譚 荃，傅 恒，林亞尼

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川 成都 610059)

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塔里木盆地奧陶系中統(tǒng)一間房組沉積相及其展布

譚 荃，傅 恒，林亞尼

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川 成都 610059)

作為塔里木盆地重要的油氣儲(chǔ)集層之一的奧陶系碳酸鹽巖，眾多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，但對(duì)塔里木奧陶系中統(tǒng)一間房組的研究上存在一些異議.本研究在充分吸收前人成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合該地區(qū)的構(gòu)造演化，尤其是加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕的影響，在單井資料和地震資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用層序地層學(xué)和生物地層學(xué)手段，對(duì)一間房組的沉積特征進(jìn)行深入的研究，揭示它的沉積相類(lèi)型以及其在平面上的分布格局：塔中開(kāi)闊臺(tái)地-臺(tái)間陸棚-塔北開(kāi)闊臺(tái)地-臺(tái)緣斜坡-盆地(由西向東)，為下一步的勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù).

一間房組;開(kāi)闊臺(tái)地;生物礁;臺(tái)地邊緣

塔里木盆地油氣資源潛力巨大，其中重要的油氣儲(chǔ)集層段之一便是奧陶系的碳酸鹽巖層段[1].隨著對(duì)塔里木盆地研究的不斷深入，目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)大型油氣田，如塔河油田、塔中油氣田及和田油氣田等，由于最近在麥蓋提斜坡和巴楚隆起等地奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層的研究中均取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，對(duì)整個(gè)塔里木盆地奧陶系的碳酸鹽巖的研究起到了極大的鼓舞作用，尤其是以前研究較少的中央隆起帶地區(qū).

多年來(lái)，許多專(zhuān)家學(xué)者認(rèn)為在塔里木盆地中央隆起帶(巴楚隆起、卡塔克隆起、古城墟隆起)上缺失一間房組，總計(jì)缺少了8到11個(gè)牙形石帶[2，3].直到對(duì)塔中88井及古隆1井的研究，才確定了塔里木盆地中央隆起帶一間房組的存在[4].

圖1 塔里木盆地區(qū)域地質(zhì)圖
Fig.1 Regional geological map of Tarim basin

一間房組作為奧陶系碳酸鹽巖的一個(gè)重要組成部分，對(duì)于它的研究相對(duì)于奧陶系其他各組較少.本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造背景，主要通過(guò)層序地層學(xué)和地震地層學(xué)手段，對(duì)奧陶系中統(tǒng)一間房組的沉積相類(lèi)型及其展布進(jìn)行更加深入的探究，以期能找出一間房組優(yōu)質(zhì)碳酸鹽儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)帶，為下一步的勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù).

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔里木盆地是在太古宙古陸核的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多期構(gòu)造活動(dòng)，在不同時(shí)代沉積形成的大型克拉通盆地.由圖1可以看出，塔里木盆地與多個(gè)微陸塊相接，陸塊之間的碰撞和擠壓使塔里木盆地內(nèi)部產(chǎn)生南北向的擠壓力和橫向的剪切力，其中占主導(dǎo)地位的是南北向的擠壓力，將盆地劃分為兩大坳陷和三大隆起,是歷經(jīng)多期且多種構(gòu)造背景下堆疊的大型復(fù)合盆地[5].同時(shí)盆地內(nèi)部的構(gòu)造演化受到北緣古天山活動(dòng)大陸邊緣(古亞洲洋)和南緣含中昆侖島弧在內(nèi)的青藏高原(特提斯洋)不同時(shí)代微陸塊的碰撞造山運(yùn)動(dòng)控制[6].

塔里木盆地奧陶紀(jì)期間按時(shí)間順序先后經(jīng)歷了加里東早期運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕、加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕和加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕總共3次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕對(duì)塔里木盆地奧陶系一間房組的沉積占主導(dǎo)控制作用.加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕使塔里木陸塊內(nèi)部產(chǎn)生褶皺，平坦的碳酸鹽臺(tái)地逐漸演變?yōu)槁∑饏^(qū)和坳陷區(qū)相互交錯(cuò)的格局，在此過(guò)程中形成了塔中和塔北這兩個(gè)碳酸鹽臺(tái)地以及夾在中間的柯坪塔格—順托果勒臺(tái)間坳陷.因此塔里木盆地奧陶系沉積相能夠典型的概況為“西臺(tái)東盆和和中間斜坡過(guò)渡帶”[7].由于擠壓力主要作用于塔里木盆地南部，加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕的影響在塔中地區(qū)表現(xiàn)得更加明顯，使塔中局部高隆起區(qū)以及巴麥古隆起受到強(qiáng)烈的抬升作用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的暴露和剝蝕，最終缺失一間房組.

2 沉積相分布

由于塔北地區(qū)剝蝕殆盡，塔北地區(qū)為盆地相泥質(zhì)沉積，本次研究重點(diǎn)集中在塔中地區(qū).通過(guò)對(duì)單井資料(圖2)和地震資料(圖3)的解釋及對(duì)比(一間房組相當(dāng)于層序地層學(xué)劃分方案中的三級(jí)層序SQ4)，塔里木盆地一間房組共識(shí)別出3個(gè)主要沉積相以及6個(gè)亞相和12個(gè)微相(表1).

表1 塔里木盆地奧陶系一間房組沉積相劃分

2.1 開(kāi)闊臺(tái)地

開(kāi)闊臺(tái)地相主要發(fā)育在碳酸鹽臺(tái)地的近岸區(qū)，該環(huán)境的主要特征有水體深度較淺、水體流通性好、正常鹽度范圍[8].臺(tái)地邊緣后的開(kāi)放潟湖、海灣等是形成開(kāi)闊臺(tái)地的有利環(huán)境,其能量中等，適合多種生物生長(zhǎng)，以廣鹽度生物居多，以沉積不同能量級(jí)別的灰?guī)r為特征，適合造礁生物和居礁生物的生長(zhǎng)和發(fā)育.由于沉積環(huán)境的不同，該組內(nèi)發(fā)育了以下三種亞相.

從圖2可以看出，在自然伽馬曲線上，開(kāi)闊臺(tái)地相曲線光滑，間或出現(xiàn)微鋸齒狀，總體值較低；而電阻率曲線則微齒狀且波動(dòng)較大，呈中低值；地震相特征由圖3可知，該地區(qū)主要表現(xiàn)為席狀平行、亞平行結(jié)構(gòu)或丘狀雜亂反射構(gòu)型，連續(xù)性差-中等，振幅弱-中等，頻率中等.這些現(xiàn)象顯示開(kāi)闊臺(tái)地相內(nèi)發(fā)育較純的灰?guī)r段，泥質(zhì)含量少.

圖2 塔里木盆地一間房組沉積相典型連井對(duì)比
Fig.2 Contrast of Sedimentary facies of Yijianfang formation between typical wells in Tarim basin

圖3 塔里木盆地一間房組(SQ4)地震剖面圖
Fig.3 Seismic profile of Yijianfang formation(SQ4)in Tarim basin

2.1.1 臺(tái) 坪

開(kāi)闊臺(tái)地中水動(dòng)力條件較弱的灘間是臺(tái)坪發(fā)育的主要場(chǎng)所，受海水鹽度和成分的影響，主要沉積有微晶灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r兩種，根據(jù)沉積物的不同可分為兩個(gè)微相：灰坪和云灰坪.一間房組臺(tái)坪相沉積環(huán)境主要是以淺海沉積為主，較少暴露，蒸發(fā)量較少，缺少白云巖化的條件，因此主要發(fā)育灰坪，云灰坪基本不發(fā)育.

2.1.2 臺(tái)內(nèi)灘

一間房組臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育在開(kāi)闊臺(tái)地水動(dòng)力條件較強(qiáng)的淺灘部位，早先沉積的各類(lèi)灰?guī)r被波浪、潮汐作用破碎、搬運(yùn)、簸選以及再沉積.按成分可分為砂屑灘、鮞粒灘、礫屑灘、生屑(藻屑)灘這四種微相類(lèi)型.

2.1.3 臺(tái)內(nèi)礁

臺(tái)內(nèi)礁一般是指開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)的碳酸鹽巖隆起，因?yàn)槠湫螒B(tài)像一個(gè)凸起的小點(diǎn)，且面積小，又被形象的稱為點(diǎn)礁，也有人稱其為斑礁或者補(bǔ)丁礁.通常較高的水體環(huán)境比較適宜它的形成，臺(tái)內(nèi)礁的形成通常跟造礁生物和居礁生物的活動(dòng)有關(guān)，可按成因分為粘結(jié)巖、骨架巖以及障積巖[9].

骨架巖的形成與造架生物的活動(dòng)息息相關(guān)，由于其生長(zhǎng)在能量較高的水體中，通常造架生物會(huì)彼此連接、粘連而組成具有抗浪功能的骨架.這種生物骨架可以保證生物礁的生長(zhǎng)，不至于被風(fēng)浪打散，為大型生物礁的形成提供保護(hù)，以鈣質(zhì)海綿和藻類(lèi)(圖4a、b)為主的造架生物的存在在一定程度上制約著生物礁的形成[10].居礁生物是生物礁發(fā)育的另一重要影響因素，腕足、介行蟲(chóng)、腹足和棘皮等居礁生物(圖4c、d)的存在和生長(zhǎng)有利于促進(jìn)大型生物礁的形成[11].一間房組內(nèi)的生物礁灰?guī)r主要發(fā)育在其上部，主要巖性是以海綿礁灰?guī)r和珊瑚礁灰?guī)r為主.

粘結(jié)巖的形成機(jī)制主要是通過(guò)藻類(lèi)分泌粘液，經(jīng)過(guò)一系列的生物和化學(xué)作用，在生物體或生物碎屑周?chē)⑿纬商妓釒r沉淀，同時(shí)伴隨灰泥對(duì)生物遺骸內(nèi)體腔及空隙的填充而形成的一種礁巖[12].在本組內(nèi)主要發(fā)育席狀和結(jié)核狀的藻粘結(jié)灰?guī)r.

圖4 塔里木盆地一間房組部分巖芯薄片
Fig.4 Parts of core slices of Yijianfang formation in Tarim basin

障積巖以枝狀和瘤狀藻類(lèi)為主，同時(shí)包括部分苔蘚蟲(chóng)和海百合等原地帶根莖生物，通過(guò)自身的阻礙作用使碳酸巖在生物體周?chē)恋砘蚨逊e成巖，同時(shí)生物遺體的內(nèi)部和粒間孔隙及縫洞被灰泥雜基充填[13].

2.2 臺(tái)地邊緣

臺(tái)地邊緣相通常的發(fā)育條件為水深較淺、透光性好、波浪作用強(qiáng)、水體能量高，根據(jù)發(fā)育的位置可分為臺(tái)地邊緣礁和臺(tái)地邊緣淺灘兩種，均屬于臺(tái)地和斜坡之間的過(guò)渡相帶.

由圖2可知該地區(qū)臺(tái)地邊緣相在自然伽馬曲線上通常呈微齒狀箱型、平直型低值；由圖3可以看出臺(tái)地邊緣地震相主要以不規(guī)則雜亂反射結(jié)構(gòu)為主，偶見(jiàn)楔狀前積構(gòu)型，振幅弱-中等，連續(xù)性差-中等，中等頻率.表明臺(tái)地邊緣相區(qū)沉積物以灰?guī)r為主，沉積過(guò)程受海平面升降變化影響.

2.2.1 臺(tái)地邊緣礁

臺(tái)地邊緣礁是發(fā)育在臺(tái)地邊緣的生物建隆，由于波浪作用強(qiáng)烈，多為抗浪能力強(qiáng)的骨架巖，沿著臺(tái)地邊緣呈現(xiàn)出條帶狀分布.當(dāng)生物礁生長(zhǎng)到浪基面之上時(shí)，波浪的破碎和運(yùn)移作用使臺(tái)地邊緣在縱向上常出現(xiàn)臺(tái)地邊緣礁和臺(tái)緣淺灘交替出現(xiàn)的沉積序列(圖5)，主要為海綿礁灰?guī)r(骨架巖).

圖5 沙109 井一間房組沉積序列(6247.99-6254.43m)
Fig.5 Sedimentary sequence of Yijianfang formation in well s109

2.2.2 臺(tái)地邊緣淺灘

臺(tái)地邊緣淺灘主要發(fā)育在臺(tái)緣礁后的淺水環(huán)境中.由于水體淺，同時(shí)在高能水流作用的控制下灘體的垂向堆積受到抑制，只能橫向上向開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)部推進(jìn).強(qiáng)烈的波浪作用使顆粒間的灰泥被高能動(dòng)蕩水體淘洗沖走，在化學(xué)沉淀的亮晶方解石的膠結(jié)作用下粒間間隙被充填，巖性主要為亮晶顆粒灰?guī)r.按顆粒類(lèi)型及大小可將臺(tái)緣灘分為五類(lèi)(見(jiàn)表1)，在本組內(nèi)大量發(fā)育生屑灘.

2.3 盆地

盆地是遠(yuǎn)離陸棚且水深在數(shù)百米以上的半深海—深海區(qū)域，根據(jù)沉積物源補(bǔ)給是否充足，可分為欠補(bǔ)償盆地和濁積盆地，本地區(qū)發(fā)育欠補(bǔ)償盆地.

欠補(bǔ)償盆地由于遠(yuǎn)離物源，沉積速率低，即使有較大的可容空間，也只有較小的沉積厚度.由圖2可知，該相帶巖性以灰黑色泥巖及碳質(zhì)泥巖為主且富含筆石化石[14]，為盆地泥微相.自然伽馬曲線呈不規(guī)則鋸齒狀，中—高值，起伏劇烈，見(jiàn)尖峰狀；電阻率曲線齒狀、尖峰狀，呈中高值.圖3可知地震相特征以席狀披蓋平行結(jié)構(gòu)為主，振幅較小，連續(xù)性好，中頻.自然伽馬曲線的尖峰狀表明泥質(zhì)灰?guī)r到泥巖的突變，席狀披蓋平行結(jié)構(gòu)說(shuō)明該相帶內(nèi)沉積穩(wěn)定.

3 沉積相展布

塔里木盆地奧陶系一間房組在加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕的影響下，麥蓋提斜坡、巴楚隆起、卡塔克隆起北部由于區(qū)域性抬升被剝蝕殆盡；而阿瓦提斷陷、塘沽巴斯坳陷、順托果勒低隆、古城墟隆起及沙雅隆起等地所發(fā)育的臺(tái)地相區(qū)得到較好的保存，厚度范圍為50m到155m.臺(tái)地邊緣發(fā)育在沙32井-托普2井-哈得5井-塔中34井一線，向東依次發(fā)育斜坡相和盆地相，地層厚度普遍由100m左右下降到50m以下，反映出一間房組臺(tái)緣斜坡坡度不大、厚度薄的特征.由于沉積環(huán)境對(duì)沉積相及沉積物的控制作用，在開(kāi)闊臺(tái)地相區(qū)，巖性主要為灰、黃灰色亮晶砂屑灰?guī)r、砂屑泥晶灰?guī)r、海綿礁灰?guī)r；在臺(tái)地邊緣相區(qū)，巖性為微晶灰?guī)r夾藻粘結(jié)灰?guī)r和海綿礁灰?guī)r為主，生物非常豐富，主要發(fā)育海綿及各種藻類(lèi)；在滿加爾坳陷盆地相區(qū)，沉積物以泥質(zhì)為主，含筆石化石，厚度較小.

根據(jù)前面對(duì)塔里木盆地奧陶系中統(tǒng)一間房組各個(gè)沉積相的研究，包括其沉積相的分布格局，結(jié)合碳酸鹽臺(tái)地性質(zhì)或盆地性質(zhì)的差異，參照當(dāng)時(shí)的古沉積環(huán)境及古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，繪制出塔里木盆地奧陶系一間房組沉積平面展布圖(圖6)，從圖中可以清楚看出塔里木盆地奧陶系一間房組沉積相展布規(guī)律(由西向東)為：塔中開(kāi)闊臺(tái)地-臺(tái)間陸棚-塔北開(kāi)闊臺(tái)地-臺(tái)緣斜坡-盆地.

圖6 塔里木盆地一間房組(SQ4)沉積相平面展布圖
Fig.6 Planar distribution of sedimentary facies of Yijianfang(SQ4) formation in Tarim basin

4 結(jié)果與討論

(1)塔里木盆地奧陶系中統(tǒng)一間房組總體上表現(xiàn)為西臺(tái)東盆的沉積特點(diǎn)，在塔西和塔中地區(qū)廣泛發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相，但是受加里東中期運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造抬升作用影響，在巴麥地區(qū)和卡塔克隆起地區(qū)一間房組遭受大范圍抬升并被暴露剝蝕，僅在阿瓦提斷陷和沙雅隆起、順托果勒低隆、塘沽巴斯坳陷得到較好的保存且地層較厚；在塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶向東一帶發(fā)育臺(tái)緣斜坡窄相帶，厚度中等；一間房組在塔里木盆地東部為深海盆地相區(qū)，沉積類(lèi)型主要為欠補(bǔ)償盆地泥質(zhì)沉積，厚度較薄.

(2)一間房組在塔中地區(qū)主要為開(kāi)闊臺(tái)地相(厚100-200m)，發(fā)育有臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)內(nèi)礁等微相，通過(guò)單井資料、連井沉積相劃分和地震資料，可在古隆1井、古隆2井周?chē)R(shí)別出臺(tái)內(nèi)灘；在塔中偏東一帶主要為臺(tái)地邊緣(厚50-100m)，發(fā)育有臺(tái)緣灘、臺(tái)緣礁等微相，但由于資料限制，不能精確識(shí)別.由于臺(tái)內(nèi)礁、臺(tái)緣礁在后期大氣淡水溶蝕等成巖作用的改造下較其他種類(lèi)灰?guī)r更易形成溶蝕孔、鑄?？椎扔行?chǔ)集空間，隨著油氣的形成和運(yùn)移，這些相帶更易成為油氣富集區(qū).根據(jù)輪南地區(qū)鉆井資料顯示，該地區(qū)油氣產(chǎn)層主要分布在一間房組含礁顆?；?guī)r段[15]，因此應(yīng)把一間房組臺(tái)內(nèi)礁相和臺(tái)緣礁相視為該層位內(nèi)油氣富集的一級(jí)有利區(qū)帶.而臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)緣灘中的鮞粒灘、生屑(藻屑)灘因?yàn)榫哂信c臺(tái)內(nèi)礁和臺(tái)緣礁相似的儲(chǔ)層性質(zhì)，應(yīng)作為該組內(nèi)的二級(jí)有利區(qū)帶.在今后的勘探開(kāi)發(fā)中，如何利用已有資料準(zhǔn)確識(shí)別這些有利區(qū)帶將成為高效開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn).

(3)本次工作未對(duì)一間房組盆地相區(qū)做太多的研究，但資料顯示盆地相區(qū)富含筆石化石，這與四川五峰—龍馬溪組頁(yè)巖有極大的相似之處，這會(huì)不會(huì)成為下一步的研究方向？有待研究.

致謝：本文在寫(xiě)作過(guò)程中，北京瑞智泰克石油技術(shù)有限責(zé)任公司的林才安和陳麗萍高工給予了指導(dǎo)和幫助，在此一并致謝.

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Sedimentary Facies and Distribution of Yijianfang Formation of the Ordovicician in Tarim Basin

TAN Quan, FU Heng, LIN Ya-ni

(College of Energy resources ，Chengdu university of technology,Chengdu,Sichuan,610059)

Many experts and scholars have made indepth research on the carbonate rocks of Ordovicician, one of the important oil and gas reservoirs in tarim basin, but there exist different ideas on the study of yijianfang formation. This reserch is based on previous studies and concerned about the tectonic evolution of the region, especially the influence of Ⅰcurtain of the middle caledonian movement. Depending on the single well data and seismic data ,we have stuied the sedimentary characteristics of yijianfang formation through means of sequence stratigraphy and biostratigraphy,and have summarized the rule of planar distribution of yijianfang formation : open platform in central tarim—shelf between platforms—open platform in north tarim—magin or slope of platform—basin (from west to east), providing the basis for further exploration and development.

Yijianfang formation; open platform; organic reef; margin of platform

1673-5072(2015)01-0070-07

2014-09-15

中國(guó)石化西北分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院協(xié)作項(xiàng)目(KY-S-2008-086)“塔里木盆地下古生界多類(lèi)型儲(chǔ)集體形成與成藏條件研究-塔里木盆地中央隆起帶“O-Z”儲(chǔ)集體形成機(jī)理、主控因素、有利儲(chǔ)集體展布及成藏條件研究”部分成果聯(lián)合資助

譚 荃(1990-)，男，四川南充人，成都理工大學(xué)碩士研究生，主要從事含油氣盆地地震地層學(xué)與層序地層學(xué).

傅 恒(1962-)，男，四川成都人，成都理工大學(xué)能源學(xué)院教授級(jí)高工，主要從事含油氣盆地評(píng)價(jià)、層序地層學(xué)、沉積學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)研究.

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