巴楚隆起古董山断裂演化与油气的关系

胡贺伟 赵锡奎,2 李 坤 刘媛萍 张清露

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059；2.四川教育学院，成都 610041；3.河南油田分公司，南阳 474780)

巴楚隆起古董山断裂演化与油气的关系

胡贺伟1赵锡奎1,2李 坤1刘媛萍1张清露3

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059；2.四川教育学院，成都 610041；3.河南油田分公司，南阳 474780)

古董山构造位于巴楚隆起的中南部，该地区主要经历了加里东期、海西期、喜山期3期构造运动，这3期构造运动控制了区内的构造变形，同时形成了T47、T06、T0、T02等大型不整合面。在地震资料精细解释的基础上，通过对古董山断裂构造样式和演化过程的分析，认为该地区在构造运动中发育了一系列断裂，并且在早期古构造带的基础上，发育起来了继承性很强的背斜、断背斜构造。这些断裂和不整合不仅可以对早期的油气藏形成破坏，同时又可以作为油气运移的纽带和桥梁。

巴楚隆起；古董山断裂；断裂演化；油气关系

巴楚凸起位于塔里木盆地中央隆起的西端，东与塔中隆起相邻，西北以柯坪－沙井子断裂与柯坪断隆为界；东北以阿恰－吐木休克断裂北段与阿瓦提凹陷为界；西南以色力布亚－玛扎塔格断裂与麦盖提斜坡为界；东南与塘古巴斯凹陷相连，总面积约 4.3×104km2［1－3］。 古董山断裂带位于巴楚隆起的中南部，是巴楚隆起断裂体系的一部分，与其他断裂一起控制着巴楚隆起地区的油气运移与聚集。

1 断裂特征

1.1 断裂平面展布

古董山断裂带位于巴楚隆起的中南部，由四条逆冲或压扭性质的断裂组成，整体呈NW～SE向展布，北西端与穹塔格古生界露头区（瓦吉里塔格发育基性岩浆岩侵入体）相接，向东南延伸至古董1井，与玛扎塔格构造带遥相呼应，全长56km。F1为主控断裂，走向NNW，延伸长度50km；F2位于F1的北东方向，与F1相距6～8km，且平行于F1；F3断裂位于F2断裂的北东方向，走向NW，延伸长度50km；F4位于F1的南西方向，走向NNW，延伸长度30km（图 1）。

图1 古董山区域构造格局

1.2 断裂剖面展布及构造样式

古董山断裂带按其走向可分为两段：西北段和东南段。

西北段：F1倾向NEE，断面上陡下缓，有明显的同沉积作用，向上断开T05界面，向下断开T09深入基底，断距上下不一，最大可达100m。T09—T28断距不明显，其上盘地层厚度略大于下盘，T18—T47断距较为明显，其断点非常清楚，且断距较大，说明此断层早期可能为张性正断裂，后经历挤压反转，现为逆冲断裂（图2），根据构造几何学、运动学、动力学等研究可得F1构造样式为基底卷入式逆冲构造，同时为正反转构造。F2是一条盖层滑脱逆冲断层，由NE向SW方向逆冲，倾向NEE，断面上陡下缓，上部倾角较陡（60°～70°），中下部倾角较低（15°～25°），向上断开T05，向下断开T18，然后下端消失在T18—T28地层（中寒武统膏盐岩层）中，说明此断层形成晚于F1。纵向形成典型的双T18特征，水平推移距达6km以上，北段将古生界推至地表形成穹塔格山［4］，并将古董山分为上盘构造带和下盘构造带，由于断层活动较为剧烈，在F2的北东方向产生了一系列的派生断裂，这些小断裂向上断开T05不整合界面，向下止于 F2，断距小，断点不明显（图2），与F2一起构成了古董山的断层滑脱—传播褶皱构造样式。F4是一条位于F1南侧，且平行于F1的深层逆冲断裂，倾向NE，断面陡直，向上断开T47，向下深入基底，说明此断裂开始于加里东早期，加里东晚期以后停止活动。其北东方向发育一条倾向SW的派生断裂，向上断开T47，向下断开T09并止于F4，与F4构成“Y”字形背冲断裂（图2），从构造样式上分析属于反“Y”字形基底卷入逆冲构造。

图2 BC04—NE60地震剖面测线

东南段：F1倾向NNE，上陡下缓，在T02—T18层面之间，断层面近乎垂直，其倾角一般为70°～85°，在T28—T09层面之间，断层面较为平缓，其倾角一般为 25°～30°，向上断开 T02，向下断开 T09并深入基底，断距较大，且呈现两边小中间大的趋势，断点明显。F3位于F1断裂的上盘，为F1派生断裂，倾向SWW，断层上陡下缓，上断开T02界面，下断开T09深入基底并止于F1，断距较大，断点明显，断层下盘二叠系地层厚度明显大于上盘，从区域资料分析得出，此断裂为早二叠末短暂岩浆热事件岩浆的活动通道，并与F1构成反“Y”字形背冲断裂（图3），从构造样式上分析属于反“Y”字形基底卷入伸展—挤压构造样式。在F3的北东方向深层发育一条张性正断裂，向上断开T28，向下断开T09并深入基底，此断裂断距上大下小，且断面倾角大，上盘地层厚度大于下盘，有明显的同沉积构造（图3），从构造样式上分析属于基底伸展构造样式。

图3 BC07—SN204地震剖面测线

经研究得出，古董山构造带主要发育4中类型的构造组合样式：（1）基底卷入式逆冲构造；（2）断层滑脱—传播褶皱构造；（3）基底伸展构造；（4）伸展—挤压构造。其中以第一种类型的构造样式为主，主要发育在F1断裂附近。

2 断裂演化

本次研究主要运用Dahlstrom（1969）的几何平衡剖面法通过反演对古董山断裂的活动期次做了恢复和演化。研究发现古董山断裂具有多期继承性活动的特征，为此，将古董山断裂演化期次划分为6个期：

（1）加里东早期。古董山主控断裂（F1）开始形成，倾角较缓，断层上盘沿断面下落，呈半地堑，断层上盘地层明显比下盘厚，有典型的同沉积特征，此时，塔里木盆地存在在北东—南西方向的拉张应力，据此可以推断，F1发育于早寒武统，且为张性正断裂（图4（A））。F1北东方向发育一小型正断层，上段开T02，下断开T09并深入基底，倾角较陡，平面延伸很短（图5（A）），为典型的基底伸展构造，这些早期的张性正断裂对早中寒武统的沉积有一定的控制作用。

（2）加里东中期。塔里木盆地还是张性应力环境，F1断裂呈继承性活动，断开T18，上盘地层厚度大于下盘，呈同沉积断裂特征，北东方向的小断裂保持不变（图 5（B））。

图4 BC04—NE60地震剖面演化图

（3）加里东中期晚幕。盆地受到NW方向的挤压应力，应力环境由拉张变为挤压，F1上盘地层顺着断面向上逆冲，使断层上部部分地层逆冲反转，变为逆断层，下部分仍然为张性正断层，为典型的伸展—挤压构造样式。在挤压环境下，F4断开T09—T47，上盘沿断面迅速向上逆冲，并向北东方向延伸，在北东方向发育一条派生断裂，此断裂断开T09—T47，并向下止于F4，与F4构成“Y”字形背冲组合样式，早期断层传播褶皱开始发育（图4（C））。F1北侧基底正断裂因倾角太大而没有再次活动（图5（C））。此次挤压使中奥陶统地层遭到了一定程度的剥蚀，形成了非常重要的T47不整合界面。

图5 BC07—SN204地震剖面演化图

（4）海西早期。巴楚隆起受北西—南东方向挤压应力，应力较减弱，F1继承性逆冲，并遭受剥蚀，F4及其派生断裂停止活动（图4（D））。

（5）海西晚期。巴楚隆起南西方向挤压应力增强，F1继承性逆冲，并断开T45，F1上盘地层逆冲并最终全部反转，使F1变为典型的正反转构造 (图4（E）)，F1北侧发育一派生断裂F3，F3断开T09—T45，下部止于F1，倾向与F1相反，与F1组成“Y”字形背冲组合样式（图5（E））。此次挤压使晚奥陶—志留系地层遭受剥蚀，形成了重要的T06不整合界面。

（6）喜山期。印度板块向北俯冲，引发了南西向北东的挤压应力，F1断裂继续继承性逆冲，同时发育沿中寒武统膏盐岩层由NE—SW方向滑脱冲断的逆冲断裂F2，F2断开T05—T18，下部消失在中寒武统的膏盐岩层中，为一典型的断层滑脱—传播褶皱，其上盘派生3条小断裂，这些断裂上部断开T05，下部止于F2，且倾向都与F2相反，与F2构成构成反“Y”字形背冲组合样式，并将北段古生界推至地表形成穹塔格山（图4F）。在BC07—SN204地震剖面演化图上，F1与F3呈反“Y”字形继承性逆冲，上盘都断开 T02，此时，所有断裂最终定型（图 5（F））。

主干断裂F1在加里东早期开始活动，为张性正断裂，加里东中期晚幕开始反转，海西早期全部反转，并最终在喜山期定型。F2在喜山早期开始逆冲滑脱，并最终在喜山晚期定型。F3在海西早期开始逆冲，在喜山期定型。F4在加里东中期晚幕开始逆冲，并产生一倾向相反的伴生断裂，海西早期停止活动。

3 断裂与油气的关系

断裂对油气非常重要，它不仅可以控制沉积环境，从而控制烃源岩的分布，还可以改善储层悟性，使其成为有效圈闭，最重要的是做为油气运移的通道，成为沟通源岩与圈闭之间的“桥梁”［5-6］。 同时，也会成为油气的不利因素，破坏已经形成的油气藏［7］。对于巴楚地区，本文分别从圈闭条件、运移通道、保存条件这三个方面讨论断裂对油气的影响。

3.1 圈闭条件

巴楚地区古董山构造带圈闭十分发育。加里东早中期，巴楚地区处于拉张环境，F1上盘有明显的同沉积特征，发育断背斜圈闭。加里东中期晚幕至海西早期，巴楚地区由拉张变为挤压环境，奥陶系和志留系地层被挤压推至地表，遭受剥蚀淋滤，产生大量的裂缝和孔洞，形成T47不整合界面，产生第一期岩性—不整合圈闭，同时，F1上盘地层沿断层面逆冲，派生出F3，原来圈闭遭受破坏，形成新的背斜、断背斜构造圈闭，F4及其派生断裂形成断背斜、断鼻等背斜。海西晚期，巴楚隆起南西方向挤压应力进一步加强，F1、F3继承性活动，断开T05，泥盆到—下石炭统地层被推至地表遭受剥蚀，形成T06不整合界面，同时产生第二期岩性—不整合圈闭，原来的断背斜圈闭进一步加大。喜山期，在SW—NE的挤压下，F1、F3继续继承性活动，比海西晚期剧烈，断开T02，其产生的背斜、断背斜圈闭最终定型，F2及其派生断裂所产生的断背斜及其不整合圈闭也最终定型，同时形成T05不整合界面，产生第三期岩性—不整合圈闭。

F1与F3共同作用产生的构造圈闭、构造—地层圈闭在海西早期开始形成，喜山期最终定型。F2及其派生断裂产生的圈闭形成于喜山早期，定型于喜山晚期。F4及其派生断裂形成的圈闭开始于加里东晚期，定型于海西早期。

3.2 运移通道

巴楚地区油气运移通道主要由断裂和不整合组成［8-9］,同时，断裂活动时产生的许多微裂缝也是油气不可或缺的一部分［10］。断裂主要控制油气的垂向运移，而不整合主要控制油气的侧向运移［5］。加里东晚期寒武系烃源岩进入生排烃期，此时巴楚格局为南高北低，油气通过F1断裂面和T47不整合面及大量微裂缝面，由北向南运移至附近的圈闭聚集成藏。海西早期构造活动强烈，早期形成的古油气藏遭受破坏，油气沿F1和F3等断裂面及T47不整合界面纵向和横向运移，在附近的圈闭重新聚集，形成新的油气藏，古董2井、古董3井在奥陶系地层见到沥青砂显示，估计就是该时期古油气藏遭受破坏的产物。海西晚期，寒武系烃源岩进入高成熟阶段达到生排烃高峰期， 油气沿 F1、F3、F4等断裂面及 T47、T06不整合面由北东向南西运移，是古油气藏调整的重要时期。喜山期，巴楚隆起剧烈，麦盖提斜坡形成，早期形成的油气藏中油气和西南地区成熟烃源岩排出油气通过F1、F2等断裂及T02等不整合面重新聚集形成新油气藏或逃逸至地表散失。

3.3 保存条件

有效的保存条件是油气藏得以保存的重要条件之一，而断裂的封闭性又是保存条件的重要条件之一。古董山断裂带圈闭大多于海西早期开始形成，在喜山期定型，这与该区排烃高峰期同步。但是喜山期活动过于剧烈，使早期形成的圈闭变得破碎，封闭性不好［4］，且 F1、F2、F3 等上断至 T02，出现 “通天” 构造，其上部又缺少古近系底部的膏泥岩盖层遮挡，故保存条件差，不利于油气藏的保存。

4 结 论

（1）古董山断裂带主要由4条逆冲或压扭性质的断裂组成，主断裂F1在加里东早期形成，为张性正断裂，后经挤压反转，喜山期定型，向下断开T09，深入基底，向上断开T02，并与其派生断裂F3组成反“Y”字形背冲组合样式，为典型的基底卷入式逆冲构造。

（2）古董山断裂分为加里东早期、加里东中期、加里东中期晚幕、海西早期、海西晚期和喜山期（现今构造），这六个时期的构造运动控制了区域内构造变形与盆地演化。

（3）从古董山断裂带的构造样式和演化分析及区域地质资料来看，该地区圈闭十分发育，但由于断裂及不整合等的影响，破坏了圈闭的封闭性，至使该断裂上未见到工业油气流。

[1]王清华.塔里木盆地巴楚凸起构造特征及其对油气藏分布的控制[J].新疆石油地质,1999,20(3):208-270.

[2]尹微,樊太亮,曾清波.塔里木盆地巴楚地区输导体系类型及油气成藏[J].石油实验地质,2006,28(4):340-344.

[3]吕修祥,周新源,皮学军，等.塔里木盆地巴楚凸起油气聚集及分布规律[J].新疆石油地质,2002,23(6):489-493.

[4]赵明,王华,余腾孝，等.巴楚断隆西段古董山构造带断层封堵性与油气成藏的关系[J].中南大学学报：自然科学版,2009,44(4):1099-1105.

[5]李坤,沈忠民,肖宗林.卡塔克古隆起油气运移输导体系演化特征[J].断块油气田,2011,18(3):317-320.

[6]曲江秀,邱贻博,时振峰，等.准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带断裂活动与油气运聚 [J].新疆石油地质,2007,28(4):403-405.

[7]孙国强,张功成,王琪，等.利用模糊综合评价法进行断层封闭性预测[J].断块油气田,2011,18(3):281-284.

[8]王晶,赵锡奎,李坤，等.麦盖提斜坡玛南断裂演化及其油气意义[J].断块油气田,2012,19(1):27-31.

[9]王宏语,樊太亮,魏福军，等.塔里木盆地巴楚中部地区寒武系盐下构造发育特征 [J].石油与天然气地质,2004,25(5):554-558.

[10]佘晓宇,施泽进,刘高波.巴楚-麦盖提地区油气成藏的输导系统[J].石油与天然气地质,2003,24(4):347-350.

Abstract：The Gudongshan tectonic located in the central and southern Bachu uplift,the region's major experience is Gary east period,haixi period,Himalayan period tectonic movement.These three tectonic movements control tectonic deformation in the region,also formed large unconformity formation such as T74，T60、T50、T20 and others.This paper based on the detailed seismic data interpretation,according to the fracture structure style and evolutionary process analysis in Gudongshan,thinks that it developed a series of fracture in the tectonic movement in the region.And on the basis of early ancient tectonic zone,it developed the anticline,broke anticline structure which had strong inheritance.These faults and uncomformity play an important role in oil and gas accumulation and distribution.It can not only damage early reservoir formation,but also be used as a link and the bridge for oil and gas migration.

Key words：Bachu uplift；Gudongshan tectonic；fracture evolution；oil and gas relations

The Fracture Evolution and the Relationship between the Oil and Gas of Gudongshan in Bachu Uplift

HU Hewei1ZHAO Xikui1,2LI Kun1LIU Yuanping1ZHANG Qinglu3
(1.The State Key Laboratory of Oil&Gas Reservoir Geology and Exploitation Engineering of Chengdu University of Technology,Chengdu 610059；2.Sichuan College of Education,Chengdu 610041；3.Henan Oilfield Company,Nanyang 474780)

TE357

A

1673－1980(2012)05－0054－05

2012－03－10

中国石化科技攻关项目（KY2010－028

胡贺伟（1986－），男，湖北咸宁人，成都理工大学在读硕士研究生，研究方向为含油气盆地构造动力学与盆地分析。