申滔 楊雁峰 李輝

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國(guó)石油遼河油田公司歡喜嶺采油廠作業(yè)一大隊(duì)103隊(duì)，遼寧 盤錦 124114）

沙雅隆起寒武系層序與沉積相研究

申滔1楊雁峰2李輝1

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國(guó)石油遼河油田公司歡喜嶺采油廠作業(yè)一大隊(duì)103隊(duì)，遼寧 盤錦 124114）

通過(guò)對(duì)塔里木北部沙雅隆起寒武系近10口井巖心及巖石鏡下薄片觀察和總結(jié)，結(jié)合鉆井、錄井、測(cè)井資料，分析得出該地區(qū)寒武系以劃為7個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐耍ㄖ邢潞浣y(tǒng)以劃為4個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐?，中上寒武統(tǒng)以劃為3個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐耍ＷR(shí)別出該區(qū)白云巖類型主要為粉—微晶云巖、細(xì)—粉晶云巖、粉—細(xì)晶云巖、粗—中晶云巖、顆粒云巖、藻粘結(jié)云巖、砂質(zhì)云巖、葡萄狀云巖、角礫云巖等，結(jié)合沉積物的結(jié)構(gòu)、組分及其組合特征，認(rèn)為該地區(qū)沉積亞相主要為局限臺(tái)地、臺(tái)地邊緣和斜坡。

沙雅隆起 寒武系 沉積相 層序地層學(xué)

0 引言

塔里木盆地及塔北沙雅隆起區(qū)寒武系長(zhǎng)期是我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)，多家單位、許多研究者對(duì)區(qū)內(nèi)寒武系的地層、層序地層、沉積相及儲(chǔ)層開(kāi)展了系統(tǒng)研究，取得了多方面的重要成果，但由于碳酸鹽巖地層本身的復(fù)雜性，也還存在著地層劃分方案尚未完全統(tǒng)一、層序地層劃分方案分歧較大、沉積格局認(rèn)識(shí)有紛爭(zhēng)、從層序及體系域角度較準(zhǔn)確刻劃沉積相及礁灘體和白云巖的平面展布尚顯不足等問(wèn)題，這影響對(duì)區(qū)內(nèi)烴源巖、儲(chǔ)集巖發(fā)育分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)及進(jìn)一步的油氣勘探。建立起合理的層序劃分方案和層序地層格架，更加準(zhǔn)確地揭示出寒武系沉積相的展布和演化規(guī)律，不僅具有重要的理論意義，而且對(duì)于區(qū)內(nèi)寒武系油氣成藏及油氣富集規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)和油氣勘探開(kāi)發(fā)部署具有重要意義，研究和成果將具有良好的推廣應(yīng)用前景，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 地質(zhì)概況

塔北地區(qū)橫跨塔北隆起和庫(kù)車坳陷南緣，是塔里木盆地大型油氣富集區(qū)之一。目前在該區(qū)奧陶系發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大型油氣藏。該地區(qū)寒武系臺(tái)地相沉積厚度超過(guò)1 000 m。近年來(lái)由于勘探力度的加大，許多鉆井鉆遇或鉆穿寒武系，對(duì)該區(qū)寒武系的認(rèn)識(shí)和了解進(jìn)一步加強(qiáng)，最近幾年已于沙雅隆起帶的沙參2井、沙7井及沙6井等井中獲得工業(yè)性油氣流，成效頗好。塔深1井在寒武系埋深7 500 m以下還有油跡顯示，很大程度超過(guò)了目前一般認(rèn)識(shí)的“液態(tài)窗下限”深度，種種現(xiàn)象表明塔北地區(qū)寒武系具有很好的勘探開(kāi)發(fā)前景。沙雅隆起位于塔里木盆地東北部，北為南天山褶皺帶，南面和一個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元帶（中央隆起帶）接壤，東邊以羅布泊以東為邊界，西邊以柯坪、巴楚隆起為界，面積大約為2×105km2。

2 層序地層劃分

J.F.Sarg（2001）［1］發(fā)表的“碳酸鹽巖層序地層學(xué)”一文建立了被動(dòng)大陸邊緣碳酸鹽巖層序地層模式，奠定了碳酸鹽巖層序地層學(xué)的基礎(chǔ)，提出碳酸鹽巖發(fā)育受相對(duì)海平面變化速率和碳酸鹽巖生長(zhǎng)率控制，發(fā)育并進(jìn)型和追補(bǔ)型兩類碳酸鹽巖體系，對(duì)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有重要意義；O.Catuneanu，M.D.Blum，J.P.Bhattacharya et al（2010）［2］提出的層序地層學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，被認(rèn)為是近期層序地層學(xué)領(lǐng)域的重要進(jìn)展，它以相對(duì)海平面變化為參照體系，將一個(gè)層序劃分為海進(jìn)、高位正常海退、強(qiáng)制

海退、低位正常海退等4個(gè)體系域，可以更好地揭示巖相在三維空間的展布和演化。以層序及其體系域甚或高頻層序?yàn)榈葧r(shí)單元來(lái)進(jìn)行沉積相圖編制成為新一代沉積相圖（巖相古地理圖）編制的重要思路，從層序地層學(xué)角度來(lái)認(rèn)識(shí)碳酸鹽巖的發(fā)育和分布，來(lái)認(rèn)識(shí)礁灘相的發(fā)育和分布，已成為一個(gè)成熟的研究思路，將地表露頭精細(xì)解剖、鉆井剖面典型解剖有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)它的有效途徑。海泛面是一個(gè)新老地層的分界面，是層序內(nèi)部準(zhǔn)層序間的分界面，也可以和體系域或?qū)有虻慕缑嬉恢?。其中的初始海泛面和最大海泛面是層序地層中的重要界面。初始海泛面為層序?nèi)部跨過(guò)陸棚的海泛面，其上為海侵體系域的海相沉積，其下可能是低水位或陸棚邊緣體系域的陸棚沉積，也可能是層序界面［3］。

圖1 典型井鉆井剖面層序圖

通過(guò)對(duì)塔里木盆地沙雅隆起英探1井、星火1井、星火2井、橋古102井、橋古1井、塔深2井、塔深1井、于奇6井鉆井剖面的研究，認(rèn)為塔里木盆地北部寒武系以劃分為7個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐?，其中中下寒武統(tǒng)（玉爾吐斯組、肖爾布拉克組、吾松格爾組、沙依里克組，阿瓦塔格組）以劃為4個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐?，中上寒武統(tǒng)（阿瓦塔格組、下丘里塔格組）以劃為3個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐?。以塔?井、橋古102井（圖1）為例：中下寒武統(tǒng)三級(jí)層序Ⅰ：包括下寒武統(tǒng)的玉爾吐斯組和肖爾布拉克組下部地層，層序底界面為震旦紀(jì)末期加里東早期運(yùn)動(dòng)第Ⅰ幕形成的不整合，頂界面為一個(gè)地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面，層序由TST和HST構(gòu)成。中下寒武統(tǒng)三級(jí)層序Ⅱ：包括了下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組中上部地層，底界面為前述的地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面，頂界面為一個(gè)暴露剝蝕凹凸面。中下寒武統(tǒng)三級(jí)層序Ⅲ：包括了下寒武統(tǒng)吾松格爾組和中寒武統(tǒng)沙依里克組，底界面為前述的暴露剝蝕凹凸面，頂界面為一個(gè)巖性轉(zhuǎn)換面。中下寒武統(tǒng)三

級(jí)層序Ⅳ：包括阿瓦塔格組中下部地層，底界面為前述的巖性轉(zhuǎn)換面，頂界面為一個(gè)地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面（圖1a、1b）。中上寒武統(tǒng)三級(jí)層序Ⅰ：包括了阿瓦塔格組上部和下丘里塔格組下部，層序底界面為一個(gè)地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面，頂界面為一個(gè)暴露古土壤成壤面。中上寒武統(tǒng)三級(jí)層序Ⅱ：包括了下丘里塔格組中上部，層序底、頂界面均為暴露古土壤成壤面。中上寒武統(tǒng)三級(jí)層序Ⅲ：包括了下丘里塔格組上部，層序底界面為前述的暴露古土壤成壤面，頂界面為加里東早期運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕形成的不整合侵蝕凹凸面，也因?yàn)轫敳康牟徽锨治g凹凸面致使該層序的上部保存不全（圖1a）。

3 沉積相

沉積相是在一定的沉積環(huán)境中所形成的沉積巖與古生物的組合，是指沉積環(huán)境和該環(huán)境中形成的沉積特征的綜合。沉積相研究是石油地質(zhì)研究中至關(guān)重要的內(nèi)容，其中最主要的目的是為了預(yù)測(cè)油氣生、儲(chǔ)、蓋的分布規(guī)律，為之后的油氣勘探及開(kāi)發(fā)提供有利幫助。此外，沉積相的分析為碳酸鹽巖成巖作用和儲(chǔ)層分析提供了基礎(chǔ)，一般情況下，不同沉積相帶中所形成的沉積物在結(jié)構(gòu)、組分及其組合特征等方面有著明顯的差異，這些差異對(duì)后期成巖作用類型、強(qiáng)度和儲(chǔ)層的演化特征起著決定性作用。為此，特將沉積相分析作為本次儲(chǔ)層研究的主要內(nèi)容之一。

3.1 工區(qū)內(nèi)白云巖類型

國(guó)內(nèi)外存在多種碳酸鹽巖分類方案，而且各不相同。筆者參照曾允孚等人按照碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)—成因的方案［4］，通過(guò)對(duì)塔北地區(qū)鉆井的巖心和巖石薄片觀察與統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)該區(qū)白云巖類型主要為粉—微晶云巖、細(xì)—粉晶云巖、粉—細(xì)晶云巖、粗—中晶云巖、顆粒云巖、藻粘結(jié)云巖、砂質(zhì)云巖、葡萄狀云巖、角礫云巖等。

魯西集團(tuán)有限公司是國(guó)有控股企業(yè)集團(tuán)，發(fā)起設(shè)立的魯西化工集團(tuán)股份有限公司1998年5月在深圳證券交易所上市。目前總資產(chǎn)314億元，職工11000余人。

1）粉—微晶云巖（圖2a）。是同生期高鹽度白云石化產(chǎn)物，可指示潮坪或?yàn)a湖環(huán)境。

2）細(xì)—粉晶云巖（圖2b）。是同生期高鹽度白云石化產(chǎn)物，可指示潮坪或?yàn)a湖環(huán)境。

3）粉—細(xì)晶云巖（圖2c）。白云石晶形好，是淺埋藏白云石化作用的產(chǎn)物，低能微晶灰?guī)r更有利于此類白云石化作用的發(fā)生，可綜合具體情況指示不同的水體稍深的低能環(huán)境。

4）粗—中晶云巖（圖2d）。白云石晶形不好，表面臟，是同生期高鹽度白云石化后經(jīng)后期重結(jié)晶作用的產(chǎn)物，可指示局限臺(tái)地瀉湖潮坪環(huán)境。

5）顆粒云巖（圖2e）。白云石化與同生期高鹽度海水有關(guān)，指示局限臺(tái)地灘相沉積環(huán)境。

6）藻粘結(jié)云巖（圖2f）。白云石化與同生期高鹽度海水有關(guān)，指示局限臺(tái)地潮坪環(huán)境。

7）葡萄狀云巖（圖2g）。葡萄狀云巖的形成可能與成巖早期溶蝕作用有關(guān)，白云石化仍發(fā)生于隨后的高鹽度海水環(huán)境中。

圖2 各類沉積相典型薄片照片圖

3.2 沉積相劃分

根據(jù)巖性特征、組合、鉆井錄井、測(cè)井和沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，塔北沙雅隆起地區(qū)寒武系可識(shí)別出以下幾種沉積相、亞相和微相類型（表1）。

表1 寒武系沉積相劃分表

3.2.1 局限臺(tái)地亞相

局限臺(tái)地亞相環(huán)境水體循環(huán)不暢，水體能量相對(duì)較低，鹽度也不正常。生物種類單調(diào)、稀少；巖性主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖夾藻疊層灰?guī)r、泥晶灰?guī)r。根據(jù)水動(dòng)力條件和地形變化，可進(jìn)一步分為潮坪、瀉湖、臺(tái)內(nèi)灘3個(gè)微相。

潮坪可分為潮上、潮間兩個(gè)帶。潮上帶位于平均高潮面之上，長(zhǎng)期暴露，只有受風(fēng)暴大潮的影響才會(huì)被海水淹沒(méi)。該帶含生物很少，巖石類型主要為泥晶白云巖、細(xì)晶白云巖，形成潮上云坪。白云石多它形—半自形晶，少量自形晶，具霧心亮邊，不含生物化石。偶見(jiàn)自形程度高的白云石，該白云石發(fā)育晶間孔。潮間帶位于平均高潮面和平均低潮面之間，周期性出露和淹沒(méi)。該帶藍(lán)綠藻類比較發(fā)育，見(jiàn)有介形蟲(chóng)，具鳥(niǎo)眼構(gòu)造。巖石類型有灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、藻疊層灰?guī)r、藻凝塊石灰?guī)r、泥亮晶球粒灰?guī)r等。潮間帶上部、下部水體能量和沉積物特征存在差異。潮間帶上部水體能量較低，暴露時(shí)間較長(zhǎng)，干裂、鳥(niǎo)眼構(gòu)造更為發(fā)育。發(fā)育云坪、灰坪、藻坪，多見(jiàn)水平紋層。潮間帶下部水體能量較上部高，暴露時(shí)間短。

局限瀉湖是局限臺(tái)地上的低洼地帶，水體循環(huán)受限，水體能量低，巖石類型以白云質(zhì)泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、球粒泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等為主，夾泥—粉晶白云巖。生物稀少，主要為藍(lán)綠藻、介形蟲(chóng)，少見(jiàn)海綿骨針。發(fā)育的層理類型主要為水平層理，生物潛穴、生物擾動(dòng)發(fā)育，偶見(jiàn)鳥(niǎo)眼構(gòu)造。白云石化主要沿生物擾動(dòng)處發(fā)育。

局限臺(tái)地內(nèi)灘體一般來(lái)說(shuō)不是很發(fā)育。灘體的規(guī)模、數(shù)量都很小，單個(gè)灘體的厚度較薄，一般小于2 m，組成灘的巖石類型為泥—亮晶砂屑灰?guī)r。偶見(jiàn)生屑，為介形蟲(chóng)、三葉蟲(chóng)等，泥、亮晶填隙。參見(jiàn)星火2井沉積相圖（圖3）。

圖3 星火2井沉積相圖

3.2.2 臺(tái)地邊緣

臺(tái)地邊緣可簡(jiǎn)稱“臺(tái)緣”，顧名思義，就是指碳酸鹽臺(tái)地的邊緣部分。臺(tái)地邊緣是碳酸鹽臺(tái)地的一個(gè)重要組成部分，在地理位置上位于主體臺(tái)地與斜坡之間，也就是碳酸鹽陸棚邊緣的鑲邊部分，由臺(tái)緣淺灘或臺(tái)緣礁組成，多沿臺(tái)地邊緣呈條（環(huán)）帶狀、或鏈狀斷續(xù)分布，對(duì)海水循環(huán)和波浪具有限制作用。

3.2.3 斜坡

碳酸鹽斜坡環(huán)境屬于深水碳酸鹽沉積環(huán)境。沉

積物不穩(wěn)定，主要巖石類型為微晶灰?guī)r、砂屑微晶灰?guī)r和碳酸鹽巖角礫巖，陸源物質(zhì)少。生物為廣海生物，大多數(shù)生物碎屑來(lái)自斜坡上方的臺(tái)地邊緣，可見(jiàn)滑動(dòng)變形層理。參見(jiàn)于奇6井沉積相圖（圖4）。

圖4 于奇6井沉積相圖

4 結(jié)論

1）在對(duì)塔里木盆地沙雅隆起寒武系區(qū)內(nèi)野外剖面和主要鉆井所發(fā)育的巖石類型的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，總結(jié)其巖相類型和特征，并結(jié)合研究區(qū)內(nèi)的露頭標(biāo)志、測(cè)井標(biāo)志和古生物學(xué)標(biāo)志，在研究區(qū)寒武系共識(shí)別出局限臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、斜坡等3種沉積亞相。其中以局限臺(tái)地為主要沉積亞相類型（局限臺(tái)地微相以潮坪、瀉湖為主，偶見(jiàn)臺(tái)內(nèi)灘），個(gè)別井（于奇6井）還可識(shí)別出臺(tái)地邊緣。

2）研究區(qū)寒武系層序界面類型主要有加里東早期運(yùn)動(dòng)第Ⅰ幕形成的不整合、地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面、暴露剝蝕凹凸面、巖性巖相轉(zhuǎn)換面和暴露古土壤成壤面等5種類型，以此為基礎(chǔ)對(duì)研究區(qū)寒武系進(jìn)行了層序地層劃分，共劃分出7個(gè)三級(jí)層序，三級(jí)層序均為Ⅰ型層序，主要發(fā)育了海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）。

［1］Sarg J F.The sequence stratigraphy,sedimentology，and economic importance of evaporate-carbonate transition：a review［J］.Sedimentary Geology，2001（140）：9-42.

［2］O.Catuneanu，J.P.Bhattacharya，M.D.Blum et al. Sequencestratigraphy:commongroundafterthreede?cades of development［J］.First Break，2010，28:21-34.

［3］董文玉，李國(guó)蓉，郭川，等.河壩地區(qū)嘉陵江組三級(jí)層序及高頻層序研究［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2012，6（2）：22-24.

［4］曾允孚，夏文杰.沉積巖石學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1986：273.

（編輯：盧櫟羽）

B

2095-1132（2014）06-0020-05

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.006

修訂回稿日期：2014-11-25

中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司科研項(xiàng)目（34400008-13-ZC0607-0012）。

申滔（1987-），碩士研究生，研究方向?yàn)閮?chǔ)層地質(zhì)學(xué)與儲(chǔ)層地球化學(xué)。E-mail：593812481@qq.com。