西秋塔里木盆地西秋卻勒沖斷褶皺帶地質結構特征及油氣勘探區(qū)帶

隨著油氣勘探的深入，庫車地區(qū)油氣勘探的形勢逐漸闡明。西秋構造帶外圍均有油氣大發(fā)現(xiàn),包括北部的克拉蘇—克深構造、大北—吐北構造,東側的迪那構造以及南側塔北隆起北緣的羊塔、英買力等油氣田。而在西秋—卻勒地區(qū),除了卻勒1構造有所發(fā)現(xiàn)外,秋參1、東秋8等探井相繼落空,西秋—卻勒地區(qū)的油氣勘探由此陷入了停滯狀態(tài);同時,復雜的地表情況和巨厚的膏鹽層給地震資料的采集、處理和深部地震成像造成了困難,難以精確落實目標構造,增大了鉆探風險,其中西秋2井就是由于地質結構的復雜而沒有完成預定的鉆探任務。因此,在結合最新的油氣勘探資料基礎上,通過分析西秋—卻勒構造帶的地質結構以及東西走向上的構造差異變形特征,從構造角度來探討區(qū)域油氣勘探潛在領域,為進一步開展該地區(qū)的油氣評價和鉆探提供思路。1西部邊緣地區(qū)庫車坳陷位于南天山造山帶與塔北隆起之間,發(fā)育中生代、新生代多期前陸盆地和沖斷構造,由北向南受多套滑脫層控制依次發(fā)育了多個二級構造帶。西秋里塔格—卻勒塔格構造帶位于庫車坳陷中西部前緣地區(qū),包括庫車縣以西至卻勒塔格的沖斷褶皺帶,東西長約150km,南北寬20～30km,地表構造由東向西逐漸加寬(圖1)。從下向上依次發(fā)育有中生界三疊系、侏羅系、下白堊統(tǒng)、古近系[包括庫姆格列木組(E1-2km)、蘇維依組(E2-3s)]、新近系[吉迪克組(N1j)、康村組(N1k)、庫車組(N2k)]及第四系。區(qū)域上,三疊系和侏羅系湖泊—沼澤相暗色泥巖夾煤層為主要烴源巖;不整合于侏羅系之上的白堊系紅層構成了主要儲集層,是庫車地區(qū)油氣勘探的主要目標層系;古近系庫姆格列木組巨厚鹽層構成了區(qū)域性的封蓋層。2深層構造格架及其沉積特征圖2展示了西秋構造帶的基本剖面結構,表現(xiàn)為受古近系庫姆格列木組膏鹽滑脫層控制而形成的深、中、淺層差異構造變形和結構特征。古近系滑脫層之上的淺構造層由3條逆沖斷層控制,其中F1為區(qū)域逆沖斷層,控制形成了淺層上盤的逆沖和地表南秋里塔格構造帶。斷層F2和F3控制形成了北秋里塔格楔體,楔頂位于吉迪克組內。斷層F2和F3為楔體的頂部和底部斷層,分別控制了楔體內不同方向上的沖斷,地表上表現(xiàn)為由北向南的正向逆沖。南、北秋里塔格構造帶之間為中部向斜構造帶,分別與南、北兩側的斷層相切形成復雜地表結構。隨著斷層發(fā)育部位和切割層系的不同,這一淺層構造樣式向東、西兩端延伸且有所變化。東段淺層構造樣式表現(xiàn)為北秋楔體隱伏于南側地表反沖斷層之下,反映了規(guī)模縮小的向斜和北秋構造以及強烈的南側反沖構造;西段(卻勒段)的淺層構造則表現(xiàn)出了斷層F1的縮小、斷層F2的深切和強烈逆沖,形成明顯的地表推覆構造(卻勒鹽推覆體)。中構造層主要表現(xiàn)為鹽流動和鹽內夾層的沖斷褶皺變形,即古近系膏鹽層內的沖斷,斷層和褶曲作用相對較弱。這一構造層同時受到鹽流動和擠壓作用的控制,形成了局部受鹽聚集以及斷層控制的逆沖和背斜構造。西秋構造核部之下發(fā)育鹽聚集,而其南、北兩側鹽層厚度減薄,呈現(xiàn)鹽焊接構造形態(tài)。鹽內明顯發(fā)育有連續(xù)波組反映的地層錯斷和背斜形態(tài),根據(jù)西秋2井的鉆井成果,其巖性主要為數(shù)百米厚的泥巖夾層。區(qū)域地震資料顯示鹽內的沖斷主要發(fā)育在西秋中段地區(qū),而東段和西段不發(fā)育類似構造,這可能反映了區(qū)域上巖性的變化。深部構造層結構相對簡單,沒有發(fā)育明顯的沖斷構造。新生界底界面整體上由南向北降低,降低幅度約3000m。北秋構造帶之下的深層構造表現(xiàn)為低幅度背形,中部向斜之下的深層構造則表現(xiàn)為向形。受地震資料品質、巨厚膏鹽層的時深轉換、深部早期古構造以及后期構造沖斷抬升等影響,這一深部構造形態(tài)仍存在多解性,但從地層厚度的變化來看,侏羅系—白堊系殘余厚度由兩側向秋里塔格構造帶深層核部逐漸減薄(圖3),反映了深部早期構造高點的存在,而晚期的構造改造和沖斷抬升,使得深部構造層可能存在有利的勘探目標。3西秋—深層結構與淺層構造的相關性在三疊紀末期,西秋構造帶深部的古隆起已經(jīng)形成,三疊系大部分遭受剝蝕,侏羅系底部發(fā)生沉積間斷,兩者呈明顯的角度不整合接觸(圖2)。侏羅紀末期的準平原化作用使得白堊系基本為等厚沉積。白堊紀末期發(fā)生構造抬升,使得西秋構造帶深部表現(xiàn)出繼承性古隆起構造格局,地層厚度由核部向兩翼增厚。從西秋—卻勒地區(qū)侏羅系—白堊系殘余厚度分布圖上可以看出(圖3),卻勒和西秋西段殘余厚度小,表現(xiàn)為明顯的構造高部位,反映了該區(qū)域在晚白堊世存在構造抬升。西秋西段與卻勒構造段呈馬鞍狀,中部存在一個明顯的轉換帶,使得2個構造高部位表現(xiàn)出不同的構造走向。西秋西段構造高部位表現(xiàn)為分別向NE和NW傾斜的斜坡,西秋東段殘余地層明顯向北迅速加厚。在西秋—卻勒構造帶南側的南喀背斜上,可以清晰地看出深部早期構造所在位置之上發(fā)育了鹽上地層的褶皺變形(圖4)。深部構造和淺層褶曲之間具有很好的垂向疊置關系,且在深部構造高部位所在位置,鹽層發(fā)生了聚集,反映了構造變形、鹽聚集以及深部構造的再次活動受到了早期構造變形的控制和影響。地表地質和構造形態(tài)同樣反應了西秋—卻勒地區(qū)東、中、西3段分布的格局(圖1)。東段地表構造為一排山形,由從南向北逆沖形成的反沖構造組成;南部上盤出露吉迪克組至第四系,呈高角度南傾單斜構造形態(tài),北部下盤主要出露康村組至第四系。中段呈南、北兩排山形夾中部負向地形構造形態(tài),南部山體構造形態(tài)繼承了東段的反沖結構,北側山體則表現(xiàn)出由北向南的逆沖結構。西段即卻勒構造段表現(xiàn)出相對寬緩的地表形態(tài),主要由北側上盤的大型逆沖推覆和南側下盤的多個背斜組成。這種東西向上的構造分段和轉換結構與深部的古構造分段(圖3)具有明顯一致性,說明晚白堊世抬升所形成的古構造格局可能控制和影響了新生代晚期構造變形。4里塔格構造帶的發(fā)育庫車地區(qū)晚新生代晚期以來經(jīng)歷了多次構造活動,整體呈前展式發(fā)育,在拜城凹陷庫車組中有著良好的沉積記錄。庫車前陸褶皺沖斷帶擠壓構造活動控制了鹽流動、構造抬升和鹽拆離,從而造成多個向斜盆地的沉降和充填,反映了構造擠壓活動、鹽構造以及沉積充填之間的相互耦合。底部滑脫層和膏鹽層控制了分層變形,深部在后緣帶發(fā)生大位移縮短,形成克拉蘇和大北—克深構造帶;而淺層為膏鹽滑脫層控制的前緣沖斷帶大位移逆沖和強烈褶曲變形,形成秋里塔格構造帶。生長地層和低溫熱年代學的研究表明西秋構造帶發(fā)育于新生代庫車組沉積晚期,總體表現(xiàn)為以古近系庫姆格列木組膏鹽層為拆離層的多構造層分層變形結構。圖5展示了西秋構造帶新生代晚期構造變形過程。在庫車組沉積晚期,構造擠壓作用不發(fā)育,西秋地區(qū)在古隆起的背景上沉積了巨厚的膏鹽層,鹽層內發(fā)育局部較厚泥巖夾層,鹽上則發(fā)育了穩(wěn)定的沉積地層[圖5(a)]。隨著擠壓作用傳遞至西秋構造帶,鹽上沉積層發(fā)生褶曲變形,其上沉積了新的地層。擠壓作用和沉積負荷造成鹽層開始發(fā)生鹽流動并向核部聚集,鹽層內沉積地層受下部鹽流動影響,形成低幅度褶曲[圖5(b)]。擠壓作用的進一步增強使得淺層褶曲發(fā)生強烈抬升和沖斷,形成北側楔體和南側背斜,并使中層鹽流動聚集繼續(xù)發(fā)育,鹽內夾層之下同樣發(fā)育鹽聚集,形成鹽拱和鹽背斜[圖5(c)]。隨著北側鹽體的不斷拆離,淺層地層的沉降造成北側的沉積充填加厚,使得基底發(fā)生撓曲變形,南側抬高北側沉降,深部結構發(fā)生整體調整。擠壓作用的進一步發(fā)育最終促使了淺層南側反沖構造和中部鹽層內弱沖斷的形成[圖5(d)]。整體上看,西秋構造帶的發(fā)育受到深層構造邊界條件、強烈構造擠壓作用、鹽流動聚集以及兩側的同沉積構造等因素的影響。深層構造主要表現(xiàn)為早期構造的調整改造,由于受中生界厚度以及下部滑脫層的控制,在東西走向上表現(xiàn)出不同的沖斷特征。5生界變形特征的分段研究由于庫車地區(qū)油氣勘探目標地層主要是古近系膏鹽層之下的中生界,因此基于深部中生界構造變形特征的分段研究更具有實際意義,而且其分段性與鹽上淺層地表構造也具有明顯的一致性。綜合鹽層上、下的構造變形特征,西秋—卻勒構造帶由東向西整體上可以分為新生代晚期沖斷構造段、古隆起構造段以及古構造復活段3大段(圖6)。5.1逆沖斷層和逆沖構造該段位于研究區(qū)東部,大致介于庫車與托克遜之間(圖1),地表呈單一山體,出露一條逆沖斷層,表現(xiàn)出由南向北的反向逆沖結構。上盤出露吉迪克組、康村組、庫車組和第四系,下盤出露康村組至第四系。深層沖斷構造形成于新生代晚期。根據(jù)結構的差異性,可進一步分為薄皮逆沖段和基底反沖段。5.1.1構造發(fā)育的地質背景古近系膏鹽滑脫層之下的中生界受沖斷層F4控制,其侏羅系內滑脫斷層呈臺階狀由北向南逐級抬升,并切入古近系(圖7)。深部發(fā)育一系列下部收斂于F4、上部并入古近系膏鹽層呈低角度切過中生界的逆沖斷層,并控制形成一系列由北向南逆沖的疊瓦狀推覆巖片。在西秋構造帶之下的深部構造核部,斷層產(chǎn)狀由南向北依次抬升,傾角加大,反映了深部疊瓦構造的前展式發(fā)育。整體上看,本段中生界厚度較大,而且由北向南地層厚度明顯減薄,反映了新生代早期南高北低的斜坡格局,表明西秋東段構造發(fā)育在早期斜坡背景之上,受新生代庫車組沉積晚期強烈構造擠壓作用的影響,在古隆起北緣形成多構造層沖斷褶皺變形,呈明顯的薄皮沖斷結構。古近系滑脫層之上的淺構造層由2個基本構造控制。斷層F1之上為上盤單斜結構,沿斷層向北發(fā)生大位移逆沖推覆。斷層F1之下則表現(xiàn)為楔體結構,楔頂位于吉迪克組內,斷層F2和F3構成了楔體的底部和頂部,分別控制了楔體內不同方向的沖斷,形成地表簡單構造之下的復雜沖斷構造。淺構造層內吉迪克組的拆離顯示吉迪克組為區(qū)域次級滑脫層,在強烈擠壓下地層發(fā)生滑脫變形,形成復雜構造。這種楔體構造的存在可以合理解釋深、淺構造層之間局部地層大量增厚現(xiàn)象,從而構建平衡合理的構造地質剖面。5.1.2研究區(qū)地質背景該段位于東段西部,地表構造與東段東部基本一致,同樣為由南向北的逆沖,但下盤的構造形態(tài)有所差異。上盤出露吉迪克組、康村組、庫車組和第四系,呈南傾高角度單斜形態(tài),斷層沿吉迪克組沖出地表;下盤出露康村組至第四系,靠近斷層的地層發(fā)生褶曲變形,在地表形成向斜和背斜。古近系滑脫層之上的淺構造層由3條逆沖斷層控制(圖8),其中斷層F1為區(qū)域性逆沖斷層,控制形成了淺層上盤的大斷距逆沖構造;F1之下則表現(xiàn)為受次級斷裂控制的逆沖褶曲變形,形成局部褶皺和楔體構造。拆離層同樣位于吉迪克組內,但拆離程度相對較弱。此段內的淺層沖斷結構在地表均有所體現(xiàn),表現(xiàn)為地表沖斷和多個褶曲變形,反映了淺層結構解釋的合理性。與東段東部薄皮逆沖有所不同的是本段鹽下深層存在明顯的基底反沖構造,但在基底反沖構造的北翼同樣發(fā)育受侏羅系區(qū)域滑脫層控制的薄皮逆沖構造。這一薄皮構造與東部薄皮逆沖段的深層構造為同一構造體系,其南側卷入基底的反向沖斷構造具有清晰的斷點及地層的抬升和沉降。將此構造現(xiàn)象解釋為反向逆沖構造主要基于以下4點認識:①西秋深部在晚白堊世有構造抬升所形成的深部古隆起,而且本段深部中生界厚度整體上由兩側向核部減薄,同樣反映了深部古隆起的存在;②深層的地震資料顯示上下盤地層錯斷部位是等厚的(圖8),表明沒有早期沖斷構造的存在;③新生代庫車地區(qū)整體處于擠壓構造背景,沒有發(fā)育大規(guī)模的伸展正斷作用;④布格重力資料和非地震CEMP資料均反映該區(qū)域為構造高部位,說明現(xiàn)今該深部構造存在沖斷抬升。5.2逆沖斷層和鹽內沖斷構造該段位于研究區(qū)中部,大致介于托克遜和羊塔克庫都克之間(圖1),地表呈兩排山體形態(tài),出露2條逆沖斷層。北側斷層表現(xiàn)出由北向南的正沖,上盤出露吉迪克組至第四系,呈背斜形態(tài),逆沖推覆在下盤庫車組南傾單斜之上。南側斷層表現(xiàn)出由南向北的反向逆沖,中間局部發(fā)生倒轉,上盤同樣出露吉迪克組至第四系,向北逆沖推覆在下盤北傾的康村組和庫車組之上。2個逆沖斷層之間構成向斜,局部被第四系沉積物覆蓋(圖2)。西秋中段地區(qū)發(fā)育鹽內變形構造,主要表現(xiàn)為古近系膏鹽層內的沖斷。這一構造同時受到鹽流動和擠壓作用的控制,從而形成中層鹽內沖斷構造(圖2),且鹽內地層的錯斷主要發(fā)生在南側即南秋構造之下,形成局部受鹽聚集和斷層控制的背斜,其南、北兩側鹽層厚度減薄,呈現(xiàn)鹽焊接構造形態(tài)。中段深部結構相對簡單,沒有發(fā)育明顯的沖斷構造,主要表現(xiàn)為中生界殘余厚度從兩側向秋里塔格構造帶深層核部逐漸減薄(圖2、圖9)。在剖面上可以清晰地看出北側存在一排低幅度構造,具明顯的東西走向背斜構造特征,中生界殘余厚度在核部薄,向四周增厚(圖3)。由于新生代晚期發(fā)生了擠壓抬升和山前沉積充填,早期古隆起發(fā)生了調整,表現(xiàn)為整體呈向南抬升、向北傾斜的格局。5.3露庫車組的沉積改造該段位于研究區(qū)西部,地表北側發(fā)育一條正向逆沖斷層,上盤為由庫姆格列木組至第四系組成的推覆體,下盤為近東西向背斜,核部出露庫車組(圖10)。卻勒構造段鹽下構造表現(xiàn)為新生代晚期構造改造疊加在早期構造之上。從圖10中鹽下地層結構的變化可以看出該地區(qū)存在早期構造變形,深層具有明顯的褶皺。晚期擠壓作用造成深、淺層不一樣的構造變形,鹽上層發(fā)育大規(guī)模逆沖推覆,鹽上地層縮短22.2km,縮短率為38%;而鹽下主要表現(xiàn)為斷層的再次錯斷,地層縮短2.1km,縮短率為5%,明顯區(qū)別于淺層。6膏鹽滑脫層控制特點西秋—卻勒構造帶整體表現(xiàn)為受古近系庫姆格列木組膏鹽滑脫層控制形成的深、中、淺層差異構造變形和結構特征(圖2)。其中古近系、中段鹽內泥巖段砂體以及鹽下中生界3套層系是有利的勘探目標。6.1蘇維依組儲集空間西秋2井鉆遇的新生界中發(fā)育有良好的儲集層系。儲層主要分布在康村組、吉迪克組、蘇維依組,以碎屑巖為主,偶見碳酸鹽巖夾層。儲集空間以粒間孔隙為主。秋參1井的鉆探同樣證實在卻勒地區(qū)古近系中發(fā)育良好儲集層。從圖2可以看出,在西秋地區(qū)淺層的古近系發(fā)育有圈閉,因此,北秋楔體構造和卻勒地區(qū)的米斯坎塔格背斜是潛在的勘探目標。6.2層位上盤西秋2井鉆探證實鹽內夾層主要為一套約400m厚的泥巖,間夾有薄層砂巖。研究區(qū)內該層位主要分布在中段地區(qū),呈帶狀,中部高,南北兩翼低,由于擠壓沖斷的影響,表現(xiàn)為北盤(上盤)逆沖在南盤(下盤)之上,在西秋2井的東、西兩側發(fā)育背斜。由于鹽內夾層之上有著良好的鹽層封蓋,如果夾層內發(fā)育有良好的儲集體,那么西秋中段中構造層將是較好的勘探選區(qū)。6.3產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)帶整個西秋—卻勒構造帶明顯呈三段式展布。東段主體以北傾斷層為主,構成由北向南的薄皮逆沖結構,斷層走向呈現(xiàn)明顯變化,反映擠壓方向存在變化。中段結構簡單,主要發(fā)育沖斷相對弱的背形和向形構造。西段再次出現(xiàn)逆沖結構,北部為蓋層的薄皮逆沖,南部為卻勒古構造的再次沖