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第 3 2卷第 5 4期 - - 5 天然气北 0 I L& G A S G E O L O G Y 2 0 1 1年 1 2月 文章编号 0 2 5 39 9 8 5 2 0 1 1 0 6 0 9 0 30 6 天 山南 、 北冲 断一褶皱 带油气成藏条件对 比与评价 赵桂萍 1 .中国科 学院 计算地球动力学重点实验室 , 北 京 1 0 0 0 4 9 ; 2 .中国科学 院 研究生 院, 北 京 1 0 0 0 4 9 摘 要 天 山南、 北两侧 的冲 断一褶皱 带是塔里木 、 准噶尔盆地油气勘探 的重点领域之一。油气成藏条件对 比分析表 明, 两侧 冲断一褶皱 带在邻近 的生烃坳 陷均发育 以侏 罗系煤 系地 层和湖相泥 岩为主 的烃源 岩, 均发 育 以陆相碎 屑岩为 主的储集层 系, 圈闭类型多以断层相关褶皱等构造圈闭为主; 但南侧冲断一褶皱带侏罗系烃源岩有机质丰度和有机质成熟度, 碎屑岩 储层储集物性、 储层厚度和展布范围, 以及圈闭完整性等油气地质条件均优于北侧。控制这种差异的主要因素是两侧盆 地在二叠纪和侏罗纪期间的盆地属性及演化历史、 盆地与造 山带之间接触的深部地质结构、 沉积埋藏及演化历史、 主要滑 脱层 的岩 性和 盖层岩性及构造活动性等保存条件 的不 同。 关键词 油气成藏 ; 勘探 潜力 ; 冲 断一褶皱 带; 天 山; 塔里木盆地 ; 准噶尔盆地 中图分类号 T E l 2 2 . 1 文献标识码 A Co mpa r i s o n a nd e v a l u a t i o n o f h y dr o c a r bo n a c c u m u l a t i o n c o n d i t i o ns be t we e n t h e s o ut he r n a nd no r t he r n Ti e n S ha n t h r us t . f o I d be l t s Zh a o Gui pi n g ’ 1 .K e y L a b o r a t o r y o fC o m p u t a t i o n a l G e o d y n a m i c s , C h i n e s e A c a d e m y ofS c i e n c e s , B e ij i n g 1 0 0 0 4 9 , C h i n a ; 2 .G r a d u a t e S c h o o l , C h i n e s e A c a d e m y of S c i e n c e s , B e ij i n g 1 0 0 0 4 9 , C h i n a Ab s t r a c t Th e f o l d t h r us t b e l t s o n t h e s o ut h e r n a n d n o r t h e r n s i de s o f T i e n S h a n a r e a mo ng t h e mo s t i mp o r t a nt t a r g e t a r e a s f o r o i l a n d g a s e x p l o r a t i o n.Ac c o r d i n g t o t h e p r e s e r v e c o n d i t i o n a n a l y s e s f o r o i l a n d g a s, t h e r e a r e s o me s i mi l a r i t i e s b e t we e n t h e s e t wo s i d e f o l d t hr u s t be l t s l i k e i n t h e a s p e c t s o f s o u r c e r o c k f e a t u r e s, r e s e r v o i r c h a r a c t e r s, s t r u c t u r e s a nd t r a p s . Ho we v e r , t he p e t r o l e um g e o l o g y o n t he s o u t h e r n s i d e o f T i e n S ha n i s b e t t e r t h a n t h a t o n t h e n o r t h e r n s i d e o f Ti e n S h a n, s u c h a s t h e c o n t e n t o f o r g a n i c o f s o u r c e r o c k s, t h e c h a r a c t e r i s t i c s a nd t h i c k n e s s o f r e s e r v o i r s, s t r u c t u r e s t y l e s a n d t r a p c ha r a c t e r s . The ma i n f a c t o r s for t h e s e d i f f e r e n c e s a r e v a r i o u s ba s i n a t t r i bu t i o n s /e v o l u t i o n h i s t o r y, b a s i n mo u n t a i n c o n t a c t r e l a t i o n s h i p s, s e d i me n t b ur i a l h i s t o r y, t h e l i t h o l o gy o f t he d e t a c h me n t z o n e a n d p r e s e r v e c o n d i t i o ns . Ke y wo r d s h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n, e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l , t h rus t f o l d b e l t , T i e n S h a n, T a r i m B a s i n, J u n g g a r Ba s i n 天山造山带南北两侧发育有典型的冲断一褶 皱带 , 是塔里木 、 准噶尔盆地油气勘探的重点领域 之一。天山南北两侧 冲断一褶皱带在石油地质条 件上存在较大 的相 似性。如 均发 育平行于天 山 造 山带成排成带分布的局部构造 1 1 , 邻 近的生烃 坳陷均发育以侏罗系煤系地层 和湖相泥岩为主的 烃源岩 , 均发育陆相碎屑岩 为主的储集层系[ 2 - 3 ] 。 经过对 比研究认为 , 准 噶尔盆 地南缘 与库 车坳陷 除存在诸多相似之处外 , 也存在较 大差异 。主要 差异表现在 3个 方面 一是两侧 已探 明油气储量 存在显著的差异 。在南侧 共探 明油气地 质储量 为 5 . 1 41 0 t 油 当量, 而在北侧只探 明油气地 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 1 5 。 作者简介 赵桂萍 1 9 7 2 一 , 女 , 博士 、 副教授 , 构造地质 、 显微构造 。 基金项 目 国家 自然科学基金项 目天山造山带中段新 近纪 隆升演化过程及数值模拟分析 4 O 7 7 2 l 3 6 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 2卷 质储量 为 9 4 9 3 . 41 0 t 油当量 , 仅为南侧 冲 断一褶皱带 的的 1 8 . 5 %。二是油气 田 藏 的规 模不同。在库车坳 陷最大的气 田为克拉 2气 田, 探明天然气储量为 2 8 4 0 . 2 91 0 m 。在准南最 大的气 田为呼图壁气 田, 探 明天然气地质储量 为 1 2 6 . 1 21 0 m , 仅为克拉 2气 田的 4 . 4 4%。三 是油气资源结构存在显著差异。南侧 以气为主 , 天然气探 明地质储量 占整个探 明储量 的 8 5 . 4 %, 北侧 以油为 主 , 仅发 现 了呼图壁一个 气 田, 油 气 比为 3 . 7 6 1 。 1 油气成藏条件差异性对 比 1 . 1烃源条件 天山南侧冲断一褶皱带油气主要来源于库车 坳陷 , 天山北侧冲断一 褶皱带油气主要来源于北天 山山前坳陷。从烃 源岩发育 的层位看 , 库 车坳 陷 和北天山山前坳陷均发育侏罗系煤系地层和湖相 泥岩烃源岩 , 差 异在于北天山山前坳 陷还发育 中 二叠统芦草沟组 P Z 和红雁池组 P h 烃源岩 , 库车坳陷发育上三叠统塔里奇克组 T t 、 黄山街 组 T h 湖相泥岩烃源岩。 不 同层系烃源岩有机质类 型不 同。北天山山 前坳 陷中二叠统有机质类 型以 I型一Ⅱ 型为主 , 主要生油。从博格达 山前野外 实测资料看 , 芦 草 沟组有机碳含量 为 4 . 4 8 % ~ 7 . 3 6 %, 红雁池组烃 源岩 有 机 质 丰 度 为 0 . 4 1 % ~5 . 8 1 %, 平 均 为 1 . 9 6 %, 属较好一好烃源岩。库车坳陷上三叠统 泥 质烃 源岩 以 Ⅲ 型 一 Ⅱ型 为 主 , 有 机碳 含 量 为 0 . 4 1 % ~1 0 . 1 0 %, 属 中等丰度烃源岩。 从热演化程度看 , 库 车坳 陷侏 罗系和三叠 系 烃源岩以生成高成熟度天然气 为主 , 侏罗系底部 的 尺 值现今 已超过 2 . 5 %。北天山山前坳陷烃 源 岩演化程度差异较大 , 就侏罗系烃源岩而言, 东部 热演化程度 较高 、 西部 热演化 程度低 , 以生 成低 熟一 成熟原油为主。如独山子、 西湖地区的侏罗系 原油 , 表现 为西油东气 。 因此 , 北天 山 山前 坳 陷 和库车坳陷烃源 岩 的差 异主要是前 者发 育 中二 叠统红雁池组 、 芦草 沟组 , 有机质 类型 以腐泥 型 为主。考虑到侏罗 系烃源岩演化程度 , 不 同层 系 烃源岩成熟度 、 演化历史的差异 较大 , 既生油 、 也 生气 ; 后者发育 三叠 系泥质烃源 岩 , 有机质类 型 以 Ⅲ 型一Ⅱ型为主 , 主要生气 。如果考虑 到 中、 下侏罗统烃源岩也主要生气 的情况 , 南侧资 源结 构 以气为主。 1 . 2 储集条件 天山南北两侧冲断一 褶皱带均发育以陆相碎屑 岩储集层系 , 但差异明显。从克拉 2气田、 迪那 2气 田等油气田的产出层位看 , 天山南侧 冲断一褶皱带 白垩系和古 近系为主要储集层, 砂体厚度较大、 储 集性能良好 , 如克拉 2气 田巴什基奇克组砂体厚度 可达 3 9 6 . 5 m, 孔隙度为 1 3 . 6 % ~1 5 . 6 %, 渗透率为 2 3 . 71 0 ~~1 1 5 . 31 0~ m , 且多个单砂体在纵 向上切割叠置 、 横向上频繁迁移 J 。天山北侧冲 断 一 褶皱带储集层 系较多 , 且东西有别。东段博格 达山前储层 主要为二叠 系、 三叠系和侏罗系, 中段 和西段主要分布在侏罗系、 白垩系和古近系。根据 野外露头和钻井剖面样 品的物性分析 , 侏罗系储层 孔隙度变 化范 围为 1 . 2 % ~2 6 . 3 %, 孑 L 隙度 大 于 1 0 %的样品仅 占3 1 %, 大部分介于 5 % ~1 0 %; 水平 渗透率变化 范 围为 0 . 0 0 21 0 ~ ~9 6 . 4 0 01 0 m , 渗透率大于 11 0 ~ m 的样 品仅 占 1 4 %, 绝大部 分 小 于 11 0~ m , 主要 介 于 0 . 0 1 X 1 0 ~~1 . 0 01 0~ m 间, 物性较差 。 1 . 3构造和圈闭特征 从已有构造变形特征看 , 天山南侧冲断一褶皱 带主要表现为沿古近系或新近系膏盐层滑脱所造 成的成排成带分布的构造 , 在其北部的单斜带 , 虽 然前 中生代地层有不 同程度的卷入 , 但强度不大。 天山北侧冲断一 褶皱带既发育厚皮构造 , 如山前推 举带有显著的基底卷入现象 , 也发育薄皮构造 , 如 霍尔果斯一玛纳斯一吐谷鲁构造带和呼图壁一安集 海河构造带 , 反映出构造活动性较强 。天山南 侧冲断一褶皱带背斜一般陡而窄且形态较为完整 , 而北侧背斜相对 宽缓且 常有断 裂切过 背斜 核部 图 1 。 另外 , 天山南侧还发育盐拱背斜等盐 相关构 造 , 并且以盐 为界 限, 可分为盐上 、 盐 问和盐下构 造层 , 其 中盐 问构造层 主要发育盐枕构造 、 盐问断 褶构造和盐焊接构造等盐 相关构造 。而 在北 侧 的冲断一褶皱带 由于膏泥岩层只发育在西部的 四棵树凹陷、 且厚度较小 , 因此 只发育盐丘等变形 较弱 的盐相关构造 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 赵桂萍. 天山南北冲断一褶皱带油气成藏条件对比与评价 9 0 7 2 . 4 滑脱层岩性上的差异是控制构造特征的关键 因素 准噶尔盆地南缘可能的滑脱层主要有侏罗系 煤系地层和泥岩 、 吐谷 鲁群泥岩和安集海河组泥 岩 , 以侏罗系煤系地层 和泥岩分布广泛 , 为一套区 域性滑脱 层。在库车坳 陷 , 主要发育侏 罗系煤 系 地层和泥岩 、 第三系膏泥岩等滑脱 面, 以第三系膏 泥岩或膏盐岩滑脱层对坳陷内部构造特征影响最 大 , 其中古近系是库车前 陆盆地 中西部 的主要区 域性滑脱层 。主要由泥岩 、 含膏泥岩、 石膏层和盐 岩层组成 , 厚度 巨大 , 具有 区域分布特点。新近系 吉迪克组是盆地东部主要滑脱层 。 因此 , 能够真正影响到沉积盖层构 造变形 的 滑脱层在天山南侧 冲断一褶皱带为膏泥岩或膏盐 岩 , 在天山北侧 冲断一褶皱带为侏罗系煤系地层或 泥岩 , 二者存在较大差异 。从岩石物性来讲 , 膏泥 岩或膏盐岩塑性更强 、 更易于变形 , 能够形成较大 距离 的推覆 , 进而形成变形强度较大 、 但形态相对 较为完整 的构造 , 并 能够发生局部蠕变形成各种 盐相关构造 。 2 . 5 保存条件的不 同是控制油气藏规模 的关键 因素 保存条件主要包括盖层封 闭性和后期构造活 动性对油气藏的改造作用。 从岩性上讲 , 虽然膏盐岩 、 膏泥岩和泥岩都能 够作为油气藏的封闭层 , 但相 比来说 , 由于具有更 高 的可塑性 , 膏盐岩 、 膏泥岩的封 闭能力要更强一 些 , 而且不管膏盐岩 、 膏泥岩 的厚度多大 , 只要分 布普遍 、 连续性好 , 都具有 良好 的封 闭能力 。因 此 , 库车坳陷普遍发育 的古近系膏盐岩、 膏泥岩为 油气的聚集成 藏提 供 了 良好 的盖层。迪 那 2气 田、 克拉 2气 田的发现 与其封 闭能力 不无 关系。 而准噶尔盆地南缘盖层以泥岩为主 , 缺乏膏盐岩 、 膏泥岩 , 因此其封盖能力相对来说要 差一些。这 从 天山南侧冲断一 褶 皱带广泛发育异常高压 而北 侧 冲断一褶皱带异常高压不太发育也可 以反 映出 来 ] 。 构造活动性是影响油气保存 条件 的另一重要 因素 , 准噶尔盆地西北缘前陆冲断一褶皱带发现大 规模的油气储 量与后期 构造活动性较弱 、 保存条 件有关 。从前面构造特征 的对 比分析可知 , 天 山南侧冲断一褶皱带的构造活动性要弱于北侧的 构造活动性 , 加上 南侧第 三系厚 层膏盐岩或膏泥 岩的封 闭作用 , 使其保存条件优于北侧 。 参考文献 [ 1 ] 刘和甫 , 汪泽成. 中国中西部 中 、 新生代前陆 盆地与挤压 造 山带耦合分析 [ J ] . 地学前缘 , 2 0 0 0 , 7 3 5 57 2 . 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F a u lt B l o c k O i l & G a s F i e l d 。 2 0 0 4 , 1 1 5 1 82 0 . 刘春晓 , 李铁刚 , 刘城先 . 塔 中地 区深部 流体 活动及 其对油 气成藏的热作用[ J ] . 吉林大学学报 地球科学版 , 2 0 1 0 , 4 0 2 2 7 9 2 8 4 . L i u Ch u n x i a o, Li Ti e g a n g , Li u Ch e n g x i a n. De e p fl u i d a c t i v i t y i n [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 2 3 ] [ 2 4 ] 4 414 4 5. W a n g Zi y u.S a n d b o x s i mu l a t i o n o f s a h roe k p l a s t i c fl o w C O n . t r o l l e d b y f a u l t s i n t h e k u c h e d e p r e s s i o n o f t h e t a r i m b a s j n a n d i t s i n fl u e n c e o n o v e r l y i n g s t r a t i g r a p h i c s t r u c t u r e s [ J ] . E x p e fi m e n t a l P e t r o l e u m G e o l o g y , 2 0 0 2 , 2 4 5 4 4 1 4 4 5 . 赵桂萍 . 准 噶尔盆地南缘异 常高压及其与油气 成藏 的关系 [ J ] . 石油与天然气地质 , 2 0 0 3 , 2 4 4 3 2 7 3 3 1 . Z ha o Gu i p i n g . Ov e r p r e s s u r e a n d i t s r e l a t io n t o p e t r o l e u m a e c u mu l a t i o n i n s o u t h e r n e d g e o f J u n g g a r B a s i n [ J ] . O i l &G a s G e o l o gy, 2 0 0 3 , 2 4 4 3 2 7 3 3 1 . 孙冬胜 , 金 之钧 , 吕修祥 , 等. 沉积 盆地超 压体 系划分及 其 与油气运 聚关 系 [ J ] . 石 油与 天 然气 地 质 , 2 0 0 4 , 2 5 1 l 4 2 0. S u n D o n g s h e n g , J i n Z h ij u n , L t i X i u x i a n g , e t a 1 . C l a s s i fi c a t i o n o f o v e r p r e s s u r e s y s t e ms i n s e d i me n t a r y b a s i ns a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p wit h h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n a n d a c c u mu l a t i o n [ J ] . O i l& G a s G e o l o g y , 2 0 0 4, 2 5 1 1 4 2 0 . 郑和荣, 李铁军, 蔡立国, 等. 中国中西部前陆冲断褶皱带 油气地质条件及勘探 建议 [ J ] . 石 油与 天然气 地质 , 2 0 0 4 , 2 5 2 1 5 61 6 1. Z h e n g He r o n g , L i T i e j u n , C a i L i g u o . e t a 1 . P e t r o l e u m g e o l o g i c c o n d i t i o n s i n f o r e l a n d t h r u s t fol d b e l t s i n w e s t c e n t r a l Ch i n a a n d p r o p o s a l s for e x p l o r a t i o n [ J ] . O i l &G a s G e o l o gy, 2 0 0 4, 2 5 2 】 5 61 61 编辑 高 岩 c e n t r a l T a r i m B a s i n a n d i t s h e a t i n g e f f e c t s o n h y d
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