岩性油气藏  2023, Vol. 35 Issue (5): 81-91       PDF    
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准噶尔盆地东部帐篷沟地区中新生代构造事件及其油气地质意义
聂礼尚, 马静辉, 唐小飞, 杨智, 张婉金, 李鸿蕊     
新疆大学 地质与矿业工程学院, 乌鲁木齐 830047
摘要: 以野外露头、钻井、地震资料等为基础,通过区域性不整合面识别、磷灰石裂变径迹年龄分析及埋藏生烃史恢复等方法,对准噶尔盆地东部帐篷沟地区中新生代主要构造事件及其对油气成藏的影响进行了研究。研究结果表明:①帐篷沟地区中新生界存在4期区域性不整合,分别为侏罗系八道湾组与三叠系小泉沟群不整合(J1b/T2-3xq)、白垩系吐谷鲁群与侏罗系石树沟群不整合(K1tg/J2-3sh)、新近系沙湾组与白垩系吐谷鲁群不整合(N1s/K1tg)、第四系与新近系沙湾组不整合(Q/N1s),分别对应晚三叠世—早侏罗世挤压隆升、晚侏罗世—早白垩世挤压隆升、晚白垩世—古新世隆升掀斜和中新世至现今持续隆升剥蚀4期构造抬升事件;各期构造事件都具有明显的区域构造背景和褶皱、断裂等地质响应。②研究区晚三叠世—早侏罗世的隆升使得烃源岩生烃速率下降,油气热演化程度降低;晚侏罗世—早白垩世挤压隆升事件产生的断裂成为油气输导的有效通道,与油气充注期匹配良好,是油气成藏的关键性构造事件;晚白垩世—古新世隆升、中新世至现今持续隆升对后期油藏多具有改造和破坏作用;克拉美丽断裂的形成对研究区的油气成藏具有控制作用。③研究区油源主要来自于中二叠统平地泉组,成藏模式为近源侧向运移自生自储型,油气在背斜翼部岩性遮挡区和构造高部位成藏,构造运动产生的断裂和不整合面控制油气的平面分布;断裂、不整合面附近的二叠系平地泉组是油气勘探的有利区。
关键词: 克拉美丽断裂    不整合面    磷灰石裂变径迹    埋藏生烃史    构造油气藏    岩性油气藏    中新生代    帐篷沟地区    准噶尔盆地东部    
Meso-Cenozoic tectonic events and their petroleum geological significance in Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin
NIE Lishang, MA Jinghui, TANG Xiaofei, YANG Zhi, ZHANG Wanjin, LI Hongrui     
College of Geology and Mining Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047, Xinjiang, China
Abstract: On the basis of field outcrops, drilling and seismic data, through the methods of regional unconformity identification, apatite fission track age analysis and buried hydrocarbon generation history recovery, the main tectonic events of Meso-Cenozoic in Zhangpenggou area in the eastern Junggar Basin and their effects on hydrocarbon accumulation were studied. The results show that: (1)There are four stages of regional unconformity in the Meso-Cenozoic era in Zhangpenggou area, namely, the unconformity between Jurassic Badaowan Formation and Triassic Xiaoquangou Formation(J1b/T2-3xq), the unconformity between Cretaceous Tugulu Group and Jurassic Shishugou Group(K1tg/J2-3sh), the unconformity between Neogene Shawan Formation and Cretaceous Tugulu Group(N1s/K1tg)and the unconformity between Quaternary and Neogene Shawan Formation(Q/N1s), which respectively correspond to four tectonic uplift events, namely, the Late Triassic to Early Jurassic compressional uplift, Late Jurassic to Early Cretaceous compressional uplift, Late Cretaceous to Paleocene uplift and tilting, and Miocene to present continuous uplift and denudation. Each tectonic event has obvious regional tectonic background and geological response such as folds and faults.(2)The uplift of the Late Triassic to Early Jurassic in the study area resulted in a decrease in the rate of hydrocarbon generation of the source rocks and the thermal evolution of hydrocarbon. The fault generated by the Late Jurassic-Early Cretaceous compressional uplift event became an effective channel for hydrocarbon transmission, which matched well with the hydrocarbon filling period, and was a key structural event for hydrocarbon accumulation. Late Cretaceous to Paleocene uplift and tilting, and Miocene to present continuous uplift play a role in the reconstruction and destruction of later oil reservoirs. The formation of Kelameili fault has a controlling effect on hydrocarbon accumulation in the study area.(3)The oil source in the study area mainly comes from Middle Permian Pingdiquan Formation, and the reservoir accumulation model is near-source lateral migration self-generation and self-storage type. Hydrocarbon accmulated in lithologic shielding area and high structural parts of the anticline wing. The faults and unconformities generated by tectonic movement control the plane hydrocarbon distribution. The Permian Pingdiquan Formation near faults and unconformities is a favorable area for hydrocarbon exploration.
Key words: Kelameili fault    unconformity    apatite fission track    buried hydrocarbon generation history    structural reservoir    lithologic reservoir    Meso-Cenozoic    Zhangpenggou area    eastern Junggar Basin    
0 引言

帐篷沟地区位于准噶尔盆地东北部沙帐断褶带与石树沟凹陷相接处,北部与克拉美丽断裂带毗邻[1-3],油气资源丰富,多口探井具有油气显示,勘探潜力较大[4]。诸多学者对该区石油地质条件和构造事件做了研究,石油地质条件方面,张志杰等[5]通过详细的岩石学、沉积相以及烃源岩参数分析,指出平地泉组为区域内最重要的烃源岩,并探讨了平地泉组烃源岩沉积环境演化及分布;黄林军等[6]指出帐篷沟地区油气成藏模式为自生自储,构造事件对油气保存至关重要;刘俊榜等[7]认为该地区油气藏的平面分布与中新生代构造事件产生的断裂相伴而生、关系密切。构造事件方面,李振华[8]通过锆石和磷灰石裂变径迹数据,识别出晚侏罗世—早白垩世(160~90 Ma)存在构造抬升事件;宋继叶等[9]通过实测磷灰石裂变径迹方法识别出晚三叠世—早侏罗世(210~180 Ma)、晚侏罗世—早白垩世(160~80 Ma)2期构造抬升事件;Wu等[10]通过分析地震剖面并结合磷灰石裂变径迹数据识别出4期构造抬升事件,分别发生在中三叠世—早侏罗世(240~180 Ma)、晚侏罗世或早白垩世(140 Ma)、晚白垩世—古新世(100~60 Ma)、始新世至今(38~0 Ma)。由于中新生代复杂的构造背景,加之使用资料和方法的不同,目前学术界对构造事件的划分还未达成统一认识。此外,学者们在准噶尔盆地东部地区的勘探研究工作主要集中在区域南部和中部,特别是南部博格达山前地带,对北部帐篷沟地区的研究相对薄弱,对该地区中新生代构造事件发生期次、年代仍存争论,决定油气成藏的关键性构造事件仍不清晰,中新生代多期构造事件在油气成藏、成藏后改造或破坏过程中的影响也尚未厘清。

以地质、钻井和地震资料为基础,厘定准噶尔盆地东部帐篷沟地区区域性不整合面,并结合磷灰石裂变径迹数据,识别出关键构造抬升事件时期,弄清研究区在不同时期的构造变形特征与叠合演化过程,以期明确中新生代多期构造事件与油气成藏要素、成藏过程、早期油藏改造之间的关系,为该区下一步油气勘探提供科学依据。

1 地质概况

准噶尔盆地位于中亚造山带南部,北邻西伯利亚板块,西邻哈萨克斯坦板块,南接塔里木板块,为典型大型叠合盆地,油气资源丰富[11-12](图 1a)。研究区帐篷沟地区位于准噶尔盆地东北部,北接克拉美丽山,南邻沙奇凸起,整体呈北东向展布(图 1b)。自中生代以来,该区受多期构造运动影响,经历了复杂的演化过程[11, 13-14],古生界和中新生界从帐篷沟背斜核部至东西两翼地层逐渐年轻,呈近对称式分布,地层倾角中等—平缓(图 1c)。

下载原图 图 1 准噶尔盆地构造位置(a)、盆地东北部构造单元划分(b)(据文献[12]修改)及帐篷沟地区地质构造图(c) Fig. 1 Tectonic setting of Junggar Basin(a), structural units division in northeastern Junggar Basin(b)and geological structure outline of Zhangpenggou area(c)

帐篷沟地区古生代出露石炭系巴塔玛伊内山组(C2b),二叠系赤底组(P1c)和平地泉组(P2p),从实际勘探来看,平地泉组烃源岩厚度大、分布广,是区域内最重要的现实性烃源岩。中新生界自下而上为三叠系上仓房沟群(T1ch)、小泉沟群(T2-3xq),侏罗系八道湾组(J1b)、三工河组(J2s)、西山窑组(J2x)、石树沟群(J2-3sh),白垩系吐谷鲁群(K1tg),新近系沙湾组(N1s)以及第四系(Q)(图 2)。由于多期构造运动的影响,中新生代地层遭受了不同程度地强烈改造和剥蚀,白垩系以下地层发生强烈褶皱变形,以上地层构造变形强度相对减弱,但剥蚀程度很大[15]

下载原图 图 2 准噶尔盆地东部帐篷沟地区岩性地层综合柱状图(修改自卡拉麦里山幅,1965) Fig. 2 Stratigraphic column of Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin

研究区主要构造为近南北走向的断背斜构造,在中新生代挤压背景下形成,可分为早期东西向挤压和晚期南北向挤压2个阶段[16-17]。晩侏罗世,在克拉美丽断裂带脆性左行平移活动产生的东西向挤压应力下,早期近南北向褶皱形成;古近纪初,在克拉美丽断裂带脆性逆冲活动产生的南北向挤压应力的叠加下,现今的断背斜形成[18]。研究区最大规模的断裂为高角度的帐东断裂,断裂性质为逆冲断裂,是准噶尔盆地东北部重要的控凸构造。

2 构造事件 2.1 不整合面

自中新生代以来,准噶尔盆地东部地区经历了复杂的构造变形,形成了多期不整合。根据帐篷沟地区的野外露头、地震和钻井资料识别出中新生代存在4期区域性不整合,分别为侏罗系八道湾组与三叠系小泉沟群不整合(J1b/T2-3xq)、白垩系吐谷鲁群与侏罗系石树沟群不整合(K1tg/J2-3sh)、新近系沙湾组与白垩系吐谷鲁群不整合(N1s/K1tg)、第四系与新近系沙湾组不整合(Q/N1s)。

2.1.1 野外露头

研究区野外露头展示了第四系(Q)和新近系沙湾组(N1s)、白垩系吐谷鲁群(K1tg)和新近系沙湾组(N1s)、侏罗系八道湾组(J1b)和三叠系小泉沟群(T2-3xq)地层之间的野外不整合接触界面(图 3)。新近系沙湾组岩性主要为浅褐色、灰色砂岩、砾岩,与上覆第四系和下伏白垩系吐谷鲁群均呈角度不整合接触。侏罗系八道湾组主要岩性为黄色、灰色、白色石英玛瑙砾岩、砂质泥岩夹砾岩及含铁砂岩,与下伏三叠系小泉沟群呈角度不整合接触。

下载原图 图 3 准噶尔盆地东部帐篷沟地区野外露头不整合接触界面 (a)第四系 Q/新近系沙湾组 N1s、新近系沙湾组 N1s/白垩系吐谷鲁 群 K1tg;(b)侏罗系八道湾组 J1b/三叠系小泉沟群 T2-3xq。 Fig. 3 Field unconformity contact interface in Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin
2.1.2 测井剖面

根据帐篷沟地区重点探井资料,分别建立南北向、东西向2条连井剖面,以反映不同年代地层的展布特征及不整合接触关系。

南北向剖面(大8井—石树1井—大2井—大4井—大3井)(图 4a)显示,帐篷沟地层整体具有北高南低的特征,发育4期不整合:①二叠系、三叠系沉积厚度大,且由北向南地层厚度呈减小趋势,此时的沉积中心在北侧,下三叠统上仓房沟群与下伏二叠系呈角度不整合接触;②侏罗系整体向北抬升,底界不整合在剖面上非常明显;③南部大2井和大4井钻遇中—上侏罗统石树沟群,而北部石树1井和大6井未钻遇该地层,石树沟群由于后期构造运动导致部分地区被部分剥蚀,与上覆白垩系地层呈角度不整合接触;④南部大8井、石树1井钻遇下白垩统吐谷鲁群,北部大2井、大4井、大3井钻井结果均显示该地层缺失,地层尖灭点位于石树1井与大2井之间,吐谷鲁群向北超覆尖灭,与上覆古近系呈角度不整合接触,古近系地层只在大8井有钻井显示,大2井、大4井、大3井新生代地层几乎全部缺失。

下载原图 图 4 准噶尔盆地东部帐篷沟南北向(a)及东西向(b)连井剖面(剖面位置见图 1b) 注:C. 石炭系;P. 二叠系;T1ch. 三叠系上仓房沟群;T2-3xq. 三叠系小泉沟组;J1b. 侏罗系八道湾组;J1s. 侏罗系三工河组;J2x. 侏罗系西山窑组;J2-3sh. 侏罗系石树沟群;K1tg. 白垩系吐谷鲁群;N1s. 新近系沙湾组。 Fig. 4 NS well-tie profile(a)and WE well-tie profile(b)of Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin

东西向连井剖面(火南5井—帐6井—帐5井—大2井—大7井)(图 4b)显示,研究区内主要构造帐篷沟背斜对地层东西向分布具有控制作用,背斜核部构造高部位帐5井新生代遭遇强烈剥蚀,仅残留三叠系上仓房沟群,上覆地层均遭剥蚀;两翼地层向背斜核部方向被削蚀,远离背斜核部的火南5井、大7井钻遇地层较全,沉积厚度大。帐东逆断裂是控制帐篷沟背斜的关键构造,使得帐篷沟断背斜构造具有前翼短、后翼长,前翼陡、后翼缓的特点。该剖面新生代的剥蚀情况与南北向连井剖面显示一致,地层不整合接触关系也具有一致性。

2.1.3 地震剖面

从研究区北西—南东向地震测线追踪中新生代地震地质层位,识别出3期区域不整合(图 5)。

下载原图 图 5 准噶尔盆地东部帐篷沟地区地震解释剖面(剖面位置见图 1b) 注:图(b),(c),(d)分别为图(a)中的b,c,d点的放大图。 Fig. 5 Seismic interpretation sections of Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin

(1)T—J不整合。三叠纪末—侏罗纪初是准噶尔盆地东部地区一次重要构造运动时期,侏罗系底界八道湾组(J1b)超覆在中—上三叠统小泉沟群(T2-3xq)之上,该不整合为发育在整个准噶尔盆地东部地区的区域性不整合(图 5b)。三叠纪末产生的南北向挤压应力导致接触面为高角度不整合接触。

(2)J—K不整合。J—K不整合为整个准噶尔盆地发育的区域性不整合。侏罗纪末期,克拉美丽山再次抬升并在盆地内形成帐北断褶带,盆地东北部凹凸相间的“棋盘式”格局得到强化改造[19-20]。研究区进一步隆起使侏罗系遭受强烈剥蚀,白垩系吐谷鲁群(K1tg)不整合覆盖在侏罗系之上,低角度削截下伏侏罗系(图 5c)。白垩系在背斜核部缺失,底界不整合面后期发生了褶皱变形,指示更晚期的构造运动。

(3) K—N不整合。白垩纪以来,克拉美丽山的活动强度大大减弱,对研究区的影响减弱。来自博格达的隆升和来自南部的挤压渐强,逐渐超过来自北部的挤压应力影响。白垩纪末期,在喜山运动的影响下,准噶尔盆地东部开始整体隆升并整体向西南方向掀斜,帐篷沟地区构造抬升作用有所加强,不整合构造行迹主要表现为新近系沙湾组地层对白垩统地层的削截(图 5d)

2.2 磷灰石裂变径迹年龄

调研准噶尔盆地东部帐篷沟周缘地区的磷灰石裂变径迹数据(表 1),发现样品岩性以砂岩为主,部分为花岗岩,另有少量的闪长岩、凝灰岩,测试矿物均为磷灰石;样品中值年龄为197.0~41.6 Ma,所有样品的表观年龄都远小于其真实地质体的年龄,说明均经历了不同程度的退火作用,磷灰石径迹长度为11.10~14.60 μm,标准差为0.22~2.70 μm,小于原始径迹长度16.30 μm,属于较短径迹,反映经历的退火作用较强。磷灰石裂变径迹年龄分布直方图显示年龄组具多峰分布特点,表明岩体经历了复杂的冷却隆升历史(图 6)。

下载CSV 表 1 准噶尔盆地东部帐篷沟周缘地区磷灰石裂变数据统计表(数据来源自文献[9-10, 21-23]) Table 1 Apatite fission data of the surrounding areas of Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin
下载原图 图 6 准噶尔盆地东部帐篷沟地区磷灰石裂变径迹年龄直方图 Fig. 6 Apatite fission track age histogram of Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin
2.3 不整合面和构造事件匹配关系

通过对区域不整合面的识别以及调研得到的磷灰石裂变径迹测年数据分析,识别出准噶尔盆地东北部自中生代以来存在4次构造隆升:晚三叠世—早侏罗世、晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古新世,中新世至现今。其中侏罗纪末期的隆升最为明显,构造隆升时期与测井、地震资料分析的区域不整合面匹配关系较好。

(1) 晚三叠世—早侏罗世挤压隆升。三叠纪,准噶尔地块已经演化成刚性地块,并进入陆内盆地的统一沉积阶段。三叠纪末期,区域构造活动出现了一个高峰,在北北东—南南西向的挤压应力背景之下,克拉美丽断裂带上盘向南产生脆性逆冲活动;北北东—近南北向构造叠加改造早期的近北西—北西西向构造,棋盘格状构造格局在准噶尔盆地东部地区基本形成,研究区地层整体抬升,隆升高处受到剥蚀,与侏罗系地层形成区域性不整合接触[24-25]

(2) 晚侏罗世—早白垩世挤压隆升。早侏罗世—中侏罗世,准噶尔盆地东部地区整体处于相对松弛伸展的区域构造背景之下,帐篷沟地区再次进入稳定沉降期,开始填平补齐式沉积,有机质在此时开始大量生烃。晚侏罗世,在东西向强烈挤压应力影响下,克拉美丽断裂带产生脆性左行平移活动,在盆地内形成帐北断褶带、北三台凸起和三台凸起。自此,山前西端统一凹陷的构造格局被改变[1, 14, 26]。研究区地层开始大范围隆升并长时期遭受剥蚀,晚侏罗世地层被剥蚀殆尽,使白垩系吐谷鲁群不整合覆盖在中侏罗统西山窑组之上。同时,中二叠世—晚三叠世帐北断裂带形成的褶皱和断裂幅度进一步变大,准噶尔盆地东部地区棋盘格状构造格局进一步强化并最终定型。此后,先期形成的断裂、褶皱构造经此次运动后基本停止活动。

(3) 晚白垩世—古新世隆升掀斜。白垩纪,研究区的构造运动相比侏罗纪已经大幅减弱,沉降中心向西迁移,准噶尔盆地东部整体处于抬升剥蚀阶段。一方面,克拉美丽山和博格达山的活动仍然持续,但强度已明显变弱;另一方面博格达的隆升和来自南部的挤压逐渐增强,来自南部的挤压应力影响逐渐超过来自北部挤压应力的影响。早白垩世,准噶尔盆地东部地形呈东南高、西北低,吐谷鲁群沉积局限于区域西北部,为席状展布的一套河流及洪积平原沉积,湖盆水体总体处于快速萎缩状态。晚白垩纪,由于板块的碰撞,准噶尔盆地东部地区开始整体隆升并向西南方向掀斜,帐篷沟地层整体抬升剥蚀,上白垩统被剥蚀殆尽。

(4) 中新世至现今持续隆升剥蚀。中新世以来,区域构造应力较白垩世发生了明显的变化,东北与西北方向的作用力减弱,源自南部新特提斯构造域的挤压应力在准噶尔盆地东部地区的构造演化影响中明显占优势,此时构造活动集中于南侧。南缘表现为强烈的逆冲断裂作用,该地区也进一步向南—西南方向掀斜。北部克拉美丽山一带成为前缘隆起,使得北区的一部分地区构造运动以差异升降为主[26]。帐篷沟表现为地层持续地整体抬升,新生代大部分地层被剥蚀。

3 构造事件与油气成藏 3.1 埋藏生烃史

准噶尔盆地东部帐篷沟地区埋藏史恢复所需基础地质数据来源于新疆油田,包括分层数据、地层厚度及岩性数据;中新生代埋藏史剥蚀量计算采用声波时差法,通过趋势法确定二叠系、三叠系、侏罗系的剥蚀厚度;古地温梯度参考帐篷沟邻区五彩湾地区,并结合已有的对准噶尔盆地东部地区古地温场的研究成果[27-29],得到二叠系至今的地温梯度。基于上述数据及基础地质资料,运用BasinMod盆地模拟软件对研究区典型井进行盆地埋藏史、成熟史一维模拟分析,得到典型井的埋藏生烃史曲线图。

二叠纪以来,帐篷沟地区处于稳定的大型陆内坳陷演化阶段,构造活动弱,在辫状河三角洲-湖泊沉积环境下,区域地层整体沉降,持续接受碎屑沉积,中二叠统平地泉组发育的油页岩、泥岩,成为研究区最重要的烃源岩。单井热演化史(图 7)显示:三叠纪中期帐篷沟地区油气进入生烃门限,此时烃源岩成熟度较低,油气尚未大量生成;三叠纪末克拉美丽造山带向盆地逆冲,帐篷沟地区隆升剥蚀,生烃过程发生停滞[4];早—中侏罗世,研究区在伸展构造背景之下再次进入稳定沉降期,此时地层达到最大埋深,二叠系烃源岩开始大量生烃,进入主力生烃期;晚侏罗世,帐篷沟地区受到稳定的近东西向挤压应力,南北向断背斜构造初步形成,研究区遭到不同程度的抬升,之上被白垩系地层不整合覆盖,此阶段抬升剥蚀使二叠系烃源岩埋藏变浅,地层冷却,温度降低,生烃速率逐渐下降为零。整体而言,帐篷沟地区烃源岩的生烃过程受构造作用的控制,早期演化程度达到生烃门限,后期随构造事件的发生,地层抬升,生烃速率减缓或停滞,属于早生晚滞型成烃演化模式。

下载原图 图 7 准噶尔盆地东部帐篷沟地区石树1井中新生代埋藏生烃史 Fig. 7 Meso-Cenozoic buried hydrocarbon generation history of well Shishu-1 in Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin
3.2 构造事件对油气成藏的影响

钻井揭露的研究区烃源岩为上石炭统巴塔玛依内山组和中二叠统平地泉组,其中,赋存于中二叠统平地泉组的油页岩、云质灰岩、泥岩及灰质泥岩是该区最重要的烃源岩。已有多口探井在平地泉组有油气显示,且该套烃源岩有机质类型好、丰度高,也是区内最重要的现实性烃源岩,为研究区提供了充足的油气来源。油气在三叠世中期开始生烃,并在侏罗纪中期达到生烃高峰,晚侏罗世在东西向挤压应力之下圈闭形成,断层活动强烈,油气沿复杂的断裂-不整合输导体系在构造高部位成藏,原油的形成呈近源成藏的特点,成藏模式为近源侧向运移自生自储型[5-8](图 8)。

下载原图 图 8 准噶尔盆地东部帐篷沟地区二叠系平地泉组油气成藏模式及成藏事件(剖面位置见图 1c) Fig. 8 hydrocarbon accumulation model and event of Permian Pingdiquan Formation in Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin

通过对帐篷沟地区中新生代主要构造事件、构造演化过程及油气地质特征的研究,分析晚三叠世—早侏罗世、晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古新世、中新世至今共4期构造事件对该区油气运聚的影响。三叠纪准噶尔盆地东部地区进入了稳定的大型陆内坳陷发育阶段[30]。随时间和埋深的增加,中三叠统达到生烃门限,开始生烃;晚三叠世—早侏罗世,克拉美丽断裂带向南逆冲,研究区整体抬升,在隆升高处受到强烈剥蚀,生烃速率减小,油气尚未大量生成。侏罗纪,准噶尔盆地东部地区原有的构造格局再次改变。侏罗纪早—中期,盆地处于伸展构造背景下,构造运动稍弱,整体属于大型浅水泛盆沉积[30],克拉美丽山前地带地层沉降,接受沉积,达到最大埋深,研究区二叠系烃源岩达到生烃高峰期。晚侏罗世—早白垩世,研究区构造活动十分强烈,受近东西向挤压应力的影响,断背斜初步形成,成为油气储集的有利场所,该时期产生的断裂和油气成藏期匹配良好,成为油气运移的重要通道,油气在侏罗纪晚期成藏。白垩纪,研究区构造活动强度减弱。晚白垩世—古新世,克拉美丽西段的盆山活动带的构造活动再次加剧,并向盆地逆冲,研究区地层整体抬升并向南发生大幅度翘倾,地层抬升剥蚀,上白垩统地层全部缺失,生烃过程发生停滞。中新世至现今,南部新特提斯构造域的挤压应力导致克拉美丽山频繁地隆升,该时期构造挤压造成的效应主要体现在对山前构造带的改造,研究区持续隆升,构造作用对油藏以破坏作用为主,断裂活动程度增加,油气沿断裂再次发生运移,对于先期形成的油气藏更多起破坏作用。

综合分析认为,中新生代以来控制研究区油气成藏的关键构造事件是晚侏罗世—早白垩世挤压隆升,产生的强烈构造应力使得烃源岩排烃、断裂-不整合输导体系、断背斜构造等作用相互综合,油气在该时期聚集成藏。由于帐篷沟地区处于盆山过渡带这一特殊的地理位置,构造事件对该区的控制作用都是通过克拉美丽断裂带来实现。

3.3 油气分布特征

前期勘探和研究已经证实,准噶尔盆地东部发现的众多油气藏的分布和断裂及不整合面密切相关[31-33]。区域北部的火烧山油田东侧,沿火东逆断裂在其上盘自北向南发现了火烧山背斜油藏、火南背斜油藏以及火8井岩性油藏;在火烧山油田西侧,紧靠沙东逆断裂下盘由北向南发现了沙东1井断鼻油藏和沙东2井断块油藏[34],断裂构造及不整合控制了油气平面分布,研究区的油气分布也符合该特征。对油气的运聚模式(图 9)进行分析发现,帐篷沟地区二叠系烃源岩生成的油气一方面沿着不整合面向构造高部位运移,另一方面沿着断裂运移到二叠系平地泉组顶部不整合面,在背斜核部或翼部凸起遮挡区成藏。后期构造运动产生的连源断裂成为油气垂向运移的通道,油气沿断裂构造向上转移或逸散。

下载原图 图 9 准噶尔盆地东部帐篷沟地区油气平面分布 注:C. 石炭系;P2p. 二叠系平地泉组;T1ch. 三叠系上仓房沟群;T2-3xq. 三叠系小泉沟组;J1b. 侏罗系八道湾组;J1s. 侏罗系三工河组;J2x. 侏罗系西山窑组;J2-3sh. 侏罗系石树沟群;K1tg. 白垩系吐谷鲁群;N1s. 新近系沙湾组。 Fig. 9 Hydrocarbon distribution in Zhangpenggou area, eastern Junggar Basin

新生代以来,构造运动对油气的改造更多的是破坏作用。帐篷沟地区地层的抬升与翘倾使得背斜圈闭要素改变,油藏的容积减小,油气沿易溢出点泄露,但并没有破坏圈闭的完整性。此时产生的断裂多为大型断裂,活动强烈,不利于油藏的保存,多造成先期油气聚集的调整乃至破坏,与油气的分布关系不大。综合分析认为,帐篷沟地区断裂、不整合面附近的二叠系平地泉组是油气聚集的有利区。

4 结论

(1) 准噶尔盆地东部帐篷沟地区中新生代主要发生了4期构造抬升事件,分别是晚三叠世—早侏罗世挤压隆升、晚侏罗末—早白垩世挤压隆升、晚白垩世—古新世隆升掀斜以及中新世至今持续隆升,每期构造事件和地层不整合、构造变形或磷灰石裂变径迹年龄均有良好的匹配关系。

(2) 研究区晚三叠世—早侏罗世的隆升事件使得生烃速率下降,晚侏罗世—早白垩世挤压调整对油气成藏起决定性作用,油气在此时成藏,晚白垩世—古新世隆升掀斜以及中新世至今持续隆升对油藏起改造和破坏作用。

(3) 研究区的成藏模式为近源侧向运移自生自储型,在背斜翼部岩性遮挡区和构造高部位成藏,构造运动产生的断裂和不整合面控制着区域油气的平面分布,断裂、不整合面附近的二叠系平地泉组是油气勘探的有利地带。

参考文献
[1]
钱永新, 邹阳, 赵辛楣, 等. 准噶尔盆地玛湖凹陷玛页1井二叠系风城组全井段岩心剖析与油气地质意义. 油气藏评价与开发, 2022, 12(1): 204-214.
QIAN Yongxin, ZOU Yang, ZHAO Xinmei, et al. Full core analysis and petroleum geological significance of Permian Fengcheng Formation in Well-MY1, Mahu Sag. Reservoir Evaluation and Development, 2022, 12(1): 204-214. DOI:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2022.01.018
[2]
曲国胜, 卢苗安, 李涛, 等. 准东—帐北构造与油气预测. 新疆石油地质, 2008, 29(4): 448-451.
QU Guosheng, LU Miaoan, LI Tao, et al. Zhundong-Zhangbei structure and its oil-gas prediction. Xinjiang Petroleum Geology, 2008, 29(4): 448-451.
[3]
王然, 何文军, 赵辛楣, 等. 准噶尔盆地吉174井芦草沟组页岩油地质剖面分析. 油气藏评价与开发, 2022, 12(1): 192-203.
WANG Ran, HE Wenjun, ZHAO Xinmei, et al. Geological section analysis of shale oil in Lucaogou Formation of Well-Ji-174, Junggar Basin. Reservoir Evaluation and Development, 2022, 12(1): 192-203.
[4]
郑孟林, 田爱军, 杨彤远, 等. 准噶尔盆地东部地区构造演化与油气聚集. 石油与天然气地质, 2018, 39(5): 907-917.
ZHENG Menglin, TIAN Aijun, YANG Tongyuan, et al. Structural evolution and hydrocarbon accumulation in the eastern Junggar Basin. Oil & Gas Geology, 2018, 39(5): 907-917.
[5]
张志杰, 成大伟, 周川闽, 等. 准噶尔盆地石树沟凹陷平地泉组细粒岩特征及其对准东北地区页岩油勘探的指示意义. 天然气地球科学, 2021, 32(4): 562-576.
ZHANG Zhijie, CHENG Dawei, ZHOU Chuanmin, et al. Characteristics of fine-grained rocks of Pingdiquan Formation in Shishugou Sag, Junggar Basin and its significance for shale oil exploration in the Junggar Basin. Natural Gas Geosciences, 2021, 32(4): 562-576.
[6]
黄林军, 潘建国, 魏东涛, 等. 准东地区油气成藏条件及聚集规律. 石油天然气学报, 2012, 34(9): 42-48.
HUANG Linjun, PAN Jianguo, WEI Dongtao, et al. Reservoir forming conditions and accumulation rules of hydrocarbon in Zhundong area. Journal of Oil and Gas Technology, 2012, 34(9): 42-48. DOI:10.3969/j.issn.1000-9752.2012.09.009
[7]
刘俊榜, 李培俊, 胡智, 等. 准噶尔盆地东部地区燕山运动期断裂控藏机制. 新疆石油地质, 2014, 35(1): 5-11.
LIU Junbang, LI Peijun, HU Zhi, et al. Hydrocarbon accumulation mechanisms controlled by Yanshanian faults in eastern Junggar Basin. Xinjiang Petroleum Geology, 2014, 35(1): 5-11.
[8]
李振华. 准噶尔盆地北部燕山期构造事件及其古地温特征分析[D]. 西安: 西北大学, 2011.
LI Zhenhua. Analysis on the tectonic events and paleo-geothermal feature of Yanshanian characteristics in northern Junggar Basin[D]. Xi'an: Northwestern University, 2011.
[9]
宋继叶, 秦明宽, 蔡煜琦, 等. 准东构造隆升对砂岩型铀成矿作用的制约: 磷灰石裂变径迹证据. 地球科学, 2019, 44(11): 3910-3925.
SONG Jiye, QIN Mingkuan, CAI Yuqi, et al. Uplift-denudation of orogenic belts control on the formation of sandstone type uranium (u) deposits in eastern Junggar, northwest China: Implications from apatite fission track (AFT). Earth Science, 2019, 44(11): 3910-3925.
[10]
WU Zhaojiang, HAN Xiaozhong, JI Hui, et al. Mesozoic-Cenozoic tectonic events of eastern Junggar Basin, NW China and their significance for uranium mineralization: Insights from seismic profiling and AFT dating analysis. Ore Geology Reviews, 2021, 139: 1-16.
[11]
印森林, 陈恭洋, 许长福, 等. 陆相混积细粒储集岩岩相构型及其对甜点的控制作用: 以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油为例. 石油与天然气地质, 2022, 43(5): 1180-1193.
YIN Senlin, CHEN Gongyang, XU Changfu, et al. Lithofacies architecture of lacustrine fine-grained mixed reservoirs and its control over sweet spot: A case study of Permian Lucaogou Formation shale oil reservoir in the Jimsar Sag, Juggar Basin. Oil & Gas Geology, 2022, 43(5): 1180-1193.
[12]
ZHANG Lei, HE Dengfa, YI Zhi, et al. Tectonic relationship between the Kelameili range and the Dajing depression: Insights into the Carboniferous tectonic-sedimentary framework. Petroleum Exploration and Development, 2020, 47(1): 30-45.
[13]
易泽军, 何登发. 准噶尔盆地东部构造地层层序及盆地演化. 石油与天然气地质, 2018, 39(5): 932-942.
YI Zejun, HE Dengfa. Tectono-stratigraphic sequence and basin evolution of the eastern Junggar Basin. Oil & Gas Geology, 2018, 39(5): 932-942.
[14]
岳婷. 准东地区二叠纪以来构造格局演化及其对源岩的控制[D]. 青岛: 中国石油大学(华东), 2016.
YUE Ting. The research on tectonic evolution pattern of the eastern Junggar Basin since the Permian and its control on the source rocks[D]. Qingdao: China University of Petroleum (East China), 2016.
[15]
王彦君. 准噶尔盆地多期构造控藏作用及深层油气勘探[D]. 南京: 南京大学, 2020.
WANG Yanjun. Controlling of multiple-phase tectonics on petroleum accumulation in the Junggar Basin: Implications for deepseated petroleum exploration[D]. Nanjing: Nanjing University, 2020.
[16]
高长海, 彭浦, 李本琼. 不整合类型及其控油特征. 岩性油气藏, 2013, 25(6): 1-7.
GAO Changhai, PENG Pu, LI Benqiong. Unconformity types and their constraints on hydrocarbon behavior. Lithologic Reservoirs, 2013, 25(6): 1-7.
[17]
王绪龙, 唐勇, 陈中红, 等. 新疆北部石炭纪岩相古地理. 沉积学报, 2013, 31(4): 571-579.
WANG Xulong, TANG Yong, CHEN Zhonghong, et al. Carboniferous lithofacies paleogeography in the north of Xinjiang. Acta Sedimentologica Sinica, 2013, 31(4): 571-579.
[18]
易泽军. 准噶尔盆地东部二叠系地质结构及成因机制[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2018.
YI Zejun. Permian geological architecture and formation mechanism of eastern Junggar Basin[D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2018.
[19]
蒋艳霞, 文华国, 张航, 等. 准东阜东斜坡区齐古组砂岩成岩作用研究. 岩性油气藏, 2015, 27(6): 78-86.
JIANG Yanxia, WEN Huaguo, ZHANG Hang, et al. Diagenesis of sandstone reservoirs of Qigu Formation in Fudong slope area, eastern Junggar Basin. Lithologic Reservoirs, 2015, 27(6): 78-86.
[20]
张文文, 韩长城, 田继军, 等. 吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组层序地层划分及演化特征. 岩性油气藏, 2021, 33(5): 45-58.
ZHANG Wenwen, HAN Changcheng, TIAN Jijun, et al. Sequence stratigraphy division and evolutionary features of Permian Lucaogou Formation in Jimsar Sag. Lithologic Reservoirs, 2021, 33(5): 45-58.
[21]
李丽, 陈正乐, 祁万修, 等. 准噶尔盆地周缘山脉抬升-剥露过程的FT证据. 岩石学报, 2008, 24(5): 1011-1020.
LI Li, CHEN Zhengle, QI Wanxiu, et al. Apatite fission track evidence for uplifting-exhumation processes of mountains surrounding the Junggar Basin. Acta Petrologica Sinica, 2008, 24(5): 1011-1020.
[22]
XIANG Dunfeng, ZHANG Zhiyong, XIAO Wenjiao, et al. Episodic Meso-Cenozoic denudation of Chinese Tianshan: Evidence from detrital apatite fission track and zircon U-Pb data, southern Junggar Basin margin, NW China. Journal of Asian Earth Sciences, 2019, 175: 199-212.
[23]
李玮. 准噶尔西北缘造山带中生代盆地形成机制及构造演化[D]. 北京: 中国地质科学院, 2007.
LI Wei. Formation mechanism and tectonic evolution of Mesozoic basins in the northwestern margin of Junggar orogenic belt[D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences, 2007.
[24]
潘长春, 周中毅, 王庆隆. 利用磷灰石裂变径迹研究准噶尔盆地生油层热史. 石油与天然气地质, 1989, 10(1): 35-39.
PAN Changchun, ZHOU Zhongyi, WANG Qinglong. Study of thermal history of source beds in Junggar Basin by apatite fissiontrack. Oil & Gas Geology, 1989, 10(1): 35-39.
[25]
吴孔友, 查明, 王绪龙, 等. 准噶尔盆地构造演化与动力学背景再认识. 地球学报, 2005, 26(3): 217-222.
WU Kongyou, ZHA Ming, WANG Xulong, et al. Further researches on the tectonic evolution and dynamic setting of the Junggar Basin. Acta Geoscientica Sinica, 2005, 26(3): 217-222.
[26]
刘啸虎. 准噶尔盆地克拉美丽山前构造及演化特征分析研究[D]. 成都: 西南石油大学, 2016.
LIU Xiaohu. Analysis and study on the structure and evolution characteristics of Kelameli Piedmont in Junggar Basin[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2016.
[27]
张惠蓉, 宋运维. 火烧山油田地热流值测定. 新疆石油地质, 1993, 14(4): 314-317.
ZHANG Huirong, SONG Yunwei. Heat flow measurements of Huoshaoshan oilfield. Xinjiang Petroleum Geology, 1993, 14(4): 314-317.
[28]
邱楠生, 王绪龙, 杨海波, 等. 准噶尔盆地地温分布特征. 地质科学, 2001, 36(3): 350-358.
QIU Nansheng, WANG Xulong, YANG Haibo, et al. The characteristics of temperature distribution in the Junggar Basin. Chinese Journal of Geology, 2001, 36(3): 350-358.
[29]
王社教, 胡圣标, 汪集. 准噶尔盆地热流及地温场特征. 地球物理学报, 2000, 43(6): 771-779.
WANG Shejiao, HU Shengbiao, WANG Ji. The characteristics of heat flow and geothermal fields in Junggar Basin. Chinese Journal of Geophysics, 2000, 43(6): 771-779.
[30]
陈发景, 汪新文, 汪新伟. 准噶尔盆地的原型和构造演化. 地学前缘, 2005, 12(3): 77-89.
CHEN Fajing, WANG Xinwen, WANG Xinwei. Prototype and tectonic evolution of the Junggar Basin, northwestern China. Earth Science Frontiers, 2005, 12(3): 77-89.
[31]
郑孟林, 邱小芝, 何文军, 等. 西北地区含油气盆地动力学演化. 地球科学与环境学报, 2015, 37(5): 1-16.
ZHENG Menglin, QIU Xiaozhi, HE Wenjun, et al. Geodynamic evolution of petroliferous basins in northwest China. Journal of Earth Sciences and Environment, 2015, 37(5): 1-16.
[32]
余兴, 尤新才, 白雨, 等. 玛湖凹陷南斜坡断裂识别及其对油气成藏的控制作用. 岩性油气藏, 2021, 33(1): 81-89.
YU Xing, YOU Xincai, BAI Yu, et al. Identification of faults in the south slope of Mahu Sag and its control on hydrocarbon accumulation. Lithologic Reservoirs, 2021, 33(1): 81-89.
[33]
付广, 王宇鹏. 断裂密集带及附近下生上储式油气富集的控制因素. 岩性油气藏, 2018, 30(2): 23-29.
FU Guang, WANG Yupeng. Controlling factors of hydrocarbon enrichment with the type of "below source and upper reservoir" in fault concentrated zones and nearby. Lithologic Reservoirs, 2018, 30(2): 23-29.
[34]
樊妍, 王绪龙, 向才富, 等. 准噶尔盆地东部二叠系平地泉组烃源岩富集规律与主控因素. 现代地质, 2022, 36(4): 1105-1117.
FAN Yan, WANG Xulong, XIANG Caifu, et al. Enrichment patterns and main controlling factors of source rocks in the Permian Pingdiquan Formation, eastern Junggar Basin. Geoscience, 2022, 36(4): 1105-1117.