塔里木盆地西部鸟山地区断裂的主要特征和活动时代

塔里木盆地西部鸟山地区断裂的主要特征和活动时代 塔里木盆地西部鸟山地区断裂的主要特征 和活动时代 第33卷第2期 2011年4月 石油寥劈弛鹰 PETRoLEUMGE0LoGY&EXPERIMENT Vo1.33.No.2 Apr.,2011 文章编号:lOOl一6112(2Ol1)02一Ol1307 塔里木盆地西部鸟山地区 断裂的主要特征和活动时代 杨海军,李日俊,吴根耀.,李勇,曾昌民,赵岩,谭泽金 (1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000; 2.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029) 摘要:基于一系列地震剖面解释,发现塔里木盆地西部东西向的鸟山深部断裂(及其北的罗斯塔格深部断裂)白垩纪发生向北的 冲断,向下收敛于中一下寒武统膏盐层;鸟山浅部断裂更新世向北冲断,可延至全新世.鸟山东断裂主要在白垩纪发生右行剪 切,与北西向的海米塔格深部断裂共同构成东西向冲断带中的变换构造带.鸟山北断裂中新世发生右行走滑,在北西向断裂的 冲断活动中起了剪切变换作用.鸟山及邻区晚中生代以来的构造样式,可 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 为2套不同方向的冲断系及与之配套的2套剪切 变换系.据此认为该地区的油气前景不容乐观,并对断裂发育区的油气勘探提出了若干建议. 关键词:鸟山断裂带;鸟山北走滑断层;鸟山东断裂带;构造样式;活动时代;油气勘探;塔里木西部 中图分类号:TEl21.2文献标识码:A Maincharacteristicsandtectonicmovementages offracturesinNiaoshanregion,westofTarimBasin YangHaijun.LiYuejun.,WuGenyao,LiYong,ZengChangmin,ZhaoYan.,TanZejin (1.ResPnrchInstituteoy'PetroleumEa'ploration&Development,Tarim(h'lfieldBranchCompany,PetroChina,Korla, Xinjiang841000,China;2.InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China) Abstract:TheEW-trendingNiaoshandeepfracture1ocatesinthewestofTarimBasin.Accordingtoseismic sectionanalYses.theNiaoshandeepfractureaswellastheLuositagedeepfracturetothenorthboth thrustedtothenorthduringCretaceous,andextendeddownwardstilltheLower— MiddleCambrian gypsum— saltlayer.TheNiaoshanshallowfracturethrustednorthwardsduringPleistocene,andconti— nuedtoHolocene.TheNiaoshaneasternfractureshearedright— laterallymainlyinCretaceous,forming transferringstructuralbeltinEW—trendingthrustbelttogetherwiththeNW— trendingHaimitagedeep fracture.TheNiaoshannorthernfracturestrike—slippedright— laterallyduringMiocene,playingtherole ofshearingtransferinthethrustingofNW— trendingfracture.ThetectonicstylesintheNiaoshanand neighboringregionseversincethelateMesozoicweresummarizedinto2setsofthrustingsystemwith variedorientations,accompaniedby2setsofshearingtransfer.TheNiaoshanregionmightnotbea beneficialregionforoil—and—gasexploration.Somesuggestionsforexplorationsinfracturewell—deve— lopedregionswerepresented. Keywords:Niaoshanfracturebelt;Niaoshannorthernstrike—slippingfault;Niaoshaneasternfracture belt;structuralstyle;tectonicmovementages;oil—and—gasexploration;westernTarimBasin 1研究概况 塔里木盆地西部的鸟山地区位于罗斯塔格以 南,玛扎塔格以西,构造上,鸟山地处巴楚断隆的南 界断裂带自东向西由近东西走向变为近北西走向 的部位,断裂较发育.近东西向的鸟山断裂带延伸 长度不大,北有与之几乎平行的罗斯塔格断裂带, 西侧与东侧分别为北西向的沙垅断裂带和古董山 断裂带所限(图1,据参考文献[1]补充). 该区位于塔里木盆地西南坳陷的麦盖提斜坡 收稿日期:2010—05—28;修订日期:2011—02—12. 作者简介:杨海军(197O),男,博士,高级工程师,主要从事石油地质研究.E,mail:yanghaij—tim@petrochina.CO1TI.cn. 基金项目:国家科技重大专项(2008ZX05008--063—001),国家自然科学基金(40972085)和国家重点基础研究发展计划"973计划"项目 (2006CB202301)共同资助. ? 114?石油雾毋套沾届第33卷 图1塔里木盆地西部巴楚断隆的边界断裂及主要的块内断裂 断裂带名称:F1.巴什托普;F2.色力布亚;F3.康西;F4.康塔库木;F5.海米塔格;F6.罗斯塔格;F7.沙垅;F8.鸟山; F9.古董山;F1o.鸟山东;Fl1.玛扎塔格;Flz.玛东;Fl3.巴东(吐木休克?号);F14.吐木休克;Fl5.卡拉沙依;F16.阿 恰;FiT.乔来买提西iFl8.一问房;F19.三岔口;F2o.曲许盖;F21.柯坪塔格;2.阔什拉 克;F23.巴西;F24.塔参2井南 构造单元名称:?.阿瓦提凹陷;?.巴楚断隆;IVz.塔中隆起;V..麦盖提斜坡;Vs.塘沽 孜巴斯凹陷 Fig.1BoundaryandmainintrablockfracturesofBachuFault—Rise,westernTarimBasin 与巴楚断隆的交接处,属麦盖提斜坡的前缘隆起部 分.麦盖提斜坡是较早开展石油物探的地区,至 1994年初,高密度的地震测网已揭示了一系列构 造圈闭.1995年施工的山1井( 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1)在奥陶系潜 山发现良好的油气显示,成为该区的第一口工业油 气流井,并拉开了发现和探明和田河气田]的序 幕.之后,在鸟山断裂带钻山2井,在海米一罗斯 塔格断裂带钻罗南1井和罗斯1井,在古董山断裂 带钻古董1井(表1),古董2井和古董3井,均无 建树;鸟山气藏尽管发现十余年,至今仍未探明. 这充分说明对该区断裂构造样式,活动期次和组合 关系的认识已成为制约下一步油气勘探的瓶颈. 通过罗南1井的地震MZ93—84测线的VSP 资料对剖面的层位已进行了精确标定(MZ93—84 测线通过的海米一罗斯塔格断裂带和沙垅断裂带 北段的地质特征和活动时代也已有专文讨论_3), 同时精确标定联络线MZ94—580剖面,将该标定 结果引用到鸟山和玛扎塔格地区.换言之,我们的 地震解释工作自西向东进行.本文将原称鸟山断 裂带的南南东走向段单独命名为鸟山东断裂,新发 现了一条近东西走向的走滑断层并命名为鸟山北 断裂,这两者与上述的鸟山断裂带一起构成鸟山断 裂构造系,后者是该构造系的主体.以下将在具体 解释若干条典型地震剖面的基础上分析各条断裂 (带)的主要特征和活动时代,探讨与邻区的玛扎塔 格断裂带],古董山断裂带,海米一罗斯塔格断裂 带和沙垅断裂带的可能联系,并对断裂发育区的 油气勘探部署提出若干建议. 2地震剖面解释 通过鸟山断裂构造系及其北的罗斯塔格断裂 带和古董山断裂带的主要测线的位置见图2,各测 线所见的断裂特征自西向东简述如下. MZ00—101测线切过鸟山断裂带和罗斯塔格 断裂带(图3a).该剖面揭示鸟山断裂带由深部和 浅部2套断层组成.鸟山深部断裂的主干断裂是 向南陡倾的冲断层(F),向下延伸收敛于T界面 (中一下寒武统膏盐层的底面),向上延伸止于T 界面(新生界的底面).该断裂伴生一条向南冲断 的背冲断层(F),向上延伸也止于T界面.鸟山 浅部断裂(F.)是一条向南陡倾的冲断层,向下延伸 罗斯塔格断裂带也由深部和浅 收敛于T界面. 部2套断层组成.深部由2条均向北冲的陡倾断 层构成断裂带,两者向下延伸均收敛于T界面, 向上则切过T.界面进入古近系底部.罗斯塔格 浅部断裂是一条向南倾的冲断层,向下延伸收敛于 T界面.该剖面左下角错开了T界面的北倾冲 断层是沙垅断裂(F). MZ00—103地震剖面(图3b)所见,鸟山深部 断裂带和罗斯塔格断裂带的形态与MZ00—101剖 面的几乎一致.鸟山浅部断裂(F.)沿T界面的 滑脱似有增强,因T界面受F.的冲断改造,部分 第2期杨海军,等.塔里木盆地西部鸟山地区断裂的主要特征和活动时代?115? 表1山1井和古董1井揭示的区域地层柱 Table1StratigraphiccolumnsrevealedbywellsShanlandGudongl 系统组钻井分层 山1井古董1井 底界井深/ml视厚度/m底界井深/m视厚度/m 地震反射界面 新近系 更新一全新统 上新统阿图什组 乌恰群 古近系 巴什布拉克组 乌拉根组 卡拉塔尔组 齐姆根组 阿尔塔什组 白垩系 侏罗系 三叠系 二叠系中一上统 上碎屑岩段 火山岩段 下碎屑岩段 下统南闸组 石炭系 上统 小海子组灰岩段 卡拉沙依组砂泥岩段 上泥岩段 —— Tg—— ——lg1—— 下统巴楚组 标准灰岩段 含膏泥岩亚段 上泥岩亚段 生屑灰岩亚段 下泥岩亚段 砂砾岩段 东河塘组东河砂岩段 泥盆系 志留系中一上统 上砂岩段 中泥岩段 下砂岩段 奥陶系 寒武系 中一上统 下统 泥岩段 灰岩段 灰岩白云岩段 白云岩段4400 一lg6'—— ——lg7—— 地段见新生界叠覆(即"双T."现象).该剖面揭示 在鸟山断裂带与罗斯塔格断裂带之间发育一条近 直立的剪切断层,称鸟山北断裂(F);它向下深切 入基底,向上延伸则穿过T界面后与F.合为一 支.可能受F.活动的影响,鸟山北断裂(F)浅部 (T.界面附近)有斜冲分量(向北冲断). 在MZ00—1O5地震剖面(图3c)上,鸟山深部 断裂带和罗斯塔格断裂带的形态与前2条剖面一 致.鸟山浅部断裂(F.)则未见反映,因为F.由4 条雁行斜列的断层组成,不是一条连续的断裂.该 剖面还见鸟山北断裂(F)的南侧发育一条分支断 裂(F),在T界面(志留系底面)之下并入F,与 F构成类似"背冲"断层的样式.F和F向上延 伸均切穿全部新生界而通达地表,反映它们在全新 世的活动.该剖面也穿过了沙垅断裂(F),与图 3a所见相同,表明F的南段早加里东期向南西冲 断;该期冲断活动在塔里木中部地区十分强烈,称 艾比湖运动J. MZ00—112地震剖面(图3d)清楚地揭示了鸟 山北断裂(F)为一花状断裂(总体上成一正花状构 造).除其南侧的分支断裂(F)外在其北侧也有分 支断裂(F),在T界面之下并入F,向上延伸切 过T.界面而消失于新生界底部.该剖面还揭示 了鸟山浅部断裂(F.)似有更强的冲断,故在F.上 盘形成断层传播褶皱,背斜以北翼陡南翼缓为特 征,背斜轴面向南倾. MZ93—116地震剖面(图4a)所见,鸟山深部 断裂带与鸟山北断裂已经十分靠近.后者尽管仍 ? 1l6?石油雾劈沾届第33卷 图2鸟山断裂构造系联合地震剖面及地震测线位置 l_白垩纪古近纪早期的冲断层,箭头示倾向(图例2同);2.新生代活动的断层,半箭 头示走滑方向(图5同) Fig.2CombinedseismicprofilesofNiaoshanfracturesystem,showingseismiclinelocation - LT. T ? 1一 言 一 嬖 一 图3通过鸟山断裂带的4条北东向地震剖面 Fig.3FourNE—trendingseismicprofilesacrossNiaoshanfracturebelt 保持有花状构造的面貌,但宽度较图3d已明显变 窄.鸟山北断裂的主干断裂(F)向上延伸穿过T 界面后被鸟山浅部断裂(F.)所截.由于原来没有 认识到鸟山北断裂是一条独立的断层,在山l井获 得成功后施工了山2井,恰好打在鸟山北断裂的中 央部位,因而未能获得预期效果. 到MZ05—124地震剖面(图4b,该测线通过山 1井和古董1井),鸟山深部断裂带与鸟山北断裂已 合成一条断裂带,即:前者(F和F)与上述的几条 剖面相同,鸟山北断裂()则位于F与F之间,F 向北的冲断活动形成的断层传播褶皱因受F断裂 破坏而成断背斜.F断裂向上延伸消失于新生界 底部,说明其活动强度有所减弱,不同于图3c揭示 的全新世仍有活动的情况.鸟山浅部断裂(F{)的强 烈活动不但使新生界发生叠覆(山1井2次钻遇T 界面),而且使rr8界面和界面(上新统阿图什组 第2期杨海军,等.塔里木盆地西部鸟山地区断裂的主要特征和活动时代?117? 1 辐 z 蒸 簧 3 鼍 窖 2 鲻 舞 3 嚣零乐;; 图4通过鸟山断裂带和鸟山东断裂的4条北东向地震剖面 Fig.4FourNE— trendingseismicprofilesacrossNiaoshanfracturebeltandNiaoshaneasternfracture 底面)都发生上冲,导致更新一全新世隆起剥蚀. 鸟山的三维地震900剖面(图4c)也显示:在山1 井部位鸟山断裂带与鸟山北断裂合并为一条断裂 前者的主冲断层(F) 带;可能受后者(F)的影响, 和背冲断层(Fz)都切过了T界面,明显不同于前述 剖面上F向下收敛于T界面的情况.MZ05—124 剖面还通过了古董山断裂,揭示其主干断层倾向北 东,向南西冲断(F.),伴生一条与之平行,向北东冲 断的背冲断层(F.)和一条向南西冲断的低级别断 层(F.).F.和F.向下延伸均穿过T界面而切 入基底,F.下延仅切入下古生界,向上延伸止于 T.界面,反映它在中新世活动. MZ95—132S地震剖面(图4d)通过鸟山东断 裂带(原称鸟山断裂构造带南南东走向段)和鸟山 北断裂.鸟山东断裂带由2条相向而倾的断层组 成(分别称F,和F,),两者向下均切入基底,组合 形态与古董山断裂带(图4b)相似.它与古董山断 裂带的差异,一是F.,和F.,的垂直断距甚小,反映 它们可能以走滑为主,兼有斜冲作用;二是F.,和 F.,向上延伸均止于T界面,反映它们新生代可能 不活动.该测线揭示的鸟山北断裂(F)为一花状 断层,其组合形态与MZ00—1l2剖面(图3d)上的 几乎相同.F上延切过界面,消失于新生界底 部(隐伏断层),其上方是鸟山浅部断裂(F.). 3活动方式和时代 基于上述的地震剖面资料,可作出鸟山断裂构 造系及邻区断裂带在T反射界面上的分布(图5). 鸟山断裂构造系各断裂带的活动特点和活动时代 可简述如下. 3.1鸟山断裂带 鸟山深部断裂显然是在古近系沉积之前活动 图5鸟山断裂构造系及邻区 断裂带在T反射界面上的断裂分布 Fig.5FracturedistributionofNiaoshanfaultsystem andneighboringareaonT8interface ? l18?石油雾嚣弛届第33卷 的.基于塔里木西南地区的盆地发育与西昆仑造山 带的演化耦合这一构思],本文认为该断裂主要 在白垩纪活动,与铁克里克推覆体的向北冲断有关. 铁克里克的冲断曾在侏罗一白垩纪出现过一次高 潮[7],这取决于2个因素:一是西昆仑洋三叠纪闭 合,晚三叠一早侏罗世开始发生陆一弧碰撞(磨拉石 建造始于早侏罗世)_8;二是早白垩世印度河一雅鲁 藏布洋发生大规模的向北消减],继之以洋盆部分 闭合后的陆一陆碰撞,西昆仑山崛起.赵岩等在论 述其北的海米,罗斯塔格深部断裂白垩纪的向北 冲断时已列述了有关证据[3],此处不再赘述. 鸟山浅部断裂显然是新生代活动的.区域上 看,塔里木西南部地区新生代强烈的冲断活动可分 为2期,分别主要发生在中新世和更新世.前 述的地震剖面已充分说明鸟山浅部断裂在更新世 向北冲断,可延至全新世.山1井揭示该地缺失中 新统和上新统下部(乌恰群),这意味着它可能在中 新世发生冲起.该断裂中新世的活动应与此时鸟 山北断裂的活动有关,因为这两者空间位置很靠 近,有些地段甚至是重叠的. 3.2鸟山北断裂 该断裂近直立,具花状构造,显然是一条走滑 断层.平面上它由4条呈右行雁行斜列的断层组 成,说明它是右行的走滑断层.北西向的古董山断 裂南延因受鸟山北断裂的牵引而变成北西西走向, 进而与玛扎塔格断裂带连成一体,进一步佐证该断 裂为右行.其活动时代主要是中新世,局部地段更 新一全新世的活动可能与鸟山浅部断裂的冲断有 关.其南,北两侧的鸟山断裂带和罗斯塔格断裂带 都在白垩纪发生向北的冲断,这可能意味着鸟山北 断裂在白垩纪也活动过;即:像玛扎塔格断裂的前 身是晋宁期碰撞造山带的南界断裂]一样,罗斯塔 格深部断裂和鸟山深部断裂也曾是该造山带的南 界断裂,在白垩纪发生向北的冲断时,因被比其倾 角更陡的冲断层(古鸟山北断裂)切断而重复出露 (鸟山深部断裂是罗斯塔格深部断裂的重复出露). 古鸟山北断裂白垩纪的活动面貌已被改造掉,现今 看到的鸟山北断裂的形态和特征是中新世形成的. 3.3鸟山东断裂 该断裂未切过T.界面,说明它主要是白垩纪 活动的,与鸟山深部断裂的冲断同时.其活动方式 是兼具斜冲分量的走滑断层,暗示着它在东西走向 的冲断层活动时起了构造变换作用(下述).很可 能白垩纪时鸟山东断裂北延连接北西向的古董山 断裂(当时两者是同一条走滑断层),与其西的海米 塔格深部断裂一起构成了东西,北西西走向的冲 断系中的剪切变换构造带.区域上,鸟山东古董 山断裂与其它北西走向的断裂呈右行斜列(图1), 说明它是右行走滑断层.地震剖面上未见鸟山东 断裂在新生代活动;但在没有垂直位移的情况下地 震剖面不能反映出断层的水平走滑,故应在今后的 勘探实践中注意鸟山东断裂中新世可能作为鸟山 北断裂的共轭剪切断层而发生左行走滑的情况.综上所述,鸟山及邻近地区晚中生代以来发生 过3期冲断活动,分别主要发生在白垩纪,中新世 和更新世一全新世.其构造样式可总结为发育2 套不同方向的冲断系统及与之配套的2套剪切变 换系统.白垩纪东西走向的断层发生向北的冲断, 典型实例是鸟山东一古董山断裂以东的玛扎塔格 深部断裂(杨海军等_4称F),长逾百千米.鸟山 东一古董山断裂以西,罗斯塔格深部断裂和鸟山深 部断裂白垩纪都发生向北的冲断,鸟山北断裂当时 可能也是一条向南陡倾的冲断层.鸟山东一古董 山断裂两侧冲断活动的具体特点和冲断量的不同 说明该断裂起了变换构造带的作用.北西向的海 米塔格深部断裂也是一条右行的剪切变换断裂,其 西侧的原东西走向的冲断层遭受了更强烈的改造. 中新世北西走向的断层发生向南西的冲断,属该冲 断系的除上述的古董山断裂外还有康塔库木断裂 和色力布亚断裂[1.值得注意的是,玛扎塔格断 裂此时也发生冲断,由玛南断裂(F)及与之背冲 的玛北断裂(F.)控制了玛扎塔格(山)的发育j, 断裂带的组合形态和活动特征都与古董山断裂带 一 致.这说明该地的断裂已发生了重新组合,古董 山断裂与玛扎塔格断裂在中新世是一条断裂.东 西走向的鸟山北断裂是北西向的冲断带活动时的 剪切变换断层.也许正是因为它的右行走滑吸收 了冲断变形量,邻近的海米一罗斯塔格断裂带和沙 垅断裂中新世不活动. 4对油气勘探的建议 故已 麦盖提地区石油物探和钻探都开始较早,有较多文章论述其油气成藏特征和分布规 律m.].山1井的勘探成功说明鸟山构造带曾是 一 天然气富集带,但已遭鸟山北断裂后期活动的破 坏.笔者已提出:在海米塔格断裂和鸟山东一古董 山断裂夹持的变换构造带地区,由于变形较强,含 油气构造带发育欠佳,油气勘探前景不容乐观.向 东,西两侧,随变形程度降低,断裂构造带宽度增 大,油气勘探前景变好.据此,认为变换构造带以 第2期杨海军,等.塔里木盆地西部鸟山地区断裂的主要特征和活动时代 西的巴什托普,色力布亚地区和以东的玛扎塔格 地区的石油地质条件相对较好,可考虑加强调查, 落实圈闭. 针对鸟山及邻近地区油气勘探走过的曲折道 路,本文认为在断裂发育地区应特别重视断裂的构 造解析工作;具体地说,应加强以下3方面的工作. 1)对地震剖面上的地层层位和层间滑脱面(不 整合面,膏盐或泥岩等非能干层等)层位进行精确 标定,是研究断层活动(包括早期的同沉积伸展活 动和晚期的反转冲断活动)特征和活动时代的基 础.今天我们看到的地震剖面,常是最年轻的或最 强烈的一次构造事件并改造了早期构造记录而得 到的最终结果.因此,在用造山带古地理学理论指 导研究区域构造一古地理演化时,应"寻根溯源", 在超大陆旋回的框架内正确区分断裂活动的世代, 既据各种蛛丝马迹寻觅已被模糊或歪曲了的断层 早期活动证据,又正确判断各世代中断裂(带)不同 的空间组合?J. 因而总结其构造样 2)断裂活动具区域规律性, 式十分重要.冲断带常伴有与之斜交的剪切变换带 来调节其挤压变形,故它常被切成数段(如新生代南 天山褶皱冲断带自西向东可分为喀什段,柯坪段,乌 什段和库车段L2),各段具体而微的变形特征尚有 差别;同时,剪切变换作用可能有不同的表现形式 (如本文中白垩纪的北西向变换构造带和中新世鸟 山北走滑断层),并因其规模或级别的不同而影响范 围不同.同一方向的冲断带(如鸟山及邻区的中新 世北西向冲断带)可构成冲断系,在总结其区域共 性时也应注意分析每条冲断带特有的个性. 3)要注意低级别和低序次断裂的研究,它们尽 管规模不大,但可能对油气成藏有重要意义.特别 要重视的,一是在能干层与非能干层成韵律性问互 出现地区发育的层间断裂,它常起输导作用而使能 干岩层成为油气储集层(如松辽盆地的自垩 系_2.);二是雁行状断裂,地震剖面可能从其"空 隙"问穿过,故此类断裂不易发现甚至被忽视(如本 文的鸟山北断层).雁行状断裂的走向,发育位置 (包括断层的上盘或下盘,背斜的轴部或翼部)和切 割深度等,可能造成同一含油气构造带内的油气藏 形成和保存因地而异,应结合具体的圈闭对雁行状 断裂逐段逐段地进行分析. 简言之,在断裂发育地区正确认识构造样式,地 震资料与钻孔(及地表调查)之间的关系,方能认真 反思以往失利的原因,为今后的精细勘探指明方向. 参考文献: E1]李日俊,吴根耀,孟庆龙,等.塔里木西部地区古生代断裂活 动的方式和机制[J].地质科学,2008,43(4):727—745. 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