庫木庫里盆地構(gòu)造單元劃分與油氣遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測

葛 誠,陳社教,時 靜

(安徽省勘查技術(shù)院,安徽 合肥 230031)

庫木庫里盆地是以新近系—古近系為主的沉積盆地,石馬溝組(E3s)和石壁梁組(N1s)是較好的生油巖段。石馬溝組油氣儲集性最好,其次是紅石梁組(N1h),石壁梁組油氣儲集性最差,石馬溝組、石壁梁組和紅石梁組發(fā)育多組泥巖組合,是該區(qū)良好的蓋層。盆地內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,以膏鹽層為特征的區(qū)域性蓋層發(fā)育,表明該盆地具有一定的儲集和運移條件。庫木庫里盆地北側(cè)、西側(cè)含瀝青砂巖廣泛出露,表明該盆地曾有排烴歷史并已經(jīng)開始運移[1]。前人對盆地開展過1∶100萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查,對盆地地層、構(gòu)造、巖漿巖進行了初步劃分[2],發(fā)現(xiàn)在盆地周邊露頭漸新世石馬溝組和中新世石壁梁組發(fā)育三角洲前緣——湖泊相沉積暗色烴源巖[3]。目前,該盆地進行的物探工作較少,僅開展了1∶100萬航磁及1∶20萬阿雅格庫木庫里幅區(qū)域重力調(diào)查工作[4-6],制約了對盆地油氣遠(yuǎn)景的全面評價[7-12]。

本文通過在庫木庫里盆地開展1∶5萬高精度重磁測量工作,對盆地的巖石進行重新采樣分析,結(jié)合以往地質(zhì)、物探及物性資料,進一步探討該盆地物性、構(gòu)造、新生界埋深、油氣遠(yuǎn)景區(qū)等基礎(chǔ)地質(zhì)問題,為油氣勘探提供可靠資料。

1 地質(zhì)特征

庫木庫里盆地地層分區(qū)上屬于華北地層大區(qū)、秦祁昆地層區(qū)、東昆侖—中秦嶺地層分區(qū)庫木庫里地層小區(qū)。華北地層大區(qū)北以阿爾金斷裂(F1)為界,南以東昆侖斷裂為界。庫木庫里地層小區(qū)位于昆侖山構(gòu)造帶,盆地被3條邊界斷層圍限,新近系主要局限于邊界斷層[13]。位于北緣的稱白干湖—祁漫塔格山南緣斷層(F4),呈弧形近EW走向,弧頂向北突起;位于南緣的稱阿其格斷層(F2),呈SEE-NWW向延伸;位于盆地東緣的邊界斷層稱大九壩斷層(F3),呈NEE向延伸[14](圖1)。庫木庫里盆地周圍山系由古生界及更老的變質(zhì)巖組成,中生代—新生代地層多分布于盆地內(nèi)部,整體研究程度較低。古生界奧陶系、泥盆系和石炭系—二疊系分布于盆地四周。中生界三疊系缺失,侏羅系出露面積小[15]。根據(jù)鄰區(qū)資料分析,侏羅系應(yīng)有一定的生烴潛力。新近系廣泛分布在盆地中部,總厚度達(dá)5 483 m,露頭區(qū)占盆地面積的四分之一以上。在新近系—古近系儲層中發(fā)現(xiàn)多個含瀝青層位,石馬溝組(E3s)和石壁梁組(N1s)為生油巖段,其中石馬溝組分布于白土灘—大黑山一帶,巖性主要為淺灰色、淺褐色復(fù)成分鈣質(zhì)中-細(xì)砂巖、中層鈣質(zhì)含礫粗砂巖、褐紅色鈣質(zhì)粉砂巖不等厚互層夾褐紅色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖,白土灘地層厚878 m,大黑山地層厚>1 780 m,總體自西向東逐漸增厚;石壁梁組分布于紅石梁—條石山一帶,巖性主要為紫紅色中層鈣質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層夾厚層塊狀中-細(xì)砂巖,含植物莖根、葉等化石或植物碎片及水鳥足跡印?；?。紅石梁地層厚>2 328 m,條石山地層厚>913.95 m,總體自西向東逐漸變薄,新近系—古近系應(yīng)是較好的生油層[16]。盆地內(nèi)巖漿巖不發(fā)育,東部邊緣主要為祁漫塔格華力西期構(gòu)造巖漿帶疊加印支期-燕山期構(gòu)造巖漿巖帶。

1.第四系;2.紅石梁組;3.石壁梁組;4.石馬溝組;5.白堊系;6.侏羅系;7. 上三疊統(tǒng);8. 下二疊統(tǒng);9. 上石炭統(tǒng);10. 下石炭統(tǒng);11. 中泥盆統(tǒng);12.奧陶系;13.元古界;14.花崗巖;15.研究區(qū);16.斷裂及編號圖1 庫木庫里盆地地質(zhì)略圖Fig. 1 Geological sketch of Kumukuli Basin

2 巖石物性特征

庫木庫里盆地巖石物性參數(shù)基本特征見表1。第四系厚度小,屬于淺層低密度、無磁性、高電阻率物性層;新近系厚度較大,屬于中淺層低密度、無磁性、低電阻率物性層,該層為本次研究的主要物性層;古近系厚度較大,屬于中淺層低密度、無磁性、低電阻率物性層,該層也為本次研究的主要物性層;中生界厚度不大,屬于中深層中等密度、無磁性、次低電阻率物性層;古生界厚度較大,屬于中深層高密度、無磁性、高電阻率物性層;元古界、太古界以變質(zhì)巖系為主,屬于深層高密度、中等磁性、高電阻率物性層。盆地內(nèi)巖漿巖不發(fā)育,巖體物性總體表現(xiàn)為中等密度、中等磁性、高電阻率物性層。

表1 研究區(qū)巖石物性特征統(tǒng)計結(jié)果

3 研究區(qū)重、磁場特征

地形改正后的布格重力異常如圖2(a)所示,異常表現(xiàn)為典型的大陸異常特征,重力布格異常總體表現(xiàn)為南北兩側(cè)低、中央高,西部高、東部低的特征。布格重力異常變化范圍為(-418～-368)×10-5m/s2,最大值分布在盆地西部紅石梁一帶,最小值分布在盆地南部盟布拉克附近。布格重力異常等值線總體走向以NWW向為主,NW向和近EW向次之,局部存在SN向、SE向異常等值線。盆地存在數(shù)條明顯的重力異常梯級帶,這些重力異常梯級帶梯度高、延伸大,是盆地深大斷裂的反映。南部布格重力高異常帶主要分布在小紅山、白云山、青石山一帶,主要反映了高密度古生代二疊紀(jì)馬爾爭組和泥盆紀(jì)布拉克巴什組的出露特征,局部重力高異常由高密度的古生界引起,局部重力低為低密度的第四系。中央布格重力高異常帶(紅石梁、拐子梁、梯子梁、紅土梁和條石山)主要反映了前中生代—新生代基底隆起特征,局部重力高異常由高密度的古生界引起。盆地中部硝爾薩依—鴨子溝一帶為顯著的高值重力異常,推測可能為基底隆起引起。中央布格重力異常高值帶兩側(cè)總體為低值區(qū),主要分布于盆地中南部梯子梁銅礦、梯子梁南、大黑山南、盟布拉克和三河灘一帶,由4個負(fù)異常中心組成,這些負(fù)異常中心是新生代沉積凹陷的中心。中央布格重力異常高值帶北側(cè)低值區(qū)主要分布在盆地中北部掃帚梁、群星包、堿土梁和秋拉克布拉克一帶,由3個負(fù)異常中心組成,這些負(fù)異常中心為新生代沉積凹陷的中心。

盆地磁化極異常如圖2(b)所示,盆地基本處于較平緩的低磁異常區(qū),研究區(qū)東北部為低磁異常疊加呈NW向展布的高磁異常帶,而東南部為低磁異常疊加團塊狀高磁異常。這種整體的低磁異常特征與青藏高原區(qū)域平緩的低磁異常背景相吻合。西部航磁異常展布較簡單,圈閉磁異常稀少,且以磁力低圈閉異常為主。盆地內(nèi)異常等值線及封閉或未封閉異常軸向走向總體無明顯表現(xiàn),異常區(qū)等值線范圍及異常走向與其他區(qū)域有明顯區(qū)別,異常等值線圈閉范圍較廣,且分布稀疏,異常幅值平緩。地表出露第四紀(jì)及新近紀(jì)粉砂巖、砂巖、礫巖等無磁性或弱磁物質(zhì)。東部為NW向磁異常帶,異常等值線及封閉或未封閉異常軸向的走向總體表現(xiàn)為NW向,磁力低和磁力高異常呈帶狀以磁力梯級帶為界相間分布,異常區(qū)內(nèi)等值線范圍及異常走向與其他區(qū)域有明顯區(qū)別。NE向條帶狀高磁異常對應(yīng)北昆侖巖漿巖弧地質(zhì)單元祁曼塔格巖漿帶中、酸性巖漿巖。盆地內(nèi)磁場總體表現(xiàn)為呈EW向展布的中央低值區(qū),主要分布于盆地中部掃帚梁—白土灘—拐子梁—梯子梁—紅土梁—條石山—河岔口一帶,平靜的低值磁場反映了結(jié)晶基底坳陷,古生代以來巖漿活動較弱,與中深部重力異常解釋結(jié)果相吻合。

圖2 1∶50 000布格重力異常圖(a)及磁化極異常圖(b)Fig. 2 1∶50 000 bouguer gravity anomaly(a) and magnetization pole anomaly(b)

4 構(gòu)造單元劃分

結(jié)合盆地新生代底界面斷裂信息,重、磁、電物探資料解釋成果及地面地質(zhì)情況,在盆地共解譯出44條斷裂(圖3)。各類斷裂按走向可分為NW向、近EW向、NE向和SN向4組,其中NW向或NWW向斷裂17條,近EW向斷裂14條,NE向斷裂9條,SN向斷裂4條。盆地內(nèi)斷裂以NW向最發(fā)育,近EW向和NE向斷裂形成時間相對較晚,主要為調(diào)節(jié)性斷裂。這些斷裂大多深切基底,對盆地結(jié)構(gòu)具明顯控制作用。盆地內(nèi)斷裂規(guī)模、斷距相差較大,盆地沉積、構(gòu)造及主要圈閉也存在較大差異。總體上,規(guī)模較大的斷裂對盆地沉積、構(gòu)造及圈閉均具有一定控制作用。

1.斷裂;2.Ⅰ級構(gòu)造邊界;3.Ⅱ級構(gòu)造邊界;4.Ⅲ級構(gòu)造邊界;5.Ⅰ級構(gòu)造—白云山隆起帶;6.Ⅰ級構(gòu)造—庫木庫里盆地;7.Ⅱ級構(gòu)造—南部坳陷;8.Ⅱ級構(gòu)造—中央隆起;9.Ⅱ級構(gòu)造—北部斜坡;10.Ⅱ級構(gòu)造—北部坳陷;11.Ⅲ級構(gòu)造—小紅山凹陷;12.Ⅲ級構(gòu)造—1號凸起;13.Ⅲ級構(gòu)造—青石山凹陷;14.Ⅲ級構(gòu)造—2號凸起;15.Ⅲ級構(gòu)造—三河灘凹陷;16.Ⅲ級構(gòu)造—白土灘—梯子梁凸起帶;17.Ⅲ級構(gòu)造—黑石涯—紅土梁凸起帶;18.Ⅲ級構(gòu)造—條石山—河岔口凸起帶;19.Ⅲ級構(gòu)造—風(fēng)尖口—吊灘斜坡帶;20.Ⅲ級構(gòu)造—干草灘—鴨子溝斜坡帶;21.Ⅲ級構(gòu)造—庫木庫里凹陷;22.Ⅲ級構(gòu)造—3號低凸起;23.Ⅲ級構(gòu)造—秋拉克布拉克凹陷圖3 庫木庫里盆地構(gòu)造體系圖Fig. 3 Tectonic system of kumukuli Basin

根據(jù)重力場分區(qū)特征、推斷斷裂體系、新生界厚度變化特征及盆地構(gòu)造單元劃分方案,對盆地構(gòu)造單元進行了劃分,共劃分出Ⅰ級構(gòu)造單元2個,分別為白云山隆起帶和庫木庫里盆地。劃分出4個Ⅱ級構(gòu)造單元,分別為南部坳陷、中央隆起、北部斜坡帶和北部坳陷,劃分Ⅲ級構(gòu)造單元13個(表2)。

表2 構(gòu)造單元劃分

5 新生界厚度

利用重力數(shù)據(jù),通過提取分離新生代底界面重力異常響應(yīng),進一步對新生代底界面進行反演計算。以收集的部分大地電磁測深解釋成果為約束條件進行前新生代等效密度界面多約束反演計算,求得盆地新生代底密度界面。結(jié)合區(qū)域地球物理資料和地面地質(zhì)資料,推測新生代地層厚度(圖4),基本上反映了盆地新生代地層的厚度變化和構(gòu)造特征。由于盆地勘探程度低,已知鉆井資料和地震資料空白,約束條件較少,結(jié)果可能存在一定誤差。

圖4 新生界厚度圖Fig. 4 Isopach of Cenozoic strata

新生代地層厚度在盆地總體呈中部薄、南北兩側(cè)厚,西部薄、東部厚的特征。盆地東南部古生代地層出露,無新生代地層沉積,而盆地北部庫木庫里凹陷中心厚度達(dá)5 000 m,反應(yīng)了區(qū)內(nèi)劇烈的構(gòu)造運動引起差異沉積的特征。新生代地層在白云山隆起帶上無沉積,或僅有數(shù)十到幾百米的沉積,且多以第四紀(jì)松散層為主。南部坳陷區(qū)深度為2 000～3 000 m,青石山凹陷中心最深約3 500 m,三河灘凹陷中心最深約3 200 m。北部及南部坳陷區(qū)深度為3 000～4 000 m,庫木庫里凹陷中心最深約5 000 m,秋拉克布拉克凹陷中心最深約4 000 m,中央隆起帶深度為1 500～2 000 m,北部斜坡深度約2 500 m?？傮w看,新生代地層沉積南部坳陷區(qū)厚度小于北部坳陷區(qū)。

6 盆地地質(zhì)結(jié)構(gòu)

通過分析物性資料,發(fā)現(xiàn)盆地有3個密度界面:第四系與新近系—古近系密度差為0.79 g/cm3;新近系—古近系與中生界密度差為0.15 g/cm3;中生界與古生界密度差為0.13 g/cm3。第四系厚20～200 m,盡管與新近系之間存在較大的密度差,但由于厚度小、起伏小,對重力場的影響較小,因而重力場反演時考慮的也較少。新近系—古近系厚度較大,且與下伏中生界密度差>0.15 g/cm3,可認(rèn)為該密度界面為一個連續(xù)追蹤的分界面,是引起重力異常的主要因素。中生界厚度相對較薄,且殘留于深凹陷內(nèi)沉積中心的局部較小范圍內(nèi),因其厚度薄、分布范圍窄,因此中生界底界面無法構(gòu)成可連續(xù)追蹤的密度分界面,該分界面是引起重力異常的次要因素[17-19]。

利用重磁資料進行2.5D地質(zhì)剖面反演,共反演4條剖面,B-B′地質(zhì)剖面重磁聯(lián)合反演解釋推斷結(jié)果如圖2所示。B-B′地質(zhì)剖面重磁反演結(jié)果如圖5所示,剖面自南向北重力異常總體具“兩高兩低”的特征,0～12 km段重力高是白云山隆起的重力效應(yīng),12～32 km段重力低是青石山凹陷的重力效應(yīng),32～36 km段重力高是中央隆起的重力效應(yīng),36～44 km段重力場呈向北逐漸降低的單斜特征,是北部斜坡帶的重力效應(yīng),44 km段以北段重力低是庫木庫里凹陷的重力效應(yīng)。磁異?？傮w呈中部低兩側(cè)低的特征,15～24 km段的磁力局部異常是巖體的磁場效應(yīng)。重磁反演結(jié)果表明:B-B′地質(zhì)剖面自南向北,Ⅰ級構(gòu)造單元元白云山隆起帶與庫木庫里盆地以F1-1斷裂為界。白云山隆起帶基本以古生界為主,地表局部被第四系覆蓋。庫木庫里盆地Ⅱ級構(gòu)造單元分別為南部坳陷、中央隆起、北部斜坡和北部坳陷,盆地沉積蓋層主要為新生界,分布于北部斜坡帶和北部坳陷,一般厚度幾十米到幾百米。新近系—古近系廣泛分布,是盆地的主要蓋層,剖面經(jīng)過的北部坳陷最厚4 800 m,而中央隆起一般厚2 000～2 500 m。構(gòu)造組合上F1-1為Ⅰ級斷裂,控制了盆地南部邊界,以逆斷層為特征。F2-1、F2-5、F2-17逆斷層為Ⅱ級斷裂,F2-1控制了盆地中央隆起帶的發(fā)育。F2-17逆斷層為Ⅱ級斷裂,控制了新近系—古近系由南向北逐漸增厚,形成了風(fēng)尖口—吊灘斜坡帶。F2-17逆斷層以北為中新生代巨厚沉積。

1.實測重力異常;2.擬合重力異常;3.實測磁異常;4.推斷斷裂5.第四系;6.新近系紅石梁組—古近系石馬溝組;7.侏羅系—上三疊統(tǒng);8.下二疊統(tǒng)—太古界;9.花崗巖圖5 B-B′地質(zhì)剖面重磁聯(lián)合反演解釋推斷圖Fig. 5 Joint gravity and magnetic inversion interpretation of the B-B′ geological section

7 油氣遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測

(1)石馬溝組中、上段和石壁梁組為生油巖段,紅石梁組也可能發(fā)育生油巖段,庫木庫里盆地至少具有2～3個生油巖組。

(2)盆地經(jīng)歷了生排烴過程,多個地區(qū)及地層層位均有含瀝青砂巖。

(3)盆地內(nèi)石馬溝組、石壁梁組和紅石梁組發(fā)育多套儲集層,表明庫木庫里盆地新近系具備較好的儲集條件。

(4)石馬溝組、石壁梁組和紅石梁組發(fā)育多套泥巖組合,是盆地良好的蓋層,已知生油巖層均被厚300余米的膏鹽層(紅石梁組)覆蓋,為油氣保存創(chuàng)造了良好的蓋層條件[20-21]。

(5)盆地構(gòu)造變動強烈,中央褶皺隆起帶由一系列緊閉的短軸褶皺組成,向東的傾伏段有一系列長垣發(fā)育[20]。這些構(gòu)造形成較早,強烈的構(gòu)造變動控制著盆地沉積,為油氣形成、運移和聚集創(chuàng)造優(yōu)越條件。

綜上可知,庫木庫里盆地具有油氣勘探的良好前景,推測的可能烴源巖厚度大,儲層條件優(yōu)越,區(qū)域蓋層及油氣運移斷裂的溝通性好,是油氣遠(yuǎn)景區(qū)的主要預(yù)測方向(圖6)。

圖6 預(yù)測的油氣遠(yuǎn)景區(qū)分布圖Fig. 6 Distribution map of predicted oil and gas prospect area

(1)長沙梁油氣遠(yuǎn)景區(qū)。位于盆地東北部長沙梁—秋拉克布拉克一帶,北側(cè)緊鄰中新生界厚達(dá)4 500 m以上的秋拉克布拉克生油凹陷,西側(cè)緊鄰新生界厚達(dá)4 500 m的庫木庫里生油凹陷,南與庫木庫里凹陷次凹為鄰。庫木庫里凹陷次凹新生界厚達(dá)2 500 m以上,具有一定的生油能力。該區(qū)發(fā)現(xiàn)G50、G51、G57、G58和G59等5個局部異常,重力局部異常幅值高、面積大,異?？煽?顯示的局部構(gòu)造面積大、隆起幅度高,推測該重力異常為基底或新近系隆起引起,該處生、儲、蓋條件及油氣地質(zhì)條件優(yōu)越,是油氣運移的有利區(qū),易形成油氣藏。

(2)群星包油氣遠(yuǎn)景區(qū)。位于庫木庫里凹陷內(nèi),呈由南向北延伸的鼻狀低凸起,北側(cè)為新生界厚達(dá)5 500 m以上的庫木庫里生油凹陷,東西兩側(cè)新生界厚度達(dá)3 500 m以上的中新生界具有較好的生油能力。該區(qū)發(fā)現(xiàn)Ⅰ類局部異常4個(G46、G47、G48和G49),重力局部異常幅值高、面積大,異?？煽?顯示的局部構(gòu)造面積大、隆起幅度高,推測該重力異常是基底隆起或新近系隆起引起,該處生、儲、蓋條件及油氣地質(zhì)條件優(yōu)越,是油氣運移的有利指向區(qū)。堿土梁一帶鹽礦開采表明,該區(qū)具有極佳的蓋層條件,在有利的構(gòu)造部位易形成油氣藏。

(3)梯子梁油氣遠(yuǎn)景區(qū)。位于白土灘—拐子梁凸起帶和石青山凹陷之間,北側(cè)為中新生界厚達(dá)5 000 m以上的庫木庫里生油凹陷,南側(cè)為新生界厚達(dá)3 500 m以上的石青山生油凹陷。該區(qū)發(fā)現(xiàn)Ⅰ類局部異常5個(G27、G28、G14、G15和G16)。其中G27、G28重力局部異常幅值高、面積大,異?？煽?顯示的局部構(gòu)造面積大、隆起幅度高,靠近石青山生油中心,構(gòu)造條件有利。這些重力異常為基底或新近系隆起引起,該處生、儲、蓋條件及油氣地質(zhì)條件優(yōu)越,是油氣運移的有利區(qū),易形成油氣藏。

8 結(jié)論

(1)庫木庫里盆地主要有2個密度界面和1個磁性界面:密度界面分別為新近系與中生界之間的界面及中生界與古生界之間的界面,磁性界面主要為古生界與元古界之間的界面。

(2)庫木庫里盆地共推測44條斷裂,南部邊界斷裂(F2)和北部邊界斷裂(F4)長期多次活動控制著盆地內(nèi)地層的發(fā)育和分布,對油氣的生成、運移和聚集具有重要作用。

(3)庫木庫里盆地新生界總體中部薄南北兩側(cè)厚、西部薄東部厚,盆地北部斜坡和坳陷是有利的油氣勘探區(qū),油氣遠(yuǎn)景區(qū)分別為長沙梁油氣遠(yuǎn)景區(qū)、群星包油氣遠(yuǎn)景區(qū)和梯子梁油氣遠(yuǎn)景區(qū)。