吐哈盆地深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及油氣勘探前景

李成明 劉俊田 倪聯(lián)斌 樊尚武

（中國(guó)石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院 ）

0 引言

吐哈盆地深層指上石炭統(tǒng)—三疊系，上覆侏羅系—第四系厚度大，其地震資料信息受中—下侏羅統(tǒng)煤系屏蔽影響較大。1995 年，在盆地南部庫(kù)木凸起的艾參1 井處發(fā)現(xiàn)魯克沁稠油富集帶[1]，油—巖對(duì)比和油氣成藏特點(diǎn)研究[2-5]表明，該帶油氣應(yīng)來(lái)源于北面臺(tái)北凹陷深埋的中二疊統(tǒng)桃東溝群，但其具體分布一直難以落實(shí)。

通過(guò)對(duì)吐哈盆地深層的油氣地質(zhì)研究，明確了上石炭統(tǒng)、中—上二疊統(tǒng)、三疊系均發(fā)育烴源巖和儲(chǔ)蓋組合[6-7]，具有基本油氣地質(zhì)條件和勘探潛力[8]；明確了中—上三疊統(tǒng)前陸盆地的原型盆地類型及其分布與沉積格局[6,9-11]；對(duì)于中—上二疊統(tǒng)，重點(diǎn)勘探地區(qū)臺(tái)北凹陷的具體構(gòu)造地層格架認(rèn)識(shí)不清，對(duì)原型盆地的認(rèn)識(shí)爭(zhēng)議較大，有研究者認(rèn)為屬于擠壓性盆地或前陸盆地[6,9-10,12]，也有人認(rèn)為屬于張性斷陷盆地[13-14]，對(duì)受控于原型盆地性質(zhì)的油氣地質(zhì)條件和成藏特點(diǎn)的系統(tǒng)研究認(rèn)識(shí)極少；對(duì)于上石炭統(tǒng)，有研究者對(duì)其油氣地質(zhì)條件進(jìn)行了探索性研究，研究對(duì)象局限在盆地南部艾丁湖斜坡淺埋區(qū)的海相地層[7]和盆地東部哈密坳陷以火山巖為主的地層[15]。總體上，對(duì)吐哈盆地深層研究認(rèn)識(shí)成果較少或限于局部，對(duì)盆地構(gòu)造地層格架的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)比較薄弱或不明確，特別是重點(diǎn)層系中二疊統(tǒng)、潛在層系上石炭統(tǒng)和重點(diǎn)勘探部位臺(tái)北凹陷，構(gòu)造地層格架認(rèn)識(shí)不清，原型盆地類型、期次和疊置改造特點(diǎn)不明確，直接影響了油氣成藏特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，難以有效指導(dǎo)深層油氣勘探。

本文的側(cè)重點(diǎn)在于試圖進(jìn)行石炭紀(jì)—三疊紀(jì)盆地演化特點(diǎn)及其期次、各期原型盆地性質(zhì)研究，并結(jié)合盆地內(nèi)部資料和前人對(duì)吐哈盆地及其鄰區(qū)的大地構(gòu)造背景研究認(rèn)識(shí)，辯證分析深層地層格架的控制因素和盆—山轉(zhuǎn)換關(guān)系，綜合分析盆地發(fā)展、演化及改造特點(diǎn)，進(jìn)一步分析深層油氣勘探前景。

1 石炭紀(jì)—三疊紀(jì)原型盆地及其演化

吐哈盆地位于哈薩克斯坦板塊東南部，地處哈薩克斯坦板塊、塔里木—華北板塊、西伯利亞板塊會(huì)聚部位（圖1）；盆地北界為博格達(dá)山—哈爾里克山，南界為覺羅塔格山；受南、北界山脈擠壓夾持，盆地分布呈東西長(zhǎng)條狀，面積為5.3×104km2。盆地充填地層包括石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系、第四系，為古生界—新生界多期疊合盆地。

圖1 吐哈盆地區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)文獻(xiàn)[1]，有改動(dòng)）Fig.1 Regional geological map of Turpan-Hami Basin (modified after reference [1])

1.1 吐哈盆地石炭紀(jì)—三疊紀(jì)大地構(gòu)造背景

吐哈盆地與鄰近的準(zhǔn)噶爾盆地大地構(gòu)造位置近似，位于哈薩克斯坦板塊東南緣，該區(qū)域的地殼主要由前震旦紀(jì)古陸碎塊、古生代大陸邊緣巖系和大洋巖石圈殘片等組成[16-17]。平面上，從南向北山、盆相間，依次為覺羅塔格（康古爾）晚古生代造山帶、吐哈盆地（地塊）[18]、博格達(dá)—哈爾里克晚古生代造山帶、準(zhǔn)噶爾盆地（地塊）、卡拉麥里—麥欽烏拉晚古生代造山帶、三塘湖盆地（地塊）、阿爾泰古生代造山帶，相鄰單元的古生界—新生界地層結(jié)構(gòu)明顯不同（圖2）。

圖2 吐哈盆地及鄰區(qū)地層結(jié)構(gòu)對(duì)比圖Fig.2 Stratigraphic structure correlation between Turpan-Hami Basin and its adjacent areas

吐哈盆地及其鄰區(qū)由于地處三大板塊會(huì)聚處，大地構(gòu)造環(huán)境影響因素復(fù)雜，研究認(rèn)識(shí)較多。從板塊構(gòu)造的角度，研究區(qū)在古生代受古亞洲洋及其板塊的影響[19-21]，古亞洲洋自震旦紀(jì)打開，洋殼俯沖至關(guān)閉發(fā)生在奧陶紀(jì)—石炭紀(jì)晚期[22-23]。基于此，準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地長(zhǎng)期被認(rèn)為從二疊紀(jì)甚至石炭紀(jì)開始就屬于擠壓性盆地[1,11,24-25]。

隨著準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地、三塘湖盆地石炭系、二疊系油氣勘探的深入[26-30]，盆地內(nèi)部被揭示的二疊系地層格架顯然與擠壓性盆地或前陸盆地的認(rèn)識(shí)出現(xiàn)了矛盾，2004 年李成明等根據(jù)吐哈盆地中二疊統(tǒng)具有張性斷陷回返的構(gòu)造地層格架特點(diǎn)提出了斷陷盆地的認(rèn)識(shí)[13]，2006 年方世虎等研究認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地二疊系具有斷陷充填特點(diǎn)及相應(yīng)的火山巖地球化學(xué)證據(jù)[14]。越來(lái)越多的二疊系、石炭系火山巖地球化學(xué)研究共同表明，3 個(gè)盆地及其周緣山系的火山巖均既具板內(nèi)裂谷特點(diǎn)，又有俯沖帶島弧特點(diǎn)[31-37]，指向活動(dòng)大陸邊緣弧后拉張環(huán)境，但是由于缺少同期洋盆存在的區(qū)域地質(zhì)直接證據(jù)，多數(shù)認(rèn)為屬于造山期后陸內(nèi)伸展裂陷的裂谷環(huán)境。石炭紀(jì)、二疊紀(jì)雙峰式火山巖、堿性花崗巖及與陸內(nèi)裂谷同成分雜巖相似的超基性雜巖也表明當(dāng)時(shí)處于伸展裂陷的構(gòu)造背景[23,38]。

總之，吐哈盆地在石炭紀(jì)—二疊紀(jì)時(shí)，總體處于拉張應(yīng)力環(huán)境。李錦軼認(rèn)為，石炭紀(jì)時(shí)吐哈地塊及其南緣康古爾、北緣博格達(dá)—哈爾里克整體處于活動(dòng)大陸邊緣[39-40]，博格達(dá)—哈爾里克準(zhǔn)蛇綠巖帶和康古爾準(zhǔn)蛇綠巖帶代表弧后盆地（裂谷或有限洋盆）[40-41]，沉積了巨厚的石炭系，吐哈地塊則具有古陸的特點(diǎn)。研究區(qū)所在板塊與南面的塔里木—華北板塊至晚二疊世才出現(xiàn)安加拉和華夏植物群的混生帶[23]，因此，吐哈地塊南面的古亞洲洋洋殼板塊俯沖消減完畢及研究區(qū)活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境趨于結(jié)束可能在晚二疊世。從這個(gè)角度，本文對(duì)二疊紀(jì)拉張應(yīng)力環(huán)境是由于造山后伸展造成的觀點(diǎn)有疑問，若是擠壓造山應(yīng)是區(qū)域性的，其中的伸展應(yīng)是局部的，但是，地塊之間與地塊內(nèi)部的二疊系與石炭系都具有拉張沉降的特點(diǎn)和近似的火山巖地球化學(xué)特點(diǎn)；再者，從吐哈地塊上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)、中二疊統(tǒng)的分布來(lái)看，兩者均屬拉張環(huán)境沉積，前者碎屑巖—碳酸鹽巖沉積分布于地塊南、北邊緣靠近裂谷部位，后者在地塊內(nèi)部的斷陷有分布，后者可能屬于弧后拉張的持續(xù)。

從二疊紀(jì)到三疊紀(jì)，拉張應(yīng)力何時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應(yīng)力，本文認(rèn)為，明顯的擠壓應(yīng)力出現(xiàn)時(shí)，前期裂谷巨厚沉積區(qū)必然回返造山，并造成相鄰古陸地塊成為名副其實(shí)的盆地區(qū)并開始大范圍的沉積，此時(shí)廣盆沉積和造山磨拉石出現(xiàn)代表張性應(yīng)力的終結(jié)。晚石炭世、早二疊世的碎屑巖、碳酸鹽巖沉積和中二疊世—晚二疊世早期的沉積范圍小，并且具有吐哈地塊總體作為古陸和剝蝕區(qū)的特點(diǎn)；中二疊世、晚二疊世早期出現(xiàn)的粗碎屑磨拉石建造（圖3），屬于張性斷陷正旋回沉積，不具有造山磨拉石建造的特點(diǎn)。中二疊世晚期—早三疊世地層沉積范圍雖然較廣，但普遍為以泥巖為主的“紅層”，且厚度變化小，化石稀少，顯示地塊—裂谷準(zhǔn)平原化的特點(diǎn)。地塊區(qū)顯著出現(xiàn)廣盆沉積和造山磨拉石的時(shí)期自中三疊世開始，中—上三疊統(tǒng)克拉瑪依組“磨刀石”砂礫巖沉積范圍廣，與下伏上二疊統(tǒng)上部—下三疊統(tǒng)以泥巖為主的“紅層”構(gòu)成反旋回沉積，具有造山磨拉石的特點(diǎn)。

圖3 吐哈盆地艾參1 井石炭系—三疊系綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive stratigraphic column of Carboniferous-Triassic in Well Aican 1 in Turpan-Hami Basin

根據(jù)深層巖性組合和地震反射特點(diǎn)，吐哈盆地內(nèi)部上石炭統(tǒng)—三疊系可以分為4 個(gè)構(gòu)造層，即上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)、中二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)、中—上三疊統(tǒng)。本文認(rèn)為，4 個(gè)構(gòu)造層分別對(duì)應(yīng)吐哈盆地（地塊）演化的4 個(gè)階段，即弧后拉張（古陸，邊緣沉降）、弧后拉張后期（除邊緣沉降外，古陸內(nèi)部出現(xiàn)多個(gè)斷陷）、弧后拉張結(jié)束（古陸與周圍裂谷準(zhǔn)平原化）、周圍裂谷回返造山與地塊區(qū)前陸盆地形成。

1.2 石炭紀(jì)—早二疊世——主動(dòng)大陸邊緣弧后拉張環(huán)境下的吐哈地塊古陸及其周圍裂谷

石炭紀(jì)時(shí)期，哈薩克斯坦板塊東部邊緣已經(jīng)受到古亞洲洋板塊的俯沖，整體處于活動(dòng)大陸邊緣大地構(gòu)造環(huán)境。在弧后拉張應(yīng)力作用下，地塊和裂谷相間，自南向北依次為康古爾裂谷、吐哈地塊、博格達(dá)裂谷、哈爾里克裂谷、準(zhǔn)噶爾地塊、卡拉麥里—麥欽烏拉裂谷、三塘湖地塊等（圖4）。在這些裂谷、地塊中，石炭系—二疊系火山巖均以鈣堿性火山巖為主，也有堿性火山巖和拉斑玄武巖，并具有一致的島弧型火山巖微量元素蛛網(wǎng)圖特點(diǎn)，正好表明裂谷、地塊都屬于大陸邊緣與洋殼俯沖有關(guān)的弧后拉張環(huán)境。有研究者根據(jù)火山巖地球化學(xué)特點(diǎn)認(rèn)為，博格達(dá)弧后盆地始于泥盆紀(jì)[42]。臧遇時(shí)等[43]對(duì)全球蛇綠巖的研究認(rèn)為蛇綠巖可以形成于威爾遜旋回的各個(gè)階段，可以形成于非洋殼區(qū)。對(duì)于卡拉麥里蛇綠巖分布區(qū)，李錦軼[23,44-45]研究認(rèn)為其為泥盆紀(jì)初期打開的弧后盆地或有限洋盆；趙恒樂等[46]根據(jù)蛇綠巖被上泥盆統(tǒng)不整合覆蓋的特點(diǎn)，認(rèn)為石炭紀(jì)時(shí)可能為大陸裂谷環(huán)境；趙磊等[47]根據(jù)蛇綠巖帶兩側(cè)志留系、泥盆系、石炭系濱淺海沉積的相似性研究認(rèn)為，晚古生代此處不存在大洋。

圖4 吐哈盆地石炭紀(jì)沉積古地理示意圖Fig.4 Sedimentary paleogeographic map of Carboniferous in Turpan-Hami Basin

吐哈地塊南、北山系均見巨厚的石炭系，石炭紀(jì)為裂谷區(qū)，北為博格達(dá)裂谷—哈爾里克裂谷，南為康古爾裂谷（圖5、圖6），沉積巖性組合為海相的碳酸鹽巖、碎屑巖、火山巖、火山碎屑巖，其中上石炭統(tǒng)厚度最大超過(guò)2500m。地塊內(nèi)部的南部艾參1 井等井鉆探厚度達(dá)600～1200m，地層厚度向地塊內(nèi)部變小（圖7），向地塊內(nèi)部方向，碳酸鹽巖、碎屑巖厚度急劇變小。估計(jì)地塊內(nèi)部大部分地區(qū)有陸上火山巖、火山碎屑巖沉積，同時(shí)也充當(dāng)南、北裂谷沉降區(qū)的物源區(qū)。

圖5 吐哈盆地構(gòu)造格局演化平面圖Fig.5 Plane map of structural framework evolution of Turpan Hami Basin

圖6 吐哈盆地演化剖面圖Fig.6 Structural evolution profile of Turpan-Hami Basin

圖7 吐哈盆地南部南北向地震剖面圖（剖面位置見圖5）Fig.7 NS direction seismic profile of the southern Turpan-Hami Basin (profile location is in Fig.5)

吐哈地塊內(nèi)部除臺(tái)北凹陷之外鉆遇下二疊統(tǒng)的井較多，一般沒有完全揭示，除地塊西南部（如艾參1井）外，主要為陸上火山巖，地震反射同相軸延伸距離短，“火山錐”反射結(jié)構(gòu)大多不明顯。地塊南、北邊緣為碎屑巖、火山巖與火山碎屑巖互層，可見碳酸鹽巖，厚度可超過(guò)1200m，總體仍反映地塊古陸周圍為主體沉降區(qū)的特點(diǎn)。

1.3 中二疊世弧后拉張持續(xù)背景下的斷陷沉降波及吐哈地塊古陸內(nèi)部

中二疊世屬于弧后拉張后期。隨著弧后拉張的繼續(xù)，在地塊內(nèi)部產(chǎn)生裂谷的雛形——斷陷。吐哈地塊內(nèi)部在中二疊世發(fā)育多個(gè)相互分隔的拉張斷陷，但巖漿活動(dòng)明顯比早二疊世少。吐哈地塊南部自東向西已揭示伊拉湖斷陷、魯克沁斷陷、沙泉斷陷、南湖斷陷等，北部的斷陷分布不清。由于與石炭紀(jì)類似仍屬拉張應(yīng)力環(huán)境，推測(cè)中二疊世吐哈地塊南、北邊緣仍為裂谷區(qū)，目前南北山系中二疊統(tǒng)分布較少，應(yīng)是中三疊世—第四紀(jì)長(zhǎng)期剝蝕的結(jié)果。各斷陷中二疊統(tǒng)厚度一般為200～400m，伊拉湖斷陷厚度較大，可達(dá)1800m。

地塊內(nèi)部的中二疊世斷陷沉降區(qū)無(wú)疑有利于烴源巖的沉積，并且由于周圍裂谷在中三疊世擠壓回返造山后總體地塊區(qū)沉降，部分?jǐn)嘞莸闹卸B統(tǒng)斷陷得以深埋并保存，成為重要的有效生烴區(qū)，如臺(tái)北凹陷中的斷陷；同時(shí)由于張性應(yīng)力在中三疊世以后轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應(yīng)力，部分?jǐn)嘞莼胤担缫晾嘞荩▓D8）、魯克沁斷陷（圖5）等均回返成為正向構(gòu)造帶。與地塊區(qū)對(duì)應(yīng)的裂谷區(qū)更是石炭系—二疊系烴源巖沉積有利區(qū)，并且范圍廣，但是由于中三疊世以后成為擠壓應(yīng)力釋放區(qū)全面回返，難以保存和深埋。

圖8 吐哈盆地西南部南北向地震剖面（剖面位置見圖5）Fig.8 NS direction seismic profile of the southwestern Turpan-Hami Basin (profile location is in Fig.5)

1.4 晚二疊世—早三疊世弧后拉張機(jī)制消失后吐哈地塊古陸與周圍裂谷準(zhǔn)平原化

晚二疊世中期，洋殼俯沖完全結(jié)束，洋盆完全關(guān)閉，弧后拉張機(jī)制消失，原裂谷區(qū)和地塊區(qū)差異沉降不明顯，裂谷與地塊準(zhǔn)平原化，地塊區(qū)原始沉積范圍較前期變大。在晚二疊世中期—早三疊世，吐哈地塊原始沉積的范圍較前期明顯擴(kuò)大，但以“紅層”為顯著特點(diǎn)，化石稀少，以泥巖為主夾少量的砂巖、砂礫巖，橫向分布較穩(wěn)定，巖性與厚度變化總體較小，層序旋回和區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合不明顯，不具有明顯差異沉降的特點(diǎn)，可以謂之真正的“準(zhǔn)平原化”。該時(shí)期沉積的地層劃分為倉(cāng)房溝群（圖9），現(xiàn)今主要分布在臺(tái)北凹陷及其南側(cè)和哈密坳陷，殘余厚度一般為200～500m。吐哈盆地西部、西南部及了墩隆起在侏羅紀(jì)及其以后長(zhǎng)期作為物源區(qū)被剝蝕。

圖9 吐哈盆地倉(cāng)房溝群殘余厚度圖Fig.9 Residual thickness map of Cangfanggou group in Turpan-Hami Basin

1.5 中三疊世以后陸—陸碰撞、裂谷回返造山及地塊區(qū)中—新生代廣盆的形成

在中二疊世末古亞洲洋關(guān)閉后，從洋—陸碰撞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛憽懪鲎玻恢腥B世開始，由于陸—陸碰撞的加劇，先期沉積巨厚的大陸邊緣裂谷成為擠壓應(yīng)力主要釋放區(qū)并開始全面回返造山，原裂谷區(qū)幾乎全面缺失三疊系且古生界開始遭受剝蝕；而在地塊區(qū)則相對(duì)沉降成為沉積主體區(qū)，吐哈地塊在中三疊世開始廣泛沉積，大套砂礫巖廣泛分布，與前期的“紅層”構(gòu)成反旋回，屬于經(jīng)典的磨拉石建造。雖然經(jīng)過(guò)侏羅紀(jì)以來(lái)的長(zhǎng)期改造與剝蝕，中—上三疊統(tǒng)仍大范圍分布（圖10），主要在南部、了墩隆起和西北部的布爾加凸起、葡萄溝凸起等缺失，厚度一般為400～800m，東部的三堡凹陷殘余厚度較大，最大可超過(guò)2000m。

圖10 吐哈盆地中—上三疊統(tǒng)殘余厚度圖Fig.10 Residual thickness map of Middle-Upper Triassic in Turpan-Hami Basin

吐哈盆地南面的康古爾裂谷回返形成的造山帶，存在東西向大規(guī)模深埋高溫高壓、弱應(yīng)力條件下形成的韌性剪切帶，已測(cè)得下石炭統(tǒng)韌性剪切變形最晚年齡為242.8Ma（即中三疊世初）[48]，恰好證明深埋和弱應(yīng)力條件的終止最早在中三疊世初，即大規(guī)模回返變淺、強(qiáng)烈擠壓造山應(yīng)在此之后。

隨著裂谷回返造山的持續(xù)，晚三疊世末—侏羅紀(jì)，吐哈地塊在靠近造山帶部位形成山前坳陷，地塊區(qū)從此開始了類前陸盆地階段，發(fā)育以山前坳陷為主的多期沉降區(qū)；侏羅紀(jì)末以后，主要在臺(tái)北凹陷疊置沉降區(qū)開始形成前陸沖斷帶構(gòu)造體系。當(dāng)然，由于吐哈盆地周圍有若干造山帶，盆地邊緣何處、何時(shí)、能否發(fā)育山前坳陷沉降區(qū)，取決于這些山前帶的活動(dòng)節(jié)奏及其之間的“博弈”。例如，吐哈盆地在中三疊世大規(guī)模粗碎屑沉積之后，晚三疊世—早侏羅世在東北部哈爾里克山前緣、西北部博格達(dá)山前緣、西南部覺羅塔格山前緣分別形成三堡凹陷、臺(tái)北凹陷、托克遜凹陷等山前坳陷沉降區(qū)主體；中、晚侏羅世則是在盆地北部博格達(dá)山、哈爾里克山前形成臺(tái)北凹陷、三堡凹陷山前坳陷沉降區(qū)主體。這些山前坳陷沉降主體區(qū)是烴源巖發(fā)育的有利部位。

1.6 深層原型盆地的后期改造

從石炭紀(jì)到三疊紀(jì)，吐哈地塊區(qū)經(jīng)歷了弧后拉張到陸—陸碰撞大地構(gòu)造環(huán)境的巨大改變，原型盆地從裂谷邊緣到陸內(nèi)斷陷再到前陸盆地，地層分布特點(diǎn)迥異。再者，上覆侏羅系—第四系前陸盆地的疊置，使原型盆地受到明顯改造，深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，并形成現(xiàn)今構(gòu)造單元格局。影響原型盆地改造的主要因素為應(yīng)力變化和上疊盆地的演化特點(diǎn)。

石炭紀(jì)—二疊紀(jì)的張性應(yīng)力在中三疊世開始轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應(yīng)力，其中，三疊紀(jì)末和侏羅紀(jì)末兩期較強(qiáng)的擠壓應(yīng)力對(duì)石炭系—二疊系原型盆地進(jìn)行了明顯的改造。擠壓應(yīng)力對(duì)中二疊統(tǒng)張性斷陷的改造最為明顯，在吐哈盆地南部，伊拉湖斷陷、魯克沁斷陷等斷陷的控制斷裂在三疊紀(jì)末至今由正斷層轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬樱箶嘞荽蠓然胤堤⑹ゴ罅坑行鸁N的深埋條件。中—上三疊統(tǒng)廣盆沉積受三疊紀(jì)末擠壓應(yīng)力作用產(chǎn)生的吐魯番斷裂、塔克泉斷裂、三道嶺斷裂等逆斷裂影響，逆斷裂上盤遭受廣泛剝蝕，并分別形成葡萄溝凸起、塔克泉凸起、了墩隆起等。

晚三疊世—第四紀(jì)總體北深南淺的前陸盆地不對(duì)稱沉降對(duì)石炭系—三疊系原型盆地進(jìn)行了長(zhǎng)期、大范圍改造。在吐哈盆地南部和了墩隆起，主要自三疊紀(jì)末開始，南部的三疊系—中二疊統(tǒng)剝蝕殆盡，加之侏羅系—第四系厚度小或部分層位沉積缺失，石炭系埋深淺，石炭系海相烴源巖基本不具備深埋大量生烴條件。在盆地西南部托克遜凹陷和東北部三堡凹陷，在晚三疊世—早侏羅世為前陸坳陷沉降有利部位，但侏羅紀(jì)末之后基本失去前陸坳陷沉降條件，甚至存在侏羅系部分剝蝕和白堊系沉積缺失，埋深較淺，上三疊統(tǒng)烴源巖有效生排烴量小。盆地北部的臺(tái)北凹陷在中三疊世以后長(zhǎng)期為前陸坳陷沉降部位，石炭系—三疊系保存最全，疊置埋深厚度大，有利于烴源巖的長(zhǎng)期有效生烴。

1.7 疊合盆地類型

吐哈盆地處于穩(wěn)定地塊區(qū)，基底構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，與周圍裂谷發(fā)育的古生界巨厚海相地層相比，其古生界厚度小甚至缺失，實(shí)際上整體是作為周圍裂谷的物源區(qū)并且多為陸相沉積（包括陸上火山巖），在地塊周圍因相對(duì)靠近裂谷區(qū)沉積厚度變大，中三疊世以后因周圍裂谷巨厚沉積受擠壓回返造山，并在地塊區(qū)盆地靠近造山帶一側(cè)形成壓陷沉降區(qū)，總體上使地塊區(qū)盆地具有類似于前陸盆地的結(jié)構(gòu)。

2 深層油氣賦存的基本特點(diǎn)與控制因素

2.1 深層3 期3 類原型盆地發(fā)育3 套烴源巖、4 套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合，可勘探層位多

石炭紀(jì)—早二疊世的裂谷期、中二疊世的地塊內(nèi)斷陷期、中—晚三疊世的前陸坳陷期均有利于烴源巖的沉積保存。石炭系—下二疊統(tǒng)發(fā)育海相暗色泥巖、石灰?guī)r烴源巖，有利分布區(qū)主要在地塊南、北邊緣靠近古裂谷部位；中二疊統(tǒng)發(fā)育斷陷湖相暗色泥巖烴源巖，主要分布在盆地內(nèi)部的伊拉湖斷陷、魯克沁斷陷及臺(tái)北凹陷內(nèi)部未落實(shí)的斷陷區(qū)；在三堡凹陷北部、托克遜凹陷西南部、臺(tái)北凹陷北部3 個(gè)前陸坳陷沉降有利部位發(fā)育上三疊統(tǒng)湖相暗色泥巖烴源巖。

石炭系—三疊系具有四大“粗—細(xì)”沉積旋回，形成4 套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合。石炭系—下二疊統(tǒng)，以海相砂巖、碳酸鹽巖等為儲(chǔ)層，主要以海相泥巖為蓋層；中二疊統(tǒng)，下部的砂巖與上部的湖相泥巖形成一套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合；上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)，上二疊統(tǒng)泉子街組大套砂礫巖為儲(chǔ)層，其上以泥巖為主的倉(cāng)房溝群為區(qū)域性蓋層；中—上三疊統(tǒng)主要以下部克拉瑪依組為儲(chǔ)層，以上三疊統(tǒng)湖相泥巖為區(qū)域性蓋層。

2.2 平面上深層地層分散充填決定了油氣的點(diǎn)式分布

石炭系—下二疊統(tǒng)裂谷沉積、中二疊統(tǒng)斷陷沉積分割性強(qiáng)，兩者的地層及烴源巖均具有多點(diǎn)分布的特點(diǎn)；中—上三疊統(tǒng)的沉積與烴源巖的分布因受控于多個(gè)山前坳陷沉降區(qū)同樣具有多中心的特點(diǎn)；加之晚三疊世以來(lái)前陸盆地期的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造分區(qū)，有效供烴區(qū)具有“點(diǎn)”式分布的特點(diǎn)，決定了油氣的“點(diǎn)”式分布與富集（圖11）。

圖11 吐哈盆地前侏羅紀(jì)構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.11 Pre-Jurassic structural units division of Turpan-Hami Basin

吐哈盆地深層已發(fā)現(xiàn)油氣分布于托克遜凹陷、臺(tái)北凹陷、庫(kù)木凸起、三堡凹陷4 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，涉及范圍廣，但是，目前僅發(fā)現(xiàn)伊拉湖、魯克沁、鄯深、四道溝4 個(gè)相互距離遠(yuǎn)、油氣藏特點(diǎn)差別很大的油田或含油氣構(gòu)造。伊拉湖油田主體為三疊系背斜常規(guī)油藏，位于托克遜凹陷西南一隅較小的上三疊統(tǒng)烴源巖有效生烴區(qū)，三疊系儲(chǔ)層較好；四道溝含油氣構(gòu)造三疊系背斜油氣藏位于三堡凹陷，儲(chǔ)層致密，以含氣為主，表明作為油氣源的上三疊統(tǒng)烴源巖演化程度較高，但由于三堡凹陷在侏羅紀(jì)末以后整體大幅抬升，該烴源巖已停止生排烴，致使三疊系油氣藏油氣后期供應(yīng)不足，加之油氣散失，油氣藏壓力低；魯克沁油田位于艾丁湖斜坡庫(kù)木鼻狀凸起，鼻狀凸起緊鄰臺(tái)北凹陷西部桃東溝群有效生烴區(qū)，為二疊系—三疊系大型鼻狀凸起復(fù)式稠油富集帶，已發(fā)現(xiàn)兩億噸級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量；鄯深含油構(gòu)造三疊系油藏油氣源來(lái)自臺(tái)北凹陷中部的丘東洼陷桃東溝群有效生烴區(qū)，油藏原油為成熟度較高的稀油，油藏埋深較大，儲(chǔ)層物性較差，構(gòu)造為滑脫沖斷相關(guān)背斜。

由于吐哈盆地深層油氣具有“點(diǎn)”式分布富集的特點(diǎn)，油氣勘探過(guò)程中應(yīng)盡量落實(shí)斷陷、裂谷等原型盆地部位和有利沉降區(qū)。

2.3 斷—坳復(fù)合對(duì)油氣賦存特點(diǎn)的影響

從石炭系到三疊系，由裂谷邊緣或斷陷多點(diǎn)局部沉積到廣盆沉積，具有斷—坳復(fù)合的特點(diǎn)，除了三疊紀(jì)末以來(lái)長(zhǎng)期抬升的了墩隆起外，中—上三疊統(tǒng)廣盆式沉積基本上覆蓋了中二疊統(tǒng)斷陷和石炭系裂谷沉積，中二疊統(tǒng)主力烴源巖得到了良好的覆蓋和封存，下侏羅統(tǒng)煤系生烴高壓層系也對(duì)石炭系—三疊系油氣具有良好的分隔和封存作用，加之?dāng)唷陿?gòu)造層內(nèi)部桃東溝群、上二疊統(tǒng)、中—上三疊統(tǒng)發(fā)育三大套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合，使桃東溝群烴源巖生排的油氣主要在二疊系、三疊系形成油氣藏。目前已發(fā)現(xiàn)上二疊統(tǒng)、中—上三疊統(tǒng)兩大套含油層系，其中中—上三疊統(tǒng)油藏居多，這與中—上三疊統(tǒng)儲(chǔ)蓋組合分布范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于并覆蓋中—上二疊統(tǒng)有關(guān)。

上二疊統(tǒng)油藏目前僅在魯克沁油田有發(fā)現(xiàn)，以斷陷扇三角洲前緣薄砂層背景下的斷鼻—斷塊、斷塊—巖性復(fù)合油藏為主，其次為上超地層油藏。從二疊系的多斷陷沉積格局看，斷控沉積體系控制的大型巖性復(fù)合圈閉、斷—坳結(jié)構(gòu)下的大型上超地層圈閉也應(yīng)是中二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)有利的成藏圈閉模式，潛力較大。

2.4 疊合沉降區(qū)為烴源巖有效生排烴區(qū)和油氣分布有利區(qū)

石炭系—三疊系3 套烴源巖在盆地內(nèi)部均呈多“點(diǎn)”式分布，但由于三疊紀(jì)末以來(lái)擠壓抬升和前陸盆地差異化的疊置改造，只有繼承性的臺(tái)北凹陷、托克遜凹陷、三堡凹陷沉降區(qū)成為了有效生烴區(qū)，形成3 個(gè)含油氣系統(tǒng)。其中，臺(tái)北凹陷為全層系繼承性沉降區(qū)，為主力生烴區(qū)。

臺(tái)北凹陷是中二疊統(tǒng)主力烴源巖的主要沉積和保存區(qū)，自三疊紀(jì)末直至第四紀(jì)連續(xù)沉降，烴源巖持續(xù)深埋，烴源巖演化程度高，自三疊紀(jì)末以來(lái)長(zhǎng)期生排烴，臺(tái)北凹陷及其南面的艾丁湖斜坡區(qū)均成為油氣運(yùn)移聚集有利部位；從臺(tái)北凹陷中二疊統(tǒng)烴源巖已進(jìn)入成熟—高成熟演化階段來(lái)看，臺(tái)北凹陷油氣藏類型應(yīng)主要為輕質(zhì)油油藏和氣藏。臺(tái)北凹陷北部靠近博格達(dá)石炭紀(jì)—早二疊世裂谷，可能發(fā)育石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖，但埋深太大。

托克遜凹陷、三堡凹陷在侏羅紀(jì)作為前陸坳陷鼎盛時(shí)期的重要沉降區(qū)，上三疊統(tǒng)烴源巖均持續(xù)深埋生烴并成藏，但是侏羅紀(jì)末以后總體上抬升，烴源巖生排烴基本處于停滯狀態(tài)。

盆地南部的伊拉湖、魯克沁、沙泉、大南湖等桃東溝群烴源巖分布區(qū)，自三疊紀(jì)末以來(lái)處于持續(xù)抬升的部位或受斷陷回返變淺，均未有效排烴。盆地南部石炭系及石炭系烴源巖有利分布區(qū)受了墩隆起及艾丁湖斜坡三疊紀(jì)末以來(lái)長(zhǎng)期抬升的影響，勘探潛力大打折扣。

2.5 改造復(fù)合正向區(qū)有利于油氣富集和復(fù)式油氣聚集帶的形成

臺(tái)北凹陷疊合沉降區(qū)為主力生烴區(qū)，受多期疊置沉降影響，臺(tái)北凹陷總體中間低、四周高，二疊紀(jì)、三疊紀(jì)形成的古構(gòu)造區(qū)帶多被斜坡化、鼻狀凸起化。但是，中—上二疊統(tǒng)多斷陷格局、多方向沉積體系、復(fù)雜的地層格架孕育了大量的巖性復(fù)合圈閉機(jī)會(huì)，并且在斜坡化改造過(guò)程中可形成新圈閉。同時(shí)，二疊系在從二疊紀(jì)的張性應(yīng)力到三疊紀(jì)末以來(lái)的擠壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變過(guò)程中，也有斷陷回返的構(gòu)造形成機(jī)制和區(qū)帶、圈閉形成機(jī)會(huì)。

魯克沁油田所在的庫(kù)木復(fù)式鼻狀凸起是典型的改造復(fù)合正向區(qū)。中二疊統(tǒng)古斷陷在三疊紀(jì)末全面回返，形成了玉北、魯克沁構(gòu)造帶，并與連木沁古斷陷回返及馬場(chǎng)南古凸起等復(fù)合，形成了庫(kù)木大型復(fù)式鼻狀凸起。該鼻狀凸起自三疊紀(jì)末形成以來(lái)，北西低、南東高的鼻狀斜坡趨勢(shì)持續(xù)加強(qiáng)，一直是北面桃東溝群有效生烴區(qū)生成的油氣運(yùn)聚的有利方向，并且伴隨著斜坡趨勢(shì)加強(qiáng)及其構(gòu)造變動(dòng)，油氣長(zhǎng)期在地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的二疊系及三疊系中輸導(dǎo)、調(diào)整，最終形成了現(xiàn)今多含油氣層系、多圈閉類型的復(fù)式斜坡鼻狀凸起油氣富集帶（圖12）。

圖12 吐哈盆地魯克沁稠油聚集帶東西向二疊系—三疊系油藏地質(zhì)剖面圖Fig.12 EW direction geological section of Permian-Triassic oil reservoir in Lukeqin heavy oil accumulation zone in Turpan-Hami Basin

3 深層油氣勘探前景

3.1 石炭系—下二疊統(tǒng)

石炭系—下二疊統(tǒng)在吐哈地塊南、北相對(duì)靠近古裂谷邊緣沉積區(qū)沉積厚度較大，烴源巖沉積相帶相對(duì)較好。其中，西南部有臺(tái)地碳酸鹽巖和大套暗色泥巖沉積，但埋深偏小，普遍未成熟—低成熟，可以考慮在成熟度較高部位進(jìn)行評(píng)價(jià)研究；北部臺(tái)北凹陷因靠近博格達(dá)古裂谷區(qū)，石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖發(fā)育條件應(yīng)較好，但埋深普遍較大，還沒有鉆井揭示石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖，烴源巖具體的有利沉積相帶不清，但在埋深較小構(gòu)造的勘探中值得關(guān)注和兼顧。盆地東部哈密坳陷鉆井與地震資料已基本證實(shí)石炭系—下二疊統(tǒng)普遍為陸上火山巖，不利于烴源巖發(fā)育，前景很小。

3.2 中—上二疊統(tǒng)

中二疊統(tǒng)發(fā)育多個(gè)相互分隔的斷陷，斷陷作為典型的差異沉降類型，有利于烴源巖的沉積。臺(tái)北凹陷為古生界—新生界繼承性沉降區(qū)，有利于中二疊統(tǒng)烴源巖的保存和深埋生烴。以中二疊統(tǒng)為烴源巖，已發(fā)現(xiàn)魯克沁稠油富集帶和鄯深稀油油藏，但作為其油氣源指向的臺(tái)北凹陷深埋區(qū)的斷陷格局還沒有證實(shí)。針對(duì)大面積的臺(tái)北凹陷區(qū)，可以考慮深井風(fēng)險(xiǎn)勘探，多種資料綜合分析深層地層格架、落實(shí)經(jīng)過(guò)疊置改造后的區(qū)帶，探索斷陷結(jié)構(gòu)背景下的巖性油氣藏、地層油氣藏及高成熟油氣藏等。

3.3 中—上三疊統(tǒng)

吐哈盆地西南部的托克遜凹陷、東北部的三堡凹陷在晚三疊世—早侏羅世為類前陸坳陷優(yōu)勢(shì)沉降區(qū)，發(fā)育烴源巖，均已發(fā)現(xiàn)油氣，其中三堡凹陷生烴區(qū)較大，針對(duì)特低滲透油氣，有待通過(guò)工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效突破。臺(tái)北凹陷上三疊統(tǒng)也屬于類前陸坳陷沉降區(qū)，利于烴源巖發(fā)育，值得關(guān)注和兼探。臺(tái)北凹陷三疊系全面覆蓋石炭系—二疊系及其烴源巖，也是石炭系—二疊系油源油氣運(yùn)聚指向的有利層位。

4 結(jié)論

（1）從原型盆地的角度看，吐哈盆地深層上石炭統(tǒng)—三疊系是活動(dòng)大陸邊緣的地塊從弧后拉張到陸—陸碰撞結(jié)束的比較連續(xù)的、完整的記錄，經(jīng)歷了古陸到盆地，自下而上形成了4 個(gè)地層結(jié)構(gòu)具有明顯差別的構(gòu)造層：石炭紀(jì)—早二疊世，在弧后拉張背景下，吐哈地塊作為古陸區(qū)，其南、北發(fā)育裂谷，在古陸南、北邊緣靠近裂谷部位發(fā)育海相地層及烴源巖；隨著弧后拉張的繼續(xù)，斷陷沉降機(jī)制波及古陸內(nèi)部，中二疊世在地塊區(qū)形成多個(gè)相互分隔的斷陷并發(fā)育湖相烴源巖；隨著洋殼俯沖結(jié)束導(dǎo)致弧后拉張機(jī)制的結(jié)束，在晚二疊世—早三疊世，裂谷、斷陷沉降不再持續(xù)，導(dǎo)致裂谷與地塊準(zhǔn)平原化；大洋關(guān)閉之后逐漸進(jìn)入陸—陸碰撞，中三疊世地塊周圍裂谷回返造山，地塊相對(duì)沉降并進(jìn)入廣盆沉積階段和前陸盆地階段。

（2）吐哈盆地深層受到侏羅系—第四系前陸盆地巨厚構(gòu)造層的疊置，張性沉降地層格架受到長(zhǎng)期擠壓應(yīng)力的改造，深層構(gòu)造格局發(fā)生了很大改變，以臺(tái)北凹陷為主的疊置沉降區(qū)及其周圍是油氣勘探的有利部位，與反轉(zhuǎn)正向復(fù)合區(qū)帶、斷—坳復(fù)合地層格架等有關(guān)的油氣藏與油氣聚集帶類型具有較好的油氣勘探前景。