库车坳陷秋南-亚肯地区构造特征与油气聚集

孙自明

(中国石化石油勘探开发研究院，北京100083)

1 地质概况

库车坳陷位于塔里木盆地北部，是呈近东西向狭长带状展布的中-新生代陆相沉积坳陷，北依南天山造山带，南邻塔北隆起，面积约3.0×104km2。从南天山向前陆方向，依次划分为北部单斜带、克拉苏-依奇克里克构造带、拜城凹陷和秋里塔格构造带等构造单元。秋里塔格构造带位于库车前陆冲断带的前锋带，总体呈近东西向展布，沿走向可划分为三个构造段落[1-4]：西段主要由米斯坎塔克背斜及东阿瓦特背斜构成，中段由南秋里塔格背斜和北秋里塔格背斜构成，东段由东秋里塔格背斜、库车塔吾背斜和托克拉克坦背斜构成。

秋南-亚肯地区位于库车河以东地区，发育秋里塔格背斜带东段和其南侧的亚肯背斜(图1)。该区油气地质条件良好，但构造变形复杂，地震资料品质普遍较差,圈闭落实难度大。尽管很多研究者利用断层相关褶皱理论对该区构造样式进行了讨论[2，5-11]，但多局限于浅层盐构造研究；有些研究也注意到了因地层结构等差异所造成的盐上地层与盐下地层之间的构造差异变形[12-18]，但缺乏构造差异变形对油气成藏影响的研究。本文在对库车前陆冲断带深入分析基础上，综合应用地表露头、地震和钻井等资料，对该区多滑脱层控制下的分层差异变形构造进行了构造解析，探讨了构造分层差异变形对油气运移和聚集的影响。

2 构造特征

2.1 滑脱层识别

根据秋南-亚肯地区地层发育、主要岩性组合和地震剖面等特征，自上而下可识别出三套主要滑脱层(图2)。

新近系吉迪克组：位于新近系吉迪克组上部，岩性为中-厚层状石膏、膏泥岩夹薄层粉砂岩，厚度可达1 000 m。秋里塔格断裂下盘及前锋地区的膏泥岩层变形强烈，局部增厚明显，在迪那2和东秋8井等地区最厚可达2 000 m以上。由于该滑脱层的存在，该区构造变形在纵向上表现出明显的不协调现象，并伴生大量冲断盐构造。

下白垩统舒善河组：主要位于下白垩统舒善河组(K1s)中下部，岩性为一套巨厚层的湖相泥岩和粉砂质泥岩，平面分布稳定，厚度较大，库1井揭示舒善河组400 m(未穿)。在克孜勒努尔沟，可见到舒善河组顺层逆冲断层和紧闭褶皱；在依奇克里克背斜西端，可见到背斜南、北两翼古近系至新近系构造变形简单，而背斜核部的舒善河组泥岩则变形极为复杂，显示出明显的滑脱性质。在地震剖面上，常可见到舒善河组内部发育近于顺层分布的逆冲断层。

前中生界基底：位于前中生界地层内，控制基底卷入型构造的发育。根据地震资料解释，该滑脱层在东秋里塔格背斜及其以北地区发育，在亚肯背斜地区未见显示。

图1 库车坳陷秋南-亚肯地区构造简图

图2 秋南-亚肯地区地层系统与构造变形层划分

2.2 构造变形层划分

根据滑脱层及其所控制的构造-地层组合和变形特点，纵向上可划分为三个构造变形层。

上部构造变形层：是指以新近系吉迪克组滑脱层为底板形成的浅层构造-地层组合，变形地层包括库车组、康村组和第四系，地表构造主要为东秋里塔格背斜和亚肯背斜。

东秋里塔格背斜是一个轴向近东西并向东倾伏的鼻状构造，长约60 km。在地表露头上，背斜南翼受秋里塔格断裂控制，地层倾角较陡，为70°～85°；北翼地层倾角较缓，为20°～50°；背斜核部地层平缓，总体表现出箱状背斜特征。关于该背斜的地下构造样式，一般将其作为犁式冲断层上盘的断层传播褶皱。本文通过地表露头、地震和钻井等资料的综合研究，采用以断层相关褶皱构造解析为核心、多因素约束的综合构造解析与建模技术[19]，建立了逆冲滑脱-断层转折背斜构造模型，其中的秋里塔格断裂坡-坪结构清楚(图3)。

亚肯背斜位于东秋里塔格背斜南侧，属于库车前陆冲断带的前缘外围构造，地貌上表现为地势相对平缓的低山丘陵，呈北东东向展布，东西长约80 km，南北宽约6～7 km。在露头剖面上，背斜南翼缓、北翼陡，北翼发育向北的反冲断层。在地震剖面上，亚肯背斜表现为典型的逆冲滑脱背斜，底板为吉迪克组膏泥岩层滑脱层，幅度较小，构造形态简单。

中部构造变形层：该构造变形层分别以新近系吉迪克组滑脱层和下白垩统舒善河组滑脱层为顶、底板，变形地层为下白垩统至新近系吉迪克组中部，总体表现为一个受顶底板滑脱层控制、向南冲断的构造楔，在秋南1井附近因底板断层与吉迪克组滑脱层交汇而尖灭。从剖面上看，底板滑脱断层具有坡-坪结构，其上发育断层转折褶皱。该构造变形层在秋南1井以北变形强烈，而在秋南1井以南地区则变形微弱。

下部构造变形层：是以下白垩统舒善河组为顶板和基底内部滑脱层为底板所形成的构造-地层组合，变形地层为基底岩系至下白垩统亚格列木组。其构造样式在秋南1井附近具有双重构造特征，向西具有转变为叠瓦冲断构造组合的趋势，向东则转化为断层转折褶皱，但侏罗-白垩系的背斜构造形态始终存在。

2.3 形成时期与构造演化

2.3.1 形成时期

东秋里塔格背斜南、北两翼的生长地层表明它在第四纪之前便已存在，并在第四纪西域期以来持续活动。如在背斜南翼可见到库车组向南逆冲于第四系西域砾岩之上，在背斜北翼也常见到第四系西域组向南不整合超覆于新近系库车组之上。地震资料揭示，秋里塔格断裂前锋的库车组上部具有生长地层性质，说明库车组沉积晚期东秋里塔格背斜业已形成。

亚肯背斜形成较晚，在二八台沟口等地，可见到背斜北翼西域组砾石层向背斜顶部变薄直至消失，地层中砾石层的粗组份向南减少；在背斜南翼可见到西域组砾石层向北超覆在库车组之上，反映了亚肯背斜形成的最晚时期，即西域期。根据对亚肯地区地震剖面的解释，可以确定库车组顶部地层为生长地层，因此，亚肯背斜在库车组沉积晚期或末期已具雏形，西域期是其主要形成时期。

2.3.2 构造演化

秋南-亚肯地区至少经历了两期构造变形。第一期构造变形主要发生于上新世库车组沉积晚期或末期的喜马拉雅晚期运动，随着南天山急剧隆升和冲断作用向南迅速扩展，该区首先在下部构造变形层形成双重构造和/或叠瓦冲断构造；同时，中部构造变形层以下白垩统舒善河组滑脱层为底板向南冲断，形成滑脱构造楔，导致上覆吉迪克组膏盐岩层局部增厚，形成“古”东秋里塔格滑脱背斜(图4b)。由于滑脱背斜核部盐岩层不断增厚和背斜幅度持续加大，“古”东秋里塔格滑脱背斜表现出生长构造性质，其上覆库车组沉积厚度向背斜顶部逐渐减薄，形成库车组生长地层。

图4 秋南-亚肯地区构造剖面复原(剖面位置见图1中的A-A′，地层符号同图2)

第二期构造变形主要发生于早更新世以来，随着向南的挤压应力作用不断增强，秋里塔格断裂向南冲断并冲出地表，东秋里塔格背斜由原来的滑脱背斜转变为断层转折背斜并最终定型。同时，在向南的区域挤压应力作用下，塔北地区出现较强烈的向北的反向挤压作用，亚肯滑脱背斜形成；进一步的挤压，导致背斜两翼出现背冲断层(图4c)。

3 变形机制探讨

多期构造运动造成秋南-亚肯地区不同构造变形层的垂向叠置，不同构造变形层的变形特点和构造样式迥异，构造高点在垂向上一般不存在一一对应关系，反映出多滑脱层控制的构造分层差异变形特征。为了定量表征不同构造变形层的变形强度，我们对现今长度35.54 km的构造剖面进行了平衡剖面恢复(图4)，结果表明，上部构造变形层总缩短量达到8.2 km，缩短率为23.07%；中部构造变形层缩短量为7.82 km，缩短率为22%；而下部构造变形层缩短量仅为2.28 km，缩短率为6.4%，显示出上部构造变形层变形强度最大，下部构造变形层变形强度最小。

在同时存在多个滑脱层的山前冲断带，造成这种构造分层差异变形的原因可能有三个方面：一是滑脱面性质的差异，使上、下构造变形层产生不同的滑动速度和变形方式[13-14]，造成不同构造变形层之间的不协调现象；二是构造运动的多期性，除可形成构造叠加和持续变形之外，特定时期的构造运动可能只对某一构造变形层具有重要影响，从而使其构造变形强度和变形方式有别于相邻的构造变形层；三是不同构造变形层的地层结构(能干层/非能干层剖面)，统一挤压应力场中地层结构的差异可以使构造样式在侧向上发生变化。上述因素综合作用的结果可能是造成秋南-亚肯地区构造分层差异变形的原因。

4 与油气聚集关系

秋南-亚肯地区的烃源岩主要为三叠系-侏罗系暗色泥岩和煤系地层[20-21]，油气却主要赋存于下白垩统和第三系，显示出构造分层差异变形对该区油气纵向分布具有重要影响，其中，油源断裂沟通是油气成藏的关键。

该区上部构造变形层圈闭发育，以背斜或断背斜为主；尽管断裂比较发育，但向下延伸却很少切穿下伏吉迪克组膏盐岩层，致使盐下油气很难向上部构造变形层运移，如亚肯3和库东2等井均因缺乏油源断裂沟通而失利。

吉迪克组巨厚膏盐岩层为中部构造变形层的良好区域盖层，下伏下白垩统舒善河组巨厚层泥岩也能够阻挡三叠系-侏罗系烃源层生成的油气向上运移。根据地震资料解释，该构造变形层断裂发育，规模较大的断裂一般向下可切穿舒善河组巨厚泥岩盖层，从而成为沟通三叠系-侏罗系烃源层和上覆圈闭的油源断裂，如库1井等。

下部构造变形层为一套自生自储成藏组合，油气地质条件得天独厚，是下步值得探索的勘探层系。

5 结论

(1)秋南-亚肯地区横跨库车前陆冲断带的前锋带和前缘外围带，发育新近系吉迪克组、下白垩统舒善河组和前中生界基底岩系三个主要滑脱层；根据构造-地层组合及变形特点，纵向上划分为上部(新近系库车组至第四系)、中部(下白垩统至新近系吉迪克组)和下部(基底至下白垩统亚格列木组)三个构造变形层。

(2)秋南-亚肯地区至少经历了两期构造变形，最终形成由多滑脱层控制的分层差异变形构造。第一期构造变形以下部构造变形层双重构造的形成、中部构造变形层向南楔冲和上部构造变形层“古”秋里塔格滑脱背斜的形成为主要特征；第二期构造变形以秋里塔格断裂向南冲出地表、东秋里塔格滑脱-断层转折背斜的定型和亚肯滑脱背斜的形成为标志。

(3)构造分层差异变形对秋南-亚肯地区油气纵向分布具有重要影响，油源断裂的沟通是油气成藏的主控因素。

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