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塔里木盆地西北缘乌什西次凹的地层系统和构造特征
2024-04-30 16:19:26

    塔里木盆地西北缘的乌什西次凹,位于南天山造山带和塔里木克拉通之间。

    乌什西次凹是塔里木盆地油气勘探和地质研究程度最薄弱的地区之一。乌什西次凹已完钻的钻井只有两口,分别是地调局油气中心钻探的XWD1井和中石油塔里木油田钻探的WS3井(图1)。前者钻穿新生界,完钻于二叠系顶部;后者未钻穿新生界,完钻于新近系吉迪克组。两口钻井均告失利。


 

图1 塔里木盆地西北缘乌什西次凹及邻区构造单元划分

    随着油气勘探程度不断深入,乌什西次凹的油气勘探逐步进入塔里木石油人新区油气勘探的议程。通过新地震资料的采集、处理、解释和老地震资料的重新处理、解释,中石油塔里木油田在这里发现了多个油气勘探的目标和圈闭;多轮研究、论证之后,计划上钻JT1井。笔者全程参与了该风险勘探井的井位论证及其前期的地质研究工作。研究认为,乌什西次凹是塔里木克拉通向西北自然延伸的部分,属于塔里木地层区的柯坪地层分区。本文主要报道我们在该井论证和前期研究过程中,有关乌什西次凹及邻区地层和构造的成果和认识。

1 乌什西次凹沉积地层系统

    乌什西次凹北缘的阿合奇断裂是南天山造山带与塔里木克拉通的分界,即南天山地层分区与柯坪地层分区的分界;乌什西次凹属于塔里木克拉通,是塔里木地层区柯坪地层分区的组成部分。依据凹陷东南侧出露的地层系统,结合覆盖区地震和钻井资料,推测:乌什西次凹新生界之下发育柯坪地层分区的地层系统,前南华纪结晶基底(阿克苏片岩)之上,发育南华系—震旦系裂谷旋回沉积,和寒武系—二叠系被动大陆边缘型沉积地层序列(图2)。


 

图2 乌什凹陷代表性钻井柱状地层对比图(钻井位置见图1)

2 乌什西次凹的构造变形

    乌什西次凹的构造变形以厚皮构造为主,薄皮构造不甚发育(图3)。NE段,新生代冲断构造为主,且呈现基底卷入型南、北对冲的构造特征;前新生代的冲断构造显示较弱,见基底卷入型褶皱构造。SW段,前新生代构造变形保存较好,新生代和前新生代冲断构造并存,且保存了很好的基底卷入型背斜构造(JT1构造等)。

    晚新生代的构造变形样式,主要是基底卷入型平直逆冲断层;断层相关褶皱不甚发育,仅见为数不多的断层传播褶皱。前新生代构造变形,以基底卷入型背斜褶皱为特征,伴生有一些平直逆冲断层。

    乌什西次凹主要发育三期构造变形:泥盆纪末—石炭纪的挤压冲断作用,二叠纪末—三叠纪的褶皱—冲断作用和晚新生代的褶皱—冲断作用。前两期造成古生界的变形,形成研究区的主要构造圈闭;最后一期形成晚新生代陆内造山带前陆褶皱冲断带的构造变形。


 

图3 A-A’地震剖面上显示的乌什东次凹和西次凹以及其间的神木园低梁(剖面位置见图1)

 

3 乌什西次凹的地质演化历史

    乌什西次凹的地质演化历史最早可以追溯到中元古代,即阿克苏群形成的时间。它是一套活动大陆边缘的弧前增生杂岩,是塔里木克拉通结晶基底的组成部分。在此基底之上,开启了与油气关系密切的晚前寒武纪—第四纪沉积盖层的形成演化历史(图4)。

    南华纪—震旦纪是塔里木盆地的第一个裂谷旋回,对应的全球大地构造事件是Rodinia超大陆的裂解。JT1井区当时可能就位于一裂谷中,沉积了巨厚的裂谷沉积序列,包括南华纪裂陷期沉积和震旦纪坳陷期沉积(图4a)。裂陷期沉积中可能发育裂谷型烃源岩。

    寒武纪—中奥陶世是塔里木盆地的一个构造稳定阶段。这一地质演化阶段以碳酸盐岩沉积为主。其中,早寒武世玉尔吐斯组是塔里木盆地台盆区的主力烃源岩,中-下奥陶统碳酸盐岩是塔里木盆地台盆区的主力产层(图4b)。

    中奥陶世末至晚奥陶世初是塔里木地质历史的一个关键变革期。塔里木—柴达木碰撞造山作用产生的强大的挤压构造应力结束了塔里木盆地长期的(弱)伸展构造状态,进入挤压构造演化阶段;沉积建造从碳酸盐岩为主转变为碎屑岩为主。

    泥盆纪末—石炭纪,中海西期构造运动致使温宿古隆起再次较大幅度隆升,并伴随冲断作用,形成沙井子断裂、温宿断裂、乌什断裂等。隆起高部位高出地表,接受剥蚀,形成不整合;JT1构造雏形形成(图4d)。

    二叠纪末—三叠纪发生的南天山碰撞造山作用对塔里木盆地北部影响巨大。温宿古隆起与塔北隆起一道强烈冲断,大规模隆升,定型为库车周缘前陆盆地系统的前缘隆起。受断裂控制,JT1发生强烈的挤压变形,背斜幅度加大并定型(图4e)。

    整个中生代—古近纪,乌什西次凹都是温宿古隆起的一部分,缺失全部中生界和古近系。古近纪末—新近纪初,印度—亚洲碰撞远程效应抵达研究区,南天山造山带复活,陆内造山,在山前形成前陆褶皱冲断带和北塔里木陆内前陆盆地。乌什西次凹的西北缘,南天山向塔里木方向强烈逆冲,形成基底卷入型前陆褶皱冲断带。凹陷西北缘被压陷、沉降,造成新近系—第四系向南天山山前加厚,向温宿凸起方向减薄,呈现典型的前陆盆地剖面结构特征。在此过程中,JT1背斜整体沉降,埋藏于地下(图4g)。


 

图4 乌什西次凹及邻区的形成演化
 

转自:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1796467598941963174




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