前陆盆地的构造演化及其沉积、地层响应——以库车坳陷下白垩统为例

逆冲推覆构造近年来的研究表明,由于逆冲带内超压的反复积聚和释放,冲断活动表现为间歇式前展逆冲方式,且具有早期长周期低前展速率、晚期短周期高前展速率的特点,由此导致作用于前陆盆地的构造负载早期以垂向加载为主、晚期则以递进加载为主。库车坳陷下白垩统记录了一幕完整的前陆盆地构造演化过程,卡普沙良群和巴什基奇克组分别对应于逆冲期和构造宁静期,两者之间发生了地层几何形态的重大转变以及内部削截反射终止点的迁移。与早、晚期冲断活动特征对应,在前隆向前渊的斜坡带,卡普沙良群的下部和上部分别发育大套向逆冲带的前积反射和向克拉通方向的退积超覆反射。在紧邻造山带的前渊带,亚格列木组砾质粗碎屑沉积体标志着逆冲推覆的重新开始;巴西盖组三角洲体系的发育说明快速前展逆冲导致宽缓的楔顶带的形成;巴什基奇克组底部粗碎屑发育及其与巴西盖组之间沉积突变,反映为宁静期岩石圈强烈回弹的结果。最终,前陆盆地构造演化的逆冲期可细分为初始逆冲、?冲、前展逆冲、逆冲减弱—停滞等4个阶段。     

前陆盆地的构造演化及其沉积、地层响应——以库车坳陷下白垩统为例

逆冲推覆构造近年来的研究表明,由于逆冲带内超压的反复积聚和释放,冲断活动表现为间歇式前展逆冲方式,且具有早期长周期低前展速率、晚期短周期高前展速率的特点,由此导致作用于前陆盆地的构造负载早期以垂向加载为主、晚期则以递进加载为主。库车坳陷下白垩统记录了一幕完整的前陆盆地构造演化过程,卡普沙良群和巴什基奇克组分别对应于逆冲期和构造宁静期,两者之间发生了地层几何形态的重大转变以及内部削截反射终止点的迁移。与早、晚期冲断活动特征对应,在前隆向前渊的斜坡带,卡普沙良群的下部和上部分别发育大套向逆冲带的前积反射和向克拉通方向的退积超覆反射。在紧邻造山带的前渊带,亚格列木组砾质粗碎屑沉积体标志着逆冲推覆的重新开始;巴西盖组三角洲体系的发育说明快速前展逆冲导致宽缓的楔顶带的形成;巴什基奇克组底部粗碎屑发育及其与巴西盖组之间沉积突变,反映为宁静期岩石圈强烈回弹的结果。最终,前陆盆地构造演化的逆冲期可细分为初始逆冲、?冲、前展逆冲、逆冲减弱-停滞等4个阶段。     

库车坳陷下侏罗统岩石古应力场与砂岩储层性质

对库车坳陷下侏罗统野外定向岩石样品的岩石力学性质的测试结果表明,下侏罗统以压扁变形明显、拉伸变形较弱为特点.自侏罗纪以来,该区经历了至少4期古构造变形作用,其变形方式主要为近EW向的以脆性变形为主的褶皱变形作用.在平面上,该区明显地表现为东弱西强的构造挤压变形特征,并对砂岩的储层性质产生重要影响.东区平均古构造应力值为19.8~28.3 MPa,对应的平均砂岩孔隙度为17.1%;西区平均古构造应力值为62.6~80.1 MPa,对应的平均砂岩孔隙度为6.4%~4.6%.     

库车坳陷西段的逆冲推覆距离研究

库车坳陷西段地区发育有巨厚膏盐层,喜马拉雅山末期构造运动使天山造山带大幅度向南挤压,造成大量盐体在库车前陆褶皱冲断带前缘被逆冲推覆至地表,地层并发生强烈的褶皱和逆冲推覆,所以在计算该区域地层向南推覆的总距离时,不仅要考虑平衡剖面技术所恢复出地层横剖面上的缩短量,另外还要考虑由于膏盐层塑性流动所造成上盘推覆体向南的滑移距离,本文综合利用平衡剖面技术和物理模拟实验方法求取了该研究区域的地层缩短量(24.5km)及上盘推覆体向南的滑移距离(3.969~14.727km),从而计算出库车坳陷西段的逆冲推覆距离为18.5~39.227km。     

库车坳陷下侏罗统沉积特征及砂体展布

库车坳陷位于塔里木盆地北部，北缘是南天山山前断裂带，南缘是塔北隆起，呈NEE向展布，东西长250km，南北宽20－60km，面积约21170km^2。下侏罗统自下而上发育阿合组、阳霞组。对吐格尔明、克孜勒努尔、库车河剖面及依南2井岩芯观察发现，阿合组和阳霞组按其岩性特征均可以划分为5个岩性段，各个岩性段在全具有对比性。还可分出4类和17个亚类岩相。阿合组细砂岩以上的粗碎屑岩含量为80％以上；阳霞组细砂岩以上的碎屑岩含量为50％－60％。砂岩厚度占总地层厚度的50％－60％以上，是油气勘探的重要目的层系。以吐格尔明剖面为代表的依南2井以东地区的阿合组和阳霞组岩矿特征基本相似，以克孜勒努尔地区为代表的依南2井以西地区有较大差异，即阳霞组长石含量几乎为零。两区共同点是以岩屑砂岩为主，成分成熟度低，结构成熟度中等，岩屑含量较高。从岩性组合、沉积构造、微观岩石成分、结构和砂体形态等方面的综合分析认为，辫状三角洲沉积体系是该区阿合组和阳霞组的主要沉积体系。阿合组砂体纵向上以多个辫状三角洲平原上的辫状分流河道砂岩加积复合为主，横向上指状镶嵌叠置呈东西向展布。阳霞组第3岩性段砂体纵向上以多个辫状三角洲前缘上的水下辫状分流河道砂岩加积复合为主，横向上指状镶嵌叠置也呈东西向展布。第2、4、5岩性段砂体以河道滞流砂岩侧砂为主，横向叠瓦状叠置呈东西向展布。     

库车前陆褶皱—冲断带前缘大型盐推覆构造

塔里木盆地北部库车前陆褶皱-冲断带构造-地层层序可划分为中生界盐下层序、古新统一始新统盐层层序和渐新统一第四系盐上层序。盐岩层序的岩性主要为灰白色、浅灰色盐岩、膏岩、泥灰岩和紫红色碎屑岩,厚110～3000 m。盐岩层的存在使库车前陆褶皱-冲断带发育-系列盐相关构造,其中最引人注目的是盐推覆构造。野外地质调查、地震资料解释、遥感资料和钻井资料揭示,沿库车前陆褶皱-冲断带前缘西秋立塔克山发育大型盐推覆构造,总体呈近东西走向,并略呈往西南凸出的弧形展布,沿走向延伸超过200km,由北往南逆冲推覆距离达30km以上。主断层沿古新统-始新统盐岩层发育,外来推覆体由古新统-始新统盐层层序和渐新统-第四系盐上层序组成,表现为受断层控制的单面山,逆冲推覆在原地中生代-新生代地层之上。地质分析和剖面复原结果表明,盐推覆构造主要形成于新近纪末期以来的喜马拉雅晚期阶段,现今仍具有强烈的活动性。由于不均匀推覆作用,在盐推覆构造的不同地段,逆冲推覆距离、冲断层产状、外来岩系和原地岩系的叠置关系以及盐相关构造的发育都有较大差异,显示出走向上分段性特点。库车前陆褶皱-冲断带前缘盐推覆构造的形成演化受区域挤压作用、重力滑动和重力扩展作用控制。     

准噶尔盆地东北缘乌伦古坳陷中生代逆冲推覆构造

乌伦古坳陷位于准噶尔盆地的东北缘,中生代以来逆冲断裂特别发育。本文通过对典型二维地震剖面进行构造解释,结合平衡剖面的正演方法,对乌伦古坳陷内逆冲推覆构造的分带性、分期性和拓展方式及动力过程进行研究。研究认为乌伦古坳陷内部逆冲推覆构造从北向南分为根部带的红岩断阶带、中部带的索索泉凹陷、前锋带的喀拉萨依断裂。剖面平衡结果显示,从晚三叠世到白垩纪,准噶尔盆地东北缘受到自北向南的挤压作用,逆冲断裂整体表现出基底卷入的前展式叠瓦逆冲的特点,具有从北向南拓展规律,即北部断裂活动较早,而南部断裂活动较晚。对比平衡剖面不同时代地层的收缩率变化可知,逆冲断裂活动总体可以划分为4个演化阶段:印支末期、燕山早期、燕山中期和燕山晚期。其中印支期是逆冲体系的启动期;燕山早期为主活动期,逆冲活动波及全区;燕山中期逆冲活动表现为震荡特征;燕山晚期逆冲活动微弱。中生代前期,乌伦古坳陷地区的逆冲体系形成的动力主要来自南阿尔泰造山带持续挤压,中生代后期叠加了北天山造山带自南向北的推覆挤压,使坳陷南部喀拉萨依断裂具有了走滑性质,该走滑活动与准噶尔内部微块体之间发生挤出-逃逸的调节过程有关。     

库车坳陷东部YN5井下侏罗统致密储层特征及主控因素

库车坳陷东部YN5井位于依奇克里克构造带中部,其下侏罗统阿合组发育一套浅色辫状河三角洲相砂岩、砾岩组合,阳霞组为湖泊相夹三角洲平原相的大段泥岩夹砂岩和煤层。通过岩石薄片观察,结合岩石物性测试发现,下侏罗统储层岩石类型主要为岩屑砂岩,岩屑以变质岩岩屑为主;阳霞组以铁泥质和钙质胶结为主,阿合组以硅质和钙质胶结为主。储层孔隙度均小于12％,多介于2％～8％之间,渗透率多介于0.1×10-3～5.0×10-3μm2,平均孔喉半径主要介于0.2～0.6μm之间,阿合组储层物性好于阳霞组。受到原始岩石组分及压实作用的综合控制,阳霞组和阿合组储层物性呈现出两段式自上而下逐渐变差的特征。储层岩石孔隙类型以粒内溶孔和微孔隙为主,是由长石、岩屑以及碳酸盐胶结物等可溶物质遭受溶蚀作用形成,阿合组粒度相对较粗,长石、岩屑等可溶组分含量相对较高,其溶蚀作用较阳霞组更发育。此外,构造作用产生的裂隙是改善储层物性的另一重要因素。     

库车坳陷滑脱推覆构造成因及油气评价

本文据地震和地质观察资料,解释和阐述了塔里木盆地北部前陆区库车坳陷中、新生界滑脱推覆构造平面、剖面特征,结合前缘隆起区有关资料,提出了库车坳陷滑脱推覆构造的成因机制,并对库车坳陷油气进行了初步评价,认为秋里塔克弧形构造内侧断弯褶皱、楔状三角体及推覆构造前缘盐构造控油有利。     

塔里木盆地库车坳陷下侏罗统砂岩储层性质的控制因素

通过对4口钻井，4条地表剖面的地层沉积详细描述及相应的3000余块储层浅钻样品和近万个岩矿分析测试数据等翔实资料的分析认为，库车坳陷下侏罗统发育辫状三角洲沉积体系，三角洲平原的辫状分流河道和三角洲前缘的水下分流河道是主要的储集砂体。这套储层以吐孜洛克地区为界，东，西两区在成岩作用，储集性质和成因机制上均存在显著差异。经研究表明，砂岩粒径，地层埋藏史和构造侧向挤压是引起此差异的关键控制因素；时间域上主要表现为砂岩粒径对储集性质的影响，而空间域上储层特征的显著差异受控于地层埋藏史和构造侧向挤压。     

库车坳陷依奇克里克地区下侏罗统阿合组致密砂岩储层的成岩差异性特征研究

塔里木盆地库车坳陷依奇克里克地区深层致密砂岩储层的非均质性强,成岩成藏过程复杂。根据岩心观察、薄片鉴定、流体包裹体、荧光特征及碳氧同位素等分析,对下侏罗统阿合组致密砂岩的岩石类型、成岩演化及其差异性特征进行了研究。研究表明,阿合组致密砂岩分为强钙质胶结砂岩(C类)、富刚性颗粒岩屑砂岩(A类)、含塑性颗粒岩屑砂岩(D类)、富塑性颗粒岩屑砂岩(B类)4类,经历了两期油气充注,不同类型砂岩的成岩、致密化及成藏过程差异明显。A类砂岩的构造缝及溶蚀孔隙均较发育,渗透率较高、孔隙度分布范围广,代表第二期油气充注的蓝色荧光强。D类砂岩的长石及软岩屑含量稍高,晚期溶蚀作用发育,孔隙度较高、渗透率低,黄色和蓝色荧光共存。A、D两类为有效的致密气藏储层,成岩、成藏过程有差异,D类砂岩早期与晚期油气充注共存,早期油气充注减缓后期压实和碳酸盐胶结作用的发生,有利于晚期酸性溶蚀及油气充注。A类砂岩裂缝发育,对储集性能的影响大,渗透性好,晚期油气充注受早期油气充注的影响小。     

库车前陆冲断带西部却勒盐推覆体变形特征分析

库车前陆冲断带西部发育中国最好的地表盐构造,可作为盐构造研究的天然实验室。前人对本区盐构造的研究主要集中于地下,包括地下盐构造样式的识别、地下盐构造分段性研究及盐构造形成机制研究等,而对于地表盐构造的研究相对较少。文章在前人研究的基础上,通过详细的野外填图,并辅以地震解释、遥感解译等方法,对库车前陆冲断带西部却勒盐推覆体变形特征进行分析,认为却勒盐推覆体的发育受控于却勒逆冲断层,库姆格列木群盐岩随逆冲断层出露地表。盐推覆体在东西向上构造差异较大,具有明显的分段性,在推覆体的中、西部,推覆体上盘地层发育齐全,盐岩仅沿推覆体逆冲前缘出露地表,属于典型的露趾增生型盐席;而在推覆体东部的察尔汗盐席处,盐上地层被剥蚀,盐岩出露地表后在重力的驱动下向周缘流动,属于溢流增生型盐席。察尔汗盐席受地表径流和降水作用影响明显,发育大量溶洞和盐山构造,并以"脉动流"的形式向前增生。盐内能干层的变形特征是反映盐岩流动性强弱的指标,盐推覆体东部察尔汗盐席盐内能干层变形样式更复杂,盐岩的流变性更强。缺少厚层顶板的限制和受降水及地表径流的充分影响是察尔汗盐席盐岩流变性较强的原因。     

Analysis of Reservoir Forming Conditions and Prediction of Continuous Tight Gas Reservoirs for the Deep Jurassic in the Eastern Kuqa Depression, Tarim Basin

The exploration targets in the Kuqa Depression at present are mainly structure traps in Cretaceous-Tertiary. Due to the complexity of mountain distribution and reservoir forming conditions, the exploration of Jurassic in the eastern Kuqa Depression has been in a state of semi-stagnation since the discovery of the Yinan-2 gas reservoir. According to the concept and theory of “continuous petroleum reservoirs” and the re-analysis of the forming conditions of the Yinan-2 gas reservoir and regional natural gas in the eastern Kuqa Depression, it is believed that the deep Jurassic has good natural gas accumulation conditions as well as geological conditions for forming continuous tight gas reservoirs. The boundary of the Yinan-2 gas reservoir is not controlled by a structural spillpoint. The downdip part of the structure is dominated by gas, while the hanging wall of the fault is filled by water and forming obvious inverted gas and water. The gas reservoir has the normal temperature and ultra-high pressure which formed in the near source or inner-source. All of these characteristics indicate that the Yinan-2 gas reservoir is different from conventional gas reservoirs. The deep Jurassic in the eastern Kuqa Depression has multisets of source-reservoir-cap assemblages, which comprise interbedded sandstones and mudstones. These assemblages are characterized by a self-generation, self-preserving and self-coverage model. Reservoir sandstones and coal measure mudstones are interbedded with each other at a large scale. As the source rocks, Triassic-Jurassic coal measure mudstones distribute continuously at a large scale and can generate and expel hydrocarbon. Source rocks contact intimately with the overlying sandstone reservoirs. During the late stage of hydrocarbon expulsion, natural gas charged continuously and directly into the neighboring reservoirs. Petroleum migrated mainly in a vertical direction over short distances. With ultra-high pressure and strong charging intensity, natural gas accumulated continuously. Reservoirs are dominated by sandstones of braided delta facies. The sand bodies distribute continuously horizontal. With low porosity and low permeability, the reservoirs are featured by strong heterogeneity. It is hypothesized that the sandstones of the interior depression tend to be relatively tight with increasing depth and structure stress weakness. Thus, it is predicted that continuous tight gas reservoirs of ultra-high pressure may exist in the deep formations of the eastern and even the whole Kuqa Depression. So, it is worth evaluating the exploration potential.     

库车坳陷中部构造分层差异变形特征和构造演化

基于地表露头调查、地震资料解释、钻井及与盐相关的构造样式分析,对库车坳陷中部构造变形特征进行研究。结果表明:库车坳陷中部具有南北分带、东西分段、垂向分层的变形特征。以库姆格列木群膏盐岩为界可以分为盐上构造层、盐构造层、盐下构造层及基底构造层4层结构。该区域主要发育收缩构造样式及盐构造样式,盐上构造层、盐构造层及盐下构造层的构造样式及分布具有明显差异。盐上层主要发育逆冲断层及褶皱,盐岩层则以盐流动构造样式为主,盐下层则发育逆冲叠瓦断层等大规模推覆构造。研究区具有明显的分段变形特征,可划分为博孜—却勒构造段、大北—西秋构造段、克深—西秋构造段、克拉3—东秋构造段,其差异性主要表现为地表线性褶皱带分布、盐构造样式、盐下构造变形的差异。区域构造演化剖面研究表明库车坳陷主要经历了中生代伸展坳陷盆地(三叠纪—白垩纪)、新生代早期"挠曲"盆地(古近纪—中新世)及新生代晚期前陆盆地(上新世—第四纪)的演化过程。现今构造主要形成于库车组沉积的中晚期。     

超深层砂岩粘土矿物特征及其对储层物性的定量控制作用——以库车前陆冲断带白垩系巴什基奇克组为例

库车前陆冲断带超深层储层是当前天然气勘探开发的重要领域, 具有特低孔、特低渗-低渗, 裂缝-孔隙型, 测试高产储集特征。 为揭示储层中粘土矿物的特征及其对储层演化、储层性质的控制作用, 本文以大量微观实验分析（X 衍射、扫描电镜、激光共聚焦扫描、 铸体薄片、高压压汞）为依据, 研究表明：主要的粘土矿物含量为 5%～12%, 矿物类型以伊利石、伊蒙混层为主, 其次为绿泥石, 成因以成岩早期沉积水体继承性沉淀及成岩中晚期长石质次生溶蚀产物为主;砂岩中早期沉积型粘土矿物主要富集于三角洲前缘水下河道砂体的侧缘、水道砂体的顶底面附近, 其形成粘土薄膜可有效抑制超深层储层早中成岩期硅质、长石质次生加大, 保存基质孔隙, 不同期粘土杂基也可提供大量矿物晶间微孔隙, 微孔隙度可达 1%～4%, 是天然气的主要储集空间之一;粘土矿物是降低储层渗透率的主控因素, 6%～ 9%的粘土矿物含量（尤其是伊利石及伊蒙混层）可降低超深层储层渗透率 10～100 倍, 使渗透率总体为 0.01×10 ^-3 μm ² ～0.1×10 ^-3 μm ² 。 粘土矿物含量及赋存特征：早期长期（130～23 Ma）浅 埋（< 3 000 m）期储集性能保存良好, 晚期（23 Ma 左右）深埋（> 3 000 m）期基质渗透性急剧降低, 总体致密化（< 0.1×10 ^-3 μm ² ）, 这是研究区的关键因素。 粘土矿物的特征及其分布对评价砂岩储集性质, 预测超深层天然气有利储层的分布具有重要地质意义。     

一幕完整的前陆盆地构造演化的地层记录:库车坳陷下白垩统

位于库车坳陷东部天山山前KZ露头的下白垩统为一套前渊带的充填沉积,包括卡普沙良群和巴什基奇克组两个粗-细-粗的沉积旋回,每个旋回底部的亚格列木组和巴什基奇克组底部均发育一套砾质粗碎屑沉积体.塔北隆起为前隆单元.从天山山前至塔北隆起,地层几何形态从卡普沙良群北厚南薄的强不对称楔型转变为巴什基奇克组北薄南厚的弱不对称楔型,且塔北隆起北斜坡带地震剖面显示卡普沙良群地层南部剥蚀强烈,而巴什基奇克组地层剥蚀位于北部,总体反映盆地由卡普沙良群时期北部沉降、南部抬升转变为巴什基奇克组时期北部抬升、南部沉降的构造反转现象,分别与前陆盆地逆冲构造活动期、宁静期的基底变形特征相一致.因此,卡普沙良群、巴什基奇克组两个的沉积旋回分别为逆冲构造活动期、宁静期的盆地充填记录,两个旋回底部的砾质粗碎屑沉积体分别为逆冲活动开始(岩石圈挠曲沉降)、逆冲活动停滞(岩石圈回弹隆升)的沉积响应.总之,库车坳陷下白垩统记录了一幕完整的前陆盆地构造演化过程.     

塔里木盆地库车坳陷西秋古隆起的形成及其演化

重力异常资料显示, 库车坳陷南缘西秋构造带深层发育有基底隆起。本文通过地震资料解释确认了西秋构造带深层古隆起的结构, 分析了古隆起的形成和演化过程。西秋构造带南侧边缘存在一条区域性基底断裂, 断裂北侧新生界下伏中生界、古生界明显减薄或地层缺失, 总体上表现为断背斜形态的古隆起构造。结合区域构造演化分析认为, 泥盆纪—石炭纪(D—C)塔里木克拉通边缘隆升、二叠纪—三叠纪(P—T)受南天山负荷影响产生的克拉通边缘压陷的构造演化过程中, 西秋构造带处于"跷跷板"式地壳升降运动的"支点"部位, 发育古隆起和基底卷入高角度断层, 晚期南天山隆升向南斜向推挤的挤压剪切应力场使古隆起边界断层复活, 基底断裂活动并在新生界之下形成冲断隆起。