王一男,陽(yáng)孝法,蔡益棟,張礦明

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083)

塔中I號(hào)坡折帶對(duì)塔中隆起北側(cè)礁灘相發(fā)育分布的影響

王一男,陽(yáng)孝法,蔡益棟,張礦明

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083)

礁等有機(jī)建造所需的生長(zhǎng)條件是基于造礁生物的生存條件的,而所有影響生存條件的因素都是在古地貌階段性不變的前提下發(fā)生作用的,所以古地貌對(duì)一切沉積相的發(fā)育分布的影響具有必然性。以塔中隆起北側(cè)的塔中I號(hào)坡折帶周邊為主要研究范圍,對(duì)上奧陶統(tǒng)良里塔格組礁灘相地層進(jìn)行了重點(diǎn)研究,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)生物礁灘體縱向與橫向都具有一定的發(fā)育分布規(guī)律,且表現(xiàn)出受構(gòu)造古地貌控制的特點(diǎn)。研究區(qū)制約礁灘展布的主要是早奧陶世末 T74界面上的構(gòu)造坡折帶。隨海平面的升降,礁灘相會(huì)表現(xiàn)出一定的發(fā)育期次和營(yíng)建方向的變化,鑒于坡折與礁灘體相互作用的關(guān)系,塔中I號(hào)坡折帶的地形與遷移特征也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

碳酸鹽;礁灘相;古地貌;坡折帶

我國(guó)學(xué)者對(duì)坡折帶的研究最早是從斷坡帶(斷裂坡折帶)開始的。根據(jù)成因,坡折帶可劃分為構(gòu)造坡折帶和沉積坡折帶,兩者上部遭受剝蝕后會(huì)形成更為明顯的坡折(侵蝕坡折帶)。沉積坡折帶是由于不同地區(qū)沉積速率差異從而造成地形坡度突變而形成的[1]。在2000年,林暢松等[2]通過(guò)對(duì)第三紀(jì)渤海灣盆地系統(tǒng)而深入的研究,提出了“構(gòu)造坡折帶”的概念,指出構(gòu)造坡折帶(tectonic slope-break)是由同沉積構(gòu)造長(zhǎng)期活動(dòng)引起的沉積斜坡明顯突變的地帶。構(gòu)造坡折帶可分為斷裂坡折帶和撓曲坡折帶,研究區(qū)的塔中I號(hào)坡折帶屬于構(gòu)造坡折帶中的斷裂坡折帶,主要受到塔中I號(hào)斷裂的控制(圖1)。

圖1 塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)構(gòu)造位置

國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于坡折帶的研究大都以陸相斷陷湖盆為例,闡述了坡折帶對(duì)砂體分布的控制。鄧宏文等[3]在2001年依據(jù)斷裂形態(tài)對(duì)斷坡帶進(jìn)行了分類,并總結(jié)了相對(duì)應(yīng)的低位域沉積體系;王英民等[4]在2002年對(duì)坳陷湖盆坡折帶進(jìn)行了平面和剖面上組合類型地劃分。之后,多個(gè)學(xué)者又從坡折帶入手,針對(duì)多級(jí)坡折帶等特殊個(gè)體和組合類型進(jìn)行了更廣更深入地研究。

Vail[5]在1987年對(duì)陸架坡折的探索以及Van Wagoner[6]在1988年對(duì)沉積濱線坡折的研究,為坡折帶對(duì)海相裂陷盆地邊緣沉積的影響提供了理論基礎(chǔ),本文以海相孤立碳酸鹽臺(tái)地的臺(tái)緣地區(qū)為例,通過(guò)對(duì)礁灘相與坡折帶的發(fā)育分布特征研究,初步論證了坡折帶在海相碳酸鹽沉積中的重要作用,這對(duì)于該區(qū)域有利生油層范圍的劃定與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)有重要意義和價(jià)值。

1 古地貌及坡折帶的形成

一切礁和有機(jī)建造的形成,都與分泌石灰質(zhì)的動(dòng)植物局部茂盛的發(fā)育有關(guān),因此產(chǎn)生礁和建造的最重要原因之一,就是要有能使礁生物群落中的生物蓬勃發(fā)展的合適生態(tài)條件[7]。造礁生物的生長(zhǎng)繁殖需要營(yíng)養(yǎng)的攝取,季風(fēng)、海流、熱帶氣旋可帶來(lái)充足的養(yǎng)分,另外其生存環(huán)境還需要適度的光線、海水溫度、鹽度和溶解氧的含量。經(jīng)研究總結(jié),沉積古地理、構(gòu)造作用、陸源碎屑物注入和海平面變化是控制生物礁發(fā)育的主要因素[8]。與礁灘發(fā)育與海平面變化的時(shí)間相比,受構(gòu)造影響的古地貌(沉積古地理)的演變是一個(gè)較漫長(zhǎng)的過(guò)程,所以在礁灘體發(fā)育期中,古地貌可看作常量,其對(duì)礁灘相發(fā)育分布的影響具有必然性。相對(duì)地,一些學(xué)者把生物礁的“地貌敏感性”作為礁的主要特性之一[9]。

早奧陶世末期塔里木盆地由被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)大陸邊緣,中央隆起帶發(fā)生強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng),塔中I號(hào)、II號(hào)斷裂產(chǎn)生,地壘狀塔中隆起具備雛形,由于海平面開始大幅下降,主壘帶及塔中隆起北坡地區(qū)出露海面,下奧陶統(tǒng)亦遭受不同程度剝蝕,至中晚奧陶世,塔中低凸發(fā)育成為孤立碳酸鹽臺(tái)地。古隆起的存在和不斷生長(zhǎng),往往容易導(dǎo)致在隆起邊緣差異沉降,為坡折帶的形成創(chuàng)造了有利條件[10]。

T74界面是早奧陶世末抬升、剝蝕形成的第一個(gè)區(qū)域分布的不整合面,由于該界面的形成導(dǎo)致塔中地區(qū)缺失地層包括上奧陶統(tǒng)吐木休克組、中奧陶統(tǒng)一間房組和下奧陶統(tǒng)鷹山組上部,從而使上奧陶統(tǒng)良里塔格組與下奧陶統(tǒng)鷹山組在塔中地區(qū)直接接觸,所以部分學(xué)者稱塔中地區(qū)的 T74界面存在于上奧陶統(tǒng)底部。另外塔中地區(qū)下古生界還發(fā)育一期重要不整合,志留紀(jì)加里東運(yùn)動(dòng)晚期使下古生界整體抬升,遭受剝蝕,在塔中地區(qū)形成了奧陶系頂部和志留系底部之間的不整合面 T70。由于 T74界面上形成的古地貌是影響著塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)及礁灘相帶分布的主要因素,所以下面重點(diǎn)對(duì) T74界面的坡折帶發(fā)育狀況進(jìn)行分析。

由于深部斷裂作用,地表形成了明顯轉(zhuǎn)折帶。在海相裂陷盆地邊緣,坡折帶多處于淺水臺(tái)地向深水盆地過(guò)渡地區(qū),水深及地貌位置均為生物建隆發(fā)育提供了良好條件。雖盆地邊緣常為多級(jí)坡折帶的組合,但由于建隆的產(chǎn)生,地貌特征最明顯的往往是盆緣的一條坡折帶,因此與陸相裂陷盆地邊緣相比,坡折帶多級(jí)的特征在海相環(huán)境大大削弱。在塔中隆起北側(cè)最主要的一條坡折帶為塔中 I號(hào)坡折帶,屬于具有撓曲特征的斷裂坡折帶,與塔中 I號(hào)斷裂基本平行,為西北-東南走向,該坡折帶為礁灘相有利發(fā)育帶,由于有機(jī)建造的存在,致使原陡坡狀的地貌反映加劇成斷崖狀。

2 礁灘相發(fā)育分布及與坡折帶的關(guān)聯(lián)

從目前塔中隆起北側(cè)的礁灘儲(chǔ)集體鉆遇情況看,臺(tái)內(nèi)緩坡以及臺(tái)緣地貌坡折帶均有礁灘存在,綜合礁灘相發(fā)育所需的各項(xiàng)條件,說(shuō)明在臺(tái)內(nèi)緩坡及臺(tái)緣坡折帶處,水體深度、溫度、鹽度與破浪能量等條件適合造礁生物的生長(zhǎng),且該環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)充足,使生物礁得以持續(xù)構(gòu)建,受海平面升降及古地貌特征控制,從而形成了多期次的礁灘垂向疊置現(xiàn)象與縱向帶狀分布特性。鑒于坡折帶與礁灘相相互影響關(guān)系,臺(tái)緣區(qū)塔中24井和塔中44井的縱向沉積相疊置反映坡折帶南部發(fā)育了四期生物礁,相應(yīng)地,坡折帶在晚奧陶世發(fā)生了四期次的遷移;塔中82井的單井分析表明塔中 I號(hào)坡折帶北發(fā)育了三期生物礁,因此坡折帶存在三期次遷移。坡折帶的遷移與礁灘相依環(huán)境的發(fā)育是息息相關(guān)的:海平面下降,礁灘相前積,坡折帶向盆內(nèi)遷移;海平面上升,礁灘體向上營(yíng)建,坡折帶向臺(tái)內(nèi)遷移。同一坡折帶遷移期次的不同是海平面升降過(guò)程中坡折帶處地貌縱向變化引起的,據(jù)研究表明,這種地形的相對(duì)差異是受轉(zhuǎn)換構(gòu)造影響而造成。

圖2所示是一條沿塔中 I號(hào)坡折帶的連井剖面,上下兩條線分別為泥質(zhì)條帶灰?guī)r與顆?；?guī)r及顆?；?guī)r與含泥灰?guī)r的巖性界限,該剖面將穿過(guò)的六口井的良里塔格組頂部對(duì)齊,并且只對(duì)良里塔格組地層中礁灘相最發(fā)育的顆?；?guī)r段的沉積相進(jìn)行了連井劃分。從圖2可直觀地看出沿塔中I號(hào)坡折帶礁灘相厚度所發(fā)生的變化,這主要是臺(tái)緣處地形高低起伏引起有機(jī)建造所需條件的改變而造成的。塔中30井及塔中161井處為生物礁的主體發(fā)育區(qū)(此處的“生物礁”為廣義概念,即包括灰泥丘在內(nèi),圖2中的圖例所示為狹義“生物礁”,即只包括骨架礁和障積礁),厚度約100～170m,向兩側(cè)分別延伸成礁(丘)翼等以多相互層為特征的過(guò)渡型微相。在塔中54井與塔中82井處,灰泥丘增多,說(shuō)明在良里塔格中晚期該井位于塔中 I號(hào)坡折帶的凹陷處,水體能量小,且存在大量障積生物和藻類,從塔中44井的障積礁發(fā)育狀況看,此井相發(fā)育位置在當(dāng)時(shí)高于塔中54井與82井,應(yīng)屬于坡折帶上的一個(gè)斜坡過(guò)渡區(qū),可推測(cè)為轉(zhuǎn)換帶。塔中24井與26井處,在良里塔格中晚期明顯處于坡折帶上的高地勢(shì)區(qū),發(fā)育有灰綠色的骨架礁,礁灰?guī)r鏡下薄片為亮晶膠結(jié),遠(yuǎn)比塔中44井的障積巖薄片干凈,且隨后期海退,塔中161井、24井與26井處累積了厚層粒屑灘。根據(jù)圖2所進(jìn)行的良里塔格組沉積環(huán)境的分析,在圖3中可得到更明顯的印證。

圖2 沿塔中I號(hào)坡折帶礁灘相發(fā)育分布剖面

圖3 塔中隆起北臺(tái)地邊緣沉積相平面分布

根據(jù)垂直于塔中I號(hào)坡折帶的塔中3-塔中52-塔中1-塔中24井連井剖面可大體恢復(fù)當(dāng)時(shí)礁灘相發(fā)育的古地貌,并可作為塔中 I號(hào)坡折帶對(duì)礁灘相的相控模式圖(見圖4)。從圖中可鮮明地看出,坡折帶是礁灘相發(fā)育的有利區(qū)帶,在坡折處發(fā)育多期次礁灘復(fù)合體,由臺(tái)緣向臺(tái)內(nèi),尤其是臺(tái)內(nèi)緩坡及臺(tái)內(nèi)洼地處,由于水深等條件適度多有不連續(xù)的礁灘體發(fā)育,且因水體能量減小,灰泥丘及障積礁發(fā)育增多。相控模式圖清晰地反映出礁灘相發(fā)育時(shí)的地貌特征,在臺(tái)緣坡折,良里塔格早期的礁灘體建隆使該處地形聳起,加劇臺(tái)內(nèi)緩坡的地形弧度,這就導(dǎo)致了坡折及礁后斜坡處水體能量等條件的變化,對(duì)后期礁灘相發(fā)育類型及分布造成了影響。

圖4 塔中I號(hào)坡折帶的相控模式

3 結(jié)論

在塔中隆起北側(cè)的臺(tái)地邊緣相帶,良里塔格組礁灘相的發(fā)育以復(fù)合體形式為主,礁(丘)的發(fā)育建立在粒屑灘基礎(chǔ)上,同時(shí)由于灘的覆蓋,礁(丘)也會(huì)停止生長(zhǎng),剖面上就形成了疊置特征,代表了海進(jìn)海退的相變規(guī)律。由于造礁生物繁殖所需要的條件是基于古地貌不變而在不同區(qū)域不斷變化的,所以依古地貌形成了格局不一的相分布,地貌成為了主控因素。塔中I號(hào)坡折帶是同沉積斷裂形成的構(gòu)造坡折帶,其地貌特征為礁灘相發(fā)育提供了良好條件,在坡折處及臺(tái)內(nèi)緩坡都發(fā)育了多期礁灘體,平面上礁灘復(fù)合體呈沿坡折帶的帶狀分布,同一區(qū)帶由于構(gòu)造作用而導(dǎo)致的沉積古地貌的變化會(huì)引起礁灘相組合的變化,由臺(tái)緣向臺(tái)內(nèi)的礁灘相組合也發(fā)生了一定變化,連續(xù)性較差。

塔中I號(hào)坡折帶是礁灘相的有利發(fā)育區(qū)帶,通過(guò)不整合面與古隆起的巖溶控儲(chǔ)區(qū)帶相連通,加上坡折處的同沉積斷裂作用,在該構(gòu)造坡折帶可形成有勘探價(jià)值的構(gòu)造與不整合油氣藏,所以對(duì)多個(gè)不整合界面進(jìn)行古地貌恢復(fù)是以后掌握生油層分布規(guī)律的重要手段,同時(shí)沿坡折對(duì)礁灘體和構(gòu)造特征進(jìn)行精細(xì)描述對(duì)以后該區(qū)域的油氣勘探具有指導(dǎo)性意義。

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編輯:吳官生

TE111.3

A

1673-8217(2010)01-0030-04

2009-04-14;改回日期:2009-09-29

王一男,1985年生,2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)石油工程專業(yè),現(xiàn)為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)在讀研究生,研究方向?yàn)楹蜌馀璧胤治觥?/p>

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“中國(guó)西部典型疊合盆地隆坳格局形成演化與巖性地層圈閉發(fā)育模式”(2006CB202302)。