准噶尔盆地南缘霍尔果斯背斜构造解析及有利区带预测

郑超，刘宜文，魏凌云，郑新梅，孙俏，李经辉

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北 武汉 430100；2.长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100；3.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830013；4.中国石油集团测井有限公司国际事业部，北京 100101；5.中国地质大学能源学院，北京 100083）

0 引言

霍尔果斯背斜位于准噶尔盆地南缘山前断褶带地表第2排构造带——霍玛吐（霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜、吐谷鲁背斜）背斜带西段，东与玛纳斯背斜相邻，南与齐古断褶带以南缘冲断带相隔，东西长约55 km，南北宽9～11 km，为一典型的线状背斜构造。霍尔果斯背斜的形成受喜马拉雅运动三幕演化的控制，构造上表现为由南向北运动的逆冲推覆体和构造三角楔上下叠加而成。

前陆褶皱冲断带是油气勘探的重要领域，中国中西部前陆盆地具有十分丰富的油气资源，近年来油气勘探也取得了很大的成果，但总体上来说，其地质情况复杂，研究程度较低[1-2]。霍尔果斯背斜是南缘前陆冲断带的主力勘探地区之一，勘探潜力巨大，但是同样由于构造复杂，地震资料品质差，致使构造解释和圈闭落实难度加大，直接影响了该区域地质研究和油气勘探进程。本文在前人研究的基础上[3-7]，借助于地表地质和最新的钻井及地震资料，对霍尔果斯背斜的构造特征及其形成过程进行解析，以期为该地区的区域构造研究和油气勘探提供借鉴。

1 构造分析

1.1 构造格局

准噶尔盆地南缘从晚石炭世开始发育，随着天山的不断隆起，其北侧坳陷持续沉降，接受了上石炭统至全新统的沉积。新近纪北天山强烈逆冲隆升，基本形成了现今的构造格局。根据喜马拉雅运动期构造变形的差异性，将准噶尔南缘划分为4个二级构造单元和若干次级构造单元。研究区霍尔果斯背斜属于准南坳陷—山前冲断褶皱带—伊连哈比尔尕山山前滑脱带的四级构造单元。此区域下部以白垩系上部新近系构造变形为主体，断层转折褶皱和断层传播褶皱为其主要变形方式[8-10]。

1.2 剖面分析

霍尔果斯背斜位于霍玛吐背斜构造带最西端，整体呈一向北突出的弧形，是近东西向延伸的长轴背斜，高点呈串珠状排列，南北方向由推覆体和前陆盆地控制，南翼产状相对较陡而北翼产状相对舒缓。其主控断裂分别与古近系霍玛吐滑脱断层及中—下侏罗统煤系地层沟通。背斜轴部发育南倾逆断裂，南翼地层被霍玛吐滑脱断层切割，核部出露最老地层为古近系安集海河组，由中新统的沙湾组及塔西河组、上新统独山子组组成背斜两翼与东西围斜。

霍尔果斯背斜从浅到深由2组不同的构造层复合叠加而成。上部为至地表的逆冲推覆构造，其构造样式为断层传播褶皱形成的断坡背斜，表现为新近系沿古近系泥岩滑脱面向北推覆，上盘地层产状与推覆面平行，呈南倾构造单斜，表明推覆构造具一定的位移量；推覆面下盘的褶皱两翼地层反射清晰，存在断层转折褶皱前锋所特有的收敛状反射波组，可见反向断层下断坡的反射波组。下部为构造三角楔，其构造样式以发育一冲向后陆的反冲断层形成的断层转折褶皱为特征，断坪、断坡构造明显。中侏罗统煤系地层反射在褶皱轴部出现明显的向上分叉，标志着白垩系的构造三角楔沿中侏罗统煤系地层向上插入上侏罗统泥质地层中，并表现为一组冲向前陆的叠瓦状逆冲断层和反向冲断断层双重构造的出现（见图1）。

图1 过X11井高精度三维INL800地震地质解释剖面

1.3 构造圈闭特征

霍尔果斯背斜构造圈闭由反冲断层与上部地层构成，圈闭上、下构造高点不一致，目前该区在紫泥泉子组和东沟组均有圈闭落实，且主要为形成于喜马拉雅运动末期的断-背斜圈闭。紫泥泉子组圈闭面积为58.9 km2，高点埋深为 3 174 m，闭合高度为 300 m；东沟组圈闭面积为25.6 km2，闭合高度为500 m。研究工区中过紫泥泉子组圈闭的典型地震剖面为南北向测线LINE352、东西向测线 TRACE397（见图 2）。

图2 霍尔果斯背斜紫泥泉子组顶界构造

2 构造演化序列及成藏模式

已有研究表明，喜马拉雅运动可分为3大变形幕。第一幕变形发生在始新世末—渐新世初；第二幕变形发生在中新世初—更新世；第三幕为更新世至今。根据南缘古近系与下伏地层多为局部不整合、假整合可知，在古近系沉积前，下伏各层系组成的构造仅具雏形，并且从古新统、始新统出现的局部沉积间段可以看出，前两幕喜马拉雅运动对整个山前构造的影响不大。影响最为强烈的第三幕运动促使了3排构造带的形成，从而表明喜马拉雅运动3期演化幕基本与霍尔果斯背斜的形成过程对应。

白垩纪末期，侏罗系煤系烃源岩已经成熟并开始生排烃（以生气为主）。此时霍尔果斯背斜还未成形，地层较为平缓，由于没有断层的沟通，生成的少量油气主要以水平运移和短距离垂向运移为主，在盖层条件较好的白垩系吐谷鲁群的泥岩层之下聚集成藏。

古近纪末期（喜马拉雅运动第一幕），霍尔果斯背斜初具雏形，但地势仍相对平坦，目的层基本呈等厚分布，由于大断裂不发育，油气无法大规模垂向运移，故仍局限于白垩系以下的地层中。

新近纪以来（喜马拉雅运动第二幕），在喜马拉雅运动的影响下，由于向北的推覆作用，使深部霍安断裂沿中—下侏罗统煤系地层向北推覆，并在霍安断裂断坡处向上突破至白垩系（见图3a）。但因断层纵向无法沟通以及吐谷鲁群储层发育情况的影响，造成古油藏局限于白垩系之下。

新近纪独山子组沉积期（见图3b），随着北天山的进一步隆升和向北强烈的逆冲、推覆，构造变形加剧，中部反向冲断断层逐步发育，与下部霍安断裂相交形成构造三角楔。此时，下白垩统烃源岩达到生油门限进入大量生排烃阶段，生成的油气沿断层垂向运移，并在调节断层上盘构造高部位储层发育较好的紫泥泉子组、沙湾组聚集成藏，而安集海河组和塔西河组的高压膏泥岩对油气藏的形成起到了良好的封盖作用。

图3 霍尔果斯背斜构造演化示意

第四纪以来（喜马拉雅运动第三幕），喜马拉雅运动使北天山继续向北挤压，浅层的逆冲推覆构造沿安集海河组泥岩层顺层滑脱，切割中部的反冲断层（见图3c、图3d）形成断层传播褶皱，随着时间的推移、构造活动的持续，霍玛吐断裂延伸至地表，从而形成了现今的构造格局。此时，中、下侏罗统烃源岩已进入大量生气阶段，而白垩系烃源岩仍处于生油阶段，侏罗系生成的天然气和白垩系生成的成熟原油沿着深部大断裂向上运移，在调节断层上盘的紫泥泉子组聚集成藏，并对之前形成的油气藏具有一定的改造作用。浅部逆冲断层是安集海河组塑性泥岩层内的滑脱断层，对油气藏起到了一定的遮挡作用。

喜马拉雅运动对油气运移的影响主要是通过其对断裂的影响而产生作用[11-13]。喜马拉雅运动以南北向的强烈挤压为主，在其作用下，盆地北部地区早期的近北南向断裂、北东向和北西向断层的局部地段处于张性环境，为微开启状态，是油气运移的有利通道，东西向断裂主要起封闭油气的作用。结合霍尔果斯背斜成藏模式图（见图4）可以看出，背斜浅层的滑脱断裂改造了上部的构造形态，古油藏遭受一定程度的破坏，发生二次油气运移。油气沿滑脱断层向构造高部位运移，如果构造高部位有圈闭则可成藏。没有圈闭，油气则继续向上运移，直至地表造成油气散失[14-17]。受霍尔果斯滑脱断裂向北滑移作用的影响，造成各层构造高点由深至浅逐渐北移，这为以后的油气预测指明了方向。

图4 霍尔果斯背斜成藏模式

3 有利勘探目标预测

在准噶尔盆地南缘地区，白垩系、古近系是目前油气勘探的重点层位，发育大套烃源岩、储层和盖层，同时也发育了大量油气资源。如前文所述，霍尔果斯背斜地区也具备良好的石油地质条件，在多个层系中都具备生储盖成藏组合。但目前只有紫泥泉子组3口井（X11，X001，X002）、沙湾组 1 口井（X8a）见油气显示，钻至东沟组的钻井无油气显示。根据本研究得到的剖面地质结构，并结合构造-沉积演化史及烃源岩热演化史分析，认为该区圈闭形成时间早于侏罗系和白垩系2套烃源岩大量生排烃时间，即生储盖关系匹配好。由此可以看出，东沟组圈闭主要分布在断层下盘，其圈闭面积大，封堵能力强，离油源近，目前钻遇的完钻井无油气显示主要是因为钻在了断层上盘，从而说明下盘的圈闭应为该组成藏潜力部位。

4 结论

1）霍尔果斯背斜的形成与喜马拉雅运动三幕演化的过程对应，形成了深部为构造三角楔、浅层为逆冲推覆体的叠置组合。

2）油气存在2期充注：第1期由反冲断裂活动造成白垩系低熟原油充注；第2期由浅层逆冲断裂活动造成白垩系成熟原油和侏罗系天然气混源充注。

3）从霍尔果斯背斜的构造演化特征及其对油藏的控制来看，除了发现紫泥泉子组、沙湾组有油气显示外，东沟组下盘的圈闭也是霍尔果斯背斜的有利油气勘探区。

致谢：本文得到长江大学地球科学学院高达博士以及中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所肖立新主任的悉心指导和热情帮助，在此表示诚挚感谢！

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