于冬冬 ，張永生 ，侯獻華 ，邢恩袁 ，王琳霖 ，李凱 ，2

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部鹽湖資源與環(huán)境重點實驗室，北京 100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

柴西南翼山構(gòu)造形成演化及其對油氣成藏的控制

于冬冬1，張永生1，侯獻華1，邢恩袁1，王琳霖1，李凱1，2

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部鹽湖資源與環(huán)境重點實驗室，北京 100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

在柴西區(qū)域演化史分析的基礎(chǔ)上，利用平衡剖面恢復(fù)了南翼山構(gòu)造的形成過程，最后結(jié)合油氣藏解剖，分析了南翼山構(gòu)造演化對油氣成藏的控制作用。結(jié)果表明，南翼山構(gòu)造的形成與柴西區(qū)域演化相匹配，其經(jīng)歷了3個演化階段：路樂河期至下油砂山期處于弱伸展階段，發(fā)育小型斷陷；上油砂山期至獅子溝期為弱擠壓階段，構(gòu)造應(yīng)力反轉(zhuǎn)，受NNE—SSW向擠壓，獅子溝期擠壓加強，形成背斜雛形；第四紀(jì)強烈擠壓階段，形成現(xiàn)今的背斜構(gòu)造。構(gòu)造形成演化對成藏的影響體現(xiàn)在油氣儲集、運移和成藏期次3方面：構(gòu)造演化控制了裂縫的發(fā)育期次及分布，從而改善了南翼山低孔低滲儲層質(zhì)量；翼北和翼南2條深斷裂及伴生裂縫，構(gòu)成了油氣運移的通道；喜山中期和晚期2次關(guān)鍵構(gòu)造運動，控制了油氣成藏期次。

新生代；構(gòu)造演化；油氣成藏；南翼山構(gòu)造；柴達木西部

柴達木盆地西部地區(qū)發(fā)育古近系—新近系陸相含油氣系統(tǒng)，經(jīng)過60余年的勘探開發(fā)，發(fā)現(xiàn)了南翼山、七個泉、躍進、油砂山、油泉子和獅子溝等十幾個油田，是青海油田主力產(chǎn)區(qū)［1-2］。長期以來，柴西地區(qū)的構(gòu)造特征備受地質(zhì)學(xué)者關(guān)注，但是其新生代構(gòu)造演化存在較大分歧，主要是關(guān)于古近紀(jì)—新近紀(jì)的盆地性質(zhì)，早期劃分為古近紀(jì)坳陷和新近紀(jì)反轉(zhuǎn)盆地2個階段［3］，后來有學(xué)者提出始新世—上新世發(fā)育前陸盆地、第四紀(jì)山間盆地［4］，近年來多認(rèn)為先后經(jīng)歷了走滑拉伸和擠壓推覆兩大階段，但其轉(zhuǎn)換時間上存在爭論［5-7］。南翼山構(gòu)造作為柴西北地區(qū)的主力油氣田，前人也對其開展了大量工作，主要集中在沉積環(huán)境、構(gòu)造變形特征、儲層特征和油氣來源等方面［8-17］，對其形成演化的關(guān)注相對較少，而且構(gòu)造演化對油氣成藏的控制作用研究也不夠深入。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，從柴西地區(qū)構(gòu)造演化出發(fā)，利用南翼山地區(qū)地震資料解釋及平衡剖面復(fù)原，分析了南翼山構(gòu)造的形成過程，并結(jié)合其油氣成藏特征，研究其形成演化對油氣聚集成藏的影響。

1 地質(zhì)概況

柴西地區(qū)夾持于阿爾金山與東昆侖山之間，構(gòu)造變形復(fù)雜，斷層和褶皺呈帶狀發(fā)育，總體為NW向，從南向北構(gòu)造特征明顯不同，可劃分為昆北斷階、尕斯斷陷、茫崖凹陷、大風(fēng)山凸起和一里坪凹陷等5個次級構(gòu)造單元［18］（見圖1）。

圖1 柴西地區(qū)構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)位置

南翼山構(gòu)造位于柴西茫崖凹陷，西北為紅溝子和小梁山構(gòu)造，東北為尖頂山構(gòu)造，東南為油泉子構(gòu)造，西南為咸水泉構(gòu)造，為一大型箱狀背斜，長軸NW—SE向，約40 km。核部出露獅子溝組，翼部出露第四系，地表多見風(fēng)蝕殘丘［9-11］。南翼山構(gòu)造沉積了5000余米的新生界地層，鉆井資料顯示，自下而上發(fā)育路樂河組（E1-2）、下干柴溝組（E3）、上干柴溝組（N1）、下油砂山組（N21）、上油砂山組（N22）和獅子溝組（N23）［9-10］。

2 構(gòu)造演化特征

作為柴西地區(qū)盆地內(nèi)部的一個三級背斜，南翼山的形成與柴西地區(qū)的構(gòu)造演化密切相關(guān)，分析柴西區(qū)域構(gòu)造演化史對恢復(fù)南翼山的形成過程至關(guān)重要。

2.1 柴西地區(qū)構(gòu)造演化

柴達木盆地是在前侏羅紀(jì)地塊基礎(chǔ)上發(fā)育起來的中新生代陸內(nèi)沉積盆地［19］。前人普遍認(rèn)為柴西地區(qū)在早中侏羅世發(fā)育斷陷盆地，晚侏羅世至白堊紀(jì)發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，白堊紀(jì)末期的燕山晚期運動造成了新生界與中生界的角度不整合［5-7］。柴西地區(qū)新生代的構(gòu)造演化受周緣造山帶構(gòu)造活動控制，在阿爾金和東昆侖山造山帶造成的擠壓-走滑區(qū)域應(yīng)力背景下，發(fā)生了喜馬拉雅多期構(gòu)造運動。通過對阿爾金山和東昆侖山的活動時期以及柴西的沉積特征進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)柴西經(jīng)歷了3個演化階段，即古新世—中新世早期弱斷陷階段、中新世中期—上新世早期坳陷階段和上新世晚期—第四紀(jì)隆升剝蝕階段（見圖2）［20-22］。

圖2 柴西地區(qū)新生代主要構(gòu)造事件

古新世至始新世，印度-亞洲板塊碰撞導(dǎo)致青藏高原開始隆升，構(gòu)造應(yīng)力在始新世傳到高原北部，阿爾金斷裂和東昆侖山斷裂發(fā)生左行走滑，在二者的聯(lián)合作用下，柴西地區(qū)發(fā)育走滑拉分盆地［23-25］。路樂河組與下伏地層的不整合和成分復(fù)雜的粗碎屑沉積特征都反映了這次構(gòu)造活動［26］，而且其下粗上細的正旋回層序是斷陷盆地中常見的序列［4］。漸新世斷陷盆地繼續(xù)發(fā)育，一直持續(xù)到中新世下油砂山組沉積期間，柴西地區(qū)以英雄嶺一帶為沉積中心，沉積了大面積的半深湖相泥巖［27-28］。

中新世隨著青藏高原陸內(nèi)俯沖作用的加劇，阿爾金斷裂在中新世中期開始大規(guī)模的走滑［24-25，29］，東昆侖山前生長地層表明，東昆侖山此時開始向北逆沖［25，30］，柴西構(gòu)造應(yīng)力發(fā)生發(fā)轉(zhuǎn)，以NE—SW向的擠壓為主，前期形成的斷陷湖盆逐漸萎縮，進入坳陷演化階段。上油砂山組由盆地向山前超覆進積，覆蓋在下伏地層之上。從沉積相上看，上油砂山組三角洲沉積面積擴大，湖相沉積向東遷移，碎屑沉積物明顯增多，向東巖性逐漸變細［31］。

上新世晚期，喜山晚期運動對柴達木盆地影響巨大，受阿爾金山強烈左行運動以及東昆侖山和祁連山強烈俯沖的影響，柴西受到NNE—SSW向的擠壓應(yīng)力［7］，形成了大量的NWW—SEE向構(gòu)造，柴西地區(qū)全面隆升，湖盆衰亡，以沖積扇、河流相粗碎屑沉積為主［31］。第四紀(jì)，隆升持續(xù)，沉積中心遷移至柴東三湖地區(qū)［28，31］，柴西遭受嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕，多個背斜核部出露上油砂山組、獅子溝組，第四系基本被剝蝕殆盡，柴西地區(qū)呈現(xiàn)現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

2.2 南翼山構(gòu)造演化

南翼山構(gòu)造受2條相向傾斜的逆沖斷裂控制，背斜頂部較寬緩，轉(zhuǎn)折端較陡，向兩翼變緩。新生界地層為連續(xù)沉積，未見不整合，且每層厚度穩(wěn)定，巖性一致，核部第四系地層被完全剝蝕，難以通過生長地層來判斷背斜的形成時代。在此利用平衡剖面來恢復(fù)南翼山構(gòu)造的形成演化過程。

平衡剖面復(fù)原表明，南翼山構(gòu)造形成演化經(jīng)歷了3個階段：1）路樂河組至下油砂山組沉積時期，南翼山構(gòu)造處于拉張應(yīng)力環(huán)境下，翼南和翼北2條斷裂均為正斷層，發(fā)育小型斷陷。該階段剖面伸展率很小，變形微弱（見圖3a—3d）。2）上油砂山組至獅子溝組沉積時期，構(gòu)造應(yīng)力反轉(zhuǎn)，開始發(fā)育背斜。上油砂山組沉積期間，開始受NNE—SSW向擠壓應(yīng)力的影響，正斷層變成逆斷層，但地層變形幅度不大，尚未發(fā)育背斜。獅子溝組沉積時，南翼山構(gòu)造繼續(xù)受擠壓作用，地層變形幅度逐漸增大，發(fā)育背斜雛形（見圖3e—3f）。3）第四紀(jì)期間，南翼山背斜形成。第四紀(jì)早期受喜馬拉雅晚期運動的影響，NNE—SSW向擠壓應(yīng)力進一步加強，翼北和翼南斷裂發(fā)生較強烈逆沖，南翼山構(gòu)造不斷隆升，形成“兩斷夾一隆”的背斜形態(tài)，同時核部地層不斷遭受風(fēng)化剝蝕（見圖3g）。從南翼山構(gòu)造整個形成過程來看，與柴西地區(qū)的構(gòu)造演化史基本匹配。

3 油氣成藏特征

南翼山構(gòu)造發(fā)育多套含油氣層系，包括上油砂山組、下油砂山組、上干柴溝組和下干柴溝組上段，主力層系為淺層上油砂山組油藏和深層下干柴溝組上段凝析氣藏，呈現(xiàn)“上油下氣”的特征［10］。

圖3 南翼山構(gòu)造形成演化過程

淺層上油砂山組油藏埋深45～1450 m，儲層巖性以藻灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主，儲集空間主要有溶孔、成巖縫、微孔隙等［32］。油源對比顯示，油氣來源于上干柴溝組烴源巖［15-16］，斷裂作為主要的疏導(dǎo)體系溝通油源。上油砂山組和獅子溝組的鈣質(zhì)泥巖、膏鹽和鹽巖形成了優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層。流體包裹體測溫表明，淺層油藏形成于上新世晚期—第四紀(jì)時期［17］，為下生上儲型（見圖4）。

深層下干柴溝組上段凝析氣藏埋深2900～3200 m，以泥灰?guī)r和鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高的泥巖、砂巖、粉砂巖為主，呈典型的混合沉積特征［12-13］。氣藏儲集空間主要為裂縫和溶孔，其中構(gòu)造裂縫占主要地位［10-11］。前人通過地化指標(biāo)分析，認(rèn)為油氣來自本地和小梁山凹陷的下干柴溝組上段烴源巖［15-16］，運移通道為斷裂及其伴生裂縫，為自生自儲型氣藏，經(jīng)歷了中新世晚期、上新世晚期—第四紀(jì) 2 個主要成藏關(guān)鍵期（見圖4）［17，32-33］。

圖4 南翼山構(gòu)造油氣藏成藏事件

4 構(gòu)造演化對油氣成藏的控制作用

4.1 對儲層物性的影響

南翼山構(gòu)造深淺2套儲層巖性均為混積巖，包含碳酸鹽巖、黏土礦物和碎屑巖［12-13］。淺層儲層發(fā)育薄層水平層理，物性相對較好。深部儲層以塊狀為主，物性很差，屬低孔低滲致密性儲層，主要依靠構(gòu)造裂縫來提供儲集空間，因此構(gòu)造裂縫是形成有效儲層的關(guān)鍵。構(gòu)造作用對儲層的影響主要表現(xiàn)在對裂縫的形成控制上，而裂縫形成的動力來源于斷層和褶皺作用。

實驗測試顯示，裂縫的形成具有多期性，早期裂縫形成于中新世早期［10］，此時南翼山背斜尚未形成，但翼北和翼南2條斷裂已經(jīng)存在，表明裂縫的發(fā)育主要是受斷層控制。獅子溝組沉積后，背斜構(gòu)造逐漸形成，褶皺作用加強，對前期裂縫改造，并形成新裂縫。露頭和巖心裂縫觀測及統(tǒng)計分析表明，裂縫主要分布在背斜核部曲率較大部位和斷裂附近［10-11，34-35］。

4.2 對油氣運移的影響

地球化學(xué)分析表明，南翼山構(gòu)造淺層石油來源于下伏上干柴溝組烴源巖，深層的凝析氣來源于下干柴溝組上段［15-16］。翼南和翼北2條斷裂切割深度大，從中生界直至地表，溝通了烴源巖層和儲層，是主要的疏導(dǎo)體系。同時斷裂伴生的裂縫為油氣的側(cè)向運移提供了通道。另一方面，深大斷裂也對油藏造成了破壞，由于翼北斷裂斷至地表，造成了油氣的部分散失，在南翼山構(gòu)造東北翼地表見滲出的原油（見圖5）。

圖5 南翼山構(gòu)造油氣運移示意

4.3 對成藏期次的影響

構(gòu)造演化對油氣成藏過程有控制作用，沉降期有利于發(fā)育烴源巖，隆升剝蝕期往往形成構(gòu)造圈閉［36］。從構(gòu)造演化史可看出，南翼山構(gòu)造經(jīng)歷了喜山中期和喜山晚期運動，其中喜山晚期運動對其形成影響巨大，這2期構(gòu)造運動與油氣藏的形成時期相匹配。喜山中期構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生反轉(zhuǎn)，此時下干柴溝組烴源巖開始生烴［32］，但構(gòu)造圈閉還未形成。喜山晚期下干柴組烴源巖進入生烴高峰，上干柴溝組烴源巖開始生烴［32］，在該期構(gòu)造運動影響下，構(gòu)造圈閉成型，同時儲層和蓋層配置良好，而后持續(xù)的擠壓隆升形成了大量的斷裂和裂縫，淺層形成油藏。

5 結(jié)論

1）柴西地區(qū)新生代構(gòu)造演化受阿爾金山和東昆侖山聯(lián)合控制，經(jīng)歷了古新世—中新世早期弱斷陷、中新世中期—上新世早期坳陷和上新世晚期—第四紀(jì)隆升剝蝕等3個演化階段。南翼山構(gòu)造的形成與柴西地區(qū)演化史相匹配。路樂河期至下油砂山期發(fā)育拉張背景下的小型斷陷構(gòu)造，上油砂山期構(gòu)造應(yīng)力發(fā)生反轉(zhuǎn)，受NNE—SSW向擠壓作用，獅子溝期擠壓加強，形成背斜雛形，第四紀(jì)受喜山晚期運動的影響，強烈的擠壓隆升作用持續(xù)進行，形成了現(xiàn)今的背斜構(gòu)造。

2）南翼山構(gòu)造演化對成藏的影響主要體現(xiàn)在油氣儲集、運移和成藏期次3個方面。早期裂縫發(fā)育受斷層控制，后期受褶皺作用影響，構(gòu)造演化通過控制裂縫的發(fā)育來改善南翼山低孔低滲的儲層質(zhì)量；翼北和翼南2條深斷裂及伴生裂縫作為主要的疏導(dǎo)體系，連通烴源巖與儲層，構(gòu)成了油氣運移的主要通道；喜山中期和晚期兩次關(guān)鍵構(gòu)造運動控制了南翼山構(gòu)造生烴以及圈閉和疏導(dǎo)體系的形成，與油氣藏的形成時期相匹配。

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（編輯 趙旭亞）

Formation and evolution of Nanyishan Structure and its control on hydrocarbon accumulation in western Qaidam Basin

YU Dongdong1,ZHANG Yongsheng1,HOU Xianhua1,XING Enyuan1,WANG Linlin1,LI Kai1，2
(1.MLR Key Laboratory of Saline Lake Resources and Environments,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.School of Geosciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

Based on analysis of the evolution history in the western Qaidam Basin,the formation and evolution of the Nanyishan Structure were restored by using balanced section.Combined with the anatomy of oil and gas reservoirs,the structural evolution of Nanyishan and its control on the hydrocarbon accumulation were analyzed.The results show that the formation of the Nanyishan Structure is consistent with the regional evolution of the western Qaidam,which has undergone three stages of evolution:small rift was developed in weakly extensional stage from the Lulehe age to the lower Youshashan age;weakly compression stage from the upper Youshashan age to the Shizigou age,the tectonic stress reversed,an anticline began to form from extrusion of the NNE-SSW direction in the Shizigou age;current anticline structure in Quaternary intense compression stage.The influence of structural evolution on hydrocarbon accumulation is reflected in reservoir,migration and accumulation periods.The structural evolution controlled the development and distribution of fractures,which helped improve the quality of low porosity and low permeability reservoirs.Yibei Fault,Yinan Fault and relational fractures are the channels of oil and gas migration.The two key tectonic movements in the middle and late Himalayan periods controlled the hydrocarbon accumulation period.

Cenozoic;structural evolution;hydrocarbon accumulation;Nanyishan structure;western Qaidam Basin

中國地質(zhì)調(diào)查局地調(diào)工作項目“青藏高原北部鹽湖鋰等新能源資源綜合調(diào)查”（121201103000150012）

TE122.3+1

A

10.6056/dkyqt201706002

2017-05-01；改回日期：2017-09-10。

于冬冬，男，1989年生，在讀博士研究生，主要從事盆地構(gòu)造分析、鹽類礦床與油氣地質(zhì)研究。E-mail：radon1203@163.com。

張永生，男，1963年生，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事鹽類礦床與油氣地質(zhì)研究。E-mail：zys_601@126.com。

于冬冬，張永生，侯獻華，等.柴西南翼山構(gòu)造形成演化及其對油氣成藏的控制［J］.斷塊油氣田，2017，24（6）：740-744.

YU Dongdong，ZHANG Yongsheng，HOU Xianhua，et al.Formation and evolution of Nanyishan Structure and its control on hydrocarbon accumulation in western Qaidam Basin［J］.Fault-Block Oilamp;Gas Field，2017，24（6）：740-744.