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库车坳陷具有丰富的天然气资源，是塔里木盆地天然气的重要产区（Zhang Ronghu et al.，2014; Wang Zhaoming et al.，2016; Guo Xiaowen et al.，2016; Lai Jin et al.，2017; Lu Xuesong et al.，2018; Jiang Tongwen et al.，2018; Tian Jun et al.，2020）。北部构造带位于库车坳陷最北端，紧邻南天山造山带，总面积达6800 km2。北部构造带的勘探始于20世纪50年代，1958年发现依奇克里克油田，主要含油层位为中侏罗统克孜勒努尔组（J2kz）; 1998年依南2井在下侏罗统阿合组（J1a）获工业气流，发现依南2气藏（后称为迪北气藏）; 2000~2001年完钻的吐孜1井和吐孜2井在下侏罗统阿合组、阳霞组（J1y）和新近系吉迪克组（N1j）获工业气流，发现吐孜洛克气藏; 2017年吐东2井在下侏罗统阳霞组和中侏罗统克孜勒努尔组获工业气流，发现吐东2气藏。库车坳陷第四次资源评价结果表明，北部构造带的总油气当量为5.65×108t，具有巨大的油气勘探潜力，但目前已发现的依奇克里克油田、迪北气藏、吐孜洛克气藏和吐东2气藏4个富油气区的探明油气当量仅约0.3×108t，资源落实程度仅约5.3%。因此，北部构造带是库车坳陷天然气增储上产的重要领域，已成为库车坳陷近年来的重点勘探区带之一（Lin Tong et al.，2014; Lu Xuesong et al.，2014; Lu Yuhong et al.，2015; Feng Jiarui et al.，2018; Pang Xiongqi et al.，2019; Zhang Ronghu et al.，2019）。
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北部构造带紧邻南天山造山带，经历了多期构造运动，构造变形复杂，目前已发现的油气藏均由于地层发生强烈构造变形而造成不同程度的改造、调整或破坏（Qiu Nansheng et al.，2012; Li Jianghai et al.，2014; Yu Yixin et al.，2014; Li Feng et al.，2015; Sun Jimin et al.，2015; Yang Keji et al.，2018; Li Xianglan et al.，2019）。前人相关研究与勘探实践表明，地质结构认识不清、构造演化及其与油气成藏的关系不明确等问题是制约北部构造带油气勘探进一步突破的重要因素（Jia Dong et al.，1998; Yu Yixin et al.，2014; Li Feng et al.，2015; Guo Xiaowen et al.，2016; Zhang Wei et al.，2019）。针对上述问题，Zhang Guofeng（2011）分析了北部构造带东部地区（库车河以东）的构造体系与吐格尔明背斜的构造演化; Wei Hongxing et al.（2016）研究了吐孜洛克断裂和秋里塔格断裂的成因机制与演化历史，建立了两类断裂的几何学和运动学模型; Teng Xueqing et al.（2017）探讨了吐格尔明构造带的变形特征、演化历史与控制因素; Liu Liwei et al.（2016）、Wang Xiang et al.（2016）、Pang Xiongqi et al.（2019）研究了迪北气藏的油气成藏过程、成藏机制与成藏模式; Zhang Wei et al.（2019）研究了北部构造带东部地区的构造样式及演化。总体来看，前人研究多集中于研究区东部，缺乏将北部构造带作为一个整体的系统研究和对地质结构的深入剖析，也未将构造演化与油气成藏相结合，对油气勘探的指导意义有限。因此，本文从地震剖面出发，结合区域构造背景、露头地层特征以及钻井资料，对库车坳陷北部构造带的地质结构进行解剖，分析构造演化及变形特征，最后在构造演化与油气成藏关系的基础上，指出北部构造带的潜在勘探领域，以期为该区的油气勘探提供一些参考。
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1 地质背景
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库车坳陷位于塔里木盆地北缘，北与南天山造山带以逆冲断层相接，南临塔北隆起，东接阳霞凹陷，西至乌什凹陷，是一个自晚二叠世开始发育，经历了晚二叠世—三叠纪古前陆盆地发育期、侏罗纪—古近纪伸展坳陷期和新近纪—第四纪陆内前陆冲断发育期等多次构造运动叠加，在古生代被动大陆边缘基础之上发育起来的中新生代叠合前陆盆地，包括北部单斜带、克拉苏构造带、依奇克里克构造带、拜城凹陷、阳霞凹陷、乌什凹陷、秋里塔格构造带和南部斜坡带8个次级构造单元（Zhang Huiliang et al.，2012; Zhang Liqiang et al.，2018）。
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北部构造带位于库车坳陷最北端，由北部单斜带和依奇克里克构造带组成，总面积约6800 km2，自西向东分为巴什、迪北—吐孜和吐格尔明3个构造段（图1）。巴什构造段（即北部单斜带）位于克拉苏构造带以北，向西延伸至乌什凹陷北部的塔拉克一带，向东与依奇克里克构造带大致以克孜1井为界，西窄东宽，为一不规则的条带状; 迪北—吐孜和吐格尔明构造段位于依奇克里克构造带，南部与秋里塔格构造带和阳霞凹陷相邻，东至野云沟。目前已发现的油气藏均位于迪北—吐孜和吐格尔明构造段。
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北部构造带的油气主要来源于上三叠统的湖相泥岩和中下侏罗统的煤系地层，具有厚度大、有机质丰度高的特点，普遍达到中等—好烃源岩标准（Guo Jigang et al.，2012; Ju Yan et al.，2014）。例如依南2井，三叠系烃源岩累计厚度376 m，暗色泥岩有机碳含量为0.45%~24.43%，平均为2.95%，R o为1.32%~1.43%，处于高—过成熟阶段; 侏罗系烃源岩累计厚度489 m，暗色泥岩有机碳含量0.28%~16.35%，平均为4.31%，R o为0.78%~1.26%，处于成熟—高成熟阶段; 有机质类型以Ⅲ型为主，其次为Ⅱ2型。主要含气层位包括下侏罗统阿合组（J1a）、阳霞组（J1y）和中侏罗统克孜勒努尔组（J2kz），局部地区还包括新近系吉迪克组（N1j）（Chen Jie et al.，2015; Li Guoxin et al.，2018; Zhang Ronghu et al.，2019）。在空间上，多套烃源岩和中下侏罗统储层之间呈“三明治”式叠置，形成了以三叠系黄山街组（T3h）和塔里奇克组（T3t）为生油层，侏罗系阿合组砂砾岩为储层，阳霞组煤系地层为盖层和以阳霞组、克孜勒努尔组煤系地层为生油层，阳霞组、克孜勒努尔组砂岩为储层，侏罗系恰克马克组（J2q）和齐古组（J3q）泥岩为盖层的两套优质生储盖组合（Ju Yan et al.，2014）（图2）。
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图1 库车坳陷北部构造带构造位置与构造纲要
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Fig.1 Structural location and structural outline of the northern tectonic belt of Kuqa depression
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Ⅰ—吐格尔明背斜; Ⅱ—坎亚肯—依奇克里克背斜; Ⅲ—吉迪克背斜; Ⅳ—东秋里塔格—库车塔吾背斜; Ⅴ—巴什基奇克背斜; Ⅵ—吐孜玛扎背斜; Ⅶ—库姆格列木背斜
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Ⅰ—Tugerming anticline; Ⅱ—Kanyaken-Yiqikelike anticline; Ⅲ—Jidike anticline; Ⅳ—East Qiulitage-Kuqataw anticline; Ⅴ—Bashijiqike anticline; Ⅵ—Tuzimazha anticline; Ⅶ—Kumugeliemu anticline
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2 地质结构
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2.1 吐格尔明段
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该段共选取3条剖面进行地质结构剖析（图1）。A—A’剖面穿过吐东2井，揭示了吐格尔明背斜东段的结构（图3）。该剖面表明吐格尔明背斜东段具有两个特点，即发育由基底卷入逆冲断层控制的背斜形态和深部的早新生代角度不整合。背斜南侧深部发育多条基底卷入断裂，控制了吐格尔明背斜的形成与活动。地层层序可以分为两个部分，深层为中生界，浅层为新生界，二者之间为角度不整合接触关系。背斜南翼中生界顶部缺失下白垩统和上侏罗统，中侏罗统克孜勒努尔组（J2kz）直接与新近系吉迪克组（N1j）不整合接触，所缺失的下白垩统和上侏罗统在背斜两侧被保留下来，说明了吐格尔明背斜东段的深层存在一期古构造事件（Tang Liangjie et al.，2007）。同时，背斜南翼新生界缺失古近系，背斜两侧的古近系退覆于白垩系之上，新生界中新统吉迪克组（N1j）和康村组（N1-2k）在剖面范围内均匀覆盖，由此确定这一古构造事件发生在古新世库姆格列木群（E1-2km）沉积期（Teng Xueqing et al.，2017），并且现今背斜南翼处于古构造高点位置。上新统库车组（N2k）沉积后期出现生长地层，晚期的构造事件基本上可以限定在上新统库车组沉积后期，在这一时期，受背斜核部新元古代基底的限制，构造变形向南的传播终止，古构造北翼受压隆升，导致古构造高点北移至现今高点位置（图3）。
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B—B’剖面穿过吐格2井和吐格4井，揭示了吐格尔明背斜中段的结构（图4）。除了前述的基底卷入冲断层控制的背斜形态和早新生代角度不整合以外，在背斜北翼还发育向北冲断推覆的反向基底断裂，是主冲断层的反向调节系统，性质仍然为基底卷入型。与A—A’剖面相比，早新生代形成的古构造造成了明显的角度不整合，背斜两翼渐新世苏维依组（E2-3s）与下白垩统直接接触，背斜核部下白垩统缺失。同时，吉迪克组依次超覆于苏维依组、下白垩统和中侏罗统之上。反映的地质过程为发生在古新世库姆格列木群沉积期的古隆起，在背斜核部造成下白垩统的缺失，向两翼下白垩统层序逐渐发育。剖面南侧可以见到库姆格列木群的分布，说明控制基底冲断的南侧断层为古构造的南部边界。苏维依组局部超覆、吉迪克组完整超覆在该古构造带之上，表明在该时期构造趋于稳定，直至库车组沉积期强烈变形。与A—A’剖面及下述C—C’剖面不同，该剖面的地层接触关系反映构造高点的向北迁移现象不太明显，表明吐格尔明背斜中段的晚期构造变形与北翼中新生界受压隆升关系不大，而是新元古代基底在构造活动控制下再次隆升形成的（图4）。
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图2 库车坳陷北部构造带中新生代地层系统（据Ju Yan et al.，2014修改）
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Fig.2 Stratigraphic system of Mesozoic-Cenozoic in the northern tectonic belt of Kuqa depression (after Ju Yan et al., 2014)
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图3 库车坳陷北部构造带A—A’剖面（过吐东2井）解释结果（剖面位置见图1）
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Fig.3 Interpretation of A—A’ section (through well TD2) in the northern tectonic belt of Kuqa depression (section location is shown in Fig.1)
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图4 库车坳陷北部构造带B—B’剖面（过吐格2井）解释结果（剖面位置见图1）
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Fig.4 Interpretation of B—B’ section (through well TG2) in the northern tectonic belt of Kuqa depression (section location is shown in Fig.1)
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图5 库车坳陷北部构造带C—C’剖面（过吐西1井）解释结果（剖面位置见图1）
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Fig.5 Interpretation of C—C’ section (through well TX1) in the northern tectonic belt of Kuqa depression (section location is shown in Fig.1)
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C—C’剖面穿过吐西1井，揭示了吐格尔明背斜西段的结构（图5）。该剖面北侧为向北冲断的反向基底断裂，南部为宽缓的基底冲断构造，可见大型基底逆冲断层。同时，该段发育早新生代的古隆起构造。该剖面体现出以下特点:背斜南侧远端深部发育多条基底卷入断裂，其中一条是形成大型箱状褶皱的基底逆冲断层，控制了早新生代的古构造事件，造成吐格尔明背斜白垩系、古新世库姆格列木群和始新世苏维依组缺失，中新世吉迪克组在全区超覆。通过地层沉积特征分析，确定这一古构造事件同样发生在古新世库姆格列木群沉积期，表明古新世的古构造事件一直延伸到吐格尔明背斜西段。另外在背斜南侧近端深部发育另外一条大型基底断裂，该断裂控制了背斜的高陡形态以及背斜核部的反向基底断裂。该剖面所反映的构造高点迁移现象更加明显，古构造高点处于现今南部宽缓构造的前端，上新世库车组沉积期向北迁移至现今构造高点（吐西1井）（图5）。
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2.2 迪北—吐孜段
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该段共选取2条剖面进行地质结构剖析（图1）。D—D’剖面穿过依南4井、依南2井和迪那2井，揭示了迪北—吐孜段东段的基本特征（图6）。北部的依奇克里克背斜带与南侧的迪北斜坡带从成因上看是一个大型基底卷入冲断背斜，迪那2背斜属于该大型背斜前锋的小型伴生滑脱褶皱，迪北斜坡带深部被小型基底卷入断层复杂化。与前述吐格尔明段的3条剖面比较，该剖面缺乏早新生代古构造活动的记录，古近系与下白垩统之间的不整合为区域性不整合，与本剖面的局部活动没有直接的关联，因此该剖面仅仅反映了晚新生代的一期构造活动事件。上新世库车组沉积前的地层在区域上均匀展布，仅有吉迪克组在依奇克里克背斜带有所减薄（图6），反映在中新世吉迪克组沉积期该剖面北部有一次幅度不大的构造抬升，但主要的构造变形发生于库车组沉积期以后。同时，该剖面发育吉迪克组膏盐岩塑性流动形成的低幅度盐构造，形成了盐上、盐下两套不同的褶皱和冲断体系，盐下构造层整体表现为简单的基底卷入冲断构造，包括依奇克里克背斜带和迪北斜坡带，发育一系列低幅度断鼻及断背斜，盐上构造层主要为基底冲断形成的单斜构造，在东秋里塔格构造带发育相对平缓的冲断褶皱（东秋里塔格-库车塔吾背斜）（图1、6）。
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E—E’剖面穿过迪北2井，处于巴什段和迪北—吐孜段的交界处（图7）。与前述的几条剖面比较，该剖面揭示的变形记录要复杂得多。该剖面发育深浅两套变形体系，深部发育多条北倾基底卷入断裂，其中有两条比较重要的断裂，分别为控制了北部顶平翼陡大型基底卷入褶皱（剖面上表现为北侧的低幅度构造带与南侧的陡倾单斜带）的Ⅰ号深部断裂和控制迪北2号构造的Ⅱ号深部断裂（图7），它们的活动结果是形成了浅层的北部褶皱体系和深部的迪北2号褶皱体系。浅层为与深部基底冲断相关联的浅层滑脱反向冲断体系，其中也有两条重要的断裂，一条是与北部单斜伴生的反向滑脱冲断（Ⅲ号断裂），造成侏罗系和白垩系之间的反向冲断以及地层重复，另外一条是控制吉迪克背斜的反向滑脱冲断（Ⅳ号断裂），该断裂源于侏罗系内部，向浅层切入到新生界，具有左旋斜向冲断的运动学特征。与D—D’剖面比较，复杂的深部结构、多条基底断层的活动、两个基底冲断褶皱的叠加以及多套浅层反向滑脱构造的发育是这一地区的特点。从中新生代层序看，该剖面缺乏早新生代古构造活动的记录，古近系完整，中生界相对连续，因此该剖面也仅仅反映了晚新生代的一期构造活动事件，根据新生代地层的展布情况，判断该构造活动事件同样发生于库车组沉积期之后。同时，该剖面北部三叠系抬升出露地表（图7），反映与东部剖面相比，晚新生代的构造活动显著增强。
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图6 库车坳陷北部构造带D—D’剖面（过依南2井）解释结果（剖面位置见图1）
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Fig.6 Interpretation of D—D’ section (through well YN2) in the northern tectonic belt of Kuqa depression (section location is shown in Fig.1)
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图7 库车坳陷北部构造带E—E’剖面（过迪北2井）解释结果（剖面位置见图1）
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Fig.7 Interpretation of E—E’ section (through well DB2) in the northern tectonic belt of Kuqa depression (section location is shown in Fig.1)
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2.3 巴什段
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该段共选取1条剖面进行地质结构剖析（图1）。F—F’剖面穿过巴什1井（设计井位），同样可划分为盐上、盐下两套变形体系（图8），但滑脱层变为古近系库姆格列木群的膏盐岩，而非新近系吉迪克组的膏盐岩，反映了古近纪—新近纪湖盆中心由西向东迁移的过程。盐下为复杂的基底卷入冲断构造，发育4~5条基底断裂，控制了该区的褶皱类型和地层产状，南部被2~3个不同规模的基底冲断片所控制，北侧则是被多条基底卷入逆冲断层改造的大型基底冲断褶皱。其中北侧的大型基底断裂导致巴什1井附近地层的直立甚至轻微倒转，造成地层从北侧露头的平缓低幅度构造转为南侧直立层序。同时，这些深部基底断裂向南逐渐向浅层扩展，在中新生界之间滑脱形成了底部的双重冲断构造，3~4个小型断块彼此叠置。盐上为与深部基底冲断相关联的浅层滑脱反向和同向的冲断体系，它们控制了浅层的巴什基奇克背斜和吐孜玛扎背斜（属于克拉苏构造带）的发育。该剖面同样缺乏早新生代古构造活动的记录，古近系完整，中新生界相对连续，因此仅反映了该区晚新生代的一期构造活动事件，新生界展布特征同样表明该构造事件发生于库车组沉积期之后。与E—E’剖面相似，该剖面北部三叠系同样抬升出露地表，但残余厚度更薄（图8），表明晚新生代的构造活动进一步增强。
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3 构造演化与变形特征
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3.1 吐格尔明段
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前人研究表明，吐格尔明背斜核部在石炭纪—三叠纪为一个长期存在的继承性沉积古隆起，但幅度和规模不大（Zhang Guofeng，2011）; 至白垩纪末期，由于构造挤压作用，先存的沉积古隆起进一步隆升形成构造古隆起，古近系库姆格列木群超覆在白垩系之上（Teng Xueqing et al.，2017; Zhang Wei et al.，2019）。古近纪库姆格列木群沉积晚期，受喜马拉雅早期运动的影响，在吐格尔明背斜核部形成了两条北倾逆冲断层和一条南倾反冲断层，控制了吐格尔明地区现今构造的基本形态。新近纪吉迪克组和康村组沉积期，构造相对平静，地层超覆于白垩纪和古近纪之上。库车组沉积期，喜马拉雅晚期运动的强烈构造挤压使先存断层继续活动，背斜核部进一步抬升，同时在背斜两翼形成一系列的北倾逆冲断层和南倾反冲断层，最终形成现今构造形态（图9）。
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图8 库车坳陷北部构造带F—F’剖面（过巴什1井）解释结果（剖面位置见图1）
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Fig.8 Interpretation of F—F’ section (through well BS1) in the northern tectonic belt of Kuqa depression (section location is shown in Fig.1)
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图9 库车坳陷北部构造带吐格尔明段B—B’剖面构造演化
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Fig.9 Tectonic evolution of B—B’ section in the northern tectonic belt of Kuqa depression
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该段有以下几点变形特征:
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（1）变形具有多期次特点。构造演化表明，吐格尔明段经历了两期变形事件，分别为早期古新世库姆格列木群沉积期和晚期上新世库车组沉积期的冲断作用，地层记录为苏维依组和吉迪克组逐渐超覆在下白垩统和中侏罗统之上、背斜核部下白垩统缺失，控制基底冲断的南侧断层为古构造的南部边界。
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（2）变形为继承性的基底冲断构造。吐格尔明段早晚期构造跨度较大，从古新世到上新世，经历了约45~50 Ma。如此长期的构造活动，不太可能是同一期构造事件的延续，但是空间上两期构造是叠加的，构造高点部分重叠，因此更大的可能是晚期活动追踪了早期的断裂，属于继承性的叠加构造。
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（3）变形在一些区域表现为反向基底冲断的特点。发育反向基底冲断的区域主要集中在吐格尔明背斜的中部。地表露头显示这种向北冲断的双重叠置基底断块主要近EW走向分布，与现今吐格尔明背斜的东段基本吻合，剖面解释中认为该反向冲断作用可能源于深部南冲的主冲断层的结构调节。
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（4）变形表现为单一基底冲断的特点，冲断位移缺乏向南的水平分量。这种特征导致了库车新生代盆地和冲断活动的终止，成因目前尚不清楚。中生界的残余盆地分布较窄、基底缺乏古生界（目前只是该地区中生界直接覆盖在元古宙花岗岩体之上）、缺乏深部的滑脱层均可能是导致向南扩展量变小的原因。
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（5）导致变形的主压应力场方位为NNE—SSW。背斜带和断裂系统的走向、构造裂缝产状的统计以及断层擦痕的统计结果均表明，吐格尔明背斜带的主压应力方向大致为NNE—SSW（10°~15°），这在整个库车地区新生代的变形中是独特的，库车地区中西段的主压应力方位均为NNW—SSE或近NS向（Zheng Chunfang et al.，2016）。
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3.2 迪北—吐孜段
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迪北—吐孜段在新近系吉迪克组沉积前构造相对平静，没有发生明显的变形。吉迪克组沉积期，受喜马拉雅中期运动影响，开始形成一些基底卷入的逆冲断层，但断距不大，并且向上终止于下侏罗统阳霞组内部。库车组沉积期，喜马拉雅晚期运动的强烈构造挤压使迪北地区整体抬升，在北部形成依奇克里克背斜，背斜两侧的逆冲断层和反冲断层断至新近系甚至地表; 中部形成迪北斜坡，由一系列北倾逆冲断层所分隔的断背斜或断鼻构造组成; 构造前锋为秋里塔格构造带的迪那2背斜构造，被南北两条北倾逆冲断层所夹持（Zhu Guangyou et al.，2012; Zhang Wei et al.，2019）（图10）。
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该段有以下几点变形特征:
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（1）变形具有单期次特点。依南4井一带可能是东部的吐格尔明构造带两期活动的西部边界。由此向西，古新世库姆格列木群连续分布，厚度较大，层序完整，但是以砂砾岩为主，反映了沉积边缘相的特点，基本上可以认为构造变形仅仅受到晚新生代的影响; 由此向东，库姆格列木群逐渐减薄、缺失，因此依奇克里克背斜由此的东延部分叠加在迪北-吐孜斜坡上，仍然具有多期次的特点，说明吐格尔明古构造的范围可能扩展到这一地区。
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（2）变形为简单的基底冲断变形。依奇克里克背斜带为基底卷入的冲断构造，褶皱南翼为迪北斜坡带，变形相对简单，少有伴生构造; 受南天山古生界组成的冲断楔影响，背斜北翼低角度北倾（图6）。
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（3）受盐构造影响，导致变形复杂化。中新世的吉迪克组膏岩塑性流动形成了低幅度盐构造，导致上下构造滑脱，深浅层变形出现显著差异，形成两套不同的褶皱和冲断体系，使该区变形复杂化（Teng Xueqing et al.，2017）。
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图10 库车坳陷北部构造带迪北—吐孜段 D—D’剖面构造演化
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Fig.10 Tectonic evolution of D—D’ section in the northern tectonic belt of Kuqa depression
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（4）导致变形的主压应力场方位为NNW—SSE方向。迪北—吐孜段的主压应力场为NNW—SSE（方位为340°~350°），与东部的吐格尔明背斜带的主应力方向形成20°~30°的夹角（Zhang Guofeng，2011; Zheng Chunfang et al.，2016）。
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3.3 巴什段
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巴什段在库车组沉积早期开始活动，喜马拉雅晚期的强烈构造挤压使该段由北向南发生前展式变形，在北部形成了一个大型基底冲断褶皱。北翼地层平缓，因强烈变形抬升遭受剥蚀，现今出露地表的地层主要为三叠系; 南翼地层上部近直立，下部南倾，总体表现为单斜构造形态。剖面变形复杂，以古近系库姆格列木群为界分为深浅两套变形系统，深层变形系统为前陆冲断叠瓦构造，由多个断背斜组成，浅层变形系统为浅部断裂控制的巴什基奇克背斜和喀桑托开背斜（图11）。
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图11 库车坳陷北部构造带巴什段F—F’剖面构造演化
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Fig.11 Tectonic evolution of F—F’ section in the northern tectonic belt of Kuqa depression
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该段有以下几点变形特征:
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（1）变形具有单期次特点。该段与东部迪北—吐孜段的变形期次具有一致性，均受到晚新生代的一期构造事件影响。
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（2）深层变形具有多层次、被改造和复杂化的基底卷入冲断结构特征。从剖面上可以识别出多个基底卷入的冲断褶皱的叠加，包括巴什北部的大型基底卷入的褶皱和深部迪北2号构造的褶皱在空间上叠置，组成了一个复杂的基底冲断系统。这一区域基底断裂具有较大的向南扩展的水平矢量，前人研究提出区域性的剖面水平缩短量达到27 km，强烈的水平挤压导致深部多个基底褶皱的叠加和堆垛，垂直隆升量超过10 km，远远超过吐格尔明地区的垂直隆升量5~7 km（Tang Liangjie et al.，2006; Jin Wenzheng et al.，2007; Wang Xin et al.，2010）。
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（3）浅层变形强烈。单斜带的南翼发育反向滑脱褶皱和冲断层，巴什基奇克背斜、吉迪克背斜和单斜带南翼的南倾反冲断层均为与深层双重冲断相关的浅层伴生和调节构造。这些浅层构造与主冲断层相互伴生，如深部的迪北2号构造基底冲断与吉迪克背斜组成一个构造楔，位于迪北2号构造北翼的基底断裂与单斜带上的反向冲断层组成了浅层的另外一个构造楔，因此深部基底冲断相关联的浅层滑脱反向冲断体系是变形的统一体系。
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（4）导致变形的主压应力场方位为NNW-SSE方向。该区域与迪北—吐孜段晚新生代的构造应力场具有一致性，主压应力场为NNW-SSE，该方向代表了库车地区的优势应力方向（Zheng Chunfang et al.，2016）。
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综上所述，吐格尔明段的构造活动始于白垩纪—古近纪早期（库姆格列木群沉积期），最终形成古隆起和基底卷入断层共同控制的背斜构造; 迪北—吐孜段的构造活动始于新近纪中期（吉迪克组沉积期），发育深浅两套变形系统，深层为基底逆冲断层控制的背斜和斜坡带，浅层发育相对简单的逆冲或反冲断层体系; 巴什段的构造活动始于新近纪晚期（库车组沉积期），同样发育深浅两套变形系统，深层为基底逆冲断层控制的大型冲断褶皱和逆冲叠瓦构造，浅层发育相对简单但变形强烈的断层—褶皱体系。这表明对于北部构造带，自东向西构造活动的开始时间越来越晚，但最终构造形态越来越复杂，构造定型时间均为库车组沉积期—第四纪。
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4 构造演化与油气成藏的关系
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北部构造带油气藏的形成与构造演化密切相关（Wan Guimei et al.，2007; Li Feng et al.，2015）。新近系吉迪克组沉积前（~23 Ma），北部构造带的构造活动总体较为平静，基本没有形成有效圈闭，仅在吐格尔明段形成了早期背斜，但此时三叠系和侏罗系的烃源岩并未达到生烃门限，因此该阶段没有形成古油藏（Yuan Wenfang et al.，2014; Li Feng et al.，2016）。
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新近系吉迪克组—康村组沉积期（23~5 Ma），受喜马拉雅中期运动影响，在迪北—吐孜段形成了一系列低幅度背斜，吐格尔明早期背斜形态没有发生明显变化。该时期三叠系湖相泥岩和侏罗系煤系地层达到生油高峰开始大量生油，在迪北—吐孜地区和吐格尔明地区形成古油藏，下侏罗统储层中的烃类包裹体以黄色荧光为主，均一温度90~130℃❶（Li Feng et al.，2016）。该时期巴什段虽尚未发生明显变形形成圈闭，但原油仍有可能进入中下侏罗统储层中，形成大面积、低丰度的含油带。
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新近系库车组沉积期（5~2 Ma），受喜马拉雅晚期运动影响，南天山造山活动逐渐增强，迪北—吐孜段的依奇克里克断裂和迪那断裂开始活动，构造变形较强，依奇克里克背斜、迪北斜坡带基本形成现今的构造格局; 吐格尔明背斜进一步抬升，核部遭受剥蚀，新元古代的花岗岩和绢云母石英片岩基底局部出露地表，巴什段也开始发生较为强烈的构造变形。在这种构造背景下，多数的早期古油藏在强烈构造变形下遭到破坏，油气基本散失殆尽，在米斯布拉克、吐格尔明等地区发现的地表油苗及下侏罗统油斑砂岩即是古油藏遭破坏的证据，但在局部仍可能有古油藏保留下来（如依奇克里克油田）（Zhao Mengjun et al.，2005）。同时在这一时期，构造活动也形成了大量新的圈闭。该时期三叠系和侏罗系烃源岩埋深加大，进入生气阶段，天然气持续强充注，在吐格尔明段、迪北—吐孜段和巴什段形成了规模不等的天然气藏或凝析气藏，下侏罗统储层中的烃类包裹体以蓝色荧光为主，均一温度110~165℃❶（Yuan Wenfang et al.，2014; Li Feng et al.，2016）。
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第四纪西域组沉积期（2 Ma~），喜马拉雅运动的造山作用达到高峰，北部构造带的构造形态最终定型，同时天然气的大量充注仍在持续。受剧烈的构造活动和天然气持续充注影响，库车组沉积期形成的气藏及残留的古油藏发生大规模调整、改造，最终形成现今的成藏格局（图12）。
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5 勘探领域
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5.1 吐格尔明段
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吐格尔明段目前仅发现吐东2构造-岩性凝析气藏，主要含气层位为下侏罗统阳霞组和中侏罗统克孜勒努尔组（图13a）。制约该段油气发现的主要原因包括构造不落实、成藏保存条件复杂、储层非均质性强、油气藏类型不明确等。目前已部署的吐格1、吐格2、吐格3、吐格4、吐西1、明南1等6口井均未获工业油气流，其失利的一个共同原因就是构造未完全落实，特别是未能准确识别出沟通至浅层甚至地表的井旁断裂，并且这些井多靠近核部剥蚀区，导致油气藏保存条件差。同时，背斜核部元古宙基底的应力遮挡效应造成了南北两翼储层的强烈非均质性，这种非均质性也是导致吐格4等井失利的一个重要原因（Shou Jianfeng et al.，2001; Shou Jianfeng et al.，2003）。背斜北翼直接受到南天山造山带的推覆挤压，构造应力作用强（声发射实验测得的下侏罗统最大古构造应力可达95.7 MPa），储层物性差，吐格4井下侏罗统阿合组平均孔隙度仅4.4%; 南翼由于受元古宙基底的应力遮挡效应，构造应力作用弱（下侏罗统最大古构造应力仅31.4 MPa），储层物性好，明南1井下侏罗统阿合组平均孔隙度可达18.4%（Shou Jianfeng et al.，2007）; 背斜高部位构造应力作用中等，吐格2井下侏罗统阿合组平均孔隙度为12.0%。另外，目前认为该段的其他潜在油气藏也以构造-岩性型为主，但有待进一步证实。
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图12 库车坳陷北部构造带迪北102井埋藏史及油气充注史（包裹体均一温度据注释❶）
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Fig.12 Burial history and hydrocarbon accumulation history of well DB102 in the northern tectonic belt of Kuqa depression (homogenization temperatures of inclusions are derived from notes❶)
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综合上述分析可见，吐格尔明段的油气勘探应尽量避开核部剥蚀区，在背斜周缘开展勘探。其中背斜北翼储层基质物性差但裂缝发育，露头观测阿合组裂缝面密度约1.8 m/m2，可能发育裂缝性岩性油气藏; 背斜南翼储层物性好，裂缝不发育（露头及岩芯观测阿合组裂缝面密度仅约0.2 m/m2），有利于孔隙型岩性油气藏的形成; 背斜东西倾伏端储层物性中等，岩芯观测阿合组裂缝面密度约0.6 m/m2，且发育局部正向构造，是构造-岩性油气藏的有利勘探领域（如吐东2气藏）。同时，应加强断层的精细刻画，尤其是要准确识别沟通至浅层或地表的断层，避免因油气保存条件差而导致钻井失利。
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5.2 迪北—吐孜段
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迪北—吐孜段目前已发现迪北和吐孜洛克2个裂缝性致密砂岩凝析气藏（图13b），主要含气层位为下侏罗统阿合组的裂缝性致密砂岩储层，局部还包括新近系吉迪克组底砂岩段。该段北部的依奇克里克背斜发育沟通浅层或地表的大型基底卷入断层，部分早期形成的油气藏已被破坏，依南4、依深4井均未获工业油气流，但依奇克里克油藏得以保留至今。南部隶属秋里塔格构造带的迪那构造为完整长轴背斜，在古近系已发现千亿方级的迪那大型凝析气田（Zhu Guangyou et al.，2012）。中部的迪北斜坡目前仅在中部发现迪北气藏，其与迪那构造之间的迪北南斜坡发育一系列断背斜或断鼻构造; 从油气成藏史来看，该部位不仅发育库车组沉积期形成的天然气藏，同时由于基底卷入断层基本终止于下侏罗统阳霞组内部，油气保存条件较好，还可能保留了吉迪克组—康村组沉积期形成的古油藏，依南5、迪西1、迪北102、迪北103、迪北104等井在下侏罗统折日产油5~101 m3不等也表明迪北斜坡带可能有残余古油藏的存在。另外，储层物性数值模拟结果也显示迪北南斜坡发育优质的裂缝-孔隙型储层（孔隙度＞5%，裂缝面密度＞2.2 m/m2），有利于规模油气藏的形成。因此，迪北南斜坡是迪北—吐孜段裂缝性致密砂岩油气藏勘探的重要潜在领域。
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迪北—吐孜段北部的依奇克里克油田位于迪北斜坡以北，为一近东西走向的长轴背斜，是形成于新近系吉迪克组—康村组沉积期，后经构造作用调整改造保留至今的构造-岩性油气藏，自西向东包括依矿601区、依矿501区、依矿401区和依矿301区（吐格尔明油苗）（图13b）。目前已开发的主要是依矿401区，依矿601区和依矿501区因圈闭难以落实，导致勘探程度较低，仍然具有较大的勘探潜力; 同时，早期的勘探开发主要集中在中侏罗统克孜勒努尔组，而下侏罗统阿合组和阳霞组尚未有钻井揭示，地震资料显示下侏罗统发育多个构造圈闭，是该油田的有利勘探领域。另外，早期的勘探开发主要集中在地表条件较好的背斜高部位，而背斜翼部、斜坡区、平缓区以及地表条件较复杂的背斜高部位尚处于勘探空白区，在这些部位很可能发育构造-岩性油气藏，具有较大的勘探潜力。因此，依奇克里克油田是迪北—吐孜段构造-岩性油气藏勘探的重要现实领域。
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图13 库车坳陷北部构造带吐格尔明段（a）、迪北-吐孜段（b）和巴什段（c）勘探领域
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Fig.13 Exploration fields of Tugerming tectonic section (a) , Dibei-Tuzi tectonic section (b) and Bashi tectonic section (c) in the northern tectonic belt of Kuqa depression
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迪北—吐孜段西部的迪北2井区处于强构造应力区。最大古构造应力可通过砂岩声发射实验，或者基于厚层泥岩段（≥2 m）应力敏感性的浅侧向电阻率或声波时差反演确定（式1）（Zeng Lianbo et al.，2004; Liu Hongtao et al.，2004; Li Jun et al.，2011; Zhang Huiliang et al.，2012）。其中声发射实验在四川大学岩土工程省级重点实验室完成，所用实验仪器为MTS815 Flex Test GT程控伺服岩石力学试验系统和PAC PCI-2 12通道声发射测试工作站。最大古构造应力的声发射实验及测井资料反演结果见表1。
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式中:Sp为最大古构造应力（MPa）; Rt为厚层泥岩段的浅侧向电阻率（Ω·m）; Δt为厚层泥岩段的声波时差（μs/m）。
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声发射实验及测井资料反演表明阿合组最大古构造应力值在克孜1井为102.8 MPa，在克孜勒努尔沟剖面可达133.5 MPa，在东2沟剖面最高可达175.8 MPa，而迪北、吐格尔明地区的最大古构造应力一般在80~90 MPa（表1）。强构造应力造成迪北2井区变形复杂，构造难以落实，钻前与钻后构造模型往往差异巨大，并且发育多条断至地表的南倾反冲断层，造成油气保存条件差。例如迪北2井设计钻穿阿合组，预测阿合组顶深为3930 m，上覆克孜勒努尔组和阳霞组厚约1050 m; 而实钻在4683 m阳霞组完钻，共钻遇3条断层，导致克孜勒努尔组和阳霞组出现多次重复，钻遇总厚度达3385 m，仍未钻至目的层阿合组，在克孜勒努尔组和阳霞组测试也未获工业油气流，导致失利。强构造应力还造成储层发生强烈侧向压实减孔，导致储层物性差，克孜1、依西1井阿合组实测平均孔隙度＜3%，不发育有效储层，再加上构造不落实，导致失利。图7表明迪北2号构造的深部是一个大型褶皱体系，从圈闭角度来说有利于油气在下侏罗统储层中聚集，但由于断裂系统复杂且多断至地表、强构造应力造成储层物性差，有较大概率难以形成规模油气藏，即使形成也很可能已被断层破坏，因此迪北2井区是迪北—吐孜段的高风险勘探领域。
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5.3 巴什段
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巴什段目前尚未有规模油气藏发现。该段在库车组沉积前形成了中下侏罗统大面积、低丰度的含油带，但在库车组沉积期及以后，强烈的构造运动使北部地层强烈褶皱、抬升剥蚀，基底断层直通地表，早期形成的原油沿断层向上运移泄露至地表，形成现今所见到的地表油苗（如米斯布拉克油苗，地化分析表明原油来自三叠系湖相泥岩）。由于北部侏罗纪地层已近直立，基本无法形成有效圈闭，仅有巴什1井所在的单斜带上发育局部的背斜构造形态，有利于形成背斜型致密砂岩油气藏，但圈闭幅度和面积不容乐观，而且直通地表的复杂断裂系统也很可能对形成的油气藏造成破坏（图8，图13c）。同时巴什段也处于强构造应力区，米斯布拉克剖面三叠系塔里奇克组砂岩的声发射最大古应力值可达119.6~140.7 MPa（表1），储层物性风险较高。因此，巴什1井单斜带是巴什段的高风险勘探领域。
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6 讨论
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在库车组沉积期，部分原油沿断裂向上运移的过程中可能进入克拉苏构造带的白垩系; 在库车组沉积晚期—第四纪西域组沉积期（喜马拉雅运动晚期），强烈的构造挤压作用使克拉苏构造带深部形成一系列逆冲推覆断层和成排展布的断背斜构造，此时烃源岩开始大量生气，高—过成熟天然气沿断层在断背斜白垩系中持续大量充注成藏，使先前进入其中的原油发生气洗脱沥青作用，造成原油基本已不存在。例如在克拉2气田白垩系储层中广泛分布的残余干沥青、较发育的气液两相烃包裹体、纳米孔中的残余油等表明存在早期原油充注（Lu Xuesong et al.，2012），但在更往南的克深气田白垩系储层中并未发现原油包裹体或残余沥青（Wang Zhaoming，2014），表明原油进入白垩系的范围有限。以上述成藏过程及实际地质条件来看，克拉苏构造带的中下侏罗统很有可能也发育和白垩系类似的气藏或者残余古油藏，但由于埋藏深度过大（预测＞8000 m，甚至＞10000 m），对钻完井相关技术要求较高，并且深部地质结构及储层质量尚不明确，因此目前不宜上钻，可作为后备风险勘探领域。
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此外，北部构造带的勘探层位不应局限于中下侏罗统，还应向浅层拓展。例如迪北—吐孜段的迪探1、迪浅1等井在白垩系亚格列木组砂砾岩中见良好油气显示，依南5井白垩系舒善河组砂岩、迪北102井古近系粉砂岩、迪西1井白垩系—新近系粉砂岩中也见油气显示，吐孜洛克气藏在新近系吉迪克组底砂岩段获高产气流，南部秋里塔格构造带的迪那气田在古近系库姆格列木群和苏维依组砂岩中发现大型凝析气藏（Zhu Guangyou et al.，2012），巴什段以南的克拉苏构造带在白垩系巴什基奇克组砂岩和古近系库姆格列木群底砾岩和白云岩段发现克拉2、克深2等大型天然气藏（Wang Zhaoming，2014）。这些现象表明北部构造带的侏罗系—新近系可能作为一个整体的含油气系统存在。因此，北部构造带的油气勘探应以中下侏罗统为主，兼顾浅层多目的层系，从而进一步拓宽油气勘探领域。
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7 结论
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（1）吐格尔明段为古隆起和基底卷入断层共同控制的背斜构造; 迪北—吐孜段发育深浅两套变形系统，深层为基底逆冲断层控制的背斜和斜坡带，浅层发育相对简单的逆冲或反冲断层体系; 巴什段同样发育深浅两套变形系统，深层为基底逆冲断层控制的大型冲断褶皱和逆冲叠瓦构造，浅层发育相对简单但变形强烈的断层-褶皱体系。
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（2）吐格尔明段的构造活动始于白垩纪—古近纪早期（库姆格列木群沉积期），迪北—吐孜段的构造活动始于新近纪中期（吉迪克组沉积期），巴什段的构造活动始于新近纪晚期（库车组沉积期）。自东向西构造活动的开始时间越来越晚，但最终构造形态越来越复杂，构造定型时间均为库车组沉积期—第四纪。
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（3）迪北—吐孜段和吐格尔明段在新近系吉迪克组—康村组沉积期（23~5 Ma）形成古油藏，巴什段下侏罗统形成大面积、低丰度的含油带; 新近系库车组沉积期（5~2 Ma），早期古油藏在强烈构造变形下遭到破坏，局部仍有古油藏保留，同时在吐格尔明段、迪北—吐孜段和巴什段形成了规模不等的天然气藏或凝析气藏; 第四纪西域组沉积期（2 Ma~）、库车组沉积期形成的气藏及残留的古油藏发生大规模调整、改造，最终形成现今的成藏格局。
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（4）吐格尔明段的油气勘探应尽量避开核部剥蚀区，在背斜周缘开展勘探，背斜北翼可能发育裂缝性岩性油气藏，南翼有利于孔隙型岩性油气藏的形成，东西倾伏端是构造-岩性油气藏的有利勘探领域; 对于迪北—吐孜段，迪北南斜坡是裂缝性致密砂岩油气藏勘探的重要潜在领域，依奇克里克油田是构造-岩性油气藏勘探的重要现实领域，迪北2井区是高风险勘探领域; 巴什段的巴什1井单斜带是高风险勘探领域，南部克拉苏构造带的中下侏罗统可作为后备风险勘探领域。北部构造带的油气勘探应以中下侏罗统为主，兼顾浅层多目的层系，从而进一步拓宽油气勘探领域。
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注释
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❶ 中国科学院地质与地球物理研究所.2019. 库车坳陷东部侏罗系油气成藏动力学研究报告.
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摘要
地质结构、构造演化及其与油气成藏的关系是制约塔里木盆地库车坳陷北部构造带油气勘探进程的重要因素。以地震剖面为基础,结合区域构造背景、露头地层特征以及钻井资料,对北部构造带3个构造段(吐格尔明、迪北—吐孜、巴什)的地质结构进行了详细解剖,恢复了构造演化史,并分析了变形特征,最后在构造演化与油气成藏关系的基础上,讨论了北部构造带的潜在勘探领域。结果表明,吐格尔明段为古隆起和基底卷入断层共同控制的背斜构造;迪北—吐孜段和巴什段均发育深浅两套变形系统,深层为基底逆冲断层控制的褶皱带,浅层发育相对简单的断层-褶皱体系。吐格尔明段、迪北—吐孜段、巴什段的构造活动分别始于白垩纪—古近纪早期、新近纪中期、新近纪晚期,均定型于新近系库车组沉积期—第四纪。新近系吉迪克组—康村组沉积期(23~5 Ma),迪北—吐孜段和吐格尔明段形成古油藏,巴什段下侏罗统形成大面积、低丰度的含油带;新近系库车组沉积期(5~2 Ma),早期古油藏遭到破坏,局部仍有古油藏保留,同时形成规模不等的天然气藏或凝析气藏;第四纪西域组沉积期(2 Ma~),先前形成的气藏及残留古油藏发生大规模调整改造,形成现今的成藏格局。吐格尔明段的油气勘探应避开核部剥蚀区,背斜北翼、南翼、东西倾伏端分别发育裂缝性岩性油气藏、孔隙型岩性油气藏、构造-岩性油气藏;迪北—吐孜段的迪北南斜坡是裂缝性致密砂岩油气藏勘探的重要潜在领域,依奇克里克油田是构造-岩性油气藏勘探的重要现实领域,迪北2井区和巴什段的巴什1井单斜带均为高风险勘探领域;巴什段南部克拉苏构造带的中下侏罗统可作为后备风险勘探领域。北部构造带的油气勘探应以中下侏罗统为主,兼顾浅层多目的层系,从而进一步拓宽油气勘探领域。
Abstract
Geological structures, tectonic evolution and their relationships with hydrocarbon accumulation are significant factors that limit the hydrocarbon exploration of the northern tectonic belt in the Kuqa depression, Tarim basin. Based on seismic sections and combined with regional tectonic background, strata characteristic of outcrops and well drilling data, the geological structures, tectonic evolution and deformation features of three tectonic sections (i.e., the Tugerming, the Dibei-Tuzi and the Bashi sections) of the northern tectonic belt were systematically analyzed, and the potential exploration fields of the northern tectonic belt were discussed on the basis of relationship between tectonic evolution and hydrocarbon accumulation. The results show that the Tugerming section is an anticline controlled by a paleo-uplift and basement-involved faults. The Dibei-Tuzi and the Bashi sections both develop deep and shallow deformation systems, where the deep deformation system is a fold belt dominated by basement-involved thrust faults, and the shallow deformation system is a relatively simple fault-fold system. The tectonic activities of the Tugerming, the Dibei-Tuzi and the Bashi sections dated from the Cretaceous-early Paleogene, middle Neogene and late Neogene, respectively, and were all finalized in the Late Kuqa Period of Neogene-Quaternary. At the Jidike-Kangcun period of Neogene (23~5 Ma), the Dibei-Tuzi and the Tugerming sections developed paleo-oil reservoirs, while the Bashi section developed oil-bearing belts with large area and low abundance. At the Kuqa period of Neogene (5~2 Ma), early formed paleo-oil reservoirs were destroyed, but in some regions they were preserved, and in the meantime, some natural gas reservoirs or condensate gas reservoirs formed on various scales. In the Xiyu period of Quaternary (~2 Ma), previously formed gas reservoirs and residual paleo-oil reservoirs were massively adjusted and transformed, and the current accumulation pattern ultimately formed. The hydrocarbon exploration of the Tugerming section should keep away from the denuded area at the cores of anticlines. The north limb, south limb and west-east plunging crown develop fractured lithological oil-gas reservoirs, porous lithological oil-gas reservoirs and structural-lithological oil-gas reservoirs, respectively. The south Dibei slope of the Dibei-Tuzi section is a significant potential field for fractured tight sandstone oil-gas reservoir exploration, and the Yiqikelike oil field is an important practical field for the structural-lithological oil-gas reservoir exploration, while the Dibei-2 well block and the Bashi-1 monocline are the exploration fields with high risks. The Lower-Middle Jurassic of the Kelasu tectonic belt, to the south of Bashi section, can be considered as a reserve risk exploration field. The hydrocarbon exploration of the northern tectonic belt should give priority to Lower-Middle Jurassic, and consider shallow multi target formations to further broaden hydrocarbon exploration field.
