河套盆地临河拗陷西缘陡坡带石油勘探前景

韩伟 李文厚 李玉宏 陈高潮 张云鹏 王欣 贺政阳

摘要：为了探究河套盆地临河拗陷的石油勘探前景，通过野外地质调查、井下样品分析，对研究区的石油地质条件开展研究，圈定勘探的有利区带。研究结果表明，临河拗陷西缘陡坡带紧邻两套烃源岩沉积中心，伴有切穿基底的狼山断裂作为运移通道，上覆良好的新生界盖层，并且陡坡带还发育冲积扇和基岩裂缝储层，整体具有近油源、邻优势运移通道和封盖体系佳的特点，石油成藏条件良好。此外，狼山断裂上的阿贵庙—苏布腊根庙一带受构造控制，形成多条断裂相互接触的“调节带”，可能发育“复合花状构造”等岩性-构造复合圈闭，是油气勘探的有利区域。

关键词：河套盆地；临河拗陷；陡坡带；油气勘探；复合花状构造

中图分类号：TE122.2

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020-04-014开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Prospects for petroleum exploration in the steep slope zone

of the west margin of Linhe Depression in Hetao Basin

HAN Wei1， LI Wenhou2， LI Yuhong1， CHEN Gaochao1， ZHANG Yunpeng1， WANG Xin1， HE Zhengyang1

（1.Xi′an Center of Geological Survey， China Geological Survey， Xi′an 710054， China；

2.State Key Laboratory of Continental Dynamics／Department of Geology， Northwest University， Xi′an 710069， China）

Abstract： This paper studies the petroleum geological conditions in the study area and delineated favorable exploration zone， which is based on previous studies， through field geological survey and underground sample analysis， for explore the prospect of petroleum exploration of Linhe depression in Hetao Basin. The results show that the steep slope on the western edge of Linhe depression is close to two sets of source rock deposition centers， accompanied by the Langshan fault that cuts through the basement as a migration channel， and covered with a good Cenozoic cap rock. In addition，  alluvial fans and bedrock fracture reservoirs are also developed in the steep slope zone. And the steep slope zone has the characteristics of near oil source， neighboring superior migration channel and good sealing system. Furthermore， the Aguimiao-Subulagenmiao area on the Langshan fault is a  most favorable area for petroleum exploration， because it is controlled by the structure to form a "regulatory zone" where multiple faults are in contact with each other， and it is possible to develop "composite flower-like structures" and other lithological-structural conformity traps.

Key words： Hetao Basin； Linhe Depression， the steep slope； oil and gas exploration； composite flower-like structures

箕状断陷盆地边缘陡坡带受沉积特征及边界断裂的作用，通常可形成有利于石油成藏的坡折带，这在中国东營凹陷、二连盆地、冀东富油凹陷等地区已有很好的石油勘探先例［1-4］。河套盆地属于典型的箕状断陷盆地，2015年以来，中国地质调查局西安地质调查中心、长庆油田、华北油田等单位，先后在盆地吉兰泰凹陷和临河拗陷内的断裂带附近取得了石油发现和突破。通过研究，前人逐渐明确了该盆地“断裂控油，在优势运移通道附近寻找石油成藏的有利区域”的勘探思路，认为狼山断裂等是油气运移的主要通道，侧向供油条件好，并且明确了杭五断裂带、北部深凹陷区是勘探的有利区带［5-8］。然而，北部深凹陷内的新生界厚度大，勘探成本高，且狼山断裂带展布跨度很长，其中大部分地区在油气探矿权区外，前期投入工作较少，勘探方向并不明确。本文通过对该区域内的野外地质调查和区内钻井资料的分析，结合前人研究，探究北部深凹陷西缘、狼山断裂带靠近盆地一侧陡坡带上的石油地质条件，进一步明确勘探的有利区。

1 研究区地质背景

河套盆地是在伊盟古陆核古元古界—太古界变质结晶基底之上形成的中、 新生代拗陷-断陷盆地［6-12］， 东西长， 南北窄， 呈弧形分布于阴山褶皱带与鄂尔多斯盆地之间; 纵向上， 北深南浅， 呈不对称箕状。 其自西向东划分为临河拗陷、 乌拉山隆起、 乌前拗陷、 包头隆起与呼和拗陷5个一级构造单元， 其中临河拗陷面积最大，石油勘探远景最为有利。 临河拗陷沉积岩厚度一般为3 000～6 000 m，北部深凹陷区最大厚度达14 000 m，可进一步划分为吉西凸起、吉兰泰浅凹、吉东斜坡、北部深凹陷、南部断阶、东部斜坡6个二级构造单元（见图1）。

河套盆地自形成以来，经历了印支期隆起、燕山期挤压拗陷—初始断陷、喜山期拉张断陷及整体沉降等4个演化阶段［6，10］。临河拗陷主要受狼山断裂、杭五断裂带和黄河断裂等3条弧形断裂控制，其中狼山断裂位于盆地（拗陷）西北缘狼山山前，是盆地西缘边界断裂，为南东—正南倾向、切穿基底的正断层，总体呈弧形展布;杭五断裂也是一条弧形断裂带，可进一步分为西段北西倾向的杭后断裂和东段北倾的五原断裂，均为断穿基底的正断层。该断裂带还派生出多条次级断裂，形成了局部的断隆;黄河断裂的走向与狼山断裂基本平行，为临河拗陷和河套盆地的东南边界断裂。

临河拗陷东西向的剖面大致如图1所示，自西向东可分为西缘陡坡带、深凹陷带、中央隆起带和东部浅凹陷带。

2 西缘陡坡带石油成藏条件分析

以往河套盆地的石油勘探工作多集中在盆地东部及吉兰泰凹陷内［6-8］，而西缘狼山断裂一带几乎未投入过工作量。此外，该区所在的北部深凹陷带，由于新生界沉积巨厚，加大了石油勘探的难度［6］。但是，本研究通过对河套盆地前期勘探资料的重新梳理，认为沿狼山断裂形成的盆地陡坡带可能具备很好的石油成藏条件。

2.1 距油源更近

河套盆地是一个东薄西厚的箕状断陷盆地，自盆地形成以来，沉降中心始终位于临河拗陷西部（沿狼山断裂分布）（见图2）。受构造背景及断裂活动的影响，临河拗陷发育了东薄西厚的两套烃源岩，分别是白垩系固阳组和新近系临河组，厚度分别可达500～2 000 m和800～1 200 m，具备良好的生烃潜力［6-8］。

因此，沿狼山断裂发育的陡坡带距离烃源岩沉积中心更近，具备近油源的有利条件。

2.2 良好的运移通道

断层作为垂向于储层的通道，对石油运移和分布有重要的控制作用。狼山断裂是切穿基底的控盆断裂，且临近烃源岩沉降中心（见图2），自然便成为了石油运移的有利通道。同时，由于新生代盆地全面沉降，沉积了巨厚的新生界，在临河拗陷西部最厚可达10 000 m以上，其中五原组为一套泥岩，厚度可达1 000 m［6］，对下部油藏形成了良好的封盖条件。也就是说，沿狼山断裂，同时具备了良好的运移通道和封盖体系。因此，在沿狼山断裂靠近盆地内部的区域，具备形成油藏的运移和保存条件。

2.3 储层类型多样

从目前取得的勘探成果来说，河套盆地存在白垩系固阳组、新近系临河组沉积岩储层和盆地西缘边界附近的基底变质岩裂缝储层［6-12］。

1）基底裂缝储层。

西安地质调查中心在庆格勒图实施的庆浅1井和华北油田部署的吉华2X井均在基底变质岩裂缝储层中钻遇原油［5］。随后，西安地质调查中心在狼山断裂一带梦幻峡谷附近实施的蒙阿左地3井（见图1）也证实，该区基底变质岩中的裂缝十分发育。从该井岩心中的裂缝产状来看，该区基岩裂缝以张性构造裂缝为主，伴有剪切裂缝，可沿裂缝形成滑动面，且张性构造裂缝中高角度裂缝发育，几乎垂直于地层分布；沿高角度裂缝常伴有低角度（近水平）裂缝，剪切裂缝的角度较倾斜，见擦痕;裂缝发育规模显示，高角度裂缝以宏观裂缝为主（长度大于0.5 cm），低角度（近水平）裂缝规模较小（见图3）。同时，随着井深加深，裂缝宽度变小。

这种裂缝在狼山断裂带上的花岗岩、变质岩中均有发育，纵横交错，规模不一，有的规模较大的裂缝后期被石英脉填充，在野外露头上也多有发现（见图3）。狼山断裂自中生代形成开始，经历了强烈的构造活动，包括河套盆地中生代时期受控于近南北向的左旋剪切作用，新生代时期受控于近南北向的右旋剪切作用等［10］。因此，狼山断裂带所经历的构造活动是这些裂缝形成的主要动力因素。

2）冲积扇储层。贾承造等对断陷型盆地岩性地层油藏进行了总结分类，认为在干旱环境下的断陷盆地，如二连盆地中陡坡带的冲积扇砂体、缓坡带的扇三角洲砂体是形成油藏圈闭的有利区带［13］。并且，断陷盆地内的陡坡带已在东营凹陷等地取得过油气勘探突破［14-18］。河套盆地与二连盆地东西相望，同为断陷型盆地，勘探经验可以互相借鉴。研究发现，沿狼山断裂展布的陡坡带上，发育有冲积扇体。这些冲积扇发育区受构造及断裂影响，可能会形成岩性-构造复合圈闭。

首先，从1∶20万地质图上可发现，狼山断裂是一个弧形展布的正断层，总体表现为元古界变质岩、古生界花岗岩与新生界第三系、第四系呈断裂接触，但在阿贵庙、苏布腊根庙处却均有小面积的白垩系出露（见图4），且两处白垩系岩性均以杂色砂砾岩、含砾砂岩及砾岩为主，屬典型的冲积扇沉积。

其次，从区域地质背景来看，河套盆地中生代时期受控于近南北向的左旋剪切作用， 新生代时期受控于近南北向的右旋剪切作用，狼山断裂走向近南北的断裂也具有左行走滑性质［19-20］。由于岩层物性和构造应力的非均质性，在断裂的弧顶一带往往会造成应力相对集中，导致断裂产状变化，成为由多条断裂组成的断裂带，这种断裂相互接触的部位被称之为“调节带”。这些调节带容易形成负地形，有利于发育冲积扇沉积。因此，初步认为，沿狼山断裂带上仅有的这两处白垩系冲积扇，是由于狼山断裂受中生代挤压背景下左旋剪切运动的影响，断裂局部非均质性形成断层调节带，随后发育白垩系冲积扇体，而后期新生代拉张背景下右旋剪切运动并未对该冲积扇造成影响或影响不大，最终保留至今。同时，该处还残留着白垩系冲积扇，可能还预示着这个区域上覆的新生界沉积较薄，降低了勘探的难度。

此外，两个冲积扇处，狼山山前断裂的产状不一致，其中阿贵庙处产状为倾向355°，倾角36°，苏布腊根庙处为倾向54°，倾角84°（见图5）。两处断裂的产状完全不同证明了狼山断裂存在调节带，且这些调节带与白垩系冲积扇的发育位置具有很好的一致性。因此，研究认为，这些冲积扇发育区在构造及断裂活动的综合影响下，可能会形成岩性-构造复合圈闭。

3）潜在的花状构造。

花状构造是走滑断裂带内的标志性构造变形，也是油气成藏的有利区带。张以明等对河套盆地内二维地震资料进行解释处理时认为，盆地内发育有典型的负花状构造［7］。黄雷等研究认为，在张扭变形带中，断层受阻弯曲或受阻叠置部位，会发育具有走滑、挤压和伸展3类应变共存以及挤压变形和伸展变形同时发生为特征的复合花状构造［21］。

河套盆地先后经历了燕山期挤压拗陷—初始断陷、喜山期拉张断陷及整体下沉等构造演化，本研究所指的狼山断裂的调节带位于断裂具备走滑性质的位置。受控于这些复杂的构造背景，狼山断裂作为控盆断裂，构造动力背景包括了挤压、拉张以及走滑等特性。因此，研究认为，狼山断裂的调节带处很可能发育有利于油气成藏的“复合花状构造”。

综上所述，河套盆地临河拗陷西缘陡坡带具有紧邻两套烃源岩沉积中心，并伴有切穿基底的狼山断裂作为运移通道，上覆有良好的新生界盖层，还发育冲积扇和基岩裂缝储层，具备良好的石油成藏条件。

3 陡坡带石油成藏模式

本研究初步建立了该区域的油气成藏模式：首先，区内两套烃源岩源源不断地生成油气;随后，生成的油气会在压力差的作用下沿着狼山断裂向上不断运移，并优先在陡坡带上的冲积扇体、复合花状构造等物性条件最为优越的区域聚集成藏;而剩余的石油会沿着断裂继续运移，充注在与断裂交错发育的裂缝中，形成裂缝型油藏（见图6）。

研究区发育两种不同的储层，也有着不同的勘探效果。其中，基底变质岩裂缝型油藏，受其储层非均质性强等性质的决定，一般具有初期产能高，稳产率低，难以预测等特点［22］。而陡坡带的冲积扇储层，由于以砂砾岩为主，其物性条件极佳，且这种储层与运移通道相连接，通常会具有稳定且较高的产能，且可通过二维地震等手段进行有效预测［14-18］。因此，研究认为，应在河套盆地临河拗陷西缘陡坡带开展一定面积的二维地震，摸清地层结构，以冲积扇储层为主，兼顾基岩裂缝型储层，极有可能取得石油勘探的突破。其中，阿贵庙—苏布腊根庙一带前景最佳。

4 结 论

1）河套盆地临河拗陷西缘陡坡带具有近油源、邻优势运移通道和封盖体系佳的特点，且发育冲积扇和基岩裂缝两种储层，油气地质条件良好。

2）狼山断裂的弧顶一带应力相对集中，发育多条断裂相互接触的“调节带”，在“调节带”上可能发育“复合花状构造”等岩性-构造复合圈闭，如阿贵庙—苏布腊根庙一带。

3）河套盆地临河拗陷下一步油气勘探工作应关注狼山断裂一带，开展二维地震研究，理清地層结构，以冲积扇储层为主，兼顾基岩裂缝型储层，极有可能在西缘陡坡带取得石油勘探的突破。

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（编 辑 雷雁林）