劉海磊, 雷德文, 江夢(mèng)雅, 周 路, 劉全穩(wěn), 王旭旭, 嚴(yán)雙江, 劉世民, 陳 永

(1.中國石油新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000;2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南石油大學(xué))，成都 610500；3.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500；4.廣東石油化工學(xué)院 石油工程學(xué)院,廣東 茂名 525000)

準(zhǔn)噶爾盆地位于中國新疆維吾爾自治區(qū)北部，是中國第二大內(nèi)陸盆地，整體構(gòu)造呈東部高西部低的格局，為多油氣層位的大型含油氣盆地，是油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要基地。準(zhǔn)噶爾盆地在地質(zhì)歷史上存在構(gòu)造演化多旋回與復(fù)合疊加的特點(diǎn)，在不同的地質(zhì)歷史時(shí)期，由于構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境和沉積充填等方面的差異，其內(nèi)部構(gòu)造單元的規(guī)模、形態(tài)及性質(zhì)等都會(huì)有一定的變化，從而影響沉積物的分布和油氣運(yùn)聚格局。隨著準(zhǔn)噶爾盆地油氣勘探的不斷深入，其勘探領(lǐng)域戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移至“面向盆地凹陷與斜坡區(qū)”階段，石炭系、二疊系作為主要含油氣層系也面臨勘探領(lǐng)域的調(diào)整和接替區(qū)的選擇。二疊系已經(jīng)在盆地斜坡區(qū)和中央拗陷區(qū)(瑪湖凹陷、阜康凹陷、東道海子凹陷、沙灣凹陷)(圖1)獲得了油氣重大發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)了巨大的勘探前景。石炭系由于埋藏深等原因，在盆地斜坡和中央凹陷區(qū)鉆井少，鮮有大的發(fā)現(xiàn)；但在盆地北部的陸梁隆起、東部隆起和西部隆起等構(gòu)造單元的石炭系都獲得了不同規(guī)模的油氣儲(chǔ)量，因此，盆地中部中央拗陷區(qū)石炭系勘探前景也一直是大家關(guān)心的議題。最近位于盆1井西凹陷北斜坡石西16井和石西161-H井在石炭系頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層獲得了重大油氣發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)量創(chuàng)準(zhǔn)噶爾盆地近年來油氣產(chǎn)量新高，這極大推高了對(duì)盆地中央拗陷區(qū)油氣勘探前景的期望。石炭紀(jì)末期構(gòu)造特征是中央拗陷區(qū)油氣成藏地質(zhì)條件中最為重要因素之一，研究該時(shí)期構(gòu)造特征，可以為實(shí)現(xiàn)油氣勘探重大突破提供理論依據(jù)。前人對(duì)拗陷區(qū)構(gòu)造特征及其構(gòu)造單元?jiǎng)澐钟胁煌恼J(rèn)識(shí)，造成這些差異的主要原因是以前盆地中央拗陷區(qū)深層鉆井少，深層地震資料品質(zhì)差，導(dǎo)致對(duì)深層構(gòu)造特征的認(rèn)識(shí)具有多解性，特別是石炭紀(jì)構(gòu)造特征及分布不清楚，存在多種觀點(diǎn)。近年來，隨著先進(jìn)地震資料采集和處理技術(shù)的應(yīng)用，2019-2020年中國石油新疆油田公司實(shí)施了十幾條盆地級(jí)格架二維地震大剖面的重新采集和處理，其深層石炭系地震資料品質(zhì)有了大幅度提高，給盆地中央拗陷區(qū)石炭紀(jì)構(gòu)造特征的重新認(rèn)識(shí)創(chuàng)造了條件。本文利用新采集處理的格架地震剖面和相關(guān)三維地震資料對(duì)盆地中央拗陷中部-東部石炭系頂界面開展構(gòu)造解釋和構(gòu)造單元?jiǎng)澐止ぷ鳎l(fā)現(xiàn)石炭紀(jì)末期由多個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元組成的中央隆起，確定了中央隆起分布范圍與基本特征，以及對(duì)盆地深層油氣勘探的重要性，這對(duì)油氣勘探具有重要指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地海西晚期構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨钢袑⑴璧刂胁恳园枷轂橹鞯囊患?jí)構(gòu)造單元定為中央拗陷[1]，且由瑪湖凹陷、沙灣凹陷、盆1井西凹陷、阜康凹陷、東道海子凹陷、五彩灣凹陷和達(dá)巴松凸起、莫索灣凸起、莫北凸起、莫南凸起、白家海凸起11個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元組成(圖1)。中央拗陷北部毗鄰陸梁隆起，東部和西部分別以東部隆起、西部隆起為界，南部以南緣沖斷帶為界。中央拗陷區(qū)反映了二疊紀(jì)末期準(zhǔn)噶爾盆地中部各構(gòu)造單元的分布格局，這對(duì)二疊系油氣藏的勘探部署有重要意義。中央拗陷區(qū)二疊系-石炭系埋藏深度大，在盆地周緣褶皺山系構(gòu)造帶環(huán)繞的應(yīng)力作用下，中央拗陷區(qū)內(nèi)部褶皺變形強(qiáng)烈，內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫向變化快，構(gòu)造帶分布特征復(fù)雜。楊海波等[1]對(duì)海西晚期中央拗陷區(qū)構(gòu)造特征研究比較詳細(xì)，且對(duì)構(gòu)造特征的認(rèn)識(shí)和構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨敢蚕鄬?duì)比較統(tǒng)一。但受深層地震資料品質(zhì)下降的影響，早期地震資料對(duì)深部地層界面及構(gòu)造特征難以識(shí)別。圖2的A-A＇剖面由東向西橫貫中央拗陷南部，是1999年采集處理的二維格架地震剖面，剖面上深層二疊系-石炭系地震資料品質(zhì)差，特別是石炭系地震解釋難度大，且解釋方案存在多樣性，因此，前人對(duì)石炭紀(jì)末期(早海西期)中央拗陷區(qū)構(gòu)造特征、構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨讣斑吔绲慕缍ǖ确矫娑即嬖诜制鏪2-6]，有多種觀點(diǎn)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)中央拗陷區(qū)構(gòu)造單元分布圖Fig.1 Tectonic divisions in the Permian central depression area in Junggar Basin

圖2 A-A′線二維地震構(gòu)造解釋剖面圖Fig.2 2D seismic structural interpretation section of Line A-A′(剖面位置見圖10)

伍致中[7]認(rèn)為海西中晚期的地殼運(yùn)動(dòng)使準(zhǔn)噶爾陸塊四周的海褶皺成山，陸塊內(nèi)部也發(fā)生了裂張或斷陷，形成了北西向拗隆相間的構(gòu)造格局。中央拗陷區(qū)可劃分為瑪湖凹陷、中央凹陷、中央隆起、石河子凹陷、五彩灣凹陷5個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[7]。孫肇才[8]認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地整體為一個(gè)復(fù)活前陸盆地結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其構(gòu)造歷史與海西期的拼合擠壓及后期印度板塊與青藏板塊的碰撞效應(yīng)有關(guān)。田在藝[9]整體上將中央拗陷內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐譃楝敽枷?、達(dá)巴松凸起、漠區(qū)凹陷、中央隆起、昌吉凹陷、彩南凸起、五彩灣凹陷7個(gè)構(gòu)造單元。趙白[10]將準(zhǔn)噶爾盆地視為一個(gè)復(fù)雜的區(qū)域構(gòu)造單元，根據(jù)盆地內(nèi)的隆拗組合關(guān)系，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造單元進(jìn)行了劃分，中央拗陷區(qū)被劃分為瑪湖凹陷、達(dá)巴松凸起、中央凹陷、五彩灣凹陷、中央隆起(白家海凸起、東道海子凹陷、馬橋凸起、莫北凹陷、中拐凸起)、昌吉拗陷(阜康北凹陷、石河子北凹陷)等構(gòu)造單元。林祖彬等[11]根據(jù)地面重力、磁力等資料，將盆地中部石炭系基底劃分為東西向分布的中央隆起和其南、北兩側(cè)的安集海-呼北拗陷、瑪湖-滴西拗陷，其中中央隆起包含了圖1中的西部隆起的中拐凸起、莫索灣凸起、白家海凸起和東部隆起的帳篷溝—北三臺(tái)隆起。汪長明[12]基于晚石炭世構(gòu)造背景對(duì)盆地構(gòu)造單元進(jìn)行了劃分，認(rèn)為石炭紀(jì)末期盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨概c二疊紀(jì)末期盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨妇哂忻黠@的相似性，表明盆地內(nèi)大的構(gòu)造格局在二疊紀(jì)末期與石炭紀(jì)末期之間具有繼承性，主要的差別在于各構(gòu)造單元的大小和邊界位置有所不同，個(gè)別構(gòu)造單元存在較大的差別。石炭紀(jì)末期中央拗陷構(gòu)造單元可劃分為瑪湖凹陷、莫北凸起、東道海子凹陷、白家海凸起、沙灣凹陷、莫索灣凸起、阜康凹陷及五彩灣凹陷等8個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。趙才順[13]認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地中央拗陷內(nèi)晚石炭世主要二級(jí)構(gòu)造單元為瑪湖凹陷、盆1井西凹陷、莫北凸起、東道海子凹陷、莫索灣-白家海凸起和五彩灣凹陷。上述學(xué)者對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地中央拗陷區(qū)石炭紀(jì)構(gòu)造單元?jiǎng)澐诌M(jìn)行研究，但整體劃分方案不統(tǒng)一，因此有必要對(duì)中央拗陷區(qū)石炭紀(jì)末期構(gòu)造特征及構(gòu)造單元進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)與劃分。圖3是與圖2剖面鄰近的2019年采集處理的二維地震格架剖面，該剖面深層石炭系構(gòu)造特征清楚，這為正確認(rèn)識(shí)中央拗陷區(qū)石炭紀(jì)末期構(gòu)造特征和劃分二級(jí)構(gòu)造單元邊界提供了條件。

圖3 B-B′線二維地震構(gòu)造解釋剖面圖Fig.3 2D seismic structural interpretation section of Line B-B′

2 井下石炭系巖性特征

準(zhǔn)噶爾盆地周緣石炭系大量出露。盆地內(nèi)部近200口探井鉆遇石炭系，其中陸梁隆起石炭系鉆井最多。陸東地區(qū)井下石炭系巖性三分特征明顯，自下而上分為下火山巖段、沉積巖段和上火山巖段，3個(gè)巖性段在陸東地區(qū)廣泛分布。根據(jù)地面露頭、古生物、同位素年齡、巖性特征和地面-鉆井-地震一體化分析對(duì)比(圖4)，3套巖性段自上而下分別屬于上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)、下石炭統(tǒng)松喀爾蘇上亞組(C1sb)和松喀爾蘇下亞組(C1sa)[14]，從而建立了石炭系鉆井巖性段與地面露頭地層之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(表1)。

圖4 中央隆起區(qū)石炭系井下地層與白堿溝露頭對(duì)比剖面圖Fig.4 Contrastive profile of Carboniferous underground strata and Baijiangou outcrop in central uplift area(據(jù)張磊等[14]修改)

表1 石炭系巖性段與時(shí)代對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 Corresponding relationship between Carboniferous lithologic section and age

巴塔瑪依內(nèi)山組(上火山巖段)：為一套陸相火山巖及陸相碎屑巖沉積，巖性為中性、基性及酸性火山巖、火山碎屑巖，以綠灰色、灰綠色、深灰色玄武巖，紅褐色、綠灰色安山巖及綠灰色凝灰?guī)r為主，夾深灰綠色凝灰質(zhì)砂礫巖、泥巖、炭質(zhì)頁巖和薄煤層；與下伏松喀爾蘇組不整合接觸；在陸梁隆起滴水泉凹陷內(nèi)厚度較大，陸東1井鉆揭厚度達(dá)2 km。

松喀爾蘇上亞組(沉積巖段)：發(fā)育兩個(gè)亞相(圖4)，下亞相為一套陸相火山巖系建造，發(fā)育比較完整的玄武巖-安山巖-流紋巖的火山巖石演化序列；上亞相主要為一套正常碎屑沉積巖。在陸梁隆起、盆地中部凹陷區(qū)及東部隆起區(qū)廣泛分布該套地層，目前鉆探證實(shí)的巖性主要為沉積巖，以灰黑色炭質(zhì)泥巖和淺灰色、灰色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)砂礫巖為主，夾灰黑色沉凝灰?guī)r，是石炭系已經(jīng)證實(shí)的優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段。陸梁隆起、東部隆起和五彩灣凹陷、阜康凹陷均鉆遇該套烴源巖。

松喀爾蘇下亞組(下火山巖段)：目前鉆探證實(shí)的主要發(fā)育區(qū)為滴南凸起和五彩灣-白家海地區(qū)[15]，以火山巖為主，發(fā)育基性-中性-酸性火山巖演化序列，巖性復(fù)雜，已鉆遇巖性有安山巖、流紋巖、安山玢巖及霏細(xì)斑巖，玄武玢巖、安山玢巖、流紋斑巖、火山碎屑巖等火山巖石組合，含碎屑沉積夾層，主要發(fā)育中酸性火山巖，是滴南凸起石炭系氣田最優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。位于莫索灣凸起上的莫深1井鉆遇該套地層，巖性有較大的變化(圖4、圖5)。盆地其他地區(qū)也不同程度鉆遇了該套地層，地震反射特征表明其在盆地內(nèi)廣泛分布。

圖5 莫深1井石炭系地震地質(zhì)標(biāo)定圖Fig.5 Seismic geological calibration diagram of Carboniferous in Well Moshen 1

滴水泉組：在地表主要為一套厚度巨大(>800 m)的灰黑色炭質(zhì)頁巖夾薄層粉砂巖、粉細(xì)砂巖和薄層灰?guī)r，并夾有中酸性火山巖。位于滴南凸起上的陸南1井鉆遇該套地層334.5 m，巖性為白云質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖。白家海凸起上的彩參2井鉆遇了該套地層502 m，巖性主要為灰色泥巖、細(xì)砂巖，頂部發(fā)育約50 m厚的綠色安山巖[15]。

五彩灣凹陷—白家海凸起石炭系鉆井相對(duì)較多，井下巖性特征與其北部陸東地區(qū)基本相似(圖4)。莫索灣凸起僅有莫深1井鉆遇石炭系，鉆遇厚度達(dá)694 m，根據(jù)巖性組合可以劃分為兩段：上部巖性以約 200 m厚的灰色砂礫巖、灰質(zhì)粉砂巖和凝灰質(zhì)砂巖為主；下部主要為灰色、灰黑色晶屑凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r(圖5)。據(jù)何登發(fā)[14,16]對(duì)莫深1井 6 997.7 m深度沉凝灰?guī)r樣品進(jìn)行同位素年齡測定，其U-Pb同位素絕對(duì)年齡值為(331.7±3.8) Ma，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代為早石炭世的維憲階[14]，相當(dāng)于石炭系下火山巖段。經(jīng)莫深1井的井旁地震地質(zhì)層位標(biāo)定(圖5)，并通過盆地格架地震剖面與陸東地區(qū)、白家海凸起井下石炭系進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ冉忉尡砻鳎?井上部沉積巖段屬于松喀爾蘇上亞組，下部火山巖段屬于松喀爾蘇下亞組。過莫深1井地震剖面上石炭系頂界面為強(qiáng)振幅連續(xù)反射波，對(duì)應(yīng)上超下削大規(guī)模地震不整合面，沉積巖段對(duì)應(yīng)強(qiáng)振幅連續(xù)反射波組，下火山巖段對(duì)應(yīng)雜亂-斷續(xù)變振幅反射波組。莫索灣凸起翼部中、下二疊統(tǒng)沿石炭系頂不整合面超覆尖滅，特別是莫索灣凸起西翼呈現(xiàn)大規(guī)模超覆特征，莫深1井缺失下二疊統(tǒng)，中二疊統(tǒng)夏子街組直接覆蓋在石炭系之上。松喀爾蘇下亞組(下火山巖段)頂界面也是一個(gè)大規(guī)模削蝕不整合面，下伏火山巖段頂部遭受了大規(guī)模剝蝕(圖5)。由此表明莫索灣凸起在早石炭世松喀爾蘇下亞組沉積后，受海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，大幅度抬升，遭受了大規(guī)模剝蝕。因此，莫索灣凸起應(yīng)該在早石炭世中期已經(jīng)形成，之后早石炭世晚期接受了以沉積巖為主的松喀爾蘇上亞組短暫沉積；晚石炭世-早二疊世又長期處于大幅度隆升構(gòu)造期，莫索灣凸起高部位松喀爾蘇上亞組(沉積巖段)被剝蝕而大范圍缺失，其下伏松喀爾蘇下亞組(下火山巖段)頂部也部分被剝蝕。莫索灣凸起區(qū)缺失上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)[17]。

3 石炭紀(jì)末期中央隆起分布特征

3.1 隆起證據(jù)

古隆起是不同地質(zhì)歷史時(shí)期所形成的隆起構(gòu)造地貌[18]，古隆起的形成與盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期次密切相關(guān)。準(zhǔn)噶爾盆地先后經(jīng)歷了早海西、晚海西、印支、燕山及喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，從而形成了不同時(shí)期、不同規(guī)模與特征的古隆起，何登發(fā)等[18]研究表明石炭紀(jì)隆拗構(gòu)造特征對(duì)盆地蓋層構(gòu)造格局的形成及分布具有控制作用。從莫索灣凸起、白家海凸起井下地震標(biāo)定剖面和網(wǎng)狀分布的格架地震剖面石炭系頂不整合面反射特征可知，石炭紀(jì)末期莫索灣-白家海地區(qū)一帶分布大規(guī)模古隆起，該古隆起發(fā)育于早石炭世中期(松喀爾蘇下亞組沉積末期)，并在晚石炭世-早二疊世長期處于大幅度隆升構(gòu)造發(fā)育期。石炭紀(jì)末期中央隆起的發(fā)現(xiàn)與分布特征的確定主要是由于新采集處理地震格架剖面深層地震資料的明顯改善(圖1、圖2)，其次是對(duì)石炭系頂面及上覆相鄰地層界面的精細(xì)解釋與層拉平解釋技術(shù)的應(yīng)用。該古隆起的主要證據(jù)有：①現(xiàn)今和石炭系上覆相鄰地層界面層拉平地震剖面上，盆地中部石炭紀(jì)具有大規(guī)模古隆起構(gòu)造特征(圖3、圖6、圖7)。②石炭系頂和松喀爾蘇下亞組(下火山巖段)頂為大規(guī)模削蝕不整合面，中央隆起區(qū)地震剖面上普遍可見下石炭統(tǒng)頂部遭受了不同程度的削蝕(圖5-圖8)。③古隆起翼部松喀爾蘇上亞組、下二疊統(tǒng)沿古隆起上傾方向逐層超覆特征(圖3、圖5-圖7)，古隆起區(qū)缺失下二疊統(tǒng)，中二疊統(tǒng)厚度在古隆起區(qū)也明顯變薄(圖3)。④石炭系古隆起上覆二疊系—侏羅系具有繼承性披覆構(gòu)造特征，隆起幅度由下向上逐漸變小(圖3、圖9)。⑤古隆起翼部常常伴隨大型斷裂(圖3、圖5-圖7)，并在平面上呈規(guī)律性分布。⑥古隆起區(qū)井下及地震剖面均反映缺失上石炭統(tǒng)，下石炭統(tǒng)也遭受了不同程度剝蝕，其中松喀爾蘇上亞組在中央隆起高部位被剝蝕而大范圍缺失[15]，石炭系厚度在古隆起區(qū)大幅度變薄(圖3、圖6、圖7)。⑦古隆起區(qū)地震剖面上石炭系發(fā)育許多火山機(jī)構(gòu)特征，反映早石炭世中期發(fā)生過大規(guī)模火山噴發(fā)(圖5-圖7、圖9)。⑧古隆起區(qū)重力資料具有明顯異常特征[17,19]。

圖6 東西方向區(qū)域格架地震剖面石炭紀(jì)古隆起地震反射特征(拉平上二疊統(tǒng)底界)Fig.6 Seismic reflection characteristics of the Carboniferous paleo-uplift in the east-west regional grid seismic profile (leveling the bottom of the Upper Permian)

圖7 南北方向區(qū)域格架地震剖面石炭紀(jì)古隆起地震反射特征Fig.7 Seismic reflection characteristics of Carboniferous paleo-uplift in the south-north regional seismic profile

圖8 莫北凸起區(qū)石炭系下火山巖段頂削蝕不整合地震剖面圖(拉平三疊系底界)Fig.8 Seismic profile of top-cutting unconformity in Carboniferous volcanic rock section of Mobei uplift area

圖9 莫索灣凸起石炭系火山機(jī)構(gòu)地震解釋剖面Fig.9 Seismic interpretation profile of the Carboniferous volcanic structure in Mosuowan uplift

3.2 中央隆起分布及組成特征

中央古隆起區(qū)有大片三維地震和連網(wǎng)二維地震測線分布，并且有2019-2020年新采集處理的10條格架地震剖面。利用這些地震資料對(duì)石炭系頂界面和上覆相鄰地層界面開展連片地震構(gòu)造解釋，并根據(jù)石炭系上覆相鄰地層界面拉平后地震剖面上石炭紀(jì)末期中央古隆起邊界特征，結(jié)合石炭系頂不整合面平面分布范圍，共同圈定了石炭紀(jì)末期中央古隆起的分布范圍(圖10)。石炭紀(jì)末期中央隆起為一級(jí)構(gòu)造單元，北部與陸梁隆起相連，東部相鄰東部隆起，西接西部拗陷，南部與南部拗陷為界；中央隆起區(qū)可進(jìn)一步劃分出四凸二凹共6個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖6、圖7、圖10)，即莫索灣凸起、莫南凸起、白家海凸起、莫北凸起和東道海子凹陷、五彩灣凹陷(圖10)，各構(gòu)造單元基本上呈東西向展布。中央隆起總面積達(dá) 25 256 km2，其中4個(gè)凸起連為一體，總面積達(dá) 23 530 km2；莫索灣凸起面積最大(達(dá) 12 526 km2)；兩個(gè)凹陷區(qū)面積較小，僅1 726 km2，為發(fā)育于早石炭世的斷陷，下石炭統(tǒng)沉積厚度大，其中松喀爾蘇上亞組(沉積巖段)發(fā)育，保存較完整(圖6、圖7)。莫索灣凸起、莫南凸起、白家海凸起區(qū)石炭紀(jì)中、晚期持續(xù)隆起，隆起幅度高，大部分地區(qū)缺失松喀爾蘇上亞組(沉積巖段)，松喀爾蘇下亞組主要為多火山口、多期次噴發(fā)的火山巖且大范圍分布(圖6、圖7)。莫北凸起松喀爾蘇下亞組上段有一套連續(xù)平行反射，可能為一套厚層沉積巖；下段主要為火山巖。在松喀爾蘇下亞組沉積后，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,頂部遭受了大規(guī)模削蝕(圖8)；在早石炭世中期接受了以沉積巖為主的松喀爾蘇上亞組較大厚度沉積，其反射波連續(xù)平行，屬于典型沉積巖反射特征；但晚石炭世-早二疊世仍長期處于大幅度隆升構(gòu)造期，凸起高部位沉積巖段頂部也部分遭受剝蝕，其剝蝕區(qū)向南可延伸到莫索灣凸起和白家海凸起北翼，厚度逐漸變薄直至被剝蝕尖滅(圖6-圖8)。其中白家海凸起隆升幅度要大于莫索灣凸起，白家海凸起松喀爾蘇下亞組上覆地層至下二疊統(tǒng)遭受剝蝕程度更大(圖6,圖7-A、B)。

圖10 石炭紀(jì)末期中央古隆起分布圖Fig.10 Distribution map of the central paleo-uplift in late Carboniferous

莫北凸起與莫索灣凸起和白家海凸起之間以低幅度斷槽相接(圖7-A、C)；莫索灣凸起與莫南凸起也是以低幅度斷槽分隔(圖3、圖7-A)；莫索灣凸起東部與白家海凸起直接接觸，并以斷層為界(圖7-B)。

4 地質(zhì)意義

石炭紀(jì)末期中央隆起的存在對(duì)石炭系和上覆二疊系的沉積、構(gòu)造格局與油氣分布具有重要控制作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

a.石炭紀(jì)發(fā)育中央隆起對(duì)盆地早期前陸盆地系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)提供了新的依據(jù)。前人研究認(rèn)為中、晚石炭世和早二疊世在準(zhǔn)噶爾盆地西緣、東北緣、南緣發(fā)育3個(gè)前陸盆地系統(tǒng)[20-24]，但對(duì)各前緣隆起的位置存在多種觀點(diǎn)。石炭紀(jì)中央古隆起的存在為中、晚石炭世盆地西緣、南緣和東北緣前陸盆地各前緣隆起劃分提供了新的依據(jù)。石炭紀(jì)沙灣凹陷-盆1井西凹陷組成了西北緣前陸盆地南段的前淵拗陷，石炭紀(jì)中央古隆起是盆地西北緣前陸盆地南段的前緣隆起(圖3)，莫索灣凸起西緣石炭系多呈現(xiàn)與西北緣前陸盆地相關(guān)的近南北向分布的斷裂系統(tǒng)[25]。石炭紀(jì)博格達(dá)山前凹陷與阜康凹陷共同構(gòu)成了盆地南緣前陸盆地東段的前淵拗陷，石炭紀(jì)中央古隆起是盆地南緣前陸盆地東段的前緣隆起(圖7-B)，中央隆起帶東段石炭系多呈現(xiàn)與南緣前陸盆地相關(guān)的近東西向分布的斷裂系統(tǒng)[25]。石炭紀(jì)中央隆起東北部也是東北緣前陸盆地西段的前緣隆起。因此，中央隆起是石炭紀(jì)3個(gè)前陸盆地系統(tǒng)前緣隆起的疊置區(qū)。

b.目前對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地中、晚石炭世壓力環(huán)境存在不同觀點(diǎn)，有擠壓和拉張的爭議。通過新采集地震資料的分析，認(rèn)為中、晚石炭世中央隆起區(qū)主要處于擠壓環(huán)境，局部有拉張斷陷構(gòu)造特征(如東道海子凹陷區(qū))(圖6、圖7)。由于中央隆起是中、晚石炭世盆地西緣、南緣和東北緣3個(gè)前陸盆地前緣隆起的疊置區(qū)，來自不同方向的主壓應(yīng)力相互疊加，其中來自塔里木板塊向北的主壓應(yīng)力場最為強(qiáng)烈，導(dǎo)致中、晚石炭世中央隆起區(qū)大幅度隆升，形成近東西向展布的中央隆起構(gòu)造變形帶，石炭系內(nèi)斷裂十分發(fā)育，斷裂分布分區(qū)性明顯，多方向排列，斷面普遍較陡，斷裂樣式主要為基底卷入型的上沖、背沖或?qū)_斷裂類型(圖3、圖6、圖7)。強(qiáng)烈擠壓作用造成地層抬升遭受剝蝕，中央隆起區(qū)石炭系頂和松喀爾蘇下亞組(下火山巖段)頂為大規(guī)模削蝕不整合面，這種大規(guī)模削蝕不整合現(xiàn)象可一直向北延續(xù)到陸梁隆起東部地區(qū)[26]。中央隆起翼部可見石炭系沉積巖段向隆起方向超覆特征，也表明早石炭世中期中央隆起區(qū)處于擠壓隆升環(huán)境，因此，中央隆起在早海西構(gòu)造活動(dòng)期基本處于擠壓應(yīng)力環(huán)境。

c.石炭紀(jì)末期中央古隆起控制了上覆二疊系沉積與構(gòu)造格局的展布。由于晚石炭世—早二疊世中央古隆起大幅度隆升，致使中央古隆起區(qū)缺乏下二疊統(tǒng)的沉積，也使二疊紀(jì)盆地東、西拗陷區(qū)沉積和構(gòu)造特征差異明顯(圖3、圖6)。根據(jù)二疊紀(jì)末期原型盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨竅1]，盆地中部受石炭紀(jì)末期中央隆起的分隔明顯，分別形成盆地東部和西部拗陷，中央隆起對(duì)東部和西部拗陷具有明顯控制作用。二疊紀(jì)東、西拗陷沉積厚度和地層分布具有顯著差別，西部拗陷繼續(xù)受盆地西緣前陸盆地構(gòu)造作用的影響，在盆1井西凹陷和沙灣凹陷主要表現(xiàn)為大型前淵拗陷充填特征，凹陷下陷幅度大，沉積厚度巨大，地層發(fā)育齊全，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育；向東遠(yuǎn)離前淵帶中-下二疊統(tǒng)厚度急速變薄。受海西晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，東道海子凹陷區(qū)范圍擴(kuò)大，莫索灣凸起與白家海凸起分離，莫北凸起向西收縮，由東道海子凹陷和阜康凹陷組成的東部拗陷下陷幅度小，構(gòu)造活動(dòng)變?nèi)?，二疊系厚度較西部拗陷大幅度變薄，下二疊統(tǒng)基本缺失，中—上二疊統(tǒng)厚度也明顯變薄，東部拗陷發(fā)育中二疊統(tǒng)平地泉組和蘆草溝組湖相烴源巖[27]；西部拗陷發(fā)育下二疊統(tǒng)佳木河組、風(fēng)城組和中二疊統(tǒng)下烏爾禾組多套烴源巖。

d.根據(jù)火山巖地震反射特征可知(圖6、圖7、圖9)：石炭紀(jì)中央隆起區(qū)發(fā)育多火山口、多期噴發(fā)火山巖相系統(tǒng)，多數(shù)火山機(jī)構(gòu)發(fā)育時(shí)期在早石炭世中期，這與盆地東緣白堿溝露頭和莫深1井的松喀爾蘇下亞組火山巖樣品所確定的地質(zhì)時(shí)期相符合(圖4)。大量火山通道和爆發(fā)-溢流相火山巖體為中央隆起區(qū)石炭系油氣藏的形成提供了良好儲(chǔ)集空間，并且在晚石炭世至早二疊世中央隆起長時(shí)間暴露，石炭系頂部遭受長時(shí)期的風(fēng)化淋濾作用，易于形成火山巖風(fēng)化殼型儲(chǔ)層。目前盆地內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的石炭系油氣藏多為這種類型，特別是相鄰的五彩灣地區(qū)和盆1井西凹陷北坡石西16井區(qū)在石炭系頂部火山巖風(fēng)化殼型儲(chǔ)層中都發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)油氣流。中央隆起區(qū)斷裂發(fā)育，且與火山通道關(guān)系密切，長期處于構(gòu)造擠壓環(huán)境，并且斷裂帶發(fā)育，有利于裂縫的產(chǎn)生，這對(duì)火山巖儲(chǔ)層的改造具有重要作用。莫深1井石炭系鉆遇了大套凝灰?guī)r，且裂縫較發(fā)育，埋深>7 km的火山巖儲(chǔ)層孔隙度最大可達(dá)11.5%，錄井、氣測和測井解釋都發(fā)現(xiàn)了較為豐富的油氣顯示，并見到了點(diǎn)火可燃的天然氣[28]。莫深1井沒有在石炭系獲得工業(yè)油氣流的主要原因是沒有鉆遇最有利的火山巖相帶(圖5)，該井西北側(cè)發(fā)育爆發(fā)-溢流相火山巖體，是有利的火山巖油氣藏勘探目標(biāo)。因此，石炭紀(jì)中央隆起區(qū)發(fā)育由多火山口、多期噴發(fā)火山巖相系統(tǒng)控制的大規(guī)?；鹕綆r儲(chǔ)集層。

e.石炭紀(jì)末期中央古隆起是周緣石炭系、二疊系生烴凹陷油氣運(yùn)移的主要指向區(qū)，中央古隆起與石炭紀(jì)西部拗陷和南部拗陷直接相鄰，兩個(gè)拗陷區(qū)二疊系多套烴源巖發(fā)育，且松喀爾蘇組上亞組(沉積巖段)沉積厚度大，是石炭系主要烴源巖之一。阜康凹陷阜東斜坡區(qū)泉探1、泉26、泉39等井和博格達(dá)山前帶的博達(dá)1井都鉆遇松喀爾蘇組上亞組優(yōu)質(zhì)烴源巖(炭質(zhì)泥巖)(圖10)，楊帆等[29]研究推測阜東地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的天然氣藏可能源自阜康凹陷區(qū)的石炭系主力生烴灶?？堤?井油氣重大發(fā)現(xiàn)也進(jìn)一步證實(shí)了阜康凹陷石炭系和二疊系2套烴源巖的供烴能力強(qiáng)，具備形成大油氣田的資源條件[30]。北部五彩灣凹陷井下也鉆遇石炭系優(yōu)質(zhì)烴源巖，前人研究成果[22]表明其石炭系烴源巖具有良好的生烴潛力，且石炭系經(jīng)歷了多期充注成藏過程，是五彩灣—白家海地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)石炭系油氣藏的主要油氣來源。石炭紀(jì)中央隆起區(qū)在后期構(gòu)造演化時(shí)期都保持了大幅度隆起的古地貌特征[31](圖3)，是周緣凹陷石炭系烴源巖和二疊系烴源巖油氣生成運(yùn)移的主要指向區(qū)(圖3)。中央隆起區(qū)石炭系大量高陡斷裂和頂部多期不整面是油氣垂向和橫向運(yùn)移的主要通道。最有利的勘探區(qū)是與西部拗陷和阜康凹陷相鄰的中央隆起的西段和南段。

5 結(jié) 論

a.石炭紀(jì)末期準(zhǔn)噶爾盆地中部發(fā)育大規(guī)模古隆起——中央隆起，該古隆起發(fā)育于早石炭世中期(松喀爾蘇下亞組沉積末期)，并在晚石炭世—早二疊世長期處于大幅度隆升構(gòu)造發(fā)育期。中央隆起由莫索灣凸起、莫南凸起、白家海凸起、莫北凸起和東道海子凹陷、五彩灣凹陷組成。

b.中央隆起是中、晚石炭世盆地西緣、南緣和東北緣3個(gè)前陸盆地前緣隆起的疊置區(qū)，控制了上覆二疊系沉積與構(gòu)造格局的展布。

c.中、晚石炭世中央隆起區(qū)主要處于擠壓環(huán)境，局部有拉張斷陷構(gòu)造(如東道海子凹陷區(qū))。中央隆起區(qū)發(fā)育多火山口、多期噴發(fā)火山巖相系統(tǒng)控制的大規(guī)?；鹕綆r儲(chǔ)集層，多數(shù)火山機(jī)構(gòu)發(fā)育時(shí)期在早石炭世中期。

d.中央古隆起是石炭系、二疊系生烴凹陷油氣運(yùn)移的主要指向區(qū)，也是準(zhǔn)噶爾盆地深層油氣勘探的重要領(lǐng)域，最有利的勘探區(qū)位于中央隆起的西段和南段。