准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制——基于物理实验模拟研究

准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界广泛讨论的问题,并一直存在争议。基于区域地质背景和前人研究成果,采用物理砂箱实验模拟准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制。实验结果表明,乌夏、克白断裂带主要由一条西倾的主断裂控制,两侧断裂不对称分布,为不对称状花状断裂。红车断裂带主要由2条主断裂控制,呈雁列状分布,整体表现为近似对称的花状构造。通过物理模拟正演,认为准噶尔盆地西北缘早石炭世—晚三叠世演化过程可分为2个阶段,即残余洋盆俯冲阶段和右旋走滑阶段。准噶尔盆地西北缘构造石炭纪—三叠纪地层圈闭发育,可能是逆冲断裂和褶皱形成的断鼻、断块和排列背斜,这些伴生构造圈闭是准噶尔盆地西北缘油气成藏的关键因素。     

准噶尔西部陆内盆地构造演化与油气聚集

准噶尔盆地西部油气资源丰富,油气分布受构造演化过程控制作用显著。本文根据地表露头、地震、钻井、同位素年代学资料对盆地西部多期构造演化进行了研究,发现现今的盆地结构是造山带与盆地的相互作用下多期成盆演化与构造叠加演变的结果。根据地层不整合接触关系与空间展布特征,将该区构造地层层序划分为石炭系、中下二叠统、上二叠统—三叠系、侏罗系、白垩系、新生界等6个构造地层层序。石炭纪末的构造事件为车排子、中拐凸起和玛湖、沙湾、四棵树凹陷的形成奠定了基础。早二叠世为伸展构造环境,形成玛湖、沙湾及四棵树3个沉降、沉积中心,盆地西部重要烃源岩形成。中二叠世形成坳陷型盆地,沉积、沉降中心由山前向盆地内迁移。中二叠世末构造运动导致了西部山前沉积地层反转与隆升剥蚀,断裂向盆地逆冲。晚二叠世—三叠纪大型坳陷盆地的沉积、沉降中心在沙湾凹陷,受车排子凸起北翼断裂控制,地层向北、西超覆沉积,相继将中拐凸起、玛湖凹陷及山前断裂带埋藏。三叠纪末的构造运动在乌-夏和车排子地区形成向盆地方向的逆冲构造带。前侏罗纪,造山带与盆地表现出不同方式、不同强度构造耦合作用。侏罗纪—白垩纪,西准噶尔的构造活动弱,湖盆地不断扩张,沉积地层不断向造山带方向超覆;沉积、沉降中心由西向东,再由东向西,最后向南迁移演化。新生代,北天山山前强烈拗陷,盆地整体南北向掀斜,形成新近纪前陆盆地。盆地的多期翘倾掀斜作用与后期沉积地层向造山带的超覆沉积作用控制了油气的聚集,被后期埋藏的冲断带成为油气富集带。     

准噶尔盆地北东向构造及其油气地质意义

准噶尔盆地深、浅层构造存在差异, 通过地震、地质资料分析了准噶尔盆地发育在中、晚二叠世、三叠纪的北东向构造特征, 认为中、晚二叠世、三叠纪地层沉积受北东和北西向正断裂控制, 由北东向正断裂控制的沉积中心构成了雁列组合特征.地质力学和大地构造背景分析认为, 盆地形成期的北东向构造与边缘断裂的左旋走滑作用有关.北东向的逆冲断裂形成于或主要活动于三叠纪末的盆地挤压反转作用.成盆拉张和反转挤压作用都使得北东向构造成为有利的油气聚集带, 上叠盆地的披盖沉积对北东向油气聚集带的保存起到重要作用      

新疆博格达山北缘大龙口地区构造特征与油气勘探前景

大龙口地区位于新疆博格达山与准噶尔盆地的结合部位,属于博格达山北缘山前冲断带的组成部分,关于该区地下地质构造特征,长期以来缺乏清楚的认识。通过地表地质、地震和非地震资料的综合研究,纵向上以阜康逆冲断裂为界,将该区划分为下盘伸展构造系统和上盘逆冲推覆构造系统,前者为原地系统,构造变形较弱,保留有早二叠世裂谷的隆坳结构,对重新认识博格达山地区早二叠世的区域大地构造背景及演化具有重要意义;后者构造变形强烈,总体以自南向北的冲断推覆为主,并伴有一定的走滑扭动变形。经过多期构造运动,阜康断裂上盘勘探目的层已裸露,加之褶皱和断裂发育,油气保存条件差,勘探前景较差;而断裂下盘发育早二叠世残留凹陷,圈闭发育,油气保存条件好,勘探前景较好。     

哈拉阿拉特山地区构造特征及成因机制模拟

哈拉阿拉特山地区是准噶尔盆地西北缘山前冲断带的一部分,构造变形复杂。为研究哈山地区的构造变形过程及成因机制,在三维地震资料解释的基础上,根据构造变形样式的差异,划分为西、中、东三段。西段构造变形整体以推覆叠加为主,中段整体表现为冲断叠加的特征,东段主要表现为冲断褶皱的模式。构造变形过程主要经历了早二叠世伸展裂陷、中晚二叠世-三叠纪强烈逆冲推覆、侏罗纪-白垩纪弱挤压逆冲和新生代隆升兼走滑调整四个阶段。采用物理模拟手段对哈山地区不同区段典型剖面的构造变形过程进行了实验研究。结果表明,挤压速率和强度是决定哈山地区不同区段地层叠置程度的主要因素,塑性地层的分布控制了不同区段滑脱断层与冲断断层发育的先后顺序,而塑性地层的长度则决定了滑脱断层的规模。     

准噶尔盆地南缘小渠子背斜T/P 同构造不整合几何学、运动学特征及地质意义

为探讨准噶尔盆地南缘二叠纪-三叠纪盆地构造性质及构造演化过程,笔者对盆地南缘小渠子背斜保存较完整的T/P 不整合进行了几何学、运动学和沉积韵律旋回特征的分析。T/P 不整合具有同构造不整合的特点,表现为不整合之下削蚀、之上超覆,是由于盆地南缘经历晚二叠世-早三叠世区域性挤压作用造成的。通过对小渠子地区深层地质结构的分析,认为晚二叠世-早三叠世的构造演化过程与早石炭世伸展断陷的反转密切相关。     

新疆北部哈拉阿拉特山走滑—冲断复合构造特征与油气勘探方向

位于准噶尔盆地西北缘前陆冲断带北段的哈拉阿拉特山,以往认为是一个典型的逆冲推覆构造带。笔者通过野外地质调查和对地震与大地电磁测深(MT)资料的综合解释研究,发现该区总体表现出走滑—冲断复合构造特征。其形成受控于达尔布特断裂在不同时期不同性质的活动,主要经历了两个阶段:二叠-三叠纪是以逆冲推覆为主兼具走滑的斜向冲断,形成该区以逆冲推覆构造为主要特征的走滑—冲断构造;侏罗纪以来主要以左行压扭走滑变形为主,沿达尔布特断裂变形强烈,形成花状构造,并在一定程度上改造了前期形成的逆冲推覆构造,但强度较弱。因此,目前在哈拉阿拉特山地区所见到的构造现象实际上是二叠纪至三叠纪斜向冲断和侏罗纪以来的压扭走滑两期构造变形的叠加样式,总体构成走滑—冲断复合构造。这一地质构造模型的建立对地震解释具有指导作用,同时指出逆冲推覆构造下盘的隐伏背斜未经后期走滑改造,是油气勘探的重要方向。     

中国前陆盆地油气富集规律

天然气的富集是中国前陆盆地的特点，煤系烃源岩发育是天然气富集的主要原因；中西部前陆盆地具有多期成藏的特征，构造多期叠合、古构造发育、多套烃源岩多期演化是油气多期成藏的主控因素；前陆盆地发育三套储盖组合和原源、它源两大套成藏体系，控制着油气纵向分布；前陆盆地不同构造带地质特征控制着油气区域分布规律，逆冲带、前缘隆起带油气藏主要分布于下部成藏体系，坳陷带油气藏主要分布于上部成藏体系；在逆冲山前带油藏被破坏形成油苗、沥青或残余油藏，在坳陷内的逆冲带和坳陷带主要聚集了成熟度相对较高的天然气，在斜坡带和前缘隆起带既聚集了早期形成的油（气）藏，又聚集了晚期成熟度相对较高的天然气。     

新疆和什托洛盖盆地构造演化特征及其对油气成藏的影响

和什托洛盖盆地为准噶尔西北缘大型逆冲褶皱带的一个早中生代盆地,油气地质特征复杂.应用成盆动力学及盆山耦合系统的理论对盆地进行系统的构造解析,并利用平衡剖面技术全面解剖和什托洛盖盆地的构造演化特征.同时,深入分析和探讨了不同阶段构造演化过程对油气运聚成藏的控制和影响作用.在此基础上,获得了以下重要结论与认识：（1）和什托洛盖盆地的构造演化与准噶尔盆地西北缘和哈拉阿拉特山有着密切关系,大致经历了3个演化阶段,即盆地雏形阶段（C-T）、盆地主要发育阶段（J-K）和盆地改造阶段（E-Q）;（2）和什托洛盖盆地的烃源岩、储集层、盖层及圈闭均较发育,断裂和区域性不整合面为油气运移创造了良好的条件;（3）目前应以盆地西部为重要靶区,同时加强对于侏罗系低成熟气、煤成气生成的综合研究.     

准噶尔盆地西北缘油气成藏演化的包裹体地球化学研究

准噶尔盆地西北缘地区是叠合盆地“多源多期”油气成藏的一个典型实例。本文通过对油气运聚过程中的“化石”记录——包裹体进行研究，采用储层游离烃和包裹体烃成分对比分析，有机包裹体光性特征鉴别，流体包裹体均一温度结合地层埋藏-热史，以及有机包裹体红外光谱特征分析，确定了油气来源与成藏期次。再结合烃源岩生排烃史和构造发育史，恢复了复杂的油气成藏演化过程：①中晚二叠世，下二叠统佳木河组烃源油沿断裂和输导层运移至石炭系-二叠系圈闭中聚集；②晚三叠世到早侏罗世，下二叠统风城组烃源油沿断裂、不整合和输导层运移，在二叠系-三叠系的各套储层中聚集；⑧早白垩世至今，佳木河组的天然气，以及中二叠统下乌尔禾组烃源油推动早期的原生油藏向上倾方向运聚。     

准噶尔盆地西北缘冲断构造新解

摘要：准噶尔盆地西北缘最重要的构造特征是发育一组冲断构造。对这组冲断构造的冲断时限和冲断性质的认识不同,导致对准噶尔盆地的属性存在断陷盆地与前陆盆地之争。西北缘花岗岩及其中发育的岩墙群的精确年龄限定了研究区在314～255 Ma中处于伸展状态。西北缘侏罗系沉积范围较三叠系广,早侏罗世发育碱性玄武岩,这些都表明准噶尔盆地在侏罗纪处于伸展阶段,盆地范围不断扩大。西北缘晚三叠世地层不整合覆盖于花岗岩之上,这种现象将本区冲断构造发生的时间限定为晚二叠世至早三叠世,最晚不超过晚三叠世。在地震资料解释的西北缘剖面上,冲断构造的前缘二叠纪地层平缓且厚度稳定。西北缘二叠系发育火山岩,沉积层序具从下到上粒度由粗变细的正旋回沉积特征,沉积速率稳定,沉降曲线由陡变缓,且古地温梯度和大地热流值均较高。西北缘的圈闭类型以岩性地层等非构造圈闭为主,以构造 岩性圈闭为辅。笔者认为西北缘冲断构造的性质是在314～255 Ma伸展阶段与侏罗纪伸展阶段之间发育的一次短期反转构造,发育基底卷入的高角度冲断带,并非大规模与造山作用相关的前陆冲断带。     

准噶尔盆地的原型和构造演化

文中讨论了以下三个问题:(1)洋-陆转换时限和中、晚石炭世盆地原型。根据准噶尔盆地及其邻区的构造演化及岩浆活动研究,洋-陆转换时限应为早石炭世末,中、晚石炭世裂陷槽是由于造山期后伸展塌陷作用产生的;(2)二叠纪—早更新世陆内盆地的原型。根据陆内盆地的鉴别标志,提出了二叠纪盆地为陆内裂谷—裂谷期后弱伸展坳陷—弱缩短挠曲坳陷,三叠纪、侏罗纪、白垩纪和第三纪为弱伸展或稳定大陆内坳陷和陆内前陆坳陷或弱缩短挠曲坳陷交替的叠合盆地;(3)准噶尔盆地原型和构造演化对油气分布的控制作用。     

新疆西准噶尔额敏前陆盆地的构造特征及其演化

西准噶尔吾尔喀什尔山与额敏盆地间的"盆"–"山"耦合关系清楚,盆地边界平行于造山带呈狭长带状展布。"山"区为志留系–石炭系海相陆源碎屑岩-火山岩沉积组合,"盆"区为二叠系陆相磨拉石与新近系红色砂砾岩及第四系河流阶地堆积,具有典型的海相-陆相双层结构。盆缘被巴尔雷克前陆冲断带围限,"山"区发育铲式逆冲断层与蛇头构造、叠瓦扇构造等逆冲推覆构造。表明该"盆"–"山"组合为一典型的前陆盆地系统。额敏前陆盆地形成于早二叠世,属后期冲断变形影响较弱、早期前陆盆地结构特征较明显的"早衰型"前陆盆地。这一成果为额敏盆地乃至西准噶尔盆地分析、构造演化、沉积作用、"盆"–"山"耦合等研究提供了重要信息。     

新疆北部地区上古生界火山岩分布及其构造环境

新疆北部地区石炭系火山岩主要发育于石炭纪-早二叠世由洋盆向陆内盆地转换阶段,发育碰撞与碰撞后伸展期两类构造环境火山岩; 围绕造山带构成西准噶尔、东准噶尔、准南三大岩区; 石炭系主要发育玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合,二叠系主要发育玄武岩-安山岩-流纹岩组合。下石炭统多表现为碰撞期活动陆缘构造环境海相中基性火山岩,上石炭统表现为被动陆缘海陆过渡相钙碱性系列中酸性火山岩; 下二叠统表现为陆相偏碱性中基性、中酸性火山岩。西准噶尔石炭系火山岩为一套海陆交互相中基性火山岩组合,具汇聚岛弧过渡壳特点。东准噶尔石炭系火山岩为一套基性、中酸性岩石组合,具早期岛弧挤压、晚期板内伸展环境特征; 准南博格达山前表现为典型裂谷环境火山岩。二叠系火山岩均为碰撞期后板内伸展构造环境,主要分布于西准噶尔岩区; 表现为东准卡拉麦里残留洋最先闭合隆升,西准达尔布特残留洋随后闭合,最后是北天山洋关闭构造演化次序。新疆北部地区上古生界石炭系-下二叠统火山岩油气成藏多遵循“源控论”,主要围绕石炭系与下二叠统烃源岩发育区、有效生烃中心于构造高部位成藏,晚石炭世伸展裂陷应为有利勘探领域。     

准噶尔西北缘石炭-二叠纪构造转换期变形分析及其地质意义

通过对扎伊尔山至哈拉阿拉特山一带详细的构造变形分析, 揭示出准噶尔西北缘主要发育以下3组构造组合: 近南北向、北东-南西向和近东西向.其变形序列为: 晚石炭世早期, 发育近南北向褶皱-冲断构造; 晚石炭世时期, 近南北向构造线受牵引拖拽呈北东-南西向, 达尔布特、克拉玛依蛇绿混杂岩以右旋走滑拉出或侧向楔冲形式构造就位于上覆石炭系中; 晚石炭世晚期至二叠纪, 发育以达尔布特断裂为代表的北东-南西向伸展断裂, 伴随广泛的中基性岩脉及花岗岩侵入; 二叠纪末至三叠纪初, 发育广泛的近东西向劈理、哈山一带逆冲推覆构造及达尔布特左旋走滑活动.石炭纪至二叠纪, 西准地区经历了从俯冲到碰撞再到碰撞后陆内变形的演化过程, 伴随着挤压和伸展多期构造叠加, 充分体现了该地区复杂构造转换变形的动力学过程.      

准噶尔盆地西北缘二叠系碎屑岩次生孔隙发育控制因素

二叠系碎屑岩储集层是准噶尔盆地西北缘地区重要的勘探层位,埋藏深度大,研究其次生孔隙分布及其控制因素是研究区储集层研究的一项难点。利用岩芯、铸体薄片、荧光薄片、扫描电镜、黏土矿物等资料,结合沉积相、构造演化及有机质演化特征,对二叠系碎屑岩次生孔隙发育控制因素进行了研究。研究结果表明:二叠系碎屑岩除发育原生粒间孔外,还发育颗粒溶孔、胶结物溶孔及裂缝等次生孔隙。颗粒溶孔、碳酸盐及沸石胶结物溶孔主要受烃源岩热演化产生的有机酸及大气淡水无机酸作用的范围、规模控制。无机酸成因的溶孔主要发育于不整合面和断裂发育的盆地边缘区域,有机酸成因的次生孔主要发育于紧临烃源岩的盆地中部区域;裂缝主要是在构造挤压应力作用下产生,受构造应力大小、岩性粒级及杂基含量控制,主要分布于西北缘逆冲断裂带内低杂基含量的砂砾岩中。平面分布上,西北缘二叠系碎屑岩储集空间类型在盆地边缘以原生粒间孔为主、其次为无机酸成因的溶蚀孔及裂缝;向盆地中部过渡为有机成因的溶孔为主,原生粒间孔次之的储集空间组合。结合研究区沉积相展布、胶结物分布、构造特征及有机质演化特征,指出盆地中部的扇三角洲前缘区带,浊沸石胶结物发育,靠近烃源岩,处于三期有机酸运移的上倾方向,是有利的浊沸石溶蚀孔隙发育区带。     

三塘湖盆地构造演化与油气聚集

三塘湖盆地处于西伯利亚板块南缘,早石炭世晚期,盆地褶皱基底形成;晚石炭世早期,总体处于碰撞期后伸展构造环境;晚石炭世晚期,洋壳消亡,断陷收缩与整体抬升,形成剥蚀不整合.早二叠世,进入陆内前陆盆地演化阶段;中二叠世,盆地进入推覆体前缘前陆盆地发育期;晚二叠世,构造褶皱回返,前陆盆地消失;三叠纪晚期至侏罗纪中期,进入统一坳...