塔里木盆地地质论文

何发岐俞仁连云露

（中国石化新星石油公司西北石油局，新疆乌鲁木齐830011）

【关键词】原型；盆地分析；油气藏；二次充注；塔里木

塔里木盆地是一个在古生代克拉通盆地之上叠加了中新生代前陆盆地而形成的大型叠合盆地，这已成为大家的共识，并为十多年的油气勘探实践所证实。它是中国唯一发现海相成因工业性大油田的盆地，唯一以寒武—奥陶系为工业性油气源的盆地，也是唯一既有海相又有陆相两种成因工业性油气田的盆地。

自1984年9月原地矿部西北石油局部署在塔里木盆地北部沙雅隆起上的沙参2井在下古生界奥陶系白云岩中钻遇工业性油气流后，实现了塔里木盆地油气勘探在盆地内寻找下古生界海相碳酸盐岩油气藏的重大突破，从而首次实现了塔里木盆地从前陆盆地走向克拉通盆地的重大突破，继而也实现了非背斜领域的重大突破，从而加速了在盆地腹地克拉通领域勘探的步伐。但回顾十多年的历史，至今已经历了几番海陆相转移、浅中深层的跳跃、克拉通与前陆盆地的迂回，只探明17个油气田，且以中型为主；探明石油天然气储量截止2000年上半年才到10×108t油当量。西北石油局1996年底在沙雅隆起中段下古生界碳酸盐岩中发现了一个亿吨级油田，至今已控制含油面积达700km2，预计可拿到3×108～5×108t探明储量。塔里木油田分公司在库车前陆盆地西部今年探明了克拉2号大型气田，提交储量200×108m3，似乎塔里木盆地油气勘探出现了新的契机。但往深里想一想，经过半个多世纪的地质调查和十多年的油气勘探，为什么塔里木盆地找到的与盆地规模和资源量匹配的大油气田是凤毛麟角且探明程度这么低？这一结果是偶然的还是必然的？导致这一现象的主要原因是勘探决策或勘探目标选择方面的失误，还是盆地内客观地质条件的反映？盆地内油气勘探的前景究竟如何？勘探的近期和中远期主攻方向应该在哪里？这都是摆在勘探家面前亟待解决的现实问题。而要弄清这些问题，就十分有必要在一种比较切合实际的理论指导下，结合盆地油气地质特点，了解盆地的远景，确立正确的指导思想，为勘探工作者指出寻找油气的依据，进而采取科学的部署方案。而正确的勘探思路，来源于对地下成藏规律的深入认识和切合实际的理论指导。

1盆地原型与油气系统

朱夏先生在盆地分析方面所做的贡献在于他提醒大家要重视“历史的、动态的、系统的结构分析”的作用，并在结构分析的基础上给“原型”下了一个定义。这个定义的准确描述为叠加盆地的分析提供了最基本的单元，在塔里木盆地国家重点科技攻关中应用十分广泛并获得了丰硕的成果。一般认为，塔里木盆地克拉通板块多旋回、多阶段、风格迥异的演化历史是通过两大体制、四大构造阶段及多个板块构造阶段的研究才认识到的。包括后来在塔里木盆地进行的含油气系统分析，其结果都应视为是在“原型”分析的基础之上建立起来的。塔里木盆地原型盆地分析和演化历史表明，克拉通盆地和前陆盆地在历史上有很长一段时间是并列出现的，从两类盆地原型出现的顺序，结合中国板块活动的特点看，中国大陆古板块较小，塔里木、中朝和扬子3个板块面积之和，仅有北美板块的三分之一。因此，活动性强，在新元占代到晚古生代板块构造发生手风琴式的此张彼合控制的应力场对克拉通盆地产生强烈影响，这是塔里木板块边缘环境的一个特点。在板块内部，塔里木克拉通基地呈破碎的、条块分割的结构，水平应力场的变化使岩石圈产生垂直运动的可能性增加，而且在演化早期正常的热体制环境中塔里木克拉通盆地变形特点主要是形成大型隆坳结构，受壳下流变因素及其不均一性影响和边界活动方式的控制，克拉通内部隆坳结构发生迁移，隆起抬升此强彼弱。从克拉通盆地与前陆盆地分布的空间范围来看，在洋陆板块构造体制下沿克拉通周缘发育分布范围较窄的被动边缘盆地，前陆盆地；而在大陆板内变形体制下前陆盆地由两侧山前快速推进。尤其在燕山早期运动后，印度板块与欧亚大陆板块碰撞，塔里木进入前陆盆地阶段，在盆地南部三叠—侏罗纪发育了前陆挠曲和走滑拉分盆地的组合，反映盆地总体处于压扭环境，说明早二叠纪末的海西晚期运动是盆地构造演化史上最重要的事件，在此前后盆地发展的构造体制截然不同。因此，两种体制下形成的盆地风格迥异，资源丰度和结构不一致，所以对两个领域应有不同的勘探思路和勘探方法。

朱先生认为：一个结构单元是一种构造形式，也是一个沉积实体；并且可以按地球动力学的机制来区分、类比的是这类原型，而不是它们的组合——盆地；这些原型或结构单元应被看作是在一定环境下的作用-响应系统（Process-Response System）以及其下的子系统。这个基本单元及系统的概念是先生运用活动论、历史观分析研究盆地不同阶段演化特点的鞭辟入里的结晶，其精髓用“T环境-S作用-M响应”体现后，使中国的盆地原型具有了全球性的可比拟性，并从而突出中国盆地在全球构造环境中的特殊性。这既填补了美国著名石油大地构造学家（1975）盆地分类的空白，同时也为中国盆地油气系统研究奠定了基础，理清了思路。

自从1972年AAPG年会上Dow提出Oil System这一概念以来，该名词在国外就几经演化，而且这方面的研究在西方文献中又形成了一个新热点。自引进国内后在油气勘探实践中得到广泛重视，许多人将油气系统界于盆地与成藏组合之间来研究。但它不是生、储、盖、运、圈、保研究结果的简单归纳，而是在更高层次上以一种新的思路与方法去剖析这些石油地质条件；它强调了整体的、综合的、动态的及层次性的观点，通过各要素从静态到动态的分析，追溯油气从源岩到圈闭的成因链条件及作用过程。因而，关系的建立及作用过程的恢复是油气系统研究的灵魂。一般认为，含油气系统是一套（?）成熟的烃源岩及与之有关的储集岩、盖层组成的实体。而先生在1980年指出，石油地质工作应从盆地整体考虑，首先要考察的是其全貌。但是一个盆地尤其是大型盆地，总是包含着若干个由不同的地球动力学机制产生的不同结构部分，我们称之为盆地的“原型”。在此之前，先生把油气藏形成的基本条件归纳为4个“M”、4个“S”和3个“T”。4个S是作用，4个M是作用的结果。所以，我们认为含油气系统分析与盆地原型分析一致。如果这样机械对等大家认为不是太死板的话，我想先生在石油工业出版社1986年版的《朱夏论中国含油气盆地构造》自序中给大家提示了这么几条：

（1）国际的东西要学，新理论、新方法要结合中国国情，尤其是地质理论，因为地质的区域性很强，有特点；

（2）历史的、动态的、系统的结构分析对于探索有复杂运移过程和生储关系的油气藏类型尤为重要。

塔里木盆地是一古生界克拉通盆地和中新生界前陆盆地叠置而成的大型叠合盆地，其演化经历了从洋—陆板块构造体制向大陆板内变形体制的转化，形成海陆相两类油气资源，有克拉通和前陆盆地两类勘探领域。

2塔里木盆地油气资源结构和分布

资源结构是涉及到油气勘探部署决策和勘探技术思路、勘探技术方法的大问题。塔里木盆地有多套烃源岩，这些烃源岩的发育、分布及其对油气藏的影响受控于盆地原型及其叠加演化。对其演化和形成的资源结构有许多成果。总的看表现为以下特点。

古生代克拉通盆地发育寒武—奥陶系、石炭—二叠系两套源岩，以寒武—奥陶系为主。下古生界烃源岩主要分布于盆地东部，巴楚隆起靠和田河一带也是一个重要的分布区，他们主要受克拉通被动边缘盆地控制，在盆地中部是克拉通内坳陷盆地，隆坳差异悬殊。它经历了漫长的演化过程，是一套高成熟的烃源岩。海西早期就成熟，出现了一次生油旺盛期，资源结构以油占绝对优势，此时的盆地结构改变为地势相对平缓。水体较浅的被动、活动陆源盆地与克拉通内坳陷盆地，在盆地北部沙雅隆起发育沙西、阿克库勒、库尔勒3个古凸起，盆地中部也存在由古凸起组成的隆起带，油气向环成熟生油区的古隆起运移。此期形成的是以油为主的油藏，但古凸起顶部的剥蚀使古油藏遭受破坏，形成沥青。至海西晚期，盆地构造运动强烈，沙雅隆起区古生界剥蚀严重，克拉通盆地以寒武—奥陶系为烃源岩的油气系统在隆起再次遭到破坏，斜坡部位保存相对较好，而且推测存在相对较高的异常岩浆活动热体制，寒武—奥陶系源岩演化程度变高，气油比显著上升。到喜马拉雅期进一步成熟，生油气能力大幅下降。计算结果是下古生界烃源岩单提供的资源量约为120×108t，其中早期保存的油气资源量达37×108t，仍古现今盆地总资源量的1/5左右，充分说明早期资源的重要性，是值得重视的目标。比较可能的残存形式是经过后期次生改造，降解或分异的次生油气藏。晚期生成的资源中成熟度高的轻质油——凝析油占较高的比例（顾忆等，1997）。

中新生代前陆盆地主力烃源岩为三叠—侏罗系，它们和石炭—二叠系在喜马拉雅期形成的资源量分别是×108t和×108t，主要分布在塔东北坳陷区56%、塔中隆起区21%、塔西南坳陷区21%。3套烃源岩形成的资源量占盆地总资源量的4/5，资源结构以气为主。

3塔里木盆地油气藏特征和二次成油

前已述及塔里木盆地烃源岩的演化比较复杂，盆地的演化历史决定油气藏的形成也是多期的，流体包裹体分析确定塔里木盆地至少有3期油气运聚过程。以往的勘探区集中在构造活动性较强的隆起地带及山前坳陷区，油气藏绝对大多数是晚期和近期形成的，以克拉2气田为例。克拉2气藏为底水块状干气气藏，甲烷含量高，非烃气体含量低，是典型的优质天然气，天然气的PVT性质表现为异常高压的特征。流体包裹体研究表明，克拉2气田为[康村组（Nk）]以来一次性成藏的结果，即气藏形成晚于圈闭形成时间[库车组（N2k）沉积以来]，气源来自库车坳陷三叠—侏罗系。据烃源岩潜力指数（SPI）高达判别，库车前陆盆地油气系统中克拉苏构造带与烃源岩上下叠置，为一个超强充注的含气系统。

但近年来在塔中、塔北、巴楚隆起上克拉通领域发现的油气藏，原油地球化学特征表明为早期成藏或多数具有二次充注成藏的特点。以塔河油田为例，从整个阿克库勒凸起看平面上该区受岩性、储层物性、断裂分隔的影响或局部构造的控制形成多个油气藏，纵向上有三叠系、石炭系两套碎屑岩储层和奥陶系碳酸盐岩储层，油源对比表明烃源岩都是寒武系—下奥陶统；圈闭类型三叠系以低幅度构造类型为主，石炭系是在大构造背景基础上叠加岩性因素，奥陶系岩溶储集体以石炭系巴楚组泥岩为盖层形成不整合岩溶圈闭；近年来已累计探明油气地质储量1×108t以上。

根据储层沥青、流体包裹体分析以及饱和压力或露点压力计算资料，塔河油区成藏有4期：海西早期以破坏为主，海西晚期破坏与改造并存，燕山—喜马拉雅早期以油藏的形成与分配为主，喜马拉雅晚期以轻质油和气的充注为主。塔河油田奥陶系油藏流体性质平面分布差别较大，以3区与4、6区最为显著。塔河4、6区只存在重质油，且密度大的多。本区只有塔河3号奥陶系油藏有凝析气顶，往下有轻质油、常规原油和重质油分布；它在海西晚期就已成藏，但以喜马拉雅期为主。原油中高浓度的25—降藿烷系列化合物证明海西晚期有过成藏后的氧化降解（沙61井区），而且北部原油受后期油气充注影响较小。纵向上三层油藏性质也不同，形成时代也有差别。塔河3号石炭系产层原油反映出的成藏期主要为印支—燕山晚期。

通过对盆地中已发现油气藏实际资料的分析，不难发现塔里木盆地油气藏形成具以下总体特征：

（1）整体封闭条件是成藏的首要条件。塔里木地史上每一成藏期无不以整体封闭环境的形成为前提，每一成藏期的破坏又无不以其整体封闭环境受到开启而破坏。而且与整体封闭相联系的区域性盖层的发育层位或发育时间，决定了油气藏的有效成藏时期。

（2）喜马拉雅期是现今油气成藏的重要时期。现今盆地油气的形成分布明显受盆地构造格架控制，有3个相对独立的构造单元，3个有效成藏条件组合，它们决定了现今油气远景的大小和不同的勘探目标方向。在加深对晚期成藏规律的研究的同时，要重视克拉通领域古油藏的探索。

（3）多时代油气，通过长距离跨时代运移和聚集成藏。海相和陆相油气并存、多类型油气藏共存的特点，导致了油气分布的复杂性。但几个大油田与油源的关系明显地反映出大圈闭距离油气源越近越容易形成大的油气聚集。

（4）多期成藏，主要与多个油源在不同阶段分别生成不同性质的油气过程有关。多期形成的油气藏叠加，构成了多个含油系统，油气多相态共存，从而形成了油气藏的动态成藏过程。

（5）一句话，上述特点明显表现出复式油气聚集规律。

4塔里木盆地油气勘探指导思想和部署原则

从前述盆地地质特点和油气成果看，塔里木盆地油气勘探的指导思想应是：

（1）立足多目的层的勘探；占领克拉通盆地古隆起及古斜坡，逼近主力烃源岩；以大型圈闭为主攻目标，瞄准下古生界碳酸盐岩寻找大型原生油气田（藏）；兼顾上古生界和中新生界低幅度圈闭群，寻找次生的中小型油田（藏）。

（2）加强前陆盆地的前陆斜坡、逆冲褶皱构造带解剖，以大型圈闭为主攻方向，以中新生界高孔渗碎屑岩储层为目标，寻找大型天然气田。

在上述勘探部署指导思想的指导下，油田公司勘探部署应坚持以下原则：

（1）油气并举，以油为主，支持和发展区域经济，同时为“西气东输”积极推进天然气勘探。

（2）背斜油气藏与非背斜油气藏并重，并注意方法技术系列的有效性和针对性。

（3）海相克拉通盆地与陆相前陆盆地两大领域兼顾，评价时各有侧重。

（4）坚持勘探程序，加大勘探的力度，并加快勘探的节奏；同时也充分考虑勘探的物资、资金支撑条件，坚持量力而行的原则。

（5）坚持可持续发展的原则，在积极开拓新区、培育勘探后备基地的同时，不间断地开展立足全盆地的选区评价工作。

（6）依靠科技进步和技术创新，积极引进消化吸收国内外新的勘探方法技术系列和理论，不断更新勘探思路，结合油气勘探对象实际特征，进一步完善和创新方法技术系列。

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在国内、外核心及权威期刊上已和即将公开发表论文47篇；专著2部，译著1部。论文被国内外权威文摘收录引用（SCI、EI、美国石油文摘、美国地质文摘等）。2、第一作者专（译）著1. 正反转构造综合分析原理和方法，石油工业出版社，第一作者，2001年，ISBN 7-5021-3556-1/；2. 复杂断块油田非均质油藏精细描述—以中原胡状集油田为例，石油工业出版社，第一作者，2001年，ISBN 7-5021-3555-1/；3. 正反转构造与油气聚集（编译），石油工业出版社，第一作者，2000年，ISBN 7-5021-2964-2/； 1. 正反转构造成因类型, 江汉石油学院学报, 1993, No. 42. 松辽盆地北部变换构造及其石油地质意义, 石油与天然气地质, 1994, No. 2（EI、美国石油文摘收录, 俄罗斯科学文摘收录）；3. 裂谷盆地转换构造及其石油地质意义, 国外油气勘探, 1994, No. 24. 松辽盆地“T2”断层系及青山口早期伸展裂陷, 石油勘探与开发, 1995, No. 25. 塔里木盆地正反转构造与油气聚集, 新疆石油地质, 1995, No. 36. 塔里木盆地西南坳陷构造样式与圈闭发育特征, 中国海上油气(地质), 1995, No. 67. 松辽裂陷盆地伸展构造与油气, 石油勘探与开发, 1996, No. 3（美国石油文摘收录）8. 塔里木盆地西南坳陷新生代构造演化与油气的关系, 石油实验地质, 1996, No. 3(中国学术期刊文摘收录)9. 松辽盆地北部反转构造与油气聚集, 天然气工业, 1996, No. 510. 塔里木盆地西南拗陷构造演化与油气系统, 石油勘探与开发，1997，No. 111. 正反转构造类型及其研究方法, 大庆石油地质与开发，1997，. 三塘湖盆地构造演化与油气系统, 西南石油学院学报，1997，．塔里木盆地西南拗陷主要断裂特征及其控油作用, 新疆石油地质，1997，．底辟构造成因类型，江汉石油学院学报，1997,，．松辽盆地构造演化与油气系统，江汉石油学院学报，1997，（美国石油文摘收录）16. Structural style and its relation to hydrocarbon exploration in the Songliao basin， northeast China，Marine and Petroleum Geology(英国)，1998，，， 第 一作者, ISSN—0264—8172（99年被SCI、EI全文收录, 湖北省石油学会优秀论文二等奖）；17. 论正反转构造分类，新疆石油地质，2000，．大港油田大张坨断层三维封闭特征，石油勘探与开发，2002, . 辽河盆地构造样式与圈闭发育特征，新疆石油地质，2002，. 辽河盆地构反转构造发育特征，西安石油学院学报， 2002，. 中国中东部中、新生代反转构造特征，同济大学学报，2004, . 郯庐断裂带及其周缘盆地发育, 海洋地质与第四系地质，2003, . 松辽盆地构造演化及成盆动力学探讨, 地质科学，2005，. 柴达木盆地西部生长构造格架与油气聚集, 地学前缘, 2004, . 扬子地块东南陆缘寒武系上升流沉积特征，江汉石油学院学报，2004, .正反转构造的动力学成因，石油天然气学报，2007，No. 4 26. Thermochemical suphate redution in Cambro-Ordovician carbonates in Central Tarim，Marine and Petroleum Geology (英国)，第二作者，2001年，，，ISSN-0264-8172（2001年被SCI、EI全文收录）；27. 扬子地块东南古生代上升流沉积相及其与烃源岩的关系，海洋地质与第四纪地质，28．胡7南断块沙三中8注水前后流动单元模型，海洋石油，2005，．松辽裂陷盆地反转期构造分析，中国海上油气，2004，．柴西地区逆断裂类型及其与油气运聚的关系，新疆石油地质，2004，．柴达木盆地西部褶皱构造类型及其与油气的关系，油气地质与采收率，2004，．柴达木盆地西部构造样式及叠合关系，海洋石油，2005，．华北地块中—上元古界上升流沉积相及其与油气的关系，海洋地质与第四纪地质，2005，．六盘山盆地与酒西盆地成藏条件对比，天然气工业，2006，．储层构造建模--以h12沙三中4-8砂组建模为例，内蒙古石油化工，2006，．泌阳凹陷Tg和T_5~6构造应力场分析，海洋石油，2005，．六盘山盆地与酒西盆地中新生代构造对比，江汉石油学院学报，2004，．系统分析评价断层封闭能力的思路，石油勘探与开发，2004，． 塔里木盆地前震旦—石炭纪构造与地层组合特征，西安科技学院学报，2001，. 塔西南坳陷油气与圈闭控油作用，断块油气田，第二作者，2001, . 断层封闭性系统时、空分析的思路，石油勘探与开发，第二作者，2003，．毕业班岗前教育浅析，红旗出版社，200043. 本科评估推动了实验室建设，提高了实验教学质量，红旗出版社, 200044. 验室建立与管理，红旗出版社，2001年45. 提高综合地质实习的实践教学质量，红旗出版社，2001年46. 构造地质实习的做法与体会，红旗出版社, 2001年六、科研奖励及荣誉1、省部级科技进步奖：（1）《断层封闭性评价系统及应用》（获湖北省科技进步二等奖，排序第一）（2）《正反转构造系统分析方法》（获湖北省科技进步三等奖，排序第一）（3）《胡41一胡83井区油藏精细描述》（获湖北省科技进步三等奖，排序第一）（4）《西部前陆盆地勘探测井配套技术研究与应用》（获湖北省科技进步二等奖和中国石油与化工协会科技进步二等奖，排序第五）