2. 中国石油勘探开发研究院 北京 100083
卡拉库姆盆地位于中亚地区图兰地台南部(安作相等,1993),北西走向,是中亚地区最重要的含油气盆地之一(图 1)。它因为其丰富的油气资源及与塔里木盆地的密切关系而得到中国学者的广泛关注和研究。以往的研究多集中在与国内盆地在沉积,构造和石油地质条件等方面的类比(王素华等,1999; 白国平等,2007; 游国庆等,2010)。国外学者近年来则主要进行了油气地质特征和勘探潜力方面的综合研究(Clarke,1994; Otto,1997)。然而由于基础地质资料的缺乏及地缘政治的原因,在非俄文文献中很少涉及卡拉库姆盆地晚二叠世—三叠纪构造属性的研究讨论。卡拉库姆盆地晚二叠世—三叠纪的构造属性确定了盆地整体的构造格架,奠定了盆地发展的基础,对侏罗纪及之后盆地的发展及油气的生成、 运移及储集方面都起到了关键性作用。因此,对卡拉库姆盆地晚二叠世—三叠纪的构造属性的研究,有助于正确认识卡拉库姆盆地的地质和石油地质特征,对中亚大地构造也有重要意义。
1 图兰地台图兰地台是中亚的哈萨克斯坦南部和乌兹别克斯坦、 土库曼斯坦西北部的广袤低地。其西北部同俄罗斯克拉通相接,北部与西伯利亚克拉通相连,西部深入里海与斯基夫地台相望,东接天山山脉和帕米尔高原,南界为科佩特山脉。其发展演化主要分为两个阶段(Garzanti et al.,2002): 1)古生代增生到阿尔泰的南部边缘; 2)晚二叠世—第三纪盆地在此基础上发展。其统一性主要表现在地台盖层的结构及年龄的相似性方面(王素华等,1999)。
卡拉库姆盆地是图兰地台东南部的一个大型沉积盆地(徐文世等,2009; 李洪玺等,2010),盆地北为南天山造山带(古亚洲洋造山带的一部分),南为科佩特山(古特提斯造山带的一部分),东以阿富汗—塔吉克盆地和阿莱盆地与塔里木盆地相连,西邻里海。盆地基底是古生代海西期褶皱基底,上二叠统—三叠系为基底和盖层的过渡层。许多大地构造学家认为卡拉库姆盆地与塔里木盆地位于统一的卡拉库姆—塔里木板块之上,直至中新世帕米尔突刺地向北楔入才导致两个盆地分开。
2.2 构造单元划分卡拉库姆盆地的区域构造特征,根据基底起伏和沉积盖层的构造形态,划分出北阿姆河坳陷、 中央卡拉库姆隆起、 巴哈尔斜坡、 科佩特山前坳陷和木尔加布坳陷5个一级构造单元(图 2)。
1 )北阿姆河坳陷: 此构造单元占据了盆地的中部和东北部;西与中央卡拉库姆隆起相邻,南与木尔加布坳陷相接,北被克孜勒库姆中央隆起所限,东为努拉京外陆台边缘带; 主要包括布哈拉台阶,查尔朱台阶,希文凹陷等二级构造单元。
2)中央卡拉库姆隆起: 位于卡拉库姆盆地的西北部,四周都有断裂带分布,成为与相邻构造单元的交界线。
3 )巴哈尔斜坡: 位于中央卡拉库姆隆起的南部,为中央卡拉库姆隆起向科佩特山前坳陷的过渡带,代表一个相对平缓的构造单元。
4)科佩特山前坳陷: 位于卡拉库姆盆地的西南边缘地带,是科佩特山脉北麓的山前坳陷,北西走向,和科佩特褶皱带相伴随。
5 )木尔加布坳陷: 位于盆地的南部,北与北阿姆河坳陷相邻,西与巴哈尔斜坡和科佩特山前坳陷相接,西南被科佩特山脉所限,南面和东南面延伸进入阿富汗境内;主要包括乌恰德任隆起,北卡拉比里凹陷等二级构造单元。
3 卡拉库姆盆地前侏罗纪的构造演化卡拉库姆盆地前侏罗纪的构造演化分为以下4个阶段(图 3)
石炭纪之前古特提斯洋壳开始向北俯冲增生,在阿尔泰的南缘形成增生杂岩。阿尔泰的南部边缘缓慢向南增生(Şengör et al.,1993)。
石炭纪,古特提斯洋壳继续向北俯冲,在已经形成的增生杂岩之上形成了一个岩浆弧,这个岩浆弧沿着欧亚大陆的南部边缘从华北一直延伸到黑海,这些地区都有火山岩的证据(Natal'in et al.,2005)。卡拉库姆盆地基底岩石中包括各种各样的岩石类型,包括洋壳残余。其中,石炭纪的火山岩广泛发育,并且产生了特征性的线性正磁异常(Ulmishek,2004)。岩性从酸性的流纹岩到基性的玄武岩都有分布,并且伴随有凝灰岩,但以安山岩为主,代表石炭纪岩浆弧的存在,Natal'in(2005)把这个岩浆弧叫做丝路弧(Silk Road Arc),并且认为在石炭纪—早二叠世的时间段内这个岩浆弧是一个连续的实体。丝路弧是一个增生弧,是在增生杂岩之上形成的岩浆弧。卡拉库姆盆地的基底就是在这样不断增生的过程中形成的。
晚二叠世—三叠纪,古特提斯洋壳继续向北俯冲,在丝路弧的南部,北帕米尔—马什哈德弧形成,此岩浆弧从北帕米尔一直延伸到北伊朗的马什哈德地区(Şengör et al.,1996)。由于资料的缺乏,其向西的延伸是有疑问的。北帕米尔—马什哈德岩浆弧与丝路弧一样建立在已经形成的增生杂岩之上,是一个增生弧,其存在的时代为晚二叠世—三叠纪,卡拉库姆盆地二叠纪—三叠纪广泛分布的火山岩与此相关。此时,卡拉库姆盆地位于弧后构造部位,处于拉张构造背景,在盆地的内部发育了一些正断层(图 4,图 5)。
晚三叠世的基墨里事件: 晚三叠世末期,中伊朗地块、 阿富汗地块、 中帕米尔地块及羌塘地块与欧亚板块碰撞,古特提斯洋闭合(Otto,1997),卡拉库姆盆地进入短暂的周缘前陆盆地演化阶段。
晚二叠世—三叠纪时,古特提斯洋壳继续向北俯冲,在丝路弧的南部形成了北帕米尔—马什哈德岩浆弧,此时卡拉库姆盆地处于弧后拉张的构造位置,在盆地中形成了许多正断层(图 4,图 5)。盆地从北东向南西呈断阶式下降,显示为北东抬起的不对称箕状盆地(图 4)。在这样的构造背景下,卡拉库姆盆地在晚二叠世—三叠纪发生了较强烈的裂谷作用,在盆地中沉积了较厚的碎屑岩和火山岩,沉积物平均厚度在6 km左右(图 4,图 6)。在科佩特山前坳陷(图 4),北阿姆河坳陷中的别乌尔杰什克凹陷(图 5)
及木尔加布坳陷中的北卡拉比尔凹陷上二叠统—三叠系沉积物的厚度最大可达10 km。其中在科佩特山前坳陷的bd井(图 2)中钻遇了二叠系—三叠系的分选差的砾岩、 凝灰岩和钙碱性的火山岩。在希文凹陷中的ac1井(图 2)中钻遇了二叠系—三叠系的玄武岩、 安山岩和英安岩。在ac2井(图 2)中钻遇了二叠系—三叠系的红色钙质泥岩和页岩,分选不好的灰色砂岩和大量的花岗岩类岩石及中性火山碎屑岩。在卡拉别卡乌尔凹陷的fb井(图 2)中钻遇了砂岩、 砾岩、 页岩和灰岩,灰岩的孢粉年龄为二叠纪—三叠纪,这些岩石的碎屑物质分选不好,说明了沉积地点离物源很近。在巴哈尔斜坡的md井(图 2)中钻遇了654 m厚的安山岩、 玄武岩和它们的碎屑岩,这些岩石不包含化石,通过地层对比推断它们的年龄为二叠纪—三叠纪(Natal' in et al.,2005)。晚三叠世末期,由于伊朗地块等与欧亚大陆的碰撞,古特提斯洋闭合,卡拉库姆盆地进入短暂的周缘前陆盆地演化阶段。这次碰撞使得盆地中较高的部位如中央卡拉库姆隆起,布哈拉台阶、 查尔朱台阶等地(图 6)上二叠统—三叠系的沉积物被部分或者完全剥蚀,在地质剖面(图 5)及地层对比图(图 6)上显示为缺失上二叠统—三叠系的沉积物。
综上,卡拉库姆盆地晚二叠世—三叠纪的沉积环境主要为陆相,三叠纪发生海侵,盆地中较深的地方变为海相,沉积中心主要在北阿姆河坳陷、 木尔加布坳陷和科佩特山前坳陷,岩性主要为陆源碎屑岩、 火山岩及少量的灰岩。
6 结 论(1)卡拉库姆盆地晚二叠世—三叠纪位于北帕米尔—马什哈德弧的弧后的构造部位,具有弧后裂谷的性质。
(2)卡拉库姆盆地前侏罗纪的构造演化分为4个阶段: 1)石炭纪之前古特提斯洋壳开始俯冲,2)石炭纪—早二叠世形成丝路弧,3)晚二叠世—三叠纪北帕米尔—马什哈德弧形成,卡拉库姆盆地处于弧后拉张的构造部位,4)晚三叠世末伊朗等地块与欧亚大陆碰撞,卡拉库姆盆地进入短暂的周缘前陆盆地阶段。
(3)卡拉库姆盆地晚二叠世—三叠纪的沉积中心在北阿姆河坳陷、 木尔加布坳陷和科佩特山前坳陷。沉积环境主要为陆相,三叠纪发生海侵,部分地区接受海相沉积。岩石类型主要为陆源碎屑岩、 火山岩及少量灰岩。
[1] | 安作相,胡征钦. 1993. 中亚含油气区.北京:石油工业出版社. 1-212. |
[2] | An Zuoxiang and Hu Zhengqin. 1993. Oil and Gas Region in Central Asia. Beijing:Petroleum Industry Press. 1-212. |
[3] | 白国平,殷进垠. 2007. 中亚卡拉库姆盆地油气分布特征与成藏模式.古地理学报,9(3):293-301. |
[4] | Bai Guoping and Yin Jinyin. 2007. Distribution characteristic and accumulation model for oil and gas in Karakum Basin, central Asia. Journal of Palaeogeography,9(3):293-301. |
[5] | 李洪玺,程绪彬,刘合年. 2010. 麦捷让气田古构造对油气成藏的控制作用.西南石油大学学报(自然科学版),32(4):44-49. |
[6] | Li Hongxi, Cheng Xubin and Liu Henian et al. 2010. Controlling effect of Metejan paleostructure on the formation of gas reservoir. Journal of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition),32(4):44-49. |
[7] | 王素华,钱祥麟. 1999. 中亚与中国西北盆地构造演化及含油气性.石油与天然气地质,20(4):321-325. |
[8] | Wang Suhua and Qian Xianglin. 1999. Tectonic evolution and oil-gas potential of basins in central Asia northwestern China. Oil & Gas Geology,20(4):321-325. |
[9] | 徐文世,刘秀联,余志清等. 2009. 中亚阿姆河含油气盆地构造特征.天然气地球科学,20(5):744-748. |
[10] | Xu Wenshi, Liu Xiulian, Yu Zhiqing et al. 2009. Geological structure of Amu-Darya Basin in central Asia. Nature Gas Geoscience,20(5):744-748. |
[11] | 游国庆,王志欣,郑宁等. 2010. 中亚及邻区沉积盆地形成演化与含油气远景.中国地质,37(4):1175-1182. |
[12] | You Guoqing, Wang Zhixin, Zheng Ning et al. 2010. Formation, evolution and petroleum prospects of central Asia and its adjacent regions. Geology in China,37(4):1175-1182. |
[13] | Clarke J W. 1994. Petroleum Geology of the Amu-Dar'ya Gas-Oil Province of Soviet Central Asia, Open-File Report. 88-272. |
[14] | Garzanti E and Gaetani M. 2002. Unroofing history of Late Paleozoic magmatic arcs within the Turan plate(Tuarkyr, Turkmenistan). Sedimentary Geology,151(1-2):67-87. |
[15] | Natal'in B A and Şengör A M C. 2005. Late Palaeozoic to Triassic evolution of the Turan and Scythian platforms:The pre-history of the Palaeo-Tethyan closure. Tectonophysics,404(3-4):175-202. |
[16] | Otto S C. 1997. Mesozoic-Cenozoic history of deformation and petroleum systems in sedimentary basins of central Asia:Implications of collisions on the Eurasian margin. Petroleum Geoscience,3(4):327-341. |
[17] | Şengör A M C and Natal' in B A. 1996. Paleotectonics of Asia:Fragments of a synthesis. In:Yin A and Harrison M(Eds.). The Tectonic Evolution of Asia. 486-640. |
[18] | Şengör A M C, Natal' in B A and Burtman V S. 1993. Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in Eurasia. Nature,364:299-307. |
[19] | Ulmishek G F. 2004. Petroleum Geology and Resources of the Amu-Darya Basin, Turkmenistan, Uzbekistan, Afghanistan and Iran. U. S. Geological Survey Bulletin 2201-H. 1-23. |
2. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083