新疆油砂研究進展及找礦方向

馬小平,馮京,周繼兵,莊新國,范旭東,雷國民,孫海懷

摘? 要：新疆具有豐富的油砂資源。在常規石油資源日益減少和超高對外依存度的大背景下，加強油砂資源研究十分必要。文章綜合研究前人多年地質成果，從全國視角分析新疆油砂的分布特征、成礦條件及成礦模式，總結油砂研究進展，探討新疆油砂找礦方向并提出勘查建議。研究認為新疆油砂主要分布于含油氣盆地邊緣，成礦主要受構造和沉積相控制，成礦模式可分為斜坡運移型、斷裂運移型、抬升破壞型和古油藏破壞型。全疆可劃分為10個油砂勘查有利區，建議按照“主攻北疆、加快南疆、推進東疆”的部署思路，開展新疆油砂找礦和勘查評價。

關鍵詞：油砂;綜述; 成礦條件;成礦模式;找礦方向

油砂作為重要的非常規能源，開發利用潛力大，在全球能源供給結構中扮演重要角色[1]。隨著我國經濟對石油需求的持續增加，常規石油資源已難以滿足快速增長的石油消費，2020年我國石油對外依存度73%，如何保障石油供應安全、尋找替代能源成為重要研究課題[2-3]。新疆是我國油砂資源最為豐富的地區之一，賦存范圍廣，埋藏相對淺，品質比較好，具有很好的基礎研究和勘探開發潛力。以往油氣部門及科研院所陸續開展了全疆油砂的地質勘查和相關研究工作，以期了解油砂儲層特征、控礦因素和資源量等，積累了大量成果。但這些工作主要局限于單個礦區或地表露頭，未對全疆油砂的成礦條件和找礦工作進行總結和研究。雖然當前低迷的國際油價對生產成本較高的油砂資源開發利用有一定影響，但從長遠角度和戰略部署看，在常規石油持續減少和超高對外依存度的大背景下，對具有豐富資源量的新疆油砂開展研究十分必要。

1? 油砂分布及研究現狀

中國油砂研究始于20世紀90年代，牛嘉玉等對遼寧西部凹陷[4]、渤海灣盆地、克拉瑪依等地油砂露頭的形成與分布進行了研究，取得了一些勘查和開采可行性研究成果。21世紀初，隨著油資源短缺，油價上漲， 一些科研院所和企業組織紛紛投入油砂資源的利用研究，一系列油砂研究成果如雨后春筍般出現。2004—2005年期間新一輪全國油砂資源評價展開，以野外露頭為主，進行了大規模的摸底調查，實現了對我國油砂資源的初步評價。中石油按照“油砂發展五年規劃”，對全國12個盆地的50個油砂礦點進行了調研和野外踏勘，基本摸清了油砂的分布特征和資源量[5]。中國地質調查局油氣資源調查中心綜合評價前十位的油砂礦帶依次是準噶爾盆地烏爾禾、紅山嘴、黑油山、白堿灘礦帶，松遼盆地圖牧吉礦帶，四川盆地厚壩礦帶，柴達木盆地油砂山礦帶，鄂爾多斯盆地廟灣-四郎廟礦帶，準噶爾盆地喀拉扎礦帶，二連盆地吉爾嘎郎圖礦帶[6]。研究表明，中國油砂資源主要發育于中新生代地層中，具點多面廣、層位多、厚度小、含油率中等、油質較好、資源潛力大且分布不均衡等特點[7]。全國油砂地質資源量為59.7×108? t，可開采資源量為22.6×108? t，主要分布于24個含油砂盆地106個礦帶中，準噶爾、塔里木、柴達木、松遼、鄂爾多斯、羌塘和四川等7個盆地油砂地質資源量為52.9×108? t，占全國總資源量的88.6%[8-9]。

新疆油砂分布廣泛，主要分布在準噶爾盆地、塔里木盆地、吐哈盆地等大型盆地邊緣地帶。準噶爾盆地西北緣預測油砂油資源量14.3×108 t，塔里木盆地周緣預測油砂油資源量12.3×108 t，兩個盆地總預測油砂油資源量26.6×108 t，占全國總量45%[10]。新疆油砂研究程度相對較高的地區為準噶爾盆地西北緣的烏爾禾、白堿灘、黑油山、紅山嘴，吐哈盆地北緣七克臺5個區塊。其它地區油砂投入的地質工作較少，僅中國地調局油氣資源調查中心在新疆主要盆地邊緣先后實施了數口鉆井，均見油砂礦顯示。準噶爾盆地西北緣是目前國內發現規模最大的油砂分布區，20世紀90年代新疆石油管理局初步估計油砂資源量472.9×104? t。2004年中國石油勘探開發研究院在準噶爾盆地西北緣開展油砂地質調查工作，發現100 m以淺油砂油資源量9 881×104? t。2012年新疆油田分公司在風城油砂礦探明油砂油地質儲量4186×104 t，開展的SAGD先導實驗取得良好效果。2014—2020年，新疆地礦局在準噶爾盆地西北緣開展油砂資源調查評價，估算油砂油資源量1.8×108 t。前期成果為新疆油砂的研究提供基礎數據資料（表1）。

2? 成藏條件及成藏模式

油砂的成藏條件和成礦模式與盆地類型、構造位置和構造演化密切相關。近年來，我國學者對國內不同盆地油砂的成藏條件和成礦模式進行了探討。單玄龍等將我國油砂按形成構造背景的不同劃分為東部伸展盆地油砂、西部擠壓盆地油砂、中部過渡盆地油砂和南部地臺盆地油砂[11]。崔鑫等認為西部地區油砂的形成是盆地持續改造使古油藏氧化降解，成藏模式主要為多級斜坡逸散型、多期疊合抬升型和逆沖斷裂疏導型[12]。東部地區油砂則與油氣側向長距離運移時的降解逸散作用有關，成藏模式為單斜坡逸散型、構造反轉抬升型和拉張斷裂疏導型。胡文瑞總結提出了我國油砂“三型三控”的富集成礦特征，3種類型是古油藏破壞型、斜坡逸散型、次生集聚型，3個主控因素是砂體圈閉控油、不整合面及斷層導油、降解稠化成油[13]。趙群等指出油砂成礦控制因素是豐富的油源、良好的儲層砂體、必要的疏導體系、蓋層封閉和降解稠化，可劃分為緩傾單斜成礦模式和受壓盆緣成礦模式[14]。拜文華等認為大型油砂礦多分布于盆地的斜坡及邊緣，其中復雜斜坡逸散型油砂成礦主要受斷裂、不整合、砂體控制[15]。王祝彬等按油砂礦構造成因分為斜坡逸散型、中央隆起抬升型、低凸起遮擋型、次生集聚型及古油藏破壞型[16]。韓志強根據原油來源和成礦過程建立了原生運移型、抬升改造型、次生運移型等3種油砂成藏模式[17]。

對于油砂的成礦類型應據不同盆地、不同區塊特點具體分析。本文將成礦模式總結為“兩類四型”，即運移類和破壞類。運移類包括斜坡運移型和斷裂運移型;破壞類包括抬升破壞型和古油藏破壞型。4種成礦類型并不是孤立或絕對的，有時也存在2種模式疊置發生，如抬升運移復合型：①斜坡運移型。一般出現在前陸盆地構造比較簡單的大型斜坡帶和前隆帶的淺部[18]。盆地前淵凹陷區深部成熟烴源巖生成的大量原油在構造擠壓作用下，由不整合面、相互疊置或斷裂溝通的砂體向淺部運移，大部分與大氣相連的砂體表現為氧化環境，儲層溫度適合微生物活動，原油易受水洗、氧化和生物降解作用的影響，粘度達到一定級別后，遇到適當蓋層和阻力即聚集成油砂礦藏[19]。形態上多呈地表披覆狀、淺層透鏡體狀、上傾尖滅狀等。該種模式形成的油砂礦遷移距離最長、規模最大。如阿爾伯達盆地油砂、伏爾加-烏拉爾盆地油砂、準噶爾盆地西北緣油砂[20-21]（圖1）;②斷裂運移型。一般發生在裂谷盆地或被動大陸邊緣盆地環境中，斷裂與烴源巖成熟同時發生或早于烴源巖成熟。斷裂將地表水引入地下，與經歷氧化和水洗的原油接觸，原油主要沿斷裂帶運移至淺部，輕組分通過斷層泄漏，大量瀝青質殘留，后被蓋層巖石封閉，形成油砂礦藏。該種成礦模式形成的油砂垂直運移距離遠、規模較小。如南里海盆地油砂、吐哈盆地七克臺油砂[18-22]（圖2）;③抬升破壞型。一般形成于前陸盆地褶皺沖斷帶淺部，原始油藏被后期構造運動逆沖抬升，在此過程中常常發生一定程度的原油運移，在淺層或地表強烈的氧化、水洗和生物降解等作用下形成油砂礦[23]。其規模受原始油藏大小和后期抬升范圍控制，一般分布較小（圖3-a）。如尤因塔盆地北部油砂、鄂爾多斯盆地南部廟灣油砂、準噶爾盆地南部喀拉扎油砂等;④古油藏破壞型。一般發育于內克拉通盆地，原始古油藏在后期構造演化中被區域性整體抬升，在近地表區域遭受剝蝕氧化和生物降解形成油砂礦[18]。因古油藏規模和抬升范圍相對較大，形成的油砂礦規模也較大（圖3-b）。如東西伯利亞油砂、黔南凱里油砂等。

近年來，對于新疆油砂的研究也取得較多進展和豐碩成果。李鋒等研究認為喀拉扎油砂的形成與烴源巖、儲層條件、構造活動有關，成藏模式可以總結為抬升改造型[24]。韓欣澎綜合分析和什托洛蓋盆地布龍果爾地區油砂成藏模式為抬升改造型， 成礦條件包括良好的生儲蓋組合有利于油砂礦的形成，逆沖斷層與儲層中孔裂隙相互配合成為運移通道，背斜高部位置是油砂成礦場所[25]。賀文同綜合烴源巖條件、油砂儲層條件及構造活動特征分析認為區域動力是庫車坳陷巴什基其克油砂成礦的必要條件[26]。魏偉等發現構造運動使喀什凹陷周緣抬升，斷裂發育，早期油藏被破壞是形成喀什油砂的主要因素[27]。劉同慶提出吐哈盆地七克臺油砂屬于斷層運移型成藏模式，構造、沉積相、儲層物性及蓋層發育是油砂成礦的重要因素[22]。另外，關于準噶爾西北緣油砂的研究也較多，臧春艷等研究認為準西油砂分布在三疊系克拉瑪依組、侏羅系齊古組和白堊系吐谷魯組地層中，油砂層多，厚度較大，含油率較高[28]。王嶼濤等發現地表油砂與重油、常規油漸變相關，多分布在地層超覆尖滅帶上[29]。余琪祥等指出準西油砂形成與喜馬拉雅運動密切相關，構造運動使古油藏全面抬升后原油向地表泄漏形成油砂[30]。劉興兵認為準西油砂礦是原油通過斷裂、不整合面及孔隙等向淺層砂體運移聚集后降解稠化形成[31]。關于準西油砂的成礦模式學者專家各持己見，有的學者認為準西油砂為受壓盆緣油砂成礦模式，有的學者則認為是復雜斜坡逸散型油砂成礦模式，也有人認為是斜坡降解型油砂成礦模式[14-15，18]。具體到各富集區，一些學者認為風城油砂的成礦模式為復雜斜坡散逸成礦模式，也有人認為風城白堊系油砂為遠源次生的油砂成礦模式[32-33]，還有專家通過研究水循環帶、氧化、瀝青封堵等作用，建立了白堿灘油砂 “披覆型”、“瀝青封堵型”和“上傾尖滅型”3種成礦模式[34]。

3? 找礦方向及勘查建議

隨著新疆油砂礦藏的發現和評價，取得以下找礦認識：①油砂主要分布于含油氣盆地邊緣，與盆緣擠壓背景下深部斷裂聯通原始油藏有關，由淺入深存在油砂-稠油-常規油的過渡關系，如準噶爾盆地西北緣推覆帶、準噶爾盆地南緣逆沖帶、塔里木盆地北緣山前逆沖帶等。②油砂礦的形成與展布和中新生代構造運動，尤其是與喜馬拉雅運動關系密切，構造變化使原始油藏泄露或破壞，油藏運移期主要斷裂伴生張應力的開啟為油藏運移提供動力和通道。油砂多出露于擠壓背斜軸部，伴生有沿背斜軸走向的逆沖斷層，如準南安集海油砂、塔里木盆地北緣巴什基奇克油砂、喀什坳陷克孜洛依油砂均位于背斜軸部;③油砂多產自中—新生界，油砂成礦受沉積微相控制，儲集層以碎屑巖為主，一般具高孔隙度和高滲透性。如準噶爾盆地西北緣烏爾禾、白堿灘、黑油山、紅山嘴一帶，扇三角洲和辮狀河三角洲前緣水下分流河道、辮狀河心灘沉積微相中的砂體大面積連片發育，具有埋藏淺、厚度較大、含油率較高的特點。

多年來，雖然取得一些新疆油砂研究成果，但資源家底尚未摸清。新疆地域廣闊，油砂資源潛力大，各大盆地均具油砂成藏基本條件，但全疆范圍內尚未系統開展油砂資源調查，資源分布和總量情況不明。油砂資源綜合評價和預測研究相對滯后，以往均為單一油砂礦點資源調查，對于分布廣泛且尚未暴露地表的潛在油砂資源預測，還需多領域多學科綜合攻關。應加強調查研究，力爭“十四五”期間基本完成新疆油砂資源調查與評價，基本摸清油砂資源家底，建立全疆油砂資源數據庫;優選一批油砂遠景區和普、詳查區，初步建成油砂勘探開發示范基地;建立一套適合于新疆不同盆地、不同類型的油砂找礦理論及勘探開發技術體系。應按照“主攻北疆、加快南疆、推進東疆”的油砂勘查總體部署，強化基礎調查，提高服務意識，開展新疆油砂調查評價工作。首先在重點盆地或地區以與油氣相關的逆沖推覆匹配斷裂構造帶或次級構造單元為評價單元，圈定遠景區，開展油砂資源調查評價，優選油砂普、詳查區;其次在普、詳查區內開展油氣地質剖面測量、油氣地質填圖、二維地震勘探、鉆探為主要手段的勘查，評價圈定油砂勘探區;再次在勘探區內開展鉆探及三維地震勘探，查明油砂資源儲量，開展油砂開采試驗，為實現油砂產能化提供依據。

本次論文綜合以往成果，對新疆油砂分布、成礦條件和成礦模式進行了詳細研究，是優選油砂有利區的主要依據。油砂有利區優選是油砂成礦條件和分布規律的集中表現，也是勘查成果和開發效益的綜合體現。研究認為新疆可劃分出10個油砂勘查有利區（圖4）。其中一類有利區3個，分別為準噶爾盆地西北緣有利區、準南有利區、塔里木盆地北緣有利區;二類有利區3個，分別為喀什坳陷有利區、吐哈盆地有利區、準東有利區;三類有利區4個，分別為豐布龍果兒有利區、伊犁盆地有利區、塔西南有利區和塔東南有利區。可按照有利區分類先后順序，合理推進部署找礦工作。

4? 結論

（1） 新疆油砂儲量豐富，主要分布于含油氣盆地邊緣，與盆緣擠壓背景下深部斷裂聯通油藏有關，由淺入深存在油砂—稠油—常規油的過渡關系。成礦主要受構造和沉積相控制，油砂儲層多為中新生代碎屑巖，一般具高孔隙度和高滲透性。

（2） 油砂的成藏條件和成礦模式與盆地類型、構造位置和構造演化密切相關，成礦模式可分為斜坡運移型、斷裂運移型、抬升破壞型和古油藏破壞型。新疆油砂成礦模式各有差異，斜坡運移型如準噶爾盆地西北緣油砂礦等，斷裂運移型如吐哈盆地七克臺油砂， 構造破壞型如準南喀拉扎油砂等。

（3） 新疆可劃分為10個油砂勘查有利區， 建議按照“主攻北疆、加快南疆、推進東疆”的部署思路，開展新疆油砂找礦和勘查評價，力爭十四五期間基本掌握油砂資源儲量與分布，推進油砂勘探開發利用，服務于國家能源資源安全和新疆經濟社會發展。

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Research Progress and Prospecting Direction of Oil Sands in Xinjiang

Ma Xiaoping1，3，4， Feng Jing2， Zhou Jibing5， Zhuang Xinguo1， Fan Xudong5，Lei Guoming2，Sun Haihuai3，4

（1.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，Ministry of Education，Wuhan，Hubei，430074，China;

2.Geological Party，BGMRED of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830000，China;3.No.1 Geological Party，BGMRED of Xinjiang，Changji，Xinjiang，831100，China;4.Turpan Jinyuan Mining & Metallurgy Co. LTD，Tulufan，Xinjiang，838200，China;5.No.9 Geological Party，BGMRED of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：Xinjiang is rich in oil sands. In this paper， the distribution， accumulation conditions and accumulation patterns of oil sands in Xinjiang are analyzed from the perspective of the whole country， and the research progress of oil sands in Xinjiang is summarized. The prospecting direction of oil sands in Xinjiang is discussed and the exploration suggestions are put forward. The study shows that the oil sands in Xinjiang are mainly distributed in the margin of petro-bearing basins and the mineralization is mainly controlled by tectonic and sedimentary facies. The reservoir-forming conditions and metallogenic models of oil sands are closely related to basin type， tectonic position and tectonic evolution. The metallogenic models can be divided into slope migration type， fault migration type， uplift destruction type and paleo-reservoir destruction type. The whole xinjiang can be divided into ten favorable areas for oil sands exploration. It is suggested to carry out oil sands prospecting and exploration evaluation in Xinjiang according to the general deployment idea of "focusing on southern and northern xinjiang and speeding up eastern Xinjiang". It is necessary to strengthen the research of oil sands resources in the context of the decreasing of conventional oil resources and the high degree of dependence on foreign countries.

Key words：Oil sands; Review; Accumulation conditions; Accumulation mode; Prospecting direction