Natural Gas Geoscience >

2024 , Vol. 35 >Issue 10: 1800 - 1815

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2024.03.006

Characteristics and genetic evolution of the Gaojiapu anticline and its related faults in the eastern Ordos Basin

  • Weishuai LIU , 1, 2 ,
  • Chiyang LIU , 1, 2 ,
  • Yijun ZHOU 3 ,
  • Lei HUANG 1, 2 ,
  • Yongtao LIU 3 ,
  • Xiaowei YU 3 ,
  • Ping CHEN 3 ,
  • Wei LI 3
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Continental Dynamics，Northwest University，Xi′an 710069，China
  • 2. Institute of Oil and Gas Basin，Northwestern University，Xi′an 710069，China
  • 3. Changqing Branch，Research Institute of Oriental Geophysical Company，Xi'an 710021，China

Received date: 2024-01-21

  Revised date: 2024-03-07

  Online published: 2024-03-30

Supported by

The National Natural Science Foundation of China(42230815)

the Special Project of Department of Science and Technology, State Key Laboratory of Continental Dynamics(201210142)

Fold

Abstract

In the Gaojiapu 3D seismic exploration area in the eastern part of the Ordos Basin， recent research has discovered anticline structures accompanied by faults. Such large-scale anticlinal structures are rare in this basin， so the previous research is weak. The Gaojiapu anticlinal structure is closely related to the faults in the region in terms of temporal and spatial location and genesis， and has an important influence on the accumulation and distribution of Ordovician subsalt natural gas. The Gaojiapu anticline structure is closely related to the spatial and temporal location and genesis of faults in the area， and has a significant impact on the formation and distribution of natural gas reservoirs under the Ordovician salt system. This article uses high-precision 3D seismic， drilling and logging data， as well as 2D seismic data from neighboring areas， to comprehensively analyze existing regional geological structure achievements and test results， study the structural characteristics of the anticline and its associated faults， explore the formation time limit and genetic model of the anticline structure， and its relationship with oil and gas occurrence and accumulation. This study holds that： The long axis of the Gaojiapu anticline runs in a nearly north-south direction， showing an east steep and west gentle asymmetric style. From the Ma 3 Member of the Ordovician to the Early and Middle Jurassic strata on the surface， it has a complete anticline shape. The uplift amplitude and width of each layer series are equivalent， and there is no significant change in the thickness of the inner and outer layers of the anticline. The faults are mainly developed in the anticlinal tectonic belt and related in origin， belonging to folding related faults. The anticline structure was formed in the early Cretaceous period between 135 and 125 Ma. It is a diapiric anticline formed in an area with high altitude in the east and low altitude in the west， triggered by tectonic events. The overlying thick strata slide between layers along the Ma 3 Member of the Ordovician system， and are obstructed at the development of north-south trending faults in the Ordovician Cambrian system. The gypsum salt layers accumulate， thicken， and arch upwards， exhibiting the deformation characteristics of the late stage. Gaojiapu anticlinal structure is a favorable place for oil and gas accumulation. The development of folding related faults promotes the improvement of reservoir performance and the connectivity between upper and lower strata， which is conducive to oil and gas accumulation in more strata. The above studies have enriched the research content of basin structure， deepened the cognition of oil and gas occurrence and accumulation in the study area， and provided new ideas for the next oil and gas exploration.

Key words： The eastern part of the Ordos Basin; Gaojiapu 3D seismic exploration area; Diapiric anticline; Fold related faults; Gypsum salt layers

Cite this article

Weishuai LIU , Chiyang LIU , Yijun ZHOU , Lei HUANG , Yongtao LIU , Xiaowei YU , Ping CHEN , Wei LI . Characteristics and genetic evolution of the Gaojiapu anticline and its related faults in the eastern Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2024 , 35(10) : 1800 -1815 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2024.03.006

0 引言

鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部，为古生代以来经历了多期叠加、改造的多重叠合盆地［1］。过去受勘探技术所限，认为盆地内部稳定、构造简单。在地区上，构造研究多集中于盆地的西缘和南缘［2-4］，东部地区研究相对薄弱。随着高精度三维地震勘探的进行和持续扩展，在盆地内部发现了诸多如“微小断裂”［5-8］等以往常规地质、地球物理方法不易发现的构造现象。新近又在盆地东部高家堡三维地震区内，发现了背斜构造与诸多小断裂伴生的现象。由于三维地震勘探部署较晚，以往对高家堡三维地震区的研究较少，区内构造特征不明，特别是背斜构造在盆地内部少见而鲜有论及。
2021年6月，在鄂尔多斯盆地东部钻探的米探1井于奥陶系马四段获得高产工业气流，为盐下马四段首口高产工业气流井［9］，开拓了东部天然气勘探的新领域。背斜构造是油气勘探的重点对象，米探1井处于三维地震区内背斜构造北部，相继还部署有神85井（低产井）、米探2井（失利井）［图1，图2（a）］等。当前，对东部奥陶系天然气藏的研究，主要集中在天然气来源及储层物性等方面［10-17］，对可能影响气藏形成的构造圈闭和保存、改造等内容的研究相对较少。探究背斜构造及其伴生断裂特征及成因，进而揭示其对于盐下天然气成藏的影响，是提高该背斜构造勘探效率亟待解决的问题。
图1 高家堡三维地震勘探区位置（a）及古生代地层柱状图（b）（据文献［18］修改）

Fig.1 Location of Gaojiapu 3D seismic exploration area（a） and Paleozoic stratigraphic column（b）（modified from Ref.［18］）

图2 高家堡三维地震勘探区主要标志层构造图

（a）侏罗系底构造图；（b）三叠系底构造图；（c）奥陶系马五10亚段底构造图；（d）奥陶系马四段底构造图

Fig.2 Main marker layer structure map of Gaojiapu 3D seismic exploration area

本文基于该地区新的高精度三维地震资料，结合二维地震、测井资料和周邻地区地质构造研究成果，对背斜构造及相关断裂构造特征和形成演化进行精细刻画和深入研究。研究成果将有助于对该地区地质构造及其演化研究的深化，丰富盆地东部构造地质内容；也有助于对该区油气赋存—成藏条件和过程认识的深入，从而提高盐下天然气藏的勘探成效。

1 区域地质概况

研究区高家堡三维地震勘探满覆盖区面积为1 000 km²，位于鄂尔多斯盆地东部，在现今盆地构造单元划分上属构造较简单的伊陕斜坡，东临晋西挠褶带（图1）。
三维地震勘探区及周邻地区下古生界奥陶系马家沟组为天然气勘探的主要目的层位（图1）。马家沟组地层自下而上可分为马家沟组一段—马家沟组六段（以下简称马一段—马六段）；其中马五段又可进一步划分为10个亚段（以下简称马五1亚段—马五10亚段）。包括高家堡地区在内的现今鄂尔多斯盆地东部，马家沟组地层岩性为膏盐岩和碳酸盐岩相间交互发育［19］。其中马一段、马三段和马五段形成时期处于海退沉积旋回，主要沉积盐岩和膏盐岩；在马五段的10个亚段中，只在6亚段、8亚段和10亚段发育膏盐岩，其余各亚段仍以沉积白云岩和碳酸盐岩为主，故通常将马五6亚段以下地层统称为“盐下”［20］。马二段、马四段和马六段沉积时处于海进旋回，主要沉积白云岩和碳酸盐岩。上古生界主要为石炭系和二叠系煤系地层，在地震资料上以三叠系刘家沟组底为界与中生界分隔。中生界三叠系区内普遍发育，地表出露最新地层为下中侏罗统。

2 背斜构造及褶皱相关断裂特征

高家堡背斜构造位于三维区内的西部，贯穿整个三维区，轴向总体呈近南北向带状展布，北部略向东偏转［图2，图3（a）］，宽度在9 700~15 000 m之间，平面位置与下古生界近南北向断裂密集发育位置重合。
图3 L1-L3测线三维地震剖面、马一段方差属性沿层切片背斜范围和剖面及钻井位置

注： T O m 1：奥陶系马家沟组一段底； T O m 3：奥陶系马家沟组三段底； T O m 4：奥陶系马家沟组四段底； T O m 5 10：奥陶系马家沟组五段10亚段底； T O m 5 6：奥陶系马家沟组五段6亚段底；TP：二叠系煤系地层底； T P q 5：二叠系石千峰组五段底；TT：三叠系底TJ：侏罗系底

Fig.3 3D seismic profile map of L1-L3 survey line， variance attribute along the layer slice of Ma 1 Member， range of anticline and profile， and drilling position

2.1　背斜构造主要特征

高家堡地区地层构造平缓，呈现东高西低地势，背斜隆起构造样式简单。基于三维地震区背斜构造特征和已有钻井的分布，自北向南分别选取了垂直背斜构造走向、并通过钻井的地震测线L1（过米探1井）、L2（过高平1井）和L3（过米探2井）（图3）为重点剖析剖面，研究高家堡三维区背斜构造样式等特征，并将地震剖面上反射层参数进行时深转换，以表征真实地层状态。
通过对三维地震剖面分析研究和精细刻画，认为高家堡背斜具有以下鲜明特征：
（1） 背斜构造出现层系多，卷入变形地层厚度大：该背斜发育于马三段膏盐岩层之上地层中，直至地表出露的下中侏罗统，显示背斜隆起的地层厚约达3 000 m（图2，图3）。
（2） 背斜具东陡西缓的不对称样式：为了反映真实地层的隆起状态，以地震资料上发生隆起的标志层为基准，统计和分析背斜两翼的倾角，发现背斜东翼普遍较西翼陡（图3）。
（3） 背斜构造范围内外同时代地层厚度无明显变化：除背斜底部的马三段膏盐岩层比背斜之外的膏盐层有67~81 m的明显增厚外，高家堡背斜构造隆起部位各层厚与未隆起部位厚度整体无明显改变（图4）。
图4 背斜构造隆起带与背斜带外邻区不同部位地层厚度对比（层位说明见图3）

Fig.4 Correlation map of strata thickness in different parts of anticlinal tectonic uplift belt and adjacent area outside anticlinal belt （see Fig.3 for stratigraphic description）

（4） 卷入背斜褶皱变形的巨厚地层自下而上形态相似：奥陶系马四段至侏罗系不同岩性、不同厚度及不同埋深的地层均背斜隆起明显，各地层变形特征一致，隆起形态相同，未出现明显的突变；发生隆起褶皱的各层系未发生明显的横向滑移，背斜构造最高点的连线基本呈竖直状。对各标志层隆起幅度进行统计对比，发现背斜构造各标志层的隆起幅度变化不大，仅在浅层三叠系和侏罗系（TT、TJ层）隆起幅度有所增大，在背斜构造带北、中、南部皆具有此特征（图5），呈现出同一期次形成的特点。
图5 L1、L2、L3剖面背斜构造各标志层隆起幅度对比（层位说明见图3）

Fig.5 Comparison of uplift amplitudes of each marker layer in the anticline structure of L1， L2， and L3 profiles（see Fig.3 for stratigraphic description）

（5） 背斜总体断裂发育、不同层系特点有别［图6（a）］：在背斜构造发育区，各层系中断裂的密度皆明显大于未卷入背斜变形区，暗示其形成与背斜构造变形相关［图6（b）］。其中以下古生界断裂规模最大。
图6 典型背斜构造相关断裂解释（剖面位置及层位说明见图3）（a）和高家堡地区主要构造层系断裂分布（b）

Fig.6 Explanation of typical anticline structure related faults（see Fig.3 for profile position L3 and layer description）（a） and distribution of main structural layer series faults in Gaojiapu area （b）

（6） 背斜构造最深部断隆特征明显：背斜最深部马三段以下地层未发生明显的背斜隆起，而是发育多条与高家堡三维区内近南北向断裂位置一致的断隆带，形成以马三段为分隔的层上背斜、层下断隆的构造样式和结构［图6（a）］。
（7） 背斜变形强度南部大于北部：通过对比各部位地层隆起幅度（图5）可以看出，南部的地层隆起幅度普遍大于中部和北部相应地层的隆起幅度，表征背斜构造在南部的活动强度大于中部和北部。
高家堡三维地震勘探区南北长29.9 km，背斜构造的南北边界已超出该三维地震区。结合高家堡三维区附近地区的二维地震资料，在三维区之南和之北，均可追溯到该条背斜构造。可见，高家堡三维地震区的背斜构造是更大规模背斜构造的一部分。利用二维地震资料，在高家堡三维区之东和之西地区也发现有与之大致平行的类似背斜构造。

2.2　褶皱相关断裂

在背斜构造分布区，下古生界断裂以近南北向为主，与背斜展布方向一致；单条断裂延伸长度较大，大多在2~8 km之间，以5 km左右居多；剖面上断裂穿层性较强，部分向上可断达石炭系—二叠系底界，向下延伸至基底；断裂近直立，显示走滑构造属性（图6）。背斜构造在马三段膏盐岩层之下，隆起被断裂复杂化，呈断隆构造样式。与三维区背斜其他层位比较，下部断隆带间的同相轴较为复杂错乱，明显可见地震同相轴被错断。除主要发育的具走滑特征的断裂外，在背斜活动相对强烈的三维区南部，于马三段—马五6亚段中识别出多条逆断裂，在中、北部地区以及马三段以下地层均未发现；认为此类断层为背斜发育过程中较强挤压形成。通过对盆内西部古峰庄［8］等多个三维勘探区的断裂走向的研究对比，发现在这些地区和高家堡三维区下古生界普遍发育近南北向断裂，是加里东期构造运动的产物。所不同的是，东部高家堡三维区下古生界近南北向断裂发育规模明显强于古峰庄等地区，说明在加里东期构造运动变形的基础上，高家堡三维区下古生界断裂还经历了后期较明显的复活和改造。
在背斜构造结构和断裂特征及变形方面，马三段膏盐岩层的分层作用明显。在马三段膏盐岩层之上背斜形态较完整，之下主要具断隆结构（图3，图6）。与之对应的是，在背斜构造中上部（石炭系—侏罗系）断裂数量少、规模小，单条断裂延伸距离短（图6）。在平面分布上，断裂走向不尽相同，以近南北向最为发育，多与背斜轴向一致或有较小夹角；但断裂的分布范围仍相对集中，主要位于背斜构造分布区及附近。在剖面上，此类断裂多具有短小直立、穿层性差、断距微小等特点。对三维区中上部断裂的分类统计（图7）显示，背斜范围内断裂条数明显多于背斜范围外，尤以中段三叠系—二叠系（TT和 T P q 5）最为明显。在盆地西部古峰庄三维地震勘探区，分别形成于印支运动和燕山运动的北西向和北东东向断裂较为发育，断裂呈雁列、线性平行等展布样式，剖面分布上断裂分层性明显［8］，明显有异于高家堡三维区断裂分布。分析以上特征认为，高家堡三维区石炭系和以上地层中断裂的发育受沉积期和后期区域构造变动的影响不大，断裂主要在背斜褶皱变形过程中产生。
图7 背斜带内外地区断裂数量对比图（层位说明见图3）

Fig.7 Comparison of number of faults in and outside anticlinal zone（see Fig.3 for stratigraphic description）

综上所述，认为高家堡背斜构造部位较密集断裂的发育与背斜构造的形成密切相关，属褶皱相关断裂。用此称谓定义这类断层，旨在与较为流行的断层相关褶皱一词相对应和区别，突出此类断层的特性。

3 背斜构造发育时限

各类构造的发育时限，是研究、揭示或约束其构造特征、形成背景和成因的重要内容。

3.1　形成于早中侏罗世之后

对盆地沉积地层变形的精确定年，常因缺少可用于精准定年的矿物而难以实现。但通过对反映沉积地层层状时序结构特征的三维地震剖面、沉积作用对构造变形是否有明显响应、卷入构造变形的地层时代、区域构造事件和岩浆活动等的深入研究和综合对比，可确定构造变形的相对时间或时限。
利用地震剖面层拉平技术对已发生背斜变形的目标层位进行拉平，可以反映该层和下伏地层在构造变形前的原始沉积形态和地层展布特征［21-22］。在对高家堡三维区侏罗系构造层（TJ）拉平后（图8），下伏地层主体呈现水平状态，背斜隆起形态消失。无论是在背斜南部下古生界中出现的逆断层，还是在背斜构造范围内石炭系至侏罗系集中发育的断裂，均对奥陶系马三段膏盐层之上地层的沉积厚度和区域水平展布无明显影响［图8（b）］，即并非同沉积断裂。换言之，在侏罗纪，高家堡三维区内的地层皆处于相对水平状态，背斜构造尚未形成。
图8 侏罗系底界面（TJ）层拉平前（a）与层拉平后（b）对比 （剖面位置见及层位说明见图3）

Fig.8 Profile of TJ before layer leveling （a） and after layer leveling （b） （see Fig. 3 for the profile position and stratigraphic description ）

背斜褶皱变形及其伴生断裂的形成时间，晚于卷入变形最新地层的沉积年代。这为高家堡背斜构造的形成时间晚于早中侏罗世提供了时间约束下限，佐证了背斜构造为晚期形成和断裂属褶皱相关断裂。

3.2　同期地质作用形成

前已述及，高家堡背斜构造形成于中晚侏罗世之后。探讨和确定此背斜是一期形成，或是多期形成，既有重要的区域构造演化意义，也与油气赋存—成藏及耗散有较密切的关联。
分析和统计背斜构造各层系的隆起幅度，对比同一背斜不同标志层隆起幅度的差异，可在一定程度上反映背斜的形成期次和过程。一般而言，若背斜构造为多期形成，由于每一期构造作用的性质及强度不尽相同，致使不同时代地层所经历构造变形的期次和强度会有不同程度的差别，所形成的背斜构造在不同时代地层的变形特征和隆起幅度会有较明显差异；反之，若为一期形成，卷入背斜变形的不同时代地层，其背斜特征和隆起幅度则差异不大。
对高家堡背斜各层系隆起幅度和宽度的统计发现（图5，图9），背斜隆起幅度除在浅层三叠系—侏罗系（TT、TJ）构造层有所增长外，其余各层总体变化不大；隆起宽度自下而上略显缓慢渐变增加趋势，并无快速突变增减特征。此背斜构造的隆起幅度和宽度的渐变特点（图5，图9）和相似的背斜形态、不同层系的分布位置上下几近相同（图3，图6），拉平剖面总体没有明显变化的趋势，显示该背斜是在同一期构造变动中形成的。前述对侏罗系TJ面进行层拉平后，下伏地层总体呈近等厚、水平展布特征（图8），亦表明该背斜构造是在侏罗纪沉积后受同一地质作用于同期褶皱变形所形成。
图9 背斜构造不同部位（L1-L3剖面）主要构造界面隆起宽度变化对比（层位说明见图3）

（see Fig.3 for stratigraphic description）

Fig. 9 Comparison of uplift widths of main tectonic interfaces in different parts of anticlinal structure （L1-L3 sections）

研究区侏罗系—三叠系（TT、TJ）背斜构造的隆起幅度和宽度有较明显增长（图5，图9），主要由以下两方面原因所致：①厚逾3 000 m的地层在构造应力作用下发生褶皱变形，地层所处的围限压力明显具有深大浅小的特征。在这种地质环境中，受围限压力大小差异的影响，背斜变形和其隆起的幅度必然会显示出浅大深小的渐变差异变形特征。②在研究区背斜构造形成之后，该区发生了长期较强烈的幕式抬升—剥蚀改造［1］，被剥蚀的地层约达1 000 m［23］，使留存的地层埋深变浅、温压降低。其中较浅部地层上覆压力释放和降低更明显，随背斜构造形成时的围限挤压环境减弱、原受挤压围限的地层会明显上隆和向两侧反弹伸展，致使前期形成的背斜构造的隆起幅度和宽度规模较前有所增大。
由后述可知，高家堡背斜构造的成因类型，属深部马三段膏盐岩层沿斜坡滑动受阻而上拱所形成的底辟式背斜构造。这类深部物质上拱所形成的底辟背斜，在上述背斜构造形成时和后期隆升—剥蚀改造期2种环境中，更易于出现背斜的隆起幅度和宽度在较浅部要大于深部的情况。

4 背斜构造成因与油气赋存探讨

4.1　发生的区域背景和地质条件

4.1.1　深部断裂影响

前已述及，在鄂尔多斯盆地内部寒武系—奥陶系较广泛发育的近南北向的微小断裂，形成于加里东构造运动。在高家堡背斜构造分布的深部，寒武系—奥陶系南北向断裂的规模、影响范围和变形特征等明显强于盆地其他三维地震勘探区；在背斜构造的中上部地层发育的微小断裂，属背斜褶皱相关断裂。这反映了高家堡背斜构造的形成与深部断裂关联密切，其关系可概括为：深部下古生界断裂控制了背斜构造的发育和位置，背斜构造的形成伴生有中浅部微小断裂的形成，并引发和加强了深部断裂的活动。

4.1.2　膏盐岩层影响

在盆地东部包括研究区在内的较大地区，奥陶纪属“盐洼”沉积环境。在奥陶系马一段、马三段和马五段三层膏盐岩发育，其中马三段膏盐岩层厚度大。
含油气盆地内膏盐岩层具有较强的流动性和可塑性［24-26］，此特性受温压条件变化的影响明显。在正常温压下膏盐岩层主要呈固态和弱可塑性，随埋深和温压增大，一般当埋深增大到500 m后，即达到膏盐岩软化点，其流动性和可塑性增强；在埋深达到3 000 m时，则具有较强的流动性和可塑性［27］。前已论证高家堡背斜构造形成于早中侏罗世之后，通过对该区三维地震剖面和钻井资料 （图3） 分析揭示，此时高家堡三维区内马三段的埋深处于2 980~3 300 m，若考虑后期隆升—剥蚀改造，马三段的埋深更大。故当时的膏盐岩层应具有较强的流动性和可塑性，为地层沿马三段膏盐岩层的滑动提供了有利条件。
背斜分布区的三维地震资料，表明马三段膏盐岩层对该区的构造变形和特征影响明显。在高家堡背斜构造北、中和南段分布的L1、L1、L3三维地震剖面显示，以马三段膏盐岩层为界之上和其下断裂的发育及其构造样式明显不同：之上为较完整的背斜形态，而其下主要为断块—断隆带。在背斜核部的马三段，膏盐层段明显增厚了67~81 m（图4）。显而易见，马三段膏盐岩层参与了背斜构造的形成。

4.1.3　区域构造背景和触发条件

中生代鄂尔多斯盆地是在华北克拉通东隆西坳大背景下发生和发展的［1］。关于盆地构造演化前人已做了较多研究［28-32］。到晚侏罗世在现今的鄂尔多斯盆地范围内，始显东高西低格局，进一步演化成主体呈西倾大单斜的伊陕斜坡。前人对盆地早白垩世沉积相的研究表明，其沉积的东部边界在黄河以东较远地区［1］。但在现今秦晋间黄河两岸主要出露三叠纪和前三叠纪地层，向西到神木—榆林—延安地区，主要为早中侏罗世地层，再向盆地西部保留有早白垩世地层。现今地层的保留情况表明下白垩统沉积期后，东部地层剥蚀较西部强烈，这是盆地持续发生东隆西降差异抬升的结果和东高西低地势格局的反映。
高家堡三维区位于伊陕斜坡东部，中—古生代同时代地层均具有东高西低的高差。利用二维地震资料，对盆地多条东西向剖面进行测量计算，得出盆地现今东、西部同时代地层高差在2 040~3 500 m之间。通过三维地震资料测量，在现今高家堡三维区东西长达43.9 km范围内，同时代地层高差在110~270 m之间。鄂尔多斯盆地东高西低构造格局形成后，于新近纪发生了东隆西降的构造反转［33］，使现今东、西部地层的高差减小。因此，在古近纪—白垩纪，包括高家堡三维区在内的伊陕斜坡东西部地层高差要大于现今的高差。由地层间高差产生的重力不稳定和重力势能，将成为研究区内中—古生代巨厚地层沿马三段膏盐岩层发生滑脱的动力及触发条件。

4.2　形成时代和成因模式

4.2.1　形成时代

在高家堡背斜所在地区地表出露的地层最新为中下侏罗统，也是卷入该背斜褶皱的最新地层。前述据此约束给出了背斜形成的时间下限，即形成于早中侏罗世之后，此形成时限域相对较宽泛、漫长。更精确地确定背斜的形成时代，对深化背斜构造本身研究、区域构造变动演化和油气赋存—成藏均具有重要意义。要进行此方面研究，只有避开背斜构造本身的证据局限，从周邻更大区域寻找相关地质构造及其发生时间依据。
岩浆活动和构造变动为影响较大区域的重要地质作用和其主要表现形式。通过岩浆岩测年、矿物裂变径迹测年和构造变形、沉积建造的时代及接触关系等技术方法，可厘定和约束其发生的时间。
前人［34-36］对鄂尔多斯盆地东部和以东吕梁山隆起、中生代以来多期岩浆活动［37-53］已有较多的研究和测年数据。如与高家堡三维区相邻的临县—兴县紫金山岩体年龄数据、较近地区柳林尖家沟的金伯利岩以及吕梁山中宁静盆地裂变径迹数据和较远地区的浑源、太原、祁县、临汾等地区的岩浆岩年龄数据等。将所统计和遴选的相关测年数据，汇集整理成表（表1）并做年龄时序对比图（图10）。
表1 鄂尔多斯盆地东部及邻区测年数据统计

Table 1 Statistical table of dating data in eastern Ordos Basin

地区 数据 / Ma 测年方法 资料来源

相邻

地区

临县

紫金山岩体

 132.2 Rb-Sr等时线 阎国翰等［37］
293.2；132.3；125.3 SHRIMP U-Pb 杨永恒［38］
138.3 LA-ICP-MS U-Pb 肖媛媛等［39］
127.2 SHRIMP U-Pb YING等［40］
343.0； 132.3； 125.0； 293.0 SHRIMP U-Pb 杨兴科等［41］
136.7 LA-ICP-MS U-Pb 张宏法等［42］
133.7；120.4 LA-ICP-MS U-Pb 刘静［43］
136.7 SHRIMP U-Pb 陈刚等［44］
134.7 SHRIMP U-Pb 王亚莹等［45］

较近

地区

 吕梁山 71.0；75.0；124.0；94.0；112.0；49.0；123.0；123.0；120.0；43.0；183.0；128.0 裂变径迹测年 赵俊峰等［34］
108.9；120.6；94.9；113.9；48.9；82.1；138.7；50.6；104.6；39.9；42.3；61.5； 裂变径迹测年 任星民等［35］
58.0；40.0；30.0；23.0 裂变径迹测年 李建星等［36］

较远

地区

 浑源岔口 150.9 LA-ICP-MS U-Pb 祁凯［46］
浑源六棱山 137.9 LA-ICP-MS U-Pb 祁凯［46］
临汾孤峰山 132.2 LA-ICP-MS U-Pb 齐玥等［47］
临汾二峰山 130.0 LA-ICP-MS U-Pb 霍腾飞等［48］
临汾塔儿山 124.9 40Ar-39Ar 许文良等［49］
太原狐偃山 130.0 LA-ICP-MS U-Pb 霍腾飞等［48］
129.0 LA-ICP-MS U-Pb 何佳佳等［50］
图10 鄂尔多斯盆地东部及邻区不同地区岩浆岩测年数据统计对比

Fig.10 Statistical comparison of magmatic rock dating data in different areas of eastern Ordos Basin and adjacent areas

在盆地东部和相邻区诸多测年数据中，除少部分大于200 Ma的年龄数据外，多数年龄在120~160 Ma之间，表明在晚侏罗世晚期和早白垩世早期，该区域构造—岩浆活动较为频繁；较近地区测年数据主要为140 Ma以来，其中较新年龄主要来自反映吕梁山隆升的裂变径迹年龄数据［34-36］；相对较远地区测年数据年龄也较为集中，多数在140~120 Ma之间。可见，在研究区之东较广阔的地区，大部分年龄数据都晚于前述背斜形成的时间下限（早中侏罗世之后）和盆地整体东高西低构造格局开始发育的时限（晚侏罗世以来），较多分布在140~110 Ma的早白垩世早期，集中分布在135~125 Ma（图10）。这表明，在鄂尔多斯盆地东部和之东较广阔地区，中侏罗世之后较强烈的构造隆升和岩浆活动主要发生于135~125 Ma期间，据此可认为高家堡背斜构造主要形成于135~125 Ma的早白垩世早期。

4.2.2　成因模式

前述高家堡背斜构造的主要特征及其发生的区域背景和形成的地质条件，是讨论和构建该背斜构造成因模式的主要依据和基础。梳理和总结前述相关研究，将其要点归纳如下：① 加里东期在寒武系—奥陶系形成的近南北向微小断裂，普遍存在于鄂尔多斯盆地内部的不同地区。② 在高家堡背斜内部的奥陶系马三段膏盐岩层遭后期改造，较背斜区之外膏盐岩显著增厚。③ 高家堡背斜所在部位断裂较邻区更为发育；以马三段膏盐岩层为界，之上与其下构造变形和结构差异明显：下部寒武系—奥陶系断裂较大、数量较多，具断隆结构，后期背斜的形成使此先成断裂活化和规模增强；中上部石炭系—侏罗系背斜形态较完整，断裂较小、数量减少，属褶皱相关断裂。④ 高家堡背斜构造为同一地质作用一期形成，主要形成于135~125 Ma的早白垩世早期。⑤ 高家堡背斜处于东高西低伊陕大斜坡东部，在早白垩世该区和之东地域东高西低地势高差更大。⑥ 在早白垩世，研究区马三段膏盐岩层埋深已超过3 000 m，具有良好的流动性和可塑性。
综合分析以上各因素认为，在早白垩世，现今盆地东部和之东较广阔地区，构造变动和隆升—剥蚀进一步增强、岩浆活动频繁，造成了高差较大的东高西低区域地势，打破了地层的原有平衡状态，引发层状结构沉积层的重力不稳定；受135~125 Ma期间某期较强烈构造—岩浆活动的触发影响，处于临界状态的上覆巨厚地层沿深部易于塑性流变的马三段膏盐层自东向西滑动，在寒武系—奥陶系先成南北向断裂发育处受阻、断裂随即活化并向上下延伸，马三段膏盐岩层聚积增厚上拱，形成了底辟式背斜构造（图11）。此背斜构造卷入褶皱变形的地层厚度大、各层系背斜形态相似，同时伴生有微小断裂；受地层围限压力由深到浅减小趋势的影响，各层系背斜隆起的幅度和宽度在中部大致相当，在浅部有所增大。
图11 高家堡三维地震勘探区背斜构造形成模式图（层位说明见图3）

（see Fig.3 for stratigraphic description）

Fig.11 Formation model diagram of anticlinal structure in Gaojiapu 3D seismic exploration area

尚需说明的是，本文认为高家堡背斜构造为同一地质作用一期形成，主要是指上覆巨厚地层沿马三段膏盐岩层发生较大范围的层间滑动，遇到先存南北向断裂受阻、膏盐岩层聚积增厚上拱在马三段之上地层形成底辟式背斜。即此底辟式背斜的形成，应在一期相对连续的过程中完成。但在此过程之前，高家堡背斜之东的较广阔地区，可能反复发生过多幕次上覆地层沿马三段膏盐岩的层间滑动—停止、再层间滑动—又停止的构造变动。此变动过程可能期次多、时间长，每一期变动都会使层间滑动的范围向西扩展，并在其间有可能形成与高家堡背斜类似但规模有别的背斜构造。在高家堡三维地震勘探区之东，二维地震资料所见到的规模相对较小的近南北向背斜的形成可能与之相关。这也为本文的讨论和认知提供佐证。

4.3　油气赋存—成藏条件分析

多种地球化学测试分析表明，马四段盐下天然气藏的烃类主要源于马家沟组自身发育的海相烃源岩［10，17-18］，即马家沟组盐下气藏主要属自生自储的油型气。对盆地热演化史的综合研究揭示，早白垩世的构造热事件使盆地达到最高热演化，致使下古生界、上古生界和中生界３套主要烃源岩进入主生烃期，也是盆地的主成藏期［54］。对盆地中东部奥陶系气藏的研究也表明天然气成藏主要发生在早白垩世［55］。结合前述高家堡背斜构造形成于135~125 Ma早白垩世早期的认识，表明背斜构造的形成期与油气充注的主成藏期在时间上相匹配。作为正向地形的背斜构造是油气运聚的指向和油气成藏的有利部位。
在背斜构造形成过程中，地层褶皱变形和伴生的系列断层和构造裂缝，既有效改善了储层物性，有利于油气的富集成藏；同时，加强了上下不同成油气层系之间的连通性，使下部层系的油气有可能运移至其上部地层中聚集成藏，从而改变了盆地三大成油气层系之间油气各自相对独立聚集成藏的主体特征和现状，这是在该区油气勘探特别值得注意的。
高家堡背斜带的构造活动南部强于北部，对油气的赋存成藏有较明显的影响。对该背斜带由南向北依次分布的米探2井、神85井和米探1井进行剖析，在米探2井中识别出穿透上部盖层的破坏断裂明显多于米探1井。分析认为，由于后期的背斜构造活动导致高家堡下古生界断裂活化加强，在背斜构造活动性较强的南部，挤压性断裂活动和改造较强，部分断裂已穿透上覆盖层不利于下古生界油气的保存、聚集成藏，但在其上层系可能有来自下部油型气的聚集；在背斜构造北部，由于背斜活动相对较弱，破坏断裂较少，而沟通下部烃源岩与马四段储层的通源断裂较发育，有利于油气的保存和聚集成藏。
综上所述，油气的赋存—成藏受多种地质因素的综合影响。背斜构造的形成和特征对三维区内油气的影响可概括为：背斜构造总体是油气运移、聚集和成藏的有利部位，褶皱相关断层的发育促使了地层储集性能的改善和上下层系之间的连通，有利于油气在较多的层系聚集成藏；在背斜带不同部位构造活动的不同，会使背斜构造的油气聚集因地而异。

5 结论

（1）鄂尔多斯盆地东部高家堡背斜长轴呈近南北向，延展长度已超出三维区，呈东陡西缓的不对称样式，卷入变形的地层直达地表；除背斜内部膏盐岩增厚外，各层系的厚度与背斜带之外无明显变化；各层系背斜形态相似、隆起幅度和宽度相当；以马三段膏盐岩层为界，其上背斜形态完整，其下呈断隆结构。
--引用第三方内容--

（2） 在背斜构造部位断裂发育、数量较多，但在不同深度断裂的规模和数量明显有别：在下古生界断裂规模较大、数量较多，后期背斜形成加强了此先成断裂的活动和规模；在之上地层断裂规模较小、数量明显减少，断裂的形成与背斜活动有成因联系，属褶皱相关断裂。

（3） 根据卷入高家堡背斜变形的地层时代约束，确定其形成晚于早中侏罗纪；结合区域构造事件和岩浆活动等测试年龄综合分析，认为该背斜构造形成于135~125 Ma的早白垩世，显示主要为同一地质作用同期形成的构造特点。

（4）高家堡背斜构造的形成过程和构造属性是：在区域东高西低重力不稳定大背景下，上覆巨厚地层沿深部马三段膏盐层滑动，在奥陶系先成南北向断裂发育处受阻、膏盐岩层聚积增厚上拱，形成了底辟式背斜构造。

（5）高家堡背斜构造为油气运移、聚集和成藏的有利部位，褶皱相关断层的发育促进了地层储集性能的改善和上下层系之间的连通，有利于油气在较多的层系聚集成藏；构造活动在空间的不同，会使背斜构造带的油气聚集因地而异。

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