馬 妍

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/國(guó)家大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

鄂爾多斯盆地西緣前陸中生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換與油氣聚集關(guān)系

馬 妍

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/國(guó)家大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化會(huì)對(duì)巖石力學(xué)和物理性質(zhì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響巖石中油氣的流動(dòng)與賦存以及巖石—流體的作用過(guò)程。因此“臨界轉(zhuǎn)換”狀態(tài)下的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)油氣聚集成藏有著十分重要的影響，主要表現(xiàn)在:構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)換總伴隨有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的各種裂隙、褶皺，斷層等靜態(tài)的地質(zhì)要素為油氣運(yùn)移和聚集成藏提供了通道儲(chǔ)集空間;變化的地應(yīng)力場(chǎng)本身還會(huì)引起流體勢(shì)場(chǎng)變化，從而控制了油氣的運(yùn)移與聚集。因此，研究構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及其轉(zhuǎn)換對(duì)油氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要的理論和實(shí)際意義。

構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng);臨界轉(zhuǎn)換;流體勢(shì)場(chǎng);油氣運(yùn)移與聚集

應(yīng)力是指作用在物體內(nèi)的任意截面上單位面積(dF)上的內(nèi)力(dP):σ=dP/dF由方向、大小和作用面位置這3要素表示的一種張量。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是在確定的空間范圍內(nèi)，點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)的集合。因此點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究的基礎(chǔ)。

研究某個(gè)構(gòu)造期在確定范圍內(nèi)的構(gòu)造應(yīng)力分布以及確定研究區(qū)不同期次的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和它們的復(fù)合疊加構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)換是古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究的主要內(nèi)容。研究構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主要確定三方面的問(wèn)題:定時(shí)、定向和定量問(wèn)題。本次研究主要針對(duì)鄂爾多斯盆地西緣中生代進(jìn)行分析研究。

圖1 鄂爾多斯西緣及鄰區(qū)印支期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的構(gòu)造背景圖

1 中生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的區(qū)域構(gòu)造背景

1.1 印支期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的區(qū)域構(gòu)造背景

印支構(gòu)造旋回是一個(gè)獨(dú)立的構(gòu)造發(fā)展階段，開(kāi)始于晚二疊世。在區(qū)域構(gòu)造格局的演變上有其特色和重要性。鄂爾多斯地區(qū)西部與南部為例，中特提斯的構(gòu)造演化與印支構(gòu)造旋回的應(yīng)力場(chǎng)有關(guān)。二疊世末期昆侖—秦嶺以南地區(qū)發(fā)生裂解，形成由一系列海底裂谷帶、微陸—島鏈組合而成的極為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的特提斯海域。然而組成的北特提斯又從中三疊世晚期開(kāi)始消減直到晚三疊世大部分消失，發(fā)生強(qiáng)烈的印支造山運(yùn)動(dòng)［1－3］(見(jiàn)圖 1)。

1.2 燕山期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的區(qū)域構(gòu)造背景

中晚侏羅世時(shí)期，鄂爾多斯盆地以東地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和抬升是由于歐亞大陸板塊與古太平洋板塊的相互斜向碰撞引起的［3］。這種斜向碰撞產(chǎn)生的擠壓分量作用于鄂爾多斯地塊，形成的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向以NW－SE為主。歐亞板塊與古太平洋板塊斜向碰撞引起的區(qū)域構(gòu)造效應(yīng)以及特提斯構(gòu)造動(dòng)力體系的遠(yuǎn)程構(gòu)造效應(yīng)的聯(lián)合作用的結(jié)果是研究區(qū)燕山期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的區(qū)域構(gòu)造背景［4］(見(jiàn)圖2)。

圖2 鄂爾多斯西緣及鄰區(qū)燕山期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的構(gòu)造背景圖

1.3 喜山期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的區(qū)域構(gòu)造背景

印度板塊與歐亞板塊的碰撞以及碰撞期后的陸內(nèi)俯沖是喜馬拉雅構(gòu)造旋回階段最主要的構(gòu)造事件，印度板塊向北俯沖的遠(yuǎn)程構(gòu)造效應(yīng)的作用使鄂爾多斯盆地西南緣處于較強(qiáng)的擠壓狀態(tài)，方向?yàn)镹NE－SSW。從而致使祁連褶皺帶向NE方向逆沖，覆于鄂爾多斯地塊之上。在印度板塊、歐亞板塊和太平洋板塊的相互作用下，盆地相對(duì)隆升，銀川地塹、河套地塹等形成，呂梁山、賀蘭山相繼轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬涌刂频臄鄩K山。新特提斯構(gòu)造動(dòng)力體系與太平洋構(gòu)造動(dòng)力體系的共同作用是研究區(qū)喜山期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的區(qū)域構(gòu)造背景［3－5］。

2 研究區(qū)油氣地質(zhì)條件

2.1 延長(zhǎng)組烴源巖特征

研究區(qū)鄂爾多斯西緣延長(zhǎng)組的暗色泥巖沉積，主要分布于平?jīng)觥`武一線的東部，沉積厚度由西向東逐漸增加，定邊—西峰一線處于湖盆中央，沉積厚度最大可達(dá)160 m［4－6］。

1)有機(jī)質(zhì)豐度

整理分析了研究區(qū)2口探井和2條地質(zhì)剖面上的48個(gè)泥巖樣品的有機(jī)質(zhì)豐度資料。結(jié)果是:有機(jī)碳含量最高值為8.77%，最低值為0.02%，平均值為2.01%。延長(zhǎng)組烴源巖主要為好的烴源巖(見(jiàn)圖3)，占樣品總量的62.5%。

2)有機(jī)質(zhì)類型

中生界延長(zhǎng)組前陸地區(qū)烴源巖可分為上、中、下三部分，其中長(zhǎng)1—長(zhǎng)3和長(zhǎng)9—長(zhǎng)10為腐殖型生烴母質(zhì)(Ⅲ型干酪根)，它是一種有利于成氣但產(chǎn)油率較低的母質(zhì);中部長(zhǎng)7烴源巖有機(jī)質(zhì)以腐泥型—混合型母質(zhì)為主(Ⅰ－Ⅱ干酪根)，它是一種有利于生油，產(chǎn)烴率高的母質(zhì)。

圖3 延長(zhǎng)組泥巖有機(jī)碳(TOC)分布直方圖

3)熱演化程度

延長(zhǎng)組各個(gè)層段的有機(jī)質(zhì)成熟度不同，長(zhǎng)1—長(zhǎng)3段泥巖干酪根、煤巖反射率值主要分布在0.661% ～0.787%之間，為低成熟—成熟階段，長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)9段泥巖干酪根、煤巖反射率主要分布在0.74% ～1.07%之間，基本達(dá)到成熟階段。

2.2 儲(chǔ)蓋組合特征分析

中生界延長(zhǎng)組研究區(qū)儲(chǔ)層是由沖積扇、扇三角洲、辮狀河、河湖三角洲等砂體組成。其中，滲透砂巖厚度為10～30 m，孔隙度在10% ～18%之間，滲透率在15～35×10－3μm2之間。長(zhǎng)10－長(zhǎng)8砂巖類型主要以長(zhǎng)石砂巖，長(zhǎng)7－長(zhǎng)1砂巖特征是石英含量較高(60% ～76%)，長(zhǎng)石含量在21% ～39%之間，巖屑不超過(guò)10%。

2.3 圈閉類型及其形成

圈閉是油氣聚集和保存的場(chǎng)所。它通常必須具有兩個(gè)基本條件:一是有儲(chǔ)集的空間，二是具備遮擋條件。表1是研究區(qū)可能存在的圈閉類型。

3 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換與油氣聚集關(guān)系

油氣作為流體礦產(chǎn)，隨著所處環(huán)境的變化極易發(fā)生流動(dòng)從而改變其位置和分布狀態(tài)［6－8］。所以油氣賦存既受成盆期前和成盆期構(gòu)造格局的控制，也受成盆期后構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。以繼承性擠壓作用為主、間斷性弱伸展作用為輔是研究區(qū)中生代構(gòu)造活動(dòng)的動(dòng)力學(xué)背景。影響研究區(qū)油氣聚集與成藏的因素表現(xiàn)為以下兩方面。

表1 鄂爾多斯西緣可能存在的圈閉類型

3.1 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換對(duì)油氣聚集和油氣成藏條件的破壞作用

1)對(duì)原始生烴坳陷的構(gòu)造改造與破壞

這種構(gòu)造改造與破壞直接影響到原始生烴坳陷的保存程度，并且保存程度在很大程度上直接決定著研究區(qū)的油氣勘探前景［6］。

2)對(duì)原生油氣藏的構(gòu)造改造與破壞

它主要表現(xiàn)在(1)構(gòu)造抬升使油氣藏埋深變淺，保存條件變差，導(dǎo)致原生油氣藏中已捕集的油氣泄露、散失。(2)強(qiáng)烈的斷裂－褶皺使成藏的圈閉條件發(fā)生改變，油氣發(fā)生調(diào)整運(yùn)移，縱向上形成疊覆于原生油氣藏之上的次生油氣藏，原生油氣藏就變成空圈閉等［9］。

3.2 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換對(duì)油氣聚集和油氣成藏條件的建設(shè)作用

1)對(duì)烴源巖生烴條件的改善作用 逆沖推覆構(gòu)造使地層重復(fù)疊置，可能影響烴源巖厚度、埋深和下盤源巖熱演化程度增加，為油氣藏的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。雖然構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致上盤烴源巖的保存條件變差，但是處于下盤的烴源巖能得到較好的保存［6，10］。

2)對(duì)油氣成藏的促進(jìn)作用

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為油氣聚集成藏提供了良好的條件。主要表現(xiàn)在(1)構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)構(gòu)造裂縫的發(fā)育能有效地改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。(2)主沖斷層對(duì)油氣聚集具有明顯的控制作用，局部的斷裂構(gòu)造是油氣成藏的有利場(chǎng)所，至今油氣發(fā)現(xiàn)大都集中在主沖斷層附近。(3)構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)能形成多種類型的構(gòu)造圈閉，如背斜、巖性－半背斜圈閉等，同時(shí)斷裂可作為油氣運(yùn)移的通道，并促使油氣在斷裂兩側(cè)局部富集，使得油氣藏沿?cái)嗔褍蓚?cè)形成串珠狀分布［11－13］。

4 結(jié)語(yǔ)

研究表明影響研究區(qū)油氣聚集與成藏的因素表現(xiàn)為以下優(yōu)劣兩方面:

(1)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換對(duì)油氣聚集和油氣成藏條件的破壞作用。其中構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換通過(guò)對(duì)原始生烴坳陷的構(gòu)造改造與破壞程度影響油氣聚集;在對(duì)原生油氣藏的構(gòu)造改造與破壞的同時(shí)可以導(dǎo)致原生油氣藏的油氣逸散，同時(shí)破壞原生油氣藏圈閉。

(2)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換對(duì)油氣聚集和油氣成藏條件的建設(shè)作用:其一為通過(guò)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)改善烴原巖的保存條件;其次為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣成藏的促進(jìn)作用:構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成的裂縫可以改善油氣藏儲(chǔ)層物性條件，同時(shí)也可以促進(jìn)油氣藏圈閉的形成，使得油氣富集成藏。

［1］徐黎明，周立發(fā)，張義楷，等.鄂爾多斯盆地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及其構(gòu)造背景［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué).2006，4:455－462.

［2］毛明陸，楊亞娟，張艷，等.試論鄂爾多斯盆地三疊系巖性油藏分析的幾項(xiàng)地質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)［J］.巖性油氣藏.2007，4:27－33.

［3］梁積偉.鄂爾多斯盆地侏羅系沉積體系和層序地層學(xué)研究［D］.西北大學(xué).2007.

［4］黨犇.鄂爾多斯盆地構(gòu)造沉積演化與下古生界天然氣聚集關(guān)系研究［D］.西北大學(xué).2014.

［5］趙偉波.鄂爾多斯盆地中部地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組儲(chǔ)層特征和裂縫研究［D］.西北大學(xué).2008.

［6］張義楷.鄂爾多斯西緣中新生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換與油氣聚集［D］.西北大學(xué).2007.

［7］趙重遠(yuǎn)，周立發(fā)，等.成盆期后改造與中國(guó)含油氣盆地地質(zhì)特征［J］.石油天然氣地質(zhì).2001，1:7 －10.

［8］房建軍，劉池洋，王建強(qiáng)，等.流體改造及地貌高差:含油氣盆地分析和評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容［J］.石油天然氣地質(zhì).2008，3:297－302.

［9］郭耀華.麻黃山西地區(qū)侏羅系延安組勘探前景分析［J］.斷塊油氣田.2008，3:4 －6.

［10］姜振學(xué)，龐雄奇，羅群等.柴北緣西部油氣成藏的主控因素［J］.石油天然氣地質(zhì).2004，6:692 －695.

［11］馬喜斌.文西斷裂帶油氣富集規(guī)律研究［D］.中國(guó)石油大學(xué)(華東).2007.

［12］孫鈺.渤中凹陷油氣分布的不均一性研究［D］.中國(guó)石油大學(xué)(華東).2012.

［13］楊文杰.歧口凹陷埕北斷階帶油氣運(yùn)聚成藏機(jī)制研究［D］.中國(guó)石油大學(xué)(華東).2010.

TE122.1

B

1004－1184(2015)04－0220－02

2015－03－25

馬妍(1990－)，女，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主攻方向:儲(chǔ)層地質(zhì)與油氣田開(kāi)發(fā)。