馬小偉，朱傳真，林玉祥，舒 永

(山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590)

?

準(zhǔn)噶爾盆地溫壓系統(tǒng)演化與油氣遠(yuǎn)源成藏

馬小偉，朱傳真，林玉祥，舒 永

(山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590)

準(zhǔn)噶爾盆地溫壓系統(tǒng)的形成與演化對(duì)油氣遠(yuǎn)源成藏具有明顯的控制作用。以系統(tǒng)熱力學(xué)理論為指導(dǎo)，在盆地溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分析基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了盆地溫壓系統(tǒng)的特征、演化及其對(duì)油氣遠(yuǎn)源成藏的控制作用。研究表明盆地隆起區(qū)具有高地溫、高地溫梯度和高大地?zé)崃鞯奶卣鳎晗輩^(qū)則相反；坳陷區(qū)普遍發(fā)育超壓，并向盆地邊緣呈不規(guī)則環(huán)狀降低，盆地南部及腹部坳陷區(qū)發(fā)育強(qiáng)超壓，盆地東部次之，西北緣以弱超壓為主。垂向上盆地發(fā)育P-T3、J1-J1s和K1tg-E2-3a三套相對(duì)封閉的溫壓系統(tǒng)。海西期盆地沉降速率較快，P-T3期溫壓系統(tǒng)超壓積聚；至燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，凸起邊緣切穿蓋層的斷裂活動(dòng)頻繁，地層溫壓場(chǎng)調(diào)整，油氣突破蓋層運(yùn)移與聚集，是該區(qū)遠(yuǎn)源油氣藏形成的主要時(shí)期；喜馬拉雅期盆地主要為南降北升的掀斜運(yùn)動(dòng)，斷裂活動(dòng)微弱，相對(duì)封閉性溫壓系統(tǒng)的發(fā)育使油氣保存條件優(yōu)越。平面上遠(yuǎn)源巖性油氣藏主要分布在盆地西北緣、莫北―莫索灣地區(qū)、陸梁隆起及東部隆起等低溫壓場(chǎng)區(qū)，是準(zhǔn)噶爾盆地遠(yuǎn)源油氣藏勘探的有利區(qū)。

溫壓系統(tǒng)；溫度場(chǎng)；壓力場(chǎng)；油氣遠(yuǎn)源成藏；準(zhǔn)噶爾盆地

準(zhǔn)噶爾盆地位于新疆北部，是在準(zhǔn)噶爾地塊基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的晚古生代—中、新生代大型擠壓復(fù)合疊加盆地[1]。目前在該區(qū)已累計(jì)發(fā)現(xiàn)400余個(gè)油氣藏，油氣資源豐富。準(zhǔn)噶爾盆地周緣及內(nèi)部凸起構(gòu)造帶上的油氣藏多具有遠(yuǎn)離生烴中心的特點(diǎn)，油氣運(yùn)移距離多大于生烴范圍半徑的30%[2-4]，明顯受到溫壓系統(tǒng)及其演化的影響。

盆地中油氣生成、運(yùn)移乃至油氣藏形成演化均是在溫度和壓力共同作用下完成的[5-13]，盆地地溫場(chǎng)和地壓場(chǎng)的形成與演化在一定程度上影響油氣分布位置和富集狀況。因此，正確認(rèn)識(shí)盆地溫壓場(chǎng)條件對(duì)成藏過(guò)程的影響，是揭示該區(qū)油氣成藏機(jī)制、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)油氣分布的基礎(chǔ)。然而，在復(fù)雜的油氣藏形成、演化過(guò)程研究中，將地溫場(chǎng)與地壓場(chǎng)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行整體分析，存在一定難度。本文在系統(tǒng)分析準(zhǔn)噶爾盆地溫、壓場(chǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將溫、壓場(chǎng)有機(jī)結(jié)合形成溫壓系統(tǒng)，并研究其發(fā)育及演化特征，縱向上劃分了不同的溫壓系統(tǒng)，橫向上分析溫壓場(chǎng)能量變化趨勢(shì)，明確了溫壓場(chǎng)能量變化與油氣成藏的關(guān)系。

1 現(xiàn)今溫壓場(chǎng)特征

1.1 地溫場(chǎng)

準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)今地溫梯度分布在1.16～2.76 ℃/hm之間，平均為2.26 ℃/hm(圖1)，大地?zé)崃鹘橛?3.4～53.7 mW/m2之間，平均熱流值為(42.3±7.7) mW/m2[14-17]。準(zhǔn)噶爾盆地地溫梯度和大地?zé)崃髦翟谥袊?guó)屬于較低的盆地，也低于全球大陸平均熱流值，屬于典型的冷盆地[14]。

平面分布上，盆地東部卡拉麥里山前和陸梁隆起地溫最高，地溫梯度也表現(xiàn)為東部隆起區(qū)最高，達(dá)2.8 ℃/hm，北部陸梁隆起次之，在2.0～2.4 ℃/hm之間，熱流較高地區(qū)主要分布在陸梁隆起部位和彩南地區(qū)，達(dá)到50～52 mW/m2；西北緣與中央坳陷區(qū)地溫較低，西北緣平均地溫梯度在2.0 ℃/hm左右，平均熱流(百口泉、紅山嘴)為(43.9 ± 5.7) mW/m2；中央坳陷地區(qū)平均地溫梯度在1.9 ℃/hm左右，平均熱流為(45.2 ± 5.7) mW/m2。盆地南部北天山山前坳陷溫度最低，地溫梯度分布在1.4～2.0 ℃/hm之間，平均為1.7 ℃/hm；平均熱流值為(34.4 ± 8.3)mW/m2?？傮w上隆起區(qū)表現(xiàn)為高地溫、高地溫梯度和高大地?zé)崃鞯奶卣?，而坳陷區(qū)具有低地溫、低地溫梯度和低大地?zé)崃鞯奶攸c(diǎn)[16]。

1.2 地壓場(chǎng)

準(zhǔn)噶爾盆地超壓非常發(fā)育，垂向上超壓主要發(fā)育在二疊系、三疊系和侏羅系地層；石炭系和古近系也有部分超壓分布[10,18-20]，平面上以南緣和腹部為主(圖2)。

準(zhǔn)噶爾盆地南緣普遍發(fā)育強(qiáng)超壓(壓力系數(shù)高達(dá)2.4)。垂向上主要發(fā)育于安集海河組、沙灣組、紫泥泉子組和東溝組中，其中安集海河組是異常高壓分布的主要層位，壓力系數(shù)達(dá)1.75～2.07[21]。平面上，東西方向上壓力系數(shù)西部高于東部，中部又高于西部；南北方向上北部壓力高于南部。

腹部地區(qū)普遍發(fā)育超壓(壓力系數(shù)高達(dá)2.1)。垂向上可分為深、淺兩層,淺層超壓以侏羅系及上三疊統(tǒng)白堿灘組為主,深層超壓主要分布在二疊系。平面上，超壓集中分布在昌吉凹陷和瑪湖凹陷，此外莫北凸起、馬橋凸起和東道海子北凹陷西側(cè)也發(fā)育3個(gè)小的超壓中心，一定程度上表現(xiàn)出盆1井西凹陷和東道海子北凹陷低壓環(huán)繞莫北凸起高壓分布的特點(diǎn)[22]，西緣地區(qū)超壓不甚發(fā)育，剩余壓力等值線與構(gòu)造線近于平行。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)今地溫梯度分布特征 據(jù)參考文獻(xiàn)[14,16]修編。Fig.1 Current distribution of geothermal gradient in Junggar Basin

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地各構(gòu)造單元地層壓力與深度的關(guān)系Fig.2 Relationship between pressure and depth of four tectonic units in Junggar Basin

準(zhǔn)東地區(qū)以發(fā)育弱超壓為主。垂向上超壓分布在二疊系、三疊系及侏羅系。平面上表現(xiàn)為南區(qū)高、中區(qū)平、北區(qū)低的格局，南部斷褶帶超壓較發(fā)育，壓力系數(shù)在1.4左右；中部地區(qū)超壓幅度不大，壓力系數(shù)在1.0～1.15之間；北部地區(qū)出現(xiàn)低壓，壓力系數(shù)為1.05～0.90。

西北緣總體上處于常壓—弱超壓環(huán)境。垂向上從地表至3 500 m深處的地層壓力系數(shù)小于1.25，屬于正常壓力系統(tǒng)；3 500 m以下，少部分地層表現(xiàn)為低幅超壓，且壓力系數(shù)不超過(guò)1.5[23]。平面上西段以正常壓力為主，中段以弱超壓為主，東段則以正常壓力和低壓為主[24]。

2 盆地溫壓系統(tǒng)研究方法

同一沉積盆地中地溫—地壓關(guān)系在垂向上表現(xiàn)為“折線”模式，不同地溫—地壓系統(tǒng)中，地溫與地壓關(guān)系斜率不同[10]。根據(jù)沉積地層與外界物質(zhì)、能量的交換情況，可將沉積盆地地層劃分為若干開放體系和封閉體系，因而在研究盆地地溫與地壓關(guān)系的地質(zhì)概念模型時(shí)，可從開放體系和封閉體系兩方面進(jìn)行研究。

2.1 開放地層體系

沉積盆地淺部地層，缺乏致密蓋層的封閉作用，雖然地層孔隙流體受到上覆巖層的重力作用及相應(yīng)的熱化作用，但仍與外界溝通，整個(gè)沉積巖系處于開放體系，地層流體壓力保持靜水壓力，地層溫度隨深度的變化滿足一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程[12]，即：

P=ρgH

(1)

(2)

式中：P為孔隙流體壓力；ρ為地層水密度；g為重力加速度；H為計(jì)算層段的深度；TZ為計(jì)算層段的底面溫度；T0為地表溫度；q0為計(jì)算點(diǎn)的地表熱流值；K為計(jì)算層段的巖石熱導(dǎo)率；A為計(jì)算層段的巖石生熱率。

本文將地壓與地溫關(guān)系斜率(ω)定義為盆地溫壓指數(shù)。

(3)

由式(1)和式(2)得，在盆地開放地層體系內(nèi)，溫壓指數(shù)滿足下式：

(4)

2.2 封閉地層體系

沉積盆地深部地層，由于上覆致密層的封蓋作用，地層孔隙內(nèi)流體排出受阻或不暢，形成高壓異常，而地溫變化與地層壓力存在一定的相互關(guān)系[6]，本文采用范德瓦爾斯簡(jiǎn)單熱力學(xué)方程進(jìn)行討論[5]。

(5)

式中：T為地層溫度；V為封閉地層單元的孔隙體積；R為氣體常數(shù)；a和b為孔隙流體比例常數(shù)。

由式(5)可知，在封閉地層體系中，地層溫度與壓力呈直線關(guān)系，比例系數(shù)為R/(V-b)。而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，地層溫度與地層壓力均可與深度

建立一個(gè)擬合公式，即：

(6)

(7)

由式(3)～(7)得：

(8)

因此，在封閉地層體系中，可用地壓梯度與地溫梯度比值的變化劃分地層溫壓系統(tǒng)。

3 各層系溫壓場(chǎng)演化特征

根據(jù)前人公開發(fā)表的巖石物性參數(shù)，準(zhǔn)噶爾盆地泥巖熱導(dǎo)率平均為(1.827±0.374) W/(m·K)，生熱率平均為1.41 μW/m3；砂巖熱導(dǎo)率平均為(2.219±0.661) W/(m·K)，生熱率平均為1.002 μW/m3；火山巖熱導(dǎo)率平均為(2.087±0.497) W/(m·K)，生熱率平均為0.925 μW/m3，大地?zé)崃髌骄禐?42.3±7.7) mW/m2[14-17]。

根據(jù)式(4)求得準(zhǔn)噶爾盆地開放地層體系溫壓指數(shù)在0.3～0.7 MPa/℃之間，且隨地層埋深具有逐漸增大的趨勢(shì)(圖3～5)。根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地各層系實(shí)測(cè)壓力與溫度數(shù)據(jù)[25]，二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和古近系均發(fā)育2個(gè)不同的溫壓系統(tǒng)，各層系溫度與深度存在較好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.84以上；壓力隨深度變化逐漸偏離靜水壓力曲線，上下地層具有明顯不同的溫度與壓力耦合斜率，計(jì)算溫壓指數(shù)明顯偏離其開放體系內(nèi)的溫壓指數(shù)。二疊—三疊系實(shí)測(cè)壓力、溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)埋深范圍在1 226～5 030 m，地層溫度在38.01～137 ℃之間，地層壓力在11.89～70.72 MPa之間，壓力系數(shù)在1.2～1.71的測(cè)點(diǎn)占43%，剩余壓力多分布在0～10 MPa，最高達(dá)26.16 MPa。該層在2 000 m處溫壓指數(shù)開始偏離開放體系溫壓指數(shù)，說(shuō)明從此深度開始發(fā)育封閉體系溫壓系統(tǒng)，在5 030 m處溫壓指數(shù)達(dá)到1.10 MPa/℃，明顯超過(guò)該處開放體系溫壓指數(shù)0.7 MPa/℃，且平均溫壓指數(shù)達(dá)0.83 MPa/℃(圖3)。侏羅系實(shí)測(cè)壓力、溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)埋深范圍在734～5 289 m，地層溫度在29.62～132.21 ℃之間，壓力系數(shù)大于1.2的測(cè)點(diǎn)占44%，剩余壓力多分布在0～20 MPa，最大為47.69 MPa。該層在1 000 m處便開始發(fā)育封閉體系溫壓系統(tǒng)，溫壓指數(shù)隨深度的增加而增大，并且溫壓指數(shù)增大的速率有隨深度增加而略微增大的趨勢(shì)，在5 289 m處溫壓指數(shù)達(dá)1.01 MPa/℃。該層平均溫壓指數(shù)為0.73MPa/℃(圖4)。白堊系與古近系實(shí)測(cè)壓力與溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)深度較淺，在1 000～4 000 m之間，地層溫度在43.72～90.73 ℃之間，壓力系數(shù)在0.87～1.86之間，多為常壓，大于1.2的測(cè)點(diǎn)占20%，剩余壓力多在-5～5 MPa之間。該層在600 m處開始發(fā)育封閉體系溫壓系統(tǒng)，在2 700 m處封閉體系溫壓系統(tǒng)停止發(fā)育，溫壓指數(shù)高達(dá)1.17 MPa/℃，平均為0.64 MPa/℃(圖5)。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地二疊—三疊系溫壓場(chǎng)特征Fig.3 Temperature and pressure fields from Permian to Triassic in Junggar Basin

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系溫壓場(chǎng)特征Fig.4 Temperature and pressure fields in Jurassic in Junggar Basin

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地白堊系和古近系溫壓場(chǎng)特征Fig.5 Temperature and pressure fields in Cretaceous and Paleogene in Junggar Basin

4 溫壓系統(tǒng)劃分及特征

準(zhǔn)噶爾盆地封閉地層體系溫壓系統(tǒng)多以發(fā)育超壓為特征，油氣運(yùn)移動(dòng)力強(qiáng)。準(zhǔn)噶爾盆地平均地溫梯度為2.45 ℃/hm，當(dāng)壓力系數(shù)大于1.2時(shí)，地層壓力梯度則與凈水壓力梯度的差值達(dá)1.96×10-3MPa/m，則溫壓指數(shù)相差0.08左右。因此，以0.08為界，當(dāng)溫壓指數(shù)差值≥0.08時(shí)，表示2個(gè)溫壓系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性。準(zhǔn)噶爾盆地二疊—三疊系與侏羅系、侏羅系與白堊—古近系溫壓指數(shù)分別相差0.1 MPa/℃和0.09 MPa/℃。結(jié)合地層水礦化度研究表明(表1)[26-27]，盆地腹部及西北緣地區(qū)二疊系地層水均以CaCl2型為主，礦化度高，分別為16.11 g/L和28.99 g/L，表明其地下水循環(huán)緩慢的封閉環(huán)境；三疊系地層均以CaCl2型和NaHCO3型為主，礦化度較高，分別為14.53 g/L和14.29 g/L，鈉氯比值和脫硫系數(shù)均較小，也表明地層水交替較弱的封閉性環(huán)境，推測(cè)CaCl2型水為下伏二疊系地層水滲流形成；侏羅系地層水均以NaHCO3型為主，礦化度較高，均在10 g/L以上，表明其開放—封閉過(guò)渡性環(huán)境。腹部地區(qū)脫硫系數(shù)較小，在1.55左右，表明其地層交替阻滯環(huán)境，西北緣地區(qū)脫硫系數(shù)在3以上，表明其較差的封閉性。腹部地區(qū)白堊系地層水以CaCl2型為主，地層水礦化度在8 g/L左右，表明其相對(duì)封閉性。因此，該地區(qū)在垂向上存在3個(gè)獨(dú)立的封閉地層體系溫壓系統(tǒng)：上部K1tg-

E2-3a溫壓系統(tǒng)、中部J1-J1s溫壓系統(tǒng)和下部P-T3溫壓系統(tǒng)(圖6)。

上部溫壓系統(tǒng)主要發(fā)育在白堊系吐谷魯群中下部穩(wěn)定分布的泥巖封閉層至古近系安集海河組大套泥巖蓋層之間，平面上主要分布在盆地南緣山前坳陷，向北至莫索灣地區(qū)。中部溫壓系統(tǒng)受侏羅系三工河組底部泥巖蓋層的封閉作用,主要發(fā)育于侏羅系八道灣組中，平面上主要分布在盆地腹部及南緣地區(qū)。下部溫壓系統(tǒng)發(fā)育在三疊系及以下地層中，垂向上受上三疊統(tǒng)白堿灘組泥巖蓋層封閉，平面分布最為廣泛，除烏倫古凹陷、西北緣及東部隆起區(qū)外均有分布。

平面上，根據(jù)該地區(qū)地溫梯度與剩余壓力的大小，將準(zhǔn)噶爾盆地分為7個(gè)溫壓能量場(chǎng)區(qū)(表2，圖7)：烏倫古坳陷常壓—低溫區(qū)，陸梁西部地區(qū)中高壓—高溫區(qū)，西北緣與東部隆起常壓—中高溫區(qū)，瑪湖—盆1井西凹陷、東道海子北凹陷及南緣地區(qū)高壓—中高溫區(qū)，陸梁東部—克拉美麗山前常壓—高溫區(qū)，沙灣—阜康凹陷高壓—低溫區(qū)，莫北—莫索灣凸起中高壓—中高溫區(qū)。總體上盆地腹部生烴凹陷多為高壓—中高溫及高壓—低溫能量場(chǎng)區(qū)，而邊緣隆起及斷褶帶多為中高壓—高溫區(qū)、高壓—低溫區(qū)、常壓—中高溫區(qū)、常壓—高溫低能量場(chǎng)區(qū)。準(zhǔn)噶爾盆地遠(yuǎn)源油氣藏主要分布在西北緣、莫北—莫索灣、陸梁隆起及東部隆起區(qū)等低溫壓能量場(chǎng)區(qū)。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地垂向溫壓系統(tǒng)Fig.6 Vertical temperature and pressure system in Junggar Basin 表1 準(zhǔn)噶爾盆地腹部不同層系地層水化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì) Table 1 Hydrochemical parameters of different strata in the central Junggar Basin

地區(qū)層系水型主要類型百分比/%礦化度/(g·L-1)鈉氯比值脫硫系數(shù)腹部西北緣白堊系CaCl28侏羅系NaHCO375．611．42～43．77/15．250．760～3．145/1．3080～5．745/1．55三疊系CaCl2/NaHCO345．5/45．53．68～32．09/14．290．683～3．003/1．2100～4．881/1．324二疊系CaCl278．66．57～34．34/16．110．264～9．34/1．2920．058～19．83/1．773石炭系CaCl266．72．39～28．56/14．680．36～3．003/0．8070．016～5．312/0．785侏羅系NaHCO33．17～16．42/13．420．5476～0．9561/0．7640．19～33．46/6．183三疊系NaHCO3/CaCl22．76～30/14．530．615～0．8892/0．7160．32～4．73/1．858二疊系CaCl268．30．5～130/28．9890．921～1．331/1．1880．04～24．95/13．973

注：表中數(shù)字意義為最小值～最大值/均值。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地各構(gòu)造單元溫壓場(chǎng)特征

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地各構(gòu)造單元溫壓系統(tǒng)特征Fig.7 Temperature and pressure system characteristics of each tectonic unit in Junggar Basin

5 溫壓系統(tǒng)對(duì)油氣成藏的控制作用

準(zhǔn)噶爾盆地在垂向上發(fā)育P-T3、J1-J1s和K1tg-E2-3a3套封閉溫壓系統(tǒng)，將盆地分為C-T3、J1-J1s、J2-K1、K2-E3及E3-N等5個(gè)成藏系統(tǒng)。盆地溫壓場(chǎng)的形成與演化為油氣遠(yuǎn)源成藏提供物質(zhì)基礎(chǔ)與輸導(dǎo)動(dòng)力，且對(duì)油氣平面分布具有一定的控制作用。

二疊紀(jì)晚期盆1井西凹陷、東道海子凹陷、沙灣凹陷和阜康凹陷二疊系底部地層溫度達(dá)80 ℃以上，各凹陷烴源巖均達(dá)到成熟演化階段，在上覆快

速沉積與欠壓實(shí)作用下，下二疊統(tǒng)地層開始發(fā)育超壓。晚海西運(yùn)動(dòng)時(shí)期莫索灣凸起邊界斷裂活動(dòng)成為油氣運(yùn)移的通道，中央坳陷成熟油氣沿莫索灣凸起斷裂和不整合橫向運(yùn)移進(jìn)入西北緣斜坡區(qū)，并沿活動(dòng)斷裂垂向調(diào)整進(jìn)入二疊系佳木河組和夏子街組儲(chǔ)層近源成藏。

三疊紀(jì)時(shí)期瑪湖凹陷二疊系地層溫度升至90 ℃，中二疊統(tǒng)風(fēng)城組烴源巖開始成熟，并排出大量液態(tài)烴，盆1井西凹陷、沙灣凹陷及阜康凹陷風(fēng)城組烴源巖也均已進(jìn)入生油演化階段。盆1井西凹陷、沙灣凹陷及阜康凹陷在上三疊統(tǒng)白堿灘組泥巖蓋層的封閉作用下，下部P-T3封閉性地層溫壓系統(tǒng)開始發(fā)育，地層壓力急劇增大，形成高壓場(chǎng)區(qū)，中央坳陷成熟油氣在高壓的驅(qū)動(dòng)下主要沿不整合橫向運(yùn)移及印支期活動(dòng)斷裂垂向調(diào)整，在二疊系和三疊系各套儲(chǔ)層中近源成藏。

侏羅紀(jì)時(shí)期瑪湖凹陷、盆1井西凹陷、沙灣凹陷和阜康凹陷地層溫度大幅度增大，佳木河組烴源巖以生氣為主，下烏爾禾組以生油為主。莫索灣地區(qū)、西北緣隆起地區(qū)早期燕山Ⅰ幕運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，邊界斷裂重新活動(dòng)，向上突破上三疊統(tǒng)區(qū)域蓋層，切入侏羅系地層，油氣在下部溫壓系統(tǒng)異常高壓的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)不整合及斷裂輸導(dǎo)體系向莫索灣凸起部位運(yùn)移，在侏羅系八道灣組地層圈閉成藏，形成該區(qū)最早的遠(yuǎn)源油氣藏(圖8)。西北緣隆起地區(qū)二疊系烴源巖生成的油氣則在下部溫壓系統(tǒng)異常高壓的驅(qū)動(dòng)下沿不整合面向斜坡區(qū)運(yùn)移，被斜坡區(qū)侏羅系圈閉捕獲，形成遠(yuǎn)源油氣藏。陸梁隆起地區(qū)在上三疊統(tǒng)白堿灘組及下侏羅統(tǒng)三工河組地層的封蓋及生烴增壓作用下，垂向上發(fā)育P-T3、J1b-J1s2套封閉地層溫壓系統(tǒng)，燕山Ⅱ幕至Ⅲ幕運(yùn)動(dòng)時(shí)期，在盆地邊緣擠壓、腹部拉張應(yīng)力作用下，基底斷裂活動(dòng)，溫壓系統(tǒng)異常壓力大幅度衰減，在超壓驅(qū)動(dòng)下，二疊系油氣沿不整合向陸梁隆起南斜坡運(yùn)移，并在斷裂的垂向輸導(dǎo)作用下向隆起區(qū)運(yùn)移形成遠(yuǎn)源油氣藏。侏羅紀(jì)后期，莫索灣地區(qū)車—莫古隆起發(fā)育，斷裂活動(dòng)，溫壓場(chǎng)能量泄露，下部八道灣組和三工河組層位的油氣部分散失(圖8)。

白堊紀(jì)時(shí)期盆1井西凹陷、沙灣凹陷和阜康凹陷風(fēng)城組烴源巖進(jìn)入生氣階段，東道海子凹陷二疊系平地泉組烴源巖達(dá)生烴高峰期。此時(shí)莫索灣地區(qū)垂向上發(fā)育P-T3和J1-J1s2套溫壓系統(tǒng)，燕山Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂重新活動(dòng)，中央坳陷成熟油氣在超壓的驅(qū)動(dòng)下沿不整合及斷裂輸導(dǎo)體系向莫索灣凸起上部運(yùn)移，在三工河組上部的侏羅系和白堊系圈閉內(nèi)成藏，是遠(yuǎn)源油氣藏形成的第2期(圖8)。白家海凸起燕山Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致其大范圍抬升剝蝕，邊界斷裂活動(dòng)，切入侏羅系地層，成為下部P-T3及中部J1b-J1s封閉地層溫壓系統(tǒng)的泄壓通道，東道海子二疊系烴源巖生成的油氣在超壓驅(qū)動(dòng)下沿不整合向白家海壓力泄露區(qū)域長(zhǎng)距離運(yùn)移，并在斷裂的垂向輸導(dǎo)下，在侏羅系圈閉內(nèi)成藏，是該區(qū)遠(yuǎn)源油氣藏形成的重要時(shí)期；白堊紀(jì)晚期下部P-T3與中部J1b-J1s封閉地層溫壓系統(tǒng)重新發(fā)育，超壓集聚，至白堊紀(jì)末燕山Ⅲ幕運(yùn)動(dòng)時(shí)期，腹部莫索灣地區(qū)斷裂活動(dòng)，油氣沿?cái)嗔研箟和ǖ腊l(fā)生垂向調(diào)整(圖8)；東部白家海凸起構(gòu)造高點(diǎn)東移，東道海子凹陷與白家海凸起之間發(fā)育大量斷裂，地層溫壓場(chǎng)調(diào)整，東道海子凹陷二疊系油氣向白家海凸起遠(yuǎn)距離運(yùn)移，形成遠(yuǎn)源油氣藏。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地溫壓系統(tǒng)演化對(duì)油氣成藏的控制作用Fig.8 Effects of temperature and pressure system on hydrocarbon accumulation in Junggar Basin

古近紀(jì)—第四紀(jì)東道海子凹陷與阜康凹陷侏羅系烴源巖進(jìn)入生烴高峰期。盆地西北緣及腹部陸梁地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)性較弱，基本無(wú)斷裂活動(dòng)，在構(gòu)造穩(wěn)定的背景下，盆地內(nèi)部P-T3與J1b-J1s溫壓系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)育，油氣保存條件較好，各生烴凹陷的高成熟油氣以側(cè)向運(yùn)移、近源成藏為主。而盆地東部地區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，且東道海子北凹陷及昌吉凹陷侏羅系烴源巖演化至生油階段，一方面早期形成的油氣藏發(fā)生資源調(diào)整，另一方面侏羅系烴源巖新生成的油氣沿不整合面向凸起邊緣運(yùn)移，并在活動(dòng)斷裂的垂向輸導(dǎo)作用下向上覆儲(chǔ)層充注呈遠(yuǎn)源成藏。

盆地?cái)嗔鸦顒?dòng)造成地層溫壓場(chǎng)調(diào)整、超壓流體釋放，使油氣大規(guī)模向溫壓系統(tǒng)超壓散失區(qū)域(即斷裂活動(dòng)區(qū))橫向運(yùn)移以及沿活動(dòng)斷層跨成藏系統(tǒng)垂向調(diào)整。平面分布上，油氣具有從高壓區(qū)向低壓區(qū)運(yùn)移聚集的趨勢(shì)，研究發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)噶爾盆地遠(yuǎn)源油氣藏主要分布在常壓—中高溫區(qū)(西北緣、東部隆起)、中高壓—高溫區(qū)(陸梁隆起)、中高壓—中高溫區(qū)(莫北—莫索灣)、常壓—高溫區(qū)(白家海凸起)等能量低區(qū)域。

6 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分析表明，隆起區(qū)具有高地溫、高地溫梯度和高大地?zé)崃鞯奶卣?，而坳陷區(qū)具有低地溫、低地溫梯度和低大地?zé)崃鞯奶攸c(diǎn)；地層壓力系數(shù)由凹陷內(nèi)部往盆地邊緣呈不規(guī)則環(huán)狀降低，盆地南緣及腹部坳陷地區(qū)發(fā)育強(qiáng)超壓，盆地東部次之，西北緣地區(qū)則以弱超壓為主。

(2)準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育P-T3、J1-J1s和K1tg-E2-3a等3套封閉地層溫壓系統(tǒng),并在垂向上將盆地分為C-T3、J1-J1s、J2-K1、K2-E3及E3-N等5個(gè)成藏系統(tǒng)。平面上根據(jù)各構(gòu)造單元地溫梯度與剩余壓力的大小將盆地分為7個(gè)溫壓能量場(chǎng)區(qū)，盆地腹部生烴凹陷多為高壓—中高溫及高壓—低溫能量場(chǎng)區(qū)，而邊緣隆起及斷褶帶多為中高壓—高溫區(qū)、常壓—中高溫區(qū)、常壓—低溫等低能量場(chǎng)區(qū)。

(3)盆地溫壓系統(tǒng)演化與油氣成藏過(guò)程研究表明，海西運(yùn)動(dòng)時(shí)期，盆地沉降速率較快，溫壓場(chǎng)能量積聚，二疊系烴源巖演化達(dá)到成熟—高成熟演化階段；燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，凸起邊緣切穿蓋層的斷裂活動(dòng)頻繁，地層溫壓場(chǎng)調(diào)整，油氣沿不整合向凸起構(gòu)造遠(yuǎn)距離運(yùn)移，并沿邊緣斷裂突破蓋層向上部溫壓場(chǎng)能量較低的區(qū)域調(diào)整，形成遠(yuǎn)源油氣藏；喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)時(shí)期，盆地主要為南降北升的掀斜運(yùn)動(dòng)，斷裂活動(dòng)微弱，封閉性溫壓系統(tǒng)的發(fā)育使油氣保存條件優(yōu)越。

[1] 何登發(fā),陳新發(fā),張義杰,等.準(zhǔn)噶爾盆地油氣富集規(guī)律[J].石油學(xué)報(bào),2004,25(3):1-10.

He Dengfa,Chen Xinfa,Zhang Yijie,et al.Enrichment characteristics of oil and gas in Junggar Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2004,25(3):1-10.

[2] 匡立春,呂煥通,齊雪峰,等.準(zhǔn)噶爾盆地巖性油氣藏勘探成果和方向[J].石油勘探與開發(fā),2005,32(6):32-37.

Kuang Lichun,Lv Huantong,Qi Xuefeng,et al.Exploration and targets for lithologic reservoirs in Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2005,32(6):32-37.

[3] 史建南,鄒華耀.準(zhǔn)噶爾盆地油氣輸導(dǎo)體系類型與成藏規(guī)律研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2009,31(3):7-12.

Shi Jiannan,Zou Huayao.Study on the conduit system types and hydrocarbon accumulation rules in Junggar Basin[J].Journal of Oil and Gas Technology (Journal of Jianghan Petroleum Institute),2009,31(3):7-12.

[4] 鄭超,劉宜文,魏凌云,等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍爾果斯背斜構(gòu)造解析及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)[J].斷塊油氣田,2015,22(6):692-695.

Zheng Chao,Liu Yiwen,Wei Lingyun,et al.Analysis of Horgos anticline in southern margin of Junggar Basin and prediction of favorable zone[J].Fault-Block Oil and Gas Field,2015,22(6):692-695.

[5] 劉震,曾憲斌,張萬(wàn)選.沉積盆地地溫與地層壓力關(guān)系研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),1997,71(2):180-185.

Liu Zhen,Zeng Xianbin,Zhang Wanxuan.Relation between subsurface temperatures and formation pressures in sedimentary basins[J].Acta Geologica Sinica,1997,71(2):180-185.

[6] 曾憲斌,劉震,張萬(wàn)選.地下溫—壓體系相關(guān)性理論研究[J].天然氣地球科學(xué),1997,8(1):23-27.

Zeng Xianbin,Liu Zhen,Zhang Wanxuan.Study on relativity theory of underground temperature pressure system[J].Natural Gas Geosciences,1997,8(1):23-27.

[7] 肖煥欽,劉震,趙陽(yáng),等.濟(jì)陽(yáng)坳陷地溫—地壓場(chǎng)特征及其石油地質(zhì)意義[J].石油勘探與開發(fā),2003,30(3):68-70.

Xiao Huanqin,Liu Zhen,Zhao Yang,et al.Characteristics of geotemperature and geopressure fields in the Jiyang Depression and their significance of petroleum geology[J].Petroleum Exploration and Development,2003,30(3):68-70.

[8] 史朋,葉加仁,張曉寶,等.伊通盆地莫里青斷陷溫—壓系統(tǒng)特征及對(duì)油氣分布的影響[J].天然氣勘探與開發(fā),2008,31(4):1-4.

Shi Peng,Ye Jiaren,Zhang Xiaobao,et al.T-Psystem characters of Moliqing Faulted Sag in Yitong Basin and its impacts on hydrocarbon distribution[J].Natural Gas Exploration & Development,2008,31(4):1-4.

[9] 曹強(qiáng),葉加仁.伊通盆地莫里青斷陷地溫地壓系統(tǒng)與油氣成藏關(guān)系[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),2007,27(3):99-104.

Cao Qiang,Ye Jiaren.Relation between geothermal-geopressure system and petroleum accumulation in Moliqing rift in Yitong Basin[J].Marine Geology & Quaternary Geology,2007,27(3):99-104.

[10] 劉震,朱文奇,孫強(qiáng),等.中國(guó)含油氣盆地地溫—地壓系統(tǒng)[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(1):1-17.

Liu Zhen,Zhu Wenqi,Sun Qiang,et al.Characteristics of geotemperature-geopressure systems in petroliferous basins of China[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(1):1-17.

[11] 王圣柱，林會(huì)喜，張奎華，等.準(zhǔn)噶爾盆地北緣哈山構(gòu)造帶油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)研究[J].特種油氣藏,2015,22(6):30-34.

Wang Shengzhu，Lin Huixi,Zhang Kuihua,et al.Study on hydrocarbon transport system in Kazan tectonic zone at north margin of Junggar Basin[J].Special Oil & Gas Reservoirs,2015,22(6)：30-34.

[12] 程付啟，王永詩(shī)，宋國(guó)奇，等.斷陷盆地壓力系統(tǒng)及其成藏特征:以沾化凹陷孤南洼陷古近系為例[J].油氣地質(zhì)與采收率，2015，22(1)：20-25.

Cheng Fuqi,Wang Yongshi,Song Guoqi,et al.Pressure systems and their hydrocarbon accumulation characteristics in faulted basins:a case study of the Palaeogene in Gunan subsag of Zhanhua sag[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2015，22(1)：20-25.

[13] 談?dòng)衩?蔣有錄,趙利杰,等.東濮凹陷北部地區(qū)油氣相態(tài)演化主控因素及充注模式[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2015,37(1):28-34.

Tan Yuming,Jiang Youlu,Zhao Lijie,et al.Main controlling factors of phase evolution and charging pattern of hydrocarbons in northern Dongpu Sag[J].Petroleum Geology & Experiment,2015,37(1):28-34.

[14] 劉國(guó)璧,張惠蓉.準(zhǔn)噶爾盆地地?zé)釄?chǎng)特征與油氣[J].新疆石油地質(zhì),1992,13(2):100-107.

Liu Guobi,Zhang Huirong.The hydrocarbon occurrence and characteristics of geothermal field in Junggar Basin[J].Xinjiang Petroleum Geology,1992,13(2):100-107.

[15] 邱楠生,王緒龍,楊海波,等.準(zhǔn)噶爾盆地地溫分布特征[J].地質(zhì)科學(xué),2001,36(3):350-358.

Qiu Nansheng,Wang Xulong,Yang Haibo,et al.The characteristics of temperature distribution in the Junggar Basin[J].Chinese Journal of Geology,2001,36(3):350-358.

[16] 王社教,胡圣標(biāo),汪集旸.準(zhǔn)噶爾盆地?zé)崃骷暗販貓?chǎng)特征[J].地球物理學(xué)報(bào),2000,43(6):771-779.

Wang Shejiao,Hu Shengbiao,Wang Jiyang.The characteristics of heat flow and geothermal fields in Junggar Basin[J].Chinese Journal of Geophysics,2000,43(6):771-779.

[17] 吳孔友,查明.多期疊合盆地成藏動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)及其控藏作用:以準(zhǔn)噶爾盆地為例[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2010:56-63.

Wu Kongyou,Zha Ming.Reservoir forming dynamics system and its reservoir controlling in multi stage superimposed basins:A case study of Junggar Basin[M].Dongying:China University of Petroleum Press,2010:56-63.

[18] 張勇剛.準(zhǔn)噶爾盆地腹部超壓研究和預(yù)測(cè)[D].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2005.

Zhang Yonggang.Overpressure study and prediction in hinterland area of Junggar Basin[D].Wuhan:China University of Geosciences,2005.

[19] 馮沖,姚愛(ài)國(guó),汪建富,等.準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷異常高壓分布和形成機(jī)理[J].新疆石油地質(zhì),2014,35(6):640-645.

Feng Chong,Yao Aiguo,Wang Jianfu,et al.Abnormal pressure distribution and formation mechanism in Mahu Sag,Junggar Basin[J].Xinjiang Petroleum Geology,2014,35(6):640-645.

[20] 白樺,龐雄奇,匡立春,等.準(zhǔn)噶爾盆地深層油氣藏形成條件分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2016,38(6):803-810.

Bai Hua,Pang Xiongqi,Kuang Lichun,et al.Formation conditions of deep hydrocarbon in Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Geology & Experiment,2016,38(6):803-810.

[21] 張立強(qiáng),羅曉容.準(zhǔn)噶爾盆地高壓帶碳酸鹽膠結(jié)層的分布及特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2011,33(4):388-401.

Zhang Liqiang,Luo Xiaorong.Distribution and characteristics of carbonate cements in overpressure zone of Junggar Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2011,33(4):388-401.

[22] 陳景陽(yáng).準(zhǔn)噶爾盆地異常壓力演化及成藏機(jī)制研究[D].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢),2007.

Chen Jingyang.Study on abnormal formation pressure evolution and petroleum accumulation mechanism in Junggar Basin[D].Wuhan:China University of Geosciences (Wuhan),2007.

[23] 鄒華耀,郝芳,張柏橋,等.準(zhǔn)噶爾盆地流體輸導(dǎo)格架及其對(duì)油氣成藏與分布的控制[J].地球科學(xué)(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)),2005,30(5):609-616.

Zou Huayao,Hao Fang,Zhang Baiqiao,et al.Fluid-conduit framework and its control on petroleum accumulation in the Junggar Basin[J].Earth Science(Journal of China University of Geosciences),2005,30(5):609-616.

[24] 李梅,金愛(ài)民,樓章華,等.準(zhǔn)噶爾盆地地層流體特征與油氣運(yùn)聚成藏[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(4):607-615.

Li Mei,Jin Aimin,Lou Zhanghua,et al.Formation fluid characteristics and hydrocarbon migration and accumulation in Junggar Basin[J].Oil & Gas Geology,2012,33(4):607-615.

[25] 李丕龍,馮建輝,陸永潮,等.準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造沉積與成藏[M].北京:地質(zhì)出版社,2010:244-294.

Li Peilong,Feng Jianhui,Lu Yongchao,et al.Tectonic deposition and accumulation in Junggar Basin[M].Beijing:Geological Publishing House,2010:244-294.

[26] 董萬(wàn)百,林艷萍,高紅.準(zhǔn)噶爾盆地腹部及南緣水化學(xué)縱向變化規(guī)律[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2001,23(2):195-199.

Dong Wanbai,Lin Yanping,Gao Hong.Longitudinal changing regularity of hydrochemistry for the southern edge and hinterland of the Junggar Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2001,23(2):195-199.

[27] 譚開俊,張帆,尹路,等.準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)地層水與油氣保存條件[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2012,34(1):36-39.

Tan Kaijun,Zhang Fan,Yin Lu,et al.Preservation conditions for formation water and hydrocarbon in Wuxia area,Junggar Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2012,34(1):36-39.

(編輯 徐文明)

Evolution of the temperature-pressure system and far-source hydrocarbon accumulation in Junggar Basin

Ma Xiaowei, Zhu Chuanzhen, Lin Yuxiang, Shu Yong

(CollegeofEarthScienceandEngineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao,Shandong266590,China)

The controls of the formation and evolution of the temperature-pressure system on a far-source hydrocarbon accumulation in the Junggar Basin were studied systematically based on the analyses of temperature and pressure fields and guided by the theory of system thermodynamics. The uplifted area of the basin is featured by high temperature, high temperature gradient and high heat flow, while the depressed area is opposite. Overpressure developed in the depressed area and decreases in irregular rings to the edge of the basin. Strong overpressure developed in the south of the basin and the central depressed area, medium overpressure developed in the east of the basin, and weak overpre-ssure developed on the northwestern margin of the basin. Vertically there are three sets of relatively closed temperature-pressure systems in the basin: the Permian-Upper Triassic system, the Lower Jurassic system and the Cretaceous-Paleogene system. The sedimentation rate of the basin was relatively fast during the Hercynian period, and the energy accumulation of temperature and pressure took place from the Permian to the Late Triassic. Tectonic movements were intense in the Yanshanian period, and fracture activities cut through cap rocks frequently at the edge of the uplifts. The temperature-pressure field adjusted, leading to oil and gas migration and accumulation through cap rocks. It was the main period for the formation of far-source reservoirs. The basin was tilting, descending in the south and uplifting in the north, in the Himalayan period, and fault activity was weak. The temperature-pressure system was relatively stable and helped oil and gas preservation. The far source lithologic oil and gas reservoirs are mainly distributed in the low-energy field of temperature-pressure in the horizontal, such as the northwest of the basin, Mobei-Mosuowan area, Luliang uplift and the eastern uplift. These areas are favorable for exploration of far-source oil and gas reservoirs in the Junggar Basin.

temperature-pressure system; temperature field; pressure field; far-source hydrocarbon accumulation; Junggar Basin

1001-6112(2017)04-0467-10

10.11781/sysydz201704467

2017-01-15；

2017-06-03。

馬小偉(1990—)， 男，在讀碩士，從事油氣成藏機(jī)理與模式方面的研究。 E-mail: 876340297@qq.com。

林玉祥(1963—)， 男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事油氣地質(zhì)勘探研究。 E-mail: sdkdlyx@126.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金 (41172108)和國(guó)家油氣重大專項(xiàng)(2016ZX05041005，2016ZX05001003)資助。

TE122.2

A