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第3 7 卷第1 期 2 0 1 6 年2 月 新疆石油地质 XI NJ I ANG P E T R0L E UM G EOL OGY V0 1 . 3 7. No . 1 F e b . 2 0 1 6 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 6 0 1 0 1 2 0 0 5 D O I 1 0 . 7 6 5 7 / X J P G 2 0 1 6 0 1 2 3 费尔干纳盆地形成演化及其对油气成藏的控制作用 刘 阵, 王 鹏, 张洪 美, 梁 全 胜, 仓 辉, 刘 瑛 陕西延长石油 集团 有限责任公司 研究院, 西安 7 1 0 0 7 5 摘要 通过对费尔干纳盆地钻井、 取心和地球物理资料的综合分析, 结合区域地质认识, 研究了天山造山带的活动 与费尔干纳盆地形成演化之间的关系, 阐述了盆地形成演化对油气成藏的控制作用, 并探讨了影响盆地形成演化的 地球动力学背景。研究认为, 费尔干纳盆地的形成演化与天山造山带和帕米尔地块的活动密切相关, 盆地东北缘的 塔拉斯一费尔干纳断裂对盆地的形成演化与沉积展布有重要的制约作用; 盆地经历了晚二叠世一早三叠世山间拗陷 阶段、 晚三叠世构造抬升阶段、 早侏罗世一中侏罗世盆地雏形形成阶段、 晚侏罗世一早 白垩世构造抬升阶段、 晚白垩 世~古近纪持续沉降阶段和新近纪一第四纪构造抬升阶段; 费尔干纳盆地生油层、 储集层和盖层形成于构造平静期, 油气运移和成藏于构造活跃期。 关键词 费尔干纳盆地; 构造运动; 南天山; 油气成藏; 帕米尔地块; 塔拉斯一费尔干纳断裂 中图分类号 T El 1 1 . 1 文献标识码 A Fo r ma t i o n a n d Ev o l u t i o n o f F e r g a n a B a s i n a n d I t s Co n t r o l l i n g E f f e c t o n Hy d r o c a r b o n Ac c umu l a t i o n L I U Z h e n , WA N G P e n g , Z HA NG Ho n g me i , L I A N G Q u a n s h e n g , C A N G H u i , L I U Y i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f S h a a n x i Y a n c h a n g P e t r o l e u m G r o u p C o . , L T D , X i ’ a n , S h a a n x i 7 1 0 0 7 5 , C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r a n a l y z e d t h e d r i l l i n g , c o r i n g a n d g e o p h y s i c a l d a t a f r o m F e r g a n a b a s i n , s t u d i e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n T i a n s h a n o r o - g e n i c b e l t a c t i v i t i e s a n d F e r g a n a b a s i n f o r ma t i o n a n d e v o l u t i o n , c o mb i n e d wi t h t h e p r e v i o u s r e g i o n a l g e o l o g y r e c o g n i t i o n s , i l l u s t r a t e d t h e c o n t r o l l i n g e f f e c t o f i t s f o r ma t i o n a n d e v o l u t i o n o n h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n , a n d d i s c u s s e d t h e g e o d y n a mi c s e t t i n g i n f l u e n c i n g t h i s b a s i n’ S f o r ma t i o n a n d e v o l u t i o n . I t i s r e c o g n i z e d t h a t t h e f o r ma t i o n a n d e v o l u t i o n o f F e r g a n a b a s i n a r e c l o s e l y r e l a t e d t o Ti a n s h a n o r o g e n i c b e l t a n d P a mi r ma s s i f a c t i v i t y , t h e Ta l a s - F e r g a n a f a u l t i n n o r t h e a s t e r n ma r g i n o f F e r g a n a b a s i n h a s a n i mp o rt a n t r e s t r i c t i v e f u n c t i o n o n f o rm a t i o n , e v o l u t i o n a n d s e d i me n t a r y d i s t r i b u t i o n o f t h e b a s i n ; t h i s b a s i n e x p e r i e n c e s s i x s t a g e s i n e v o l u t i o n t h e i n t e r mo u n t a i n d e p r e s s i o n P 2 一 T I , t h e t e c t o n i c u p l i f t P 2 , t h e p r o t o t y p e b a s i n f o rma t i o n J , - J 2 , t h e t e c t o n i c u p l i f t J 3 - K, , t h e c o n t i n u o u s s u b s i d e n c e K 2 一 E , a n d t h e t e c t o n i c u p l i f t N - Q ; t h e s o u r c e , r e s e r v o i r a n d c a p r o c k s a r e f o rme d i n t h e t e c t o n i c q u i e t p e r i o d , a n d t h e p e t r o l e u m m i g r a t i o n a n d h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n o c c u r i n t h e t e c t o n i c a c t i v e p e r i o d i n F e r g a n a b a s i n . Ke y wo r d s F e r g a n a b a s i n ; t e c t o n i c mo v e me n t ; S o u t h T i a n s h a n mo u n t a i n s ; h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n ; P a mi r ma s s i f ; T a l a s - F e r g a n a f a u l t 费尔干纳盆地位于吉尔吉斯斯坦、 乌兹别克斯坦 和塔吉克斯坦的交界处 , 是天山造山带 中国天山的 西延部分 内的一个 山间盆地 , 呈北东一南西 向展布 , 形状近似 三角形 , 面积 4 1 1 7 9 k m 图 1 。前人对费 尔干纳盆地的研究始于2 0 世纪, 1 9 0 4 年发现了第一 个油 田奇米翁油 田。费尔干纳盆地具有 良好 的 油气勘探前景 , 研究费尔干纳盆地的形成演化及其 对油气成藏的控制作用, 对深入研究我国西部山间含 油气盆地具有非常重要的意义。 受资料所限, 前人将费尔干纳盆地演化简单划分 为构造隆升、 拉张热沉降和挤压造山阶段 或地槽、 地 台与山间盆地阶段 , 油气勘探也主要着重于非构造 油气藏的寻找和超深层勘探 。2 0 1 0 年以来, 随着 对费尔干纳盆地周缘造山带和区域断裂系统研究的 逐渐深人 , 发现盆地 的形成演化与天山造山带和帕米 尔地块 的活动有关 ~ 1 。另外 , 盆地东北缘北西一南东 走 向的塔拉斯一费尔干纳断裂不 同期次的右行走滑 运动 , 对盆地西南部狭窄、 东北部较宽的几何形态有 明显的控制作用 , 并对盆地烃源岩展布有重要的影 响n 。因此 , 有必要结合区域构造认识, 对费尔干纳 盆地形成演化进行深入研究。本文通过分析盆地形 成演化的影响因素与划分盆地演化阶段, 阐述了费尔 干纳盆地形成演化对油气成藏的控制作用, 并探讨了 盆地演化的地球动力学背景。 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 0 6 修订 日期 2 0 1 5 1 1 - 0 9 基金项目 延长石油吉国勘探开发潜力评价项目 y c s y 2 0 1 2 k y A 一 1 4 作者简介 刘阵 1 9 8 4 一 , 男, 山东济宁人, 工程师 , 博士, 石油天然气地质, T e 1 1 5 0 2 9 2 9 9 8 2 9 E m a i l c u g b l z 1 6 3 .c o n 第 3 7 卷第 1 期 刘阵, 等 费尔干纳盆地形成演化及其对油气成藏的控制作用 1 2 3 升 , 中天山一南天山山间坳陷的东部在南北 向上逐渐 开阔, 并沉积了侏罗纪拉张环境下的湖相、 沼泽相泥 岩和煤系地层, 盆地的“ 雏形” 得以形成。受塔拉斯一 费尔干纳断裂的右行走滑运动影响, 下侏罗统冲积平 原沉积主要发育在盆地西南部 , 并向东部和东北部延 展 图 3 b , 图4 。从侏 罗纪开始 , 费尔干纳盆地发育 了较厚的陆相层序, 盖层加厚并逐渐沉降。侏罗纪是 中亚地区区域性的应力拉张时期 , 塔拉斯一费尔干纳 断裂表现为扭张性质。 4 晚侏 罗世一早 白垩世构造抬升阶段费尔干 纳盆地雏形在早一 中侏罗世形成 , 晚侏罗世一早白垩 世进入构造抬升阶段。受帕米尔微地块拼贴影响, 天 山造山带继续隆升, 塔拉斯一费尔干纳断裂右行走滑 运动加剧, 该期构造运动对应区域上拉萨地块与欧亚 板块拼贴事件 , 周缘造山带样品磷灰石裂变径迹数据 及其 热演化历史模拟均反 映了该期 构造抬升运动 。 在费尔干纳盆地内存在侏罗系内部不整合面, 上侏罗 统底部存在较厚的砂砾岩, 下白垩统底部在靠近造山 带部位发育陆相磨拉石沉积 图2 , 上侏罗统和下白 垩统被不同程度地剥蚀。 经历晚侏罗世一早 白垩世构造抬升运动 , 塔拉斯 一 费尔干纳断裂右行走滑运动错断南天山造山带并 造成较大水平位移 , 盆地东缘被南天山部分围限。 5 晚 白垩世一 古近 纪持 续沉 降阶段晚 白垩 世, 受帕米尔地块拼贴影响, 天山造山带和塔拉斯一 费尔干纳断裂继续活动, 该期构造运动对应区域上喀 喇昆仑地块的活动。费尔干纳盆地在白垩纪一古近 纪为陆表海环境 , 晚白垩世构造抬升运动只是引起沉 积水体变浅, 造成盆地在古新世发育局限盆地的石膏 与白云质泥岩互层沉积 。周缘造山带样品磷灰石 裂变径迹热演化历史模拟表 明 , 晚白垩世一 古近纪 为构造平静期, 费尔干纳盆地经历了相当长时间的持 续沉降。盆地主体在晚白垩世发育海相灰岩沉积, 古 近纪中晚期为海相灰岩、 灰泥岩沉积。 经历了晚 白垩世构造抬升运动 , 费尔干纳盆地东 北缘基本上被南天山所围限。盆地形态的基本定型和 盖层的稳定沉 降标志着费尔干纳盆地的形成 图3 b , 图4 。 6 新近纪一第四纪构造抬升阶段新近纪一第 四纪 , 受印度板块 与欧亚板块碰撞 的远程效应影响 , 天山造山带和塔拉斯一费尔干纳断裂剧烈运动 , 表现 为天 山造山带 的快速隆升 、 断裂一 褶皱构造 的重新活 动、 费尔干纳断裂带的隆升和加剧的右行走滑运动。 已有资料表明, 天山造山带现今的隆升速率是地质史 上最大的; 塔拉斯一费尔干纳断裂从古生代末至今水 平断距达2 0 0 k m, 新近纪以来的断距接近1 0 0 k m, 且 主要表现为断裂地体的逆时针旋转-z o 。剧烈的构造 抬升运动导致盆地内靠近造山带部位古近系的剥蚀 以及巨厚 的磨拉石 、 冲积物沉积 , 在盆地 内存在新近 系与古近系之间的区域性不整合面。 3 盆地形成演化对油气成藏的控制 受区域构造运动 , 尤其是帕米尔地块活动的影 响, 费尔干纳盆地从晚二叠世一早三叠世天山内部山 间坳陷逐渐演变为现今形态 , 盆地主要发育侏罗系 、 白垩系和始新统 3 套烃源岩。盆地 中部北东一南西 向展布的中央地堑为早期断陷成因, 在早一中侏罗世 区域伸展环境下沉积了相当厚的湖相、 沼泽相泥页 岩 , 白垩纪随着埋藏变深, 侏罗系烃源岩开始成熟并 在晚白垩世达到生烃高峰, 同时发生了自中央地堑向 南 、 北天 山造 山带方 向的初次运移 ; 后期受新近纪一 第四纪喜马拉雅运动影响, 造山带向盆地内逆冲, 形 成南部台阶带 、 北部台阶带和北部逆冲断阶带 , 原油 裂解为天然气 , 沿中央地堑和南部台阶带、 北部台阶 带之间的斜坡发生二 次运移。晚白垩世一古近纪为 特提斯洋环境下的区域构造平静期, 盆地沉积范围扩 大并经历了稳定沉降阶段 。白垩系烃源岩主要为上 白垩统乌斯特里奇组区域海侵层 , 在古近纪末成熟, 现已达过成熟阶段, 以生气为主; 始新统海相泥岩、 泥 灰岩烃源岩 在 中新 世 中一 晚期成熟并开始运移 , 以 生油为主 。 费尔干纳盆地自下而上发育侏罗系、 白垩系、 古 近系和新近 系4 套含油气层 。侏罗系和白垩系含油 气层主要产天然气 , 侏罗系为洪积相粉砂岩夹细砂岩 储集层 , 天然气多分布于背斜翼部, 为构造一 岩性油气 藏; 白垩系为湖相、 浅海相砂岩与灰岩储集层, 以砂岩 为主, 圈闭类型较为复杂。古近系和新近系含油气层 主要产油, 古近系为浅海相、 滨岸相砂岩与灰岩储集 层 , 产层以灰岩储集层 为主; 新近系陆相粗粒砂岩储 集层的油来自古近系, 通过构造裂缝、 不整合面等通 道运移而来。盆地发育上侏罗统泥岩和膏岩、 下白垩 统泥岩与始新统上部一渐新统泥岩区域性盖层。 从费尔干纳盆地形成演化阶段上看, 盆地演化对 盆地油气成藏有一定的控制作用。费尔干纳盆地生 油层 、 储集层 、 盖层多沉积于早一 中侏罗世和晚 白垩 世一古近纪的稳定沉降阶段 , 对应区域上的构造平静 期 ; 油气运移并成藏多发生在构造抬升 阶段 , 对应 区 域上的构造活跃期。受区域构造运动 , 尤其是新生代 喜马拉雅运动远程效应的影响, 盆地南、 北形成逆冲 断阶带和台阶带, 发育断层相关褶皱等有利构造圈 1 2 4 新疆石油地质 2 0 1 6 年 闭, 油气由生烃凹陷沿斜坡、 断裂或不整合面运移到 南、 北部台阶带而成藏。目前的勘探结果表明, 费尔 干纳盆地油气田主要分布于南、 北部台阶带, 盆地东 北部的马利苏凸起也有大的油气田发现 图3 a 。油 气主要储集于始新统一中新统砂岩和灰岩储集层, 占 盆地 已发现最终可采油气储量的7 5 %. 4 结 论 1 帕米尔地块不同时期向天山造山带的逆冲作 用 , 形成天山内部盆山系统之间的耦合 , 是费尔干纳 盆地形成演化的动力学因素; 盆地东北缘的塔拉斯一 费尔干纳断裂对盆地的形态演化与沉积展布有重要 的制约作用。 2 盆地经历了山间拗陷 晚二叠世一早三叠 世 、 盆地雏形 早侏罗世一中侏罗世 、 持续沉降 晚 白垩世一古近纪 和构造抬升 晚三叠世, 晚侏罗世一 早 白垩世 , 新近纪一第四纪 6 个演化阶段。 3 费尔干纳盆地生油层、 储集层和盖层形成于构 造平静期, 油气运移并成藏于构造活跃期。侏罗系烃源 岩在 白垩纪开始生油 , 新近纪烃 源岩达到生气 门限 ; 白垩系烃源岩在古近纪末成熟, 现已达过成熟阶段; 始新统烃源岩在 中新世中一晚期生油并开始运移。 参考文献 【 1 DE L V A UX D, C L OE T I N G H S, B E E KMA N F , e t a 1 . B a s i n e v o l u t i o n i n a f o l d i n g l i t h o s p h e r e Al t a i S a y a n a n d T i e n S h a n b e l t s i n Ce n t r a l A s i a [ J ] . T e c t o n o p h y s i c s , 2 0 1 3 , 6 0 2 1 9 4 2 2 2 . [ 2 ] HE C K E RRT , O S S I P OV AAI , B E L S K A YATN. F e r g a n a g u ffo f p a l a e o g e n e s e a o f Ce n t r a l As i a, i t s h i s t o r y. s e d i me n t s, f a u n a a n d f l o r a , t h e i r e n v i r o n me n t a n d e v o l u t i o n 【 J J . AA P G B u l l e t i n , 1 9 6 3 , 4 7 4 61 7 ~6 3 1 . [ 3 ] 刘传鹏, 林承焰 , 赵玉华 , 等. 费尔干纳盆地油气资源潜力与勘探 新领域[ J ] . 沉积与特提斯地质, 2 0 0 8 , 2 8 1 9 6 1 0 2 . LI U Ch u a n p e n g , LI N Ch e n g y a n, Z HAO Yu h u a, e t a 1 . Oi l a n d g a s p o t e n t i a l a n d n e w e x p l o r a t i o n t a r g e t s i n F e r g a n s k a y a D o l i n a [ J J . S e d i me n t a r y Ge o l o g y a n dT e t h y a nG e o l o g y , 2 0 0 8 , 2 8 1 9 6 1 0 2 . 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C o mp o s i t i o n a l , s t r u c t u r al a n d g e o d y n a m i c c o n t r o l s o f t h e e v o l u t i o n o f i n t e r . a n d i n t r a mo n t a n e b a s i n s o f t h e T i e n S h a n [ J ] . Ru s s i a n G e o l o g y a n d G e o p h y s i c s , 2 0 1 2 , 5 3 3 6 7 3 7 5 . [ 7 J WAN G X i n , S U N D o n g h u a i , C H E N F a h u , e t a 1 . C e n o z o i c p a l e o e n v i - r o n me n t a l e v o l u t i o n o f t h e P a mi r T i e n S h a n c o n v e r g e n c e z o n e l J J . J o u r na l o f As i a n Ea r t h Sc i e n c e s , 2 01 4, 8 0 8 4 1 0 0. 1 8 l V OY T E NK 0 V N, KH UD 0 L E Y A K . S t r u c t u r a l e v o l u t i o n o f m e t a mo r p h i e r o c k s i n t h e Ta l a s Al a t a u, Ti e n S h a n, C e n t r a l As i a i mp l i c a t i o n f o r e a r l y s t a g e s o f t h e T a l a s F e r g h a n a f a u l t l J j . C o mp t e s R e n d u s Ge o s c i e n c e , 2 01 2, 3 4 4 1 38 1 48 . [ 9 ] R O L L A N D Y , A L E X E I E V D V , A L F R E D K r t n e r , e t a 1 . L a t e P al - a e o z o i c t o Me s o z o i c k i n e ma t i c hi s t o r y o f t h e T a l a s - - F e r g h a n a s t rik e - s l i p f a u l t K y r gyz We s t T i a n s h a n a s r e v e a l e d b y A r / 3 A r d a t i n g o f s y n . k i n e m a t i c w h i t e m i c a [ J ] . J o u r n a l o f A s i a n E a r t h S c i e n c e s , 2 0 1 3 , 6 7 6 8 7 6 9 2. I 1 O R O Z A NO V N M, S H ME L E V I A, S O KO L OV I P . O i l G a s p r o s - p e c t s o f t h e J u r a s s i c s e d i me n t s o f t h e F e r g a n a d e p r e s s i o n l J J . P e - t r o l e u m G e o l o g y , 1 9 6 0 , 4 8 4 4 6 4 5 1 . 『 1 1 ] B A T AL E V A E A, B U S L O V M M, RY B I N A K, e t a 1 . C r u s t a l c o n d u c t o r a s s o c i a t e d wi t h t h e T1 a s Fe r g a n a f a u l t a n d d e e p s t r uc t u r e o f t h e s o u t h w e s t e r n T i e n S h a n g e o d y n a mi c i mp l i c a t i o n s l J j . R u s s i a n G e o l o gy a n d G e o p h y s i c s , 2 0 0 6 , 4 7 9 1 0 3 6 1 0 4 2 . [ 1 2 ] B E L O U S O V V I . T h e U p p e r P al e o z o i c p r e fl y s c h a n d o v e rt h r u s t i n g i n t h e T u r k s t a n A l a y R a n g e s , s o u t h e r n F e r g a n a l J J . Ge o t e c t o n i c s , 2 0 0 7 , 4 1 5 3 9 2 4 0 2 . [ 1 3 ] 徐洪 , 杨玉峰. 费尔干纳盆地超深层油气成藏系统[ J ] . 石油 实验地质, 2 0 1 4 , 3 6 4 4 5 0 4 5 8 . XU Ho n g, YANG Yu fon g . Ul t r a - d e e p p e t r o l e u m a c c umu l a t i o n s y s 。 t e m s i n F e r g a n a b a s i n [ J ] . P e t r o l e u m G e o l o g y E x p e ri m e n t , 2 0 1 4 , 3 6 4 4 5 0 4 5 8 . [ 1 4 ] L I Z h i w e i , S T E V E R o e c k e r , L I Z h i h a i , e t a 1 . T o m o g r a p h i e i m a g e o f t h e c rus t a n d u p p e r ma n t l e be n e a t h t h e we s t e rn T i e n S h a n fro m t h e Ma n a s b r o a d b a n d d e p l o y me n t p o s s i b l e e v i d e n c e for l i t h o s p h e r i c d e l a m i n a t i o n [ J J . 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T h e d e for ma t i o n f e a t u r e s a nd b a s i n r a n g e c o u p l i n g s t r u c t u r e i n t h e n o r t h e a s t e r n P a mi r t e c t o n i c b e l t [ J ] . C h i n e s e J o u r n a l o f G e o l o g y , 2 0 1 0 , 4 5 1 1 0 2 1 1 2 . 1 1 8 l S I MO N C O. Me s o z o i e C e n o z o i c h i s t o r y o f d e f o r ma t i o n a n d p e t r o l e u m s y s t e ms i n s e d i me n t a ry b a s i n s o f Ce n t r a l As i a i mp l i c a t i o n s o f c o l l i s i o n s o n t h e E u r a s i a n ma r g i n l J J .P e t r o l e u m G e o s c i e n c e , 1 9 9 7, 3 3 2 7 - 3 41 . [ 1 9 ] B U S L O VMM, G R AV E J D, B AT AL E V AEA, e t a 1 . C e n o z o i ct e c - t o n i c a n d g e o d y n a mi c e v o l u t i o n o f t h e Ky r g y z T i e n S h a n mo u n - t a i n s a r e v i e w o f g e o l o g i c a l , t h e r mo e h r o n o l o g i e a l a n d g e o p h y s i c a l d a t a [ J ] . J o u r n a l o f A s i a n E a r t h S c i e n c e s , 2 0 0 7 , 2 9 2 0 5 2 1 4 . [ 2 0 ] S O B E L E R , C H E N J i e , H E E R M A N C E R V, e t a 1 . L a t e O l i g o c e n e Ea r l y Mi o c e n e i n i t i a t i o n o f s h o r t e n i n g i n t h e S o u t h we s t e r n Ch i n e s e T i a n S h a h i mp l i c a t i o n s f o r Ne o g e ne s h o rte n i n g r a t e v a ria - t i o n s [ J ] . E a r t h a n d P l a n e t a ry S c i e n c e L e t t e r s , 2 0 0 6 , 2 4 7 7 0 - 8 1 . [ 2 1 ] 姜生玲 , 李博 , 张金川. 费尔干纳盆地油气资源潜力再认识 _ J ] . 石油地质与工程, 2 0 1 5 , 2 9 4 4 7 5 0 . J I AN G S h e n g l i n g , L I B o , Z HA NG J i n c h u a n . Re c o g n i t i o n o f t h e o i l a n d g a s r e s o u r c e s ’p o t e n t i a l o f t h e F e r g a n a b a s i n[ J j . P e t r o l e
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