塔里木盆地巴楚—麦盖提地区古构造研究

吴礼明，丁文龙，赵松，曾维特，游声刚

（中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083）

塔里木盆地巴楚—麦盖提地区古构造研究

吴礼明，丁文龙，赵松，曾维特，游声刚

（中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083）

随着塔里木盆地巴楚—麦盖提地区（巴—麦地区）油气勘探的深入，古构造演化研究对指导该地区油气勘探起着越来越重要的作用。以现今构造为基础，采用逐层回剥和平衡剖面原理恢复地层剥蚀厚度和古埋深，同时考虑压实校正影响来分析巴楚—麦盖提地区古构造演化。结果表明，巴楚—麦盖提地区自震旦纪以来，经历了加里东构造旋回、海西构造旋回、燕山构造旋回和喜马拉雅构造旋回等多期构造运动，构造格局发生多次调整。具体表现为：加里东期早期—中期，巴—麦地区为“北东低，西南高”构造格局；加里东晚期，调整为“北高，南低”的构造格局；海西期，巴楚地区为“北高，南低”，麦盖提地区则为“南高，北低”的构造格局；喜山期，麦盖提地区翘倾，正式转变为斜坡，同时巴楚地区隆升更为强烈，形成了“巴楚隆起，麦盖提斜坡”的现今构造格局。

古构造；构造格局；古埋深；巴楚—麦盖提地区

古构造恢复是含油气盆地研究的一项重要内容，对于了解盆地构造演化史、油气运移路径、分布规律等具有重要的指导作用。目前，对于含油气盆地的古构造恢复和再现古构造演化过程的研究已有多种方法，主要包括宝塔图复原法、厚度相减法、回剥分析法、平衡剖面法和沉积补偿法。随着信息技术的飞速发展和各种地质理论的不断完善，出现了一些古构造恢复的新思路和新方法［1-6］。例如：许浚远等［1］认为二维古构造恢复中将质点运动限制在剖面内，三维古构造恢复则要考虑质点空间运动轨迹，提出了三维古构造重建思路。漆家福等［2］提出了根据“地质平衡概念”编制复原古构造图，使编制出的古构造等高线图更合理。刘学峰等［3］将GIS技术引入含油气盆地研究中，将盆地古构造重建的数学建模方法与GIS集成，建立了基于GIS的盆地古构造重建模型。张立勤等［4］提出了用既是古不整合地貌定位标志，又是基底古构造沉降主要标尺的古水平面来实现古构造恢复的思路。

上述古构造恢复的方法和思路都是对古构造恢复基本原理的补充和发展，无论是古水平面、地震解释，还是三维构造重建，都运用到了平衡剖面和沉降补偿原理中的一些思想。以基本的地质构造理论为基础，寻找更加优越的地层恢复方法，并充分利用地球物理、地球化学和计算机技术进行三维立体化古构造重建，将成为未来古构造恢复的发展方向。

文中在充分利用地震、测井和钻井等资料的基础上，结合先进的计算机技术，恢复了研究区在重要时期的三维古构造形态，并对古构造的演化进行分析，为该区的油气勘探提供了依据。

1 区域地质构造

巴楚—麦盖提地区（巴—麦地区）位于塔里木盆地的中西部，跨越巴楚断隆和麦盖提斜坡2个二级构造单元。北西邻柯坪隆起，北东接阿瓦提断陷，南东与塘古巴斯坳陷相连，南西与喀什坳陷、莎车凸起、叶城坳陷为邻（见图1）。

图1 巴—麦地区及其周边构造区

2 古构造恢复

巴—麦地区是一个油气潜力巨大、勘探前景广阔而又存在诸多地质和勘探问题的区域［7-9］，研究其古构造恢复具有极其重要的地质意义。对巴—麦地区的古构造恢复的研究，虽然受诸多条件的限制，但可根据巴—麦地区地震测线较密集、地震数据较丰富的有利条件，对地震反射层位和数据属性在Landmark工作站上，采取逐层回剥方法进行地层剥蚀量计算和古埋深恢复，从而得到巴—麦地区古埋深图、剥蚀量图。综合利用现今构造图、古埋深图、剥蚀量图，并考虑压实校正的影响，来进行古构造恢复。

2.1 现今构造格局

现今构造等高线图和剖面图可以客观地反映研究区现今三维构造形态（见图2），同时也包含有大量古构造信息，是编制古构造图的基础资料［4］。从图2可以看出，北部为隆起，且隆起幅度较大；南部为斜坡，缓慢渐变。以6 400 m等深线为界，可分为2部分，即：东北为巴楚隆起；西南为麦盖提斜坡（麦盖提地区）。麦盖提斜坡埋深较大，为斜坡构造，向北至巴楚地区埋深逐渐变浅，成为隆起，说明现今保存的中寒武统顶界（T81）是东北高、西南低的构造格局。

图2 巴—麦地区反射层T81现今构造

2.2 剥蚀量计算

恢复地层剥蚀厚度的方法很多，常用的方法有地层对比法、参考层厚度对比法、沉积速率法、测井曲线法、镜质体反射率法、地震地层学法、最优化方法、沉积盆地波动方程法和磷灰石裂变径迹法等。每一种恢复方法都有各自的适用性。在实际应用中，应根据具体情况选择适合的剥蚀厚度恢复方法。

基于巴—麦地区地震资料丰富的特点，可采用地层结构外延法来估算剥蚀量。首先，在精细地震剖面解释的基础上，识别出主要不整合面。然后，根据靠近不整合面的未被剥蚀地层界面的发育特征、延伸趋势、断裂切割关系、褶皱变形特征等地层要素特点，按照相关变形特征和延伸趋势，恢复被剥蚀前地层的形态、发育特征和分布趋势。恢复后的地层界面与不整合面（剥蚀面）间的距离，即为被剥蚀掉地层的厚度（剥蚀量）［10］。运用此方法在Landmark工作站上估算剥蚀厚度，并处理成图。

具体步骤：1）根据时深关系，将时间剖面转换为深度剖面，并对不整合面、断层、褶皱进行精细解释；2）选择下伏距不整合界面最近的未受剥蚀的地层，根据其伸展形态、褶皱、断裂特征等，恢复不整合界面剥蚀前的地层形态，使其大致平行于所选地层；3）测算被剥蚀的地层厚度，并根据剥蚀量值绘制剥蚀古地貌平面图。

影响剥蚀量估算的重要因素有：地震剖面解释的测网密度和精度；削蚀点和削蚀范围的精确位置；时深转换关系等。

2.3 压实校正

与剥蚀作用相比，压实作用对古构造形态的影响较小。如果压实作用在整个构造剖面上是相对均匀的，那么它只是影响构造的幅度，对古构造形态的复原影响不大。

震旦纪—早古生代，塔里木陆块为一基底隆起的盆地，大陆边缘与原特提斯体系相连。早寒武世为最大海泛，至中奥陶世完成碳酸盐岩台地建设。晚奥陶世为晚加里东期重要的构造转折，以弧-陆碰撞为特点，大陆边缘转为挠曲盆地和浊流沉积。克拉通上形成2次碎屑岩海侵上超的假象和淹没台地。

巴—麦地区为塔里木盆地的一部分，在早古生代的时候，全区沉积相主要为台地边缘相，岩性以碳酸盐岩为主，且分布广泛［11-13］，在后期的压实过程中，厚度变化较小。由于震旦纪—早古生代地质历史时期的古构造恢复中沉积压实影响小，故可不考虑该地质时期的压实校正。早古生代—现今地质时期主要为碎屑岩沉积，需要根据该区地层孔隙度-深度关系，对其进行压实校正（见图3）。

图3 麦6井孔-深函数曲线

本次研究利用了巴—麦地区近20口井的声波时差曲线，采样间隔为0.125 m。

2.4 古埋深恢复

古厚度和古埋深的计算是通过回剥技术来实现的。回剥技术是采用反演方法来恢复沉降史的地史分析方法，其基本原理是质量守恒法则及沉积压实原理。随着埋深增加，地层负荷也增加，导致孔隙度变小，体积变小。故借助于孔隙度-深度关系可恢复地层古厚度和古埋深。

回剥技术建立在各地层保持其骨架厚度不变的前提下,从已知单井分层参数出发，按地层年代逐层剥出。其过程考虑沉积压实、间断及构造事件等因素，直至全部地层回剥为止，最终恢复出该井各地层的埋藏史（见图4）。埋藏史是以地质年代为横坐标，以某一点某地质界面相对于某参考面高程值为纵坐标，用以反映该点的沉降过程的曲线。

图4 巴—麦地区玉1、玉北4、和2井埋藏史

从各井埋藏曲线图可看出，不同地区在地质历史时期的埋藏深度有着较大的差别。在重要的大地构造运动中，各井位所处区域的隆升幅度也不相同，反映了地层在地质历史时期有较大的差异构造运动性质。

玉1井位于巴楚西段，在海西晚期和喜山期发生强烈隆升。玉北4井位于麦盖提斜坡麦2区块，从埋深上看，加里东中期、加里东晚期、海西早期、海西晚期、喜山期等构造运动地层抬升幅度没有明显差异。和2井位于巴楚隆起东段，喜山期发生了明显的隆升运动，抬升了近3 000 m。

3 古构造演化分析

现今构造图、剥蚀厚度图和残余厚度图的制作，可以很好地了解古构造格局并收集大量古构造信息，结合钻井、测井资料来进行压实校正，可得到较为合理的古构造图（见图5）。

图5 巴—麦地区不同地质时期古地貌立体演化

3.1 初期构造格局形成阶段

震旦纪到中奥陶世，塔里木盆地南北两侧均为被动陆缘拉张时期，盆地西南缘发育库地洋，巴—麦地区发育处于伸长背景的克拉通碳酸盐岩台地相［13-14］。中奥陶世末，盆地构造背景发生了从伸长向挤压环境的重大转化。从中奥陶世至晚奥陶世末经历了不断加剧的多期挤压构造作用。

寒武纪以前，加里东运动早期对整个塔里木盆地影响较大，但是对巴—麦地区的相对古构造格局影响却不大。这次运动在巴—麦地区形成一个大的不整合面T90，成为寒武系地层的底界。巴—麦地区为西南相对较高、东北相对较低的格局。

早中寒武世，巴—麦区以台地、浅海陆棚碳酸岩沉积为主，以上超方式沉积盖在T90不整合面之上。在随后的近10 Ma，该区受区域挤压作用抬升露出地表，接受剥蚀形成T81不整合面。

晚寒武世—早奥陶世，该区的构造古地理总体上继承了早中寒武世的特征。加里东中期运动I幕中，巴—麦地区发育了色力布亚—康塔库木断裂带、古董山断裂带和吐木休克断裂带等大型断裂带。这次构造形成了控制全区的区域性不整合界面T74（中上奥陶统的底界），剥蚀较严重，巴楚地区形成许多小型地堑构造。麦盖提地区剥蚀量很大，巴楚地区剥蚀较小，呈现出“北东低、西南高”的格局（见图5）。

中晚奥陶世，阿尔金岛弧向北俯冲造成古昆仑洋闭合，塔西南地区基底发生整体抬升，形成塔南前陆的前缘隆起，中上奥陶统遭受剥蚀，同时巴—麦地区受到来自南西—北东向到南南东—北北西向的挤压作用。晚奥陶世，挤压作用进一步加强，NE向的柯坪断裂开始活动，巴—麦地区西段逐渐抬升，西南部地区缺失上奥陶统，形成T70不整合面。巴—麦地区依然维持着“北东高、西南低”的构造格局。

3.2 构造格局调整阶段

志留纪—中泥盆世，塔里木盆地处于克拉通内挤压盆地阶段，受塔里木板块与中昆仑岛弧弧-陆碰撞及南天山洋向中天山地块俯冲消减的影响，巴—麦地区北部整体沉降接受较厚沉积。中泥盆世末，在整体SE—NW方向挤压应力场的背景下，玛扎塔格地区—古董1井一线及其以南地区遭到强烈抬升、剥蚀，形成了一个大的构造转换面T60，巴—麦地区转为加里东晚期“北高、南低”的构造格局（见图5）。

石炭纪，由于南天山残留洋盆俯冲消减的作用力，加之塔西南地区西段南部的深坳陷存在，使得巴楚隆起的西段逐渐抬升，部分地区缺失石炭系地层，出现了巴楚地区“北高、南低”的构造格局（见图5）。此时麦盖提地区和田古隆起北部的斜坡区依然维持着“南高、北低”的构造格局。

二叠纪，由于古特提洋向北俯冲消减，导致板块内部拉张、裂陷，岩浆活动异常强烈，形成了巴楚小海子水库东部麻扎塔格、南部瓦吉里塔格基性岩体、岩墙等。位于其南部的叶城地区沉降为坳陷，原和田古隆起逐渐消失，但仍然保持东高西低、南高北低的构造形态。巴楚地区依然维持着“北高、南低”的构造格局，此时，麦盖提地区同样维持着“南高、北低”的构造格局。

3.3 构造格局再调整最终定型阶段

三叠纪末，羌塘地块向北与塔里木板块发生碰撞拼合，古特提斯洋闭合，导致塔里木盆地周缘发生强烈隆升［15］。巴楚东部地区的南北两侧边界断裂开始活动，造成东部地区发生抬升，三叠系遭受剥蚀，巴楚东部断隆雏形开始形成。

侏罗纪—白垩纪，塔里木盆地中西部地区发生整体抬升，形成大面积的隆起区，巴—麦地区整体缺失侏罗系—白垩系地层。

新生代初始，塔里木盆地整体处于弱伸展的构造应力背景，巴楚及其邻区开始发生轻微沉降，中、东段接受了较薄的古、始新世沉积，向南东变厚。

中新世开始，印度板块与欧亚板块之间陆-陆碰撞，周缘造山带强烈隆升和向盆地内冲断推覆，使盆地边缘地带发生强烈的挠曲沉降，麦盖提以南地区发生强烈的沉降，而巴楚隆起成为前陆盆地体系的前缘隆起。麦盖提地区调整为“北东高、西南低”的构造格局，巴—麦地区整体呈现出“北东高、西南低”的构造格局。

中新世晚期，印、欧板块俯冲加剧，巴楚地区强烈变形，色力布亚—玛扎塔格断裂系和阿恰—吐木休克断裂系强烈背冲，由前新生代的古隆起发展成为由边界断裂夹持的断隆。断裂带内的地层也发生强烈的褶皱变形，并且遭受剥蚀，上新统超覆其上，形成巴楚地区重要的T20不整合面。至此，巴楚断隆基本形成。

上新世，帕米尔突刺楔入，塔里木盆地西部受到了压扭作用，在巴楚隆起西段隆起上形成了带有压扭走滑性质的断裂［16-18］。 至此，巴楚断隆基本定型。

4 结论

1）通过现今构造图、残余厚度图、剥蚀厚度图，可以清楚地认识某一地质历史时期地层的隆凹形态和沉积剥蚀厚度，在此基础之上，结合压实校正，通过地质软件可以呈现立体化的古构造图。

2）在古构造的重建过程中，基础地震资料的解释准确性和测井、钻井资料的丰富性，以及压实和古水深的校正好坏，还有恢复方法的合理性，都对古构造恢复的真实性有直接的影响。

3）巴—麦地区在演化历史过程中，经历了加里东、海西、燕山和喜马拉雅等多期构造运动，其构造格局出现了多次变动。

［1］许浚远，王艳萍，王磊，等.多轴水平拉伸盆地三维古构造重建探讨［J］.石油与天然气地质，1997，18（1）：1-6. Xu Junyuan，Wang Yanping，Wang Lei，et al.Reconstruction of 3D paleostructures of multi axis horizontal extensive basin［J］.Oil&Gas Geology，1997，18（1）：1-6.

［2］漆家福，杨桥，王子煜.编制盆地复原古构造图的若干问题的讨论［J］.地质科学，2003，38（3）：413-424. Qi Jiafu，Yang Qiao，Wang Ziyu.Some problems about compiling a restored paleo-structural map of basin［J］.Chinese Journal of Geology，2003，38（3）：413-424.

［3］刘学锋，孟令奎，黄长青，等.GIS支持下的盆地古构造再造：以松辽盆地北部古中央隆起带为例［J］.地球科学——中国地质大学学报，2003，28（3）：346-349. Liu Xuefeng，Meng Lingkui，Huan Changqing，etal.GIS-based reconstruction of basin paleotectonics：An example from paleo-central uplift belt，northern Songliao Basin［J］.Earth Science：Journal of China University of Geosciences，2003，28（3）：346-349.

［4］张立勤，付立新，王濮，等.一种古构造恢复方法探讨：以乌马营构造为例［J］.矿物岩石学，2005，25（2）：93-98. Zhang Liqin，Fu Lixin，Wang Pu，etal.Method ofanalyzing paleostructure restoration：A case study in Wumaying Buried Hill［J］. Journal of Mineralogy and Petrology，2005，25（2）：93-98.

［5］马如辉，王安志.利用构造恢复原理制作古构造演化图［J］.中国西部油气地质，2006，2（2）：185-188. Ma Ruhui，Wang Anzhi.Creation of structural evolution diagrams with structural recovery principal［J］.West China Petroleum Geosciences，2006，2（2）：185-188.

［6］孙晓庆.古构造应力场有限元数值模拟的应用及展望［J］.断块油气田，2008，15（3）：31-33. Sun Xiaoqing.Present situation and prospect of application for finite element numerical simulation of palaeotectonic stress fields［J］.Fault-Block Oil＆Gas Field，2008，15（3）：31-33.

［7］何向阳.塔里木盆地巴楚断隆-麦盖提斜坡含油气远景评价［J］.新疆地质，1988，8（4）：52-58. He Xiangyang.Estimate of the oil-gas prospect in Bachu Fault-Swell-Makit Slope of Tarim Basin［J］.Xinjiang Geology，1988，8（4）：52-58.

［8］何登发，柳少波，李洪辉，等.塔里木盆地大油田的勘探方向：以麦盖提针坡构造为例［J］.勘探家，1999，4（1）：57-64. He Dengfa，Liu Shaobo，Li Honghui，et al.Exploration direction of HugeOilandGasFieldsinTarimBasin［J］.ChinaPetroleumExploration，1999，4（1）：57-64.

［9］吕海涛，张仲培，邵志兵，等.塔里木盆地巴楚—麦盖提地区早古生代古隆起的演化及其勘探意义［J］.石油与天然气地质，2010，31（1）：76-83. Lv Haitao，Zhang Zhongpei，Shao Zhibing，et al.Structural evolution and exploration significance of the early paleozoic palaeouplifts in Bachu-Maigaiti Area，the Tarim Basin［J］.Oil&Gas Geology，2010，31（1）：76-83.

［10］胡九珍，冉启贵，刘树根，等.塔里木盆地东部地区寒武系—奥陶系沉积相分析［J］.岩性油气藏，2009，21（20）：70-74. Hu Jiuzhen，Ran Qigui，Liu Shugen，et al.Sedimentary facies analysis of Cambrian-Ordovician in eastern Tarim Basin［J］.Lithologic Reservoirs，2009，21（20）：70-74.

［11］朱井泉，吴仕强，王国学.塔里木盆地寒武—奥陶系主要白云岩类型及孔隙发育特征［J］.地学前缘，2008，15（2）：67-79. Zhu Jingquan，Wu Shiqiang，Wang Guoxue.Types and porosity characteristics of the Cambrian-Ordovician dolostones in Tarim Basin［J］.Earth Science Frontiers，2008，15（2）：67-79.

［12］高志前，王惠民，樊太亮，等.塔里木盆地寒武—奥陶系沉积相沉积体系及其组合序列［J］.新疆石油地质，2005，1（1）：30-35. Gao Zhiqian，Wang Huimin，Fan Tailiang，et al.Facies，sedimentary system and assembled sequence in Cambrian-Ordovician of Tarim Basin［J］.Journal of Xinjiang Oil&Gas，2005，1（1）：30-35.

［13］邵龙义，何宏，彭苏萍，等.塔里木盆地巴楚隆起寒武系及奥陶系白云岩类型及形成机理［J］.古地理学报，2002，4（2）：19-30. Shao Longyi，He Hong，Peng Suping，etal.Geochemistry and environmental significance of Lower-Carboniferous carbonate rocks in central Hunan，south China［J］.Geochimica，2002，4（2）：19-30.

［14］于炳松，樊太亮.塔里木盆地寒武系—奥陶系泥质烃源岩发育的构造和沉积背景控制［J］.现代地质，2008，22（4）：534-538. Yu Bingsong，Fan Tailiang.Sedimentary tectonic Control on the development of muddy hydrocarbon source rocks of Cambrian-Ordovician from Tarim Basin［J］.Geoscience，2008，22（4）：534-538.

［15］丁文龙，林畅松，漆立新，等.塔里木盆地巴楚隆起构造格架及形成演化［J］.地学前缘，2008，15（2）：242-251. Ding Wenlong，Lin Changsong，Qi Lixin，et al.Structural framework and evolution of Bachu uplift in Tarim Basin［J］.Earth Science Frontiers，2008，15（2）：242-251.

［16］谢晓安，胡素云，卢华复.探讨塔里木盆地巴楚断隆的正反转构造［J］.地质论评，1998，44（1）：1-6. Xie Xiaoan，Hu Suyun，Lu Huafu.Positive inversion structure in the Bachu fault-uplift in the Tarim Basin［J］.Geological Rivew，1998，44（1）：1-6.

［17］何文渊，李江海，钱祥麟，等.塔里木盆地巴楚断隆中新生代的构造演化［J］.北京大学学报：自然科学版，2000，36（4）：539-545. He Wenyuan，Li Jianghai，Qian Xianglin，et al.The meso-cenozoic evolution of Bachu Fault-Uplift in Tarim Basin［J］.Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis，2000，36（4）：539-545.

［18］杨明慧，金之钧，吕修祥，等.塔里木盆地基底卷入扭压构造与巴楚隆起的形成［J］.地质学报，2007，81（2）：158-164. Yang Minghui，Jin Zhijun，Lv Xiuxiang，et al.Basement-involved transpressional structure and the formation of the Bachu Uplift，Tarim Basin，Northwestern China［J］.Acta Geologica Sinica，2007，81（2）：158-164.

（编辑 杨会朋）

Palaeotectonic analysis in Bachu-Markit Area,Tarim Basin

Wu Liming,Ding Wenlong,Zhao Song,Zeng Weite,You Shenggang
(School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

The research of palaeotectonic evolution plays a significant role in the oil and gas exploration in Bachu-Markit Area,Tarim Basin.On the basis of current tectonic,the paleoburial depth of the strata and the erosion thickness of strata are restored and used to analyze the palaeotectonic evolution in Bachu-Markit Area according to the principle of backstripping analysis and balanced cross section.The result shows that Bachu-Markit Area has experienced the Caledonian tectonic cycle,the Hercynian tectonic cycle,the Yanshan tectonic cycle and the Himalayan tectonic cycle since the Sinian,but the tectonic framework has been changed many times. In the early Caledonian and mid-Caledonian,the tectonic framework of Bachu-Markit Area appeared high in the northeast and low in the southwest.In the late Caledonian,the structural framework changed to be high in the north and low in the south.In the Hercynian, the tectonic framework of Bachu Area was high in the north and low in the south,but the Markit Area displayed high in the south and low in the north.In the Himalayan,the Markit Area began to tilt and turned into the slope.In addition,the Bachu Area uplifted more intensely,forming the current tectonic framework of Bachu uplift and Markit slope.

palaeotectonic;tectonic framework;palaeoburial depth;Bachu-Markit Area

国家自然科学基金“中国南方下古生界海相富有机质页岩裂缝发育程度与主控因素定量关系研究”（41072098）、国家科技重大专项“中东中亚区域构造与主要含油气组合分布特征”（2008ZX05031）资助

TE121

：A

1005-8907（2012）01-0006-06

2011-04-01；改回日期：2011-11-23。

吴礼明，男，1985年生，硕士研究生，石油构造分析与盆地模拟专业。E-mail：Limingwu2009@163.com。

吴礼明，丁文龙，赵松，等.塔里木盆地巴楚—麦盖提地区古构造研究［J］.断块油气田，2012，19（1）：6-11. Wu Liming，Ding Wenlong，Zhao Song，et al.Palaeotectonic analysis in Bachu-Markit Area，Tarim Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：6-11.