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三塘湖盆地及周边石炭系烃源岩评价

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湖盆 周边 石炭系 烃源岩 评价
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西北大学硕士学位论文三塘湖盆地及周边石炭系烃源岩评价姓名:李鲜蓉申请学位级别:硕士专业:矿物学、岩石学、矿床学指导教师:柳益群20090610摘要三塘湖地区石炭系烃源岩评价对三塘湖盆地的油气勘探意义重大,弄清三塘湖盆地目前的烃源岩发育情况对今后的三塘湖盆地石油勘探具有指导性意义。本文是以含油气系统理论和石油有机地球化学理论为指导,采用多种测试手段对三塘湖盆地的烃源岩进行评价,并得到有关烃源岩发育状况的最新成果。本文所采用的测试技术方法主要是岩石热解,色谱.质谱分析等,研究的内容主要是烃源岩的区域和时空分布,有机质的丰度、类型和成熟度等,综合分析后对三塘湖盆地的含油气远景进行评价。通过野外剖面的研究和室内热解实验和生物标志化合物特征分析发现:石炭系烃源岩在三塘湖盆地及周边广泛分布,并呈现由西南向东北向厚度逐渐减小的趋势,纵向上较新地层有机质丰度较高,最高可达18.7%;在大黑山剖面中的姜巴斯套组有效烃源岩厚度可达267米,但烃源岩片理化较为严重。有机质类型主要是混源型,干酪根类型是以为Ⅲ型和具有好的生烃潜力,与烃源岩平面分布特征具有很好的正相关性。有机质成熟度均已达到了成熟生油岩阶段,少数已经过成熟。三塘湖盆地的沉积环境应属于还原环境的海相或海陆交互相沉积环境,通过油源对比发现三塘湖周边的的石炭系烃源岩与盆地内部探井烃源岩和原油具有很好的相似性,原油具有两个主要来源:一个是浅层的哈尔加乌组:另一个是较老地层姜巴斯套组。关键词:三塘湖盆地,石炭系,烃源岩,有机质●· ● o ●to of on of of a of to on of in gc—ms is of a is y as as of it is in by of on to of in is 8.7%at 67 of is is I II ll of a of of a of a to he to of or of y it is of is in in ey 存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后学位论文作者签名 指导教师签名:2‘7等舌月矽吕 夕刈夕年∥月,,。日西北大学学位论文独创性声明本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者虢菇埒幕妒7年舌月"西北大学硕士学位论文刖吾哈盆地、三塘湖盆地是我国西北地区油气勘探开发的重点地区。但长期以来主要以二叠纪和中新生代地层为目标,石炭系勘探研究还较为薄弱,随着先后在准噶尔盆地的克拉玛依湖湾区、六七九区、陆东.五彩湾地区和三塘湖盆地发现石炭系工业油气流后,北疆地区石炭系具有良好的勘探前景已成共识,并加强了对该地区石炭系的研究。理论上讲,一套有效的生烃层系就可以形成一个含油气系统。含油气系统研究的重点就是烃源岩与油气藏之间的成因关系(张厚福,2004)。在三塘湖盆地的石炭纪火山岩几个旋回层系中发现油气储集层,那么这些油气是从哪来的?盆地内的烃源岩有机质是在何时何地以何种方式转化为烃的?弄清烃源岩的发育情况是一个含油气系统存在的先决条件,即强调生烃灶质量与生烃能力的重要地位,这是含油气系统形成的基础。很显然,三塘湖地区石炭系存在含油气系统已是公认的事实,属于已知含油气系统,所以本研究区的烃源岩评价就成为三塘湖地区含油气系统的关键。烃源岩的评价对于评价一个远景圈闭和远景区以及对于是否进行钻探等关键问题是至关重要的。随着测试仪器和测试技术的不断提高和发展,烃源岩评价的技术、方法以及质量都发生了非常巨大的变化,但对于烃源岩的识别和评价最根本的还是在于与油气产出有关的岩石特性上,即烃源岩中有机质的数量、有机质类型和成熟度等三方面。由于在三塘湖盆地内部钻遇石炭系烃源岩较少,本文主要从露头烃源岩研究入手对三塘湖地区的烃源岩分布和发育情况,使用烃源岩各项评价指标,在同时考虑综合地质影响因素的基础上主要对三塘湖盆地和周边的露头烃源岩发育情况做出初步的评价,这对于三塘湖地区利用含油气系统的来研究石炭系烃源岩,为进一步指导三塘湖盆地内部石炭系的勘探和开发提供了可靠的依据。论文以丰富的地质资料为基础,以“中国西北地区构造一岩相古地理研究与编图"的子课题“准噶尔区块构造一岩相古地理研究与编图’’(总经费1304余万元)为依托,以三塘湖盆地及周边石炭系烃源岩评价为目的,综合利用沉积学,油气勘探地球化学,地层学,石油与天然气地质学和油气系统理论等多学科理论知识为指导,以各种测试方法为手段对研究区烃源岩特征进行评价。前言2烃源岩国内外研究现状2.1研究现状随着勘探技术的进步,对于烃源岩(陈中红,查明,2005)研究的方法较前几年已经发生了非常巨大的变化,各种测试方法和测试技术(刘洛夫,妥进才,陈践发,1997)的改进和提高使得烃源岩的定性定量的研究更加可靠。而目前对于烃源岩的研究还主要集中在烃源岩评价方面的与油气生成和产出有关的岩石特性指标上,即岩石中有机质的数量、有机质类型和成熟度(张水昌,2002;梁狄刚,2002)。岩石中有机质的数量可以用烃源岩的体积和有机质的丰度两个方面来研究,它直接决定着烃类的生成量,精确测定岩石中的有机质数量也就成为评价烃源岩的关键。现今对有机质数量的测定方法主要是有机碳含量、氯仿沥青有机碳含量的测定已经形成了国内的指标评价系统(李术元,1996;王吉茂,1997:钟宁宁等,2004; M.1979)。对于一套烃源岩,其有机质含量的下限值是颇为重要的。对于陆相烃源岩评价我国主要选用程克明(1982)提出的标准(下限是O.4%),对于海相烃源岩则选用杨笃敬(据)提出的塔里木盆地石炭系烃源岩的评价标准(碳酸盐岩下限是0.12%,泥质岩烃源岩下限是0.4%)。虽然国内外目前用来进行烃源岩有机质类型划分的方法很多,但都是通过分析岩石中可溶有机质(沥青)的组成和不溶有机质(干酪根)(, N,.,1998)的结构和组成来实现的,常见的分析方法及其特点如下:(1)用岩石热解法我们可以得到附烃)、酪根热解烃)、氧化碳)与水等含氧挥发份及相应的温度热解烃和二氧化碳等含氧挥发组分的含量以及相应的温度,并根据有机碳含量算出氢指数和氧指数,通过这两个指数绘制范氏图从而确定其有机质类型,该方法快速、简单、成本较低,但准确率比较低。(2)用元素分析测定干酪根的元素组成,计算出干酪根的H/原子比,用H/原子比的演化可以将干酪根分为。该方法的准确率较高,但对高成熟生油岩有机质类型的确定比较困难。(3)光学分析法,该方法就是利用在显微镜下干酪根类型不同其光学性质和形貌也不同来区分干酪根的类型的。又可分为饱粉学法和煤岩学法。(4)根据岩石中可溶有机质的组成特征来划分有机质类型。比如饱和烃/芳烃,饱和烃的气相色谱特征的主峰碳位置和峰型,甾、萜类等生物标志化合物种类和数量等来判断有机质的类型。2西北大学硕士学位论文上述四种方法各有优缺点,在实际运用中要综合起来,取长补短来确定有机质类型。有机质成熟度是影响烃类生成的最重要的因素之一。虽然近些年来在未成熟带找油取得了很大成果,研究表明在不成熟带和成熟带找油的成功率相差很大,在有机质成熟带找油的成功率可达25%.50%,在不成熟带则为2.5%.5%,而在过成熟带找到的主要是气。在原油和烃源岩研究中,用以研究有机质成熟度的方法及其使用的参数和指标很多。主要有镜质体反射率法、饱粉和干酪根颜色法、岩石热解法和可溶有机质化学法。国内外对于泥质岩烃源岩的研究已经相当成熟,在我国的油气田发现大部分生油岩为泥质烃源岩。并且国内也对其评价有一套行业标准。但对于碳酸盐岩( 93 1;962)仍有很多未解决的问题。随着碳酸盐烃源岩含油气盆地的不断发现,碳酸盐烃源岩的研究更加深入和系统,国外学者M, K, J,1983; M, D,1982; R, R.1988: M.1962)的研究主要涉及对碳酸盐岩的岩性、地球化学特征、油源对比及生排烃机理等各个方面。.但是国外海相烃源岩(傅家谟,1989;郝石生,1996;金奎励,1997;钟宁宁,1995;程克明,1996;刘宝泉, 1997;梁狄刚,2000;夏新宇,1999)和我国的发育特征有很多不同,主要在于我国的海相烃源岩存在时代偏老,有机质丰度偏低,热演化程度高,埋深大,研究难度远大于国外,但是在有机质丰度较低区域发现一系列大中型气田。石油地质学家自发现石油和天然气以来就一直进行着烃源岩的研究,对于何为烃源岩及烃源岩有效性一直是地质学家们关注的重点。978)将烃源岩定义为“已经产生或可产生石油的岩石”。979)将烃源岩定义为“在天然条件下,曾经产生并排出了足以形成工业性油气聚集之烃类的细粒沉积”。此后我国李剑等(1999)、金强(2001)、饶丹等(2003)、王永诗等(2005)和张艳等(2006)都对何为烃源岩阐述了自己的看法。用的较广的是饶丹提出的既有油气生成又有油气排出的岩层称为有效烃源海相烃源岩评价指标体系与进展海相烃源岩包括泥岩、泥灰岩和碳酸盐岩,目前海相泥岩、泥灰岩沿用陆相泥岩的评价标准已为大家所接受。国外海相碳酸盐岩形成具有工业价值的油气藏的实例数不胜数。近年来,我国海相碳酸盐岩新发现的油气田越来越多,越来越大,是我国油气资源战略接替的重要领域。我国的海相源岩有其特殊性,海相源岩地层分布广,厚度大。与国外海相碳酸盐岩烃源岩相比,时代老,埋藏深,热演化程度高,构造活动期次多,油前言气演化期次多。基于上述种种因素,我国海相碳酸盐岩烃源岩评价还没有一个统一的标准。对于泥岩烃源岩而言,国内己有相对一致的评价标准,通过前人大量的勘探和实践,国内外大多数学者认为其有机碳含量下限值为0.4%。对于碳酸盐岩来说,由于其排烃机理比泥岩的复杂的多,目前对其有效烃源岩的有机质丰度下限值尚有争议。烃源岩有机碳下限值:三塘湖盆地石炭系属一套海相.海陆交互相沉积,目前的研究已经确定了其发育有有效烃源岩,该套海相烃源岩的岩石类型包括泥岩和碳酸盐岩。对于泥岩烃源岩而言,通过前人大量的勘探实践,国内外大多数学者认为其有机碳含量下限值为0.4%.0.5%,国内己形成了油气源岩评价的行业评价标准。但对于海相碳酸盐岩的烃源岩有机碳下限值一直颇受石油地质学家的争议。前人研究和通过野外露头观察发现本研究区石炭系烃源岩多以泥岩为主,碳酸盐岩烃源岩不发育。镜质体反射率:该指标最初用于测定煤的显微组分,研究煤化作用。60年代后期,此方法被用于研究岩石中的分散有机质。当前这项指标已经成为研究干酪根演化和成熟度的通用有效指标。镜质体反射率能够客观地表征晚古生代以来的绝大多数烃源岩的有机质成熟度,尤其适用于具有大量高等植物碎屑输入的陆相烃源岩成熟度研究和生烃性评价。镜质体反射率有随热演化程度加深而变大的趋势。镜质组反射率是目前广为接受的可靠的有机质成熟度指标。出现在除腐泥型之外的烃源岩中;②随温度和埋藏深度的增加,规律性地呈半对数直线增加;③具有不可逆性,代表了其经历的最高古地温;④容易测定。但对于古生界海相烃源岩成熟度却不是很有效,主要的原因有以下两种:一是下古生界地层中真正的高等植物来源的镜质体比较缺乏;二是下古生界烃源岩大多已经到了高过成熟阶段,这个特点使得分子有机地球化学和荧光光度术方面的有机成熟度参数失去了有效性。目前常用的研究方法包括沥青反射率、沥青形石色变指数、动物碎屑反射率,以及干酪根H/外还包括烃源岩热解峰温指数酪根自由基浓度、包裹体测温、物标志物异构体比值和多环芳烃组成特征。王飞宇等(1994)认为有机组分反射率是确定海相源岩有机成熟度的最有效方法。钟宁宁、秦勇(1995)建立了海相镜质组反射率与煤镜质组反射率的换算关系式。这些方法均有其独到之处,并能在一定程度上弥补因缺乏镜质组给有机质热演化研究带来的困难。中国海相烃源岩发育时代较老,基本上都在古生代。这些烃源岩的埋深大,多达5000%,主要分布在2.5‰3.8%范围内,处于高.过成熟阶段。无论是干4西北大学硕士学位论文酪根,还是原油和可溶有机质,在这个阶段都以裂解气为主。因此,海相地层的烃类型主要是天然气。2.3三塘湖盆地石炭系烃源岩研究现状据张凯(1993)研究:三塘湖盆地是一个长期发展、多套油气源岩叠合、烃类富集的含油气盆地,三塘湖盆地经历了晚古生代和中、新生代长期的演化过程,形成了海相和陆相二套六个生油层。三个海相生油层,分别为下石炭统东古鲁巴斯套组、姜巴斯套组和哈尔加乌组:(1)东古鲁巴斯套组为厚层浅海相沉积,烃源岩发育层段的凝灰质泥岩厚度可达169米。还有灰黑色泥质粉砂岩,厚约110米。(2)下石炭统姜巴斯套组为滨海一浅海相正常碎屑岩,可能生油层71米,其岩性是灰绿色含钙质细砂岩夹灰岩透镜体及黑色粉砂岩。(3)上石炭统哈尔加乌组是浅海相沉积,其中有两层可能的生油层,厚达429米,其岩性是黑色、灰黑色砂岩、灰黑色凝灰质粉砂岩、粉砂质泥岩、碳泥质粉砂岩互层,厚420余米。三套海相石炭系均发现有大量海相生物化石。据罗壶、陈瑶(2007年)对马朗凹陷石炭系烃源岩研究表明马朗凹陷石炭系有好烃源岩存在,烃源岩最厚可达56.5米,有机质类型好,主要为II 度高,暗色泥岩有机碳含量为1.87·括一8.8%,生烃潜力20.43mg/g;碳质泥岩有机碳含量为14.5%,生烃潜力65.98mg/g;镜质体反射率为O.64·籼.84%,总体评价为极好烃源岩,有机质已经到了成熟阶段。但是由于盆地内钻井资料的缺乏,推测该套烃源岩在马中及马中以东及东南地区发育,但具体分布范围不好确定。据高成全(2008)研究,下石炭统姜巴斯套组烃源岩在马朗凹陷、条湖凹陷、汉水泉凹陷均有钻井显示,单井最大累积厚度可达66米。而在大白杨沟、三塘湖沟、头道沟、大黑山、青居羚山、纸房北等野外露头均发育姜巴斯套组烃源岩,厚度可达423米。而盆地内部根据野外露头、钻井、地震资料分析,这套烃源岩厚度应该为50"00米。姜巴斯套组烃源岩岩性以海陆交互相碳质泥岩和油页岩为主,有机质丰度高、类型好,有机碳1.87%".8%,平均5.5%,生烃潜量平均达21mg/g,是弱氧化一还原环境下低熟一成熟型好生油岩,埋藏深度大于2500米以深区域均己进入生烃门限。本次研究,下石炭统东古鲁巴斯套组烃源岩岩性以海陆交互相泥岩、凝灰质泥岩为主,还有少量油页岩,属于较好一好生油岩。盆地内部仅方1井揭示了大套烃源岩存在,厚度约46米。大黑山野外剖面露头也发育了这套烃源岩,厚度可达267米。根据野外露头、钻井、地震资料分析,盆地内部这套烃源岩厚度应该为100"一500米。据吐哈油田公司研究马朗凹陷发现的原油来源:卡拉岗组原油来自哈尔加乌组,而前言哈尔加乌组原油来自下石炭统姜巴斯套组。石炭系天然气以煤型气为主,气源有机质类型为Ⅲ1型,属海陆过渡相。3论文研究的内容本次研究的主要内容就是对三塘湖盆地石炭系烃源岩的发育状况进行初步综合评价。主要解决以下几个方面的问题:研究区沉积相对石炭系烃源岩的控制作用,石炭系烃源岩的主要形成期,石炭系烃源岩的分布状况,有机质丰度(主要研究包括有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃浓度及产烃潜能(2)等参数),有机质的类型(主要研究包括岩石热解、生物标记化合物分析等),有机质的成熟程度(研究的主要方法包括岩石热解、镜质体反射率、饱和烃色谱分析、芳烃色质谱分析、生物标记化合物),通过对烃源岩的研究确定本研究区石炭系的生烃潜能(2),生物标志化合物分析结果(饱和烃生物标记化合物,芳烃生物标记化合物),对烃源岩进行初步综合评价,进而指导盆地内部石炭系烃源岩勘探。4研究思路与技术路线大量搜集关于三塘湖盆地及周边的有关烃源岩研究的资料,分析整理野外地质剖面,以沉积学、石油地质理论、含油气系统理论为指导,以研究区石炭系烃源岩的时空展布和对烃源岩的评价方面(有机质丰度、有机质类型、生烃潜能及成熟度)为主要研究对象,结合野外地质露头观察,以整体、综合研究为原则,密切结合有机岩石学,地球化学的综合研究方法,采用多种测试方法互相验证、互为补充的综合研究方法,利用各项烃源岩评价指标对研究区烃源岩发育特征进行初步评价,具体流程见图l。对新疆北部石炭系烃源岩的研究主要应该从两个方面来着手:一是地质评价,包括热演化,岩性岩相组合特征,沉积环境特征等;二是有机地化评价,包括有机碳丰度,氯仿沥青‘‘A”,总烃浓度,生物标志化合物特征等。6西北大学硕士学位论文野外样品采集验分析岩石热解测试饱和烃色、质谱分析芳烃色、质谱分析有机质丰度有机质类型有机质成熟度烃源岩分布范岩石学特征分烃源岩评价图1三塘湖盆地及周边石炭系烃源岩研究思路及主要方法流程5取得的主要成果①在前人研究的基础上,以露头剖面为基础,以沉积岩石学理论为指导,综合运用各种地质资料,详细划分石炭系烃源岩的垂向和横向分布特征,发现在纵向上下石炭统的烃源岩厚度要厚于上石炭统,横向上表现为从大黑山向老爷庙地区烃源岩厚度逐渐减薄,即从东南向西北方向逐渐减薄。②通过对三塘湖地区的古生物组合和岩石特征分析,下石炭统东古鲁巴斯套组主要为海相还原沉积环境,姜巴斯套组为海陆过渡相。③根据岩石热解参数分析发现本研究区的烃源岩峰温均为3890C,大于平均值的样品占总样品数的55%,说明研究区热演化程度较高,大部分已经成熟。2虽有显示,但其测试值却偏低,有机碳含量变化较大,在大黑山地区平均为3.8%,在老爷庙平均为0.18%,在纸房北平均为0.74%。残余碳含量相对较高,集中在0.5%.2.3%之间,产油潜率在0.01%.0.11%之间。分析原因是样品来自地表,与风化作用、淋滤作用和强烈的变质作用关系密切。野外露头发现在大黑山地区的片理化现象较为严重,纸房北地区片理化现象较轻。有机质类型以数为氯仿沥青“A”及族组分分析发现氯仿沥青“A”含量在0.0015%.0.0163%,饱和烃百分含量在10.22%一59.36%,芳烃百分含量在0.55%.22.96%,非烃组分所占比例较大,在14.82%.46.29%,沥青质含量变化较大,在2.86%.44.31%范围变化,总体上有机质丰度前言较高。⑤通过对饱和烃、芳香烃气相色谱分析发现热降解程度较高,有机质具多种来源,类型属于混源型(腐泥.腐植型),且大部分烃源岩已达成熟阶段。⑥通过油源对比发现石炭系原油主要有两个来源:一种是来源于较浅层烃源岩哈尔加乌组;一种是来源与较老地层甚至更老的姜巴斯套组。而多套的火山岩和沉积岩旋回存在多套生储组合。6实际工作量分析研究剖面8条;在三塘湖地区研究实测剖面4条:①纸房北东古鲁巴斯套.姜巴斯套实测剖面;②跃进沟实测剖面;③三塘湖乡东沟、西沟实测剖面;⑤伊吾大黑山实测剖面;野外观察剖面1条;④三塘湖乡.老爷庙剖面。烃源岩热解实验测试样品三塘湖盆地样品有44个;烃源岩饱和烃、芳烃色、质谱分析测试样品24组;绘制图件:绘制三塘湖盆地烃源岩分布成果图一幅,有机质丰度分布成果图两幅。其它图件共}16幅。8Ⅱ北大学颈我国西部重要的含油气盆地(图1。1)。三塘湖盆地位于西伯利亚板块的西南缘,北西.南东向展布,西南隔大黑里坤山与准噶尔、吐哈盆地毗邻,东北与蒙古国接壤,是一狭长的山间叠合盆地,被第四系覆盖,面积2 3万平方千米。图1削芋常等,1992)1将新疆北部地区划分为三大构造单元:西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块,以及各次级构造单元。而三塘湖毓地正好处于西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块碰撞的结合部位,受阿尔曼泰构造带和克拉麦里构造带所央持。对于北疆地区的区域大地构造和演化特征,国内外研究者经历长期的研究普遍认为盆地的形成演化与天山造山带、阿尔泰造山带以及所代表古亚洲洋经历洋盆俯冲、闭合、陆块碰撞造山为最终闭合的演化过程密切相关。以准噶尔盆地、吐哈盆地和三塘湖盆地为代表的北疆地区进入以板内陆相沉积为主的时期是在古生代洋盆闭合和陆块碰撞主造山期之后,后又受到中新生代特提斯域构造动力学背景的影响,历经各种构造方式改造,才形成现今的区域地质特征。第一章区域地质概况1.2构造区划特征三塘湖盆地经历了海西晚期、燕山晚期、喜山期等等不同构造作用,形成现今近北东.南西向分带、近东西分段的构造格局(图1.2)。根据区域地质特征,本文中将三塘湖盆地地层划分如下:图1.2三塘湖盆地构造单元划分(引自吐哈油田研究院,1999略有修改)三塘湖盆地一级构造单元呈现两隆夹一坳的宏观构造格局,呈北西向分布,也就是由东北冲断隆起带和西南逆冲推覆隆起带之间夹持中央坳陷带。现就其具体构造带简单介绍如下:东北冲断隆起带东北冲断隆起带位于盆地东北区,南以向南西逆冲的汉水泉大断裂为界与中央坳陷带邻接,北抵哈甫提克山一克孜勒塔格山,向东延入蒙古。本带主要出露地层是泥盆.石炭纪地层,发育基性.中酸性侵入岩,盖层为第三.第四系地层,厚度大约十几米到几十米不等,局部残留二叠纪和中生代地层。西南逆冲推覆隆起带西南逆冲推覆隆起带位于盆地西南部,北以向北东逆冲的三塘湖.西峡沟大断裂为界与中央坳陷带相接,南抵克拉麦里缝合带,包括了科克塞尔克山、大黑山、伊吾。主10西北大学硕士学位论文要出露地层是奥陶、志留、泥盆、石炭纪地层,发育基性.中酸性侵入岩浆岩,盖层为中新生代地层。中央坳陷带中央坳陷带北以老爷庙大断裂与东北逆冲推覆隆起带为其北界,南以伊吾大断裂与西南逆冲推覆带为其南界,是三塘湖盆地主要油气勘探区带。宽约15"-'40积约10000带发育前二叠纪基底岩系。盆地盖层发育较全,包括了上石炭统、中二叠统、中上三叠统、侏罗系、下白垩统以及新生界均有分布。根据中央坳陷带的次一级结构构造特征和断裂分隔又可将其由北西向东南划为9个二级构造单元:汉水泉凹陷、石头梅凸起、条湖凹陷、岔哈泉凸起、马朗凹陷、方方梁凸起、淖毛湖凹陷、苇北凸起、苏鲁克凹陷。现将其次级构造单元简述如下:汉水泉凹陷:汉水泉由于有北东向高角度逆冲断裂作用可分为东西两段。西部库木苏抬升较高,东部较深。凹陷总体为一复式向斜。该凹陷面积约1740新生界盖层西部厚约l 500m,东部厚约2500m。石头梅凸起:普遍认为该凸起主要形成于晚燕山及喜山期,在其较高部位白垩系和侏罗系均遭受了强烈的剥蚀作用。中新生界盖层不整合于侏罗统之上。该凸起的面积大约为120 新生界盖层厚约2500.湖凹陷:该凹陷是三塘湖盆地的重要的勘探目标区域。面积约2800 陷中的二叠系暗色泥岩、泥灰岩,侏罗系的煤系源岩和三叠系烃源岩都具较好的生油气能力,近年来石炭系也取得了重大突破,在三塘湖盆地勘探中有着举足轻重的作用。该凹陷为一向斜残余构造凹陷,其残余地层较丰富,分别有石炭系、中下二叠统、三叠统、侏罗系及上覆地层。岔哈泉凸起:该凸起呈北东向延展,东北部较宽且埋藏浅,西南部较窄且深,岔哈泉凸起将三塘湖盆地中央坳陷带分为东西两部分,是一个重要的构造转化部位,面积约450朗凹陷:该凹陷也是三塘湖盆地有利的油气勘探区,呈东西向展布,是一复式向斜,凹陷北部构造较为简单,仅在北部边界和西南边界断裂附近发育一些二级构造。该凹陷二叠系烃源岩是盆地内最有利的烃源岩,今年来也在石炭系取得了丰硕的勘探成果,马字号井的勘探对石炭系勘探做出了较大贡献。该凹陷面积约1400 毛湖凹陷:该凹陷呈东西向延展位于三塘湖盆地的最东部,凹陷内构造简单,表第一章区域地质概况现为一相当宽缓的向斜构造形态,残余盖层有上石炭统.下二叠统、三叠系、侏罗系和其上伏地层。1.3区域地层盆地地层系统是各时期充填序列的总体反映。依据三塘湖盆地露头区出露地层和覆盖区钻遇地层的资料,结合地震资料和火山岩的同位素定年综合研究和对比分析,确定了三塘湖盆地褶皱基底和沉积盖层的不同地层特征,认为三塘湖盆地的古生代褶皱基底地层系统应该包括奥陶系、志留系、泥盆系和石炭系,为一套海相沉积为主的火山.沉积岩系,晚石炭世见有海陆过渡相和陆相地层。三塘湖盆地地层发育较全,包括古生界及中.新生界。其中三塘湖盆地主要地层包括奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系.(1)奥陶系中、上统荒草坡群奥陶系:在三塘湖盆地周缘地区主要出露地层为泥盆一石炭系,局部有奥陶系、二叠系和中新生代地层。奥陶系荒草坡群为区内出露最老的地层,分布于麦钦乌拉山南坡,巴里坤以北.伊吾以南一线。为浅变质碎屑岩、中酸性火山岩和火山碎屑岩组成,其中含有腕足类、三叶虫和海百合等化石。为滨浅海火一沉积建造,未见下伏地层,与泥盆系呈断层接触关系,厚约3689m.4540m。(2)志留系上统考克赛尔盖组志留系:见上志留统科克塞尔克山组,主要分布于三塘湖南部的巴里坤西北的科克塞尔克山和三塘湖西部等地区,零星出露,岩性为黄绿色、灰绿色及杂色凝灰质砂岩、砾岩、凝灰岩,局部夹灰岩、结晶灰岩、泥质生物灰岩等组成,含丰富的珊瑚、腕足,并见有三叶虫,为一套以沉积岩系为主的滨浅海相地层。未见下伏地层,与下泥盆统呈整合接触。厚度较小,约139m。(3)泥盆系泥盆系:区内出露较广,层序发育较全。下统包括阿苏山组、托让格库都组,中泥盆统主要出露在巴里坤一哈尔力克山东麓及其北部地区称为乌尔苏组和纸房组,见有海百合茎、珊瑚和腕足类化石,上泥盆统在三塘湖地区称为苏海图组和老爷庙组,出露有限。(4)石炭系石炭系在三塘湖盆地及其周边地区的分布相当广泛(图1.3)。属于海相和海陆交互相沉积环境,具有火山.沉积组合类型,主要发育基性.酸性火山岩为主和碳酸盐岩、12西北大学硕士学位论文碎屑岩夹碳质页岩、煤层的岩石组合,富古海相化合和陆相植物化石。自下而上可分为东古鲁巴斯套组、姜巴斯套组、巴塔玛依内山组和哈尔加乌组。东古鲁巴斯套组、姜巴斯套组、属于下石炭统,巴塔玛依内山组和哈尔加乌组属于上石炭统。由于构造原因或者是后期剥蚀等原因,下石炭统在三塘湖盆地的出露特征为沿盆地东北翼太多呈不连续的断块分布,完整连续的剖面几乎未见;而在盆地的西南翼,下石炭统的分布较为有序,层序较为连续,对该统研究程度亦相对较高在三塘湖盆地的构造层划分上我们可以参照下表(表图14三塘湖盆地石炭系分布图(据吐哈油田,2007,修改)在三塘湖地区研究实测剖面4条:①纸房北东古鲁巴斯套一姜巴斯套实测剖面;②跃进沟实测剖面;@三塘湖乡东淘、西沟(西峡沟)实测剖面;@伊吾大黑山实钡4剖面;野外观察剖面1条(图东古鲁巴斯套组标准剖面位于巴里坤县的纸房北东的古鲁巴斯套地区,由暗色砂岩、相砂岩、凝狄砂岩、凝灰岩央灰岩透镜体、泥质粉砂岩、凝灰砂砾岩等组成,含腕足类、腹足类、珊瑚等化石。姜巴斯套组出露于大黑山地区,岩性以灰黑色、棕黄色细砂岩、粉砂岩、生物碎屑灰岩、砂岩、暗色泥岩为主,富告大量的腕足类、海百合茎及植物茎秆、根化石和垂直地层的树干化石。与东古鲁巴斯套组呈不整合接触关系。∞章x#地质概造事件及性质一览表(据胡亭等,1999,修改)十《F{!}☆№B) *《E a**《 黼 |#Ⅱ"目%…I£■$ {…i:i i…_m*Ⅲt●d‘*一●_^z …■“t” ._#●■(E‘¨ f*j#}4}翟2挫裂i …|翼糍÷。…l、…‘』I:女!嚣警 伸一 目E^=*Ⅱ2:翻,2{船。h;祭尚 #$凳-{哿-『 7§船1 4M…’“ }i;日‘*‰“,, E∞… {4_5±c &。 ÷西北大学硕士学位论文积建造向中二叠世坳陷盆地的湖相泥岩、凝灰岩夹泥灰岩、火山岩转化。早二叠世三塘湖盆地已经转为陆内裂谷环境,主要发育一套紫红色为主的玄武岩、安山岩以及流纹岩夹少量正常碎屑岩,厚度较大,分布于条湖凹陷和马朗凹陷西部,称其为卡拉岗组。中二叠统时期在三塘湖盆地主要为浅湖一半深湖相沉积环境,上部称为条湖组,下部称为芦草沟组,分布局限,盆地周缘仅在黎明沟、黑园山东等地零星出露,为一套半深湖暗色泥页岩夹火山碎屑岩建造。中二叠世是新疆北天山地区主要的成盆期,三塘湖盆地为一个独立的小型盆地,以发育厚层暗色泥岩、油页岩等还原环境产物,可见吐鲁番鳕鱼生物化石,对油气勘探意义重大。(6)三叠系三塘湖盆地到了中三叠统时期属于削高填低式沉积,沉积相以冲积扇为特征,沉积范围不大,主要分布于条湖凹陷和汉水泉凹陷,称为克拉玛依组。主要为一套粗碎屑沉积,具有下红上灰的特点。三塘湖地区到了上三叠统已经演化为滨浅湖沉积,沉积范围较小,局限在条湖凹陷、汉水泉凹陷和淖毛湖凹陷,马朗地区由于克拉玛依运动抬升后未再下沉,所以并未接受三叠统沉积,该统沉积的岩性主要为湖相深灰、灰黑色泥岩夹砂岩,下部出现砂岩、碳质泥岩夹煤线。(7)下、中侏罗统下侏罗统包括了八道湾组和三工河组,前者为辫状河和曲流河沉积类型,岩性主要为灰色砂砾岩、砾岩、粉砂岩、泥岩互层,并以夹有多层煤为特征;后者则相变为湖相,岩石组合为深灰色的泥岩、粉砂质泥岩,偶夹碳质泥岩。中侏罗统分为西山窑组和头屯河组,该时期已经为非常广泛的广盆沉积时期,覆盖了整个三塘湖盆地,前者以辫状河曲流河沉积为特征并夹有多层煤,后者则以辫状河和滨浅湖沉积为特征,富含化石和三角形饱粉。(8)白垩系在三塘湖盆地白垩系地层仅发育下统的吐谷鲁组,该组在研究区范围分布较广,主要分布在中央坳陷带,为一套河流相粗碎屑沉积,岩性主要为杂色砾岩、砂砾岩和泥岩、粉砂岩互层,不整合于下伏侏罗系地层之上,全盆范
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