0 引言

近五年来，在“跳出断裂带，走向斜坡区”思路指导下，准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷继高部位发现构造油藏群之后，在斜坡区发现了西部、东部两个百里油区，迎来第二次储量突破(环玛湖凹陷斜坡区累计提交三级储量油近6亿吨)。上述突破得益于源外扇控大面积成藏模式的指导，该模式的主要内涵是：①玛湖凹陷斜坡区三叠系百口泉组(T₁b)为典型的湖侵沉积。平面上，环凹陷东—北—西方向分别发育达巴松、夏盐、玛东、夏子街、黄羊泉、克拉玛依和中拐扇七个扇体；纵向上，自下而上，百口泉组一、二、三段，即T₁b₁、T₁b₂、T₁b₃尖灭线向老山方向依次后退，且大致平行^[1-4]；②在油源断层(沟通二叠系风城组烃源岩与三叠系百口泉组储层)、顶板封盖层(T₁b₃泥质岩、T₂k泥包砂沉积层)、底板封挡层(P_2-3w顶部泥岩)等条件下，通过扇三角洲平原相富泥砂砾岩致密层、扇间泥质岩分别在上倾部位、侧翼部位形成的封挡，油气在扇三角洲前缘亚相水下分流河道砂体内聚集成藏^[1]，发育岩性油藏。

随着油气勘探的进一步深入，发现上述成藏模式之外，还可能存在两个有利的成藏领域: ①T₁b₁沉积受晚二叠世凹凸相间古地貌影响，有可能在斜坡趋势下存在局部古地貌高，其周边可为有利的油气富集区；②目前，斜坡区发现的油气主要集中于凹陷周缘七大主扇所限定的扇三角洲前缘相带，但主扇之间的低勘探程度区亦存在较多的出油气井点，该区带的油气勘探潜力及相应的成藏模式有待进一步探索。

为了探索上述两个方面的成藏领域，本文选择在黄羊泉扇、克拉玛依扇两大主扇之间的低勘探程度区，利用钻井、测井和地震资料新发现KE89—MAh9二叠纪古鼻凸(下文简称“古鼻凸”)；参考露头剖面，利用断层生长指数、地震时间切片、AE法声发射最大古应力值测定和FMI测井最大古应力方向测定等多种地球物理手段，综合分析古鼻凸的成因及演化过程；明确古鼻凸对T₁b₁沉积及成藏的控制作用；以期在古鼻凸下倾部位发现“超覆线—迎烃面—通油源断层”配置条件良好的潜在油气富集区，揭示玛湖凹陷斜坡区地层超覆圈闭勘探新领域。

1 区域概况

准噶尔盆地是在海西运动后期开始形成的多期次叠合盆地，周缘为古生代褶皱缝合带^[5]。自石炭纪至今，盆地依次经历了海西晚期、印支期、燕山期和喜山期等构造运动。石炭纪末期，准噶尔南缘的北天山—准噶尔洋开始闭合，并在局部发生陆块碰撞(即天山中期运动)。受其影响，西北缘早期褶皱造山带强烈隆升，并向盆地逆冲，形成叠瓦式前陆推覆构造。二叠纪早期，准噶尔地块在西北缘持续逆冲推覆作用下，受垂直载荷影响，岩石圈发生挠曲变形，西北缘周缘前陆盆地开始形成。三叠纪中—晚期，准噶尔地块和西准噶尔地块相对于成吉斯弧发生逆时针旋转，导致陆内变形显著^[6-7]，在准噶尔盆地西北缘形成克百—乌夏右旋走滑逆冲带(图 1)。

研究区位于克百断层下盘，地层发育有石炭、二叠、三叠、侏罗及白垩系，各层系之间呈区域性平行不整合或角度不整合接触关系^[8-9]。目的层百口泉组为一套近物源的粗碎屑(砂砾岩)沉积^[10-11]。

2 古鼻凸特征

古鼻凸位于玛湖凹陷西斜坡克百断层下盘，属于斜坡背景上的低幅度鼻状凸起，面积约为55km²。古鼻凸顶面为T/P(三叠系/二叠系)区域不整合面，上覆地层为T₁b₂，下伏地层为P₃w。T₁b₁地层厚度自南翼、东翼、北翼向古鼻凸周缘逐渐减薄，在BAI53—MA14—BAI65—AIc1—MAh9井一线附近超覆尖灭于古鼻凸侧翼，古鼻凸部位缺失T₁b₁地层(图 2、图 3)。地震剖面上可见下(P₃w)削上(T₁b₁)超反射特征(图 3a、图 3c)。

古鼻凸边界为T₁b₁尖灭线，T₁b₁从南、东、北超覆其上。百口泉组为湖侵沉积，自下而上，T₁b₁、T₁b₂、T₁b₃尖灭线向西部古地貌高方向逐层推进。T₁b₂、T₁b₃尖灭线走向与近南北走向的克百断裂带大致平行，而T₁b₁尖灭线走向在KE89—MAh9—BAI65井一线向东凹进，使古鼻凸产状呈向东(凹陷中心)收敛、向西部古地貌高方向敞开的“类喇叭口”状(图 2)。

古鼻凸主要控制T₁b₁沉积。T₁b₂沉积于古鼻凸、填平补齐之后，T₁b₃沉积厚度稳定(图 3c、图 3d)。据古鼻凸边界和T₁b₁厚度，推算KE89—MAh9古鼻凸高度约为55m，宽度约为6.5km, 古鼻凸周缘的T₁b₁以砂砾岩夹泥岩沉积为主，泥岩夹层厚度(2~5m)稳定。测井曲线(图 3b、图 3d)以漏斗形、底渐变接触的反旋回为主。地震反射特征为低频—弱振幅—较弱连续(图 3a、图 3c)。

古鼻凸上覆的T₁b₂发育稳定的砂砾岩夹少量泥岩沉积。T₁b₂覆盖古鼻凸及其周缘，与古鼻凸没有成因联系。

古鼻凸下伏的上乌尔禾组(P₃w)在MAh9井、BAI65井区以厚层块状砂砾岩沉积为主，中上部发育厚度不等的泥岩隔层，顶部发育约8~15m致密古风化壳层。测井曲线以钟形、底突变接触的正旋回为主(图 3b、图 3d)。地震反射特征为中低频—中强振幅—较高连续(图 3a、图 3c)。其岩性、测井及地震反射特征与南部MAh1井区大致相同。

3 古鼻凸成因

KE89—MAh9古鼻凸的成因与同沉积逆冲断层密切相关^[7-8]。

二叠纪—三叠纪期间，研究区处于晚海西运动—印支运动挤压构造背景下，气候干旱少雨，风化作用(尤其是物理风化破碎作用)强烈。挤压推覆作用和风化作用的双重效应导致逆冲断层上升盘地层抬升的同时，亦遭受较强烈的风化破碎、剥离作用。

该时期逆冲断层具同沉积性质，与同沉积正断层相比，二者差异主要在两个方面：①沉积物处于沉积期或准同生期，尚未固结成岩，塑性较强，断层上、下盘相对运动形成的拖曳效应常在近断裂带处形成拖曳涂抹带。其中，同沉积正断层拖曳涂抹带倾向与断层倾向相同，同沉积逆冲断层则相反；②对于同沉积正断层而言，下降盘的引张下落导致上升盘的相对上升，上升盘不会形成对下降盘的垂向负荷；而同沉积逆冲断层的上升盘多垂直或倾斜上覆于下降盘之上，形成了对下降盘的垂向负荷(图 4)。同沉积逆冲断层多发育于强烈挤压构造应力背景下，上升盘地层抬升，遭受强烈剥蚀，剥蚀下来的物质堆积于断崖底部的下降盘，导致下降盘近断裂带区因上覆压力增大而发生挠曲沉降。而上升盘地层在区域构造挤压应力作用下，直接逆冲推覆至下降盘之上，进一步增加了下降盘的上覆地层压力，进而导致下降盘相对于上升盘的挠曲沉降程度进一步加大。由此推知，在区域母岩类型、地层岩性及厚度、构造应力等背景条件大致相同条件下，同沉积逆冲断层上盘及下盘的相对构造高差要明显大于同沉积正断层(图 4)。

晚海西期，塔里木板块与西伯利亚板块碰撞挤压，克百地区靠近挤压中心区，以近东西向逆冲推覆作用为主，逆冲楔状体沿二叠系地层内部的塑性滑脱面自西向东逆冲推覆。受F1、F2两条同沉积逆冲断层夹持控制，近东西向逆冲推覆作用在断层上、下盘产生相对构造高差，形成古鼻凸；早印支期转变为近南北向挤压应力，发生右行走滑，对古鼻凸进行改造，最终定型(图 5)。

利用砂砾岩样品点AE法声发射古应力值测试^[12-13]得出的最大古应力值变化曲线可知，古鼻凸经历了三个由强渐弱的幕式构造旋回，分别对应古鼻凸的形成、发展、定型三个演化时期(图 5)。

3.1 古鼻凸形成期(构造旋回Ⅰ)

此时期形成古鼻凸的雏形，古鼻凸主要靠近F2断层一侧。进一步可细分为活动期Ⅰ、间歇期Ⅰ两个阶段。

活动期Ⅰ(变形代表层位为层1、层2)：构造挤压作用最为强烈(测算区域最大古应力达237.3MPa)，F1断层由于距克百—乌夏逆冲带较近，在挤压逆冲推覆的主构造背景下，叠加了造山后的伸展松弛作用，存在逆冲挤压(逆冲断层，层1)—伸展(正断层，层2)的构造反转。F1断层在断层倾向(上、下盘相对位置)保持不变的前提下，早期的同沉积逆冲作用(层1:下盘厚度大于上盘厚度)及后期的同沉积伸展作用(层2:下盘厚度小于上盘厚度)的叠合效应，弱化了F1断层的整体逆冲效应。此外，f1断层释放了作用于F1断层的部分应力。上述作用的综合效应，导致F1、F2断层夹持区在靠近F1断层一侧抬升幅度较小。F2断层因距离克百—乌夏逆冲带稍远，造山后的伸展松弛作用影响甚微，整体以逆冲推覆作用为主。由于冲断作用持续发生，上、下盘地形相差悬殊，自冲断席上剥蚀下来的碎屑物堆积于断崖根部，断层的同沉积作用非常明显(F2断层在层1处的生长指数为1.40，层2处的生长指数为2.73)。此外，与F2断层呈“Y”字形交叉的f3断层(调节断层)的逆冲作用，进一步强化了F2断层上下盘的高差。因而在F1、F2断层夹持区靠近F2断层一侧形成古鼻凸的雏形。

间歇期Ⅰ(变形代表层位为层3)：主控断层F1、F2及上、下盘断距、厚度、产状均无明显差异(F1、F2断层生长指数分别为1.13、1.02)，次级断层f1及f2(F1断层上盘的调节断层)等小断层局部调节，释放部分应力/形变(f1、f2断层上、下盘地层厚度及产状变化较明显)，并以强烈逆冲挤压后的轻微伸展松弛(F1断层上盘开始发育倾向相反的调节正断层f2，且F1、f2断层夹持部位的构造形态平直，分析认为该断层应为强烈逆冲挤压后的轻微伸展松弛所致)为构造旋回Ⅰ结束标志。

3.2 古鼻凸发展期(构造旋回Ⅱ)

此时期，古鼻凸范围已扩展至F1、F2断层夹持区域。该时期也可细分为活动期Ⅱ、间歇期Ⅱ两个阶段。

活动期Ⅱ(变形代表层位为层4、层5)：主控断层F1、F2断距及上、下盘厚度差异较之于活动期Ⅰ明显减小，F2断层的逆冲推覆强度仍然大于F1断层(以层4变形为代表，对应的F1、F2断层的生长指数分别为1.06、1.10)。断层在地震剖面上主要表现为同相轴的轻微挠曲。该时期的应力/形变主要通过次级断层f1及调节断层f2来实现(以f2断层为代表，f2断层在层4的生长指数为1.19)。

间歇期Ⅱ(变形代表层位为层6、层7)：可分解为早期、晚期两个阶段。早期(层6变形为代表)F1、F2、f1断层不存在明显的断距，上、下盘厚度均无明显差异(F1、F2断层在层6处的生长指数分别为1.04、1.08)，说明F1断层活动基本停止，F2断层继续同沉积逆冲活动，但强度明显减弱。f1等小断层局部调节、释放部分应力/形变。晚期(层7变形为代表)除了F2断层继续同沉积逆冲活动并略有增强(F2断层生长指数为1.14)外，其他部位地层厚度均无明显差异。

需要指出的是，古鼻凸发展期的晚期(层6末期—层7变形期)，各断层倾角明显变大，断层上、下盘地层的产状出现明显差异。该变化源于早印支期南北向挤压作用叠加到原海西期北北东走向断层上，进而在原海西期断层上产生的右旋走滑作用所致。

3.3 古鼻凸定型期(构造旋回Ⅲ—构造旋回Ⅳ)

该时期海西期近北北东向古鼻凸经早印支期右行走滑改造，最终定型为现今的近东西走向。

构造旋回Ⅲ早—中期(变形代表层位为层8)：继承了前期古应力格局，断层倾角进一步加大至近90°，断层上、下盘地层的产状差异自F2、f1、F1方向逐渐增强的趋势得以保持。除F2断层继续保持较强的同沉积逆冲挤压态势(F2断层生长指数为1.16)外，F1、f1断层的同沉积逆冲挤压效应进一步减弱(F1断层生长指数为1.03)。尽管各断层的挤压趋势整体减弱，但该时期最大古应力值(128.1MPa)仍然较大。综合分析认为，上述剩余应力/形变主要由F2断层的长期继承性逆冲抬升以及由F1、f1断层上盘伴生的调节性正断层f4(生长指数为1.23)、f5(生长指数为1.14)消弭释放。

构造旋回Ⅲ晚期(变形代表层位为层9，即P₃w)：海西运动末期褶皱回返，盆缘区中—下二叠统抬升，遭受强烈的剥蚀，形成了上二叠统(P₃)/中—下二叠统(P_1-2)之间的角度不整合接触，上覆上乌尔禾组厚层块状砂砾岩。该期构造运动对研究区的影响主要体现在使长期继承性活动的F2断层继续同沉积逆冲(生长指数为1.18)，次级及调整断层f1、f4、f5等已陆续停止活动，F1断层同沉积逆冲作用停止(生长指数为1.0)。

后期改造—定型期(构造旋回Ⅳ)：三叠纪中—晚期，研究区处于印度板块和欧亚板块南北向挤压碰撞(印支运动)引发的远程效应影响下，因处于构造运动的远程端，逆冲挤压推覆作用强度较之于海西期明显减弱，以近南北向挤压应力为主。该期在三叠系内部产生新的具同沉积性质的逆冲断层，断层发育部位与原海西期逆冲断层发育部位继承性较强。同时，原海西期近北北东向的F1、F2逆冲断层叠加了本次近南北向挤压应力下右行走滑作用，影响范围向下波及至层6末期—层7(自该位置向上，断层倾角明显变大，断层上、下盘地层产状出现明显差异)。F1、F2两条断层夹持的古鼻凸由原海西期近北北东向最终定型为现今的近东西走向。

纵向上，地震时间切片对比可以更清晰地反映F1、F2断层的“晚海西期逆冲挤压推覆—早印支期走滑改造”演变特征及其对古鼻凸的控制作用(图 6)。F1、F2断层位置与T₁b₁尖灭线(代表古鼻凸边界)在各时间切片的投影位置大致吻合，且吻合程度由深至浅，即2900→2600→2300ms逐渐增强(2300ms时间切片对应海西运动末期，此时期F1断层同沉积逆冲作用停止)，说明古鼻凸的形成与F1、F2两条断层自下而上的逆冲推覆作用关系密切。大侏罗沟断裂(图 6)为达尔布特走滑断裂伴生的分支断裂，断裂两侧产状差异(同相轴走滑扭曲)主要表现在近断裂附近，而距离断裂带稍远的两侧地层产状基本一致。F1、F2断层附近地层产状与大侏罗沟断裂明显不同，除了近断裂带处发生同相轴错断外，两侧地层产状差异在远离断裂带处表现的尤为明显，分析认为是逆冲推覆作用导致的断裂两侧不同时代地层对接所致。

古鼻凸的现今走向与大侏罗沟走滑断裂的走向大致平行，说明古鼻凸的形成经历了晚海西期近东西向挤压逆冲推覆及早印支期右行走滑改造作用，最终定型为目前的近东西向。

上述古鼻凸成因分析中，最关键的环节是晚海西期和早印支期的最大主应力方向发生了变化(前者为近东西向，后者为近南北向)。最大主应力方向的变化可通过FMI测井所反映的诱导缝走向及定向椭圆井眼长轴走向进一步佐证。依据诱导缝走向与井壁崩落形成的定向椭圆井眼长轴走向识别古应力方向^[14-16]是目前常用的手段。从成因上讲，诱导缝与井壁崩落形成的定向椭圆井眼均与古应力场有关。诱导缝是地应力作用下即时产生的裂缝，走向平行于最大古应力(压应力)方向，以排列整齐、规律性强、缝面规则、开度较小为典型特征而区别于天然裂缝(成储裂缝，与构造运动和地层脆/塑性密切相关，发育过程中又遭受地下水溶蚀和沉淀作用改造，分布不规律，缝面不规则，裂缝开度变化大)。井壁崩落形成的定向椭圆井眼的成因与地下最大古应力(压应力)方向有关。最大古应力(压应力)作用方向上，井壁岩石径向受力方向指向井筒，岩石向井筒内垮塌，井壁沿该方向扩径，形成定向椭圆井眼。定向椭圆井眼的长轴方向指示最大古应力方向。

研究区FMI成像测井(图 7)揭示的诱导缝走向清晰揭示出上述应力变化特征，即中—下二叠统P₁f、P₂x、P₂w受晚海西期近东西向(82.5°，262.5°)最大主应力(压应力)控制，以近东西向挤压作用为主(图 7a)；上二叠统P₃w地层则在晚海西期近东西向(97.5°，277.5°)主压应力背景上，叠加了早印支期近南北向(172.5°，352.5°)主压应力(图 7b)。井壁崩落形成的定向椭圆井眼所揭示的主压应力方向(175.5°，355.5°)与印支期近南北向(172.5°，352.5°)主压应力方向高度吻合，表明定向椭圆井眼主要形成于印支期(图 7c)。而定向椭圆井眼垂向发育程度的差异及产状特征进一步印证了上述印支期发生的走滑作用。定向椭圆井眼仅在海西末期P₃w发育，呈北北西(162.5°，342.5°)、北北东(188.5°，8.5°)走向两组共轭缝的方式出现。共轭缝夹角(26.0°)较小。裂缝开度较前述诱导缝开度明显增大，综合分析认为，上述窄夹角共轭椭圆井眼的成因与早印支期近南北向挤压兼右行走滑反转形成的压剪作用有关，裂缝开度较大并最终形成井壁崩落则是压剪作用长期叠加的结果。

4 油气勘探意义 4.1 古鼻凸下倾部位T₁b₁段储层质量较优

由前述分析可知, F1、F2两条边界断层活动性的差异导致古鼻凸南、北两侧的沉积及地层存在明显的不同。

古鼻凸南侧的MAh1井P₃w顶部的泥岩地层保存较完整，而古鼻凸部位的MAh9井P₃w上部的泥岩地层被剥蚀殆尽，为下倾部位的MAh6—MA9井区T₁b₁段沉积提供物源。母岩物质经历了多次的再搬运、再沉积过程，沉积物的重力分异程度及水动力对粒间细粒填隙物的淘洗程度进一步加强，进而确保古鼻凸下倾部位T₁b₁段储层具较高的成分成熟度及结构成熟度，长石等易溶碎屑含量及石英、石英质岩、花岗岩等刚性颗粒含量明显增高，抗压保孔性增强，剩余粒间孔及长石粒内溶孔发育，储层质量较优(图 8)。

4.2 发育上倾封堵致密层

在油源断层、垂向储—盖组合等成藏条件具备的情况下，古鼻凸能否对下倾方向的地层超覆圈闭形成上倾封堵是油气成藏的关键。

古鼻凸处于构造高部位，长时期暴露地表，并且不整合面之下的P₃w地层属较易风化的沉积岩地层，因而在近不整合面部位风化、形成一套厚度稳定的古风化壳层。

以靠近古鼻凸边界的AIc1井(图 9)为例, T₁b₂底砾岩层与不整合面之下古风化壳层直接接触。古风化壳层以泥壤层为主，含少量砂壤层、砾壤层及淋滤层(泥质/砂质)。表现为致密层特征(泥壤层密度均值为2.64g/cm³；砂/砾壤层密度均值为2.62g/cm³；淋滤层密度均值为2.57g/cm³；古风化壳层密度均值为2.61g/cm³)，可以为下倾方向T₁b₁地层超覆圈闭提供有效的上倾封堵条件。

4.3 发育地层超覆圈闭

玛湖凹陷斜坡区百口泉组近五年的油气勘探遵循“扇控大面积成藏”勘探理念，油气在扇三角洲前缘相带(图 10中A区)中成藏。古鼻凸的发现，揭示了地层超覆圈闭勘探新领域(图 10中B区)。

较之于扇控大面积成藏模式，本次发现的地层超覆圈闭除了具有与前者大致相同的顶板、底板封堵条件及油源断层条件外，还具有更优越的成藏条件配置(表 1)，如更靠近烃源灶中心，油源充足；储层条件优越；圈闭侧向封堵条件好等。

更重要的是，围绕古鼻凸发现了一系列的地层超覆或岩性圈闭。T₁b₁累计厚度大于6m的砂体富集带主要分布在被三条坡折带所分隔的四个宽缓平台内(与T₁b₁尖灭线大致平行，图 11)，每个平台内的砂体富集区呈土豆状展布，与扇三角洲前缘水下分流主河道位置匹配良好^[17-19]，为高效储层发育带。

地层超覆圈闭主要发育于古鼻凸的南翼，致密古风化壳层与南翼的扇间泥质岩带(图 11，深蓝色、浅蓝色、绿色区域为扇间泥质岩区)共同构成T₁b₁段地层超覆圈闭的上倾封堵带。其中，紧邻古鼻凸的一平台的A、B、C、H圈闭上倾方向主要为致密古风化壳层封堵；一平台的Ⅰ圈闭及二平台、三平台、四平台(各平台大致以坡折1、2、3为界限，图 11)的圈闭超覆于T₁b₁/P₃w不整合面之上，上倾方向则以各坡折带处的扇间泥质岩带封堵为主。

本次研究发现砂体累计厚度大于6m、单块面积大于2km²、“超覆线—迎烃面—油源断层^[20-22]”配置条件较优的潜在油气富集区共63.4km²/12块(图 11中的A~L块)，揭示了玛湖凹陷斜坡区存在地层超覆或岩性圈闭勘探新领域。

6 结论

(1) 古鼻凸位于克百断层下盘，面积约为55km²，顶面为T/P区域不整合面，上覆T₁b₂，下伏P₃w。古鼻凸边界为T₁b₁尖灭线，属于斜坡背景上的低幅度鼻状凸起，呈向东部凹陷中心收敛、向西部古高方向敞开的“类喇叭口”状。

(2) 古鼻凸由F1、F2两条同沉积逆冲断层夹持控制，晚海西期近东西向逆冲推覆作用在断层上、下盘产生相对构造高差，古鼻凸形成；早印支期近南北向挤压应力导致右行走滑改造，古鼻凸最终定型。

(3) 在古鼻凸南翼下倾部位T₁b₁段新发现“超覆线—迎烃面—油源断层”配置条件较优的潜在油气富集区63.4km²/12块，揭示玛湖凹陷斜坡存在地层超覆圈闭勘探新领域。