破的塊體[14-15]，由于上覆鹽巖層較厚，構造縱橫向變形空間大，構造形態較完整，整體含氣可能性大。目前，該區域在大北12、大北9等突發構造高部位完鉆的大北12井、大北9井測試獲高產工業氣流，證實了該區域突發構造集中發育，由于具備整體含氣可能，是增儲上產的有利區塊。

表1 克拉蘇構造帶西部不同斷裂帶各段構造類型表

2.2 雁列式圈閉群

位于克深斷裂構造帶中部和拜城斷裂構造帶中部，由于受南天山擠壓的東西向差異，克拉蘇構造帶西部地區受到斜向擠壓應力影響，在構造區段間發育一系列北西軸向的雁列式圈閉，即克深斷裂構造帶中段雁列式圈閉（博孜3圈閉群）、拜城斷裂構造帶中段雁列式圈閉群（博孜1圈閉群）。目前，這兩個主要的雁列式圈閉群預探均獲得了重大發現，博孜3圈閉群博孜3區塊高點已完鉆博孜3井，博孜1圈閉群博孜1區塊高點已完鉆博孜1井，兩口井測試均獲高產工業氣流，為類似雁列式圈閉群鉆探提供了依據。

3 結論

1）塑性膏鹽巖、區域擠壓應力、基底先存構造等3因素分段主控構造差異變形規律：大北區段主要受雙鹽湖影響，主要發育楔形沖斷疊瓦構造；博孜—大北區段受斜向擠壓，雙鹽湖及古隆起的3因素共同影響，發育完整突發構造樣式、大規模推覆構造樣式及楔形沖斷疊瓦構造樣式；博孜區段主要受古隆起阻擋，發育破碎型突發構造樣式；阿瓦特—博孜區段構造轉換帶主要受應力斜向擠壓及單鹽湖影響，構造樣式為楔形沖斷疊瓦，發育雁列式圈閉群。

2）在藻鹽層區域，由于發育古構造對應力阻擋而易于產生的破碎型突發構造、發育于雙鹽湖之間的完整型突發構造是首選勘探目標。

3）博孜—大北區段構造轉換帶雁列式圈閉群、阿瓦特—博孜區段構造轉換帶雁列式圈閉群具有巨大勘探潛力，是該區的重點勘探領域。