库车前陆冲断带双滑脱构造发育特点分析

杨茂智,刘 军,刘永雷,周红波,李建峰,李睿林

(1.西安石油大学，陕西西安 710065 ；2.中国石油集团东方地球物理公司)

库车前陆冲断带双滑脱构造发育特点分析

杨茂智1,2,刘 军2,刘永雷2,周红波1,2,李建峰1,2,李睿林1,2

(1.西安石油大学，陕西西安 710065 ；2.中国石油集团东方地球物理公司)

库车地区发育一种非常特殊的构造样式——双滑脱构造，即库车地区发育古近系膏盐岩、中生界煤系地层两套巨厚塑性层，目的层为夹持在塑性层之间的中生界刚性地层；受古隆起发育特征差异的控制，区域构造由西向东无论其纵向发育特征还是平面展布特征均具有很大的差异；双滑脱构造地层组合特征及构造发育特点使之成为库车地区最高效的油气成藏模式，两套塑性层在双滑脱构造的发育及成藏过程中起着极为关键的作用。通过应用双滑脱构造建模技术，进一步厘清了库车地区双滑脱构造发育的核心区域——克拉苏区带的构造发育规律及特征，为实现区域勘探的持续突破提供了技术支持。

库车地区;双滑脱构造；古隆起；油气成藏

1 研究背景介绍

库车前陆冲断带位于塔里木盆地北部，北邻天山山脉，南部与塔北隆起接壤，是一个中、新生代发育起来的长条形盆地。区域受剧烈构造运动的影响，尤其是中新世晚期以后受天山的强烈挤压,形成复杂的逆冲构造带[1-4],以典型的中生界滑脱断层和台阶状逆断层及其伴生的叠瓦状断层组合和复杂褶皱构造发育为特征[5]，区域构造异常复杂(见图1)。受复杂的地表、地下条件的影响，区域地震波场异常，绕射波、侧面波、断面波等异常波不能得到有效的收敛，造成地震剖面波场复杂、成像效果差，进一步增加了勘探研究的难度。

为了有效解决区域勘探面临的难题，在20世纪末，东方地球物理公司先后引进了断层相关褶皱理论和盐相关构造理论[6]来指导区域的勘探研究[7]，并得到很好的效果，克拉2、迪那等相对简单的大型油气藏相继被发现[7]，为“西气东输”工程的启动奠定了基础。但随着勘探的不断深入，断层相关褶皱理论和盐相关构造理论逐渐表现出了其对库车地区大深度、巨厚盐下复杂构造的不适用性，其局限性主要体现为以下两点：①断层相关褶皱理论适用于基于底板滑脱的刚性地层在自由空间的形变特征研究，对盐上构造层的变形具有良好的指导意义，但对于库车地区巨厚盐下构造层顶板、底板双重滑脱，且在两个半自由空间的构造层形变指导意义不够；②盐相关构造理论针对古近系膏盐岩层的形变及对上覆地层的影响具有很强的指导意义[8-9]，但是对于盐下构造层的形变特征的适用仍然存在一定的局限性。

由于断层相关褶皱理论及盐相关构造理论针对盐下复杂构造的构造建模具有一定的局限性，克拉4、克拉1、吐北2等一批构造勘探相继失利，库车勘探陷入低潮期。为了解决勘探中遇到的难题，研究人员针对库车地区多滑脱层发育的特点，创新性地提出了双滑脱构造建模技术，并应用物理模拟、数字露头、模型正演等技术对双滑脱构造发育特征进行针对性的研究，使得双滑脱构造建模技术渐趋完善，对库车地区盐下深层构造发育特征的认识也渐趋深入，因此，克深2、大北3、大北201、大北101、克深8、克深9等多个大型油气藏相继被发现，从而引领库车地区新一轮勘探高潮的来临，使之成为塔里木油田增储上产最核心的区域。

2 地层发育特征

区域构造变形与其地层结构密不可分。库车地区地层发育具有显著的塑性地层与刚性地层交错发育的特点[10]，古近系膏盐岩及中生界煤系地层为区域内两套巨厚塑性层，目的层为夹持于两套塑性层之间的中生界刚性地层。其中古近系膏盐岩为上滑脱层，塑性强，且厚度巨大，最厚处可达4 000 m以上[11]；中生界煤系地层为下滑脱层，其塑性弱于上滑脱层，厚度可达2 000 m以上，埋深可达10 000 m以上，在厚度和高温综合作用下，在构造运动中表现为塑性。区域地层发育具有典型“两塑夹一刚”的地层结构，其发育特征如下。

图1 库车地区地质结构剖面

新生界膏盐岩：主要发育在古近系库姆格列木群，少部分地区发育在新近系吉迪克组，为一套泻湖相的蒸发岩，其岩性主要为大套的膏盐岩夹薄层泥岩；该套蒸发岩塑性很强，为区域上滑脱效能最高的一套地层，受强塑性的作用，厚度变化剧烈，在100～4 000 m。

中生界刚性地层：由侏罗系上统及白垩系地层组成，地层整体厚度600～2 600 m，为一套陆相扇三角洲、滨浅湖相沉积，岩性以砂岩和砂泥岩互层为主，其中白垩系为区域主要勘探目的层，尤以巴什基奇克组砂岩分布最为稳定，厚度约为300 m，横向联通性优越，为区域最优质的储层，也是目前区域勘探的最主要目的层。

中生界煤系地层：煤系地层主要分布在侏罗系中、下统及上三叠统，多为河流、沼泽-湖泊相沉积，岩性以页岩、砂质泥岩、黑色炭质泥岩及煤层为主，厚度为700 ～2 400 m，该套地层是一套软弱层，为区域的下滑脱层。

3 双滑脱构造形变特征

物理模拟是针对复杂区构造研究最有效的手段之一，通过物理模拟可以对区域构造发育的几何学、动力学和运动学特征进行深入的分析，深化对库车地区双滑脱构造发育模式的认识。

基于下滑脱层本身的特点，实验中应用内摩擦力较小、滑动效能不高的石英砂材料；上滑脱层则采用滑动效率高的硅胶等塑性材料；材料的厚度和变形速率参照区域的实际地质特征等比例缩小。

通过物理模拟实验分析认识到，双滑脱构造其动力学特征与断层相关褶皱构造具有极大的差异，后者主要是由逆冲断块间的相互接触传播挤压应力来驱动的，而双滑脱构造驱动主要是由滑脱层的塑性流动驱动的。

双滑脱构造的运动学特征也非常独特，主要体现在以下几点：

(1)初始断块形成以后，基于滑脱层的驱动，优先前驱及上驱发展，当其发展阻力积累到一定程度以后，不能再继续发展，而在其前部形成新的断块。

(2)最新形成的断块是活跃断块，已经形成的断块不再继续发展，而是被动地伴随活跃断块发展。

(3)构造的发育形式为前展式逐次发育。

其几何学特征主要如下：

(1)基于两套滑脱层的支撑作用，每个逆冲断块的前锋和后缘都可能发生“悬浮”，即其构造的前锋和后缘没有在重力作用下发生弯曲下降与其下伏构造接触，而是被滑脱层分隔，“悬浮”于滑脱层中。

(2)断块相对完整，弧形特征明显，没有断坪、断坡、轴面和转折翼等断层相关褶皱构造特征。

(3)断块的规模差异较大，在同一个模型中既发育大的断块，也发育小的断夹块。

(4)断块之间至少有一点接触，即下滑脱层没有发生突破对断块产生隔离。

(5)双滑脱模式下主要发育两种类型的构造，即单断式构造和突发构造，其中突发构造是单断式构造进一步发育的结果

4 控制双滑脱构造发育关键因素

最新的研究表明，古隆起是控制双滑脱构造发育的关键因素，受古隆起的控制作用，无论是滑脱层、还是中生界刚性地层，其沉积特征均具有明显的变化。

4.1 古隆起对构造发育的控制作用

区域构造发育受山体剧烈推覆、滑脱层的分布范围及厚度、古隆起的发育特征等多种因素的控制，其中古隆起为控制区域构造发育的最核心因素，库车坳陷中生界以后的沉积主要受南天山、温宿凸起和轮台凸起控制，三个一级构造单元既控制了库车坳陷区域地层的沉积特征(见图2)，又控制了构造变形、发展的趋势，其主要体现在以下两点：

图2 库车地区中生界沉积前古地貌图

(1)对构造形变范围的控制:库车前陆冲断带构造形变区域有着显著的由山体而起、古隆起而终的特点，古隆起发育形态的差异，使得库车地区各个区带变形缩短量变化极大，导致库车地区横向构造形态变化剧烈。

(2)对塑性层沉积特征的控制:受古隆起发育形态的控制，库车中部为中生界煤系地层及古近系膏盐岩两套巨厚塑性层沉积最厚区域，而滑脱层分布对库车地区构造发育有着极强的控制作用，是克拉苏区域双滑脱构造发育的的关键因素。

4.2 双滑脱构造发育的差异性

克拉苏构造带无论垂向发育特征还是平面展布特征，均具有显著的差异，主要表现在以下几个方面(见图3)：

老年人潜在不适当用药问题应引起临床医师、药师和护理人员的高度重视，优化药物治疗是老年人医疗的重要部分，也是对临床医师和药师的挑战。本论文只列举了用药风险点和用药建议，未能对每种药物给出具体的防范措施或替代治疗方案，如临床随诊、重点监测项目、剂量调整、必要的检查、替代药物治疗等，需要对这些做进一步的资料收集及研究。

(1)区带西段(博孜地区)表现为近隆起、强推覆的特征，构造隆升强烈，应力集中在古隆起前缘释放，使得构造前缘隆升剧烈，构造相对破碎，突发构造集中发育。

(2)克拉苏区带中段(大北地区)为区带扭动最显著区域，构造具有显著的斜向发育特征。构造中部隆升特征强烈，局部伴生有单发性突发构造。

(3)克拉苏区带东段(克深地区)距古隆起位置最远，凹陷最为宽缓，构造主要体现为后缘隆升的特征，次级构造带异常发育。其构造缩短量显著少于其他区域，有效保护了构造完整性，使其成为整个克拉苏区带单体构造规模最大的区域。

图3 克拉苏区带地质结构剖面

5 双滑脱构造的成藏优势

研究表明，双滑脱构造是区域最为高效的油气成藏模式，其高效成藏的特点与其构造发育特征及地层发育模式是密不可分的，主要体现在以下几个方面(图4):

(1)受两套滑脱层的综合作用，区域发育有大量叠瓦状构造，每一个构造都有可能成为一个优质的油气藏。最新的勘探证实，区域构造发育已经超过50个，圈闭总面积超过1 500 km2。区带的这种两个半自由空间的顶、底板双重滑脱的构造发育模式，是区域构造异常发育的保障。

(2)上滑脱层(古近系膏盐岩)是区域最优质的盖层，区域勘探证实，当盐岩纯度相对较高时，仅仅需要30 m的厚度就可以保障油气不散失。而克拉苏区带膏盐岩厚度极大，最厚处可达4 000 m以上，其极强的封盖作用，使得在区域构造变形极其强烈的状态下油气依然不会散失。同时其缓冲作用保障了构造发育相对完整，使得构造不至于由于过于破碎而影响了成藏效率。

图4 双滑脱构造成藏特点

(3)下滑脱层(中生界煤系地层)既是构造驱动的主要因素，也是区域最优质的烃源岩。研究表明，克拉苏区带主体构造发育的与主排烃期基本一致，因此与生烃、排烃同期活动的断层既可以作为构造驱动的主要断层，又是油气运移的主要通道。

图5 突发式构造成藏优势

(1)侧向封堵能力强：单断式构造其特点为前缘受膏盐岩体包裹、后缘与上覆断块体接触，因此其前缘封堵能力强；而后缘封堵性受接触块体岩性影响极大，由于前缘及后缘均受膏盐岩体包裹，其侧向封堵能力强，有效地增加了圈闭的含油气面积。

(2)两翼和核部断裂发育，对储层有良好的改造作用：克拉苏区带储层为超低孔、超低渗储层(孔隙度小于7%，渗透率小于1×10-3μm2)，裂缝对储层的改造作用在油田开发及产能建设中起着极为重要的作用。单断式构造前翼断裂较发育，但构造核部及后翼裂缝发育程度要弱于构造前翼；而突发构造是单断式构造进一步发育的结果，其裂缝发育的一个最主要特点就是构造两翼及核部裂缝均非常发育，且核部多发育张性缝，对储层改造效果好。

(3)构造完整性好：突发构造为一突发块体，以核部为基线，具有良好的对称性，其两翼回倾特征与单断式构造相比具有明显的优势，其构造完整性好，两翼回倾特征明显，使之更易形成整装油气田。

6 应用效果

双滑脱构造建模技术是2008年以后，针对库车地区实际的地质情况，研究并形成的一套针对性的构造建模方法，通过近些年来的逐渐发展及应用，在库车地区取得了非常好的效果，主要体现在以下几点：

(1)带动了整个克拉苏区带的勘探突破：双滑脱构造建模技术的使用，坚定了克拉苏区带深层作为库车勘探主战场的思路，随着克深2、大北3、克深5、博孜1、阿瓦3等风险探井相继上钻，整个克拉苏构造带勘探获得突破。目前克拉苏区带已经发现的大型油气藏达12个，上交三级储量已超1万亿方、资源量超2万亿方，成为塔里木油田增储上产最核心区域。

(2)探井成功率显著提高，构造落实精度大幅度提升：双滑脱构造建模技术应用以来，克拉苏区带共钻探圈闭12个，除克深16以外，其余全部取得成功，构造落实的精度也大幅度提高。目前克拉苏区带主要勘探、评价井、开发井误差大多可以控制在50 m以内，这对于库车地区如此复杂的地质结构及大深度的钻井(达7 000 m)，是非常难能可贵的；随着双滑脱构造建模技术的逐渐成熟，钻井误差率也呈现出逐年递减的趋势。

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编辑：李金华

1673-8217(2015)02-0015-05

2014-11-02

杨茂智，工程师，1974年生，1997年毕业于成都理工大学应用地球物理专业，研究方向：地震地质综合解释。

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题“高精度地球物理勘探技术研究及应用”(2011zx05019-005)项目资助。

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