賀 鋒，林暢松，劉景彥，張字龍

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

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古城地區(qū)碳酸鹽巖沉積特征及其主控因素

賀 鋒1，2，林暢松3，劉景彥3，張字龍1，2

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

通過巖心精細(xì)描述、薄片鑒定、測(cè)井和地震特征及古地貌等分析，認(rèn)為塔里木盆地古城地區(qū)寒武—中晚奧陶世主要處在臺(tái)地—臺(tái)地邊緣—臺(tái)緣斜坡相帶，發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)地邊緣灘(礁灘復(fù)合體)、灘間海、臺(tái)緣斜坡等微相類型。中下奧陶統(tǒng)鷹山組三段臺(tái)緣灘和中上寒武統(tǒng)發(fā)育的縱向疊置的臺(tái)緣丘灘體是有利的沉積相帶，也是下一步勘探的重點(diǎn)。古地貌特征及其演化控制著沉積相帶及礁灘體的分布，臺(tái)緣坡折帶決定了臺(tái)緣帶的分布位置，古地貌高隆區(qū)控制著臺(tái)緣灘的發(fā)育。塔東地區(qū)沉積相演化主要受海平面升降控制，表現(xiàn)為臺(tái)地類型的變化和臺(tái)地邊緣相帶的遷移。探討古城地區(qū)碳酸鹽巖臺(tái)地沉積微相特征及主控因素，圈定有利沉積相帶，對(duì)于該區(qū)下步油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

碳酸鹽巖；沉積相；古地貌；海平面變化；古城地區(qū)；塔里木盆地

0 引 言

塔東地區(qū)海相碳酸鹽巖油氣資源豐富，但勘探程度低，勘探潛力巨大，古城地區(qū)和順南地區(qū)獲得了工業(yè)油氣流，塔東地區(qū)海相碳酸鹽巖逐步成為塔里木盆地石油勘探的熱點(diǎn)之一。前人對(duì)塔里木盆地寒武系—奧陶系海相碳酸鹽巖的層序地層格架、臺(tái)地結(jié)構(gòu)演化、沉積儲(chǔ)層特征及油氣成藏規(guī)律做了大量的研究，認(rèn)為寒武系—奧陶系盆地古地理格局由中西部大型塔西臺(tái)地、東部羅西臺(tái)地以及2個(gè)臺(tái)地之間的塔東深水陸棚和深水盆地相構(gòu)成，為典型的三分結(jié)構(gòu)[1-3]。

臺(tái)地的演化及沉積相的分布對(duì)碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層的發(fā)育具有重要的控制作用，是碳酸鹽巖油氣成藏的關(guān)鍵因素。由于早期塔東地區(qū)鉆井較少，地震資料以二維為主，研究程度相對(duì)較低，對(duì)塔東古城地區(qū)碳酸鹽巖臺(tái)地的沉積演化特征及其主控因素還需要開展深入的研究工作。古城6、古城7和古城8等井的鉆井資料的補(bǔ)充，加之古城地區(qū)新采集的三維地震資料，可更加精細(xì)地刻畫古城地區(qū)碳酸鹽巖沉積相。此次研究綜合各種資料，并采用古地貌特征等方法，探討了古城地區(qū)碳酸鹽巖臺(tái)地沉積微相特征及其主控因素，并圈定有利沉積相帶，可為該區(qū)的后續(xù)油氣勘探提供有力借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

古城地區(qū)位于塔東地區(qū)西部古城低凸起構(gòu)造帶上，鄰近滿加爾生烴凹陷，為長(zhǎng)期繼承性隆起，是油氣運(yùn)移有利指向區(qū)，聚油條件優(yōu)越。古城地區(qū)勘探目標(biāo)為下古生界碳酸鹽巖油氣藏，寒武系—奧陶系碳酸鹽巖主要分布于古城低凸起帶、東南隆起和羅布泊凸起帶[4-6]。近年來，部署的多口鉆井均見到良好油氣顯示，其中，古城6井和古城8井在中下奧陶統(tǒng)鷹山組三段獲工業(yè)油氣流。

2 沉積相類型

從早寒武世到早中奧陶世，古城地區(qū)碳酸鹽巖臺(tái)地經(jīng)歷了緩坡—弱鑲邊臺(tái)地—鑲邊臺(tái)地的發(fā)育過程[4-6]。通過巖心精細(xì)描述、薄片鑒定、測(cè)井和地震特征及古地貌分析，認(rèn)為古城地區(qū)由西向東主要以臺(tái)地相和臺(tái)地邊緣相為主，發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)地邊緣灘(礁灘復(fù)合體)、灘間海等微相類型，東部以盆地相沉積為主。

2.1 臺(tái)地相

碳酸鹽巖臺(tái)地主要分布在古城地區(qū)西側(cè)，可進(jìn)一步劃分出開闊臺(tái)地、半局限臺(tái)地和局限臺(tái)地。開闊臺(tái)地發(fā)育于中晚奧陶世，古城6井鷹一段沉積相以開闊臺(tái)地相為主，巖性以泥晶灰?guī)r和亮晶砂屑灰?guī)r為主(圖1a、b)；局限臺(tái)地主要發(fā)育于中晚寒武世，古城7井上寒武統(tǒng)發(fā)育早成巖階段形成的準(zhǔn)同生期白云巖以及低能環(huán)境微晶灰?guī)r，表現(xiàn)出水流受限、能量較低的局限臺(tái)地沉積(圖1c、d)；半局限臺(tái)地主要發(fā)育于早奧陶世，古城7井蓬萊壩組上部發(fā)育同生期粉—細(xì)白云巖，下部發(fā)育高能亮晶砂屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r及低能泥亮晶灰?guī)r，整體表現(xiàn)出水流不暢，高、低能巖相并存的半局限臺(tái)地特征(圖1e、f)。

圖1 古城地區(qū)不同沉積微相的巖心和薄片特征

2.2 臺(tái)地邊緣相

古城地區(qū)古城4、古城7、古城8井寒武系—中下奧陶統(tǒng)具有典型臺(tái)地邊緣相特征，臺(tái)地邊緣鮞粒灘(圖1g)和生屑灘(圖1h)局部發(fā)育，高能砂屑灘廣泛發(fā)育(圖1i—k)，屬于臺(tái)緣灘微相；巖性主要為泥晶灰?guī)r、藻灰?guī)r以及弱黏結(jié)亮晶砂屑灰?guī)r(圖1l、m)，沉積能量相對(duì)較低，以灘間海微相為主。

臺(tái)緣斜坡位于臺(tái)地邊緣靠淺海盆地一側(cè)的斜坡地帶，巖性主要由深灰色泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)云灰?guī)r夾黑色泥巖組成。在斜坡坡腳處發(fā)育滑塌角礫巖，是該相帶明顯的沉積特征(圖1n)。

2.3 盆地相

②Di Gangi，P．M．，and Wasko，M．，“Steal my idea!Organizational adoption of user innovations from a user innovation community:A case study of Dell Ideastorm”，Decision Support Systems，2009，48(1)，pp．303 ～312．

碳酸鹽巖盆地相主要發(fā)育淺海陸棚和深水盆地相，發(fā)育于古城地區(qū)東部塔東2井—塔東1井一帶(圖1o、p)。

3 地震相及對(duì)應(yīng)的沉積相分析

臺(tái)地區(qū)、臺(tái)地邊緣區(qū)、臺(tái)緣斜坡區(qū)和盆地區(qū)均具有不同的地震反射特征。臺(tái)地區(qū)反射特征為中低頻、中強(qiáng)振幅，平行—亞平行結(jié)構(gòu)；臺(tái)地邊緣常發(fā)育礁灘復(fù)合體，為弱振幅波狀、雜亂、空白反射特征，中上寒武統(tǒng)礁灘復(fù)合體外部呈丘形，內(nèi)部由于能量屏蔽常常呈雜亂反射或空白反射，呈弧形沿臺(tái)地邊緣近南北向分布；臺(tái)緣斜坡相為中—強(qiáng)振幅、前積反射特征；盆地區(qū)為泥巖和頁(yè)巖沉積，呈中—弱振幅、平行、連續(xù)性較好的特征。

4 沉積相展布特征

通過鉆井巖心薄片定相，區(qū)域上進(jìn)行古地貌和地震相分析，結(jié)合古城三維地震屬性分析，編制了該寒武系—中下奧陶統(tǒng)主要地層沉積相。

4.1 寒武系沉積相展布特征

塔東地區(qū)早寒武世主要發(fā)育斜坡—深水盆地相；中寒武世塔東地區(qū)出現(xiàn)臺(tái)地邊緣礁(丘)灘復(fù)合體建隆特征，向西過渡為半局限—局限臺(tái)地，向東為斜坡—盆地相；晚寒武世半局限臺(tái)地演化為局限臺(tái)地相，臺(tái)地邊緣礁(丘)灘復(fù)合體建隆繼續(xù)發(fā)育，且向盆地方向遷移。

4.2 中下奧陶統(tǒng)沉積相展布特征

塔東地區(qū)奧陶系總體處于開闊臺(tái)地背景，廣泛發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)地邊緣灘(灘復(fù)合體)、灘間海等微相類型。下奧陶統(tǒng)蓬萊壩沉積期臺(tái)地類型為半局限臺(tái)地，臺(tái)內(nèi)灘灘體規(guī)模較大；臺(tái)地邊緣相帶較窄，古城8井和古城4井沉積以臺(tái)緣灘為主。鷹山組至一間房組沉積期，臺(tái)地由半局限臺(tái)地開始向開闊臺(tái)地轉(zhuǎn)化。鷹山組下段古城6、古城7、古城8井主要發(fā)育臺(tái)地邊緣高能灘相沉積，鷹山組三段臺(tái)緣規(guī)模最大，臺(tái)地邊緣相帶較寬，可達(dá)40 km，鷹山組三段古城6和古城8井位于不同的臺(tái)緣灘上，臺(tái)緣灘沿著臺(tái)緣呈弧形近南北向展布，是該區(qū)最為有利勘探區(qū)域，也是下步勘探的重點(diǎn)。鷹山組上段臺(tái)地邊緣相開始變窄，寬度為20km，古城7和古城8井發(fā)育臺(tái)緣灘為主，古城6井位于臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)的過渡帶。一間房組發(fā)育生屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r，反映較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境，為臺(tái)地邊緣生屑灘的特征。

4.3 有利沉積相帶

沉積相對(duì)碳酸鹽巖的形成、分布以及儲(chǔ)層物性具有明顯的控制作用，原始的高能相帶為儲(chǔ)集空間的形成提供了巖性基礎(chǔ)。

白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育在碳酸鹽巖臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)地邊緣礁灘體相帶，主要因?yàn)榘自苹黧w更容易進(jìn)入孔滲較好的高能臺(tái)緣帶的顆?；?guī)r，表現(xiàn)出白云巖分布的相控特點(diǎn)。古城臺(tái)地臺(tái)緣邊緣相帶證實(shí)了高能灘相沉積的存在，灘體面積大，臺(tái)地邊緣是有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。古城地區(qū)鷹三段為目前勘探的重點(diǎn)，鷹三段有利儲(chǔ)集相帶主要以臺(tái)緣灘為主，沿著臺(tái)緣帶呈南北向分布，靠NE附近的臺(tái)緣灘為最優(yōu)的有利部位(圖2)。另外，在古城地區(qū)中上寒武統(tǒng)發(fā)育的縱向疊置的臺(tái)緣礁灘體也是有利的沉積相帶，亦是下一步勘探的重點(diǎn)。

圖2 古城地區(qū)下奧陶統(tǒng)鷹山組三段均方根振幅與構(gòu)造疊合

5 沉積微相主控因素

在海相碳酸鹽巖沉積體系中，臺(tái)緣坡折帶決定了臺(tái)緣帶的分布位置，古地貌特征及其演化控制著沉積相帶及礁灘體的分布，海平面的升降控制臺(tái)地類型及礁灘體的縱向變化和橫向遷移。

5.1 古地貌對(duì)沉積相的控制

早寒武沉積期，古城地區(qū)古地貌特征以斜坡為主；中晚寒武才開始建隆，靠近斜坡的地貌高部位為臺(tái)地邊緣相帶區(qū)，主要發(fā)育臺(tái)緣礁灘體；到蓬萊壩沉積期，古地貌地勢(shì)開始變得平緩，鑲邊不明顯，臺(tái)緣帶開始發(fā)育；鷹山組沉積期，碳酸鹽巖開始鑲邊建隆，臺(tái)緣斜坡變陡，臺(tái)緣帶沿坡折帶高隆區(qū)發(fā)育(圖3)。在古城地區(qū)相對(duì)古地貌較高的區(qū)域，相對(duì)海平面較低，水動(dòng)力更足；臺(tái)地邊緣灘和臺(tái)內(nèi)灘都屬于沉積水體能量較高時(shí)的產(chǎn)物。因此，在古地貌相對(duì)較高的地區(qū)砂屑灘更為發(fā)育，而相對(duì)低洼處則為較深水的以泥晶灰?guī)r為主的灘間海沉積。

圖3 古城地區(qū)寒武系—中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖古地貌形態(tài)

5.2 海平面變化對(duì)臺(tái)地類型及臺(tái)緣帶的控制

塔東地區(qū)沉積相演化主要受海平面升降控制，表現(xiàn)為臺(tái)地類型的變化和臺(tái)緣帶的遷移。隨著海平面的上升，臺(tái)地類型變化為由寒武系的局限臺(tái)地—早奧陶統(tǒng)的半局限臺(tái)地—中奧陶統(tǒng)的開闊臺(tái)地。當(dāng)海平面上升時(shí)，臺(tái)緣帶開始變窄；海平面下降，臺(tái)緣帶變寬且向盆地遷移。塔里木盆地海平面存在3次大的海侵和2次較大的海退：早寒武世海侵及中晚寒武海退；早奧陶世第2次海侵及中奧陶世海退；晚奧陶世再次海侵[7-8]。塔東地區(qū)早寒武世主要為斜坡相—深水盆地沉積，臺(tái)緣相不發(fā)育；隨著海平面不斷下降，中晚寒武世時(shí)沉積相格局變?yōu)?半)局限臺(tái)地相—開闊臺(tái)地—臺(tái)緣礁灘相—臺(tái)緣斜坡相、淺海陸棚、盆地相；晚寒武世沉積格局不變，較中寒武世海平面進(jìn)一步下降，臺(tái)地邊緣向盆地內(nèi)遷移。早奧陶世全球海平面開始上升，沉積格局從西向東開始變?yōu)殚_闊臺(tái)地—臺(tái)緣灘相—臺(tái)緣斜坡相—盆地相；一間房組沉積之后隨海平面快速上升，古城臺(tái)地淹沒并消亡(圖4)。

圖4 古城臺(tái)地寒武—奧陶系碳酸鹽巖臺(tái)地沉積演化模式

6 結(jié) 論

(1) 古城地區(qū)主要處在臺(tái)地—臺(tái)緣帶沉積相帶上，廣泛發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)地邊緣灘(礁灘復(fù)合體)、灘間海等微相類型。臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)緣灘是高能的沉積相帶，是后期白云巖化作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。中下奧陶統(tǒng)鷹山組三段臺(tái)緣灘和中上寒武統(tǒng)發(fā)育的縱向疊置的臺(tái)緣丘灘體是有利的沉積相帶，也是下一步勘探的重點(diǎn)。

(2) 臺(tái)緣坡折帶決定了臺(tái)緣帶的分布位置，古地貌特征及其演化控制著沉積相帶及礁灘體的分布，古地貌高隆區(qū)相對(duì)海平面較低洼處淺，水動(dòng)力更足，臺(tái)緣灘更為發(fā)育。相反在相對(duì)低洼處，則是較深水的、以泥晶灰?guī)r為主的灘間海沉積。

(3) 塔東地區(qū)沉積相演化主要受海平面升降控制，表現(xiàn)為臺(tái)地類型及礁灘體的縱向變化和橫向遷移，隨著海平面的變化，碳酸鹽巖臺(tái)地經(jīng)歷了寒武系局限臺(tái)地—早奧陶統(tǒng)半局限臺(tái)地—中奧陶統(tǒng)開闊臺(tái)地的演化過程。

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編輯 林樹龍

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.004

20160405；改回日期：20160712

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目“中國(guó)西部疊合盆地深部有效碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成機(jī)制與分布預(yù)測(cè)”(2011CB201100-03)；國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“塔里木盆地古生代古構(gòu)造、古地理演變與成藏效應(yīng)”(41130422)

賀鋒(1984-)，男，工程師，2006年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)資源勘查專業(yè)，2015年畢業(yè)于該校礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事沉積地質(zhì)與盆地分析工作。

TE122.2

A

1006-6535(2016)05-0017-05