柴达木盆地断裂系统特征与复合含油气系统划分

1、柴达木盆地断裂系统特征与复合含油气系统划分罗群（盆地与油藏研究中心）柴达木盆地位于青藏高原西北部，盆地面积12.1万平方千米，周缘分别为阿尔金山、祈连山和昆仑山所环绕。盆地在其发展演化的不同地质历史阶段，在不同构造动力学背景下以不同构造体制经历了长期多次构造演化，形成了独特的断裂构造系统，控制了不同类型的复合含油气系统、含油气系统和油气聚集区带。1.柴达木盆地断裂系统 断裂系统是指一定时期同一区域应力作用下形成的有成因联系的断裂及其所控制的地层、构造的组合，它们在排列展布、构造样式等方面有明显的规律性。 由于基底断裂、基底形态、基底岩性、所处构造位置以及边界条件等方面的差异和不同，导致中新代以

2、来，柴达木盆地在统一的区域构造运动演化背景下局部应力场的不同，从而形成了柴达木盆地前陆区的北缘、中部和昆北三大各具特征的断裂构造系统（图1），它们控制了本地区油气运聚成藏过程和油气藏的分布，11北缘反断裂构造系统 四周由柴北缘（赛什腾山前）断裂、葫北陵间断裂、黄泥滩甘森断裂北段所围限，由北到南包括骞什腾山前断裂、平台东台断裂、驼南断裂、小林丘玛瑙断裂、冷湖南八仙断裂、平顶山野马红山断裂、马仙断裂、黄泥滩断裂和葫北陵间断裂，这些反展布的断裂与其所控制的呈反展布的褶皱构造带共同构成了北缘反断裂构造系统，由北缘构造应力场产生，具有如下基本特征： （） 平面上各断裂构造带均呈反形状展布，由北而南成排成

3、带排列，并有向西北端收敛，向东南方向发散的趋势，由西向东有由到，到、到近延伸的特点；同一断裂构造带有斜列特征，且断裂产状可变（倾向相反），如冷湖南北仙断裂（北）西段往倾，而东段则向南倾。（） 断裂带控制着局部构造带的分布，主要构造分布在主控断裂的上盘，以断展背斜为特征，部分地区主控断裂与其派生断裂共同控制局部构造，形成不对称的两断夹一隆的构造样式（如冷湖七号构造同时受控于冷湖南北仙和陵间断裂，后者为主控断裂），主控断裂的下盘可发育挤压断鼻构造。（） 剖面上，北缘反断裂构造带均为基底卷入型构造样式，主断裂均往北倾，形成从北而南的一系列冲向盆内的成排成带的逆冲断裂构造带，并节节下掉，向北倾斜的主断

4、裂上盘为受其同沉积活动控制的生长断展背斜（带），如玛瑙小林丘构造、冷湖南北仙构造带、鄂博梁葫芦山构造带，有的构造在北翼形成主断裂的派生断裂，与主断裂和中间的背斜构成两断夹一隆的不对称冲起构造样式如冷湖七号、鄂博梁号等。在构造顶部的中浅层常见后期滑脱逆断裂，其倾向与主断裂相反（南倾），它控制断滑构造的形成，也对构造起破坏作用，并导致深浅层构造不吻合，北缘地区的潜伏构造大多为深层发育的受主断裂控制的生长断展背斜。 （）：根据地层充填、构造展布，典型剖面的构造发育史恢复，北缘断裂构造系统的形成经历了比较复杂的构造发展过程：早期（中生代）拉张断陷和回返，中期（）同沉积挤压、断块逆生长活动，晚期（末）强

5、烈挤压、褶皱、滑脱。其中中生代（）经历了、两个旋回的拉张断陷凹陷挤压回返过程，拉张应力来自南方，时期以冷湖南北仙断裂（北）为北界的边界南倾控制性断裂，形成北断南超的地层展布，地层往南在盆地腹地大面积分布，在控制性大断裂（陵间断裂、冷湖西断裂）的下盘形成了一套优质烃源岩，如伊北凹陷、昆特伊凹陷，冷科井在冷湖北断裂（当时的上盘）揭示了余米的优质烃源岩。末期受挤压抬升，断陷盆地第一次反转；时期冷湖南北仙构造以北拉张断陷、沉降，在赛什腾断陷和鱼卡断陷中形成了烃源岩，冷湖南北仙构造起了一个“翘翘板的轴”的作用；时期，主要来自北部的挤压使中生代的控陷断裂反转和转向，都转化为同沉积逆断裂，并控制其上盘的断展

6、背斜的形成和发育，其中冷湖断裂（北）的西段由南倾因挤压而变为北倾，由正断层转变为逆断层，并失去了主控断裂的地位，这个时期以同沉积逆冲断块活动为特征，地层变形不明显：时期本地区持续受到来自北部的挤压力，主要断裂也持续同沉积逆生长；末时期，来印度板块向北挤压碰撞产生的强大压挤应力使北缘地区的中浅层地层发生强烈褶皱变形，并在背斜构造的顶部产生南倾的滑脱断裂，早中期的断展背斜定型，同时在区域向北挤压的背景下，由于西部阿尔金断裂的左行走滑，牛鼻子梁山体沿东北方向向盆内的北缘挤入，北部平台凸起向南我顶托和东部大红沟凸起的阻拦，产生了北缘构造系统呈反展布的特征。以上的构造演化历史形成了深层（）以正断层和正反

7、转断裂构造为主，中层（）发育同生逆断层（块）及其上盘派生的生长断展背斜，浅层（）发育强烈挤压背斜、滑脱（顶厚）背斜、滑脱断裂的北缘构造的剖面样式。22中部冲起构造断裂构造系统位于葫北陵间断裂和号断裂之间的断裂及其所控的构造带组成的断裂构造系统。由柴达木盆地前陆区中部地区所受构造应力产生，具有如下基本特征：（） 构造带对断裂的依赖性很强，其展布严格受断裂控制，呈延伸，由北而南成排成带顺序是：东坪碱山断裂构造带、尖顶山黑梁子长尾梁断裂构造带、小梁山大风山红三旱二、三、四号鸭湖台吉乃尔驼峰山断裂构造带、南冀山黄瓜梁乱山子碱石山平山梁船形丘断裂构造带、咸水泉油泉子开特米里克油墩子凤皇台鄂博山土疙瘩落雁

8、山鸭南台南涩北一二号断裂构造带、盐山土林堡大沙坪斧头山断裂构造带共六个断裂构造带，由西向东断裂构造带的弱的斜列或反特征，向东到中南地区，断裂走向变为近向。（） 局部构造绝大多数为两断夹一隆的冲起构造样式，由中部往南北两侧对称性变差，控制局部构造的南北两翼断裂为基底断裂、总体反映来自南北方向的挤压应力的同时性和和对等性（时期），后期（末）强烈的构造运动使西部绝大多数基底断裂重新活动，断开地层，挤压力使两条倾向相向的断裂之间的地层向上部自由空间运动和弯曲，形成冲起构造。（） 基底断裂大多向上断开层位多，越往西断至浅层和地表的断裂越多，由西向东断裂向上断开层位越少，褶皱也变得平缓，冲起构造的范围也变

9、小，反映由西向东构造应力减小。（） 构造发育史恢复表明，时期构造运动，在基底先存断裂基础上,以同沉积逆断裂为特征，形成了垒堑相间的同生断快组合，其中的地垒或半地垒断快为以后的生长冲起构造奠定了基础。时期挤压运动继续增强，由于中部地区沉积岩层厚，挤压应力在传递中消耗大，除少数基底断裂继续活动外，大部分基底断裂停止活动，断、褶现象变得相对平静，末时期由于强烈构造，挤压应力迅速加强，其结果是：使原来的一些断裂重新逆断活动，向上断至中浅层或地表：中浅层地层强烈褶皱，在泥质岩发育区构造顶部由于物质流动形成顶厚现象。在原地垒基础上导致地层沿相向而倾的两条断裂上盘向上逆冲和褶皱，形成两断夹一隆的构造样式（冲

10、起构造）。23昆北压陷断阶带断裂系统 由大断裂与昆北断裂之间的断裂及所控制的凹陷和构造带组成，这些大断裂包括昆北、切克里克、阿拉尔、红柳泉和断裂，它们所控制的压陷断槽有红狮断槽、阿拉尔断槽、尕斯断槽等，断裂系统中重要的断裂构造带有；受断裂和油砂山狮子沟断裂控制的狮子沟花土沟油砂山北乌斯存迹断裂构造带，受红柳泉断裂控制的红柳泉尕斯断裂构造带，受阿拉尔断裂控制的阿拉尔跃进号跃东断裂构造带，受切克里克断裂控制的切克里克跃进号乌南绿草滩东柴山断裂构造带。西为压陷，东为断阶。其基本特征：（） 压陷断槽的长边为挤压断裂，深而狭长，斜列展布，其中主控断裂南倾，上盘地层被推向盆内方向。和北缘山前断裂相比产状更

11、陡（花岗岩硬基底），断层上盘常发育同沉积逆长断展背斜，是油气聚集的有利圈闭如跃进、号构造、红柳泉构造等，在断裂上方中浅层发育北倾的滑脱断裂狮子沟油砂山断裂，它控制了狮子沟油砂山构造的形成和分布。（） 断裂不仅控制压陷断槽的形成与展布，也严格地控制着局部构造的发育与排列，每一条断裂都控制着一个构造带，在断裂上;盘形成受断裂控制的断展背斜（带）如阿拉尔断裂控制的阿拉尔跃进西跃进号构造带，受红柳泉断裂控制的红柳泉跃进号构造带；在断裂的下盘常形成挤压断鼻构造圈闭如跃参断鼻，受昆北断裂控制的切、号构造带，浅层滑脱逆断裂控制了浅层断滑背斜的形成，深浅构造大多不吻合。（）构造发育史恢复表明：中生代时期在拉长

12、环境下昆北、跃进一号断裂同沉积活动，控制了中生代地层的沉积，时期为同沉积逆断裂活动时期断层下盘快速下沉，形成了茫崖、阿拉尔、红狮、尕斯压陷断槽，其中阿拉尔西、阿拉尔号表现为明显的受基底断裂控制的生长断展背斜特征，N1-N21时期各主要控槽断裂持续逆生长，红柳泉断裂和跃进一号断裂也同沉积逆生长，并且由于水平挤压力增大，受红柳泉跃进一号断裂控制，红柳泉构造、跃进一号构造也开始形成并同沉积生长，阿西、阿拉尔号构造持续同沉积生长，阿地构造在原来基岩姓起的基础上整体褶皱；时期，在强烈的水平挤压力作用下，各断槽地层进一步褶皱，各构造进一步定型，同时在号断裂上方产生北倾南冲浅层滑脱断裂及其控制的断滑背斜狮子

13、沟油砂山构造带。由此可总结本区构造演化经历了初期（中生代）拉张断陷、早期（）以挤压逆生长压陷槽的形成和同生断快的活动为特征，中期（）持续挤压断展构造进一步发育和晚期（末）强烈挤压，浅层地层强烈褶皱，各构造最终定型以及浅层滑脱（逆断裂及其所控制的断滑背斜）构造形成阶段四个时期。北缘、中部、昆北三大断裂系统由于所处区域构造位置、基底岩性和形态、基底断裂的发育程度的产状以及周边地质条件的差异，因而自中生代以来在统一的区域构造应力作用下会产生不同的局部应力场，从而形成不同的断裂构造样式，北缘主要受来自北部祈连山构造应力的作用和西部阿尔金走滑活动的影响，其构造属于祈连山构造体系，昆北地区主要受来自南部的

14、构造应力作用，其构造属于昆仑山构造体系，而中部构造同时受来自北部、南部和西部阿尔金构造应力的共同作用，而自成体系。表对比了三大断裂系统的主要特征。 表3 柴达木盆地前陆区三大断裂系统基本特征对比表 系统 内容昆北断裂构造系统 中部断裂构造系统北缘断裂构造系统宏观特点不对称对冲压陷、断阶、陡直两断夹一隆（冲起构造）、顶厚、高陡逆掩冲断压陷带，台阶状下掉，相对平缓平面展布西部反S，东部斜列NWW延伸，较平直，弱的反S，斜列明显反S作用力方向和时间来自南部（EN）来自北部（N末Q）南部、北部、西部，其中来南、北的挤压力近于相等。（EN）来自北部为主，同时受西部阿尔金山运动影响。（N末Q）来自南部、西

15、部滑脱构造及其它号断裂上部发育北倾滑脱断层和滑脱背斜。滑脱背斜受滑脱逆断层控制，滑脱背斜顶部发育后生正断层，破坏背斜。滑脱构造（逆断层、滑脱背斜）不甚发育。由西到东断裂、褶皱变形程度减弱，断裂断开层位降低，减少背斜带顶部发育南倾，滑脱逆断层，破坏构造构造圈闭成因类型上盘发育生长断展背斜，下盘发育挤压断鼻，断裂交叉处发育断块，浅层有滑脱背斜冲起构造为主，深层发育同沉积断块，靠近阿尔金山发育鼻、断鼻。断裂发育处可出现断块圈闭。同昆北地区，控制中、新生代的基底断裂上盘发育断层正反转背斜。断裂成因特征在来自南部强大挤压力下，先存断裂由于基底为坚硬花岗岩而产生高角度生长逆冲断层系。由于基底岩性坚硬，以断

16、块活力为主，褶皱规模不大（与北缘相比）在来自南北两个方向近于相等的挤压力作用下，夹于两条断层之间的地块由于空间减小，必然沿断裂面向上（因为上部有空间）滑动，导致两断夹一隆断裂构造样式的形成。无论先存基底断鲜明为何种程度，逆断层必然形成。由于和昆北相比，岩性相对软（下古生界绿片岩），因此在来自北部强大挤压压力作用下，先有断裂向南长期逆冲，角度较缓，并在断裂作用下形成规模较大的构造带（如冷湖、鄂博梁伊克雅乌）第四章 柴达木盆地复合含油气系统分析及与断裂关系 “含油气系统”概念已经成为油气有效勘探的重要手段和方法，运用“含油气系统”理论分析柴达木盆地油气系统，评价有利的油气运聚单元是正确确定有利目标

17、的有效途径。一、柴达木盆地复合含油气系统的划分从前面的分析可知，柴达木盆地构造演化和成藏过程十分复杂，发育多套烃源岩和多个生烃灶（生烃中心），经历了多期的运聚成藏过程和多次改造调整阶段，因此，“单一烃源层、单一生烃灶和一次充注成藏”的“含油气系统”的概念不能够正确、全面的反映柴达木盆地的油气成藏过程和油气分布特征。（一）复合含油气系统的概念鉴于中国叠合性含油气盆地的基本特征，即演化历史长、多阶段性、沉积层系多、相变剧烈、断裂发育、构造运动强烈等特征。其中发育的含油气系统常表现出多源多灶多期生烃与运聚成藏以及成藏后多期调整改造的复杂性，形成过程有多个关键时刻，而且由于断层、不整合、砂体和裂缝等通

18、道的连接作用，系统之间可发生烃类流体交换，形成多源油气的混合聚集。赵文智、何登发等（2001）提出复合含油气系统的概念，指的是在叠合含油气盆地中，多套烃源岩系在一个或数个负向地质单元中集中发育，并在随后的继承发展中，出现多期生烃、运聚成藏与调整改造发行的变化，从而导致多个含油气系统的叠置、交叉与窜通，使含油气系统的评价更为复杂。其内涵至少包括了以下几个方面：组成复合含油气系统的生烃灶至少有一个，而烃源岩层系至少是两套以上，且在平面上存在重叠和交叉；两套以上的生烃层系或两个以上生烃灶中的油气藏形成往往表现出多期次，并共享部分石油地质条件，如同一套盖层、同一个油气聚集区带与油气有同一的运移输导层系

19、；每一个生烃或每一套生烃层系都有隶属自己的独立的油气运聚发生，但相互间又有部分流体的交换，如油气通过不整合面或断裂带运移，在两个烃灶中间的隆起部位混合聚集，使得两个或两个以上的系统既有独立性，又有联系；复合含油气系统的形成往往有多个关键时刻，包括各生烃层系与各烃灶大规模生烃和排烃的时间，也包括已经形成的油气藏被破坏或被调整到新圈闭中再聚集的时间；复合含油气的边界应该在各相对独立系统边界确定的基础上，根据叠置、交叉与窜通涉及的空间范围，取其最大外边界。“复合含油气系统”形成的主要原因，是由于断裂、不整合面、疏导层或裂缝，导致两个或两个以上的相对独立的“含油气系统”共享某些成藏地质条件，导致不同含

20、油气系统之间烃类流体的交换和混合。（二）柴达木盆地复合含油气系统的划分原则根据复合含油气系统的概念，结合柴达木盆地构造演化与油气运聚成藏的具体地质条件，确定复合含油气系统划分原则如下：1°同一个复合含油气系统的油气生、运、聚、散有相似的地质特征和构造控制背景，同属一个沉降单元紧密关系的主体部位。2°所形成的油气圈闭（藏）与生烃灶相有密切的成因联系。3°不同的复合含油气系统其油气生、运、聚、散和分布模式差异较大。4°分区断裂是划分复合含油气系统的重要边界条件（如葫北菱间断裂、号断裂、黄泥滩乌图美全断裂）二、划分结果及各复合含油气系统基本特征根据柴达木盆地具

21、体地质条件和复合含油气系统的划分原则，将柴达木盆地含油气体系划分为北缘、中部和昆北三大复合含油气系统和八个含油气系统（附图），三大复合含油气系统和八个相对独立的含油气系统的基本特征见表和图，、。（一）北缘复合含油气系统由北缘盆缘断裂、葫北菱间断裂和黄泥滩东陵丘断裂所围限，为双源（J1、J2）、三灶（昆特依、赛什藤、尕丘凹陷），二期成藏和多期破坏调整的复合含油气系统，包括昆特依冷湖、赛什藤鱼卡和大红沟三个相对独立的含油气系统（附图），主要发育断展背斜，以昆特依冷湖油气系统（！）油气成藏条件最好，其圈闭发育、烃岩演化程度高，至少两期成藏，但后期破坏也较严重，有两次大规模的破坏时间（图，）。北缘复合

22、含油气系统区域上受北部祁连山构造环境和基底深大断裂及岩性的共同控制，圈闭类型以南冲断展背斜和潜伏构造为特征，中生代J12烃源岩为油气源。并由老到新由西向东、由南向北迁移的趋势。油气系统间烃类交换以基底大断裂或不整合面为途径。目前已发现的主要油气藏分布在油气系统间的复合区（混合带）如冷湖三、四、五号，南八仙、马海等油气藏。（二）中部复合含油气系统四周为分区（或盆缘）断裂所围限，即北界是葫北菱间断裂、南界为号断裂昆北断裂，西界为阿南断裂，东界是黄泥滩乌图美仁断裂。包括一里坪鄂伊油气系统（。），茫崖中部冲起构造油气系统（！）和甘森中南隆起东油气系统（？）三个相对独立的油气系统（图，）。总体为表现为双

23、源（J、R）、三灶（一里坪、茫崖和甘森三个凹陷），至少两期（N12、N23或N23、Q12）成藏，两期破坏（N23、Q12末）的特征。碎屑岩储层不发育，以泥岩（尤其是碳酸盐岩泥质岩）裂缝为重要的储层空间。区域上受北部祁连山、南部昆仑山两大构造应力场共同作 图 昆特依泠湖油气系统事件图 图 骞什腾鱼卡油气系统事件图 图 大红沟突起油气系统事件图表 柴达木盆地复合含油气系统划分及其宏观特征复合含油气系统含油气系统名称基本要素烃类交流途径含油气系统复合区烃源层储层盖层主要圈闭（带）北缘复合含油气系统昆特依冷湖(J1·(J1R)!)含油气系统J1古风化壳E12冷湖三、四五、六、七号构造带J1

24、超覆不整合、冷湖北逆断层冷湖四、五、六、七号构造带E12E31E32N11N2N21赛什藤鱼卡(J2·(J2E)!)含油气系统J23J3EN鱼卡、小丘林玛瑙构造带，驼南平台构造带马仙基底大断裂、削截不整合面马仙构造带、南八仙构造大红沟含油气系统(J1·(J1R)。J1马海、北陵丘、东陵丘、南八仙构造菱间大断裂鄂博梁葫芦山构造带、冷湖七号南八仙东陵丘构造带中部复合含油气系统一里坪鄂博伊克油气系统（）.（）。N2N2Q鄂博梁、号伊克雅乌汝、鸭湖、冷七号、南八仙茫崖中部冲起构造油气系统（1）.()！1）中部冲起构造群南，狮子沟油砂山构造带向断裂裂缝带、局部疏导层中南隆起构造群。甘

25、森中南隆起油气系统（）.？2ENNN中南隆起构造群、台南涩北构造带十一号断裂裂缝带、疏导层狮子沟油砂山北乌斯构造带昆北复合含油气系统阿拉尔油砂山油气系统（）.（）！+1基底七个泉、狮子沟油砂山、跃进号、乌南东柴山构造等。阿拉尔断裂裂缝带阿拉尔跃进、号构造带切克里克阿拉尔跃进油气系统（2。！）阿拉尔构造、跃进、号构造、切克里克构造带、乌南构造用的控制。基底岩性较均一，为古生代变质岩为主，发育NWW向基底大断裂。构造类型以两断夹一隆的冲起构造为主。JE烃源岩演化程度高。N烃源岩演化程度适中。为柴达木盆地提供了巨大的油气资源。由于碎屑岩不发育，而以泥岩灰泥为主。因此，油气的横向运移和交换十分局限，而

26、长期或多期发育的基底大断裂及其所控的裂缝带是油气运移、油气系统复合的最主要的纵、横途径。目前勘探成果表明，油气富集区带位于烃源中心及附近的基底断裂所控圈闭上，如油泉子、南翼山、尖顶山、开特米里克、狮子沟、油砂山等油气藏。由于横向疏导层（碎屑岩）不发育，油气系统间的混合带不发育。3昆北复合含油气系统由号断裂、昆北和阿南断裂所围限。包括阿拉尔狮子沟油砂山油气系统（！）和切克里克阿拉尔跃进油气系统（！）（图，），为单源（E3N）、双灶（阿拉尔凹陷、切克里克凹陷），单期（N23末）成藏为主。基底为花岗岩，区域上受阿尔金山走滑构造系统和昆仑山向北挤压以构造系统的联合控制，碎屑岩储层发育，油气交换和油气系

27、统复合的途径是断裂裂缝带和碎屑岩疏导层。断展背斜和断滑构造是主要的圈闭类型。烃源中心受挤压断槽控制。发现了跃参2井潜山油气藏新类型。油气主要分布在油气系统间的交叉复合地带或烃源中心（附近）的断控圈闭带，如跃进二、三号，红柳泉油气藏。各复合含油气系统特征对比见表。表 柴达木盆地三大复合含油气系统特征对比 系 统内 容北缘复合系统中部复合系统昆北复合系统组成昆特依冷湖油气系统塞什藤鱼卡油气系统大红沟凸起油气系统一里坪鄂博依克系统茫崖中部油气系统甘森中南隆起系统阿拉尔狮子沟油系统切克里克阿拉尔油砂山油气系统基底花岗岩变质岩变质岩花岗岩控制性断裂系统北缘中部昆北构造应力系统祁连祁连昆北昆北阿尔金复合系统特征双源三灶二期