塔里木盆地克拉苏构造带西部构造变形规律与油气勘探方向

杨海军 孙雄伟 潘杨勇 唐永亮 李向云 屈元基 金江宁 吴俊霖

1.中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院 2.中国石油塔里木油田公司英买油气开发部

0 引言

库车坳陷是叠加在塔里木古生界海相克拉通盆地之上的中—新生界陆相前陆盆地，是一个典型的含盐前陆盆地，位于塔里木盆地北缘，南天山造山带以南；坳陷在平面上表现为“四带三凹”的构造格局，“四带”从北向南分别为北部构造带、克拉苏构造带、秋里塔格构造带和南部斜坡带，“三凹”由西向东分别为乌什凹陷、拜城凹陷和阳霞凹陷[1-2]。克拉苏构造带“生储盖运圈保”系统完善[3]，油气资源丰富，具有巨大勘探潜力。但西部勘探程度远不及东段高，主要是构造带西部变形相对东部更为复杂，且深层地震资料成像不理想，圈闭发现与落实难度更大，勘探开发程度相对滞后。

库车坳陷克拉苏构造带东西分段、南北分带特征明显，前人研究成果表明库车坳陷分段特征受南天山差异推覆作用、盐岩层分布、基底构造影响[4]，但是针对各因素在不同区段之间对构造变形的影响、分段主控因素及耦合作用特征研究仍然薄弱，对于潜力巨大、构造却十分复杂的克拉苏构造带西部开展相关研究需求非常迫切。

近年来，众多学者对克拉苏构造带做了大量的研究工作，基本建立了“分层滑脱，垂向重叠”的收缩构造模式[5-8]，同时不同构造段内的构造变形样式比较成熟，但仍需要深入、细化研究，自西往东，阿瓦特区段整体表现为强挤压背景下“双层楼”逆冲推覆构造变形；博孜区段与克深区段为复合楔形叠瓦状构造，在构造变形后缘发育由高角度逆冲断层控制的基底卷入变形[9]，南部为盖层滑脱变形；大北区段主要发育基底卷入的逆冲叠瓦构造。另外，关于构造转换带的研究也逐渐升温，基本形成了不同构造段间发生构造转换的共识[2-3,10-11]。然而，克拉苏构造带西部断裂十分发育，构造破碎，已公开发表的相关研究成果仅对大构造区段变化规律进行了预测，而该构造带的勘探需要开展更精细的构造变形分析及建模，明确各区段及区段间的构造变形主控因素规律。笔者结合前人研究成果，利用最新的钻井信息、高品质三维地震资料，在分析克拉苏构造带不同区段构造变形特征的基础上，提出了塑性膏盐岩、区域挤压应力、基底先存构造等3因素分段主控的构造差异变形规律，重点阐明了西部不同带间、段间构造变形特点及相应的构造样式，剖析了克深断裂构造带、拜城断裂构造带圈闭集中发育的成因，认为突发构造群、雁列式圈闭群具有巨大勘探潜力，是该区的重要勘探方向。

1 克拉苏构造带盐下构造差异变形的主控因素

在中生代和新生代早期，库车坳陷南天山构造活动强度不大；至晚新生代时期，受欧亚板块和印度板块的碰撞影响，南天山板内发生造山作用，库车坳陷充填的中、新生代地层受北部挤压和隆升的影响发生强烈的收缩变形[12]（图1）。从西往东看，克拉苏构造带古近系膏盐岩层不等厚发育、区域应力横向不均匀挤压、先存古隆构造局部区域存在等因素造成了横纵向立体构造差异变形。区域发育的大型逆冲断层及基底隆起能有效释放和分解来自造山带的挤压应力，古近系膏盐岩等软弱层的存在为区域结构分层滑脱变形提供了重要条件[13]；构造带区段内、区段间变形特征明显、变换构造类型多样。

1.1 区域挤压应力控制差异构造变形

图1 库车坳陷区域构造动力学剖面模式图（据本文参考文献[5]修改）

库车坳陷的收缩构造变形主要受塔里木克拉通与南天山水平挤压作用的影响。晚新生代，南天山印度板块与欧亚板块碰撞的影响发生板内造山作用而强烈隆升收缩变形。南天山发生迅速隆升作用的同时，库车坳陷不仅受到自北向南强烈水平挤压作用，还叠加了垂直剪切作用。因此，在靠近山前以垂向剪切作用为主导，向盆地延伸过程中逐渐转化为水平挤压，随着向南垂向剪切应力逐渐减小，断裂规模逐渐变小，能干地层以发育规模较大的褶皱变形构造为主。克拉苏构造带自北向南分为3个差异应力构造变形带，分别是博孜—克拉断裂构造带、克深断裂构造带和拜城断裂构造带。而在克拉苏构造带西部因受先存构造对应力阻挡的影响，盐下构造变形更加复杂，表现为逆掩叠置程度高、断裂更发育（图2-a～c）与东部地区的构造相对完整的变形特征（图2-d）存在较大差异，在南北分带的基础上，表现为更复杂的构造样式。

克拉苏构造带西部，南天山隆升变形诱导盆山过渡带发育一系列近直立的高角度断穿基地的逆冲断层[5]，控制克拉苏构造带最北部构造格局之外，由于受叠加双盐湖、南部温宿古隆起和西秋古隆起影响，表现为南天山边界对坳陷内构造变形有明显的控制作用[3]，在平面上能够清晰看到古生界地层差异推覆作用引起的东西向差异展布（图3），即挤压应力不仅存在类似东部的南北向分量、且存在东西向分量，因而造成了不同区段内及区段间东西向的构造样式差异，强烈的斜向挤压为构造的形成奠定了应力基础。

在斜向挤压应力近端由于受到垂直隆升变形区直立大断裂抬升影响，构造表现为挠曲变形，在变形空间大的区域，盐下构造易于发生垂向向上运动，发育反向断裂，而产生冲起构造（即突发构造）。而在受古隆或盐湖差异引起的不同构造区段间，在斜向应力远端，斜向应力东西向分量逐渐增大，易发生侧向走滑、调节，不同区段的断裂易产生明显的倾向和走向差异，从而形成具有过渡性的构造转换带，在研究区盐下构造易于形成雁列式圈闭群（图3）。

1.2 盐岩层不均匀分布控制构造差异变形

库车坳陷自下而上发育基底界面滑脱层、三叠系—侏罗系煤层、古近系盐岩层等3套软弱层，对构造变形影响大。古近系盐岩层分隔了盐上、盐下两套能干地层，对应力具有传递、调节、释放等作用，盐上层、盐岩层、盐下层表现出分层收缩变形特征，盐上层表现出以褶皱构造为主、盐下层表现出以冲断褶皱构造为主、盆地基底则以冲断断块构造为主。

图2 克拉苏构造带西部差异挤压构造模式图

图3 克拉苏构造带西部差异挤压平面展布图

近年来，前人针对盐岩作用下的构造挤压变形开展了大量的物理模拟实验，研究结果表明：构造挤压变形过程中，盐岩层上覆刚性地层的变形主要发生在挤压作用力的前端和后端，在同沉积作用所引起的差异重力负载的驱动下，位于沉积楔下方的盐岩不断向挤压变形的两侧流动[13]，在近挤压变形端和挤压变形前沿背斜端汇聚堆积（图4），形成库车坳陷常见的盐湖，这些盐湖的形成位置、厚度也直接影响了构造带盐下地层的变形特征。

图4 盐相关构造物理模拟实验结果图

克拉苏构造带西部盐湖的分布较东部复杂，其盐湖位置同样存在明显的东西差异（图5），构造带西部的东段受近挤压端和挤压变形前沿的双盐湖控制，在强挤压应力作用下，挤压变形前沿巨厚的盐岩地层为构造的横向迁移提供了充足的纵、横向变形空间，各构造完整性相对较好，构造呈叠瓦冲断样式，纵向变形范围较大，局部还存在盐焊接现象，而北部盐湖区构造变形叠加了基底先存构造影响发育突发构造样式（图6-a）；中段受近挤压端的单盐湖控制，其南部盐层厚度较薄，无法充分缓冲盐下地层的挤压变形，加之上覆厚达5 000 m的盐上地层重力负载以及克拉苏构造带南部基底先存构造阻挡的双重作用下，构造的纵、横向变形空间受限制，使得刚性地层受力内部破碎，断块结构趋于复杂，该段盐焊接现象明显，突发构造极其发育，这些突发构造群是油气勘探开发的主力区（图6-b）；西段为单盐湖中心，其南部古构造发育，盐下中生界地层横向变形范围受限，但得益于该段巨厚盐层的包裹，构造纵向变形空间充足，因此，该段主要发育楔状叠瓦冲断构造，断块数量较少，各个断块纵向叠置严重（图6-c）。

1.3 基底先存构造控制构造差异变形

根据古构造分布，克拉苏构造带西部也存在明显的分段特征，西段和中段南部发育的温宿古隆起、西秋古隆起为边缘地层型古构造，位于博孜区段盐湖区最南部；东段发育吐孜玛扎古构造，位于博孜—大北区段双盐湖中间部位（图5）。盐下层基底断层、先存构造的有无对区域挤压作用的响应，表现在构造样式的差异（图6）。结合区域重力异常平面分布（图7）、东西向地震剖面（图8）反射特征分析，老地层及古构造的存在起到阻挡作用，导致古隆起发育区沿地层变化边界发生强烈构造变形。在古隆起北侧形成近东西向展布的盐体，逆冲断层也受变换带的影响呈向北甩开的弧形断层样式。

2 克拉苏构造带西部有利勘探目标

图5 库车坳陷古近系膏盐岩厚度分布图

图6 克拉苏构造带西部东、中、西段南北向剖面图

图7 克拉苏构造带重力异常平面分布图

图8 克拉苏构造带东西向地震剖面图

根据克拉苏构造带斜向挤压应力、盐湖、先存古构造分布的差异、区域上3因素的耦合作用，对克拉苏构造带西部进行精细建模，划分出5种构造类型（表1），对其构造变形样式及规律进行分析，认为：雁列型及突发构造型由于古隆起和应力分量差异带来的挤压差异以及远离盐湖区带来的刚性破碎化变形，具备圈闭集中发育的有利条件，是勘探的有利目标。

随着克深区段的探明程度逐渐升高，而克拉苏构造带西部成藏及保存条件有利、构造背景好、断裂极其发育，向克拉苏构造带西部进军成为重要勘探战略方向。从上述对克拉苏构造带西部构造变形主控因素的分析来看，克深断裂构造带与拜城断裂构造带发育的突发型构造和雁列式圈闭群为主攻类型目标。

2.1 突发构造类型

突发构造发育的关键是反冲作用，从研究区目前的构造变形主控因素分析，分两种情况。第一种是在拜城断裂构造带中段区域受温宿古隆起、西秋古隆起的阻挡，同时该区域同沉积作用所引起的差异重力负载驱动盐岩向挤压变形的两侧流动，应力释放于盐下断块体内部，因此，形成了博孜区段破碎型大突发构造（破碎是指断裂发育，较密集断开盐下块体；大突发是指多个断块组成一个大块体，四面均被盐岩包裹，封堵条件好，成藏有利）。目前在大突发构造区域内已发现多个气藏，如博孜1气藏、博孜9气藏等，该类构造具备大气藏滚动勘探的潜力。第二种是在克深断裂构造带东段双盐湖之间发育的完整型突发构造，南北向看往往发育在盐湖边界、且位于盐上地层拐点附近，因应力集中，断块内形成向上突破的块体[14-15]，由于上覆盐岩层较厚，构造纵横向变形空间大，构造形态较完整，整体含气可能性大。目前，该区域在大北12、大北9等突发构造高部位完钻的大北12井、大北9井测试获高产工业气流，证实了该区域突发构造集中发育，由于具备整体含气可能，是增储上产的有利区块。

表1 克拉苏构造带西部不同断裂带各段构造类型表

2.2 雁列式圈闭群

位于克深断裂构造带中部和拜城断裂构造带中部，由于受南天山挤压的东西向差异，克拉苏构造带西部地区受到斜向挤压应力影响，在构造区段间发育一系列北西轴向的雁列式圈闭，即克深断裂构造带中段雁列式圈闭（博孜3圈闭群）、拜城断裂构造带中段雁列式圈闭群（博孜1圈闭群）。目前，这两个主要的雁列式圈闭群预探均获得了重大发现，博孜3圈闭群博孜3区块高点已完钻博孜3井，博孜1圈闭群博孜1区块高点已完钻博孜1井，两口井测试均获高产工业气流，为类似雁列式圈闭群钻探提供了依据。

3 结论

1）塑性膏盐岩、区域挤压应力、基底先存构造等3因素分段主控构造差异变形规律：大北区段主要受双盐湖影响，主要发育楔形冲断叠瓦构造；博孜—大北区段受斜向挤压，双盐湖及古隆起的3因素共同影响，发育完整突发构造样式、大规模推覆构造样式及楔形冲断叠瓦构造样式；博孜区段主要受古隆起阻挡，发育破碎型突发构造样式；阿瓦特—博孜区段构造转换带主要受应力斜向挤压及单盐湖影响，构造样式为楔形冲断叠瓦，发育雁列式圈闭群。

2）在藻盐层区域，由于发育古构造对应力阻挡而易于产生的破碎型突发构造、发育于双盐湖之间的完整型突发构造是首选勘探目标。

3）博孜—大北区段构造转换带雁列式圈闭群、阿瓦特—博孜区段构造转换带雁列式圈闭群具有巨大勘探潜力，是该区的重点勘探领域。