0 引言
前人对库车坳陷三叠纪天山造山带的造山作用、前陆盆地构造-沉积特征、油气藏的形成与分布等方面的研究取得了系列重要研究成果[7⇓-9]。总体看法是特提斯洋在三叠纪向北强烈的俯冲过程中，库车坳陷主要发育辫状河三角洲-湖泊沉积体系，并在北部山前带发育大套冲积扇沉积[10⇓-12]。然而，本次野外露头观察，阳霞露头揭示库车坳陷的东部地区缺少粗粒碎屑沉积，SM1等钻井资料揭示乌什凹陷受后期强烈剥蚀影响，缺乏塔里奇克组砂泥互层沉积，这与前期的研究结论存在较大的差异。纵观前期研究范围，研究重点主要集中于库车坳陷北部构造带的中部地区，难以客观反映三叠纪时整体沉积概貌。近期研究发现，库车坳陷具有典型的幕式冲断构造活动背景，沉积地层受构造控制作用明显，导致层序叠置样式、沉积充填历史错综复杂[13-14]，同时，库车坳陷三叠系因埋深偏大，地震资料品质较差，致使对库车坳陷三叠系的层序地层划分、沉积充填演化、烃源岩分布认识不清。
本文利用本次观察的库车河（KCH）、塔里奇克（TLQK）、克拉苏河（KLSH）、阿瓦特（AWT）、阳霞（YX）、米斯布拉克（MSBLK）等露头剖面资料和KQ1井、YL2井、YN2井、ST1井等已钻探井的测录井资料，结合区域二维地震格架剖面及重点区三维地震资料，建立了库车前陆盆地构造-层序地层格架，探讨了幕式冲断构造与层序序列和沉积充填演化的响应特征，研究了三叠系冲断构造层序下的源储组合关系，以期能为库车前陆盆地冲断带深层油气勘探提供理论认识借鉴。
1 区域地质背景
塔里木盆地是一个受北部天山、南部昆仑山影响而形成的多旋回叠合的大型复合含油气盆地[10]。库车坳陷是构成塔里木大型叠合复合盆地的重要组成部分，位于塔里木盆地的北部，紧邻天山山脉，南至塔北隆起，西起温宿，东至库尔勒，东西长约450 km，南北宽20~60 km（见图1 ）。
库车前陆盆地三叠系自下而上可以划分为下统（俄霍布拉克组）、中统（克拉玛依组）、上统（黄山街组、塔里奇克组）（见图2 ）。由于三叠纪南天山陆内造山，对库车坳陷持续发生挤压，致使三叠纪沉积地层厚度较大，最厚可达2 300 m[17]。俄霍布拉克组发育大范围的冲积扇-辫状河三角洲沉积，发育两套灰绿色泥岩、砂岩和两套紫红色的砂岩、砾岩夹泥岩互层，底部为灰褐色底砾岩，厚100~600 m；克拉玛依组发育灰绿色砂砾岩与泥岩不等厚互层，厚200~500 m；黄山街组发育河流-湖相沉积体系，由两套由粗变细的沉积旋回组成，即“两硬两软”[11]，厚170~600 m；塔里奇克组以砂岩和泥岩互层为主，厚100~450 m。
2 构造层序地层
2.1 层序界面识别
构造层序地层界面往往是区域性的不整合面或其对应的整合面，是构造运动和基准面突然下降叠加综合作用形成的地质现象[18]，这也是综合野外露头、钻井以及地震资料进行层序地层界面识别、层序地层划分与对比的基础。
库车前陆盆地三叠系的露头剖面质量较好。本次研究以露头剖面观察、已有钻井层序地层研究为基础，结合区域二维地震及重点区三维地震资料，开展了层序地层边界的识别、层序划分与对比。具体层序划分是以沉积转换面、底砾层或者冲刷面、地层削截面以及超覆面为约束条件，将库车前陆盆地的三叠系自下而上划分为5个二级构造层序界面，分别为俄霍布拉克组底、俄霍布拉克组顶、克拉玛依组顶、黄山街组顶、塔里奇克组顶。
俄霍布拉克组底界面：为三叠系与下伏地层之间的区域性构造不整合面（见图3a 、图3b ）。二叠纪末期由于构造抬升，致使库车前陆盆地中南部大面积出露元古宇—二叠系。吐格尔明地区和乌什凹陷区出露元古宇变质岩，塔里奇克剖面、卡普沙良河剖面三叠系俄霍布拉克组底界面之下，露头剖面揭示为变质的泥质粉砂岩，见大量绢云母，与三叠系呈不整合接触（见图4a —图4c ）。地震剖面上三叠系与下伏地层存在明显的削截现象，但克拉苏河至库车河一带，下伏地层与三叠系呈整合接触。
俄霍布拉克组顶—黄山街组顶界面：分别为俄霍布拉克组、克拉玛依组、黄山街组以及塔里奇克组之间的顶界面，坳陷北部露头剖面表现为粗粒碎屑岩对下部细粒碎屑岩的规模冲蚀，形成冲刷不整合面（见图4d —图4e ），盆地南部边界也存在削截不整合面。
塔里奇克组顶界面：为三叠系与上覆地层的区域性不整合面。库车前陆盆地西部的乌什凹陷塔里奇克组顶界面之下为塔里奇克组砂泥岩互层，界面之上为厚层白垩系砂砾岩，形成大面积的岩性突变冲刷不整合面（见图3c ）。前陆盆地南部地区缺失三叠系上部地层，与上覆地层呈明显的角度不整合接触，说明三叠系末期由于构造活动强烈，形成区域性不整合界面。地震剖面上，可以明显看到塔里奇克组顶界面之上地层与下伏地层呈明显的削截关系。
以二级构造层序界面识别为基础，根据暴露、风化侵蚀及冲刷等作用过程分析，将三叠系内部进一步划分为7个三级层序边界SB1—SB7（见图5 ）。需要强调的是，三级层序界面的确定考虑了岩性突变界面，界面之上为厚层砂砾岩，界面之下为泥岩或粉砂质泥岩，这也与测井曲线反映的岩性突变特征相一致。
2.2 层序地层特征
俄霍布拉克组沉积期：为冲断构造强烈期沉积，底部为大规模的冲积扇和扇三角洲沉积，库车河剖面—小台兰河露头底部沉积厚度约20 m的细—中砾岩。这与王松等过高锰铝榴石含量分析认为早三叠世西南天山活动抬升出露低级变质岩结论相一致[18]。基于岩性突变界面及旋回特征，该套层序可以进一步划分为3个三级层序（SQ1—SQ3），区域上，以库车河剖面地层厚度最大，逐渐向东西超覆减薄（见图6 ）。
黄山街组沉积期：为冲断活动松弛期沉积产物，物源供应不足，以细粒沉积为主，沉积范围达到最大。受2期次级幕式冲断活动控制，可以划分为2个三级层序SQ7—SQ8，形成两套由粗变细的正旋回，也就是所谓的“两硬两软”[21]（见图5 ）。以库车河剖面的地层厚度最大，向东西向厚度逐渐减薄（见图6 ）。
塔里奇克组沉积期：该套地层厚度减薄，岩性以粗砂岩、细砂岩为主，为构造挤压宁静期产物。松科、罗汉松科以及紫萁科比较繁盛，古气候以温暖潮湿的亚热带为主，这也是塔里奇克组时期煤系发育的重要原因[19]。库车河剖面地层厚度最大，达350 m，逐渐向东西两侧减薄（见图6 ）。侏罗纪末存在构造抬升，在乌什凹陷缺失该套层序，直接与上覆白垩系呈不整合接触（见图3 ）。受次级幕式冲断活动控制，塔里奇克组沉积期垂向上划分为3个三级层序SQ9—SQ11（见图5 ）。
3 幕式冲断活动与层序-沉积响应特征
3.1 幕式冲断活动与层序响应特征
幕式冲断构造活动往往对地层的叠加样式具有统一的控制作用[22]。三叠纪库车前陆盆地的形成与发展，在幕式冲断挤压活动的强烈-减弱期，可容纳空间同样呈现出幕式变化的特点。构造挤压强烈期（俄霍布拉克组沉积期），盆地开始强烈挠曲沉降，物源供给充足，可容空间较小，持续时间短，粗粒沉积发育；构造挤压减弱期（克拉玛依组沉积期），盆地物源供给逐渐减少，湖平面缓慢上升，持续时间较长，可容空间逐渐增加，中粗粒沉积较发育；构造挤压舒缓期（黄山街组沉积期），物源供给进一步减少，湖平面迅速上升，持续时间长，可容纳空间最大，细粒沉积发育；幕式冲断作用宁静期（塔里奇克组沉积期），地势相对平缓，可容纳空间较小，湖平面迅速降低，持续时间较短，发育的地层较薄或不发育，岩性以砂岩和泥岩互层为主[11]（见图7 ）。
三级层序虽然受古物源、古气候以及古构造共同控制，但在幕式冲断活动背景下，三级层序同样表现为“二元”结构样式。受南天山区域构造活动影响，致使库车前陆盆地与塔北隆起具有相似的层序叠置关系，两者具有可对比性。对比库车坳陷野外露头和塔北隆起JL104钻井岩性剖面，可以看出塔北隆起带缺少SQ1底部砾岩，反映受冲断活动初始期挤压影响，前陆盆地的前缘抬升剥蚀强烈，尚未沉积粗粒碎屑岩（见图7 ）。SQ4—SQ6沉积时期库车前陆盆地与塔北隆起的沉积地层具有相似的“二元”结构，但SQ4粗碎屑的粒度和规模大于SQ5—SQ6，整体表现为克拉玛依组正旋回特征，SQ7—SQ8对应2个三级层序正旋回，整体表现为克拉玛依组正旋回特征。SQ9—SQ11沉积时期，由于构造应力的释放，发生挠曲变形的基底在较短地质时期内迅速反弹，3个三级层序总体厚度较薄，但自下而上均表现为正旋回特征。因此，前陆盆地的幕式冲断构造活动形成的“二元”结构，可以为二级—三级层序序列的划分和对比提供重要依据。
3.2 幕式冲断活动与沉积充填响应特征
①二级层序的幕式冲断构造初始—强烈期，对应俄霍布拉克组沉积期。物源供给充足，但因可容纳空间较小，以发育冲积扇—扇三角洲沉积体系为主。如库车前陆盆地北部库车河剖面，发育的扇三角洲沉积以厚层红褐色中—细砾岩为主，砾石磨圆中等—好，呈定向排列，并见块状层理。②幕式冲断活动减弱期，对应克拉玛依组沉积期。随着物源供给的减少，湖平面不断扩大，可容纳空间持续增大，以发育辫状河三角洲—湖泊沉积体系为主。辫状分流河道以红褐色含砾粗砂岩、粗砂岩为主，砾石磨圆中等—好，碎屑颗粒磨圆度较差，呈定向排列，槽状和楔状交错层理发育。野外露头剖面，辫状分流河道可见多套细砾层，垂向上呈多期正粒序，反映多个河道砂体纵向上相互叠置。湖泊沉积范围相对局限，以滨浅湖沉积为主。③幕式冲断构造松弛期，对应黄山街组沉积期。物源供给明显不足，可容纳空间达到最大，细粒沉积为主，发育辫状河三角洲前缘—湖泊沉积体系（见图8 ）。辫状河三角洲前缘以灰色中—细砂岩为主，砾石含量较少，仅底部有分布。砂岩中碎屑颗粒磨圆中等，以跳跃搬运组分为主，见少量滚动搬运组分。沉积构造可见槽状、板状交错层理和块状层理。湖泊区以浅湖—半深湖沉积为主，发育厚层黑色泥岩，可见明显的水平纹层。总体看，幕式冲断构造松弛期以发育细粒沉积为基本特征，也是前陆盆地主力烃源岩发育期。幕式冲断构造宁静期，对应塔里奇克组沉积期。由于可容纳空间的快速减小，以曲流河—湖沼沉积为主，曲流河三角洲平原分流河道以灰色粉—细砂岩为主，粒度明显比辫状分流河道小，碎屑颗粒磨圆偏差，以跳跃、悬浮搬运组分为主，槽状和板状交错层理发育。湖沼相区泥炭沼泽微相发育，以灰黑色含炭屑泥岩、泥质粉砂岩和煤层为主，但煤层厚度较薄，一般小于1 m。
三级层序内部沉积相与幕式冲断活动也有一定的响应关系。受次级幕式冲断构造活动影响，冲断活动相对强烈期以粗粒沉积为主，相对松弛期沉积物粒度变细，垂向上岩性组合表现为每个三级层序呈下粗上细的“二元”结构特征。总体上，SQ1主要为扇三角洲沉积，SQ2—SQ3为辫状河三角洲平原—前缘沉积。随湖平面上升，SQ4至SQ6由辫状河三角洲平原向前缘过渡，SQ7—SQ8由辫状河三角洲前缘逐渐向滨浅湖和半深湖沉积过渡，SQ9—SQ11由辫状河三角洲前缘向曲流河三角洲泛滥平原过渡沉积。
特别是黄山街组内幕SQ7和SQ8存在一定的差异，SQ7和SQ8受次级幕式冲断强烈—减弱期影响，下部均发育厚层砂砾岩和粗砂岩，但SQ7的砂岩厚度和沉积粒度明显大于SQ8（见图6 ），说明SQ7构造活动强于SQ8沉积时期。SQ7和SQ8沉积舒缓—宁静期发育厚层泥岩，SQ7的黑色泥岩厚度明显小于SQ8，SQ7黑色泥岩横向分布不稳定，半深湖范围相对较小（见图6 ），且持续时间短。SQ8在塔里奇克剖面厚层黑色泥岩可达140 m，横向分布稳定，此时湖平面达到最大，形成广阔的湖盆。对比沉积差异说明SQ7受次级幕式冲断作用强，时间短，而SQ8受次级幕式冲断作用相对弱，时间长。
随着南天山自北向南抬升幅度的增强，决定了盆地内沉积充填序列的垂向沉积充填演化规律[22]。库车坳陷三叠纪总体表现为扇三角洲—辫状河三角洲平原—辫状河三角洲前缘—滨浅湖—半深湖—滨浅湖—辫状河三角洲前缘—曲流河三角洲平原的分布特征，与前陆盆地冲断构造活动由强烈—宁静变化完整的演变过程相对应。
4 幕式冲断构造活动的地质意义
4.1 幕式冲断活动对三叠系烃源岩发育的控制作用
4.1.1 构造作用松弛期有利于湖相烃源岩沉积
幕式冲断构造旋回不仅控制地层序列，也对沉积充填演化有明显的控制作用。幕式冲断构造作用松弛期，是库车前陆盆地主力烃源岩发育期。三叠系黄山街组湖相泥质烃源岩，垂向上发育于三级层序的上部，野外露头观察SQ7—SQ8发育2套厚层湖相黑色泥质烃源岩。平面上以塔里奇克剖面为界，黄山街组黑色泥质烃源岩具有向西、向东减薄的平面分布特点，塔里奇克剖面附近黑色泥质烃源岩厚度超过180 m，向西卡普沙良河剖面烃源岩厚约120 m，SM1井烃源岩厚约70 m。向东到阳霞凹陷，烃源岩厚度约为55 m，YN2井附近该套烃源岩厚度仅44 m（见图6 ）。北部山前带烃源岩的厚度相对较薄，库车河剖面仅为77 m。冲断构造作用的宁静期也是烃源岩发育期，塔里奇克组发育的煤系烃源岩即是冲断活动宁静期的沉积产物，但烃源岩厚度相对较薄。YN2井岩心观察，该段烃源岩厚12 m。
4.1.2 冲断构造导致上下盘烃源岩纵向上叠置增厚
挤压冲断作用形成的断裂体系对烃源岩的发育与分布具有控制作用。烃源岩层系以细粒沉积为主，地层相对较软，受幕式冲断活动影响，历经多期次的逆掩推覆，极易造成烃源层系掩覆堆垛。野外露头观察发现，不同露头剖面的黄山街组、塔里奇克组烃源岩厚度差异较大，可能主要与俄霍布拉克组沉积期强烈冲断活动后形成的古地貌和逆掩推覆构造有关。地震资料揭示，冲断带的下盘地层明显增厚，早期舒缓期生长断层导致下盘同沉积的厚度相对较大、晚期强烈冲断导致下盘泥岩塑性增厚（见图9 ），这可能与烃源岩软地层的多期次冲断掩覆，呈“叠垛式”堆积有关。作者近期基于库车前陆盆地的区域地震大剖面与重点地区的三维地震、野外露头与部分钻井资料，完成了库车前陆盆地三叠系烃源岩分布图的编制，库车前陆盆地发育的四排逆掩冲断带，断裂带历经多期次的逆掩推覆，下盘烃源岩的厚度明显增大，最大厚度可达560 m（见图10 ）。从三叠系烃源岩的平面分布看，“北厚南薄”的分布特征应与冲断活动的强度“北强南弱”相对应。
基于冲断活动的期次与强度对烃源岩分布的控制作用认识，近期对盆山结合部开展了逆掩断层冲断距离研究，结果表明库车山前带发育的逆掩推覆距离一般10~15 km，最大可达30 km。如果考虑山体掩覆的烃源岩，库车前陆盆地三叠系烃源岩的规模将会大幅增加。
4.2 幕式冲断构造对三叠系油气成藏的控制作用
幕式冲断构造活动控制成藏组合的发育与分布。冲断挤压强烈期和减弱期对应于油气储层发育期，形成的粗粒碎屑岩段，可以作为重要的油气储层。野外露头与钻井资料揭示，三叠系大面积发育的辫状河—曲流河三角洲砂体，储层孔隙度为6.51%~15.32%，平均为9.73%，具有较好的储集物性。冲断活动松弛期和宁静期对应于烃源岩发育期，冲断活动松弛期发育的黄山街组湖相泥质烃源岩，厚100~500 m，分布面积18 800 km2，TOC值为1.3%~7.1%，烃源岩H、C原子比为0.4~0.8，O、C原子比为0.35~1.10，以Ⅱ2型干酪根为主，是库车前陆盆地的主力烃源岩。油气源对比研究显示，近期勘探发现的迪北侏罗系阿合组天然气就是三叠系源岩的贡献[24]。冲断活动宁静期既是煤系源岩的发育期，也是三叠系直接盖层的形成期。
喜马拉雅期冲断活动后，原生油气藏发生调整，幕式冲断构造活动控制气藏的发育与分布。从区域二维地震剖面看，库车前陆盆地深层三叠系构造相对完整，规模较大，只要源储配置到位，就可以形成大油气田。从现今源储配置与成藏背景看，黄山街组湖相烃源岩和辫状河三角洲前缘砂体组合，以及塔里奇克组煤系和曲流河三角洲砂体组合可以形成自生自储式岩性气藏；黄山街组湖相烃源岩与塔里奇克组砂体组合，特别是吐格尔明背斜带，利于下生上储式构造-岩性气藏的形成；断层下盘烃源岩和上盘逆冲位置较高部位，可以形成断块-岩性气藏（见图11 ）。
5 结论
前陆盆地幕式冲断构造作用与地层层序和沉积充填具有一定的耦合关系。库车前陆盆地的形成与发展经历了完整的幕式冲断强烈—减弱—松弛—宁静过程，与之对应可以划分三叠系俄霍布拉克组、克拉玛依组、黄山街组、塔里奇克组4个“下粗上细”具有二元结构的二级层序。每个二级层序内幕受次级幕式冲断构造控制，形成下粗上细相似的二元结构，可以进一步划分11个三级层序。
幕式冲断构造活动控制库车前陆盆地沉积体系的演化。受幕式冲断活动控制，沉积体系自下而上表现为由扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊—曲流河三角洲逐渐沉积演化的特点。幕式冲断活动强烈—松弛期，以粗粒沉积为主，是库车前陆盆地储层发育期；幕式冲断构造活动松弛—宁静期，沉积物粒度较细，是盆地烃源岩发育期。
挤压冲断作用形成的断裂体系对烃源岩的发育与分布控制作用明显，受幕式冲断活动强度与期次影响，近东西走向逆冲断层不仅在黄山街组沉积时期下盘烃源岩明显沉积增厚，成为三叠系烃源岩发育中心，而且烃源岩软地层历经多期次的逆掩推覆，极易造成烃源层系掩覆堆垛，呈“叠垛式”堆积，致使冲断作用形成的断裂下盘烃源岩明显增厚，成为三叠系烃源岩的主力供烃中心。
受印支期—喜马拉雅期冲断活动影响，库车深层具备形成规模油气藏的基础与条件。综合源储配置关系与成藏背景，前陆冲断带三叠系可以形成自生自储式、下生上储式构造-岩性型、断块-岩性型、地层不整合型等多种类型油气藏。