李成明 劉俊田 倪聯(lián)斌 樊尚武

（中國石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院 ）

0 引言

吐哈盆地深層指上石炭統(tǒng)—三疊系，上覆侏羅系—第四系厚度大，其地震資料信息受中—下侏羅統(tǒng)煤系屏蔽影響較大。1995 年，在盆地南部庫木凸起的艾參1 井處發(fā)現(xiàn)魯克沁稠油富集帶[1]，油—巖對比和油氣成藏特點研究[2-5]表明，該帶油氣應來源于北面臺北凹陷深埋的中二疊統(tǒng)桃東溝群，但其具體分布一直難以落實。

通過對吐哈盆地深層的油氣地質(zhì)研究，明確了上石炭統(tǒng)、中—上二疊統(tǒng)、三疊系均發(fā)育烴源巖和儲蓋組合[6-7]，具有基本油氣地質(zhì)條件和勘探潛力[8]；明確了中—上三疊統(tǒng)前陸盆地的原型盆地類型及其分布與沉積格局[6,9-11]；對于中—上二疊統(tǒng)，重點勘探地區(qū)臺北凹陷的具體構(gòu)造地層格架認識不清，對原型盆地的認識爭議較大，有研究者認為屬于擠壓性盆地或前陸盆地[6,9-10,12]，也有人認為屬于張性斷陷盆地[13-14]，對受控于原型盆地性質(zhì)的油氣地質(zhì)條件和成藏特點的系統(tǒng)研究認識極少；對于上石炭統(tǒng)，有研究者對其油氣地質(zhì)條件進行了探索性研究，研究對象局限在盆地南部艾丁湖斜坡淺埋區(qū)的海相地層[7]和盆地東部哈密坳陷以火山巖為主的地層[15]?？傮w上，對吐哈盆地深層研究認識成果較少或限于局部，對盆地構(gòu)造地層格架的系統(tǒng)認識比較薄弱或不明確，特別是重點層系中二疊統(tǒng)、潛在層系上石炭統(tǒng)和重點勘探部位臺北凹陷，構(gòu)造地層格架認識不清，原型盆地類型、期次和疊置改造特點不明確，直接影響了油氣成藏特點的認識，難以有效指導深層油氣勘探。

本文的側(cè)重點在于試圖進行石炭紀—三疊紀盆地演化特點及其期次、各期原型盆地性質(zhì)研究，并結(jié)合盆地內(nèi)部資料和前人對吐哈盆地及其鄰區(qū)的大地構(gòu)造背景研究認識，辯證分析深層地層格架的控制因素和盆—山轉(zhuǎn)換關(guān)系，綜合分析盆地發(fā)展、演化及改造特點，進一步分析深層油氣勘探前景。

1 石炭紀—三疊紀原型盆地及其演化

吐哈盆地位于哈薩克斯坦板塊東南部，地處哈薩克斯坦板塊、塔里木—華北板塊、西伯利亞板塊會聚部位（圖1）；盆地北界為博格達山—哈爾里克山，南界為覺羅塔格山；受南、北界山脈擠壓夾持，盆地分布呈東西長條狀，面積為5.3×104km2。盆地充填地層包括石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系、第四系，為古生界—新生界多期疊合盆地。

圖1 吐哈盆地區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)文獻[1]，有改動）Fig.1 Regional geological map of Turpan-Hami Basin (modified after reference [1])

1.1 吐哈盆地石炭紀—三疊紀大地構(gòu)造背景

吐哈盆地與鄰近的準噶爾盆地大地構(gòu)造位置近似，位于哈薩克斯坦板塊東南緣，該區(qū)域的地殼主要由前震旦紀古陸碎塊、古生代大陸邊緣巖系和大洋巖石圈殘片等組成[16-17]。平面上，從南向北山、盆相間，依次為覺羅塔格（康古爾）晚古生代造山帶、吐哈盆地（地塊）[18]、博格達—哈爾里克晚古生代造山帶、準噶爾盆地（地塊）、卡拉麥里—麥欽烏拉晚古生代造山帶、三塘湖盆地（地塊）、阿爾泰古生代造山帶，相鄰單元的古生界—新生界地層結(jié)構(gòu)明顯不同（圖2）。

圖2 吐哈盆地及鄰區(qū)地層結(jié)構(gòu)對比圖Fig.2 Stratigraphic structure correlation between Turpan-Hami Basin and its adjacent areas

吐哈盆地及其鄰區(qū)由于地處三大板塊會聚處，大地構(gòu)造環(huán)境影響因素復雜，研究認識較多。從板塊構(gòu)造的角度，研究區(qū)在古生代受古亞洲洋及其板塊的影響[19-21]，古亞洲洋自震旦紀打開，洋殼俯沖至關(guān)閉發(fā)生在奧陶紀—石炭紀晚期[22-23]?；诖耍瑴矢翣柵璧?、吐哈盆地長期被認為從二疊紀甚至石炭紀開始就屬于擠壓性盆地[1,11,24-25]。

隨著準噶爾盆地、吐哈盆地、三塘湖盆地石炭系、二疊系油氣勘探的深入[26-30]，盆地內(nèi)部被揭示的二疊系地層格架顯然與擠壓性盆地或前陸盆地的認識出現(xiàn)了矛盾，2004 年李成明等根據(jù)吐哈盆地中二疊統(tǒng)具有張性斷陷回返的構(gòu)造地層格架特點提出了斷陷盆地的認識[13]，2006 年方世虎等研究認為準噶爾盆地二疊系具有斷陷充填特點及相應的火山巖地球化學證據(jù)[14]。越來越多的二疊系、石炭系火山巖地球化學研究共同表明，3 個盆地及其周緣山系的火山巖均既具板內(nèi)裂谷特點，又有俯沖帶島弧特點[31-37]，指向活動大陸邊緣弧后拉張環(huán)境，但是由于缺少同期洋盆存在的區(qū)域地質(zhì)直接證據(jù)，多數(shù)認為屬于造山期后陸內(nèi)伸展裂陷的裂谷環(huán)境。石炭紀、二疊紀雙峰式火山巖、堿性花崗巖及與陸內(nèi)裂谷同成分雜巖相似的超基性雜巖也表明當時處于伸展裂陷的構(gòu)造背景[23,38]。

總之，吐哈盆地在石炭紀—二疊紀時，總體處于拉張應力環(huán)境。李錦軼認為，石炭紀時吐哈地塊及其南緣康古爾、北緣博格達—哈爾里克整體處于活動大陸邊緣[39-40]，博格達—哈爾里克準蛇綠巖帶和康古爾準蛇綠巖帶代表弧后盆地（裂谷或有限洋盆）[40-41]，沉積了巨厚的石炭系，吐哈地塊則具有古陸的特點。研究區(qū)所在板塊與南面的塔里木—華北板塊至晚二疊世才出現(xiàn)安加拉和華夏植物群的混生帶[23]，因此，吐哈地塊南面的古亞洲洋洋殼板塊俯沖消減完畢及研究區(qū)活動大陸邊緣環(huán)境趨于結(jié)束可能在晚二疊世。從這個角度，本文對二疊紀拉張應力環(huán)境是由于造山后伸展造成的觀點有疑問，若是擠壓造山應是區(qū)域性的，其中的伸展應是局部的，但是，地塊之間與地塊內(nèi)部的二疊系與石炭系都具有拉張沉降的特點和近似的火山巖地球化學特點；再者，從吐哈地塊上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)、中二疊統(tǒng)的分布來看，兩者均屬拉張環(huán)境沉積，前者碎屑巖—碳酸鹽巖沉積分布于地塊南、北邊緣靠近裂谷部位，后者在地塊內(nèi)部的斷陷有分布，后者可能屬于弧后拉張的持續(xù)。

從二疊紀到三疊紀，拉張應力何時轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應力，本文認為，明顯的擠壓應力出現(xiàn)時，前期裂谷巨厚沉積區(qū)必然回返造山，并造成相鄰古陸地塊成為名副其實的盆地區(qū)并開始大范圍的沉積，此時廣盆沉積和造山磨拉石出現(xiàn)代表張性應力的終結(jié)。晚石炭世、早二疊世的碎屑巖、碳酸鹽巖沉積和中二疊世—晚二疊世早期的沉積范圍小，并且具有吐哈地塊總體作為古陸和剝蝕區(qū)的特點；中二疊世、晚二疊世早期出現(xiàn)的粗碎屑磨拉石建造（圖3），屬于張性斷陷正旋回沉積，不具有造山磨拉石建造的特點。中二疊世晚期—早三疊世地層沉積范圍雖然較廣，但普遍為以泥巖為主的“紅層”，且厚度變化小，化石稀少，顯示地塊—裂谷準平原化的特點。地塊區(qū)顯著出現(xiàn)廣盆沉積和造山磨拉石的時期自中三疊世開始，中—上三疊統(tǒng)克拉瑪依組“磨刀石”砂礫巖沉積范圍廣，與下伏上二疊統(tǒng)上部—下三疊統(tǒng)以泥巖為主的“紅層”構(gòu)成反旋回沉積，具有造山磨拉石的特點。

圖3 吐哈盆地艾參1 井石炭系—三疊系綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive stratigraphic column of Carboniferous-Triassic in Well Aican 1 in Turpan-Hami Basin

根據(jù)深層巖性組合和地震反射特點，吐哈盆地內(nèi)部上石炭統(tǒng)—三疊系可以分為4 個構(gòu)造層，即上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)、中二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)、中—上三疊統(tǒng)。本文認為，4 個構(gòu)造層分別對應吐哈盆地（地塊）演化的4 個階段，即弧后拉張（古陸，邊緣沉降）、弧后拉張后期（除邊緣沉降外，古陸內(nèi)部出現(xiàn)多個斷陷）、弧后拉張結(jié)束（古陸與周圍裂谷準平原化）、周圍裂谷回返造山與地塊區(qū)前陸盆地形成。

1.2 石炭紀—早二疊世——主動大陸邊緣弧后拉張環(huán)境下的吐哈地塊古陸及其周圍裂谷

石炭紀時期，哈薩克斯坦板塊東部邊緣已經(jīng)受到古亞洲洋板塊的俯沖，整體處于活動大陸邊緣大地構(gòu)造環(huán)境。在弧后拉張應力作用下，地塊和裂谷相間，自南向北依次為康古爾裂谷、吐哈地塊、博格達裂谷、哈爾里克裂谷、準噶爾地塊、卡拉麥里—麥欽烏拉裂谷、三塘湖地塊等（圖4）。在這些裂谷、地塊中，石炭系—二疊系火山巖均以鈣堿性火山巖為主，也有堿性火山巖和拉斑玄武巖，并具有一致的島弧型火山巖微量元素蛛網(wǎng)圖特點，正好表明裂谷、地塊都屬于大陸邊緣與洋殼俯沖有關(guān)的弧后拉張環(huán)境。有研究者根據(jù)火山巖地球化學特點認為，博格達弧后盆地始于泥盆紀[42]。臧遇時等[43]對全球蛇綠巖的研究認為蛇綠巖可以形成于威爾遜旋回的各個階段，可以形成于非洋殼區(qū)。對于卡拉麥里蛇綠巖分布區(qū)，李錦軼[23,44-45]研究認為其為泥盆紀初期打開的弧后盆地或有限洋盆；趙恒樂等[46]根據(jù)蛇綠巖被上泥盆統(tǒng)不整合覆蓋的特點，認為石炭紀時可能為大陸裂谷環(huán)境；趙磊等[47]根據(jù)蛇綠巖帶兩側(cè)志留系、泥盆系、石炭系濱淺海沉積的相似性研究認為，晚古生代此處不存在大洋。

圖4 吐哈盆地石炭紀沉積古地理示意圖Fig.4 Sedimentary paleogeographic map of Carboniferous in Turpan-Hami Basin

吐哈地塊南、北山系均見巨厚的石炭系，石炭紀為裂谷區(qū)，北為博格達裂谷—哈爾里克裂谷，南為康古爾裂谷（圖5、圖6），沉積巖性組合為海相的碳酸鹽巖、碎屑巖、火山巖、火山碎屑巖，其中上石炭統(tǒng)厚度最大超過2500m。地塊內(nèi)部的南部艾參1 井等井鉆探厚度達600～1200m，地層厚度向地塊內(nèi)部變小（圖7），向地塊內(nèi)部方向，碳酸鹽巖、碎屑巖厚度急劇變小。估計地塊內(nèi)部大部分地區(qū)有陸上火山巖、火山碎屑巖沉積，同時也充當南、北裂谷沉降區(qū)的物源區(qū)。

圖5 吐哈盆地構(gòu)造格局演化平面圖Fig.5 Plane map of structural framework evolution of Turpan Hami Basin

圖6 吐哈盆地演化剖面圖Fig.6 Structural evolution profile of Turpan-Hami Basin

圖7 吐哈盆地南部南北向地震剖面圖（剖面位置見圖5）Fig.7 NS direction seismic profile of the southern Turpan-Hami Basin (profile location is in Fig.5)

吐哈地塊內(nèi)部除臺北凹陷之外鉆遇下二疊統(tǒng)的井較多，一般沒有完全揭示，除地塊西南部（如艾參1井）外，主要為陸上火山巖，地震反射同相軸延伸距離短，“火山錐”反射結(jié)構(gòu)大多不明顯。地塊南、北邊緣為碎屑巖、火山巖與火山碎屑巖互層，可見碳酸鹽巖，厚度可超過1200m，總體仍反映地塊古陸周圍為主體沉降區(qū)的特點。

1.3 中二疊世弧后拉張持續(xù)背景下的斷陷沉降波及吐哈地塊古陸內(nèi)部

中二疊世屬于弧后拉張后期。隨著弧后拉張的繼續(xù)，在地塊內(nèi)部產(chǎn)生裂谷的雛形——斷陷。吐哈地塊內(nèi)部在中二疊世發(fā)育多個相互分隔的拉張斷陷，但巖漿活動明顯比早二疊世少。吐哈地塊南部自東向西已揭示伊拉湖斷陷、魯克沁斷陷、沙泉斷陷、南湖斷陷等，北部的斷陷分布不清。由于與石炭紀類似仍屬拉張應力環(huán)境，推測中二疊世吐哈地塊南、北邊緣仍為裂谷區(qū)，目前南北山系中二疊統(tǒng)分布較少，應是中三疊世—第四紀長期剝蝕的結(jié)果。各斷陷中二疊統(tǒng)厚度一般為200～400m，伊拉湖斷陷厚度較大，可達1800m。

地塊內(nèi)部的中二疊世斷陷沉降區(qū)無疑有利于烴源巖的沉積，并且由于周圍裂谷在中三疊世擠壓回返造山后總體地塊區(qū)沉降，部分斷陷的中二疊統(tǒng)斷陷得以深埋并保存，成為重要的有效生烴區(qū)，如臺北凹陷中的斷陷；同時由于張性應力在中三疊世以后轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應力，部分斷陷回返，如伊拉湖斷陷（圖8）、魯克沁斷陷（圖5）等均回返成為正向構(gòu)造帶。與地塊區(qū)對應的裂谷區(qū)更是石炭系—二疊系烴源巖沉積有利區(qū)，并且范圍廣，但是由于中三疊世以后成為擠壓應力釋放區(qū)全面回返，難以保存和深埋。

圖8 吐哈盆地西南部南北向地震剖面（剖面位置見圖5）Fig.8 NS direction seismic profile of the southwestern Turpan-Hami Basin (profile location is in Fig.5)

1.4 晚二疊世—早三疊世弧后拉張機制消失后吐哈地塊古陸與周圍裂谷準平原化

晚二疊世中期，洋殼俯沖完全結(jié)束，洋盆完全關(guān)閉，弧后拉張機制消失，原裂谷區(qū)和地塊區(qū)差異沉降不明顯，裂谷與地塊準平原化，地塊區(qū)原始沉積范圍較前期變大。在晚二疊世中期—早三疊世，吐哈地塊原始沉積的范圍較前期明顯擴大，但以“紅層”為顯著特點，化石稀少，以泥巖為主夾少量的砂巖、砂礫巖，橫向分布較穩(wěn)定，巖性與厚度變化總體較小，層序旋回和區(qū)域性儲蓋組合不明顯，不具有明顯差異沉降的特點，可以謂之真正的“準平原化”。該時期沉積的地層劃分為倉房溝群（圖9），現(xiàn)今主要分布在臺北凹陷及其南側(cè)和哈密坳陷，殘余厚度一般為200～500m。吐哈盆地西部、西南部及了墩隆起在侏羅紀及其以后長期作為物源區(qū)被剝蝕。

圖9 吐哈盆地倉房溝群殘余厚度圖Fig.9 Residual thickness map of Cangfanggou group in Turpan-Hami Basin

1.5 中三疊世以后陸—陸碰撞、裂谷回返造山及地塊區(qū)中—新生代廣盆的形成

在中二疊世末古亞洲洋關(guān)閉后，從洋—陸碰撞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛憽懪鲎?；中三疊世開始，由于陸—陸碰撞的加劇，先期沉積巨厚的大陸邊緣裂谷成為擠壓應力主要釋放區(qū)并開始全面回返造山，原裂谷區(qū)幾乎全面缺失三疊系且古生界開始遭受剝蝕；而在地塊區(qū)則相對沉降成為沉積主體區(qū)，吐哈地塊在中三疊世開始廣泛沉積，大套砂礫巖廣泛分布，與前期的“紅層”構(gòu)成反旋回，屬于經(jīng)典的磨拉石建造。雖然經(jīng)過侏羅紀以來的長期改造與剝蝕，中—上三疊統(tǒng)仍大范圍分布（圖10），主要在南部、了墩隆起和西北部的布爾加凸起、葡萄溝凸起等缺失，厚度一般為400～800m，東部的三堡凹陷殘余厚度較大，最大可超過2000m。

圖10 吐哈盆地中—上三疊統(tǒng)殘余厚度圖Fig.10 Residual thickness map of Middle-Upper Triassic in Turpan-Hami Basin

吐哈盆地南面的康古爾裂谷回返形成的造山帶，存在東西向大規(guī)模深埋高溫高壓、弱應力條件下形成的韌性剪切帶，已測得下石炭統(tǒng)韌性剪切變形最晚年齡為242.8Ma（即中三疊世初）[48]，恰好證明深埋和弱應力條件的終止最早在中三疊世初，即大規(guī)?；胤底儨\、強烈擠壓造山應在此之后。

隨著裂谷回返造山的持續(xù)，晚三疊世末—侏羅紀，吐哈地塊在靠近造山帶部位形成山前坳陷，地塊區(qū)從此開始了類前陸盆地階段，發(fā)育以山前坳陷為主的多期沉降區(qū)；侏羅紀末以后，主要在臺北凹陷疊置沉降區(qū)開始形成前陸沖斷帶構(gòu)造體系。當然，由于吐哈盆地周圍有若干造山帶，盆地邊緣何處、何時、能否發(fā)育山前坳陷沉降區(qū)，取決于這些山前帶的活動節(jié)奏及其之間的“博弈”。例如，吐哈盆地在中三疊世大規(guī)模粗碎屑沉積之后，晚三疊世—早侏羅世在東北部哈爾里克山前緣、西北部博格達山前緣、西南部覺羅塔格山前緣分別形成三堡凹陷、臺北凹陷、托克遜凹陷等山前坳陷沉降區(qū)主體；中、晚侏羅世則是在盆地北部博格達山、哈爾里克山前形成臺北凹陷、三堡凹陷山前坳陷沉降區(qū)主體。這些山前坳陷沉降主體區(qū)是烴源巖發(fā)育的有利部位。

1.6 深層原型盆地的后期改造

從石炭紀到三疊紀，吐哈地塊區(qū)經(jīng)歷了弧后拉張到陸—陸碰撞大地構(gòu)造環(huán)境的巨大改變，原型盆地從裂谷邊緣到陸內(nèi)斷陷再到前陸盆地，地層分布特點迥異。再者，上覆侏羅系—第四系前陸盆地的疊置，使原型盆地受到明顯改造，深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)更加復雜，并形成現(xiàn)今構(gòu)造單元格局。影響原型盆地改造的主要因素為應力變化和上疊盆地的演化特點。

石炭紀—二疊紀的張性應力在中三疊世開始轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應力，其中，三疊紀末和侏羅紀末兩期較強的擠壓應力對石炭系—二疊系原型盆地進行了明顯的改造。擠壓應力對中二疊統(tǒng)張性斷陷的改造最為明顯，在吐哈盆地南部，伊拉湖斷陷、魯克沁斷陷等斷陷的控制斷裂在三疊紀末至今由正斷層轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬?，使斷陷大幅度回返抬升，并失去大量有效生烴的深埋條件。中—上三疊統(tǒng)廣盆沉積受三疊紀末擠壓應力作用產(chǎn)生的吐魯番斷裂、塔克泉斷裂、三道嶺斷裂等逆斷裂影響，逆斷裂上盤遭受廣泛剝蝕，并分別形成葡萄溝凸起、塔克泉凸起、了墩隆起等。

晚三疊世—第四紀總體北深南淺的前陸盆地不對稱沉降對石炭系—三疊系原型盆地進行了長期、大范圍改造。在吐哈盆地南部和了墩隆起，主要自三疊紀末開始，南部的三疊系—中二疊統(tǒng)剝蝕殆盡，加之侏羅系—第四系厚度小或部分層位沉積缺失，石炭系埋深淺，石炭系海相烴源巖基本不具備深埋大量生烴條件。在盆地西南部托克遜凹陷和東北部三堡凹陷，在晚三疊世—早侏羅世為前陸坳陷沉降有利部位，但侏羅紀末之后基本失去前陸坳陷沉降條件，甚至存在侏羅系部分剝蝕和白堊系沉積缺失，埋深較淺，上三疊統(tǒng)烴源巖有效生排烴量小。盆地北部的臺北凹陷在中三疊世以后長期為前陸坳陷沉降部位，石炭系—三疊系保存最全，疊置埋深厚度大，有利于烴源巖的長期有效生烴。

1.7 疊合盆地類型

吐哈盆地處于穩(wěn)定地塊區(qū)，基底構(gòu)造相對簡單，與周圍裂谷發(fā)育的古生界巨厚海相地層相比，其古生界厚度小甚至缺失，實際上整體是作為周圍裂谷的物源區(qū)并且多為陸相沉積（包括陸上火山巖），在地塊周圍因相對靠近裂谷區(qū)沉積厚度變大，中三疊世以后因周圍裂谷巨厚沉積受擠壓回返造山，并在地塊區(qū)盆地靠近造山帶一側(cè)形成壓陷沉降區(qū)，總體上使地塊區(qū)盆地具有類似于前陸盆地的結(jié)構(gòu)。

2 深層油氣賦存的基本特點與控制因素

2.1 深層3 期3 類原型盆地發(fā)育3 套烴源巖、4 套區(qū)域性儲蓋組合，可勘探層位多

石炭紀—早二疊世的裂谷期、中二疊世的地塊內(nèi)斷陷期、中—晚三疊世的前陸坳陷期均有利于烴源巖的沉積保存。石炭系—下二疊統(tǒng)發(fā)育海相暗色泥巖、石灰?guī)r烴源巖，有利分布區(qū)主要在地塊南、北邊緣靠近古裂谷部位；中二疊統(tǒng)發(fā)育斷陷湖相暗色泥巖烴源巖，主要分布在盆地內(nèi)部的伊拉湖斷陷、魯克沁斷陷及臺北凹陷內(nèi)部未落實的斷陷區(qū)；在三堡凹陷北部、托克遜凹陷西南部、臺北凹陷北部3 個前陸坳陷沉降有利部位發(fā)育上三疊統(tǒng)湖相暗色泥巖烴源巖。

石炭系—三疊系具有四大“粗—細”沉積旋回，形成4 套區(qū)域性儲蓋組合。石炭系—下二疊統(tǒng)，以海相砂巖、碳酸鹽巖等為儲層，主要以海相泥巖為蓋層；中二疊統(tǒng)，下部的砂巖與上部的湖相泥巖形成一套區(qū)域性儲蓋組合；上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)，上二疊統(tǒng)泉子街組大套砂礫巖為儲層，其上以泥巖為主的倉房溝群為區(qū)域性蓋層；中—上三疊統(tǒng)主要以下部克拉瑪依組為儲層，以上三疊統(tǒng)湖相泥巖為區(qū)域性蓋層。

2.2 平面上深層地層分散充填決定了油氣的點式分布

石炭系—下二疊統(tǒng)裂谷沉積、中二疊統(tǒng)斷陷沉積分割性強，兩者的地層及烴源巖均具有多點分布的特點；中—上三疊統(tǒng)的沉積與烴源巖的分布因受控于多個山前坳陷沉降區(qū)同樣具有多中心的特點；加之晚三疊世以來前陸盆地期的多期構(gòu)造運動改造分區(qū)，有效供烴區(qū)具有“點”式分布的特點，決定了油氣的“點”式分布與富集（圖11）。

圖11 吐哈盆地前侏羅紀構(gòu)造單元劃分圖Fig.11 Pre-Jurassic structural units division of Turpan-Hami Basin

吐哈盆地深層已發(fā)現(xiàn)油氣分布于托克遜凹陷、臺北凹陷、庫木凸起、三堡凹陷4 個二級構(gòu)造單元，涉及范圍廣，但是，目前僅發(fā)現(xiàn)伊拉湖、魯克沁、鄯深、四道溝4 個相互距離遠、油氣藏特點差別很大的油田或含油氣構(gòu)造。伊拉湖油田主體為三疊系背斜常規(guī)油藏，位于托克遜凹陷西南一隅較小的上三疊統(tǒng)烴源巖有效生烴區(qū)，三疊系儲層較好；四道溝含油氣構(gòu)造三疊系背斜油氣藏位于三堡凹陷，儲層致密，以含氣為主，表明作為油氣源的上三疊統(tǒng)烴源巖演化程度較高，但由于三堡凹陷在侏羅紀末以后整體大幅抬升，該烴源巖已停止生排烴，致使三疊系油氣藏油氣后期供應不足，加之油氣散失，油氣藏壓力低；魯克沁油田位于艾丁湖斜坡庫木鼻狀凸起，鼻狀凸起緊鄰臺北凹陷西部桃東溝群有效生烴區(qū)，為二疊系—三疊系大型鼻狀凸起復式稠油富集帶，已發(fā)現(xiàn)兩億噸級石油地質(zhì)儲量；鄯深含油構(gòu)造三疊系油藏油氣源來自臺北凹陷中部的丘東洼陷桃東溝群有效生烴區(qū)，油藏原油為成熟度較高的稀油，油藏埋深較大，儲層物性較差，構(gòu)造為滑脫沖斷相關(guān)背斜。

由于吐哈盆地深層油氣具有“點”式分布富集的特點，油氣勘探過程中應盡量落實斷陷、裂谷等原型盆地部位和有利沉降區(qū)。

2.3 斷—坳復合對油氣賦存特點的影響

從石炭系到三疊系，由裂谷邊緣或斷陷多點局部沉積到廣盆沉積，具有斷—坳復合的特點，除了三疊紀末以來長期抬升的了墩隆起外，中—上三疊統(tǒng)廣盆式沉積基本上覆蓋了中二疊統(tǒng)斷陷和石炭系裂谷沉積，中二疊統(tǒng)主力烴源巖得到了良好的覆蓋和封存，下侏羅統(tǒng)煤系生烴高壓層系也對石炭系—三疊系油氣具有良好的分隔和封存作用，加之斷—坳構(gòu)造層內(nèi)部桃東溝群、上二疊統(tǒng)、中—上三疊統(tǒng)發(fā)育三大套區(qū)域性儲蓋組合，使桃東溝群烴源巖生排的油氣主要在二疊系、三疊系形成油氣藏。目前已發(fā)現(xiàn)上二疊統(tǒng)、中—上三疊統(tǒng)兩大套含油層系，其中中—上三疊統(tǒng)油藏居多，這與中—上三疊統(tǒng)儲蓋組合分布范圍遠遠大于并覆蓋中—上二疊統(tǒng)有關(guān)。

上二疊統(tǒng)油藏目前僅在魯克沁油田有發(fā)現(xiàn)，以斷陷扇三角洲前緣薄砂層背景下的斷鼻—斷塊、斷塊—巖性復合油藏為主，其次為上超地層油藏。從二疊系的多斷陷沉積格局看，斷控沉積體系控制的大型巖性復合圈閉、斷—坳結(jié)構(gòu)下的大型上超地層圈閉也應是中二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)有利的成藏圈閉模式，潛力較大。

2.4 疊合沉降區(qū)為烴源巖有效生排烴區(qū)和油氣分布有利區(qū)

石炭系—三疊系3 套烴源巖在盆地內(nèi)部均呈多“點”式分布，但由于三疊紀末以來擠壓抬升和前陸盆地差異化的疊置改造，只有繼承性的臺北凹陷、托克遜凹陷、三堡凹陷沉降區(qū)成為了有效生烴區(qū)，形成3 個含油氣系統(tǒng)。其中，臺北凹陷為全層系繼承性沉降區(qū)，為主力生烴區(qū)。

臺北凹陷是中二疊統(tǒng)主力烴源巖的主要沉積和保存區(qū)，自三疊紀末直至第四紀連續(xù)沉降，烴源巖持續(xù)深埋，烴源巖演化程度高，自三疊紀末以來長期生排烴，臺北凹陷及其南面的艾丁湖斜坡區(qū)均成為油氣運移聚集有利部位；從臺北凹陷中二疊統(tǒng)烴源巖已進入成熟—高成熟演化階段來看，臺北凹陷油氣藏類型應主要為輕質(zhì)油油藏和氣藏。臺北凹陷北部靠近博格達石炭紀—早二疊世裂谷，可能發(fā)育石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖，但埋深太大。

托克遜凹陷、三堡凹陷在侏羅紀作為前陸坳陷鼎盛時期的重要沉降區(qū)，上三疊統(tǒng)烴源巖均持續(xù)深埋生烴并成藏，但是侏羅紀末以后總體上抬升，烴源巖生排烴基本處于停滯狀態(tài)。

盆地南部的伊拉湖、魯克沁、沙泉、大南湖等桃東溝群烴源巖分布區(qū)，自三疊紀末以來處于持續(xù)抬升的部位或受斷陷回返變淺，均未有效排烴。盆地南部石炭系及石炭系烴源巖有利分布區(qū)受了墩隆起及艾丁湖斜坡三疊紀末以來長期抬升的影響，勘探潛力大打折扣。

2.5 改造復合正向區(qū)有利于油氣富集和復式油氣聚集帶的形成

臺北凹陷疊合沉降區(qū)為主力生烴區(qū)，受多期疊置沉降影響，臺北凹陷總體中間低、四周高，二疊紀、三疊紀形成的古構(gòu)造區(qū)帶多被斜坡化、鼻狀凸起化。但是，中—上二疊統(tǒng)多斷陷格局、多方向沉積體系、復雜的地層格架孕育了大量的巖性復合圈閉機會，并且在斜坡化改造過程中可形成新圈閉。同時，二疊系在從二疊紀的張性應力到三疊紀末以來的擠壓應力轉(zhuǎn)變過程中，也有斷陷回返的構(gòu)造形成機制和區(qū)帶、圈閉形成機會。

魯克沁油田所在的庫木復式鼻狀凸起是典型的改造復合正向區(qū)。中二疊統(tǒng)古斷陷在三疊紀末全面回返，形成了玉北、魯克沁構(gòu)造帶，并與連木沁古斷陷回返及馬場南古凸起等復合，形成了庫木大型復式鼻狀凸起。該鼻狀凸起自三疊紀末形成以來，北西低、南東高的鼻狀斜坡趨勢持續(xù)加強，一直是北面桃東溝群有效生烴區(qū)生成的油氣運聚的有利方向，并且伴隨著斜坡趨勢加強及其構(gòu)造變動，油氣長期在地層結(jié)構(gòu)復雜的二疊系及三疊系中輸導、調(diào)整，最終形成了現(xiàn)今多含油氣層系、多圈閉類型的復式斜坡鼻狀凸起油氣富集帶（圖12）。

圖12 吐哈盆地魯克沁稠油聚集帶東西向二疊系—三疊系油藏地質(zhì)剖面圖Fig.12 EW direction geological section of Permian-Triassic oil reservoir in Lukeqin heavy oil accumulation zone in Turpan-Hami Basin

3 深層油氣勘探前景

3.1 石炭系—下二疊統(tǒng)

石炭系—下二疊統(tǒng)在吐哈地塊南、北相對靠近古裂谷邊緣沉積區(qū)沉積厚度較大，烴源巖沉積相帶相對較好。其中，西南部有臺地碳酸鹽巖和大套暗色泥巖沉積，但埋深偏小，普遍未成熟—低成熟，可以考慮在成熟度較高部位進行評價研究；北部臺北凹陷因靠近博格達古裂谷區(qū)，石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖發(fā)育條件應較好，但埋深普遍較大，還沒有鉆井揭示石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖，烴源巖具體的有利沉積相帶不清，但在埋深較小構(gòu)造的勘探中值得關(guān)注和兼顧。盆地東部哈密坳陷鉆井與地震資料已基本證實石炭系—下二疊統(tǒng)普遍為陸上火山巖，不利于烴源巖發(fā)育，前景很小。

3.2 中—上二疊統(tǒng)

中二疊統(tǒng)發(fā)育多個相互分隔的斷陷，斷陷作為典型的差異沉降類型，有利于烴源巖的沉積。臺北凹陷為古生界—新生界繼承性沉降區(qū)，有利于中二疊統(tǒng)烴源巖的保存和深埋生烴。以中二疊統(tǒng)為烴源巖，已發(fā)現(xiàn)魯克沁稠油富集帶和鄯深稀油油藏，但作為其油氣源指向的臺北凹陷深埋區(qū)的斷陷格局還沒有證實。針對大面積的臺北凹陷區(qū)，可以考慮深井風險勘探，多種資料綜合分析深層地層格架、落實經(jīng)過疊置改造后的區(qū)帶，探索斷陷結(jié)構(gòu)背景下的巖性油氣藏、地層油氣藏及高成熟油氣藏等。

3.3 中—上三疊統(tǒng)

吐哈盆地西南部的托克遜凹陷、東北部的三堡凹陷在晚三疊世—早侏羅世為類前陸坳陷優(yōu)勢沉降區(qū)，發(fā)育烴源巖，均已發(fā)現(xiàn)油氣，其中三堡凹陷生烴區(qū)較大，針對特低滲透油氣，有待通過工程技術(shù)實現(xiàn)有效突破。臺北凹陷上三疊統(tǒng)也屬于類前陸坳陷沉降區(qū)，利于烴源巖發(fā)育，值得關(guān)注和兼探。臺北凹陷三疊系全面覆蓋石炭系—二疊系及其烴源巖，也是石炭系—二疊系油源油氣運聚指向的有利層位。

4 結(jié)論

（1）從原型盆地的角度看，吐哈盆地深層上石炭統(tǒng)—三疊系是活動大陸邊緣的地塊從弧后拉張到陸—陸碰撞結(jié)束的比較連續(xù)的、完整的記錄，經(jīng)歷了古陸到盆地，自下而上形成了4 個地層結(jié)構(gòu)具有明顯差別的構(gòu)造層：石炭紀—早二疊世，在弧后拉張背景下，吐哈地塊作為古陸區(qū)，其南、北發(fā)育裂谷，在古陸南、北邊緣靠近裂谷部位發(fā)育海相地層及烴源巖；隨著弧后拉張的繼續(xù)，斷陷沉降機制波及古陸內(nèi)部，中二疊世在地塊區(qū)形成多個相互分隔的斷陷并發(fā)育湖相烴源巖；隨著洋殼俯沖結(jié)束導致弧后拉張機制的結(jié)束，在晚二疊世—早三疊世，裂谷、斷陷沉降不再持續(xù)，導致裂谷與地塊準平原化；大洋關(guān)閉之后逐漸進入陸—陸碰撞，中三疊世地塊周圍裂谷回返造山，地塊相對沉降并進入廣盆沉積階段和前陸盆地階段。

（2）吐哈盆地深層受到侏羅系—第四系前陸盆地巨厚構(gòu)造層的疊置，張性沉降地層格架受到長期擠壓應力的改造，深層構(gòu)造格局發(fā)生了很大改變，以臺北凹陷為主的疊置沉降區(qū)及其周圍是油氣勘探的有利部位，與反轉(zhuǎn)正向復合區(qū)帶、斷—坳復合地層格架等有關(guān)的油氣藏與油氣聚集帶類型具有較好的油氣勘探前景。