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新疆北部油气晚期成藏特征与分布规律
沉积盆地油气晚期成藏是指油气聚集成藏的定型时间较晚，通常是新生代，所以成藏效率高，是很多大中型油气区形成的重要特征，因而具有重要的石油地质学研究意义，得到了广泛而深入的研究，一直是石油地质学研究的一个前沿方向［1 1- -2 2 ］。晚期成藏至少包含生烃演化与调整成藏两方面的内涵，据此可划分为“晚生晚成型”、“早生晚成型”和“重建型”［3］。贾承造等（2022）［2］指出晚期构造活动以喜马拉雅运动期最为重要，尤其是新近纪—第四纪，对油气晚期成藏具有重要的控制作用。在中国西部地区，由于青藏高原隆升的应力效应具有非均质性，导致其对周缘含油气盆地的晚期成藏影响呈现出较强的差异性，但这种差异的认识还不够系统深入，特别是远程效应［4-5］。理论上而言，受青藏高原隆升自南向北远程应力影响最远的大型油气富集区应在新疆北部地区，因此亟需开展相关研究，该研究对丰富发展晚期油气成藏理论具有重要意义。
事实上，受新生代特提斯洋关闭的影响，欧亚板块与印度板块碰撞， 在复杂应力作用下形成了环青藏高原盆- - 山体系，而新疆北部准噶尔盆地和吐哈盆地是该体系的重要组成部分［6 6 ］。此外，前人的研究已揭示青藏高原隆升的远程应力范围最远已达新疆北部阿尔泰山脉，并对准噶尔盆地南缘天山的快速隆升提供了构造动力［4］。考虑到构造演化对油气
成藏的控制作用，作为新生代最为显著的构造事件，青藏高原隆升伴随的远程应力从理论而言对新疆北部地区的油气晚期成藏会具有重要影响，并已有部分记录，如构造破坏型油气苗广泛出露于新生代地层［7-9］，这为研究油气晚期成藏理论提供了良好实例，但至今缺乏专门系统的研究。
有鉴于此，本文以新疆北部地区，特别是勘探和研究程度较高的准噶尔盆地为例，在前人的研究基础上，结合最新的地质和地球化学资料，重点分析青藏高原隆升远程应力的油气晚期成藏效应，为下步勘探部署提供依据。
1 新疆北部地区含油气盆地形成背景 新疆盆- - 山体系呈现出 “ 三山夹两盆 ” ，即阿尔泰山、天山与昆仑山夹持塔里木和准噶尔两个大型含油气盆地。新疆北部地区主要指天山及以北地区，主要的沉积盆地包括伊犁盆地、吐哈盆地、三塘湖盆地、准噶尔盆地、和什托洛盖盆地、塔城盆地和库普盆地等，油气资源最为丰富的是准噶尔盆地和吐哈盆地［10-16］（图 1）。
图 1 图 1 新疆北部地质格架图 a.环青藏高原盆-山体系分布；b.新疆北部盆-山体系与主要沉积盆-山分布 Fig.1MapshowingthegeologicalframeworkofnorthernXinjiang
准噶尔盆地介于克拉美丽山、天山和扎伊尔山之间，呈三角状分布，面积约 13×104km2 。盆地位于哈萨克斯坦、西伯利亚和塔里木板块交汇处，是发育于准噶尔地体之上的晚古生代—中、新生代多旋回叠合盆地［10］。准噶尔盆地的演化大致可分为 4 个阶段：①前陆洋盆阶段（晚石炭纪—早二叠世）；②前陆陆盆阶段（中-晚二叠世）；③陆内拗陷阶段（三叠纪—白垩纪）；④再生前陆盆地阶段（古近纪—第四纪）［17-18］。发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系 6 套烃源岩，其中石炭系和侏罗系是重要的气源岩，而二叠系是主力油源岩。此外，发育石炭系-新近系储层，纵向上多旋回油气系统叠合共生，油气系统复杂［19］。
吐哈盆地属于天山山间盆地，是在海西期褶皱基底上发育起来的以晚古生代 — 中、新生代沉积为主的叠合盆地，总面积约为 5.2×104km2 。盆地构造演化主要经历 3 个阶段：①晚二叠世—三叠纪挤压型前陆盆地阶段；②侏罗纪伸展型断超盆地阶段；③白垩纪—第四纪挤压型再生前陆盆地阶段［20-21］。吐哈盆地发育二叠系和侏罗系 2 套烃源岩，二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系 5 套储层，分别形成以二叠系烃源岩为油气源的下含油气系统和以侏罗系烃源岩为油气源的上含油气系统［13］。
从新疆北部地区油气系统分布上看，喜马拉雅期前已经过多期油气成藏叠加，如准噶尔盆地南缘下（J P/J 源J +J 储）、中
（K K 源E +K/E 储）油气组合和吐哈盆地下含油气系统（P P 源 +P/J储）［ 13 ， 22 ］。喜马拉雅期，天山南北再生前陆盆地演化阶段沉积了新的烃源岩，而快速隆升的天山伴随的强风化剥蚀与构造活动，在新疆北部地区油气系统的成烃演化、构造调整与油气藏破坏方面可能发挥重要作用。
2 油气晚期成藏成烃演化效应 油气晚期成藏首先体现在烃源岩的晚期演化，这是 “ 晚生晚成型 ” 成藏的典型特征［3 3 ］。新疆北部地区喜马拉雅期，在印度板块与欧亚大陆碰撞远程效应的作用下，北天山再度复活并发生强烈的构造变形［23］，急剧隆升并向盆地方向冲断推覆，准噶尔地体向下俯冲，山前坳陷急剧下沉，准噶尔盆地南缘再次快速沉降形成前陆盆地。古近纪盆地发生一次快速沉积（95m/Ma），中心位于安集海—沙湾一带，厚度达1.5km 以上［24］，其中包括两套潜在的烃源岩，即紫泥泉子组（E1-2z）和安集海河组（E2-3a）。天山快速隆升约始于11Ma，上新世天山隆起和地壳缩短加速，天山两侧山前坳陷中堆积了厚达 3000～6000m 的上新世—第四纪砾岩层，为下伏烃源岩层系生烃演化提供了必要的成熟地温［25］。
2.1 古近纪烃源岩形成 古近纪烃源岩的形成为新疆北部地区晚期油气成藏提供新的物质基础。基于岩石基础与热解相关数据可知，沉积于准噶尔盆地南缘山前的古近系安集海河组（E2-3a）的总有机
碳（TOC）含量、氯仿沥青“A”含量、总烃（HC）和生烃潜量（PG）平均值分别为 0.85%，0.13%，667.23×10-6 和3.17mg/g，有机质为腐泥型，以Ⅰ-Ⅱ1 型干酪根为主，其中尤以Ⅱ型最为丰富，整体为一套中等-好烃源岩［26］。
安集海河组烃源岩中发现可指示中- - 晚始新世海水影响的沟鞭藻化石［ 27- - 28 ］，与含硫菌烷、异海绵烷等芳香基类胡萝卜素分子地球化学一起揭示其形成于较强的分层水体环境［ 29。
］。典型的生物标志化合物及参数，如Pr/Ph值小于1.0，检出丰富的 β-胡萝卜烷（β/nCmax=0.03～1.01，平均为0.29，为 β-胡萝卜烷指数）和伽马蜡烷（伽马蜡烷/C30 藿烷=0.18～0.36，平均为 0.29），这也表明该烃源岩沉积于偏还原、盐度较高和水体分层较明显的湖相环境［30］（图 2）。
图 2 图 2 准噶尔盆地南缘高泉 1 井安集海河组（E2-3a）烃源岩生物标志化合物色谱-质谱 T.三环萜烷；H.藿烷；C27.C27 甾烷；C28.C28 甾烷；C29.C29甾烷 Fig.2BiomarkerchromatogramsofthePaleogeneAnjihaiheFormation （ E2-3a ）sourcerocksinWellAnquan1inthesouthernmarginofJunggarBasin 综上所述，形成于古近纪的安集海河组是一套沉积于咸化湖
相水体的优质烃源岩。
2.2 有机质热演化 新近纪，在青藏高原远程应力作用下，天山隆升加快，剥蚀强度增加，沿山前沉积了数千米的新近系- - 第四系沉积物，这为下伏二叠系 — 古近系烃源岩有机质热演化提供了必要的生烃地温，可能对晚期成烃演化具有促进作用［ 31 ］。以侏罗系烃源岩为例，至中侏罗世地温梯度为 32.9℃/km，烃源岩干酪根开始裂解生油，白垩纪地温梯度为 32.6℃/km，达到生油高峰，古近纪地温梯度为 27.3℃/km，在四棵树凹陷八道湾组烃源岩埋深约 6000m，镜质体反射率（Ro）达到1.3%，此时达到最大生烃高峰温度。而后，地温梯度逐渐降低，至新近纪为 23.5℃/km，新近纪中-晚期（10Ma）烃源岩Ro 值超过 1.3%，开始大量生气，与北天山快速隆升与剧烈风化剥蚀时间一致。第四纪地温梯度变为 20.1℃/km，目前侏罗系烃源岩仍处于大量生气阶段［32-33］（图 3）。
图 3 图 3 准噶尔盆地南缘四棵树凹陷地区侏罗系生烃演化模拟曲线［33］ a.洼陷区；b.艾卡构造带 Fig.3CurvessimulatingthecorrelationbetweenstratigraphicburialdepthandhydrocarbongenerationhistoryoftheJurassicsourcerocksintheSikeshuSag ，
southernmarginofJunggarBasin［33］ 可见，受喜马拉雅期青藏高原隆升远程应变构造的控制，天山南北侧晚期油气成藏特征显著。从成烃演化上看，主要体现在两个方面：①相态的转变，包括二叠系和侏罗系烃源岩进入高演化阶段，从生油逐渐向生气转变，这对天山南北侧天然气藏的形成至关重要；②有机质演化程度增高，白垩系烃源岩从成熟到高熟，古近系烃源岩从低熟到成熟，为新疆北部地区中、上组合提供了新的油源，进一步提高了油气资源潜力。
3 油气晚期成藏原生与次生成藏效应 除成烃演化外，油气晚期成藏还体现在晚期构造活动使得早期形成的油气藏发生调整，形成 “ 重建型 ” 油藏［3 3 ］。这一现象在准噶尔盆地腹部二叠系油气系统最为典型。现有研究揭示盆地腹部以盆 1 井西凹陷二叠系为主力油源岩［34-35］，且在喜马拉雅期前已进入成熟-高熟演化阶段，并在侏罗纪和白垩纪进行过两次规模化成藏［36-38］。喜马拉雅期，在青藏高原远程应力作用下，腹部地区平衡沉降状态被打破，发生构造抬升，地层向北呈低角度掀斜，使油气发生侧向调整运移（图 4a）。此外，喜马拉雅期浅层断裂发育，向下与海西期—印支期（C—T）和燕山期（J—K）中-深层断裂连接，纵向贯通，促进前喜马拉雅期原生油藏破坏、调整与运移成藏，形成独具特色的原生-次生油气成藏体系（图 4b）。
图 4 图 4 准噶尔盆地南北向构造格架 a.主干剖面图；b.油藏剖面 Fig.4StructuralframeworktrendingN⁃ SintheJunggarBasin 以腹部地区过夏盐9 9 井 — 石南 10 井 — 陆9 9 井油藏剖面为例，分析受喜马拉雅期青藏高原隆升远程作用影响下的原生油藏破坏与次生油藏形成过程。油源分析以试油层位较多的陆9井为例，典型生标定量参数揭示了陆9井油源具有相似性。甾烷异构化指数C29甾烷20S/ （20S+20R）和C29甾烷ααα/（ααα+αββ）均大于 0.50，且三环萜烷/五环三萜烷比值小于 1，表明该油藏剖面以成熟油为主。此外，油藏剖面J1s/J2x/J2t/K1tg 原油的 TIC 谱图普遍检出明显的“UCM 鼓包”（图 5a—c），以侏罗系和白垩系不整合面为界，不整合下伏层位 J1s/J2x 原油未检出 25-降藿烷（图 5d），而不整合面附近的 J2t 及上覆 K1tg 原油检出丰富的 25-降藿烷（图5e，f），表明后者发生了严重的生物降解，但其正构烷烃分布又相对完整（图 5a—c），m/z=191 色谱-质谱图检出完整的萜烷分布（图 5g—i），表明至少存在两期油气充注，且具有“先降解、后充注”的特征，次生调整特征显著。可见，该油藏剖面原油成藏特征表现为“先降解、后充注”，其中喜马拉雅期前“原生油藏”发生降解后又充注了喜马拉雅
期构造调整运移而来的未降解原油。
图 5 图 5 准噶尔盆地腹部地区夏盐 9—石南 10—陆 9 油藏剖面典型原油生物标志化合物色谱-质谱 Fig.5TypicalbiomarkerchromatogramsofoilsamplesfromWellsXiayan9⁃ Shinan10⁃ Lu9inthecentralJunggarBasin 4 油气晚期成藏破坏效应 晚期油气成藏的另外一个特征就是油藏破坏。受喜马拉雅期强烈的构造改造作用，北天山山前构造带广泛出露构造破坏型油气苗，其中以西段四棵树凹陷地区泥火山最为显著，是难得的晚期油气成藏破坏效应的“活化石”［7，39-40］。
新近纪（～ 10Ma ）至今，北天山快速隆升，随之而来的是频繁构造活动，使得准噶尔盆地南缘，尤其是西段出露大量的泥火山群，其中以独山子泥火山、阿尔钦沟泥火山和乌苏泥火山群最为典型［ 41- - 44 ］（图 6 6 ）。
图 6 图 6 准噶尔盆地南缘西段泥火山野外照片 a.DSZ-1泥火山；b.DSZ-2泥火山；c.AEQG-1泥火山；d.AEQG-2泥火山；e.AEQG-3 泥火山；f.WS-1 泥火山；g.WS-2 泥火山；h.WS-3 泥火山；i.WS-4 泥火山 Fig.6FieldphotosshowingthemudvolcanosinthesouthernmarginofJunggarBasin
对泥火山口内侧泥土进行有机质分析发现，氯仿沥青 “A”含量介于 0.02% ～ 0.76% ，反映各泥火山喷出物中均含原油组分。族组分分析发现，饱和烃含量在 60%左右，指示油质轻，流动性强。氯仿沥青“A”碳同位素在-28‰左右，天然气甲烷碳同位素值在-43‰左右，乙烷碳同位素值在-26‰左右，表现为侏罗系煤系天然气特征［7，45］。有机抽提物色谱-质谱分析发现，均不同程度发生过降解，显著特征就是在 TIC图上出现明显的“UCM 鼓包”，但 m/z=177 色谱-质谱图上均未检出 25-降藿烷，综合评估降解强度在 4～7 级［46］（图7）。同时，TIC 谱图上仍检出较为丰富的烷烃，表明在先期降解的基础上存在后期油气充注，这也为喜马拉雅期油藏破坏与油源分子地球化学示踪提供了条件。
图 7 图 7 准噶尔盆地南缘西段泥火山含油样品生物标志化合物色谱-质谱 T.三环萜烷；C27.C27 甾烷；C28.C28 甾烷；C29.C29 甾烷 Fig.7Biomarkerchromatogramsofoil⁃ bearingmudvolcanoesinthewesternsegment，southernmarginofJunggarBasin 此外，独山子和乌苏泥火山样品检出 β- - 胡萝卜烷，且伽马蜡烷指数（伽马蜡烷0 /C30 于 藿烷）值较高，大于 0.30 ；相比而言，阿尔钦沟泥火山样品未检出 β- - 胡萝卜烷且伽马蜡烷指数低于 0.07 。由此表明，独山子和乌苏泥火山有机质母质
沉积于偏还原、盐度较高的湖相环境且水生藻类丰度较高，而阿尔钦沟泥火山生烃母质沉积于偏氧化、低盐度或淡水相环境，以高等植物为主［30］。因此，阿尔钦沟泥火山烃类可能来源于侏罗系烃源岩，而独山子和乌苏泥火山烃类可能主要来源于古近系烃源，部分混入侏罗系烃源岩来源烃类影响［32］。此外，从有机质甾烷异构化指数和分析表明，泥火山样品 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体属于成熟油。
从分布上看，泥火山出露于背斜构造核部与断裂交汇处，深部断裂与浅层张性裂缝体系为油气的纵向运移提供了必要的通道，具体成藏模式如图 8 8 。从油源上看，准噶尔盆地周缘泥火山中烃类主要来源于侏罗系（J）和古近系（E）烃源岩，而二叠系和侏罗系烃源岩均在...
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