库车前陆盆地克拉苏构造带的构造特征与油气

1、库车前陆盆地克拉苏构造带的构造特征与油气摘要克拉苏构造带位于库车前陆盆地的北侧，由浅部和深部两个层次的构造组成，上、下不同层次的构造具有不一致性。浅部层次的构造主要为断层传播褶皱、断层传播-滑脱褶皱，这些构造的突破断层发育，不利于油气的保存;深部层次的构造主要为被动顶板双重构造、突发构造和断层转折褶皱，这些构造在走向上相互转变，构成了本区最有利的构造圈闭。断裂是本区最重要的构造，它不仅是烃源岩排烃的有效机制，而且是油气运移的通道。关键词库车前陆盆地克拉苏构造带断层相关褶皱被动顶板双重构造构造与油气关系1区域地质概况库车前陆盆地是塔里木盆地北缘的一个重要构造单元，位于塔里木盆地与天山造山带交接部

2、位，是一个叠置在二叠纪至三叠纪前陆盆地之上的新生代再生前陆盆地1，其中主要沉积了一套巨厚的陆相沉积。三叠系为湖泊相沉积，边缘为三角洲相，中部为深湖相,包括砂岩、暗色泥岩和煤层，厚4602300m。侏罗系为湖泊沼泽相沉积，底部为厚层砂岩，中部为煤系，顶部为褐色砂岩、砾岩，厚3302200m。白垩系和第三系主要为巨厚的河流相沉积，包括棕色、褐色砂岩、泥岩。其中早第三纪库车前陆盆地的西部有短时海侵，下第三系在盆地西部为一套膏泥岩沉积。白垩系和第三系总厚20006000m。库车前陆盆地三叠系、侏罗系有成熟度适中、厚度大的腐植型生油岩，侏罗系煤系与下第三系膏泥岩是良好的区域性盖层，各岩系发育多套砂岩储层

3、，多以原生孔隙为主，具有优良的储集条件。总之，库车前陆盆地是一个中生代的生油坳陷，具有多套生储盖组合，主要勘探目的层为白垩系、侏罗系和三叠系，其次为第三系。1952年开始勘探工作。1987年该油田因枯竭而废弃。1995年在大宛齐构造上见工业油气流。1997年底以来，先后在克拉2井、克拉3井、依南2井获高产工业油气流，使库车前陆盆地的勘探工作进入了一个新的阶段。库车前陆盆地的地表构造由北向南可以划分为7个构造带:.北部边缘冲断带；.东风背斜带；.北部背斜带；.拜城-阳霞向斜带；.南部背斜带；.西南雁列背斜带；.南缘剪切伸展构造带。这些构造带是新第三纪-第四纪统一的南北向水平挤压作用的产物，是库车

4、再生前陆逆冲带由北向南渐次扩展的结果。克拉苏构造带位于库车前陆盆地中部北侧，主要是根据地震剖面确定的地下构造，它对应着地表构造的东风背斜带、北部背斜带和拜城-阳霞向斜带。克拉苏构造带西起卡普沙良河西约15km，东至克孜勒努尔沟东侧15km，北起东风背斜带南侧向斜，南抵拜城-阳霞向斜带北部，即东经81308329和北纬41504208所圈定的范围。2克拉苏构造带的构造特征2.1克拉苏构造带的地面构造克拉苏构造带的地面构造由南、北两个背斜带组成，北背斜带自西而东由库姆格列木背斜、巴什基奇克背斜和坎亚肯背斜构成。南背斜带自西而东由吐孜玛扎背斜、喀桑托开背斜、吉迪克背斜构成。上述各背斜均以N80E左右

5、的走向呈直线状延伸，其首尾相连或稍有错开，只有喀桑托开背斜的中段呈向南凸出的弧形（图1）。地表所见的这些背斜以断层传播褶皱（faultpropagationfold）2为主，其次为断层传播滑脱混生褶皱（hybridfaultpropagation/detachmentfold）3、滑脱褶皱（detachmentfold),还有少量断层转折褶皱（fault-bandfold）4。上述不同类型的褶皱在空间上相互转化。库姆格列木背斜为一断层传播褶皱，中段和东段属于典型的断层传播滑脱混生褶皱。背斜核部断层构造发育，但背斜的东、西两个倾状端保存完整。背斜西段倾向北的陡倾逆断层,是由形成断层传播背斜的缓倾

6、逆断层,从断层端线向背斜的前翼打开形成的正向突破断层。中段、东段倾向北的陡倾逆断层,是由形成断层传播滑脱混生背斜的缓倾逆断层，从断层端线或断坡上的某一点向背斜的后翼打开形成的反向突破断层（表1，图1，图2a）。表1克拉苏构造带的构造特征Table1ThestructuralcharacteristicsofKelasutectoniczone 图1克拉苏构造带构造略图Fig.1SimplifiedstructuremapofKelasutectoniczone1.逆断层；2.深部背斜；3.地表背斜；4.浅部正向、反向断层传播褶皱；5.浅部断层转折褶皱；6.浅部滑脱褶皱；7.深部被动顶板双重构造

7、；8.深部断层转折褶皱；9.深部断层传播褶皱；10.浅部断层传播滑脱混生褶皱；11.深部被动顶板双重构造和突发构造巴什基奇克背斜是一典型的断层传播褶皱，南翼地层直立或高角度南倾，北翼地层向北缓倾。背斜轴部发育的北倾逆断层，是形成该断层传播褶皱的逆断层从断层端线向背斜前翼打开形成的突破断层（表1，图1，图2d）。 图2克拉苏构造带构造剖面图Fig.2StructuresectionofKelasutectoniczonea.库姆格列木背斜东段剖图；b.坎亚肯背斜中段剖面图；c.喀桑托开背斜中段剖面图；d.巴什基奇克背斜中段剖面图；e.吐孜玛扎背斜中段剖面图坎亚肯背斜是巴什基奇克背斜的东延部分，总

8、体上为一滑脱褶皱，但其西段为断层传播滑脱混生褶皱，反映了褶皱类型在空间上沿走向的转化。坎亚肯背斜核部发育的倾向南、倾角陡的逆断层是反冲断层，与巴什基奇克背斜核部发育的正向突破断层具有不同特征。尽管它们在走向上相连，但并非是一条断层。通过剖面研究推测坎亚肯背斜的滑脱层为侏罗系上部的泥岩或中部煤层，但西部较浅，东部较深（表1，图1，图2b）。吐孜玛扎背斜是一个南翼陡倾、北翼缓倾的断层传播褶皱，背斜核部、向北陡倾的逆断层是由隐伏于地下的缓倾逆断层从断层端线（faulttip）向背斜核部打开的正向突破断层（图1，图2e）。由于强烈的挤压作用，使沿断层分布的下第三系膏泥岩组合发生底辟作用，形成盐穿刺构造

9、，在背斜的东端甚至引起上盘第四系西域组地层的直立或倒转（表1）。喀桑托开背斜西段是典型的断层传播滑脱混生褶皱，西端和中段皆为断层传播褶皱，东段为断层转折褶皱。背斜的中段发育规模较大的正向突破断层和和规模较小的反向突破断层，使背斜的中段有较大的位移量而呈向南凸出的弧形，形成断层传播褶皱（图2c），而背斜的西段由于运动受阻形成了典型的断层传播滑脱混生褶皱。东段因位移向南传递而形成断层转折褶皱（表1，图1）。吉迪克背斜表现为向南逆冲的缓倾盲断层控制的断层转折褶皱。由地面出露的背斜平顶宽度以及两翼地层产状，结合地震剖面中所表现出的下盘断坡、上盘断坡反射特征，确定吉迪克背斜的地面构造是由发育于康村组底部

10、或吉迪克组顶部的逆断层所形成的断层转折褶皱（表1，图1）。2.2克拉苏构造带的地下构造克拉苏构造带的地下构造是由被动顶板双重构造(passive-roofduplex)和相互叠置的断层转折褶皱构成的复杂构造带，从未出露地表。克拉苏构造带的地下构造为两个大型构造，即克拉苏背斜和巴深背斜。2.2.1克拉苏背斜克拉苏背斜的中、西段位于地面的北背斜带和南背斜带之间的向斜带之下，主要为被动顶板反向逆断层和一系列较大规模的台阶状逆断层构成的被动顶板双重构造（构造三角带）5，6，7，在克拉2井附近还发育突发构造（popup）8（图3，图4）。东段位于喀桑托开背斜、吉迪克背斜之下，主要为简单的断层转折褶皱或相

11、互叠置的断层转折褶皱构成（图1，表1）。克拉苏背斜西段的台阶状逆断层F4F7的断距（即F4、F5、F6、F7断距之和）为13.521.25km，背斜高度为50067148m，背斜顶部下第三系底的埋深为23624089m，其中有两个高点，一个高点在BC95198.5线上，埋深2362m，即克拉1井的构造高点，另一个高点在BC95179线上，埋深2562m，即克拉4构造高点。在BC95179线（图3）上，克拉苏背斜主要受断层F4、F5、F7控制，断层倾角2830。F4下盘断坡切过下第三系下部、白垩系和侏罗系的上部，后断坪在侏罗系中部，中断坪在下第三系中，因受F5侵位变形而呈背形。F5和F7下盘断坡

12、也切过下第三系下部、白垩系和侏罗系，F5的后断坪可能位于侏罗系的底部，F5受F7侵位而变形。在BC95198.5线上，克拉苏背斜受断层F4、F5、F6、F7控制，断层F4、F5倾角22左右，下盘断坡切过下第三系的下部、白垩系和侏罗系。断层F6、F7倾角25左右，下盘断坡切过的地层也为下第三系下部、白垩系和侏罗系。图3BC95179线地震剖面解释图（位置见图1，地震剖面来自塔里木石油勘探开发指挥部）Fig.3GeologicalinterpretationofseismicprofileofBC95179(ForlocationseeFig.1SeismicprofilefromTarimPet

13、roleumandDevelopmentBureau)Q.第四系；N1k.上第三系康村组；N1j.上第三系吉迪克组；E.下第三系；K.白垩系；PreK.前白垩系；T5.上第三系康村组底界；T6.上第三系吉迪克组底界；T7.下第三系膏盐顶界；T8.下第三系膏盐底界；T8-2.白垩系底界；F0、F2、F12、F3、F4、F5、F7、F8为断层编号 的关系前陆盆地是世界上油气资源最丰富的一种盆地类型，也是世界上最早从事油气勘探与开发的地区之一。然而，由于前陆盆地的构造变形相当复杂，地震剖面质量较差，就全球前陆盆地的数目来说，油气勘探获得重大突破的也占少数，这就证明了前陆盆地的前陆逆冲带油气成藏具有其

14、特殊规律，必须把前陆盆地向前陆逆冲带演化的动态过程与供烃、运移、聚集成藏以及改造破坏相结合，找出构造与油气关系的实质。3.1断裂是烃源岩排烃的有效机制近年来的统计表明，烃源区烃源岩的断裂程度越高，盆地的油气丰度越高，说明了断裂作用对烃源岩排烃的促进作用。从烃源岩排烃机理上，断裂可以作为初次运移的有效通道，加强或提高烃源岩排烃效率9。克拉苏构造带形成于康村期（16.9Ma），直到西域期断裂仍在活动（图3），但断裂活动最强烈的的时期为库车期(5.3Ma)-西域期(2.5Ma)，而本区中生界烃源岩的生油高峰在上新世早期9，显然烃源岩的主生烃期与构造运动最强烈时期相匹配。3.2断裂是油气运移的通道克拉

15、苏构造带的三叠系、侏罗系烃源岩自白垩系末期开始生油，渐新世末期进入生油高峰，上新世早期生油结束。可见生油时期与断裂开始活动的时间相匹配，克拉苏构造带的断裂应该是油气运移的良好通道。然而，油气的运移不仅仅受断裂活动与生油时期是否匹配的影响，而且还受断裂切过地层的岩性和断层倾角等因素的控制。克拉苏构造带目前勘探的目的层主要是下第三系膏泥岩之下的下白垩统上部砂岩，在这套很好的储层之下有巨厚的泥岩（570m），就是说在三叠系、侏罗系生油层与储层之间有一套盖层。克拉苏构造带中被动顶板双重构造的断裂无疑切到了生油层，这些断裂可以作为油气运移的通道。但必须注意，与断裂作用相伴随的被动顶板双重构造的每一岩片都

16、可以看作断层转折褶皱，其上盘断坡对油气的运移并非有利，特别是在储层与生油层之间存在巨厚泥岩盖层的情况下(图6)。当断层倾角较陡时（30），断坡处断层切层特征显著，断层在泥岩中的路径较短，有利于油气在断层中的运移。而当断裂倾角较缓时（20），断坡处断层切层特征不明显，断层在泥岩中的路径较长，加上泥岩本身的封堵性较好，对油气的运移就十分不利。由地震剖面解释发现。克拉苏构造带的西段（BC95179线，克拉4井附近）、中段（BC95226线，克拉2井附近）和东段（DQ95183线，克拉3井附近）断层的倾角较大（30）（图3,4），而中西段（BC95198.5线，BC94195线，克拉1井，克参1井附近

17、）断层的倾角较小(20)。克拉苏构造带中段克拉2井附近比东段、西段多了构成突发构造的断层F24、F34（图4），它们是重要的导油构造，主要储层下白垩统上部砂岩的气测显示良好，气层厚度达几百m，已成为我国少有的大型天然气田，所以克拉苏构造带的? 卸伪榷魏臀鞫胃欣淙豢死?井也打到了工业油气流，但主要储层下白垩统上部砂岩的油气显示并不好，工业气流主要产在这套砂岩与下第三系膏泥岩之间的钙质砾岩和膏泥岩的粉砂岩夹层中，证实了克拉苏构造带的某些地段导油通道并不十分畅通，这也给予了我们新的启示，下一步不仅继续勘探下第三系膏泥岩之下的下白垩统上部储层，而且应该把目光转移到下白垩统厚层泥岩之下的侏罗系储层中，寻

18、找自生自储型油气藏。 图6克拉苏构造带油气运移示意图Fig.6SketchmapofhydrocarbonmigrationinKelasutectoniczoneE.下第三系膏泥岩；K11.下白垩统上部砂岩；K21.下白垩统下部泥岩；J.侏罗系烃源岩、砂岩和煤系地层3.3断层相关褶皱是最有利的构造圈闭前陆盆地内的主要圈闭有构造圈闭、地层圈闭、岩性圈闭和混合圈闭8。但断层相关褶皱圈闭是前陆盆地内最普遍也是最重要的一类圈闭。克拉苏构造带的地下构造主要是被动顶板双重构造和断层转折褶皱，其生储盖组合齐全，导油构造发育，构成了本区最有利的圈闭。被动顶板双重构造由多个岩片组成，每个岩片都可以形成独立的圈

19、闭。3.4突破断层对油气藏的破坏作用克拉苏构造带的地表构造主要为断层传播褶皱、断层传播滑脱混生褶皱和滑脱褶皱，这些褶皱的突破断层非常发育，现在地表出露的断层都属于这种类型。突破断层使上述断层相关褶皱形成的构造圈闭中发育的油气资源遭到破坏。目前地表出露的大量油苗就是最好的证明。基金项目：本文由国家“九五”重点科技攻关项目（）和“九五”重点科技攻关项目补充专题（96111补21）共同资助参考文献1LuH,HowellDG,JiaD,etal.RejuvenationoftheKuqaforelandbasin,northernflankoftheTarimbasin,NorthernChina.InternationalGeologyReview,1994,36:115111582SuppeJ.Geometryandkinematicsoffaultpropagationfolding.EclogaeGeologicalHelvetiae,1983,83(3):4094543MarrettR,BenthamP.Geometricanalysisofhybridf