库车坳陷构造裂缝发育特征及分布规律

于 璇，侯贵廷*，能 源，李 杰，魏红兴

1.教育部造山带与地壳演化重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京100871；2.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，库尔勒841000

库车坳陷构造裂缝发育特征及分布规律

于 璇1，侯贵廷1*，能 源2，李 杰1，魏红兴2

1.教育部造山带与地壳演化重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京100871；2.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，库尔勒841000

通过对野外露头和井下岩心构造裂缝的观察和描述，及其性质、产状、密度、强度、开度、充填程度和充填物等测量要素的观测和统计，对库车前陆冲断带山前构造裂缝发育特征及分布规律进行了综合分析。该区主要发育三组近南北走向的剪裂缝和张剪裂缝，裂缝倾角总体以大于45°的高角度缝和垂直缝为主，野外和岩心裂缝开度分别以0～5mm和0～1mm为主，裂缝多未充填或半充填，充填物以钙质充填为主。裂缝各参数的分布呈现出东西分段，南北分带的特点，以克拉苏—依奇克里克构造带的裂缝密度和强度最高。具体到层位上，库车东部以下侏罗统阿合组裂缝最为发育，库车西部则以下白垩统巴什基齐克组砂岩的裂缝密度最高。总体上，库车坳陷构造裂缝十分发育，有益于致密储层孔渗条件的改善，有利于裂缝型油气藏的形成。

构造裂缝；发育特征；分布规律；库车坳陷

1 引言

致密脆性油气储层的渗透率低，储集性能差，勘探开发难度很大。在此类储层中，构造裂缝是油气主要的储集空间和运移通道。若天然的构造裂缝系统发育，将有利于提高致密砂岩的储集性和渗透能力，形成裂缝型低渗油气藏。因此，构造裂缝的发育程度决定了裂缝型油气藏的规模和勘探开发潜力。塔里木盆地库车坳陷广泛分布着致密砂岩天然气藏，相继发现了大北、迪北和克深等气田（王招明，2014；雷刚林等，2007；杜金虎等，2012）。摸清库车坳陷全区构造裂缝的性质、发育程度以及空间和平面分布规律是当前库车坳陷致密砂岩气勘探开发急需研究的基础问题。

构造裂缝的早期研究主要是通过野外露头、岩心观测及薄片观察等手段来对裂缝进行识别，并直接测量裂缝的产状和密度等参数。从上世纪60年代，国内外学者已开始研究野外露头中的构造裂缝分布规律，Price（1966）依据岩石破裂形成裂缝的表面能不断增加的过程，提出构造裂缝的发育程度和岩石中的弹性应变能呈正比的观点。Murray（1968）发现成层岩石的裂缝发育程度与岩层曲率间存在密切关系，据此建立了裂缝发育程度与地层曲率的定量关系。Van Golf-Racht（1982）对裂缝型储层研究的理论和方法进行了系统归纳。在20世纪末，测井和地震方法逐渐成为裂缝研究的重要手段。利用双侧向常规测井反演，从纵横波时差、电性和声波时差等资料出发，估算裂缝的孔隙度，张开度和岩石力学参数等数据（吴文圣，2001）。进入新世纪，成像测井和地震方法作为新型测井技术也逐渐发展起来。成像测井具有能够从中直接识别裂缝，并获取裂缝的期次、成因及性质等更多信息的优点（黄继新等，2006；童亨茂，2006；曾联波等，2007）。利用地震数据也被证明可以识别和提取裂缝的相关信息（Boadu,1997;Martietaletal.,2006;Karimpouli etal.,2013）。近年来，扫描技术在裂缝研究中也得到了广泛的使用，比起常规方法，扫描技术具备能够识别储层中的微裂缝及亚微裂缝的优势（Golab etal.,2010;Boivin etal.,2013）。

裂缝发育的控制因素既有褶皱和断层等构造因素，也有岩性和岩层厚度等非构造因素。Bellahsen等（2006）研究了裂缝期次与褶皱的关系，并认为同褶皱期的构造裂缝以纵张裂缝为主。Gudmundsson等（2010）认为断裂带的弹性性质与围岩不同，断裂带周围的应力更加集中，因此断裂带内产生的局部应力会控制裂缝的发育。Underwood等（2003）认为在一定范围内，构造裂缝密度随着地层厚度的增加而降低。张鹏等（2011）、马中远等（2013）分析比较了不同白云岩和砂泥岩等岩性中的裂缝密度差异。戴俊生等（2011a,b）利用有限元模拟方法研究了泥岩对砂岩裂缝延伸的阻隔作用及裂缝发育的应力敏感性。利用弹性力学有限元数值模拟方法研究构造裂缝形成机制和开展裂缝分布的预测一直是裂缝油气藏研究的重要方法（丁中一等，1998;周新桂等,2007;于璇等，2015；丁文龙等，2016）。近些年，国内外开始利用粘弹性有限元数值模拟技术研究断层相关褶皱变形中所产生的裂缝发育过程（Smartetal.,2012;Ju etal.,2014）都具有理论意义以及应用价值。

前人对于库车坳陷的构造裂缝研究多集中在局部的区块（王俊鹏等，2014；李世川等，2012；张博等，2011），或特定的层位（于璇等，2015；张惠良等，2014；吴永平等，2011），但对于全区构造裂缝的发育特征和分布规律缺乏系统性的研究。本文通过针对库车坳陷野外露头和井下岩心构造裂缝的实际观测和统计，对该区构造裂缝的发育特征和区域分布规律进行了系统性的研究和总结。

2 区域地质概况

库车坳陷位于塔里木盆地北缘，属于南天山构造带的前陆盆地，北临南天山造山带，南抵塔北隆起，是一个中新生代盆地（贾承造，2004；赵文智等，1998；王招明，2004；汤良杰等，2007）。库车坳陷在构造单元上从北往南可划分为五个构造带，分别为北部单斜带、克拉苏—依奇克里克构造带、拜城凹陷、阳霞凹陷和秋里塔格构造带（图1）。

喜马拉雅运动是库车坳陷构造形成的主要动力，其中喜马拉雅中晚期的构造运动对该区构造变形与最终定型起了决定性作用（贾承造，1997；刘志宏等，2000），使得库车坳陷山前具有典型的前陆冲断变形特征，发育一系列规模不一的北倾逆冲断裂，形成叠瓦状逆冲推覆构造，在地表上表现为一系列东西走向的线性背斜（刘志宏等，2000；图1）。研究区的构造裂缝也主要形成于该时期（曾联波，2004）。

库车坳陷整体以中、新生代沉积为主，地层最厚可达10 000m。中生届以湖泊-沼泽-河流相沉积为主，中下部夹煤层；新生界为湖泊-河流相沉积，夹两套古近系和新近系膏泥岩或膏盐岩。其中，白垩系巴什基齐克组砂岩是库车坳陷西部克拉苏构造带的主要储集层，侏罗系阿合组致密砂岩是库车坳陷东部依奇克里克构造带的主要储集层（贾承造等，2002；曾联波和周天伟，2004）。

克拉苏构造带巴什基齐克组砂岩储层物性以低孔超低渗为主，孔隙度平均为6.7%，渗透率为（0.01～1.0）×10-3μm2（张惠良等，2014）；依奇克里克构造带阿合组砂岩储层物性以低孔低渗为主，孔隙度范围为4%～12%，平均为7.4%，渗透率一般为（0.1～10）×10-3μm2（林潼等，2014；王根海和寿建峰，2001）。这两套储层裂缝的大量发育是库车坳陷大北、克深和迪北等致密砂岩气藏的显著特征（贾进华和薛良清，2002；王珂等，2015；刘春等，2009）。因此，研究储层裂缝的分布特征与发育规律，对指导该区油气勘探有重要意义。

3 构造裂缝的识别与测量

3.1 构造裂缝的识别

构造裂缝是在应力场作用下超过了岩石的屈服强度而在岩石中产生的破裂，形成了两个失去表面结合力的地质界面，断层也属于裂缝的一种，狭义上的构造裂缝就是节理（Pollard and Aydin，1988）。构造裂缝的分布具有规律性，通常具有多个平行组系，成组出现且分布广泛，可发育于不同岩性，穿层或穿多层，裂缝延伸长且稳定，分支少，一般不与孔洞共存，裂缝面上有擦痕、阶步等现象。而非构造裂缝主要包括成岩缝、层间缝、压溶缝、溶蚀缝、滑塌缝、风化缝、人工缝等（Van Golf-Racht，1982）。

按力学性质，构造裂缝可进一步划分为张性裂缝、张剪性裂缝、剪性裂缝和压性裂缝，通常纯粹的张性裂缝和压性裂缝很少见。其中张性裂缝是裂缝两盘间仅存在沿裂缝面法向拉张变形的裂缝；张剪性缝是裂缝两盘沿裂缝面存在法向拉张变形，且沿裂缝面存在切向滑动变形的裂缝；剪性裂缝是裂缝两盘仅存在沿裂缝面切向滑动变形的裂缝；压性裂缝是裂缝两盘沿裂缝面存在法向压缩变形，且沿裂缝面切向存在滑动变形的裂缝。张性裂缝产状不稳定，延伸短，常绕砾；剪性裂缝的产状稳定，延伸较远，平直光滑，可切穿颗粒；压性裂缝通常表现为波浪状和劈理性质（朱志澄和宋鸿林，1990）。不同地质历史时期下的构造应力场环境不尽相同，形成的多期构造裂缝因而彼此相交、切割或改造，形成裂缝网络（侯贵廷，1994）。

3.2 裂缝的基本参数

构造裂缝的识别和定量表征是裂缝地质建模和裂缝型油气藏勘探开发的基础工作（童亨茂，2004）。针对构造裂缝的主要特征，我们通过8个参数来定量表征构造裂缝的大小、方向、种类和发育程度等，包括:裂缝的性质、产状(走向、倾角)、密度、强度、开度、充填程度和充填物。在构造裂缝的表征参数中，裂缝的密度和强度对裂缝型储层的评价最重要。

裂缝的性质：裂缝性质涉及到裂缝的开度、充填程度和充填物。多数构造裂缝为张性裂缝、张剪性裂缝或剪裂缝，通常剪裂缝呈共轭节理形式出现，但岩层强烈的非均质性通常可以抑制其中一组发育，而只留下另一组（曾联波等，2007）。

裂缝的产状：裂缝的产状包括倾向和倾角，在裂缝面不易测量的情况下，通常用裂缝的走向，可以编制某剖面或测量面的裂缝走向玫瑰图，反映该剖面或测量面上构造裂缝的优势方位。裂缝的倾角，根据裂缝与水平面的夹角分为四个类别：水平缝（0°～15°）、低角度斜交缝（15°～45°）、高角度斜交缝（45°～75°）和垂直缝（75°～90°）。

裂缝的开度：指裂缝的张开度或宽度，由裂缝壁之间的距离来表示，单位通常用毫米（mm），多数介于0～5mm。

裂缝的密度：在定量讨论构造裂缝发育程度时，常用到构造裂缝密度作为指标。裂缝密度包括线密度、面密度和体密度三种，单位均为m-1。本次研究采用面密度来表征裂缝密度，相对而言，面密度既容易测量，又能较完整地反映裂缝的发育程度。面密度是某测量截面上所有裂缝的长度之和与测量截面面积的比值，表达式如下：

式中，f表示构造裂缝面密度（m-1），∑L是某测量面上所有裂缝的长度之和（m）；S表示测量截面面积（m2）。裂缝面密度的大小反映岩石的截面上裂缝发育的程度，面密度越大，表明裂缝越发育。

裂缝的强度：裂缝的强度与各层位的岩性、厚度和构造有关。裂缝强度为裂缝密度与裂缝穿层的厚度频率的比值，为无量纲单位，表达式如下：

式中，I表示构造裂缝强度，f表示构造裂缝面密度（m-1），l表示厚度频率（m-1），n表示裂缝的穿层数目，t表示裂缝的穿层厚度（m）。裂缝的强度反映了裂缝的穿层性，裂缝强度越大，表明地层的裂缝越发育，穿层也越多。

裂缝的充填性：包括完全充填、半充填和未充填三种情况。裂缝充填性的不同，直接反应了裂缝的储集有效性的好坏，一般将未充填和半充填的裂缝定义为有效裂缝。

裂缝的充填物：主要指裂缝充填物成分，如方解石、泥质、碳质和铁质等物质充填等。

4 研究区裂缝发育特征及分布规律

直接观测野外和岩心裂缝产状、密度、充填程度、充填物性质等参数（图2），并进行统计分析，寻找和发现它们之间的相互关系，是研究储集层裂缝发育程度和规律的第一手资料。本次裂缝统计的层位是上三叠统到古近系砂岩段。以库车河为界，将库车坳陷分为库车西部和库车东部（图1）。从西到东，野外实际考察和测量了库车西部的塔拉克（TLK）、阿瓦特河（AWT）、大宛齐煤矿（DWQ）和克拉苏河（KLS）剖面，以及库车东部的库车河（KC）、克孜勒努尔沟（KZ）、依奇克里克（YQ）、阳霞煤矿（YX）和阳霞河（YXH）等十余条野外剖面（图1），获得构造裂缝测量数据21176个。研究区共取心阿瓦3、克深801和依南2等21口井（图1），对2783m岩心段进行观察统计，处理岩心构造裂缝数据12184个。

4.1 裂缝性质与产状

图2 库车坳陷野外与岩心构造裂缝照片Fig.2 Photos show field and core fractures in the Kuqa Depression

图3 研究区构造裂缝走向玫瑰花图区域分布图Fig.3 Rose diagrams showing tectonic fracture orientation ateach site on the structuralmap of the Kuqa depression

根据库车坳陷全区露头和岩心观察，从裂缝力学性质判断，该区构造裂缝以剪性裂缝和张剪性裂缝为主（图2a-b,d-g），张性裂缝为辅（图2c）。根据库车坳陷冲断带山前野外构造裂缝走向玫瑰图分析，本区构造裂缝走向优势方位主要分为三组：北北东向、北东向和北北西向（图3），其中，北北东向裂缝最发育，这与前人的研究成果较为一致（张仲培等，2006）。研究区构造裂缝的发育主要受区域构造和局部构造控制。库车坳陷现今地应力场的最大主应力方向为近南北向（曾联波和王贵文，2005），区域构造控制的裂缝走向总体上以北北东向为主，与新生代近南北向的最大主压应力方向呈小锐角，而局部构造控制的裂缝因受局部构造的控制，因而走向具有多个方位。

图4 研究区野外与岩心构造裂缝倾角分布图Fig.4 Distributionmap of field and core fractureangleateach siteon the structuralmap ofKuqa depression

图5 库车全区野外各剖面构造裂缝倾角（地层水平校正后）分布图Fig.5 Distributionmap of field fractureangle(afterstratigraphic correction)ateach site on the structuralmap of the Kuqadepression

库车前陆冲断带山前野外和岩心构造裂缝倾角总体以＞45°的高角度缝和垂直缝为主（图4，5），从成像测井（FMI）的裂缝识别上也可以看出岩心主要发育高角度裂缝（图2 h）。库车坳陷井下岩心的构造裂缝在西部以高角度和垂直缝为主，而在东部以高角度缝和低角度缝为主。将地层恢复到水平状态之后，野外裂缝倾角整体以高角度缝和垂直缝为主，低角度缝和水平缝所占比例很小（图5）。

4.2 裂缝密度与强度

库车前陆冲断带山前的构造裂缝面密度分布呈现出东西分段，南北分带的特点（图6）。整体上，库车东部的构造裂缝面密度比西部的构造裂缝面密度值要大。南部克依构造带的构造裂缝面密度值要比北部单斜带的构造裂缝面密度值要大。整体受区域构造分带控制，局部受具体构造控制。同一构造带内，东部的克孜勒努尔剖面—阳霞煤矿剖面比西部的大宛齐和克拉苏剖面的构造裂缝面密度值要大（图6）。

将各剖面按照地层来统计裂缝密度后发现，库车坳陷东部的三叠系塔里奇克组和侏罗系的阿合组裂缝最为发育，西部的白垩系和古近系的裂缝相对比其他地层更发育（图6）。在对库车坳陷各井岩心的构造裂缝面密度统计中，发现阿合组和巴什基齐克组岩心的构造裂缝最为发育（图7）。库车坳陷的中部岩心裂缝比东西两侧发育，即克拉苏—依奇克里克构造带中部的裂缝较为发育。这可能与库车坳陷中部构造较为强烈有关系，符合构造作用的“弓箭法则”（克拉苏—依奇克里克构造带的中段发育3～4排构造，而东段和西段仅发育1排构造）。

图6 研究区各剖面野外构造裂缝面密度分布图Fig.6 Distributionmap of field fracture density ateach siteon the structuralmap of the Kuqa depression

图7 研究区岩心构造裂缝面密度分布图Fig.7 Distributionmap ofcore fracture density ateach site on the structuralmap of the Kuqa depression

研究区构造裂缝强度值分布呈现中间大，东西两端小的特点（图8）。南部克拉苏—依奇克里克构造带的构造裂缝强度值要比北部单斜带的强度值要大，表明克依构造带受到的构造变形要强于北部单斜带。将各剖面按照地层来统计裂缝强度后发现，库车西部的白垩系和古近系地层的裂缝强度整体较高；而在库车东部，侏罗系阿合组以及三叠系地层的裂缝强度要高于其他地层（图8）。总之，由于裂缝强度反映的是切穿多层的能力，主要与构造作用强度有关，因而褶皱系统十分发育的克拉苏—依奇克里克构造带的裂缝强度整体较高（图8）。

图8 库车全区各剖面野外构造裂缝强度分布图Fig.8 Distributionmap of field fracture intensity ateach siteon the structuralmap of the Kuqa depression

图9 研究区野外(a)和岩心(b)构造裂缝开度范围统计图Fig.9 Charts showing the field and core fracture aperture in the Kuqa depression

4.3 裂缝开度

由于研究区内绝大多数裂缝为剪性裂缝，少数为张性裂缝，因此研究区野外构造裂缝的开度往往较小，多集中在0～5mm范围内，仅在少数张裂缝发育区，裂缝开度大于5mm（图9a）。全区野外构造裂缝开度介于2.0～5.0mm区间内最为发育，占总裂缝条数的35%，1.0～2.0mm区间内的占23%，二者共占全区的58%，是本区构造裂缝开度最为集中的范围。库车西部开度介于0～1.0mm区间的裂缝占裂缝总条数的67%，为库车西部地区裂缝开度的主要区间。库车东部构造裂缝开度介于2.0～5.0mm区间内最为发育，占45%；开度≥1.0mm的构造裂缝可达93%，代表库车东部裂缝开度的主要区间（图9a）。

地表由于处在开放空间，裂缝的开度由于风化作用而较大，岩心构造裂缝由于在地下深处，受围压的影响，其开度值相对比野外观测的开度值要小的多（图10）。93%的岩心裂缝开度集中在0～1.0mm范围内（图9b）。库车西部的岩心裂缝开度大于0.5mm的裂缝占总条数的56%，而在库车东部仅占31%（图9b），表明库车西部岩心裂缝的开度整体上要大于库车东部，这有助于库车西部克深和大北等气田地下天然气的储集和运移。

4.4 裂缝充填程度与充填物

4.4.1 构造裂缝的充填程度

根据研究区野外构造裂缝充填程度统计分析结果（图11），全区野外构造裂缝中未充填的构造裂缝占70.4%，半充填的占15.8%，充填的占13.8%，有效裂缝占86.2%，说明本区砂岩构造裂缝的储集有效性较好。库车西部野外构造裂缝中未充填的构造裂缝占69.2%，半充填的占7.5%，有效裂缝占76.7%；而库车东部野外构造裂缝中未充填的构造裂缝占71.0%，半充填的占19.0%，有效裂缝占90.0%，总体而言库车东部比西部裂缝有效性更好。

根据研究区岩心构造裂缝充填程度统计分析结果（图11），全区岩心构造裂缝中未充填的占43.3%，半充填的占22.2%，充填的占34.6%，有效裂缝占65.5%。库车西部岩心构造裂缝未充填的占20.2%，而东部岩心构造裂缝中未充填的占57.2%，可见库车东部构造裂缝比西部构造裂缝的有效性要好，也野外观测情况基本吻合。

研究区构造裂缝充填程度的区域分布具有以下规律：南北差异上，北部单斜带内野外未充填、半充填构造裂缝的比例大于克拉苏—依奇克里克构造带，因而北部单斜带的充填程度比克拉苏—依奇克里克构造带低，其裂缝有效性更好；东西差异上，库车东部野外和岩心未充填、半充填构造裂缝的比例大于西部，库车东部的裂缝有效性更好（图12）。

图11 研究区野外(a)和岩心(b)构造裂缝充填程度统计Fig.11 Statistical chartsshow the field(a)and core(b)fracture filling degree in the Kuqa depression

图10 研究区野外和岩心构造裂缝开度分布图Fig.10 Map showing the distribution of field and core fractureapertureateach siteon the structuralmap of the Kuqa depression

4.4.2 构造裂缝的充填类型

对于裂缝充填类型的研究有助于正确认识区域流体活动特性及研究区岩石的地层学信息，进而有利于加深对于油气运移的认识。研究区构造裂缝的充填物类型主要有泥质（M）、方解石（Ca）、铁质（Fe）、碳质（C）、硅质（Si）和膏盐（S）等类型。根据充填物充填程度的不同，将各充填物占各剖面或井段总充填物的比例划分为以下几个级别：“+++”表示＞50%，“++”表示30～50%，“+”表示10～30%，“（）”表示＜10%。

图13 研究区野外和岩心构造裂缝充填类型分布图Fig.13 Map showing the distribution of field and core fracture filling type ateach site on the structuralmap of the Kuqa depression

研究区构造裂缝充填类型的分布具有以下规律：北部单斜带以铁质和钙质充填为主，而无膏盐充填物；克拉苏—依奇克里克构造带内钙质和膏盐充填比例较高，多个剖面钙质和膏盐充填比例超过50%，这反应了南北分带的差异性（图13）。库车东部以铁质、钙质、泥质充填为主，仅在依奇克里克剖面见有少量膏盐充填，而库车西部裂缝充填类型以膏盐、泥质为主，反应了东西分段的差异性。构造裂缝的充填物主要受岩性、风化作用和热液流体等因素的影响。北部单斜带中生界致密砂岩发育，风化后以风化型铁质充填为特征；而克拉苏—依奇克里克构造带西段以含膏盐的新生界沉积地层为主，因而多以膏盐充填为特征（图13）。

与野外观测情况相比，岩心裂缝充填物以钙质充填为主，可能与普遍存在的低温流体活动有关。碳质充填主要在库车东部岩心观测中可见，与阳霞组和克孜勒努尔组含煤地层有关。膏盐充填主要在西部岩心观测中可见，也受岩性影响，与白垩系与古近系含膏盐有关（图13）。

表1 库车前陆山前裂缝发育特征区域对比表Table 1 Regional correlation of the fracture development characteristics in the Kuqa depression

5 讨论

5.1 裂缝发育特征区域对比

库车坳陷构造裂缝发育特征的分布规律在空间上和平面上既有一致性又存在差异（表1）。空间上：1）裂缝的性质、走向、倾角和裂缝密度等特征在地表和地下的分布规律是基本相同的，表明了裂缝特征在空间上的连续性和一致性；2）而裂缝的开度、充填程度和充填物在地表和地下的分布规律则有所不同，受到地层压力梯度、地表风化和地下流体的影响，地表的裂缝开度较大，地下比地表的充填程度高，充填物地表以钙质、铁质、泥质、膏盐充填为主，而地下则以钙质、碳质、膏盐充填为主（表1）。

平面上：1）裂缝性质上，研究区全区以剪裂缝和张剪裂缝为主，库车东部主要以剪裂缝为主，在西部地区张裂缝的比例比东部略高，这可能与库车西部发育更多的褶皱系统有关，在野外露头和测井资料都表明在褶皱的核部和枢纽发育了一定数量的纵张裂缝和横张裂缝；2）裂缝的走向上，NEE和NE走向的裂缝反映了早期的盆地早期形成的裂缝，而库车坳陷整体呈现NNW和NNE两个最优势方位，这反映了库车坳陷上新世以来的近南北向区域挤压应力场，是对区域上构造应力场在进入新近纪时从弱伸展变化到强烈挤压这一过程的响应（张仲培等，2006）；3）裂缝倾角上，库车全区野外和岩心裂缝均以大于45°的高角度缝和垂直缝为主；4）裂缝开度上，库车东部的野外和岩心裂缝的开度总体上要大于库车西部；5）裂缝充填程度上，库车东部的未充填和半充填裂缝的比例要高于西部，库车东部的裂缝有效性较高；6）裂缝充填物上，总体以钙质充填为主，局部受到地层岩性特征的影响，库车西部野外裂缝存在一定的膏盐充填，这与库车地区发育双重构造，上层构造的滑脱层为盐岩层有关，而库车东部野外裂缝存在一定数量的碳质充填，这与该地区发育的中生代煤系地层有关；7）裂缝密度上，库车东部的野外和岩心裂缝密度要高于库车西部，具体到层位上，库车东部以侏罗系阿合组和三叠系塔里奇克组裂缝最为发育，库车西部则以白垩系和古近系地层的裂缝最为发育；8）裂缝强度上，构造裂缝强度值分布呈现中间大，东西两端小的特点，这可能与库车中部前陆冲断带构造作用最强有关。

5.2 裂缝发育模式探讨

库车地区在新生代挤压构造应力场和新生代多套盐岩层的作用下形成了典型的前陆冲断构造，逆冲断层、断层相关褶皱和盐构造都十分发育。断控褶皱形成的裂缝类型和分布位具有一定的规律性。探讨研究区典型的裂缝发育模式有利于深入了解裂缝的发育情况，并为预测全区的裂缝性质和分布提供指导。

构造运动形成的裂缝可分为与区域构造有关的和局部构造有关的两大类，后者又分为与褶皱有关的和与断层有关的两类。两种构造作用都可以导致裂缝的形成。根据褶皱地层和构造演化期次及野外裂缝的交切关系，库车坳陷的构造裂缝可以划分出三期构造裂缝：前褶皱期裂缝、同褶皱期裂缝和后褶皱期裂缝。在区域构造应力场作用下，在地层发生褶皱的前期形成与地层垂直的高角度正交缝，并易被中晚期裂缝所切割。由于软弱盐层的存在，在挤压应力下，脆性地层形成了叠瓦状的冲断背斜，形成了多套褶皱系统。伴随着背斜的形成，在一套褶皱系统中和面之上的转折端依次发育垂直褶皱长轴的横张裂缝和平行于褶皱长轴的纵张裂缝，在中和面之下，主要发育共轭的斜交剪裂缝（图14）。在褶皱翼部主要发育雁列的张裂缝，常被充填。在靠近逆断层的区域，常发育共轭的剪裂缝，且逆断层的上盘比下盘裂缝要发育一些，随着与断层面距离的增加，裂缝发育的密度逐渐降低。在后褶皱期还可以发育少量大型的与区域主压应力方向一致的南北向垂直裂缝，可以切穿之前所有的裂缝，开度往往较大，一般未充填。局部构造控制形成的裂缝可以显著提升局部构造附近的致密储层的储集性和渗透性，形成致密砂岩油气勘探的“甜点”。褶皱后期形成的大型南北向的裂缝，可以沟通和调节这些区域裂缝，对于油气的运移和聚集也有贡献。

图14 库车坳陷断控褶皱裂缝发育模式Fig.14 Themodel for the fracturesdeveloped in the faulted fold in the Kuqa depression

6 结论

库车坳陷构造裂缝发育特征和分布规律是当前库车坳陷致密砂岩气勘探开发急需研究的基础问题。库车坳陷在新近纪近南北向挤压应力场下主要发育北北东和北北西走向的裂缝，裂缝类型以剪性和张剪性的高角度斜交裂缝和垂直裂缝为主。裂缝各参数的分布呈现出东西分段，南北分带的特点，以克拉苏—依奇克里克构造带的裂缝密度和强度最高，且裂缝有效性较高。具体到层位上，库车东部以下侏罗统阿合组砂岩裂缝最为发育，库车西部则以下白垩统巴什基齐克组砂岩的裂缝密度最高，而这些都是致密砂岩气藏的主力储层。总体上，库车坳陷构造裂缝十分发育，

有益于致密储层孔渗条件的改善，有利于裂缝型油气藏的形成。对于库车坳陷的构造裂缝发育机制，本文仅作延伸讨论，笔者将后续单独撰文详细探讨。此外，库车地区发育的多套软弱膏盐层对于周围脆性地层裂缝发育的影响，还有待于进一步研究。

致谢：感谢詹彦在岩心观测中给予的帮助；鞠玮、张鹏、赵文韬和郑淳方参与了野外裂缝测量与统计工作，在此一并致谢。

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Developmentand Distribution Characteristicsof Tectonic Fractures in Kuqa Dep ression

YU Xuan1,HOU Guiting1*,NENG Yuan2,LIJie1,WEIHongxing2
1.Key LaboratoryofOrogenic Beltand CrustalEvolution,SchoolofEarth and Space Sciences,PekingUniversity,Beijing100871,China; 2.Research Instituteof Exploration and Development,Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla841000,China

The structural fracture development characteristics of Kuqa depression in Tarim Basin are comprehensively analyzed in lightof the outcrop,core and log data.The characteristics of fractureswe overserved consistof properties,attitude,density,intensity, aperture,and filling.The tectonic fractures in this area aremainly themedium-high dip angle shear fractures and include three groups of fracturesextendingmostly in the N-S direction.The aperture ofmost outcrop and core fractures is0～5mm and 0～1mm,respectively. Themajority of fractures is unfilled or half-filled,and the filling ismainly calcite.The distribution of each parameter of fracture shows regularity in E-W and N-Sdirection,respectively.Laterally,the Lower Cretaceous fracture developmentarea ismainly distributed in the Kelasu-Yiqikelike structural belt.Vertically,the fractures are well developed in the Lower Jurassic Ahe Formation in the east Kuqa depression,and the Lower Cretaceous Bashijiqike Formation in thewest Kuqa depression.Overall,the structural fracture is very well developed in the Kuche depression,which is beneficial to the improvementof porosity and permeability of tight reservoir,and is alsobeneficial to the formation of fractured hydrocarbon reservoirs.

tectonic fractures;development characteristics;distribution regularity;Kuqa depression

HOUGuiting，Professor；E-mail:gthou@pku.edu.cn

P548

A文献标识码：1006-7493（2016）04-0644-13

10.16108/j.issn1006-7493.2015255

2015-12-31；

2016-08-23

中石油塔里木油田分公司项目（041013110025）；中石油重大专项课题（2014A0213）联合资助

于璇，男，1990年生，博士研究生，构造地质学专业;E-mail:pkuyuxuan@pku.edu.cn

*通讯作者：侯贵廷，男，教授，博士生导师，长期从事构造地质学和石油地质学的教学和科研；E-mail:gthou@pku.edu.cn