地震成藏学在柴达木盆地昆北源外成藏分析中的应用

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摘要：以柴达木盆地昆北断阶带为例，应用地震成藏学理论，对地震资料揭示出来的信息，即精细构造解释开展的断裂构造特征、断裂活动演化及不整合面识别等进行分析研究，认为昆北地区具有古构造背景、储盖组合良好、圈闭类型多样特征，尽管昆北断阶带处于主力生烃洼陷之外，在深大断裂-不整合沟通输导下，成藏条件优越，发育多类型、大面积复合油气藏。从而对于指导源外低勘探区油气勘探，发展油气成藏理论具有重要的意义。

关键词：昆北断阶带 地震成藏学 深大断裂 不整合 油气勘探

中图分类号： P618 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0055-05

地震成藏学是石油地震地质学[1-2]科重要分支学科，目前正在酝酿之中的新学科，杨杰教授[3]、罗群教授[4]、曹正林高工[5]等提出地震成藏学的定义是先进的地震勘探技术及其成果与现代油气成藏地质理论相结合形成的一门学科，即运用现代油气成藏理论的原理、方法，对先进的地震勘探技术的处理与解释成果进行合理、科学的地质解释，从而获得对油气生成、运移、聚集、保存与分布规律性的理论总结。地震信息、地震勘探原理与技术、地震处理与解释成果及油气成藏学构成了地震成藏学的核心内容。柴达木盆地柴西富油气凹陷已提出“古凸起控方向、断裂-不整合控疏导、优质储层控富集”三大成藏主控因素，该文以柴达木盆地昆北断阶带源外成藏分析为例，结合地震成藏学理论，针对“断裂-不整合控疏导”这一成藏主控因素展开研究，主要围绕用地震资料利用地震勘探技术开展断裂特征、断裂活动演化和不整合识别等研究来分析源外成藏关键要素及成藏期配置关系。

1 研究区概况

昆北断阶带位于柴达木盆地西部祁漫塔格山北缘，是昆仑山隆升向盆地挤压形成的昆北大逆断裂主控的断阶构造。昆北断裂断距500～3600 m，断裂上盘埋深2000 m左右，下盘埋深4000～6000 m。断裂带上盘以昆北Ⅱ号断裂为界，平面可分为三块，西区是北倾斜坡背景上由反冲断层控制的断鼻或断背斜构造，主要有切十二号、切四号和切六号三个构造；东区构造抬升较高，目的层埋深较浅，主要发育切八号、东柴山系列构造。南区是在南倾背景上，由三排冲断断层控制的断鼻或断背斜构造，发育有切十号、切九号、切九号北。目前昆北断阶带已发现油田主要位于昆北断阶带西区的切六号及切十二号构造（图1）。通过对昆北断阶带2007年发现的切六号油藏类型的分析，认为昆北断阶带的油藏类型总体上属于源外次生油藏；油源对比研究表明，昆北断阶带的油气源，来自昆北断裂下盘深部的扎哈泉生烃凹陷，其E32有效烃源岩面积近2000 km2，可以为昆北断阶带提供了充足的油气，通过昆北断裂运移到昆北上盘，然后沿不整合面充注到各种圈闭中。因此，科学构建了昆北断阶带源外控藏的成藏理论模式，该模式的重要特征是深大断裂纵向沟通深部生烃凹陷油源，不整合面做为油气横向远距运移主要通道，在主力生烃凹陷以外富集成藏。

2 构造演化及成藏期次配置关系分析

昆北断层作为柴西地区重要的一条深大断裂，上盘控制着昆北断阶构造带的发育，下盘控制着柴西主要生烃凹陷扎哈泉凹陷的形成。因此昆北断裂是凹陷油气运移到昆北断阶构造带主要纵向导通道，其在空间上的断层活动性[6-7]强弱决定着断层疏导能力的差异，一般断层活动性强其疏导能力强，同时断层的延伸控制着油气向上运移的最大距离，在一定程度上决定了油气在空间成藏的范围。

（1）昆北断层的演化特征

根据三维地震资料，均匀选取断层不同剖面（图2），利用地震精细解释技术及地震地层平均速度分析技术，计算断层两侧上下盘地层的净沉积量（即上盘与下盘地层的厚度差）与生长指数（上盘厚度与下盘厚度的比值），由此可以判断一条断层活动性的变化规律。由于昆北断层带中，主断层与分支断层交切关系复杂，断层活动性产生部分异常值（图3），但是断层的活动性整体上表现为自西向东减弱。整体上在E32和N1沉积时期昆北断层活动性最强，E1+2与E31沉积时期昆北断层较弱，昆北断层在各个时期的分段特征较明显。

通过E1+2与E31时期沉积厚度来看，昆北断层在盆地形成早期对沉积厚度具有一定的控制作用。在E1+2时期工区西部地区并未接受沉积，在中段昆北断裂活动较剧烈，而东部活动较弱；在E31时期昆北断裂整体活动性不强。E32和N1沉积时期昆北断层两盘变化较明显，表示该时期盆地的挤压作用变强，引起断层的活动性增强，但是昆北断层活动具有明显的分段性，E32时期昆北断层活动整体表现西强东弱，而在N1沉积时期昆北断层是中段最强而两端较弱；在N1时期以后，昆北断层上盘地层遭到很大剥蚀，上盘沉积厚度无从统计，但是一点可以肯定，在这一时期，昆北断裂是经历更为剧烈的活动，使整个昆北断阶带抬升而遭到剥蚀。结合昆北断层的平面特征，表明昆北断层在早期具有明显的右旋走滑压扭逆断层特征。

通过断层的结构特征及活动性分析，昆北断层经历了2个演化时期：①早第三纪-上新世中期右旋走滑期（即E1+2至N21时期），这一时期主要表现昆北断层活动逐渐增强，具有明显的右旋走滑位移特征，并演化成为控制切克里克凹陷的主要边界断层。②上新世末-第四纪强烈挤压期（即N21及以后时期），这一时期在晚喜山区域构造运动的控制下，昆北断裂受到强烈挤压逆冲，上盘地层急剧抬升，从而后期遭到大量剥蚀，奠定现今构造格局的分布。总的来说，昆北断层由早期的走滑变形为主演化成晚期的挤压变形为主。

（2）昆北断裂演化与成藏期次匹配关系分析

油气成藏期次和油气充注时间的确定是目前沉积盆地油气成藏定量化研究的重要内容。成藏期次研究的是油气充注圈闭内有多少次，这对于叠合盆地的油气成藏研究和油气勘探都是至关重要的。成藏期次分析方法有：根据圈闭形成期确定油气藏最早形成时间，根据烃类流体主要形成期确定成藏期，根据油藏饱和压力确定成藏时间。结合样品的沉积埋藏史，热演化史和源岩的生烃史资料，就可以确定流体充注的次数（即期次）。

通过油藏研究发现昆北断裂上盘油气存在两期成藏（图4），其中第一期充注是N1早期，第二期充注是N21-Q时期。利用三维地震资料对昆北断阶带主要的深大断裂（昆北断裂）的演化活动史展开分析研究，认为昆北断裂活动主要存在两个强挤压期（昆北断裂主要活动期），分别是N1早期和N21末期；此时昆北断裂活动强烈，持续开启。通过将昆北断裂的演化活动史与昆北断阶带主要成藏期次进行匹配关系分析，发现昆北断裂主要的强挤压期基本对应于昆北断阶带两期关键成藏期；从动态成藏的角度分析认为昆北断裂有效地沟通了断裂下盘深部扎哈泉-切克里克凹陷内的油源，是油气纵向往昆北断阶带上盘运移的主要通道。

3 不整合面识别及疏导能力分析

油气藏与不整合面是密切相关的，不整合面由于受到长期的风化剥蚀和淋滤作用，使孔隙的连通性增强，原来的沉积物通过物性再改造增大了地层孔隙的连通性，提高了孔隙度和渗透率，为油气运移和储集创造了条件。

（1）不整合面识别

根据地震资料信息，昆北断阶带处盆地边缘斜坡带，受频繁构造运动作用和长期的继承性古隆起，使得有部分地层缺失，早期基岩地貌是东高西低的一斜坡古地理特征，在E1+2、E31沉积时期，自东向西发育着多期地层超覆（图5），从而造成本区地层两个地层超覆不整合接触：①E31沉积地层与E1+2沉积地层；②E1+2沉积地层与基岩面[8]。

（2）不整合面疏导能力分析

①具有良好的孔隙性

不整合代表一个地区曾经上期上升，遭受风化侵蚀和溶解淋滤。这将能使裂缝扩大，孔隙增强。昆北断阶带基岩受构造应力作用而形成的裂缝而破裂（图6），另外花岗岩中不稳定的暗色矿物以及铝硅酸盐的长石类矿物等受环境条件的变化，地层水溶液的溶解发生结构元素的改变而形成孔隙。一般来说基岩的溶蚀作用总是沿裂缝或解理缝进行的，裂缝具有双重作用：储集空间和渗流通道，是的矿物质元素发生迁移产生溶蚀。因此溶蚀作用对基岩储层具有积极的意义，扩大了储集空间，增加储层物性，是基岩最有利的成岩后生作用。同时在地表各种地质营力的作用下，基岩形成风化壳，产生各种储集空间，包括物理风化作用和化学风化作用。受古气候条件的影响，结合下干柴沟组下段底部砾岩的特征，推测本区在该储层砂岩沉积前的时期形成的风化壳主要以物理风化作用为主。因此，表现为裂缝系统十分发育，化学充填作用相对较弱的基岩风化壳体。这样致使昆北基岩风化壳物性较好。

②为油气长距离的运移通道

不整合下面的岩石因长期风化侵蚀，孔隙性渗透性较高，常为油气运移的通道或储集岩，且不整合面起伏凸凹不平，在此不整齐的面上沉积了时代不同，沉积环境不同，岩性截然不同的岩石与之相接触。接触面本身容易产生孔隙。在不整合面上常有风化残余的碎屑、碎岩块、砂砾岩等，固结后常为孔隙性渗透性较高的岩石，常为油气运移的通道或储集岩。所以不整合常为油气运移的通道无可置疑。此外，昆北断阶带造成不整合面构造运动不仅可作油气运移通道，而且可运移很远距离。

③具有沟通生油岩和储集岩的桥梁作用

由于不整合是油气长距离运移的通道，它能将不整合上下相距甚远的生油岩和储集岩联系起来而形成油藏，因而具有桥梁的作用。前已述及，昆北的原油主要来自扎哈泉凹陷，如果没有第三系和基底之间的不整合面提供油气运移通道，就不可能形成昆北油田。

④对油气破环作用不大

石油的生成主要靠温度。沉积中的有机物质必须埋藏至一定的深度（约1500 m），温度升高到65 ℃以上，才能开始变为碳氢化合物。所以，当昆北断阶带长期上升，遭受风化侵蚀时，则上部约1500 m的沉积中的有机质尚未变为石油。所以不整合对于油气破坏的可能性不大。

总体来看，不整合对于油气运移和聚集是有利的，而破坏性又不大。所以，不整合对于找油来说是非常有利的。

4 实际应用效果分析

应用地震成藏学理论，建立“断裂-不整合复合源外控藏模式”，油气运移基本可概括为：大型断裂、不整合组成复合输导体系（图7），一方面油气沿深大断裂纵向运移，形成纵向源上含油气体系；另一方面油气顺不整合侧向运移，形成了古构造背景上的侧向源外复合含油气体系。受此成藏模式的影响，在昆北地区取得了重大发现，配合油田部署了数口井，试油均获得高产工业油流，其中qk603井在1940～1946 m压裂日产油23.74方，在1964～1970 m日产油18.56方，新增控制石油地质储量千万吨。

5 结语

研究认为，昆北地区充分应用地震成藏学原理，对该区成藏主控因素分析非常重要。利用丰富的地震资料信息，井震结合，为综合地质解释提供了可靠的证据。研究形成以下几点认识：

（1）断裂-不整合复合输导体系，是昆北源外成藏的关键因素，深大断裂活动演化与成藏期次的配置，形成昆北地区两期成藏，油气沿深大断裂纵向运移，形成纵向源上含油气体系。

（2）不整合面是油气侧向运移的良好体系，与具有古构造背景的优质储层易形成古构造背景上的侧向源外复合含油气体系。

（3）利用地震成藏学原理充分挖掘地震资料含有丰富信息，对油气成藏的地质规律认识有明显的指导意义。

参考文献

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