维普资讯 http://www.cqvip.com 石2008年10月 油勘探与开发 Vo1.35 No.5 563 PETR0I EUM EXPI 0RAT10N AND DEVEL0PMENT 文章编号:1000—0747(2008)05 0563—06 羌塘盆地变形构造与油气聚集保存关系 郭祖军 ,李永铁 ,南征兵 ~,I叶和飞i (1.中国石油勘探开发研究院;2.中国科学院广州地球化学研究所;3.中国科学院研究生院) 基金项目:中国石油天然气股份有限公司预探项目“中小盆地油气地质综合研究与预探区带优选”(O10107—10) 摘要:羌塘盆地地表出露不同层位的地面背斜构造达235个,以侏罗系背斜为主。通过物探及地面地质调查,结合区 域构造应力场,进行时空及构造组合分析,可将这些背斜划分为单一型、联合型、复合型和扭动型4种构造组合类型,不同 的构造类型分布于盆地的不同部位,主要形成于燕山晚期(J。 K。)及喜马拉雅期变形阶段,且与盆地烃源岩两次生烃时 期相匹配,为油气聚集提供了良好条件。目前普遍认为青藏高原新构造运动是造成油气藏破坏最重要的因素,但从断裂 构造性质、有效盖层分布以及高原隆升对油气保存的影响分析来看,羌塘盆地断裂以压性断裂为主,内部结构稳定,主要 目的层保存完好,勘探前景比较乐观。图4参1O 关键词:变形构造;油气聚集;保存条件;羌塘盆地 中图分类号:TEl21.2 文献标识码:A Relationship between deformation structure and petroleum accumulation and preservation,Qiangtang Basin,Tibet GUO Zu—jUFI ,I I Yong—tie ,NAN Zheng—bing ’。,lYE He-fei[ (1.Research Institute o,Petroleum Ejploration&Development,PetroChina,Beijing 100083,China;2.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese A c、aderny of Sciences,Guangzhou 510640,China;3.Graduate School ol,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China) Abstract:There are about 235 outcropped anticlines in Qiangtang Basin,Tibet,which are dominantly of Jurassic age. Based on geophysical exploration,surface geologic survey,and regional tectonic stress,these anticlines can he classified into four types,viz..simple structure。united structure,complex structure and twisted structure.These four type structures are distributed in different places in the basin and are mainly formed in the two deformation phases of late Yanshan movement and Himalayan movement.The two phases match with the two periods of hydrocarbon generation,80 the structures provide good conditions for hydrocarbon accumulation.The new tectonic movement of Qinghai—Tibet plateau is generally thought as the important factor causing reservo{r damage.However,the analysis of fault nature,effective seal rock distribution and plateau uplifting indicates that the faults in the basin are mainly compressive,the internal structure is stable,and the intervals of interest are well preserved and have a good exploratory potentia1. Key words:deformation structure;petroleum accumulation;preservation condition;Qiangtang Basin 1盆地概况 羌塘盆地是重要的油气勘探战略选区之一, 中国石油天然气股份有限公司自2O世纪90年代对其 露部分三叠系之外,绝大部分为中、上侏罗统分布区, 且以上侏罗统分布最广。盆地的东部及北部在上侏罗 统之上有少量白垩系覆盖。此外,盆地中东部的小型 断陷中尚有面积不大的第三系保存。目前认为盆地具 进行重点普查勘探,后又经过大庆油田有限责任公司 及中国地质调查局的补充调查与研究,对该盆地的认 识逐步深化。 羌塘盆地是中、新生界残留盆地,分布在羌塘一昌 都地块的中西部,夹持于羊湖一金沙江与班公湖一怒 江2条缝合构造带之间,包括隆起在内其残留面 积约为18×10 km 。盆地中除边缘因断裂作用而出 备油气生、储条件,能否获得勘探成功,关键在于油气 的聚集与保存条件。 羌塘盆地地跨自治区的那曲地区和青海省的 海西蒙古族藏族自治州。羌塘盆地是在晚古生代裂谷 演化后期背景上发育起来的一个叠合盆地,经历了前泥 盆纪基底形成阶段、晚古生代边缘盆地发展阶段、早一中 三叠世前陆盆地演化阶段、晚三叠世一早白垩世被动大 维普资讯 http://www.cqvip.com 5石油勘探与开发油气勘探VOI.35NO.5陆边缘裂陷坳陷盆地演化阶段晚白垩世、第三纪变形“‘。个一级构造单元(见图1),其中北羌塘坳陷和南羌塘坳。构造阶段最终形成目前的残留型构造盆地,陷又分别划分出西部凹陷和东部凹陷,对比,4个一级根据物探资料及地面地质资料将盆地划分为北,构造单元的石油地质条件北羌塘坳陷最好其次为潜伏隆起和南羌塘坳陷。羌塘坳陷潜伏隆起南羌塘坳陷和东北缘斜坡、、4图1羌塘盆地构造单元划分图,为便于研究构造运动性质强度及演化规律根据、尚有弧形“、S,”形及蛇曲形等复杂形态而发育于该岩,地层沉积建造变形变质程度和地层接触关系等将、、,系中的背斜其核部出露层位在中侏罗统夏里组(J:x)以上对目的层保存有利的构造有40余个且个体较,,羌塘盆地的沉积盖层划分为泥盆系二叠系三叠系、。、侏罗系及白垩系第三系4个构造层及其亚层,大;出露层位为白垩系且十分零散,。第三系的背斜构造数量极少,,羌塘盆地地层发育较全,自前泥盆系至第四系均上述统计表明作为主要勘探对象的侏。有不同程度的出露但以中生界特别是侏罗系的大面积分布为特征其次为上三叠统而白垩系第三系仅,,、罗系其构造条件较为理想2.1.2构造组合特征分析,,零星出露于盆内堑式凹陷中为中生界。。油气勘探的主要目的层前已述及盆地中的背斜构造在形态上较为复杂,但根据物探及地面地质调查资料结合区域构造应力场进行时空及构造组合分析至少可将其归纳为单,、、一222.盆地变形构造及其时空演化11.型构造组合联合型构造组合复合型构造组合及扭动型构造组合4变形构造及其组合特征1变形构种基本类型。.造,①单一型构造组合:指在南北双向挤压下形成的。据目前资料统计盆地中地表出露不同层位的地面背斜构造达235东西向平行状伸展的构造,构造两翼基本对称未受,、个但它们产出的时代规模形态,、、其他构造干扰主要形成于燕山运动早中期集中分,及空间特征互不相同。其中出露层位为前三叠系的,、布在北羌塘坳陷区西部和南羌塘坳陷区中段北部基本同时作用下形成的构造通常呈弧形或,“。背斜16个占7%均以紧闭不对称状为特征;出露层,,②联合型构造组合:指在两种构造应力同时或S”位为三叠系的背斜构造为主翼问角多在,38。个占,16%以基本对称型,形。60~100;出露层位为侏罗系的背斜,这类构造多见于羌塘盆地东部地区,如北羌塘坳陷构造163个占69%以对称或基本对称型为主但形,,,,南缘的托纳木背斜(见图蛇形背斜。2)、葫芦湖以北的雁翎河态较为复杂除盆地边界断裂附近多呈不对称状之外维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年10月郭祖军等:羌塘盆地变形构造与油气聚集保存关系565困背斜臣习¨斜圈地层产状图地层接触线固灰岩标志层囚生屑灰岩标志层囫断裂图2北羌塘坳陷南部托纳木地区地质构造略图222③复合型构造组合指在早期构造的背景上又叠:,..变形构造的时序关系加新的构造组合它可以是同向或异向构造应力先后,变形构造形成的时序与构造应力场的更迭是紧密相关的从变形构造的规模数量与构造变形时所卷入,、作用而形成一。构造应力同向而性质相同空间及方向、致则称为重接复合如北羌塘沃若山背斜;构造应力,地层的时代及变形构造的空间特征来看大体上可将,异向则视其交角的大小又称斜接复合(交角小于,羌塘盆地构造变形分为造应力场更迭,4个阶段对应,4期3次不同构、45)。,或截接复合(交角大于:45)。。即前印支期(A。xnT)、变形阶段印支晚K。④扭动型构造组合是指由于岩块受到剪切而长距离走滑,期一燕山早期(TJ。)变形阶段燕山晚期(Jz。)或岩块发生扭动而形成的各种褶皱构造,。变形阶段及喜马拉雅期变形阶段前者常形成斜列褶皱后者则常形成帚状构造或旋卷状构造等,。前两期构造变形均受南北挤压构造应力所控制先后形成一,上述2种构造类型在羌塘盆地中都有发系列近东西走向的平行褶皱构造第,一期,现前者如盆地东缘的类乌齐西曲右行斜列构造;后构造受第二期构造的叠加复合而使原构造变形加剧如隆起上的一者如普若岗日右行旋卷构造的意义互不相同2.。些背斜构造,。上述不同组合类型的背斜构造对油气运移。、聚集,第三期变形阶段其时问相当于燕山构造旋回晚期此时构造应力场发生了变化即在南北挤压应力的,2变形构造的时空规律.背景上开始受到区域南北向右行力偶作用的影响地的东部和西部形成、一。在盆2.21变形构造的空间特征235些北西向的歪斜褶皱或右行斜列一从统计的,个局部构造在盆地中的空间布一状构造;在东西拐弯的弧形地带则形成,些S形联合“”局来看轴向近东西的单,型构造主要分布在盆地“”构造或斜列型的复合构造前者如北羌塘坳陷北部的雁翎河蛇曲状褶皱构造坳陷南部的托纳木等褶皱构造后、中部的主体部位北西向或北西西向斜列构造主要,分布在盆地的西部与东部即接近,S形盆地的头者如盆地东南缘的玉龙西右行斜列褶皱构造系等等,,。部与尾部¨]而那些形态复杂的,“S”形及中小型旋。第四期变形阶段即喜马拉雅构造旋回此时的构造应力场已由上述的力偶联合作用方式演变为以区域右行力偶为主导地位。卷状构造则主要分布在平卧是协调过程“S”形盆地的中东段从变形构造的空间布局来看它与盆地的整体形态,一因此盆地内外较普遍发育一一些复合型致的。也就是说盆地的形态与盆地内变,或在该时期内形成的,些北西向褶皱构造和右行扭动构,形构造皆受控于特定边界条件下的构造应力作用。造而盆地中普遍发育的北东向追踪式张裂带(张扭带)与该构造应力场有直接的关系(见图3),因为这些断维普资讯 http://www.cqvip.com 566 石油勘探与开发・油气勘探 Vo1.35 No.5 图3羌塘一昌都地块不同部位构造应力示意图 裂带皆处于右行力偶所造成的最大压扭应力线上,也 高峰期,尤其是J X、J b两套主力烃源层。而此时正是 大型“S”形联合构造与局部右行扭动构造形成的重要 正是这些断裂带为新生代断陷式沉积创造了条件。 3构造演化与油气运、聚关系 3.1烃源层与油源对比 时期,两者的匹配为油气在这些构造中聚集创造了良 好的条件。 第二期生烃过程发生在第三纪特别是新近纪,此 时盆地在东西两侧力偶对南北向右行扭动控制下形成 北西向斜列状的褶皱构造,虽然在规模上不及“S”形构 羌塘盆地发育上三叠统肖茶卡组(T。x)、中侏罗统 布曲组(J b)、中侏罗统夏里组(J。x)及上侏罗统索瓦组 (J。s)等4套以碳酸盐岩、泥页岩为主的良好烃源层_2j, 造,但发育较为普遍。因此,第二次生烃过程与喜马拉 雅期形成的北西向构造有良好的匹配关系,北西向构 又有上三叠统肖茶卡组(1"3x)、中侏罗统雀莫错组(Jzq)、 中侏罗统布曲组(J。b)组和上侏罗统索瓦组(J。s)细砂岩、 粉砂岩、粗砂岩及白云岩、礁灰岩等储集层,且上述层系 造为盆地的二次烃类聚集创造了条件。当然,第二次 生成的烃类也可在燕山晚期形成的“S”形构造中继续 聚集,前提是这些构造未被破坏。 中可作盖层的致密岩类较多,如碳酸盐岩、膏盐岩及泥页 岩等,因此,可以构成很好的生储盖组合。 根据对盆地东缘青藏公路114道班(距安多 县城北约15 km)附近液体油苗的研究,证实该油苗来 自J。S海相深灰色、灰黑色泥晶灰岩;盆地中西部西长 梁含油灰岩与J。S页岩有一定的亲缘关系;位于南羌塘 坳陷北部隆鄂尼的J b油苗和昂达尔错北岸J。S油苗 与J X页岩有一定的亲缘关系。另外,偏光镜与荧光镜 1997年,原中国石油青藏项目经理部于南羌坳陷 隆鄂尼背斜构造带上发现了被断层所破坏的、规模巨 大的古油藏l_3]。该古油藏呈近东西向延伸,在当时的 施工范围内断续出露长达9 km,向东西两侧延伸出工 区范围。此后,成都理工大学王成善等曾向两侧追索, 认定该古油藏东西全长超过100 km_4]。2004年,大庆 油田有限责任公司在隆鄂尼古油藏附近相邻构造的钻 井中,于井深221~700 m发现6层良好油气显示,并 下观察说明了114道班含油灰质角砾岩以及隆鄂尼 西、西长梁及昂达尔错北岸含油白云岩、灰岩的沉积成 岩特征与油气运移的关系,证实了有2次以上油气运 将返回槽面的油花聚集后点火,其焰高可达60 cm。这 就进一步证明羌塘盆地具有油气生成和运移的过程, 只要这些含油气构造具有良好的保存条件,就能够获 得工业性油气流。 移过程的存在。 3.2油气生成与构造形成关系 羌塘盆地880地震测线圈闭演化的模拟研究显 示,在双湖、黄山和万安湖存在3个古隆起,并在此基 础上形成规模巨大的构造圈闭,至Jzb末圈闭规模最 大,而对盆地影响最大的燕山晚期构造运动改变了这 4盆地油气保存条件分析 羌塘盆地有良好的生储盖层存在,尤其是隆鄂尼 古油藏的发现,肯定了羌塘盆地油气藏的曾经存在。 但羌塘盆地地处青藏高原腹地,高原强烈隆升,新构造 运动频繁作用,上侏罗统大片裸露,因而,以侏罗系为 目的层的油气能否保存至今令人怀疑。本文仅根据已 些构造圈闭的形态和规模。通过古地温、有机质成熟 度模拟,结合上述对盆地变形构造特点及时空规律的 讨论,从不同角度进一步明确了盆地3套侏罗系烃源 层(J3S、J2X、J2b)。 有的资料,从断裂构造、有效盖层及高原隆升等方面对 羌塘盆地中生代油气的保存条件进行初步探讨。 第一期生烃开始于J b沉积后,至白垩世达到生烃 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年10月郭祖军等:羌塘盆地变形构造与油气聚集保存关系45674.I断裂构造分析.2有效盖层分析统计羌塘盆地主要断裂达明确的只有4202500余条但其中性质,羌塘盆地中生界发育了,T。X、JzX及J。S等3套较条、。据其产出的方位及性质可归纳为、、好的盖层但J。S盖层在盆地中大部分已出露地表而遭受了一北东向扭性断裂北西向扭性断裂东西向压性断裂定程度的剥蚀I1×10。,因此。,,T。X、JzX才是盆地南北向张扭性断裂与北东向张扭性断裂等裂关一5组主要断8中保存较完整的有效盖层。经统计J。X在盆地中的,。其中具有开启性的张性或张扭性断裂只占,,%,分布面积超过61,km约占盆地总面积的000而且从众多油苗点产出特征来看绝大多数与断裂无。%其中北羌塘坳陷区为4479km。,占盆地总换言之从目前的资料来分析绝大多数断裂都有,,。面积的总数的,%(见图,4)。而对数据齐全的I60个局部定的封闭性能从空间上看构造变形强烈断裂分,、、构造来说核部发育J:X及其以上地层的约占构造92布密集的地区均位于隆起带盆地两侧边界大断裂附近与盆地东北部沱沱河,一%其中核部发育J。s的占,22%、。也就带;而盆地中部及东部,说羌塘盆地3套生储盖组合中可进行下,中组合3地区构造变形相对较弱断裂的规模较小数量相对,勘探的局部构造约占构造总数的70%而可进行,口较少对油气的保存较为有利,“]。套组合勘探的局部构造占22%。图44羌塘盆地中侏罗统夏里组及上侏罗统出露图.3高原隆升对油气保存的影响目前多数地质学家认为青藏高原的隆升是由于,在的藏北高原在地表上为,、一高山环绕的低丘状山原型,、盆地北为昆仑山可可西里山东为格拉丹冬山唐古拉山南有冈底斯,,印度板块与塔里木柴达木板块相对向青藏板块俯冲而念青唐古拉山而中间为湖泊星罗,。造成的50mm口。…。据大地水准测量印度板块至今仍以每年,,棋布的广阔山原与中生代沉积时的面貌大体相仿52005300mm速度向北推移而目前喜马拉雅山也以每年。10②二级夷平面依然相对平整:该夷平面位于海拔m,速度上升据研究[7。…,青藏高原二级夷平面在上以下而目前的高度是第,因侵蚀而呈断续状出现但仍可恢复,,新世末期尚处于海拔Q3海拔1000in为一个完整的面状结构这说明高原隆升时依然保持。四纪以来才造就的(Q。海拔24000m、000m、Q:海拔3,000m、着整体的稳定特征Q。升至海拔4700m)可见其隆起之,③发育典型的内流(陆)水系、。除高原外围的沱沱剧烈。但从现今地貌特征及重力资料分析羌塘盆地。河(藏北高原东部)狮泉河(藏北高原西部)与雅鲁藏具有整体性的隆升特点布江之外藏北高原内的所有水系几乎都注入盆地中,①在地形上表现为略有起伏的盆地:羌塘盆地所的大小湖泊从而形成,一个的封闭型内流(陆)水、维普资讯 http://www.cqvip.com ] ] ] 568 石油勘探与开发・油气勘探 [M].北京:科学出版社,2001.214—268. Vo1.35 No.5 系,指示该盆地具有承压性的水动力条件。 ④重力场反映为平缓基底。在1:200 000布格重 力图上,盆地的前泥盆系浅变质基底为一个于外 围重力场特征的、起伏不大的平坦界面,而且磁场平 静,未见明显变化,这说明从基底结构上看也具有稳定 [3] 王岫岩,王贵文.特提斯构造域及其找油前景[J].石油学报, 1998,19(2):44—48. [4] 王成善,伊海生,李勇,等.羌塘盆地地质演化与油气远景评价 [M].北京:地质出版社,2001.184—215. [5] 黄继钧,李亚林.羌塘盆地岩石有限应变及地壳缩短分析[J].地 质学报,2007,81(5):599—605. 的整体性的特点。 第四纪以来青藏高原急剧隆升,但羌塘盆地具有 整体上的稳定性,除了剥蚀作用较显著外,几乎不存在 强烈下切作用,从另一个方面说明了羌塘盆地仍是油 气保存条件较好的地区。 [6] 黄继钧,李亚林.羌塘盆地构造应力场初步分析口].地质力学学 报,2006,28(6):364-370. [7] 潘裕生.青藏高原的形成与隆升[J].地学前缘,I999,6(3):153— 163. [8] 孙鸿烈.青藏高原的形成演化[M].上海:上海科学技术出版社, 1996.I-383. 5结论 尽管羌塘盆地有着复杂的地史,经历了多次构造 变动和变形的过程,又处在4 500 m以上的海拔高度, [9] 滕吉文,张中杰,胡家富,等.青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚 的物理力学机制研究(上)[J].高校地质学报,1996,2(2):121— 133. [10] 钟大赉,丁林.青藏高原的隆起过程及其机制探讨[J].中国科学 (D辑),1996,26(4):289—295. 但从变形构造特征、时空分布规律、与油气运聚关系以 及油气保存条件初步分析,认为该盆地仍然具有石油 勘探前景。 参考文献: [1]赵政璋,李永铁,叶和飞,等.青藏高原大地构造特征及盆地演化 第一作者简介:郭祖军(1966一),男,河南开封人,硕士,中国石油勘 探开发研究院高级工程师,主要从事石油地质研究与勘探工作。地址: 北京市海淀区学院路2O号,中国石油勘探开发研究院石油地质研究所, 邮政编码:100083。E—mail:guozj@petrochina.tom.en 收稿日期:2007—12—19 修回日期:2008-05—15 [M].北京;科学出版社,2001.321—353. [2]赵政璋,李永铁,叶和飞,等.青藏高原海相烃源层的油气生成 (编辑姚俊梅 绘图 付改荣) (上接第562页l 张文正,杨华,李剑峰,等.论鄂尔多斯盆地长 段优质油源岩在低 渗透油气成藏富集中的主导作用——强生排烃特征及机理分析 2006,27(2):218—224. [10] 王建民.鄂尔多斯盆地南部中生界大中型油田形成条件与勘探策 略[J].石油勘探与开发,2006,33(2):145—149. [11] 武富礼,赵靖舟,闫世可,等.鄂尔多斯盆地延长区上古生界储集 [J].石油勘探与开发,2006,33(3):289—293. 张文正,杨华,傅锁堂,等.鄂尔多斯盆地长。 湖相优质烃源岩的 发育机制探讨[J].中国科学(D辑),2007,37(s1):33-38. Peters K E,Moldowan J M.The biomarker guide:Interpreting 层地质特征及天然气勘探前景[J].石油勘探与开发,2007,34 (4):401-405. molecular fossils in petroleum and ancient sediments[M].New Jersey:Prentice Hall,1 993. 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