摘要：油氣晚期成藏是大油氣區形成的重要特征。綜合前人認識與最新地質、地球化學數據，以新生代青藏高原隆升遠程應力為重要成藏影響因素，對新疆北部地區的油氣晚期成藏特征與分布規律進行了研究，以豐富和發展這一石油地質學研究前沿。結果表明，青藏高原隆升對新疆北部地區的油氣晚期成藏很有可能產生了遠程效應，包括成烴演化、原生-次生油藏調整與構造破壞等方面。成烴演化以準噶爾盆地南緣為例，天山快速隆升、強烈剝蝕，伴隨巨厚山前沉積，為下伏多套烴源巖的成烴演化提供了必要的快速成熟地溫，烴源巖規模生烴。原生-次生油氣藏調整以準噶爾盆地腹部為例，喜馬拉雅期構造自南向北抬升，淺層斷裂發育，油氣多源混合與次生調整頻繁，形成自南向北數百千米的大型原生-次生疊置的復雜含油氣系統。油氣藏構造破壞以準噶爾盆地周緣為例，遠程應力導致的強烈構造變形使得山前褶皺與斷裂發育，廣泛出露構造型油氣苗，是油氣成藏的“活化石”。據此思路，建議將新疆北部地區的準噶爾和吐哈等盆地納入統一的超級盆地全油氣系統，開展整體、系統研究，協同推進油氣勘探認識。

　　關鍵詞：青藏高原隆升;全油氣系統;超級盆地;成藏效應;晚期成藏;新疆北部

　　沉積盆地油氣晚期成藏是指油氣聚集成藏的定型時間較晚，通常是新生代，所以成藏效率高，是很多大中型油氣區形成的重要特征，因而具有重要的石油地質學研究意義，得到了廣泛而深入的研究，一直是石油地質學研究的一個前沿方向[1-2]。晚期成藏至少包含生烴演化與調整成藏兩方面的內涵，據此可劃分為“晚生晚成型”、“早生晚成型”和“重建型”[3]。賈承造等(2006)[2]指出晚期構造活動以喜馬拉雅運動期最為重要，尤其是新近紀—第四紀，對油氣晚期成藏具有重要的控制作用。

　　在中國西部地區，由于青藏高原隆升的應力效應具有非均質性，導致其對周緣含油氣盆地的晚期成藏影響呈現出較強的差異性，但這種差異的認識還不夠系統深入，特別是遠程效應[4-5]。理論上而言，受青藏高原隆升自南向北遠程應力影響最遠的大型油氣富集區應在新疆北部地區，因此亟需開展相關研究，該研究對豐富發展晚期油氣成藏理論具有重要意義。事實上，受新生代特提斯洋關閉的影響，歐亞板塊與印度板塊碰撞，在復雜應力作用下形成了環青藏高原盆-山體系，而新疆北部準噶爾盆地和吐哈盆地是該體系的重要組成部分[6]。

　　此外，前人的研究已揭示青藏高原隆升的遠程應力范圍最遠已達新疆北部阿爾泰山脈，并對準噶爾盆地南緣天山的快速隆升提供了構造動力[4]。考慮到構造演化對油氣成藏的控制作用，作為新生代最為顯著的構造事件，青藏高原隆升伴隨的遠程應力從理論而言對新疆北部地區的油氣晚期成藏會具有重要影響，并已有部分記錄，如構造破壞型油氣苗廣泛出露于新生代地層[7-9]，這為研究油氣晚期成藏理論提供了良好實例，但至今缺乏專門系統的研究。有鑒于此，本文以新疆北部地區，特別是勘探和研究程度較高的準噶爾盆地為例，在前人的研究基礎上，結合最新的地質和地球化學資料，重點分析青藏高原隆升遠程應力的油氣晚期成藏效應，為下步勘探部署提供依據。

　　1 新疆北部地區

　　含油氣盆地形成背景新疆盆-山體系呈現出“三山夾兩盆”，即阿爾泰山、天山與昆侖山夾持塔里木和準噶爾兩個大型含油氣盆地。新疆北部地區主要指天山及以北地區，主要的沉積盆地包括伊犁盆地、吐哈盆地、三塘湖盆地、準噶爾盆地、和什托洛蓋盆地、塔城盆地和庫普盆地等，油氣資源最為豐富的是準噶爾盆地和吐哈盆地[10-16]。準噶爾盆地介于克拉美麗山、天山和扎伊爾山之間，呈三角狀分布，面積約 13 × 104 km2。盆地位于哈薩克斯坦、西伯利亞和塔里木板塊交匯處，是發育于準噶爾地體之上的晚古生代—中、新生代多旋回疊合盆地[10]。準噶爾盆地的演化大致可分為 4 個階段：

　　①前陸洋盆階段(晚石炭紀—早二疊世);②前陸陸盆階段(中-晚二疊世);③陸內拗陷階段(三疊紀—白堊紀);④再生前陸盆地階段(古近紀—第四紀)[17-18]。發育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和古近系6套烴源巖，其中石炭系和侏羅系是重要的氣源巖，而二疊系是主力油源巖。此外，發育石炭系-新近系儲層，縱向上多旋回油氣系統疊合共生，油氣系統復雜[19]。吐哈盆地屬于天山山間盆地，是在海西期褶皺基底上發育起來的以晚古生代—中、新生代沉積為主的疊合盆地，總面積約為 5. 2 × 104 km2。盆地構造演化主要經歷 3 個階段：①晚二疊世—三疊紀擠壓型前陸盆地階段;②侏羅紀伸展型斷超盆地階段;③白堊紀—第四紀擠壓型再生前陸盆地階段[20-21]。

　　吐哈盆地發育二疊系和侏羅系2套烴源巖，二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和古近系 5 套儲層，分別形成以二疊系烴源巖為油氣源的下含油氣系統和以侏羅系烴源巖為油氣源的上含油氣系統[13]。從新疆北部地區油氣系統分布上看，喜馬拉雅期前已經過多期油氣成藏疊加，如準噶爾盆地南緣下(P/J 源+J 儲)、中(K 源+K/E 儲)油氣組合和吐哈盆地下含油氣系統(P 源+P/J 儲)[13，22]。喜馬拉雅期，天山南北再生前陸盆地演化階段沉積了新的烴源巖，而快速隆升的天山伴隨的強風化剝蝕與構造活動，在新疆北部地區油氣系統的成烴演化、構造調整與油氣藏破壞方面可能發揮重要作用。

　　2 油氣晚期成藏成烴演化效應

　　油氣晚期成藏首先體現在烴源巖的晚期演化，這是“晚生晚成型”成藏的典型特征[3]。新疆北部地區喜馬拉雅期，在印度板塊與歐亞大陸碰撞遠程效應的作用下，北天山再度復活并發生強烈的構造變形[23]，急劇隆升并向盆地方向沖斷推覆，準噶爾地體向下俯沖，山前坳陷急劇下沉，準噶爾盆地南緣再次快速沉降形成前陸盆地。古近紀盆地發生一次快速沉積(95 m/Ma)，中心位于安集海—沙灣一帶，厚度達1. 5 km以上[24]，其中包括兩套潛在的烴源巖，即紫泥泉子組(E1-2 z)和安集海河組(E2-3a)。天山快速隆升約始于11 Ma，上新世天山隆起和地殼縮短加速，天山兩側山前坳陷中堆積了厚達3 000～6 000 m的上新世—第四紀礫巖層，為下伏烴源巖層系生烴演化提供了必要的成熟地溫[25]。

　　2. 1 古近紀烴源巖形成古近紀烴源巖的形成為新疆北部地區晚期油氣成藏提供新的物質基礎。基于巖石基礎與熱解相關數據可知，沉積于準噶爾盆地南緣山前的古近系安集海河組(E2-3a)的總有機碳(TOC)含量、氯仿瀝青“A”含量、總烴(HC)和生烴潛量(PG)平均值分別為 0. 85 %，0. 13 %，667. 23 ×10-6和 3. 17 mg/g，有機質為腐泥型，以Ⅰ-Ⅱ1型干酪根為主，其中尤以Ⅱ型最為豐富，整體為一套中等-好烴源巖[26]。

　　安集海河組烴源巖中發現可指示中-晚始新世海水影響的溝鞭藻化石[27-28]，與含硫菌烷、異海綿烷等芳香基類胡蘿卜素分子地球化學一起揭示其形成于較強的分層水體環境[29]。典型的生物標志化合物及參數，如Pr/Ph值小于1. 0，檢出豐富的β-胡蘿卜烷(β/nCmax =0. 03～1. 01，平均為0. 29，為β-胡蘿卜烷指數)和伽馬蠟烷(伽馬蠟烷/C30藿烷=0. 18～0. 36，平均為 0. 29)，這也表明該烴源巖沉積于偏還原、鹽度較高和水體分層較明顯的湖相環境[30]。綜上所述，形成于古近紀的安集海河組是一套沉積于咸化湖相水體的優質烴源巖。

　　2. 2 有機質熱演化新近紀，在青藏高原遠程應力作用下，天山隆升加快，剝蝕強度增加，沿山前沉積了數千米的新近系第四系沉積物，這為下伏二疊系—古近系烴源巖有機質熱演化提供了必要的生烴地溫，可能對晚期成烴演化具有促進作用[31]。以侏羅系烴源巖為例，至中侏羅世地溫梯度為 32. 9 ℃/km，烴源巖干酪根開始裂解生油，白堊紀地溫梯度為 32. 6 ℃/km，達到生油高峰，古近紀地溫梯度為 27. 3 ℃/km，在四棵樹凹陷八道灣組烴 源 巖 埋 深 約 6 000 m，鏡 質 體 反 射 率(Ro)達 到1. 3 %，此時達到最大生烴高峰溫度。

　　而后，地溫梯度逐漸降低，至新近紀為 23. 5 ℃/km，新近紀中-晚期(10 Ma)烴源巖 Ro值超過 1. 3 %，開始大量生氣，與北天山快速隆升與劇烈風化剝蝕時間一致。第四紀地溫梯度變為 20. 1 ℃/km，目前侏羅系烴源巖仍處于大量生氣階段[32-33]。可見，受喜馬拉雅期青藏高原隆升遠程應變構造的控制，天山南北側晚期油氣成藏特征顯著。從成烴演化上看，主要體現在兩個方面：① 相態的轉變，包括二疊系和侏羅系烴源巖進入高演化階段，從生油逐漸向生氣轉變，這對天山南北側天然氣藏的形成至關重要;② 有機質演化程度增高，白堊系烴源巖從成熟到高熟，古近系烴源巖從低熟到成熟，為新疆北部地區中、上組合提供了新的油源，進一步提高了油氣資源潛力。

　　3 油氣晚期成藏原生與次生成藏效應除成烴演化外，油氣晚期成藏還體現在晚期構造活動使得早期形成的油氣藏發生調整，形成“重建型”油藏[3]。這一現象在準噶爾盆地腹部二疊系油氣系統最為典型。現有研究揭示盆地腹部以盆1井西凹陷二疊系為主力油源巖[34-35]，且在喜馬拉雅期前已進入成熟高熟演化階段，并在侏羅紀和白堊紀進行過兩次規模化成藏[36-38]。喜馬拉雅期，在青藏高原遠程應力作用下，腹部地區平衡沉降狀態被打破，發生構造抬升，地層向北呈低角度掀斜，使油氣發生側向調整運移(圖4a)。此外，喜馬拉雅期淺層斷裂發育，向下與海西期—印支期(C—T)和燕山期(J—K)中-深層斷裂連接，縱向貫通，促進前喜馬拉雅期原生油藏破壞、調整與運移成藏，形成獨具特色的原生-次生油氣成藏體系(圖4b)。

　　4 油氣晚期成藏破壞效應晚期油氣成藏的另外一個特征就是油藏破壞。受喜馬拉雅期強烈的構造改造作用，北天山山前構造帶廣泛出露構造破壞型油氣苗，其中以西段四棵樹凹陷地區泥火山最為顯著，是難得的晚期油氣成藏破壞效應的“活化石”[7，39-40]。新近紀(～10 Ma)至今，北天山快速隆升，隨之而來的是頻繁構造活動，使得準噶爾盆地南緣，尤其是西段出露大量的泥火山群，其中以獨山子泥火山、阿爾欽溝泥火山和烏蘇泥火山群最為典型[41-44]。

　　對泥火山口內側泥土進行有機質分析發現，氯仿瀝青“A”含量介于 0. 02 %～0. 76 %，反映各泥火山噴出物中均含原油組分。族組分分析發現，飽和烴含量在60 %左右，指示油質輕，流動性強。氯仿瀝青“A”碳同位素在-28 ‰左右，天然氣甲烷碳同位素值在-43 ‰左右，乙烷碳同位素值在-26 ‰左右，表現為侏羅系煤系天然氣特征[7，45]。有機抽提物色譜-質譜分析發現，均不同程度發生過降解，顯著特征就是在 TIC 圖上出現明顯的“UCM鼓包”，但m/z=177色譜-質譜圖上均未檢出 25-降藿烷，綜合評估降解強度在 4～7 級[46]。同時，TIC譜圖上仍檢出較為豐富的烷烴，表明在先期降解的基礎上存在后期油氣充注，這也為喜馬拉雅期油藏破壞與油源分子地球化學示蹤提供了條件。

　　此外，獨山子和烏蘇泥火山樣品檢出 β-胡蘿卜烷，且伽馬蠟烷指數(伽馬蠟烷/C30藿烷)值較高，大于0. 30;相比而言，阿爾欽溝泥火山樣品未檢出 β-胡蘿卜烷且伽馬蠟烷指數低于 0. 07。由此表明，獨山子和烏蘇泥火山有機質母質沉積于偏還原、鹽度較高的湖相環境且水生藻類豐度較高，而阿爾欽溝泥火山生烴母質沉積于偏氧化、低鹽度或淡水相環境，以高等植物為主[30]。因此，阿爾欽溝泥火山烴類可能來源于侏羅系烴源巖，而獨山子和烏蘇泥火山烴類可能主要來源于古近系烴源，部分混入侏羅系烴源巖來源烴類影響[32]。此外，從有機質甾烷異構化指數和分析表明，泥火山樣品 C29甾烷 20S(/ 20S+20R)均大于 0. 42，C29甾烷 ααα(/ ααα+αββ)均大于 0. 43，反映出泥火山漂浮原油主體屬于成熟油。

　　從分布上看，泥火山出露于背斜構造核部與斷裂交匯處，深部斷裂與淺層張性裂縫體系為油氣的縱向運移提供了必要的通道。從油源上看，準噶爾盆地周緣泥火山中烴類主要來源于侏羅系(J)和古近系(E)烴源巖，而二疊系和侏羅系烴源巖均在喜馬拉雅期前已進入“生油窗”，并形成原生次生油氣成藏體系。喜馬拉雅期，受青藏高原隆升遠程應力的影響，山前褶皺構造與斷裂發育，在斷裂與背斜核部張性應力結合部，中-深層斷裂活化與淺層裂縫系統連通為地下油氣藏破壞與調整提供運移通道。受新生代喜馬拉雅造山遠程應力的影響，北天山持續擠壓隆升，為泥火山的形成提供了誘導外力條件。

　　5 油氣分布規律與勘探遠景

　　綜上所述，青藏高原隆升遠程應力對新疆北部地區晚期油氣成藏可能具有重要的控制作用，其影響可能比預想的要大，暗示研究區的全油氣系統需要重新認識，據此對新疆北部地區的油氣分布規律和勘探遠景提出3點值得重視和關注的領域。首先，青藏高原隆升的遠程應力可能是新疆北部地區晚期油氣成藏的重要構造因素，且自南向北強度逐漸減弱，非均質性強，呈現出差異晚期成藏影響效應。盆地南緣遭受“脫胎換骨”式的變化，影響最大、范圍最廣，陸內再生前陸盆地發育，沉積古近系烴源巖，為南緣上組合油氣系統(E 源+E/N 儲)提供物質基礎。

　　此外，天山快速隆升、剝蝕沉積，巨厚沉積使得下伏二疊系、侏羅系和白堊系烴源巖快速演化，油氣相態由成熟到高熟、由原油到天然氣發生轉變，提升了南緣中(K 源+K/E 儲)、下組合(P/J 源+J 儲)以及吐哈盆地北緣上(J 源+J/K 儲)、下含油氣系統(P 源+J 儲)的油氣資源潛力[47]。但同時，喜馬拉雅期強烈的構造作用也破壞了油氣圈閉，致使油藏破壞、油氣逸散。至準噶爾盆地腹部，遠程應力效應明顯減弱，構造向北抬升，前喜馬拉雅期原生油氣藏縱向或橫向遠距離調整，形成原生-次生疊置的復雜含油氣系統，其影響屬于“傷筋動骨”式。

　　其次，遠程應力控制下的晚期成藏使得新疆北部地區“兩線五帶”油氣分布整體格局得以定型。“兩線”指東西線與南北線，凹凸交替，喜馬拉雅期改變凹凸格局，油氣沿凹分布、沿凸聚集成藏。“五帶”指沿“兩線”主要有五個油氣聚集帶，分別是沖斷帶、超剝帶、基巖帶、深洼帶和殘凹帶。盆-山體系邊緣包括山前的沖斷帶、超剝帶、基巖帶，典型分布于準噶爾盆地西北緣、南緣與吐哈盆地北緣，以構造油氣藏為主，油氣沿斷裂帶聚集成藏，沿斷裂與背斜結合部或超剝帶調整、破壞與逸散。凹陷區以巖性油氣藏為主，富集于深洼帶、殘凹帶，油氣于喜馬拉雅期局部調整，原生次生油氣系統發育，主要分布于準噶爾盆地西北緣和腹部地區[48-49]。

　　6 結論與建議

　　新疆北部地區晚期油氣成藏很可能受青藏高原隆升遠程應力控制，以準噶爾盆地最為典型，表現出沿應力衰減方向呈現非均質性：①喜馬拉雅期再生前陸盆地發育加速烴源巖成烴演化，進一步提升了新疆北部地區油氣資源潛力;②遠程應力致使構造向北抬升，地層傾斜、淺層斷裂發育，向下貫通深層構造與油氣系統，加速深層油氣向淺層調整，油藏調整，多源混合，形成復雜的原生-次生油氣系統;③強烈的遠程應力應變進一步破壞中、淺層油氣系統，導致山前構造帶“斷+背”結合部油氣苗廣泛出露。按此思路，新疆北部地區下步油氣勘探建議整體考慮，以超級盆地和全油氣系統理念為指導，綜合對比天山南北成藏共性與差異，系統研究新疆北部地區復合含油氣系統的形成背景、特征、模式與規律，總結具有中國特色的石油地質理論，力爭取得新一輪的油氣勘探突破。

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　　作者：支東明1，2，曹 劍3，張景坤3，鄭孟林2，秦志軍2