准噶尔盆地是我国陆上油气资源当量超过100亿吨的四大含油气盆地之一。经过70多年的勘探开发,盆地内埋深浅于4500m的中～浅层探区内油气勘探程度普遍较高,再获勘探大发现的概率越来越小。深层～超深层成为准噶尔盆地油气勘探必然选择。自晚古生代以来,受控于海西～喜山期多期构造运动叠加、改造作用,不同时代、不同类型的原型盆地垂向叠合形成了现今准噶尔大型叠合盆地;多期构造作用伴随着油气生成、运移、聚集、改造甚至破坏的全过程,进而控制着现今油气藏的分布。深层油气勘探面临着一系列关键地质问题。本次研究立足于多期构造控藏的角度,重点聚焦如下3个关键的科学和勘探问题:(1)准噶尔盆地多期构造演化过程及不同演化阶段沉积盆地类型;(2)多期构造叠加、改造作用对油气藏形成和分布的宏观控制作用;(3)深层油气藏分布规律和勘探有利区带。综合最新横跨盆地二维地震和重点探区高精度三维地震资料深层钻井资料及前人研究成果,对准噶尔盆地构造变形几何学、运动学特征,原型盆地发育特征及演化过程,以及多期构造叠加改造控藏作用进行系统研究,(1)运用LandMark地震资料解释系统,追踪地震反射层位,识别断层、区域性构造不整合面及生长地层,编制地层厚度图;(2)运用2D-MOVE软件平衡剖面恢复技术反演不同地质时期构造变形;(3)运用BasinMod软件重建重点生烃凹陷埋藏史和热演化史。获得如下几点新认识。1)在区域构造不整合面识别基础上,厘定了准噶尔盆地构造演化阶段。自二叠纪以来,准噶尔盆地经历了5阶段“伸展-聚敛”构造旋回。每一旋回,盆地应力体制均从早期的伸展或稳定开始,到晚期聚敛造山环境结束。基于格架地震大剖面构造解析和平衡剖面构造恢复,识别了7期明显的区域性构造变形(2期伸展,5挤压)。2期伸展变形分别与早二叠世、早侏罗世造山后应力松弛有关。早二叠世强伸展变形造成盆地内广泛发育地堑-地垒构造与半地堑构造;早侏罗世弱伸展变形主要发生在盆地南部,正断层断距和延伸长度较小,构造活动强度明显弱于早二叠世。5期挤压构造变形分别与晚二叠世、晚三叠世晚期、中侏罗世晚期-晚侏罗世、晚白垩世及晚新生代区域性碰撞/增生造山事件密切相关。总体上,盆地边缘构造变形强烈,以逆冲推覆及褶皱变形为主,盆地中央变形较弱。其中晚侏罗世、晚喜山期区域构造作用分别导致盆地内强烈的褶皱和掀斜作用,整个盆地经历了剧烈调整和改造。目前,准噶尔盆内沉积地层整体呈现南厚北薄楔形几何形态和南低北高的构造格局。2)厘定了准噶尔盆地不同演化阶段盆地原型及时-空域复合-叠合特征。在5阶段周期性“伸展-聚敛”区域构造作用控制下,二叠纪以来准噶尔盆地经历了5个构造-沉积演化阶段。每一演化阶段,盆地由早期的伸展断陷或中性坳陷盆地逐渐演变为挤压性前陆或坳陷盆地;湖盆由早期水进、扩张演变为晚期水退、萎缩;每一构造-沉积旋回层下部沉积地层粒度为自下而上由粗变细的正旋回,上部沉积地层粒度为自下而上由细变粗的反旋回。早二叠世准噶尔盆地为多个次级裂谷盆地组成的复合型盆地,中二叠世演变为裂后坳陷盆地,至晚二叠世成为挤压型坳陷盆地;早三叠世～晚三叠世早期,准噶尔盆地为中性坳陷盆地,晚三叠世晚期转变为弱缩短坳陷和陆内前陆复合盆地;早侏罗世准噶尔盆地为弱伸展坳陷盆地,中侏罗世为中性坳陷盆地,至晚侏罗世演变为陆内前陆复合盆地;早白垩世准噶尔盆地为中性坳陷盆地,晚白垩世演变为挤压性坳陷盆地;古近系准噶尔盆地为中性坳陷盆地,中新世-全新世演变为陆内再生前陆盆地。不同演化阶段不同类型沉积盆地纵向上叠加,形成了典型的叠合盆地。3)深化认识了准噶尔盆地多期构造对油气成藏要素(源、储、盖、圈)、成藏过程(生、排、运、聚)及早期油藏(调整、改造及破坏)的控制作用。在多期构造-沉积旋回,多阶段多类型盆地纵向叠合背景下,准噶尔盆地内形成了多套生、储、盖组合,发育多层多种类型圈闭,发育多套复合疏导体系,造就了准噶尔盆地“满盆”、全层系、多层组含油的格局;发生多期、多区生排烃作用,多期、多方向油气运移及成藏过程;晚期构造变动会调整、改造或破坏早期形成的油藏,使早期形成的油藏进一步复杂化。4)提出深层油气勘探的有利区带。以4500米作为“深层”油气勘探的深度标准,盆地西北缘、腹部和东部探区深层勘探目的层段主要集中在石炭系和二叠系地层中;在盆地南缘探区,“深层”勘探对象主要为白垩系吐谷鲁群区域盖层之下的侏罗系—下白垩统清水河组储集层。靠近生烃中心、位于油气运移优势路径上的深层圈闭,最有可能充注成藏。石炭、二叠系有利区带包括:(1)红车-克百-乌夏断裂带下盘断块圈闭群;(2)紧邻生烃凹陷古隆起迎烃面——如莫索湾凸起周边,夏盐-石西凸起西、南侧,白家海凸起南侧,北三台凸起西侧的构造-岩性圈闭群;(3)生烃凹陷上倾方向地层-岩性圈闭群。侏罗系含油气系统深层勘探有利区带包括:(1)霍-玛-吐断裂带下盘深大构造背斜群,阜康断裂带下盘掩伏构造;(2)前缘斜坡区岩性地层圈闭群。