准噶尔盆地复合含油气系统与复式聚集成藏

王小军 宋 永 郑孟林 任海姣 吴海生 何文军 王 韬 王霞田赵长永 郭健辰

（1 中国石油新疆油田公司；2 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院；3 中国石油新疆油田公司勘探事业部 ）

0 引言

准噶尔盆地位于新疆北部，现今地貌上被依林黑比尔根山、扎依尔山、青格里底山、克拉美利山和博格达山围限，呈三角形，面积约为13×104km2。构造位置属于哈萨克斯坦—准噶尔板块的东部，具有丰富的油气资源和良好的勘探潜力[1]，已在石炭系至新近系的26 个层位发现工业油气，发现油气田36 个，探明石油地质储量超过30×108t，已经成为中国重要的油气区之一。受古亚洲洋演化、准噶尔板块与周缘板块的相互作用，以及印度板块向中亚大陆的俯冲挤压作用等多构造环境转变的影响，盆地形成演化具有多期叠加性，致使盆地油气成藏组合复杂[2-3]。前人应用由源到藏的含油气系统理论对盆地某一层位或重点勘探区的单一因素进行了专项研究[4-6],通过油源对比，将多套烃源岩综合考虑进行统一的含油气系统划分[7]。随着盆地勘探由浅层走向深层，不断发现新领域[8]，资料也越来越丰富，盆地结构、地层充填序列及沉积特征与以往认识出现了较大差异[1,9-11],大油气田赋存层位和有利勘探区带需要重新研究与评价。本文应用地震、钻井、测井和地球化学等资料，结合油气田的分布等，通过石炭系、中—下二叠统和中—下侏罗统烃源岩及其分布等图件的编制，以及盆地油气成藏演化研究，并与构造活动相结合，明确不同区域不同烃源岩油气成藏差异与分布，以期指导盆地的整体勘探与部署。

1 盆地地质背景

准噶尔盆地的基底在石炭系沉积前形成[12-13]，盆地现今划分为中央坳陷、陆梁隆起、乌伦古坳陷、东部隆起、南缘冲断带、西部隆起6 个一级构造单元，42 个二级构造单元，构造区划反映的是石炭系顶面的隆坳格局（图1），同时考虑了新生代以来的构造变形影响。盆地自下而上沉积石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及新生界。

图1 准噶尔盆地构造区划与油气分布图Fig.1 Structural division and oil and gas distribution in Junggar Basin

盆地的形成与赋存板块、周缘造山带的协同演化相一致。泥盆纪末至石炭纪初，准噶尔板块与西伯利亚板块会聚拼贴，克拉美丽造山带形成[12]；石炭纪初，准噶尔板块与吐哈板块裂离，形成博格达裂谷[12,14]，在伸展构造背景中形成准噶尔海陆过渡相盆地,沉积一套海陆过渡相含煤岩系，发育中基性火山岩和中酸性火山岩；早石炭世末至晚石炭世早期，塔城板块与准噶尔板块会聚拼贴[15]，早石炭世盆地消亡[12]。晚石炭世早期为伸展构造背景的火山岩盆地，晚石炭世中晚期，准噶尔盆地南缘东部、克拉美丽造山带山前和西准噶尔造山带山前分别形成了沉降带，形成一套海陆过渡相的碎屑岩、碳酸盐岩和含煤岩系。晚石炭世末，伊犁板块与准噶尔板块的会聚拼贴结束了准噶尔海陆过渡相盆地演化历史。早—中二叠世，在盆地周缘造山后的应力松弛环境下，沉积一套咸化湖相的由碎屑岩、碳酸盐岩组成的混积岩系[16-19]。晚二叠世—三叠纪，大型的坳陷盆地形成[1,13]，为一套由粗变细的碎屑岩建造，将早—中二叠世盆地叠合埋藏。中—下侏罗统八道湾组—西山窑组沉积期，继承了三叠纪盆地的构造格局，形成一套陆相碎屑岩含煤岩系。中侏罗统头屯河组—上侏罗统喀拉扎组沉积期，盆地萎缩，沉积区主要在阜康凹陷和乌伦古坳陷的东部，为一套泥岩夹薄层砂岩的浅湖相碎屑岩建造。白垩纪是准噶尔大型坳陷盆地发育期，为一套湖相碎屑岩建造，将前期盆地叠合覆盖。古近纪—新近纪沉降中心主要在南部，为一套碎屑岩、膏泥岩和碳酸盐岩建造。

2 复合含油气系统特征

准噶尔盆地经历了多旋回的构造运动，可划分为石炭系、中—下二叠统、上二叠统—三叠系、中—下侏罗统八道湾组—西山窑组、中—上侏罗统头屯河组—喀拉扎组、白垩系、新生界七大构造层系（图2），纵向上形成了多套烃源岩[7]。越来越多的勘探资料证实，能够形成工业油气流的主要烃源岩为石炭系、中—下二叠统、中—下侏罗统。盆地存在中—下二叠统、上二叠统—三叠系和白垩系3 套区域性盖层，封盖了石炭系、中—下二叠统和中—下侏罗统烃源岩形成的油气，根据源—储—盖—圈组合及盆地叠合演化与改造特征[1]，由烃源岩及与其有成生关系的所有油气的分布空间范围构成含油气系统[20]，本文将准噶尔盆地纵向上划分为石炭系、二叠系和侏罗系三大含油气系统（图2）。

图2 准噶尔盆地多旋回叠合盆地演化与含油气系统划分Fig.2 Evolution of multi cycle superimposed basin and division of petroleum system in Junggar Basin

2.1 石炭系含油气系统

依据地震、钻探、油源对比等新的勘探资料对石炭系烃源岩分布进行编图（图3），石炭系烃源岩并非以往认为的大面积分布，而是呈鸡窝状发育，石炭系含油气系统可分为滴水泉、大井、石钱滩、东道海子、北三台、古城、中拐—沙湾、三个泉等多个独立的含油气子系统，目前发现的油气藏受到这套烃源岩分布控制。

图3 准噶尔盆地石炭系含油气系统有效烃源岩分布Fig.3 Distribution of effective source rocks of Carboniferous petroleum system in Junggar Basin

2.1.1 石炭系海陆过渡相煤系烃源岩及分布

准噶尔盆地在下石炭统滴水泉组、松喀尔苏组，上石炭统巴塔玛依内山组、石钱滩组均发育烃源岩。滴水泉—大井地区存在滴水泉、五彩湾、大井3 个生烃中心，烃源岩为下石炭统滴水泉组、松喀尔苏组和上石炭统暗色泥岩、碳质泥岩和薄煤层，厚度为20～350m，横向不稳定，泥岩有机碳含量（TOC）为0.03%～4.04%，碳质泥岩有机碳含量为0.46%～24.61%，平均可达9.81%，煤岩的有机碳含量为17.3%～37.59%，平均为29.51%，有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主，普遍表现出腐殖型特征。滴水泉凹陷及其周缘石炭系烃源岩镜质组反射率相对较高，为0.41%～2.16%，平均为1.09%，Ro大于1.0%的样品约占70%，总体处于早生气阶段，部分进入到生气高峰阶段，该区已经发现了克拉美丽、五彩湾气田。石钱滩生烃凹陷位于盆地东北部大5 井一带，存在滴水泉组、松喀尔苏组和石钱滩组烃源岩，主要为一套海陆过渡相暗色泥岩、黑色碳质泥岩和煤线等。石钱滩组烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主，为中等—较好烃源岩，有机碳含量为1.42%，氯仿沥青“A”含量为5.87×10-6，总烃含量为234×10-6，生烃潜量（S1+S2）为1.19mg/g，有机质类型为腐殖型，地面样品有机质丰度较高，为成熟烃源岩，该区大井1 井、大5 井和石钱1 井都发现天然气。

阜康—北三台—吉木萨尔地区，存在东道海子、北三台、吉木萨尔和古城等生烃中心，石炭系烃源岩的岩性主要为碳质泥岩、泥岩，夹薄煤层或煤线。泥岩TOC 为0.55%～5.83%，生烃潜量（S1+S2）为0.21～13.16mg/g，总体为中等—好烃源岩，部分为差烃源岩。碳质泥岩TOC 为6.19%～41.2%，生烃潜量（S1+S2）为1.10～78.79mg/g，有机质丰度总体较克拉美丽—五彩湾石炭系烃源岩略好，总体属于中等—好的烃源岩，部分为差烃源岩，有机质类型主要为Ⅲ型，部分为Ⅱ2型，镜质组反射率（Ro）总体较低，为0.48%～1.87%，平均为0.77%，Ro小于1.0%的样品占70%，总体处于低成熟—早生气阶段，既生成石油，也生成天然气。

中拐— 沙湾地区石炭系烃源岩厚度为50～100m，分布于沙湾北部—中拐，为灰色、灰黑色泥岩，有机碳含量为0.05%～5.59%，镜质组反射率（Ro）为1.5%～2.5%，有机质类型以Ⅲ型为主，属于高—过成熟烃源岩[21]，以生气为主。

乌伦古坳陷乌参1 井钻遇暗色泥岩、凝灰质泥岩，总有机碳含量为0.43%～1.88%，平均为0.85%；氯仿沥青“A”含量为0.0136%～0.1468%；生烃潜量（S1+S2）为0.04～3.59mg/g，平均为0.5513mg/g。有机显微组分显示腐泥组占优势，平均含量为87.29%，以Ⅰ—Ⅱ型干酪根为主[22]，这与乌伦古坳陷众多钻井以原油显示为主具有一致性。

综上所述，准噶尔盆地石炭系不同地区烃源岩有机碳含量、有机质类型、成熟度不同，乌伦古坳陷区有机质类型以Ⅰ—Ⅱ型为主，有机碳含量较滴水泉—五彩湾和阜康—北三台—吉木萨尔地区低，经历了二叠纪—中三叠世的隆升剥蚀，在晚三叠世才被埋藏。滴水泉—五彩湾地区和阜康—北三台—吉木萨尔地区有机质类型为Ⅲ型和Ⅱ2型，前者在中二叠世被埋藏，有机质成熟度高，北三台地区在晚二叠世后才逐渐被埋藏。中拐—沙湾地区有机质类型以Ⅲ型为主，自早二叠世即被埋藏，目前也是埋藏最深地区（图4），为高成熟烃源岩。

2.1.2 成藏组合与分布

石炭系含油气系统主要存在两大成藏组合，第一套成藏组合是以二叠系—三叠系泥岩为盖层（图4），以二叠系底砂岩和石炭系火山岩、碎屑岩为储层构成的成藏组合，形成不整合地层—岩性圈闭，以原生油气藏为主，以克拉美丽气田、五彩湾气田、中拐地区的新光气田为代表。第二套成藏组合为以白垩系泥岩为区域性盖层，以三叠系、侏罗系、白垩系内局部泥岩与薄层砂岩形成储盖组合，受后期断裂活动影响，深层原生油气藏遭受破坏，沿断裂运移至三叠系、侏罗系、白垩系薄砂层中成藏，为次生油气藏，如克拉美丽气田滴西14、滴西18 浅层侏罗系气藏，滴西12井下白垩统呼图壁河组气藏，白家海凸起上的白家1井、彩31 井侏罗系气藏等。

图4 准噶尔盆地东西向生储盖组合剖面（剖面位置见图1）Fig.4 Profile of source rock-reservoir-caprock assemblage in Junggar Basin (profile location is in Fig.1)

两大成藏组合中以第一套成藏组合中储层特征最为复杂，岩性为玄武岩、安山岩、流纹岩、火山角砾岩、砾岩等，存在火山岩内幕和火山岩顶面风化壳两类储层。火山岩分布受深大断裂控制，在盆地内呈北西向断续分布，岩性、岩相变化快，火山岩内幕储层储集空间以原生孔隙为主，主要为气孔、粒内孔和粒间孔，储集性能随埋深和岩性变化而韵律性变化。火山岩顶面风化壳储层储集空间以次生孔隙为主，主要为溶蚀孔，形成于上覆地层沉积前的风化淋滤期，在陆梁隆起和东部隆起以及中央坳陷区的莫索湾凸起、白家海凸起等地区剥蚀、淋滤时间长，风化壳储层较发育。火山岩储层整体表现为中—低孔、特低渗储层。五彩湾气田火山岩储层主要为玄武岩、安山岩和火山角砾岩，玄武岩、安山岩裂缝发育，基质孔隙次之，孔隙度一般为2%～8%，最大为11%，平均为5.05%，渗透率一般小于0.02mD,平均为0.012mD。火山角砾岩发育溶蚀孔隙，孔隙度为4%～14%，平均为9.99%，渗透率一般小于0.64mD。大井生烃中心的大7 井火山角砾岩裂缝发育，测井解释储层有效孔隙度为3.48%～13.05%，渗透率为24.1～508.38mD。

2.1.3 圈闭形成与油气成藏

石炭系火山岩与烃源岩呈互层，构成源储相邻的成藏组合。二叠系沉积前，北天山造山带形成、博格达裂谷闭合，石炭系受到南北向构造挤压作用[1]，形成了北西向展布的背向斜构造。向斜核部残存上石炭统巴塔玛依内山组，如滴水泉凹陷、五彩湾凹陷和吉木萨尔凹陷都存在上石炭统，背斜核部为下石炭统（滴水泉组、松喀尔苏组），如滴南凸起和莫索湾凸起等为下石炭统，与上覆二叠系不整合接触，石炭纪末的构造事件使得石炭系内幕构造—岩性圈闭初步形成。

早二叠世盆地首先在西部的玛湖、沙湾、盆1 井西地区形成，沙湾凹陷的上石炭统烃源岩是最早被埋藏的地区（图5），同时二叠系向中拐凸起方向超覆沉积，形成地层超覆不整合圈闭，特别是上二叠统—三叠系在该区的大面积超覆沉积，将中拐凸起不整合覆盖，在不整合面附近形成地层—构造—岩性圈闭。流体包裹体和成藏演化史显示[21,23]，盆地西部上石炭统烃源岩在二叠纪末进入生烃阶段，至早白垩世达生气高峰，在不整合面附近的地层—构造—岩性圈闭中聚集成藏，新近纪盆地向南的倾伏作用导致了油气成藏的最后一次调整。

图5 准噶尔盆地油藏演化剖面（剖面位置见图1）Fig.5 Profile of oil reservoir evolution in Junggar Basin (profile location is in Fig.1)

中二叠世开始，夏子街组和下乌尔禾组在盆地中央坳陷区大面积沉积，将中央坳陷莫南凸起—莫索湾凸起—莫北凸起以东地区石炭系不整合覆盖[1]，形成玛湖、盆1 井西、沙湾、乌鲁木齐山前、吉木萨尔、东道海子和大井等沉积凹陷，由凹陷区向莫索湾凸起、白家海凸起、阜康凹陷东斜坡—北三台凸起、东道海子凹陷北斜坡及陆梁隆起南坡方向超覆沉积，形成了大型地层不整合圈闭。上二叠统—三叠系自中央坳陷向陆梁隆起区进一步超覆沉积，滴水泉凹陷南部和夏盐凸起南部被上乌尔禾组不整合覆盖，滴水泉凹陷北部至滴北凸起及西部的三个泉凸起被三叠系覆盖，乌伦古坳陷的石炭系被中—上三叠统覆盖，局部高部位被侏罗系覆盖。因此，石炭系与上覆盖层形成的地层不整合圈闭自南向北存在40～80Ma 的时间差。目前发现的五彩湾气田、克拉美丽气田即为被上二叠统—三叠系埋藏后形成的不整合地层—岩性圈闭。油气成藏与上覆岩层的埋藏过程密切相关，由中拐—沙湾、五彩湾向滴北方向，成藏期由海西晚期—印支期延迟至滴北地区的燕山中晚期[24]。新近纪的盆地掀斜构造作用导致了油气沿断裂向侏罗系、白垩系运移调整形成次生油气藏。

白家海—阜康凹陷东斜坡—北三台地区石炭系被中二叠统夏子街组、下乌尔禾组和上二叠统自西向东、自南向北逐步超覆覆盖，形成了超覆不整合地层—岩性圈闭。石炭系烃源岩在阜康凹陷区自中二叠世以来经历了持续埋藏，生烃模拟证实，三叠纪末期（208Ma），烃源岩在凹陷区进入生烃门限（Ro>0.8%），最深处Ro可达1.0%以上（地温大于130℃），可以生成湿气和少量的液态烃，但北三台凸起高部位烃源岩还未成熟。白垩纪末（65Ma），烃源岩在凹陷区已经达到高—过成熟阶段，Ro为1.5%～2.5%，煤系烃源岩大量生成凝析气和干气，地温为150～190℃，北三台凸起高部位烃源岩处于未成熟—成熟阶段早期。

综上所述，石炭系烃源岩的埋藏生烃演化在盆地东部、西部，以及凹陷区和凸起区存在差异，盆地西部、东部、北部的含油气子系统的石油地质演化不同，盆地西部烃源岩埋藏时间早，热演化程度高，主要形成天然气藏；东部烃源岩埋藏时间较晚，既生成石油也生成天然气；北部的乌伦古地区烃源岩埋藏时间最晚，有机质类型与前述地区也存在差别，以生成石油为主。

2.2 二叠系含油气系统

2.2.1 中—下二叠统烃源岩及分布

中—下二叠统沉积受盆地周缘造山后应力松弛作用影响，早二叠世首先在盆地西部和北天山山前形成凹陷，盆地西部沿西准噶尔山前形成玛湖、盆1 井西、沙湾、四棵树等沉积、沉降中心，发育一套机械、化学、生物作用形成的咸化湖相混积岩，称为风城组。盆地东部在北天山山前的乌鲁木齐—博格达地区形成凹陷，发育一套砂岩、泥岩互层沉积。中二叠世继承早二叠世多沉降凹陷格局，受到北东向构造的控制[25]，沉降中心从盆地西部向东部扩展迁移，发育众多的沉积凹陷[1]，西部为一套淡水环境的以机械作用为主的砂泥岩建造，东部为一套机械、化学、生物作用形成的咸化湖相混积岩，称为下乌尔禾组。中—下二叠统构成二叠系含油气系统主要烃源岩，形成玛湖、盆1井西、沙湾、四棵树、东道海子、大井、吉木萨尔、古城、梧桐窝子等含油气子系统（图6）。

图6 准噶尔盆地二叠系含油气系统有效烃源岩分布Fig.6 Distribution of effective source rocks of Permian petroleum system in Junggar Basin

风城组烃源岩主要分布于玛湖、盆1 井西、沙湾和四棵树等凹陷,盆地东部缺少该套烃源岩。玛湖凹陷钻井已经揭示了该套烃源岩。具有纹层沉积结构，富含有机质和分散状黄铁矿，烃源岩累计厚度超过200m，是凹陷内最主要的烃源岩[16]。该套烃源岩形成于碱湖环境，岩性为独特的云质混积岩，生烃母质为藻类，细菌发育，有机质丰度高（TOC>2.0%），类型为Ⅰ—Ⅱ1型。风城组碱湖烃源岩显微组分区别于其他湖相烃源岩显微组分，以生油为主，且生油能力高[26]。

中二叠统下乌尔禾组烃源岩主要赋存在盆1 井西、沙湾、大井、东道海子、吉木萨尔、古城、梧桐窝子、博格达山前等多个沉积、沉降中心。该套烃源岩在盆地西部仅玛湖凹陷钻遇差烃源岩，烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型，少量的Ⅱ型[27]。陆梁—盆1 井西东环带和车排子—中拐地区发现的原油地球化学特征指示源于腐殖型、腐泥型烃源岩[28]，推测沙湾、盆1 井西凹陷的下乌尔禾组烃源岩为一套腐殖型、腐泥型烃源岩。该套烃源岩在盆地东部博格达山前广泛出露，北三台凸起及吉木萨尔、大井、东道海子等凹陷也普遍钻遇，为一套黑灰色的泥岩、页岩、油页岩夹薄层碳酸盐岩、粉—细砂岩，纵向上呈薄韵律性互层状。页岩、碳酸盐岩和粉—细砂岩都具有生烃能力。页岩类为主力烃源岩，泥质碳酸盐岩部分具有一定生烃能力，页岩绝大部分样品有机碳含量大于1%，最高可达13.86%，生烃潜量一般大于6mg/g，最高可达254.43mg/g，而粉—细砂岩则生烃潜力低[17]。

综上所述，以莫北凸起—莫索湾凸起—莫南凸起为界，西部的玛湖地区缺少中二叠统优质烃源岩，沙湾凹陷、盆1 井西凹陷存在下二叠统和中二叠统两套有效烃源岩，厚度在300m 以上，盆地东部缺少下二叠统烃源岩，仅存在中二叠统烃源岩，厚度一般为50～200m，阜康凹陷的烃源岩主要在博格达山前（图6）。

2.2.2 成藏组合与分布

二叠系含油气系统存在3套油气成藏组合（图4），第一套成藏组合以上二叠统—三叠系泥岩为盖层，以石炭系火山岩、碎屑岩,中—下二叠统砾岩、砂岩、云质岩,上二叠统—中三叠统砾岩、砂岩为储层，构成该含油气系统的原生油气成藏组合。石炭系火山岩主要分布在盆地西北缘的断裂带上盘，与玛湖凹陷、沙湾凹陷中—下二叠统烃源岩以断裂方式对接，上部被中—上三叠统泥岩不整合覆盖。盆地腹部的石西凸起和阜康凹陷东斜坡作为烃源岩沉积的边缘隆起区，其发育的石炭系火山岩被中—上二叠统和三叠系不整合覆盖，构成了二叠系含油气系统近源成藏组合。

上二叠统—三叠系不整合于中—下二叠统和石炭系之上，为统一的大型坳陷湖盆沉积期，底部自盆地边缘、陆梁隆起向坳陷区发育大型扇三角洲沉积，形成砾岩、含砾粗砂岩和砂岩储集体，该套储集体与上覆上二叠统—三叠系泥岩构成了二叠系含油气系统另一类成藏组合。

众多含油气子系统中的中—下二叠统沉积具有由凹陷边缘粗粒沉积向凹陷区的细碎屑泥岩、石灰岩、云质岩沉积过渡，由此构成了凹陷边缘的常规储层到凹陷中心区非常规储层的有序变化[29]。

第二套油气成藏组合是以白垩系泥岩为区域性盖层，以三叠系、侏罗系和白垩系碎屑岩为储层组成的成藏组合。在玛湖凹陷克拉玛依组、白碱滩组、侏罗系，陆梁隆起—莫索湾凸起侏罗系、白垩系，阜康凹陷东斜坡侏罗系，北三台凸起三叠系、侏罗系、白垩系，滴南凸起东部滴水泉油田侏罗系[30]等发现的油气藏，是该套成藏组合的代表，主要表现为次生油气藏。

第三套成藏组合为新生界薄砂岩与局部性泥岩盖层构成的成藏组合，主要在车排子凸起东翼的盆地边缘，中新统沙湾组向盆地边缘超覆于古近系、白垩系和石炭系之上，在不整合面之上的沙湾组薄砂层内成藏，这是二叠系含油气系统发现的最上部成藏层位。

2.2.3 圈闭形成与油气成藏

二叠系含油气系统以上二叠统—三叠系厚100～1000m 的泥岩区域性盖层为界，该泥岩盖层以下存在3 种类型大型圈闭，形成大型油气藏，该泥岩盖层以上为与断裂、岩性相关的中小型圈闭，形成次生油气藏。

第一类大型圈闭受上二叠统—三叠系与下伏地层形成的不整合面控制（图4），不整合面之上，由盆地边缘到坳陷区，扇三角洲相砾岩、砂岩广泛分布[31]。盆地西北缘断裂带上克拉玛依组冲积扇叠置在石炭系之上，被上三叠统不整合覆盖，玛湖凹陷北部下三叠统百口泉组大型扇三角洲沉积体不整合叠置在中二叠统下乌尔禾组之上，玛湖凹陷南部、中拐凸起、石西凸起—滴南凸起南斜坡、阜东斜坡区等环中央坳陷区,由上乌尔禾组大型扇三角洲沉积体不整合叠置在中—下二叠统或石炭系之上，这些大型冲积扇、扇三角洲沉积体被克拉玛依组、白碱滩组泥岩超覆沉积，形成了大型的地层—岩性圈闭。

第二类大型圈闭位于不整合面之下，中—下二叠统沉降中心之间存在达巴松、中拐、北三台、莫索湾、白家海等古凸起，中—下二叠统向这些古凸起超覆沉积(图5)，形成超覆不整合地层—岩性圈闭和深大古构造圈闭。

第三类大型圈闭形成于中—下二叠统，从沉积凹陷边缘向沉降中心区，沉积岩性由粗粒岩向细粒岩和化学沉积岩有序变化，如玛湖凹陷下二叠统风城组，斜坡区为冲积扇砾岩，向凹陷中部渐变为扇三角洲前缘的砂岩、细砂岩，沉降中心区为泥岩、页岩、碳酸盐岩、蒸发岩等，构成了凹陷内源储相邻、源储一体的生储盖组合[29]。

根据流体包裹体均一温度测试、埋藏史及古地温资料、烃源岩热演化模拟和伊利石测年数据[29,32-33]，盆地东、西部各含油气子系统的石油地质演化存在差异，盆地西部沉降幅度大，埋藏深，存在4 期油气聚集成藏（图5）。第一期在晚三叠世，成熟原油向断裂带的石炭系、克拉玛依组砾岩地层—岩性圈闭、凹陷周缘古凸起部位运移成藏，形成克拉玛依百里油区，对应的流体包裹体均一温度均值为50.41℃。第二期高成熟原油发生在侏罗纪中晚期[32]，对应的流体包裹体均一温度均值为66.23℃。玛湖凹陷风城组烃源岩生成的油气在高陡断裂输导下向坳陷区不整合面之上的上乌尔禾组—下三叠统百口泉组地层—岩性圈闭运移成藏[31]。盆1 井西凹陷二叠系烃源岩成熟油气在三叠系盖层之下储层中聚集[6]。第三期成藏事件在晚白垩世,由于白垩系沉积前的侏罗系中形成了一系列的高陡断裂，并与深层断裂沟通，盆1 井西凹陷生成的油气沿腹部断阶带向莫北、石西、陆梁地区运移成藏。新近纪，受喜马拉雅构造挤压作用和盆地整体向南掀斜作用的影响，油气藏进一步调整，车排子凸起西北缘沙湾组形成次生油藏，克—乌地区三叠系—白垩系油藏破坏形成稠油带，腹部地区油藏进一步调整，在陆梁油田的白垩系成藏。

盆地东部东道海子、大井、吉木萨尔等凹陷的二叠系烃源岩为下乌尔禾组，是一套以腐泥型为主的富有机质烃源岩[17]。该套烃源岩在阜康凹陷于早—中侏罗世已经进入成熟阶段[34-35]，生成的油气主要在三叠系泥岩盖层之下的中二叠统、上二叠统上乌尔禾组及其不整合面之下的石炭系形成地层—岩性油气藏，具有原生油气藏特征。早白垩世末和晚白垩世，烃源岩处于高成熟生油阶段，生成的油气沿白垩系沉积前形成的高陡断裂在侏罗系和白垩系底不整合面附近成藏，东道海子凹陷生成的油气向滴南凸起东部滴水泉油田方向的侏罗系运移成藏，主要成藏期在早白垩世末[36]。新近纪，盆地掀斜构造作用，导致油气进一步的调整。

综上所述，盆地自二叠纪以来的成盆演化使得二叠系烃源岩在盆地内的发育程度存在差异，莫北凸起—莫南凸起以西的下二叠统和中二叠统都发育烃源岩，厚度大，埋藏深（图4），存在4 期成藏，烃源岩生成的油气具有远距离运移成藏的特征，如盆1 井西含油气子系统由源到藏的距离在60km 以上。盆地东部只在中二叠统发育烃源岩，埋藏浅，主要存在两期成藏，烃源岩生成的油气运移距离小于40km。对于二叠系含油气系统应该围绕第一套成藏组合进行勘探，特别是上二叠统—三叠系底部普遍发育的砾岩、砂岩层系，被泥岩覆盖，是发现原生大油气田的层位；中央坳陷区分隔各含油气子系统古构造凸起区是寻找深层近源大油气田的有利地区。

2.3 侏罗系含油气系统

2.3.1 中—下侏罗统有效烃源岩及分布

侏罗系发育下侏罗统八道湾组和中侏罗统西山窑组两套煤系烃源岩，有效烃源岩主要分布在盆地南部，存在南缘中部和四棵树凹陷两个生烃中心（图7）。八道湾组烃源岩最大厚度可达300m 以上，最厚区域位于南缘中部一带，暗色泥岩烃源岩有机碳含量为0.17%～10.6%，碳质泥岩和煤层有机碳含量较高，为2.4%～91.94%。西山窑组烃源岩主体分布于南缘凹陷区，最大厚度在200m 以上，四棵树凹陷烃源岩厚度为100～250m，暗色泥岩烃源岩有机碳含量为0.39%～4.67%，碳质泥岩和煤层有机碳含量为15.7%～75.48%[10]。侏罗系暗色泥岩烃源岩和碳质泥岩、煤层烃源岩有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主。

图7 准噶尔盆地侏罗系含油气系统有效烃源岩分布Fig.7 Distribution of effective source rocks of Jurassic petroleum system in Junggar Basin

2.3.2 成藏组合特征与分布

侏罗系含油气系统以白垩系泥岩区域性盖层为界，可划分为上、下两大成藏组合（图4）。下部成藏组合存在两种类型，是侏罗系含油气系统寻找原生大油气田的方向。第一类成藏组合与地层之间的不整合面相关，三叠系、八道湾组—西山窑组、头屯河组—喀拉扎组、白垩系之间都存在盆地级大型不整合面（图4），不整合面之上都存在一套全盆地分布的河流相、三角洲相砾岩、砂岩，与上覆大面积分布的泥岩构成有效成藏组合。侏罗系与三叠系不整合面之上八道湾组河流相、三角洲相砾岩、砂岩，孔隙度为4.8%～13.2%，平均为7.9%，渗透率为0.01～7.2mD，平均为0.36mD，与八道湾组煤系烃源岩相邻分布，构成侏罗系含油气系统第一套成藏组合。白垩系与侏罗系不整合面之上清水河组底砂岩，全区发育，厚度为8～100m，为砾岩、含砾砂岩、细砂岩、粉—细砂岩，成分成熟度较高，孔隙度介于11.35%～18.58%之间，渗透率为37.90～313.62mD。盆地南缘高产油气井高探1 井测井孔隙度为18%，呼探1 井粉—细砂岩孔隙度为5%～10%,莫索湾地区盆参2 井、盆5 井、莫北10 井在该层位也获得油流[37]。第二类成藏组合为下侏罗统三工河组砂岩与八道湾组、西山窑组煤系烃源岩形成“夹心饼”型成藏组合，三工河组中段以长石砂岩为主，横向分布稳定，成分与结构成熟度相对较好，储层孔隙度为5.1%～17.28%，平均为11.2%，渗透率为0.04～25.3mD，平均为0.89mD。

上部成藏组合以古近系—新近系砂岩、含砾砂岩为储层，以古近系膏泥岩和新近系各层组中的泥岩为局部盖层，形成该含油气系统最上部的油气成藏组合，在南缘和车排子凸起西翼勘探成果丰富。从古近系紫泥泉子组到新近系独山子组，存在多套河流三角洲相砂岩储层，单层厚数米。古近系紫泥泉子组粉砂岩、细砂岩在霍尔果斯、玛纳斯、吐谷鲁、呼图壁等背斜钻遇，孔隙度为8.73%～19.8%,渗透率在0.60～89mD 之间，为中低孔、中低渗储层。新近系沙湾组、塔西河组细砂岩孔隙度为15.2%～19.2%，渗透率为9～233mD。

2.3.3 圈闭形成与油气成藏

盆地腹部和南缘，围绕侏罗系含油气系统存在两种类型的圈闭。在盆地腹部，以大型不整合面为界，不整合面之上发育的低位体系域的粗碎屑岩被上覆泥岩封盖在大型不整合面之上，形成超覆不整合地层—岩性圈闭，如永进油田的白垩系油藏和盆参2油藏等。

盆地南缘主要发育与构造变形相关的大型圈闭（图7），这类圈闭具有叠加复合性，头屯河组沉积前的构造事件，在南缘山前表现为挤压—走滑作用，山前形成了宽缓的断背斜构造，新近纪晚期北天山造山带向盆地的逆冲作用，一方面形成准噶尔前陆盆地和山前冲断带，巨厚的新生代地层将侏罗系埋藏，另一方面前陆冲断带与早期构造继承、叠加，并整体叠置在侏罗系烃源岩生烃中心之上，形成了盆地南缘最优的成藏配置。

侏罗系烃源岩现今Ro大于0.6%区域主要在莫索湾—白家海以南及四棵树凹陷，热演化史显示，八道湾组烃源岩在早白垩世末期开始进入生油门限，在新近纪末期才进入生油高峰期，与南缘构造带定型于新近纪晚期构成了良好的配置。

综上所述，石炭系、二叠系、侏罗系3 套烃源岩分别形成了众多的含油气子系统，这些子系统既存在相对的独立性，在横向和纵向上也存在叠合复合性，总结起来存在3 种类型的叠置与复合。第一类表现为横向相邻、纵向交叉的复合含油气系统，主要表现为部分的上下叠置。这种类型主要为玛湖、沙湾、盆1 井西二叠系含油气子系统与中拐—沙湾石炭系含油气子系统的叠置，沙湾—阜康侏罗系含油气子系统与沙湾二叠系含油气子系统的叠置，阜康二叠系含油气子系统与北三台石炭系含油气子系统的叠置。第二类主要表现为上、下含油气系统具有较好的叠合复合性，东道海子、大井、吉木萨尔、沙南、梧桐窝子、古城、博格达山前等二叠系含油气子系统基本叠置在石炭系含油气子系统之上，四棵树侏罗系含油气子系统叠置在二叠系含油气子系统之上。第三类为相对单一的含油气子系统，盆地北部的滴水泉、三个泉、滴北、伦5 等石炭系含油气子系统则具有相对单一性。三大含油气系统的叠置复合性主要表现在盆地陆梁及以南地区。

3 复合含油气系统的油气聚集特征

3.1 油气聚集的控制因素

油气聚集首先受到各含油气系统及其子系统的富烃凹陷控制，其次二叠系、三叠系、白垩系区域性盖层将石炭系、二叠系和侏罗系三大含油气系统进行了有效分隔，多期断裂在盆地构成了立体输导网络，将三大含油气系统生成的油气纵向沟通（图4），形成了既相互独立又相互关联的原生油气藏与次生油气藏有序分布的复杂油气成藏系统（图5、图8）。

图8 准噶尔盆地东西向油藏剖面（剖面位置见图1）Fig.8 EW trending oil reservoir profile in Junggar Basin (profile location is in Fig.1)

石炭系、中—下二叠统、侏罗系与上覆地层存在大型不整合面（图4），大型不整合面之上储集体广泛发育，是油气聚集的重要层位，这些储集体与烃源岩相邻接触，或通过断裂与烃源岩沟通，构成油气成藏的重要条件。滴水泉凹陷及周缘发现的克拉美丽气田、五彩湾凹陷发现的五彩湾气田的成藏层位主要在石炭系顶部的火山岩风化壳附近[38]，上被上二叠统—三叠系泥岩覆盖。西北缘断裂带和玛湖凹陷上二叠统—三叠系与下伏地层的不整合面控制了克拉玛依油田、玛湖大油田的形成。

盆地自石炭纪以来的叠合演化过程中发育了多期断裂，可划分为4 套断裂体系，第一套断裂体系形成于二叠系沉积前，是石炭纪盆地成盆、改造过程中形成的以北西向为主的断裂体系，控制了盆地火山岩的带状展布及石炭系烃源岩的分布，这些断裂被二叠系、三叠系不整合覆盖，部分在后期具有多期活动性，错断二叠系，该套断裂成为石炭系烃源岩生成的油气向石炭系顶不整合面附近运移的重要通道。第二套断裂体系形成于早—中二叠世盆地发育期和上二叠统—三叠系沉积前（图4），存在北东向和北西向两组方向，控制了盆地玛湖、盆1 井西、沙湾、四棵树、东道海子、大井、乌鲁木齐山前、吉木萨尔等多凹相间分布的构造格局和中—下二叠统的分布。中—下二叠统生成的油气沿这些断裂向上运移至中—下二叠统顶不整合面之上的上二叠统—三叠系储层中成藏。第三套断裂体系形成于白垩系沉积前（图4），为北东向、北西西向、近东西向的雁列组合断裂[1,13]。断裂为两期，一期形成于头屯河组沉积前、另一期形成于白垩系沉积前，是石炭系、二叠系深层断裂在剪切应力作用下对浅层的三叠系—侏罗系产生的撕裂作用而形成。由于该断裂体系与深层断裂成因上的关联性，垂向上的桥接性，将深层石炭系、二叠系、侏罗系烃源岩形成的油气输导至侏罗系及白垩系等各层组中成藏，形成了三大含油气系统在纵向上的复式聚集、成藏。第四套断裂体系主要发育在盆地南缘（图8），具有构造变形的垂向叠加性，新近纪形成的山前断褶带叠加在中侏罗统头屯河组沉积前的剪切挤压构造变形带之上，二叠系、侏罗系烃源岩生成的油气沿断裂运移至侏罗系、白垩系、古近系、新近系的断背斜中成藏。此外，在盆地西北缘的车排子、乌尔禾、腹部陆梁地区，受深层断裂再活动影响，在浅层发育一组错断白垩系、新生界的断裂，油气沿断裂向上运移，在白垩系、古近系或新近系成藏，乌尔禾地区雁列组合的沥青脉就是深层油气运移至浅层，遭受破坏形成。

3 套主力烃源岩生成的油气沿上述断裂、不整合面运移，在中拐—车排子、莫索湾—莫南、白家海、滴南、北三台等地区形成多源混生油气藏。中拐—车排子地区源于石炭系腐殖型天然气、下二叠统风城组腐泥型油气和中二叠统下乌尔禾组腐殖型、腐泥型油气虽然具有一定的分区性，但更多地区具有混源成藏特征[39]；永进油田（永1 井）原油源于中—下二叠统和侏罗系[40]；白家海凸起发现的彩南油田原油主要源于侏罗系，混有下乌尔禾组原油[41]；滴南凸起中西段原油主要源于下乌尔禾组，混有侏罗系原油，东道海子滴南8 井油气源于石炭系和下乌尔禾组[42]。

3.2 油气聚集特征

石炭系含油气系统形成的原生油气藏位于二叠系—三叠系泥岩盖层之下，在石炭系内部和顶部不整合面附近成藏，具有规模性，如发现的克拉美丽、五彩湾等气田，白垩系泥岩盖层和二叠系—三叠系泥岩盖层之间发现的源于石炭系烃源岩的油气都与断裂有关，也与深层原生油气藏位置紧密相连，为深层原生油气藏调整后在上部形成的次生油气藏，为小型油气藏。

二叠系含油气系统形成的原生油气藏位于上二叠统—三叠系盖层之下，具有油藏规模大、连片分布特点，克拉玛依、玛湖等大油田都在该套盖层之下。上二叠统—三叠系盖层之上发现的与二叠系烃源岩相关的油气，与断裂或地层不整合面相关，或与深层原生油气藏的位置相关，具有由深层调整到上部成藏的特征，如腹部的盆1 井西东环带到陆梁油田发现的一系列油藏，车排子凸起东翼不整合面之上新近系油藏等，油藏具有一定的独立性。

侏罗系含油气系统形成的原生油气藏位于白垩系泥岩盖层之下，近期在盆地南缘6000～7000m 深层获得的重大发现，证实了其规模和勘探潜力都较大。南缘构造带新生界发现的油气藏是深层原生油气藏油气沿断裂运移至上部形成的次生油气藏。

综上所述，准噶尔盆地的二叠系—三叠系泥岩盖层之下是石炭系、二叠系含油气系统原生油气藏发育层位，白垩系泥岩之下是侏罗系含油气系统原生油气藏和石炭系、二叠系含油气系统次生油气藏发育层位，新生界是三大含油气系统次生油气藏发育层位。

4 结论

（1）准噶尔盆地三大含油气系统各子系统在空间上存在三种类型的复合特征，第一类表现为横向相邻、纵向交叉的复合含油气系统，主要为盆地西部、南部的石炭系、二叠系和侏罗系含油气子系统之间的复合。第二类表现为上、下含油气系统具有较好的叠合复合性，主要为盆地东部的石炭系和二叠系含油气子系统之间的复合。第三类为相对单一的含油气子系统，主要分布在陆梁北部和乌伦古地区，为石炭系含油气子系统。

（2）准噶尔盆地石炭系含油气子系统在盆地西部主要形成天然气，东部具有油气共生特征，北部以石油为主，二叠系—三叠系盖层之下是石炭系含油气系统原生油气藏分布层位，之上是次生油气藏分布层位。二叠系含油气系统在盆地西部既生油也生气，盆地东部以生成石油为主，上二叠统—三叠系泥岩之下是其原生油气藏分布层位，之上是次生油气藏分布层位。侏罗系含油气系统被新生代前陆盆地埋藏，以生成天然气为主，白垩系泥岩盖层之下是其原生油气藏分布层位，之上为次生油气藏分布层位。

（3）中—下二叠统、上二叠统—三叠系和白垩系泥岩三大区域性盖层控制了三大含油气系统原生油气藏的分布与聚集，三大地层不整合面（石炭系顶面、前上二叠统、前白垩系）控制了原生油气藏的聚集层位。盆地油气勘探应该以寻找三大含油气系统的原生油气藏为主，兼探原生油气藏之上的次生油气藏。西部交叉复合区围绕生烃凹陷区上倾斜坡区，以主要含油气系统的原生大型油气藏为目标，东部的叠置复合区应该综合不同含油气系统的原生油气藏进行统一勘探部署。南缘山前断褶带应该重点针对白垩系泥岩盖层之下的白垩系底砂岩和侏罗系落实目标，寻找原生油气藏。