吳禮明，丁文龍，趙松，曾維特，游聲剛

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083）

塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古構(gòu)造研究

吳禮明，丁文龍，趙松，曾維特，游聲剛

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083）

隨著塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)（巴—麥地區(qū)）油氣勘探的深入，古構(gòu)造演化研究對指導(dǎo)該地區(qū)油氣勘探起著越來越重要的作用。以現(xiàn)今構(gòu)造為基礎(chǔ)，采用逐層回剝和平衡剖面原理恢復(fù)地層剝蝕厚度和古埋深，同時(shí)考慮壓實(shí)校正影響來分析巴楚—麥蓋提地區(qū)古構(gòu)造演化。結(jié)果表明，巴楚—麥蓋提地區(qū)自震旦紀(jì)以來，經(jīng)歷了加里東構(gòu)造旋回、海西構(gòu)造旋回、燕山構(gòu)造旋回和喜馬拉雅構(gòu)造旋回等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造格局發(fā)生多次調(diào)整。具體表現(xiàn)為：加里東期早期—中期，巴—麥地區(qū)為“北東低，西南高”構(gòu)造格局；加里東晚期，調(diào)整為“北高，南低”的構(gòu)造格局；海西期，巴楚地區(qū)為“北高，南低”，麥蓋提地區(qū)則為“南高，北低”的構(gòu)造格局；喜山期，麥蓋提地區(qū)翹傾，正式轉(zhuǎn)變?yōu)樾逼?，同時(shí)巴楚地區(qū)隆升更為強(qiáng)烈，形成了“巴楚隆起，麥蓋提斜坡”的現(xiàn)今構(gòu)造格局。

古構(gòu)造；構(gòu)造格局；古埋深；巴楚—麥蓋提地區(qū)

古構(gòu)造恢復(fù)是含油氣盆地研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對于了解盆地構(gòu)造演化史、油氣運(yùn)移路徑、分布規(guī)律等具有重要的指導(dǎo)作用。目前，對于含油氣盆地的古構(gòu)造恢復(fù)和再現(xiàn)古構(gòu)造演化過程的研究已有多種方法，主要包括寶塔圖復(fù)原法、厚度相減法、回剝分析法、平衡剖面法和沉積補(bǔ)償法。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和各種地質(zhì)理論的不斷完善，出現(xiàn)了一些古構(gòu)造恢復(fù)的新思路和新方法［1-6］。例如：許浚遠(yuǎn)等［1］認(rèn)為二維古構(gòu)造恢復(fù)中將質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)限制在剖面內(nèi)，三維古構(gòu)造恢復(fù)則要考慮質(zhì)點(diǎn)空間運(yùn)動(dòng)軌跡，提出了三維古構(gòu)造重建思路。漆家福等［2］提出了根據(jù)“地質(zhì)平衡概念”編制復(fù)原古構(gòu)造圖，使編制出的古構(gòu)造等高線圖更合理。劉學(xué)峰等［3］將GIS技術(shù)引入含油氣盆地研究中，將盆地古構(gòu)造重建的數(shù)學(xué)建模方法與GIS集成，建立了基于GIS的盆地古構(gòu)造重建模型。張立勤等［4］提出了用既是古不整合地貌定位標(biāo)志，又是基底古構(gòu)造沉降主要標(biāo)尺的古水平面來實(shí)現(xiàn)古構(gòu)造恢復(fù)的思路。

上述古構(gòu)造恢復(fù)的方法和思路都是對古構(gòu)造恢復(fù)基本原理的補(bǔ)充和發(fā)展，無論是古水平面、地震解釋，還是三維構(gòu)造重建，都運(yùn)用到了平衡剖面和沉降補(bǔ)償原理中的一些思想。以基本的地質(zhì)構(gòu)造理論為基礎(chǔ)，尋找更加優(yōu)越的地層恢復(fù)方法，并充分利用地球物理、地球化學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行三維立體化古構(gòu)造重建，將成為未來古構(gòu)造恢復(fù)的發(fā)展方向。

文中在充分利用地震、測井和鉆井等資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，恢復(fù)了研究區(qū)在重要時(shí)期的三維古構(gòu)造形態(tài)，并對古構(gòu)造的演化進(jìn)行分析，為該區(qū)的油氣勘探提供了依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

巴楚—麥蓋提地區(qū)（巴—麥地區(qū)）位于塔里木盆地的中西部，跨越巴楚斷隆和麥蓋提斜坡2個(gè)二級構(gòu)造單元。北西鄰柯坪隆起，北東接阿瓦提斷陷，南東與塘古巴斯坳陷相連，南西與喀什坳陷、莎車凸起、葉城坳陷為鄰（見圖1）。

圖1 巴—麥地區(qū)及其周邊構(gòu)造區(qū)

2 古構(gòu)造恢復(fù)

巴—麥地區(qū)是一個(gè)油氣潛力巨大、勘探前景廣闊而又存在諸多地質(zhì)和勘探問題的區(qū)域［7-9］，研究其古構(gòu)造恢復(fù)具有極其重要的地質(zhì)意義。對巴—麥地區(qū)的古構(gòu)造恢復(fù)的研究，雖然受諸多條件的限制，但可根據(jù)巴—麥地區(qū)地震測線較密集、地震數(shù)據(jù)較豐富的有利條件，對地震反射層位和數(shù)據(jù)屬性在Landmark工作站上，采取逐層回剝方法進(jìn)行地層剝蝕量計(jì)算和古埋深恢復(fù)，從而得到巴—麥地區(qū)古埋深圖、剝蝕量圖。綜合利用現(xiàn)今構(gòu)造圖、古埋深圖、剝蝕量圖，并考慮壓實(shí)校正的影響，來進(jìn)行古構(gòu)造恢復(fù)。

2.1 現(xiàn)今構(gòu)造格局

現(xiàn)今構(gòu)造等高線圖和剖面圖可以客觀地反映研究區(qū)現(xiàn)今三維構(gòu)造形態(tài)（見圖2），同時(shí)也包含有大量古構(gòu)造信息，是編制古構(gòu)造圖的基礎(chǔ)資料［4］。從圖2可以看出，北部為隆起，且隆起幅度較大；南部為斜坡，緩慢漸變。以6 400 m等深線為界，可分為2部分，即：東北為巴楚隆起；西南為麥蓋提斜坡（麥蓋提地區(qū)）。麥蓋提斜坡埋深較大，為斜坡構(gòu)造，向北至巴楚地區(qū)埋深逐漸變淺，成為隆起，說明現(xiàn)今保存的中寒武統(tǒng)頂界（T81）是東北高、西南低的構(gòu)造格局。

圖2 巴—麥地區(qū)反射層T81現(xiàn)今構(gòu)造

2.2 剝蝕量計(jì)算

恢復(fù)地層剝蝕厚度的方法很多，常用的方法有地層對比法、參考層厚度對比法、沉積速率法、測井曲線法、鏡質(zhì)體反射率法、地震地層學(xué)法、最優(yōu)化方法、沉積盆地波動(dòng)方程法和磷灰石裂變徑跡法等。每一種恢復(fù)方法都有各自的適用性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇適合的剝蝕厚度恢復(fù)方法。

基于巴—麥地區(qū)地震資料豐富的特點(diǎn)，可采用地層結(jié)構(gòu)外延法來估算剝蝕量。首先，在精細(xì)地震剖面解釋的基礎(chǔ)上，識(shí)別出主要不整合面。然后，根據(jù)靠近不整合面的未被剝蝕地層界面的發(fā)育特征、延伸趨勢、斷裂切割關(guān)系、褶皺變形特征等地層要素特點(diǎn)，按照相關(guān)變形特征和延伸趨勢，恢復(fù)被剝蝕前地層的形態(tài)、發(fā)育特征和分布趨勢?；謴?fù)后的地層界面與不整合面（剝蝕面）間的距離，即為被剝蝕掉地層的厚度（剝蝕量）［10］。運(yùn)用此方法在Landmark工作站上估算剝蝕厚度，并處理成圖。

具體步驟：1）根據(jù)時(shí)深關(guān)系，將時(shí)間剖面轉(zhuǎn)換為深度剖面，并對不整合面、斷層、褶皺進(jìn)行精細(xì)解釋；2）選擇下伏距不整合界面最近的未受剝蝕的地層，根據(jù)其伸展形態(tài)、褶皺、斷裂特征等，恢復(fù)不整合界面剝蝕前的地層形態(tài)，使其大致平行于所選地層；3）測算被剝蝕的地層厚度，并根據(jù)剝蝕量值繪制剝蝕古地貌平面圖。

影響剝蝕量估算的重要因素有：地震剖面解釋的測網(wǎng)密度和精度；削蝕點(diǎn)和削蝕范圍的精確位置；時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系等。

2.3 壓實(shí)校正

與剝蝕作用相比，壓實(shí)作用對古構(gòu)造形態(tài)的影響較小。如果壓實(shí)作用在整個(gè)構(gòu)造剖面上是相對均勻的，那么它只是影響構(gòu)造的幅度，對古構(gòu)造形態(tài)的復(fù)原影響不大。

震旦紀(jì)—早古生代，塔里木陸塊為一基底隆起的盆地，大陸邊緣與原特提斯體系相連。早寒武世為最大海泛，至中奧陶世完成碳酸鹽巖臺(tái)地建設(shè)。晚奧陶世為晚加里東期重要的構(gòu)造轉(zhuǎn)折，以弧-陸碰撞為特點(diǎn)，大陸邊緣轉(zhuǎn)為撓曲盆地和濁流沉積?？死ㄉ闲纬?次碎屑巖海侵上超的假象和淹沒臺(tái)地。

巴—麥地區(qū)為塔里木盆地的一部分，在早古生代的時(shí)候，全區(qū)沉積相主要為臺(tái)地邊緣相，巖性以碳酸鹽巖為主，且分布廣泛［11-13］，在后期的壓實(shí)過程中，厚度變化較小。由于震旦紀(jì)—早古生代地質(zhì)歷史時(shí)期的古構(gòu)造恢復(fù)中沉積壓實(shí)影響小，故可不考慮該地質(zhì)時(shí)期的壓實(shí)校正。早古生代—現(xiàn)今地質(zhì)時(shí)期主要為碎屑巖沉積，需要根據(jù)該區(qū)地層孔隙度-深度關(guān)系，對其進(jìn)行壓實(shí)校正（見圖3）。

圖3 麥6井孔-深函數(shù)曲線

本次研究利用了巴—麥地區(qū)近20口井的聲波時(shí)差曲線，采樣間隔為0.125 m。

2.4 古埋深恢復(fù)

古厚度和古埋深的計(jì)算是通過回剝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的?；貏兗夹g(shù)是采用反演方法來恢復(fù)沉降史的地史分析方法，其基本原理是質(zhì)量守恒法則及沉積壓實(shí)原理。隨著埋深增加，地層負(fù)荷也增加，導(dǎo)致孔隙度變小，體積變小。故借助于孔隙度-深度關(guān)系可恢復(fù)地層古厚度和古埋深。

回剝技術(shù)建立在各地層保持其骨架厚度不變的前提下,從已知單井分層參數(shù)出發(fā)，按地層年代逐層剝出。其過程考慮沉積壓實(shí)、間斷及構(gòu)造事件等因素，直至全部地層回剝?yōu)橹?，最終恢復(fù)出該井各地層的埋藏史（見圖4）。埋藏史是以地質(zhì)年代為橫坐標(biāo)，以某一點(diǎn)某地質(zhì)界面相對于某參考面高程值為縱坐標(biāo)，用以反映該點(diǎn)的沉降過程的曲線。

圖4 巴—麥地區(qū)玉1、玉北4、和2井埋藏史

從各井埋藏曲線圖可看出，不同地區(qū)在地質(zhì)歷史時(shí)期的埋藏深度有著較大的差別。在重要的大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，各井位所處區(qū)域的隆升幅度也不相同，反映了地層在地質(zhì)歷史時(shí)期有較大的差異構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

玉1井位于巴楚西段，在海西晚期和喜山期發(fā)生強(qiáng)烈隆升。玉北4井位于麥蓋提斜坡麥2區(qū)塊，從埋深上看，加里東中期、加里東晚期、海西早期、海西晚期、喜山期等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地層抬升幅度沒有明顯差異。和2井位于巴楚隆起東段，喜山期發(fā)生了明顯的隆升運(yùn)動(dòng)，抬升了近3 000 m。

3 古構(gòu)造演化分析

現(xiàn)今構(gòu)造圖、剝蝕厚度圖和殘余厚度圖的制作，可以很好地了解古構(gòu)造格局并收集大量古構(gòu)造信息，結(jié)合鉆井、測井資料來進(jìn)行壓實(shí)校正，可得到較為合理的古構(gòu)造圖（見圖5）。

圖5 巴—麥地區(qū)不同地質(zhì)時(shí)期古地貌立體演化

3.1 初期構(gòu)造格局形成階段

震旦紀(jì)到中奧陶世，塔里木盆地南北兩側(cè)均為被動(dòng)陸緣拉張時(shí)期，盆地西南緣發(fā)育庫地洋，巴—麥地區(qū)發(fā)育處于伸長背景的克拉通碳酸鹽巖臺(tái)地相［13-14］。中奧陶世末，盆地構(gòu)造背景發(fā)生了從伸長向擠壓環(huán)境的重大轉(zhuǎn)化。從中奧陶世至晚奧陶世末經(jīng)歷了不斷加劇的多期擠壓構(gòu)造作用。

寒武紀(jì)以前，加里東運(yùn)動(dòng)早期對整個(gè)塔里木盆地影響較大，但是對巴—麥地區(qū)的相對古構(gòu)造格局影響卻不大。這次運(yùn)動(dòng)在巴—麥地區(qū)形成一個(gè)大的不整合面T90，成為寒武系地層的底界。巴—麥地區(qū)為西南相對較高、東北相對較低的格局。

早中寒武世，巴—麥區(qū)以臺(tái)地、淺海陸棚碳酸巖沉積為主，以上超方式沉積蓋在T90不整合面之上。在隨后的近10 Ma，該區(qū)受區(qū)域擠壓作用抬升露出地表，接受剝蝕形成T81不整合面。

晚寒武世—早奧陶世，該區(qū)的構(gòu)造古地理總體上繼承了早中寒武世的特征。加里東中期運(yùn)動(dòng)I幕中，巴—麥地區(qū)發(fā)育了色力布亞—康塔庫木斷裂帶、古董山斷裂帶和吐木休克斷裂帶等大型斷裂帶。這次構(gòu)造形成了控制全區(qū)的區(qū)域性不整合界面T74（中上奧陶統(tǒng)的底界），剝蝕較嚴(yán)重，巴楚地區(qū)形成許多小型地塹構(gòu)造。麥蓋提地區(qū)剝蝕量很大，巴楚地區(qū)剝蝕較小，呈現(xiàn)出“北東低、西南高”的格局（見圖5）。

中晚奧陶世，阿爾金島弧向北俯沖造成古昆侖洋閉合，塔西南地區(qū)基底發(fā)生整體抬升，形成塔南前陸的前緣隆起，中上奧陶統(tǒng)遭受剝蝕，同時(shí)巴—麥地區(qū)受到來自南西—北東向到南南東—北北西向的擠壓作用。晚奧陶世，擠壓作用進(jìn)一步加強(qiáng)，NE向的柯坪斷裂開始活動(dòng)，巴—麥地區(qū)西段逐漸抬升，西南部地區(qū)缺失上奧陶統(tǒng)，形成T70不整合面。巴—麥地區(qū)依然維持著“北東高、西南低”的構(gòu)造格局。

3.2 構(gòu)造格局調(diào)整階段

志留紀(jì)—中泥盆世，塔里木盆地處于克拉通內(nèi)擠壓盆地階段，受塔里木板塊與中昆侖島弧弧-陸碰撞及南天山洋向中天山地塊俯沖消減的影響，巴—麥地區(qū)北部整體沉降接受較厚沉積。中泥盆世末，在整體SE—NW方向擠壓應(yīng)力場的背景下，瑪扎塔格地區(qū)—古董1井一線及其以南地區(qū)遭到強(qiáng)烈抬升、剝蝕，形成了一個(gè)大的構(gòu)造轉(zhuǎn)換面T60，巴—麥地區(qū)轉(zhuǎn)為加里東晚期“北高、南低”的構(gòu)造格局（見圖5）。

石炭紀(jì)，由于南天山殘留洋盆俯沖消減的作用力，加之塔西南地區(qū)西段南部的深坳陷存在，使得巴楚隆起的西段逐漸抬升，部分地區(qū)缺失石炭系地層，出現(xiàn)了巴楚地區(qū)“北高、南低”的構(gòu)造格局（見圖5）。此時(shí)麥蓋提地區(qū)和田古隆起北部的斜坡區(qū)依然維持著“南高、北低”的構(gòu)造格局。

二疊紀(jì)，由于古特提洋向北俯沖消減，導(dǎo)致板塊內(nèi)部拉張、裂陷，巖漿活動(dòng)異常強(qiáng)烈，形成了巴楚小海子水庫東部麻扎塔格、南部瓦吉里塔格基性巖體、巖墻等。位于其南部的葉城地區(qū)沉降為坳陷，原和田古隆起逐漸消失，但仍然保持東高西低、南高北低的構(gòu)造形態(tài)。巴楚地區(qū)依然維持著“北高、南低”的構(gòu)造格局，此時(shí)，麥蓋提地區(qū)同樣維持著“南高、北低”的構(gòu)造格局。

3.3 構(gòu)造格局再調(diào)整最終定型階段

三疊紀(jì)末，羌塘地塊向北與塔里木板塊發(fā)生碰撞拼合，古特提斯洋閉合，導(dǎo)致塔里木盆地周緣發(fā)生強(qiáng)烈隆升［15］。巴楚東部地區(qū)的南北兩側(cè)邊界斷裂開始活動(dòng)，造成東部地區(qū)發(fā)生抬升，三疊系遭受剝蝕，巴楚東部斷隆雛形開始形成。

侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)，塔里木盆地中西部地區(qū)發(fā)生整體抬升，形成大面積的隆起區(qū)，巴—麥地區(qū)整體缺失侏羅系—白堊系地層。

新生代初始，塔里木盆地整體處于弱伸展的構(gòu)造應(yīng)力背景，巴楚及其鄰區(qū)開始發(fā)生輕微沉降，中、東段接受了較薄的古、始新世沉積，向南東變厚。

中新世開始，印度板塊與歐亞板塊之間陸-陸碰撞，周緣造山帶強(qiáng)烈隆升和向盆地內(nèi)沖斷推覆，使盆地邊緣地帶發(fā)生強(qiáng)烈的撓曲沉降，麥蓋提以南地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的沉降，而巴楚隆起成為前陸盆地體系的前緣隆起。麥蓋提地區(qū)調(diào)整為“北東高、西南低”的構(gòu)造格局，巴—麥地區(qū)整體呈現(xiàn)出“北東高、西南低”的構(gòu)造格局。

中新世晚期，印、歐板塊俯沖加劇，巴楚地區(qū)強(qiáng)烈變形，色力布亞—瑪扎塔格斷裂系和阿恰—吐木休克斷裂系強(qiáng)烈背沖，由前新生代的古隆起發(fā)展成為由邊界斷裂夾持的斷隆。斷裂帶內(nèi)的地層也發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺變形，并且遭受剝蝕，上新統(tǒng)超覆其上，形成巴楚地區(qū)重要的T20不整合面。至此，巴楚斷隆基本形成。

上新世，帕米爾突刺楔入，塔里木盆地西部受到了壓扭作用，在巴楚隆起西段隆起上形成了帶有壓扭走滑性質(zhì)的斷裂［16-18］。 至此，巴楚斷隆基本定型。

4 結(jié)論

1）通過現(xiàn)今構(gòu)造圖、殘余厚度圖、剝蝕厚度圖，可以清楚地認(rèn)識(shí)某一地質(zhì)歷史時(shí)期地層的隆凹形態(tài)和沉積剝蝕厚度，在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合壓實(shí)校正，通過地質(zhì)軟件可以呈現(xiàn)立體化的古構(gòu)造圖。

2）在古構(gòu)造的重建過程中，基礎(chǔ)地震資料的解釋準(zhǔn)確性和測井、鉆井資料的豐富性，以及壓實(shí)和古水深的校正好壞，還有恢復(fù)方法的合理性，都對古構(gòu)造恢復(fù)的真實(shí)性有直接的影響。

3）巴—麥地區(qū)在演化歷史過程中，經(jīng)歷了加里東、海西、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其構(gòu)造格局出現(xiàn)了多次變動(dòng)。

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（編輯 楊會(huì)朋）

Palaeotectonic analysis in Bachu-Markit Area,Tarim Basin

Wu Liming,Ding Wenlong,Zhao Song,Zeng Weite,You Shenggang
(School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

The research of palaeotectonic evolution plays a significant role in the oil and gas exploration in Bachu-Markit Area,Tarim Basin.On the basis of current tectonic,the paleoburial depth of the strata and the erosion thickness of strata are restored and used to analyze the palaeotectonic evolution in Bachu-Markit Area according to the principle of backstripping analysis and balanced cross section.The result shows that Bachu-Markit Area has experienced the Caledonian tectonic cycle,the Hercynian tectonic cycle,the Yanshan tectonic cycle and the Himalayan tectonic cycle since the Sinian,but the tectonic framework has been changed many times. In the early Caledonian and mid-Caledonian,the tectonic framework of Bachu-Markit Area appeared high in the northeast and low in the southwest.In the late Caledonian,the structural framework changed to be high in the north and low in the south.In the Hercynian, the tectonic framework of Bachu Area was high in the north and low in the south,but the Markit Area displayed high in the south and low in the north.In the Himalayan,the Markit Area began to tilt and turned into the slope.In addition,the Bachu Area uplifted more intensely,forming the current tectonic framework of Bachu uplift and Markit slope.

palaeotectonic;tectonic framework;palaeoburial depth;Bachu-Markit Area

國家自然科學(xué)基金“中國南方下古生界海相富有機(jī)質(zhì)頁巖裂縫發(fā)育程度與主控因素定量關(guān)系研究”（41072098）、國家科技重大專項(xiàng)“中東中亞區(qū)域構(gòu)造與主要含油氣組合分布特征”（2008ZX05031）資助

TE121

：A

1005-8907（2012）01-0006-06

2011-04-01；改回日期：2011-11-23。

吳禮明，男，1985年生，碩士研究生，石油構(gòu)造分析與盆地模擬專業(yè)。E-mail：Limingwu2009@163.com。

吳禮明，丁文龍，趙松，等.塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古構(gòu)造研究［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：6-11. Wu Liming，Ding Wenlong，Zhao Song，et al.Palaeotectonic analysis in Bachu-Markit Area，Tarim Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：6-11.