鄂尔多斯盆地西缘二叠系隐伏构造特征及勘探意义

阴钰毅，姚志纯，郭小波，王乐立，陈思谦，余小雷，岑向阳

（1.西安石油大学地球科学与工程学院陕西省油气成藏地质学重点实验室，西安 710065；2.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院长庆分院，西安 710021；3.中国石油长庆油田分公司勘探事业部，西安 710018）

0 引言

众多勘探实践表明，山前复杂构造带内发育的大规模隐伏构造具有极大的油气资源潜力［1-2］。针对隐伏构造特征及其分布规律，研究人员已作了大量研究工作。杨跃明等［3］、陈竹新等［4］的研究表明，在四川盆地川西北山前构造带内，前锋带隐伏断裂下盘发育大型隐伏构造，断裂活动期与烃源岩生排烃高峰期较为吻合，上古生界储层厚度和圈闭幅度大，埋藏较浅，源储配置关系良好；在准噶尔盆地南缘山前带，发育排状分布的大型隐伏构造，并以背斜和断背斜圈闭为主，同时具有大型地层岩性圈闭条件［5-8］。付金华等［9］认为鄂尔多斯盆地西缘二叠系地层分布面积广、厚度大且发育良好的生-储-盖组合。鄂尔多斯盆地西缘二叠系地层具有“东西分带、垂向分层、南北分段”的特征［10-11］，构造以逆冲推覆为主，受逆冲推覆影响，发育背斜、断背斜、断鼻、断块等构造型圈闭，同时二叠系砂体规模较大，储层物性较好，具备良好的油气藏发育条件［12］。目前，对鄂尔多斯盆地西缘二叠系地层展布、隐伏构造特征、油气成藏模式以及有利区带评价的研究较少，早期钻探的ST1 井和YT1 井均是由于对隐伏构造特征及地层展布特征认识不清而导致的钻探失利［13］。

根据最新的钻井、测井、地震及非地震资料，利用地震地质综合构造解释方法，基于地层展布、构造特征及演化、成藏模式等对鄂尔多斯盆地西缘南段二叠系隐伏构造特征进行系统研究，以期为该地区有利勘探区带评价和钻探井位优选提供参考。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区位于鄂尔多斯盆地西缘冲断带南段，勘探面积约4 000 km2，断裂非常发育并呈近南北向展布，且具有东西分带的特征。在青铜峡—固原断裂以东发育有3条控制东西分带的断裂，分别为韦安断裂、青平断裂、惠沙断裂，走向均为近南北向［14-16］（图1a）。鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区在燕山期发生强烈的构造运动，因受自西向东应力作用，在该地区形成大规模逆冲推覆构造，并在3 条断裂的夹持下形成4 个隐伏构造带，分别为严家湾隐伏构造带、银洞子隐伏构造带、沙井子隐伏构造带及惠沙断裂下盘隐伏构造带，隐伏构造带地层发生褶皱变形而形成隐伏构造。由于严家湾隐伏构造带和银洞子隐伏构造带二叠系地层被剥蚀，本次研究的隐伏构造主要位于青平断裂下盘与惠沙断裂下盘。研究区在经历了加里东运动构造作用后，二叠系地层开始沉积，将鄂尔多斯盆地西缘二叠系地层自下而上依次划分为下二叠统太原组、山西组，中二叠统石盒子组及上二叠统石千峰组［12］。通过对研究区YT1，YT2 及周边多口井的研究表明，山西组、太原组各发育一套煤层，下石盒子组发育一层暗色泥岩可作为烃源岩供烃，同时层间发育的砂岩和致密泥岩可作为优质的储层和盖层［17］（图1b）。

图1 鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区构造位置（a）及二叠系岩性地层综合柱状图（b）F1.青铜峡—固原断裂；F2.韦安断裂；F3.青平断裂；F4.惠沙断裂；Ⅰ.沙井子隐伏构造带；Ⅱ.银洞子隐伏构造带；Ⅲ.严家湾隐伏构造带；Ⅳ.惠沙断裂下盘隐伏构造带Fig.1 Structural location（a）and stratigraphic column of Permian（b）in Yindongzi area，western margin of Ordos Basin

2 构造特征及演化

2.1 隐伏构造地层展布特征

隐伏构造是指覆盖层掩盖下的地质构造，其解译标志不明显，又常和其他构造的解译标志混杂在一起，较难识别。本文通过对以往研究成果的归纳总结，并充分利用地质露头、重磁电、钻探、线束地震等资料，对鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区的隐伏构造特征进一步研究。

YT2 井位于沙井子隐伏构造带内，已钻遇下古生界，钻深达4 400 m（图2a）。钻探结果显示，在沙井子隐伏构造带内，上古生界地层和下古生界地层均发育完整，地层层序正常。YT1 井位于银洞子隐伏构造带内，钻入基底84 m（图2b），钻探结果显示，在银洞子隐伏构造带内缺失上古生界地层及中生界部分地层，下古生界地层完整，白垩系地层直接覆盖在下古生界地层之上。利用YT1 井和YT2 井进行井震层位标定，进一步明确了银洞子地区的构造模式为典型的前展式逆冲构造，且自西向东发育有韦安断裂、青平断裂、惠沙断裂，3 条断裂均为基底卷入型逆断层，逆冲距离长，在地震剖面上表现为上陡下缓的形态。银洞子隐伏构造带和沙井子隐伏构造带内均伴生断层。燕山期，研究区由于受到自西向东的强烈推覆应力作用，二叠系地层发生褶皱、断层变形，从而在惠沙断裂及青平断裂下盘形成多个隐伏构造。

图2 鄂尔多斯盆地西缘南段隐伏构造解释剖面F2.韦安断裂；F3.青平断裂；F4.惠沙断裂；Ⅰ.沙井子隐伏构造带；Ⅱ.银洞子隐伏构造带；Ⅲ.严家湾隐伏构造带；Ⅳ.前缘带Fig.2 Interpretation section of concealed structures in southern section of western margin of Ordos Basin

利用电法勘探与地震勘探相结合的方法对山前复杂构造区深部宏观构造格局进行研究具有极其重要的价值［18-20］。白垩系—三叠系为低电阻层，中上奥陶统以下地层为高电阻层电阻率剖面的构造解释与地震解释的构造形态一致，且韦安断裂、青平断裂、惠沙断裂均表现为“下缓上陡”的特征（图3）。

图3 鄂尔多斯盆地西缘南段电阻率深度域剖面F2.韦安断裂；F3.青平断裂；F4.惠沙断裂Fig.3 Resistivity profile of southern section in western margin of Ordos Basin

根据以上分析认为，研究区因受到自西向东的强烈挤压应力作用，青平断裂、惠沙断裂逐级抬升，青平断裂以西大面积缺失上古生界地层，白垩系地层直接覆盖于中奥陶统地层之上，整体东南高西北低，断裂较发育；青平断裂以东靠近断层的前冲带奥陶系地层零星出露，侏罗系地层缺失［21］，整体东高西低，断层十分发育，地层破碎，断背斜和断块伴生。惠沙断裂东侧受鄂尔多斯地块的挤压应力和来自南部秦岭海槽褶皱回转的挤压应力［22］，使得研究区北部崾岘壕地区为向斜发育区，银洞子地区为陡立地层发育区，惠沙断裂下盘隐伏构造带表现出更大的隆起幅度［23］。

结合新部署的线束三维01，02，03 线的最新成果，认为在鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区二叠系发育2 个隐伏构造带。其中，在沙井子隐伏构造带内各层系均有发育，二叠系地层整体表现为“东高西低、南凹北隆”的构造格局（图4a），地层表现为北厚南薄的沉积特征（图4b）；在惠沙断裂下盘隐伏构造带内，二叠系地层向西逐步抬升，紧邻断裂下盘发育面积较大的背斜（图4c），地层展布规律与沙井子隐伏构造带相似，二叠系地层同样表现出北厚南薄的沉积特征，并具有一定的继承性（图4d）。

图4 鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区二叠系构造特征及沉积厚度Fig.4 Structure characteristics and sedimentary thickness of Permian in Yindongzi area，western margin of Ordos Basin

2.2 隐伏构造形成及演化

本文基于2 D-move 软件，采用平衡剖面恢复法对鄂尔多斯盆地西缘南段线束三维02 线BB'剖面进行构造演化分析（图5），认为鄂尔多斯盆地西缘南段在经历太古代—元古代华北克拉通基底形成之后［11］，自早古生代以来共经历3 个主要构造演化阶段［24］。

图5 鄂尔多斯盆地西缘南段BB'构造演化剖面F2.韦安断裂；F3.青平断裂；F4.惠沙断裂；Ⅰ.沙井子隐伏构造带；Ⅱ.银洞子隐伏构造带；Ⅲ.严家湾隐伏构造带；Ⅳ.前缘带Fig.5 Structural evolution profile of BB'in southern section of western margin of Ordos Basin

2.2.1 早古生代被动大陆边缘沉积阶段

研究区在中新元古代处于拉张环境，断裂发育以正断层为主。进入早古生代，晋宁运动后形成的古中国地台再次发生解体，秦祁贺三叉裂谷重新发育，此时鄂尔多斯盆地西缘地区进入晚期三叉裂谷发育阶段。贺兰坳拉槽以南的南贺兰山、香山、六盘山和固原等地区处于秦祁海槽的被动大陆边缘［24］。

中奥陶世末，秦祁海槽发生俯冲和局部碰撞，研究区青铜峡—固原断裂西南地槽相沉积发生褶皱回返和轻变质。贺兰坳拉槽和鄂尔多斯地块一起隆起并长期遭受剥蚀，从而缺失志留系到下石炭统沉积，进而导致1.5 亿年的沉积间断。

2.2.2 晚古生代—早三叠世整体稳定沉积阶段

中石炭世初，秦祁海槽中段发生强烈的构造运动，沿贺兰坳拉槽的古老断裂再次拉开而形成碰撞裂谷，且碰撞裂谷发育在海槽关闭时。中石炭统—二叠系太原组、山西组、石盒子组、石千峰组等地层逐层发生超覆，但海水却逐渐退出，构造活动变弱，气候由潮湿向干旱变化，裂谷与鄂尔多斯地块一起进入整体沉降阶段，碰撞裂谷停止活动。二叠纪至三叠纪初，鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区与华北克拉通地区一起缓慢沉降，构造分异较小，属稳定沉积环境。上古生界在加里东构造控制下，受挤压应力作用影响，断层发生一定程度的反转，形成一些宽缓褶皱变形。

2.2.3 中生代逆冲推覆构造主要发展阶段

印支期，鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区因受到自西向东的逆冲挤压应力作用，某些褶皱构造的雏形开始形成。在研究区西部，地层因受到逆冲作用而隆起，并发生褶皱，造成了侏罗系与三叠系之间的不整合接触，侏罗系仅在一些小型断陷盆地中沉积，银洞子隐伏构造带内侏罗系地层全部被剥蚀。研究区东部包括鄂尔多斯盆地大部分地区，三叠系地层也曾一度大面积隆起，剥蚀幅度自西向东减少，古地貌自西向东倾伏，因此，侏罗纪早期河流流向为自西向东。

燕山期中期［22］，在研究区白垩系与下伏地层间存在广泛的不整合面，在地震和钻井资料中均显示侏罗系和白垩系地层大都呈假整合接触。燕山运动使逆冲带向东发展，迫使白垩纪沉降中心向东迁移至天环向斜处，形成典型的前进式逆冲推覆构造。对白垩系后期剥蚀厚度进行分析，研究区在燕山期晚期普遍隆起并遭受剥蚀，地层厚度最薄处不及100 m。白垩系地层在研究区向东西两侧剥蚀逐渐增大，说明逆冲带和陕北斜坡在白垩纪后期相对隆起较大，隐伏构造主要发育于鄂尔多斯盆地西缘南段燕山期晚期形成的逆冲褶皱隆起。烃源岩主排烃期在早中侏罗纪和早白垩纪［25］，上古生界隐伏构造圈闭形成期与成藏期基本同步发生［13］。

对比鄂尔多斯盆地银洞子地区构造演化特征与现今构造及沉积厚度图（图4）发现，二叠系隐伏构造主要呈条带状展布，在沙井子隐伏构造带内，隐伏构造自南向北均有发育，主要分布在大断裂中部（图4a中绿色区域）。在惠沙断裂下盘，隐伏构造同样呈条带状展布（图4c黄色至红色条带），演化剖面上（图5）表现为断背斜特征，沉积厚度表现出一定的继承性，沙井子隐伏构造带和惠沙断裂下盘隐伏构造带的沉积地层均自北向南、自西向东减薄。

3 油气地质意义及勘探前景

鄂尔多斯盆地西缘南段自下而上发育3 套烃源岩，分别为奥陶系中上奥陶统乌拉力克组的灰质泥岩、石炭系羊虎沟组暗色泥岩及二叠系太原组和山西组的煤系地层［26］（参见图1）。

隐伏构造具有有利的含油气地质条件，逆冲推覆构造带的演化为研究区油气聚集提供了有利的构造背景。YT2 井钻探已证实二叠系油气成藏潜力，实钻结果显示该井钻遇山西组、太原组、羊虎沟组煤层和乌拉力克组暗色泥岩等多套烃源岩，同时在太原组钻遇油迹。

印支期，鄂尔多斯盆地西缘南段隐伏构造在挤压逆冲作用下形成多个断背斜、背斜、断鼻圈闭，同时发育奥陶系乌拉力克组暗色泥岩，以及石炭系羊虎沟组、二叠系太原组及山西组煤系地层等多套优质烃源岩，且稳定并全区分布。二叠系山西组及石盒子组多套砂岩储层发育［27］，可形成“自生自储”“下生上储”的油气藏［28］，内部泥岩可作为盖层，油气保存条件良好（图6）。

图6 鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区成藏模式F2.韦安断裂；F3.青平断裂；F4.惠沙断裂；Ⅰ.沙井子隐伏构造带；Ⅱ.银洞子隐伏构造带；Ⅲ.严家湾隐伏构造带；Ⅳ.前缘带Fig.6 Reservoir accumulation model of Yindongzi area，western margin of Ordos Basin

鄂尔多斯盆地西缘南段隐伏构造带内二叠系具有良好的生、储、盖组合。本文对惠沙断裂上、下盘分别进行勘探有利区评价［29-30］，上盘二叠系底面构造整体表现为东高西低的特征，断裂非常发育，为近南北向，同时受断裂控制，发育断背斜、断鼻型圈闭，总面积52 km2（图7a）；下盘储层砂体发育，圈闭类型以断鼻、断背斜、背斜为主，总面积54 km2，构造稳定，利于油气后期保存（图7b）。

图7 鄂尔多斯盆地西缘银洞子地区二叠系隐伏构造与砂体叠合图a.原峁镇北断背斜；b.原峁镇南背斜；c.元城子东断鼻；d.盘龙北断块；e.盘龙断背斜；f.银洞子北断块；g.四合掌断背斜；h.ST1 南断背斜；i.盘龙东断背斜；j.殷家城西背斜；F3.青平断裂F4.惠沙断裂Fig.7 Superimposition diagram of Permian concealed structures and sand bodies in Yindongzi area，western margin of Ordos Basin

原峁镇北断背斜位于银洞子地区沙井子隐伏构造带原峁镇北部，地层保存较完整，断裂发育，储层砂体厚度大于10 m，且上古生界煤系地层较为发育，有利于形成构造油气藏。原峁镇南背斜位于银洞子地区沙井子冲断构造带原峁镇南部，位于青平断裂下盘沙井子隐伏构造带内，地层保存较完整，储层砂体厚度大于10 m，上古生界煤系地层较为发育，有利于形成构造油气藏。元城子东断鼻位于银洞子地区沙井子冲断构造带元城子东部，地层保存相对完整，构造面积小、幅度大，储层砂体较发育。盘龙北断块位于银洞子地区沙井子冲断构造带中部盘龙北部，烃源岩较为发育，储层砂体厚度小于10 m。盘龙断背斜位于银洞子北盘龙附近，烃源岩发育，储层砂体厚度小于10 m，局部构造发育。银洞子北断块位于银洞子地区沙井子冲断构造带南部银洞子附近，该区侏罗系地层出露地表，古生界地层保存相对完整，构造幅度大，烃源岩较为发育，储层砂体厚度为10～15 m。四合掌断背斜位于银洞子地区惠沙断裂下盘，位于H14 井南部四合掌附近，地层保存相对完整，埋藏深度大，上覆地层倾角大，断裂破碎，储层砂体厚度普遍大于10 m，烃源岩较为发育。ST1 南断背斜位于银洞子地区惠沙断裂下盘，位于ST1 井南部，地层保存相对完整，埋藏深度大，上覆地层倾角大，断裂破碎，同时砂体厚度较小，烃源岩较发育。盘龙东断背斜构造位于银洞子地区惠沙断裂下盘，靠近东部天环向斜，地层保存相对完整，该圈闭面积大、幅度小，储层砂体厚度较大，烃源岩较为发育。殷家城西背斜位于银洞子地区惠沙断裂下盘，靠近东部天环向斜，地层保存相对完整，该圈闭面积大、幅度小，储层砂体厚度大于20 m，烃源岩发育。

4 结论

（1）鄂尔多斯盆地西缘南段银洞子地区构造模式为典型的前展式逆冲构造，新逆冲体发育在老逆冲体以下，自西向东发育有韦安断裂、青平断裂及惠沙断裂。同时发育4 个隐伏构造带，自西向东分别为严家湾隐伏构造带、银洞子隐伏构造带、沙井子隐伏构造带及惠沙断裂下盘隐伏构造带。

（2）鄂尔多斯盆地西缘隐伏构造紧邻惠沙断裂及青平断裂，形成于燕山期，为自西向东推覆应力作用的结果，呈排状展布。在严家湾隐伏构造带和银洞子隐伏构造带内，二叠系地层缺失，在沙井子隐伏构造带内，隐伏构造埋深较浅，面积较小，在惠沙断裂下盘隐伏构造带内，因受逆冲应力推覆影响，上覆老地层出露，隐伏构造埋藏较深且面积大。

（3）在鄂尔多斯盆地西缘南段，隐伏构造对油气成藏具有明显的控制作用，源储配置关系良好，上古生界发育多套砂岩储层，受隐伏构造控制，发育圈闭较多，保存条件较好，是鄂尔多斯盆地西缘地区上古生界勘探领域的重要有利区带。致谢：在本文完成过程中，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院长庆分院周义军给予了悉心指导，在此表示感谢！