费尔干纳盆地位于中天山和南天山之间，是天山山系的呈NW走向、形似三角形的山间坳陷盆地，盆地长300 km，宽120 km，面积为3.8×10⁴ km²(图 1)，在构造上分成南部构造带、中央坳陷带以及北部边缘构造带^[1-4]。该盆地自1880年就在其南缘西段的绍尔苏地区发现古近系石油，是中亚地区的一个老油区。1904年找到第1个具工业价值的油田——奇米奥油田，同时，在盆地的南北边缘带上开始开采石油和地蜡。经过一百多年的勘探，该盆地已查明大约53个油气田，约20%分布于盆地北部的边缘构造带上，80%分布于南部构造带上。具有工业油气的产层多分布于侏罗系、白垩系、古近系和新近系中^[5-7]。

图  1  费尔干纳盆地构造纲要图(据文献[8])

Figure 1.  The tectonic outline map of Fergana Basin (from reference [8])

然而，该盆地还没有达到勘探的成熟阶段，盆地内各地的勘探程度亦不同，勘探钻井分布在有限的区域和深度内。南部与东北部勘探程度高；中部由于地层太深，所钻探井较少。同时，费尔干纳盆地是我国石油海外油气战略的目标区之一，又与我国西部(特别是天山山间及南北缘)一些盆地在构造沉积演化等方面有许多相似之处。因此，加强费尔干纳盆地油气成藏与控制因素分析，不仅有利于促进我国“一带一路”背景下的油气资源勘探开发战略合作，亦有利于推动我国天山造山带及邻区油气资源评价与开发^[9]。

费尔干纳盆地是南天山山系中呈负向地形的坳陷，位于天山褶皱系的西端，周缘为山脊环绕。盆地北部，NW倾向的塞维诺—费尔干纳逆冲断层把盆地同查特卡尔、库拉姆山脊相分离。在盆地东北地区，北部纳雷凹陷的形成受分叉于塞维诺—费尔干纳主断层的查特卡尔—阿陶纳克逆冲断层控制。北部俯冲断层带是沿该边缘发育的显著构造变形区。东部范围内NW—SE走向的塔拉斯—费尔干纳断裂是盆地中主要的走滑断层，盆地东部的边界并不十分明显，由该右旋扭转断层延伸出的张性小断层所形成，在深部这些断裂近于垂直，而在剖面的较浅处却形成逆冲性断层。盆地的南侧边界由南倾的如诺罗—费尔干纳逆冲断层所确定，并将盆地内沉积与东西走向的土克斯坦和阿莱山脊分离。沿着该断层的北部边缘发育了一系列凹陷，包括著名的别沃日姆—哈亚达尔坎凹陷和利亚克凹陷，盆地南部如诺罗—费尔干纳断层派生了许多小断裂，这些断裂及大型逆冲断层北侧是盆地中有利的油气勘探远景区。该断层东南方向上发育的上盘包括库尔沙诺—乌兹根凹陷、开诺芬科克德兹尔凹陷和卡拉加奇地块。中央地堑位于盆地轴部位置，其四周被逆冲断层或倒转正断层封隔。另外，其南缘主要分布有南部台阶，北西部为纳曼干台阶和苏别陶台阶^[10-12]。

费尔干纳盆地褶皱、断裂活动受基底断裂和区域构造活动控制，其盖层构造的形成均与古生界褶皱和基底断裂密切相关，并且所有的大型构造都是在古生界的断块构造发生纵向运动时形成的。该盆地褶皱形成于中生代，但到新近纪，当准地台造山区发生大规模断块运动时，这些褶皱被强烈改造。褶皱隆升伴随其轴部遭受剥蚀，有的剥蚀至白垩系，甚至还有的剥蚀至古生界。在这些构造之上大多覆盖了第四系的磨拉石沉积。索赫期之后的地壳运动使第四系下部的地层褶皱变形，成为一些平缓的隆起，在地貌上表现为一些丘陵。费尔干纳盆地是一个典型的压缩盆地，高角度逆断层在盆地南北侧发育。盆地南部几乎每个构造均有挤压现象，而且都是朝南倒转，构造轴部和陡翼均有逆断层和逆掩断层^[10-13]。

费尔干纳盆地的基底大约形成于古生代加里东期，也许是哈萨克斯坦板块南缘的一个碎块，其形成时代比土兰地台(包括前述阿姆达林盆地和现今的南塔吉克—北阿富汗盆地与乌斯丘尔特盆地)大部分地区的基底形成时代稍早。从晚二叠世到三叠纪，费尔干纳盆地由于造山带塌陷作用引起了地体的拉张，并且在狭窄的半地堑中形成了红层和火山碎屑沉积，在基底上形成了一套过渡性地层(图 2)。

图  2  费尔干纳盆地地层系统及构造沉积充填演化综合图(据文献[14])

Figure 2.  2 Integrated stratigraphic column of Fergana Basin (from reference [14])

早—中侏罗世，随着欧亚大陆南缘古特提斯海的拉张，盆地处于被动裂谷期，温暖多雨的湖相平原发育了碎屑岩含煤建造；到晚侏罗世，裂谷作用趋缓，盆地开始整体拗陷，并一直持续至古近纪末。在此期间沉降速率发生过多次变化，沉降作用受连续的构造波动阻止，沉积环境也发生多次海陆交替。沉降最大时期为晚白垩世—古近纪，此时由于特提斯海的海侵，使盆地变成了海相环境，成为费尔干纳海湾。这一时期为盆地盖层形成的主要阶段，形成一套海相高水位碳酸盐岩建造和低水位碎屑岩建造与海陆过渡相—封闭潟湖相碎屑岩建造。

古近纪末，由于古特提斯海的关闭和褶皱造山运动即喜马拉雅造山运动，盆地周边的高山纷纷隆起，使盆地成为一个山间盆地。喜马拉雅造山运动时期的构造沉降作用使盆地沉积了一套巨厚的磨拉石建造并伴随有地层倒转。

盆地由3个不同的构造层系组成：下部为强烈变质的古生界，为褶皱造山条件下形成，构成盆地的基底；中部为角度不整合基底之上的中生界和古近系，为拉张裂谷稳定沉降条件下形成的盆地盖层沉积；最上部为新近系至现今沉积，属于造山阶段的产物，为厚达6 000 m的磨拉石建造^[15]。

费尔干纳盆地主要有3套烃源岩：古近系海相泥岩和泥灰岩，上白垩统乌斯特里奇组区域海侵层和中下侏罗统湖相沼泽相泥页岩^[13-15](图 2)。

古近系海相泥岩和泥灰岩是盆地主要的生油岩系，形成于浅海与潟湖环境，古近系总厚500 m，泥岩与泥灰岩总厚150 m，深度可达4.5~5.5 km。有机碳含量一般为0.4%~0.8%，高者达1%~2%，平均0.59%，氯仿沥青“A”为0.1%，有机质属腐泥型。此外，古近系含大量与石油性质接近的沥青。在白垩纪地层中，生油气源岩为上白垩统的乌斯特里奇组的区域性海侵层，该层富含生物化石，由泥岩和灰岩组成，总厚500~600 m，深度可达5~6 km，有机碳含量为0.26%~0.3%。中、下侏罗统烃源岩为湖相、沼泽相泥页岩、煤系和含煤泥岩，地层总厚220~600 m，其中有工业价值的煤层总厚20~110 m，最深可达6 km。有机碳含量为0.27%~2%，平均0.46%，氯仿沥青“A”为0.039%，有机质属腐殖型，因而以生气为主。

费尔干纳盆地的油气集中于4套含油气储集层系中，即侏罗系、白垩系、古近系及新近系等含油气层序，前2个主要产气，后2个主要产油^[15]。主要储层为古近系的布哈尔组、阿莱组、土耳克斯坦组和里什坦组、苏姆萨尔组砂岩和碳酸盐岩地层。中新—始新统的砂岩和一些灰岩储层占盆地中已发现的最终可采油气的3/4，构成了盆地储量丰富、产能高、分布广泛的产层。从岩性上看，几乎所有的上新统—中新统的储集层都是砂岩，所有渐新统和前古近系的储集层也都是砂岩，而整个盆地中，只有始新统的储集层以碳酸盐岩为主。单个产层的平均有效厚度是9.1 m，平均孔隙度可达16%左右。

在盆地的整个沉积序列中区域性盖层、准区域性盖层和局部盖层都有发育。其中，重要区域性盖层包括上侏罗统泥岩、阿尔布期(K₁)基兹尔皮里雅组泥岩和上始新统—渐新统里什坦组、伊斯法里组以及哈纳巴德组泥岩。新近系储集层被局部盖层和中新统、上新统沉积中的层间泥岩层和泥灰岩等致密岩层所封闭^[13-16]。

油气藏(田)和圈闭类型与盆地中的构造变形和沉积环境有关，可分为构造型、构造—地层型和地层(岩性)型等3大类型油气藏(田)^[16]。费尔干纳盆地在南部和北部构造带上发育有许多褶皱，组成区域性褶皱带，形成背斜构造型油气藏(田)和断裂—背斜复合的构造型油气藏(田)(图 3)。

图  3  费尔干纳盆地南北向构造剖面与油气成藏模式

Figure 3.  The north-south cross-section across Fergana Basin and the conceptual model for hydrocarbon accumulation

由图 3可见，沿大型区域断裂附近发育的区域断裂型油气藏(田)，大多数断裂型油气田属局部构造，呈串珠状分布，有时呈几排沿断层(逆断层)延续数百千米。地层型油气藏(田)主要为岩性及地层遮挡油气藏(田)，如不整合面形成的地层油气藏，此外，盆地新近纪地层中还有地蜡封闭或沥青封闭的油气藏。更多情况是地层(不整合与岩性)和构造(背斜与断裂等)复合形成的构造—地层型油气藏(田)^{[15, 16]}。

盆地中侏罗系烃源岩所生油气初次运移发生在白垩纪，而古新统源岩所生油气在中中新世和晚中新世时才开始运移，喜山运动是二油气次运移动力之一，但它同时也破坏了部分圈闭，从而导致大量烃类气体散失。

侏罗系源岩在早白垩世开始成熟并发生运移，白垩纪晚期达到生油高峰，在盆地东北部由于侧向运移的结果形成了侏罗系气藏，最大运移范围为10 km。有学者认为，盆地南部古生代海相沉积所生油气发生垂向或侧向运移，在侏罗系形成油气藏。由于侏罗系圈闭的封闭性较差，使得油气发生垂向运移于白垩系圈闭储集，这一现象在古近—新近纪地层倒转作用下更加剧烈。

古近系烃源岩在中—晚中新世开始成熟并发生运移，由于地层中沉积相的改变造成的侧向渗透率变化和地层的区域性倾斜，促使油气从盆地中心向构造隆起带(主要分布在盆地边缘)侧向运移，并形成油气藏。

早上新世，全盆地源岩都达到了生烃高峰期，晚中新世—早上新世的构造运动为烃类运移增添了新通道，古近系源岩生成的烃类垂向或侧向运移到已形成的背斜圈闭中，盆地南缘开启的断层带和不整合面作为新的运移通道促使了多种类型油气田的形成。

第四纪早期的构造活动重新控制了盆地内油气田的分布，扭断层破坏了已有的圈闭并为烃类向上覆的新近系储层运移创造了运移通道，在这一运动时期，大量烃类气体散失形成了今天较低的气/液比值。

新近纪的构造运动使地体局部抬升、地层倒转形成圈闭。褶皱作用向盆地中心进一步延伸，并且在上新世时期作用于盆地边缘，在第四纪时作用于更多的盆地中心地区。

根据上述分析，烃类的保存是从晚上新世开始并持续整个第四纪时期；新近纪的构造褶皱、倒转和逆冲，破坏了原有的油气圈闭，促使油气再次运移(图 4)。此外，大量烃类气体在这一时期散失。

图  4  费尔干纳盆地帕尔万塔什油田横剖面图

Figure 4.  Cross-section of Parwan Tash Oilfield in Fergana Basin

通过以上费尔干纳盆地油气地质条件的综合分析，可以获得以下结论与认识：

(1) 费尔干纳盆地主要发育古近系海相泥岩和泥灰岩、上白垩统乌斯特里奇组区域海侵层和中、下侏罗统湖相沼泽相泥页岩等3套烃源岩；

(2) 油气集中于侏罗系、白垩系、古近系及新近系4套含油气储集层系中，其与盆地区域性盖层、准区域性盖层和局部盖层配置较好，形成良好的生储盖组合；

(3) 受构造变形和沉积环境控制，盆地主要发育构造型、构造—地层型和地层(岩性)型等3大类型油气藏(田)；

(4) 侏罗系烃源岩油气运移的关键时刻为晚白垩世，古近系烃源岩油气运移的关键时刻为晚中新世—上新世；

(5) 第四纪早期构造活动控制了盆地内油气田最终分布。其中扭断层破坏了已有圈闭并为烃类向上覆新近系储层运移创造了运移通道而造成大量烃类气体散失。