胡楊，夏斌，郭峰，袁亞娟，施秋華，蔡嵩

（1.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東廣州510640；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049；3.中山大學(xué)海洋學(xué)院，廣東廣州510275）

新疆和什托洛蓋盆地構(gòu)造演化特征及其對(duì)油氣成藏的影響

胡楊1，2，夏斌1，3，郭峰1，2，袁亞娟1，2，施秋華1，2，蔡嵩1，2

（1.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東廣州510640；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049；3.中山大學(xué)海洋學(xué)院，廣東廣州510275）

和什托洛蓋盆地為準(zhǔn)噶爾西北緣大型逆沖褶皺帶的一個(gè)早中生代盆地，油氣地質(zhì)特征復(fù)雜.應(yīng)用成盆動(dòng)力學(xué)及盆山耦合系統(tǒng)的理論對(duì)盆地進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)造解析，并利用平衡剖面技術(shù)全面解剖和什托洛蓋盆地的構(gòu)造演化特征.同時(shí)，深入分析和探討了不同階段構(gòu)造演化過(guò)程對(duì)油氣運(yùn)聚成藏的控制和影響作用.在此基礎(chǔ)上，獲得了以下重要結(jié)論與認(rèn)識(shí)：（1）和什托洛蓋盆地的構(gòu)造演化與準(zhǔn)噶爾盆地西北緣和哈拉阿拉特山有著密切關(guān)系，大致經(jīng)歷了3個(gè)演化階段，即盆地雛形階段（C—T）、盆地主要發(fā)育階段（J—K）和盆地改造階段（E—Q）；（2）和什托洛蓋盆地的烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層及圈閉均較發(fā)育，斷裂和區(qū)域性不整合面為油氣運(yùn)移創(chuàng)造了良好的條件；（3）目前應(yīng)以盆地西部為重要靶區(qū)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)于侏羅系低成熟氣、煤成氣生成的綜合研究.

和什托洛蓋盆地；盆山耦合理論；構(gòu)造演化；平衡剖面技術(shù)；油氣成藏；新疆

Abstract：The Heshituoluogai Basin is an Early Mesozoic basin in the large thrust fold belt in northwest Junggar,Xinjiang.Applying basin dynamics theory,basin-range coupling idea and balanced cross section technique,this paper shows the complete structural interpretation and resumes the tectonic evolution of the basin area.The controls and influences of the tectonic evolution on the migration and accumulation of oil and gas in the area are also analyzed and discussed.On this basis,it is concluded that:1）The tectonic evolution in the area of Heshituoluogai Basin,closely related to the northwest Junggar Basin and Hala，alate Mountain,can be divided into prototype stage（C-T）,major development stage（J-K）and reconstruction stage（E-Q）;2）The Heshituoluogai basin,with fairly good hydrocarbon source rock,many reservoir-seal assemblages,different types of traps,faults and regional unconformities,has good conditions for oil and gas migration;3）The western basin should be the key target,where comprehensive studies on Jurassic low-mature gas and coal-formed gas could be strengthen.

Key words：Heshituoluogai Basin;basin-range coupling theory;tectonic evolution;balanced cross section technique;hydrocarbon accumulation;Xinjiang

和什托洛蓋盆地位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北部，為準(zhǔn)噶爾西北緣大型逆沖褶皺帶上盤的一個(gè)山間盆地.由于該盆地緊鄰準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，被認(rèn)為具有良好的油氣地質(zhì)條件和勘探前景，20世紀(jì)50年代就開(kāi)始引起油氣勘探家的廣泛關(guān)注和重視，但大規(guī)模的石油勘探工作開(kāi)展較晚，盆地目前勘探程度較低，油氣地質(zhì)問(wèn)題復(fù)雜.

關(guān)于和什托洛蓋盆地的性質(zhì)，過(guò)去普遍認(rèn)為［1-3］是由于和什托洛蓋盆地位于準(zhǔn)噶爾西北緣推覆體的中段，在撓曲變形時(shí)頂部受到引張力作用或是由于基底走滑斷裂的張性錯(cuò)動(dòng)而形成張性陷落盆地.但目前有學(xué)者［4-5］認(rèn)為雖受到擠壓撓曲作用，但由于空間有限，其沉積變形主要集中在中新生代且變形程度不高，還達(dá)不到張性陷落階段，其應(yīng)為扭動(dòng)-擠壓型逆沖盆地.從總體上看，盆地目前的研究主要側(cè)重盆地構(gòu)造特征方面，而關(guān)于盆地構(gòu)造演化過(guò)程對(duì)油氣運(yùn)聚成藏的控制及影響作用研究得較少或亦很薄弱.而且和什托洛蓋盆地相鄰的準(zhǔn)噶爾西北緣是準(zhǔn)噶爾盆地油氣最為富集地區(qū)之一，油源主要是瑪湖凹陷的二疊系.前人研究［6-7］表明，烴源巖從三疊系開(kāi)始成熟，到侏羅系進(jìn)入生油高峰期，目前在哈拉阿拉特山構(gòu)造前緣地區(qū)，三疊系之上特別是侏羅系地層中分布有豐富的以稠油為主的油氣藏，對(duì)成藏的研究表明，在侏羅紀(jì)早、中期就有油氣的運(yùn)移成藏活動(dòng).那么，對(duì)于和什托洛蓋盆地而言，瑪湖凹陷二疊系產(chǎn)生的油氣是否會(huì)運(yùn)移至和什托洛蓋盆地？而和什托洛蓋盆地的和參2井的油氣顯示為油氣來(lái)源提供了什么信息？目前也存有不同的看法.有學(xué)者［8-9］通過(guò)對(duì)和什托洛蓋盆地進(jìn)行盆地模擬，認(rèn)為和參2井的油氣顯示來(lái)源于盆地侏羅系烴源巖；也有些學(xué)者［4-5］認(rèn)為和什托洛蓋盆地生烴條件較差，油氣主要依賴準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷運(yùn)移而來(lái).

本文應(yīng)用成盆動(dòng)力學(xué)及盆山耦合系統(tǒng)的理論對(duì)盆地進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)造解析，并利用平衡剖面技術(shù)全面解剖和什托洛蓋盆地的構(gòu)造演化特征，重點(diǎn)分析不同階段構(gòu)造演化過(guò)程對(duì)油氣運(yùn)聚成藏的控制和影響作用，以期能為和什托洛蓋盆地的油氣勘探提供一定的指導(dǎo)和借鑒.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

和什托洛蓋盆地位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和準(zhǔn)噶爾微板塊匯聚處，東西長(zhǎng)230 km，南北寬14～46 km，平面上呈北東東向延伸，總面積約為5600 km2［10］.北依烏克拉嘎?tīng)柹健⒅x米斯臺(tái)山、阿爾加提山，南接扎依爾、哈拉阿拉特山、德倫山及北東東向潛伏隆起帶，西抵扎依爾山與烏克拉嘎?tīng)柹降膮R聚處，東以達(dá)爾布特?cái)嗔褳榻缗c準(zhǔn)噶爾盆地和哈拉阿拉特山-德侖山構(gòu)造帶相接（圖1）.

圖1 和什托洛蓋盆地構(gòu)造綱要圖（據(jù)馬寶軍，2009）Fig.1 Tectonic map of the Heshituoluogai Basin（from MA Bao-jun,2009）

盆地基底為海西期褶皺基底,主要由泥盆系和石炭系組成.基底之上發(fā)育上三疊統(tǒng)、侏羅系、白堊系和新生界［11］（圖2）.盆地的沉積中心位于白楊河西凹陷，最大沉積厚度約5500 m.上三疊統(tǒng)白礫山組在盆地內(nèi)局部分布，全區(qū)缺二疊系及中下三疊統(tǒng).

圖2 和什托洛蓋盆地地層表（據(jù)馬曉鳴，2010，略有修改）Fig.2 Stratigraphy of Heshituoluogai Basin（modified from MA Xiao-ming,2010）

盆地內(nèi)部及周圍斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育，扎伊爾褶皺山系與阿爾泰褶皺山系呈近直角相交于此，使該盆地?cái)嗔阎饕时睎|東向，與整體構(gòu)造明顯不同.盆地中部發(fā)育有克拉賽勒克山、白礫山和沙勒根特吳魯?shù)壤匣茁∑?，其長(zhǎng)軸也與盆地伸延方向一致.

2 盆地構(gòu)造演化分析

和什托洛蓋盆地與準(zhǔn)噶爾盆地相毗鄰，其構(gòu)造演化受準(zhǔn)噶爾盆地西側(cè)的造山帶（西準(zhǔn)噶爾造山帶）發(fā)育影響.通過(guò)對(duì)該地區(qū)地震測(cè)線的平衡剖面分析并結(jié)合其他地質(zhì)資料，可以將和什托洛蓋盆地構(gòu)造演化劃分為3個(gè)發(fā)育階段.

2.1 盆地雛形階段（C—T）

早石炭世，在哈薩克斯坦板塊向東擠壓運(yùn)動(dòng)的背景下，西準(zhǔn)噶爾洋殼向哈薩克斯坦板塊之下俯沖、消減［13-14］，洋盆完全關(guān)閉后發(fā)生陸陸碰撞，西準(zhǔn)噶爾造山帶由北西向南東擠壓推覆，造成盆地基底西傾，上盤劇烈抬升，斷裂廣泛發(fā)育［15-17］.印支運(yùn)動(dòng)再次產(chǎn)生強(qiáng)烈的推覆和擠壓，使準(zhǔn)噶爾盆地周緣海槽全部褶皺成山，和什托洛蓋地區(qū)南北邊界大斷裂的不均衡沖斷活動(dòng)，造成石炭系向東大規(guī)模逆掩于準(zhǔn)噶爾盆地內(nèi)二疊系陸相沉積地層之上，和什托洛蓋地區(qū)相繼形成許多小斷裂，逐漸形成了盆地雛形；之后，由于盆地一直處于剝蝕背景之下，僅在盆地低洼地段沉積了三疊紀(jì)粗碎屑的邊緣相沉積物，三疊紀(jì)末期，西準(zhǔn)噶爾造山帶繼續(xù)向準(zhǔn)噶爾盆地沖斷，主要以逆沖推覆為主兼具走滑作用，構(gòu)造的隆升使造山帶前緣地區(qū)受到較大強(qiáng)度的消減與剝蝕，形成了三疊系和侏羅系的不整合面，與準(zhǔn)噶爾盆地同時(shí)期不整合面連成一體［18］（圖3）.

2.2 盆地主要發(fā)育期（J—K)

進(jìn)入侏羅紀(jì)后，盆地伸展率由負(fù)值向正值變化，伸展率維持在3%（圖4），說(shuō)明在燕山早期，盆地由區(qū)域性擠壓應(yīng)力環(huán)境向區(qū)域性伸展應(yīng)力環(huán)境轉(zhuǎn)變，盆地基底斷裂活動(dòng)很小，盆地沉積范圍迅速擴(kuò)大，水體不斷加深，水體范圍增大，在整個(gè)盆地中較均勻地沉積了巨厚的下、中侏羅統(tǒng)地層，是盆地的主體沉積層序.侏羅紀(jì)末期，盆地又一次受到強(qiáng)烈擠壓，東西向縮短量較小，大約為1%，而南北向縮短量較大，在10%～12%之間（圖4），這說(shuō)明南北擠壓帶在此時(shí)期向中間收縮，盆地中部的風(fēng)臺(tái)凸起隆升，將中央拗陷帶的沉積拗陷分為和布克河凹陷和白楊河凹陷兩個(gè)次級(jí)凹陷區(qū).斷裂的進(jìn)一步活動(dòng)也使整個(gè)盆地上侏羅統(tǒng)缺失，造成和布克河凹陷內(nèi)的西山窯組和三工河組呈西厚東南薄，而頭屯河組呈西薄東南厚的箕狀沉積特征.至此，盆地邊陡中拗的整體格局基本形成.白堊紀(jì)時(shí)，盆地整體下降，盆地內(nèi)部沉積了厚度較一致的白堊系地層.

2.3 盆地改造期（E—Q）

進(jìn)入新生代后，喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)對(duì)和什托洛蓋盆地的影響最為深刻.盆地受近南北向擠壓推覆作用的影響，盆內(nèi)斷裂大規(guī)?；顒?dòng)，上部地層也發(fā)生強(qiáng)烈褶皺變形.同時(shí)，在盆地北部的逆斷層下盤，沉積了較厚的新近系及第四系（圖5），盆地南部邊界向準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)生較大逆沖，形成自己完整的邊界，且與準(zhǔn)噶爾盆地完全隔離開(kāi)來(lái).

圖5 剖面A-A'構(gòu)造演化圖Fig.5 Sections of A-A'showing tectonic evolution

3 盆地構(gòu)造演化對(duì)油氣成藏的影響

由于和什托洛蓋盆地與哈拉阿拉特山和準(zhǔn)噶爾盆地之間的接觸關(guān)系［19-22］，其油氣成藏過(guò)程必然會(huì)受到準(zhǔn)噶爾西北緣區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景及其活動(dòng)演化過(guò)程的深刻影響.

3.1 對(duì)烴源巖的影響

和什托洛蓋盆地內(nèi)的主要烴源巖是侏羅系八道灣組（J1b）、三工河組（J1s）和西山窯組（J2x）的湖相-湖沼相泥巖、碳（炭）質(zhì)泥巖和煤層，在白楊河?xùn)|、西凹陷以及和布克河凹陷最為發(fā)育.對(duì)和什托洛蓋盆地及其鄰區(qū)成烴演化的研究［8，23-25］?鐘寧寧，包建平.新疆三塘湖盆地石油勘探地球化學(xué)綜合研究及資源評(píng)價(jià).1995.認(rèn)為，和什托洛蓋盆地具有烴類生成條件，但整體仍然處于未熟—低熟階段，平面上西部熱演化程度高于東部.但侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)時(shí)期盆地的快速沉降應(yīng)能使盆地凹陷深部的下侏羅統(tǒng)烴源巖達(dá)到生烴門限.

另外，盆地基底的石炭系烴源巖應(yīng)為過(guò)成熟，且長(zhǎng)期裸露地表，對(duì)油氣成藏影響不大.但是，二疊紀(jì)末印支運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈推覆和擠壓作用，使盆地南部的達(dá)爾布特?cái)嗔严驕?zhǔn)噶爾盆地發(fā)生沖斷推覆，造成推覆體下盤的石炭系［26-27］與二疊系烴源巖快速成熟.和什托羅（洛）蓋盆地位于推覆體上盤，處于構(gòu)造上的高位置，有利于下伏烴源巖產(chǎn)生的油氣向其運(yùn)移.哈拉阿拉特山北側(cè)在白楊河水庫(kù)處的白堊系底部礫巖及石炭系變質(zhì)巖的裂隙內(nèi)見(jiàn)有大量的瀝青及稠油顯示［18］應(yīng)該可以證實(shí)這一分析.

3.2 對(duì)儲(chǔ)層和蓋層的影響

早、中侏羅世是一個(gè)相對(duì)較弱的構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期，盆地基底斷裂活動(dòng)很小，盆地沉積范圍迅速擴(kuò)大，水體不斷加深，水體范圍增大，在整個(gè)盆地中較均勻地沉積了巨厚的下、中侏羅統(tǒng)地層.

下侏羅統(tǒng)沉積時(shí)，河流相在盆地的中北部是最為發(fā)育的相帶，巖相和沉積物粒序特征顯示，沉積物源主要來(lái)自北方.八道灣組及三工河組的巖屑砂巖和石英砂巖是盆地最有潛力的儲(chǔ)集層.但受盆地相對(duì)狹小的限制，除石英砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度和礦物成熟度較高外，巖屑砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和礦物成熟度普遍較低.就儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)而言，石英砂巖中溶蝕孔隙對(duì)油氣儲(chǔ)集是非常有利的，而巖屑砂巖孔隙結(jié)構(gòu)則稍差些.總體上分析，八道灣組砂巖具有較好的孔、滲性，物性特征表明石英砂巖是該組最好的儲(chǔ)層，巖屑砂巖次之；西山窯組及頭屯河組則儲(chǔ)集物性較差.

中侏羅統(tǒng)西山窯組泥巖可以作為區(qū)域性蓋層，在和參1井該組內(nèi)泥巖及煤層占地層總厚的46.6%，泥巖單層厚度大于50 m的有兩層，西部四周地面露頭也顯示該組底部泥巖厚度40～60 m.東部的和參2井中部多套大砂泥巖互層中，泥巖單層厚度不超過(guò)10 m.由上述井上資料認(rèn)為，盆地中西部地區(qū)，西山窯組可做為良好蓋層，東部次之；三工河組中上部厚層泥巖，在和參1井揭示單層為60 m，和參2井鉆遇多層15～25 m的泥巖，可作為區(qū)域性蓋層.八道灣組內(nèi)部泥巖也可做為局部的蓋層.

3.3 對(duì)圈閉類型的影響

和什托洛蓋盆地的多期斷裂運(yùn)動(dòng)和不同沉積類決定了圈閉類型與發(fā)育部位，總體而言，受燕山晚期和喜馬拉雅晚期的強(qiáng)烈擠壓運(yùn)動(dòng)的影響，在風(fēng)臺(tái)凸起和白礫山-西利克山凸起周邊形成了眾多的構(gòu)造圈閉，多為背斜、斷背斜、斷鼻和斷塊.燕山晚期地層的抬升、剝蝕也有可能形成少量以斷層-巖性圈閉為主的復(fù)合圈閉.

3.4 對(duì)油氣運(yùn)移的影響

和什托洛蓋盆地在發(fā)展演化史上經(jīng)歷了多期次構(gòu)造活動(dòng)，發(fā)育了不同性質(zhì)及規(guī)模的斷層.其中海西期形成的基底斷裂經(jīng)后期復(fù)活和改造形成的北北東向逆沖斷層最為重要.雖然多數(shù)斷裂都是切穿白堊系的斷裂，但由于斷裂活動(dòng)的頻繁，這些斷層還是對(duì)油氣縱向運(yùn)移起到了較好的促進(jìn)作用.盆地內(nèi)主要發(fā)育的三疊系、侏羅系、白堊系和新生界等4個(gè)區(qū)域性不整合面，以及晚燕山—喜馬拉雅期形成的北西走向斷裂都是油氣橫向運(yùn)移的重要通道.這些不同級(jí)別的斷層、不整合面和砂體組成的“輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)”使盆地內(nèi)深部凹陷下侏羅統(tǒng)烴源巖生成的油氣呈階梯狀向上運(yùn)移，至圈閉處聚集成藏.推覆體下伏的石炭系和二疊系烴源巖生成的油氣則可能主要通過(guò)達(dá)爾布特?cái)嗔褞б约皡^(qū)域不整合面向盆地內(nèi)運(yùn)移.

關(guān)于和參2井在下侏羅系的油氣顯示是否能夠說(shuō)明油氣是從準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷運(yùn)移而來(lái)的，筆者認(rèn)為，雖然準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的油氣主要來(lái)源于瑪湖拗陷，關(guān)鍵時(shí)刻為三疊紀(jì)末，但此時(shí)盆地西北部的構(gòu)造應(yīng)力以北北西-南南東為主，西北緣推覆主體已經(jīng)形成，斷裂主要為擠壓性質(zhì)的北東向斷裂，對(duì)油氣運(yùn)移應(yīng)起到遮擋作用.和參2井的油氣顯示可能與盆地侏羅系烴源巖低熟油或者煤層氣有直接關(guān)系.

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）和什托洛蓋盆地與準(zhǔn)噶爾盆地和哈拉阿拉特山相毗鄰，其構(gòu)造演化受二者構(gòu)造發(fā)育影響.盆地構(gòu)造演化劃分為3個(gè)發(fā)育階段：雛形階段（C—T）、主要發(fā)育階段（J—K）和盆地改造階段（E—Q）.

（2）和什托洛蓋盆地侏羅系的湖相-湖沼相泥巖和煤層是該盆地主力烴源巖，其分布廣，厚度大，其中白楊河?xùn)|、西凹陷以及和布克河凹陷最為發(fā)育，凹陷內(nèi)部已達(dá)生烴門限.盆地較好的侏羅系儲(chǔ)層也較為發(fā)育，厚度較大，橫向連通性較好.斷裂和區(qū)域性不整合面給油氣運(yùn)移創(chuàng)造了良好的條件.

（3）和什托洛蓋盆地具有一定的勘探潛力，構(gòu)造演化對(duì)油氣成藏的影響作用比較明顯.就目前的勘探和研究程度而言，筆者認(rèn)為應(yīng)以盆地西部為重要靶區(qū)，適當(dāng)加大盆地東部地區(qū)的勘探力度，以尋找天然氣為重點(diǎn).同時(shí)加強(qiáng)對(duì)于侏羅系低成熟氣、煤成氣生成的綜合研究，爭(zhēng)取早日取得重要突破.

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TECTONIC EVOLUTION AND ITS INFLUENCE ON HYDROCARBON ACCUMULATION OF HESHITUOLUOGAI BASIN IN NORTHWEST XINJIANG

HU Yang1,2,XIA Bin1,3,GUO Feng1,2,YUAN Ya-juan1,2,SHI Qiu-hua1,2,CAI Song1,2
（1.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China;2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3.School of Marine Science,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China）

1671-1947（2012）04-0380-06

P618.130.2

A

2011－11－30；

2012-03-02.編輯：李蘭英.

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”項(xiàng)目）（2009CB219401）資助.

胡楊（1983—），男，博士，主要從事含油氣盆地分析，通信地址廣東廣州五山中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，E-mail//huyang19831983@163.com