0 引言

窟窿山掩伏构造位于酒泉盆地青西凹陷南部，处于祁连山北缘窟窿山逆掩推覆带中部，掩伏于窟窿山逆冲推覆体之下。其地表、地下地质条件均很复杂，具山高(海拔3000~4586m)、坡陡(坡度多大于50°)、崖多等特征，地下构造变形强烈、地层倾角多变且断层两侧地层不连续。它是窟窿山地区重要的含油气构造之一。

以往研究认为，窟窿山掩伏构造是掩伏于下古生界变质岩之下的断层相关褶皱，垂向上具双层结构特征。受地震资料品质所限，窟窿山掩伏构造特征、变形机制一直存在争议。潘良云等^[1]、赵贤正等^[2]认为，在祁连山挤压逆冲作用下，下伏原地系统发育一大型断层转折褶皱，并被多条上陡下缓的次级逆冲断层切割成多个次级冲断片；肖文华等^[3]认为，窟窿山掩伏构造发育若干条铲式或坡坪式逆冲、逆掩断层，并向前扩展而形成前展式叠瓦状逆掩断裂相关的褶皱。

2017年，该区进行了高密度、宽方位三维地震资料采集，地震资料品质得到了明显提升，为精细落实窟窿山掩伏构造的地质结构及构造特征提供了资料基础。为此，在前人研究基础上，以断层相关褶皱理论为指导，利用新三维地震、Walkaway-VSP等资料，结合钻井、地质露头等信息，开展复杂构造建模，进一步探讨窟窿山掩伏构造特征、变形机制及其对油气成藏的控制作用，以期为该区油气勘探提供指导。

1 复杂构造建模 1.1 多信息断层综合解释

在窟窿山掩伏构造建模中，断层落实是关键。主要方法如下。

(1) 利用地面露头资料，识别志留系推覆体逆冲断层的地表出露位置；结合钻井资料，揭示推覆体地层信息，并利用新地震资料共同确定推覆体断层边界。如表 1所示，测井资料揭示L9、L114、L8井推覆体断点深度分别为2216、1814、1601ms，结合地震剖面上反射同相轴突变及地表露头信息，可以推断推覆体边界断层的位置。

(2) 利用钻、测井资料识别的断点深度(表 1)和地层产状突变信息(图 1左)识别断点位置(图 1右)，然后结合地震资料识别断层并明确断层性质。如图 1所示，L114井在3990m、L8井在3970m处上、下地层产状发生突变，即上段地层以东倾为主，下段地层以南倾为主。同样，Q2-39、Q2-9、Q2-58井地层产状突变特征与L114、L8井相似。据此识别出Ⅰ号断层，断点都处于同一地震反射同相轴附近，推断识别出的断层性质为逆掩滑脱。L114井在滑脱断层上部地层破碎，产状信息与下盘相似，结合地层重复及地震剖面“喇叭口”特征，推断南部发育冲断构造楔形体，顶板为同样方法识别的①号反冲断层。

(3) 利用测井解释的地层重复现象识别断层，这种方法对逆掩断层的识别具有一定的指导作用。如图 2所示，L8井3820~3970m段与3990~4100m段的测井曲线韵律特征相似，即GR曲线为向上变粗的反韵律，电阻率曲线为向上变小的正韵律，这表明L8井钻遇断层。另外，L8井3820~3970m段与3990~4100m地层重复，可进一步落实钻遇Ⅰ号逆掩断层断点位置为3970m。据此方法同样可落实L114、L2-23、L2-39等井钻遇Ⅰ号逆掩断层断点位置分别为3990、3980、3950m。

1.2 复杂构造解析

通过关键面(断面、滑脱面、构造轴面或不整合界面等)可以分析褶皱叠加特征，然后可以确定窟窿山掩伏构造样式。

窟窿山掩伏构造发育两条低角度逆掩滑脱断层(即Ⅰ号、Ⅱ号逆掩断层)。两条逆掩滑脱断层均为构造变形的主控断层，具断坡、断坪相间特征，其上发育典型的断层转折褶皱(图 3)。断层向上延伸至中沟组泥岩滑脱拆离层内，发育了似“双重构造”，顶板为中沟组泥岩塑性层，底板为柳沟庄逆掩断层。

利用构造轴面能清晰描述构造变形特征，进一步明确构造样式。如图 3所示，a号、b号背斜褶皱的构造轴面不协调，两者之间主轴方向发生偏转，主轴面存在错动关系，Ⅰ号逆掩滑脱断层面为a、b背斜褶皱之间构造变形转换面，构造轴面的错动说明了不同滑脱片内构造变形的相对独立性。

由图 3可见，窟窿山掩伏构造样式为盖层滑脱型，构造变形受控于两组滑脱拆离层，一组为中沟组泥岩塑性层，上覆古近系构造变形弱，下伏白垩系变形强；另一组为白垩系内低角度逆掩断层，其断坪沿层滑脱，断坡处褶皱变形强烈，褶皱类型为断层转折褶皱，多条逆掩滑脱断层形成了叠瓦状逆冲构造。因此，窟窿山掩伏构造为多层逆掩滑脱构造样式。

2 构造特征 2.1 窟窿山掩伏构造为一大型双重构造

依传统构造样式分类^[4]，窟窿山掩伏构造为盖层滑脱型逆掩推覆构造，具备双重构造特征。顶板为中沟组大套泥岩，白垩系逆冲断层均延伸至此，未突破至古近系。底板为深层柳沟庄逆冲断层。受限于顶、底板，窟窿山白垩系发育大型双重逆冲构造，由多个次级双重逆冲构造组成，区内Ⅰ号、Ⅱ号逆掩断层为次级双重构造的顶、底板。逆掩断层水平剪切应力作用强，形成多层低角度逆掩滑脱结构。

依断层相关褶皱理论^[4]，窟窿山掩伏构造表现为一大型断层转折褶皱叠加的背斜构造。每个逆冲片内地质结构及构造变形存在差异。上部滑脱片受Ⅰ号逆冲滑脱断层控制，南部以逆冲滑脱断层为底板，以反冲断层为顶板，发育了构造楔；北部发育了大型的断层转折褶皱；中部滑脱片受Ⅰ、Ⅱ号逆冲滑脱断层共同控制，发育了多排断弯褶皱，每一个断弯褶皱都受控于“Y”字形断层组合；下部逆冲片为柳沟庄与Ⅱ号逆冲滑脱断层共同控制的逆冲构造楔(图 3)。

窟窿山构造东部受134、柳沟庄等断层控制，同样呈现了多层逆掩结构，上部逆冲片在南部为冲断楔形体、中部及下部逆冲片为类似的断弯褶皱(图 4)。所不同的是，窟窿山东部逆冲以冲断为主，而中西部的逆冲以沿层滑脱为主。

2.2 分段特征

不同古构造格局(特别是中生代)对于窟窿山掩伏构造的结构、变形特征均有着较强的控制或影响作用^[2]。受逆冲应力及古构造格局影响，窟窿山掩伏构造具有东西分段的特征^[5]，可划分为三段：西部逆冲段、中部剪切段和东部冲断段。

西部逆冲段与中部剪切段(图 5)具有相同的古构造背景。从逆冲构造变形角度看，均具盖层滑脱特征，形成了多级逆掩滑脱构造。

东部冲断段(图 5)受到了庙南凸起的影响而发生变化，主要发育基底卷入的逆冲断层(134断层就是其中之一)，冲断作用强，形成大型冲断楔形体(图 4)。

中部剪切段处于两个逆冲系统之间，两侧逆冲性质、位移量均存在差异。中、西部逆冲段以逆掩滑脱为主，发育断层转折褶皱，构造隆升作用不强；而东部逆冲段以相对高角度冲断为主，褶皱变形弱，构造隆升作用强。这种差异造成垂向撕裂，断层延伸到了古近系(图 5)。另外，东部134等断层滑移量远大于中西部断层，中部发育了一系列北北东向走滑性撕裂断层，每个逆冲滑脱片内，撕裂断层相对独立(图 5)。同时，中部剪切段处于扇三角洲前缘，碳酸盐类脆性矿物发育，斜交缝较为发育。

2.3 分带特征

受北祁连山逆冲挤压应力的作用，窟窿山掩伏区整体为一大型的背斜构造，具有南北分带、东西分块特征。

如图 6所示，窟窿山南东—北西向发育了4排构造。其中，上盘为一个北西向长轴背斜构造(上盘背斜带)，沿L111-L113-L15井南展布，自西向东发育3个局部高点，南翼倾伏距离长；下盘发育3排正向构造，即L15背斜带、L8断鼻带和L6断鼻带。两排鼻状构造为西部大型鼻状构造的分支，向东倾伏，构造走向与次级逆冲断层走向一致，受北北东向走滑撕裂断层控制。

3 构造对油气成藏的控制作用

油气勘探开发实践表明，该区油气藏类型主要为砂砾岩裂缝性油藏，油气成藏的主控因素为构造、岩相及裂缝。其中构造因素对于成藏起了关键性的作用^[6]。

3.1 逆掩滑脱断层控制油气的纵向分布

窟窿山掩伏构造发育低角度逆冲滑脱断层，在不同位置断层逆冲形式有所不同^[7]。在断坪处为滑脱断层形式，主要沿泥岩塑性层逆冲滑脱；在断坡处主要以冲断形式，断层两边地层相互研磨，泥岩涂抹作用强。两种断层形式不同，但都会在断面附近形成一套细岩相塑性涂抹层，这对下盘油气具有一定的封盖作用。

目前已发现油气藏均位于Ⅰ号低角度逆掩滑脱断层下盘，这表明逆掩滑脱断层控制了油气纵向分布(图 7)。据此可推断白垩系深层(多数井未钻遇的K₁g₀下部及K₁c)及Ⅱ号逆冲滑脱断层下盘是下一步重要的勘探领域。

3.2 走滑性撕裂断层控制横向上油气富集程度

走滑性撕裂断层(图 5)对油气的控制作用主要表现为：①形成次生孔隙通道。窟窿山油藏储集岩主要为泥云岩和砂砾岩，储集层原生孔、渗条件差，次生孔隙如溶蚀孔洞是主要的储集空间。走滑性撕裂断层沟通了源岩层、储集层及深层热液，为地层水、有机酸改造储集层提供通道。②开启了深浅层油气运移通道，使深层油气向浅层运移聚集成藏。③控制有效裂缝分布，裂缝对改善储集性能起到了关键性作用，尤其是斜交缝。

中部剪切段撕裂断层最为发育，同时处于扇三角洲前缘，分选较好的砂砾岩及泥云岩中富含碳酸盐矿物、长石等，有利于斜交缝形成。油气勘探实践表明，撕裂断层软连接转换区斜交缝尤为发育，油气富集程度高。而窟窿山东、西部走滑撕裂断层欠发育，发育的裂缝以冲断断层控制形成的层间缝为主，油气富集程度低。

3.3 褶皱变形强的正向构造单元油气相对富集

单一背斜褶皱变形中和面以上会产生相对张性变形，背斜顶部发育褶皱伴生的张性缝，对于油气聚集成藏起到了积极的作用。

窟窿山构造掩伏区Ⅰ、Ⅱ号逆冲滑脱断层之间发育了多排断弯褶皱，褶皱变形强。钻井已证实背斜顶部发育北西向张性斜交缝并与北东向剪切斜交缝共生，形成网状裂缝体系，油气富集程度高。窟窿山掩伏构造区中部剪切段不仅撕裂断层发育，而且背斜褶皱变形作用强，是窟窿山地区成藏最为富集区段。

3.4 油气勘探成效

据上述油气成藏特征，窟窿山中部剪切段深层是下一步重点勘探领域。针对中部剪切段深层部署L20井(图 6)，发现了K₁g₀下部新油层，并获工业油流，同时扩展了K₁g₁油藏范围，展示了窟窿山白垩系深层仍具备规模勘探潜力。

4 结论

(1) 窟窿山掩伏构造为盖层滑脱型逆掩推覆构造，具备双重构造特征。

(2) 窟窿山掩伏构造具有南北分带、东西分段特征。各段地质结构及构造变形存在差异。

(3) 构造带内主要发育北西西向低角度逆冲滑脱断层和北北西向走滑性撕裂断层。逆冲滑脱断层控制了油气的纵向分布，走滑性撕裂断层控制了油气横向富集程度。

(4) 综合分析认为，窟窿山构造中部剪切段白垩系深层是下一步勘探的重点领域。