彭 軍，林 攀，夏青松，李 斌，韓浩東

(1.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)

0 引 言

白云巖儲(chǔ)層在世界范圍內(nèi)占很大比例，約占碳酸鹽巖儲(chǔ)層的50%，尤其在深埋藏環(huán)境下，其所占比例更大[1]。彭軍等通過模擬地層埋藏演化過程中的溶蝕作用，分析了塔里木盆地寒武系碳酸鹽巖溶蝕作用特征及控制因素[2]。近年來，越來越多的學(xué)者意識(shí)到斷層與裂縫活動(dòng)及后期的溶蝕改造，對(duì)白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能及滲流特征有著重要影響，甚至起著決定性作用，尤其是分布受主應(yīng)力控制的構(gòu)造裂縫，其更易形成規(guī)模性的網(wǎng)狀通道。因此,開展構(gòu)造裂縫的分布及精細(xì)研究,對(duì)儲(chǔ)層特征及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)有著積極的指導(dǎo)意義[3-6]。

目前，塔里木盆地北部地區(qū)(簡(jiǎn)稱“塔北地區(qū)”)深部白云巖儲(chǔ)層研究仍然較薄弱。已有的認(rèn)識(shí)主要有：塔北地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育，其中，裂縫型及裂縫-孔洞型儲(chǔ)層是主要的儲(chǔ)層類型，近年來在裂縫型及裂縫-孔洞型儲(chǔ)層中均發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)工業(yè)氣流；塔北地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造裂縫發(fā)育，有利于溶蝕作用的發(fā)生[7]，其斷裂具有多期次、繼承性發(fā)育的特點(diǎn)[8-10]，盆內(nèi)下古生界碳酸鹽巖地層中廣泛分布與構(gòu)造相關(guān)的熱液白云巖儲(chǔ)層[11-13]。熱液活動(dòng)對(duì)油氣成藏的影響已成為目前研究的熱點(diǎn)[14-17]，主要集中在熱液流體對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造，包括碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔洞與裂縫的擴(kuò)溶以及熱液礦物的充填，其中，構(gòu)造熱液白云巖化作用多以鞍狀白云石與自形白云石充填物的出現(xiàn)為特征[11]。近年來塔里木盆地中部地區(qū)(簡(jiǎn)稱“塔中地區(qū)”)和東部地區(qū)寒武系—下奧陶統(tǒng)均已發(fā)現(xiàn)熱液白云巖儲(chǔ)層[18]，而在塔北地區(qū)不僅發(fā)現(xiàn)熱液作用的存在，且具有良好的構(gòu)造條件，其中，有效裂縫溝通為后期白云巖儲(chǔ)層改造提供有利條件[19-20]，這些與斷層相關(guān)的構(gòu)造熱液白云巖儲(chǔ)層往往是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[21-26]。本文通過對(duì)塔北地區(qū)寒武系深部白云巖儲(chǔ)層的構(gòu)造裂縫及其充填特征展開精細(xì)研究，分析研究區(qū)裂縫發(fā)育程度、充填方式及有效性，以期對(duì)深部白云巖儲(chǔ)層被有效裂縫改造的程度與方式有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 塔北地區(qū)寒武系構(gòu)造位置Fig.1 Location of Cambrian Structure in the Northern Tarim Basin

塔北地區(qū)是塔里木盆地中勘探程度最高的地區(qū)之一，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。塔北隆起夾于北部坳陷與庫(kù)車坳陷之間，從西往東依次分布英買力凸起、哈拉哈塘坳陷、輪南凸起等二級(jí)構(gòu)造單元，面積約為54 000 km2(圖1)，其下又分為塔河地區(qū)與天山南地區(qū)，塔河地區(qū)有塔深1(TS1)井、于奇6(YQ6)井鉆遇寒武系，天山南地區(qū)有星火2(XH2)井、大古1(DG1)井鉆遇寒武系。塔北隆起發(fā)育于加里東晚期—海西早期，于海西晚期定型，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使其油氣分布十分復(fù)雜[27-29]。塔北地區(qū)寒武系地層在加里東早期—海西早期抬升并遭受暴露剝蝕，在巖溶作用下形成了良好的縫洞系統(tǒng)；海西晚期地層再次抬升，劇烈的伸展運(yùn)動(dòng)形成了大量的張性斷裂以及火山活動(dòng),從而引起了塔北地區(qū)的構(gòu)造熱液活動(dòng)，形成了塔北地區(qū)復(fù)雜多樣的儲(chǔ)集空間類型。

2 裂縫基本特征

裂縫為巖層沿著裂紋、裂隙、節(jié)理或任何一種面破碎而形成的間隙[30]。按裂縫面與巖芯中線垂直面的夾角可將裂縫分為立縫、平縫、斜縫。根據(jù)巖芯觀察及描述，對(duì)塔北地區(qū)寒武系地層取芯裂縫傾角特征進(jìn)行了較為詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)(圖2)，結(jié)果表明各地區(qū)裂縫發(fā)育的優(yōu)勢(shì)傾角不盡相同。在天山南地區(qū)，裂縫為其主要儲(chǔ)集空間，以立縫為主，平縫較為少見，立縫整體走向大致相同，縫旁常常伴生微裂縫甚至網(wǎng)狀裂縫，少有溶蝕孔洞發(fā)育[圖3(a)～(c)]。與天山南地區(qū)相比，塔河地區(qū)未充填的平縫更為發(fā)育，其次為立縫以及高角度斜縫[圖3(d)～(i)]，獨(dú)立分布的斜縫基本表現(xiàn)為未充填狀態(tài)，而與平縫共生時(shí)則被大量充填，偶見網(wǎng)狀裂縫，大部分被方解石全充填。總體來看，塔河地區(qū)北部寒武系白云巖儲(chǔ)層斜縫更為發(fā)育，且與裂縫伴生的溶蝕孔洞也更為發(fā)育，而在塔河地區(qū)南部溶蝕孔洞更多表現(xiàn)為獨(dú)立分布，如TS1井[圖3(e)、(g)、(h)]。

圖2 塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層中裂縫類型統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.2 Statistical Histogram of Fracture Types of Cambrian Dolomite Reservoir in the Northern Tarim Basin

圖3 塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層取芯段裂縫照片F(xiàn)ig.3 Fracture Photos of Coring of Cambrian Dolomite Reservoir in the Northern Tarim Basin

裂縫線密度反映了巖石遭受應(yīng)力改造后的破裂程度，是表征裂縫發(fā)育程度最簡(jiǎn)便直接的參數(shù)，是指發(fā)育在某段巖芯上的裂縫總數(shù)(n)與該段巖芯長(zhǎng)度(l)的比值[31]。對(duì)塔河與天山南地區(qū)下丘里塔格群的裂縫線密度統(tǒng)計(jì)分析可以看出，塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層整體裂縫發(fā)育。其中，天山南地區(qū)裂縫分布在區(qū)域上很不均勻，裂縫線密度最低為22.48條·m-1(DG1井),最高達(dá)43.58條·m-1(XH2井)，且多數(shù)為未充填裂縫；塔河地區(qū)儲(chǔ)集空間類型多樣，裂縫更為發(fā)育，裂縫有效性在區(qū)域上存在極大差別，如YQ6井裂縫線密度為33.58條·m-1，但充填比例較高，TS1井裂縫線密度(32.45條·m-1)雖然低于YQ6井與XH2井，但裂縫充填程度較低，裂縫有效性較好，且伴生大量溶蝕孔洞，儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能得到明顯改善。

圖4 塔北地區(qū)寒武系地層取芯段裂縫線密度隨深度變化Fig.4 Variations of Fracture Linear Density of Coring with Depth of Cambrian Strata in the Northern Tarim Basin

巖芯描述以及FMI成像測(cè)井解釋成果揭示，巖芯寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫分布表現(xiàn)為明顯的縱向變化。塔河地區(qū)寒武系上部裂縫線密度較高，但多以開度0.1～2.0 mm的立縫為主，且縫洞之間連通性較差，隨著深度增加，下部則以開度相對(duì)略大的斜縫以及平縫為主，且縫洞之間的連通性也隨深度增加呈逐漸變好的趨勢(shì)[圖4(a)]；天山南地區(qū)裂縫縱向上的分布在區(qū)域上表現(xiàn)出很大差異性，如XH2井裂縫線密度隨深度增加而大幅增加[圖4(b)]，裂縫的開度和縫洞之間連通性也與裂縫線密度變化趨勢(shì)呈明顯一致性，在最后兩次取芯中甚至出現(xiàn)因斷裂發(fā)育而巖芯破碎的現(xiàn)象，而DG1井隨深度增加裂縫線密度遞減，儲(chǔ)集空間呈逐漸減少的趨勢(shì)[圖4(c)]。

通過FMI成像測(cè)井資料的分析可明確塔北地區(qū)寒武系地層裂縫產(chǎn)狀，能夠?qū)α芽p進(jìn)行更全面的表征。天山南地區(qū)發(fā)育單一及較集中的裂縫，主要為單一的高角度斜縫，斷裂帶可見不規(guī)則礫石，部分為斷層伴生產(chǎn)物，裂縫及誘導(dǎo)裂縫的走向基本一致，呈NW向[圖5(a)]。塔河地區(qū)可見產(chǎn)狀呈水平、斜交、垂直層面等構(gòu)造裂縫，最常見發(fā)育高角度平行斜縫，裂縫開度多在0.1～3.5 mm范圍內(nèi)變化，裂縫與誘導(dǎo)裂縫走向基本一致，呈NE向[圖5(b)]。一般張性裂縫較寬，多為幾百微米到幾毫米，縫壁不規(guī)則，延伸不遠(yuǎn)，長(zhǎng)度多為數(shù)十厘米，常被方解石或白云石膠結(jié)物充填。剪切裂縫一般較平直，形狀較規(guī)則，組系分明，延伸較遠(yuǎn)，裂縫寬度多小于2 mm，常被方解石充填。

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造方法，對(duì)不同組系裂縫的產(chǎn)狀、切割關(guān)系、充填類型和溶蝕情況進(jìn)行裂縫期次研究，并將裂縫分為3期。第一期為加里東期斷裂體系，由于盆地受裂解、裂陷伸展構(gòu)造作用，產(chǎn)生了NWW向、近EW向及NEE向的張性裂縫，在巖芯上裂縫多呈低開度鋸齒狀，縫長(zhǎng)延伸較短，一般常呈閉合U型[圖3(h)]，充填程度較低，少量被方解石充填，該期裂縫由于后期受到海西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造，大部分已演化為剪切裂縫；第二期為海西期斷裂體系，其在加里東期形成的NW向、NWW向斷裂上繼承性發(fā)育，并新形成了NW向、近EW向、NE向壓扭性斷裂體系，部分在巖芯裂縫邊緣呈凹凸?fàn)?，為改造前期張性裂縫的證據(jù)，部分裂縫邊緣光滑，縫長(zhǎng)延伸遠(yuǎn)，開度大且常見切開巖芯或切割低開度裂縫，部分被方解石充填[圖3(g)]，該時(shí)期為裂縫的主要形成時(shí)期，在FMI成像測(cè)井中拾取到的裂縫多呈NW向、NE向，與該時(shí)期應(yīng)力方向吻合；第三期為燕山期—喜山期斷裂體系，主要形成了盆地西北緣和西南緣大規(guī)模的逆沖斷裂和逆掩構(gòu)造體系，來自SW向較強(qiáng)的擠壓對(duì)NW向斷裂強(qiáng)化或形成NW向斷裂的派生斷層，在巖芯上裂縫部分切開巖芯，并伴生開度較小、走向一致的小裂縫[圖3(i)]。

3 裂縫充填特征與有效性

3.1 充填特征

塔河地區(qū)與天山南地區(qū)的裂縫充填礦物及其產(chǎn)狀在鏡下具有各自不同的特點(diǎn)。

塔河地區(qū)充填礦物類型復(fù)雜，最顯著的特征為熱液礦物組合發(fā)育，如方解石-鞍狀白云石、重晶石-石膏-石英，其中主要的充填礦物為方解石-鞍狀白云石礦物組合，最常見的產(chǎn)出狀態(tài)為裂縫邊緣緊密生長(zhǎng)呈刀尖狀的鞍狀白云石，巨晶方解石與之呈鑲嵌接觸，為典型的熱液充填模式[圖6(a)]。鞍狀白云石鏡下可見波狀消光，偶見次生加大邊或霧心亮邊結(jié)構(gòu)；石英與重晶石相對(duì)少見，相較天山南地區(qū)石英充填物而言，石英未見兩期充填，重晶石多與交代白云石的方解石共生[圖6(b)]。電子探針下，不同產(chǎn)狀的方解石元素特征差異明顯，可知方解石并非一次性充填[圖6(d)]；充填裂縫的鞍狀白云石與臨近的基質(zhì)白云石相比有明顯的Mn富集[圖6(c)]。陰極發(fā)光圖像中，充填方解石發(fā)橘黃色光，鞍狀白云石見霧心亮邊結(jié)構(gòu)，晶粒邊緣發(fā)亮紅色光，內(nèi)部為紅色光[圖6(e)、(f)]。各類充填礦物遭受溶蝕的程度較天山南地區(qū)更高，說明塔河地區(qū)在成巖晚期仍遭受較強(qiáng)烈的流體溶蝕改造，從而形成較好的儲(chǔ)集空間。

c1為井徑1；c2為井徑2；γGR為自然伽馬；RLLD為深側(cè)向電阻率；RLLS為淺側(cè)向電阻率；DT值為聲波時(shí)差；FVAH值為裂縫水動(dòng)力寬度；FVTL值為裂縫長(zhǎng)度；FVDC值為裂縫密度；w(U)為鈾含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)

圖(c)括號(hào)中的數(shù)字表示白云石元素含量，圖(d)括號(hào)中的數(shù)字表示方解石元素含量

圖(g)括號(hào)中的數(shù)字表示白云石元素含量

圖8 塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫中充填方解石和白云石的流體包裹體Fig.8 Fluid Inclusion of Calcite and Dolomite Fillings at Fractures of Cambrian Dolomite Reservoir in the Northern Tarim Basin

天山南地區(qū)裂縫多獨(dú)立分布，成群分布時(shí)裂縫大部分未充填，該地區(qū)最顯著的特征為大量白云石與石英充填裂縫。白云石多發(fā)育于被擴(kuò)溶的裂縫邊緣，呈自形粉—細(xì)晶[圖7(a)]，掃描電鏡下充填裂縫的白云石晶體呈標(biāo)準(zhǔn)菱面體，與塔河地區(qū)差異明顯，鞍狀白云石僅少量發(fā)育[圖7(b)]。石英可見兩期充填，第一期石英多為細(xì)小隱晶質(zhì)附著在縫緣，第二期石英晶粒粗大,充填于裂縫中央，在高倍鏡下可見石英的生長(zhǎng)紋[圖7(c)]，掃描電鏡下石英呈晶簇狀充填于裂縫中，石英晶間縫中偶見絲狀伊利石或黏土礦物溶蝕殘余[圖7(d)～(f)]。電子探針下，由基質(zhì)白云石到縫緣的自形白云石表現(xiàn)出明顯的Fe富集、Mn稀缺的特征[圖7(g)]。陰極發(fā)光圖像中可見被粗大石英晶粒附著的白云石發(fā)亮紅色光，表現(xiàn)為富Mn、貧Fe的特征[圖7(h)、(i)]。充填礦物中偶見白云石與黃鐵礦伴生的現(xiàn)象，黃鐵礦在縱向上分布不均且產(chǎn)狀上有所差別，上部多呈斑點(diǎn)狀，中部呈大片的塊狀充填在白云石晶粒間，下部偶見黃鐵礦充填裂縫，可能為熱液流體自深部所帶來。在充填作用較強(qiáng)的層位中，仍可見部分未充填的裂縫及充填礦物被溶蝕的現(xiàn)象，表明天山南地區(qū)在大規(guī)模的充填作用后又遭受了構(gòu)造應(yīng)力以及溶蝕流體的改造。

針對(duì)塔北地區(qū)復(fù)雜的充填特征，采用流體包裹體的方法對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的分析。流體包裹體是隨宿主礦物形成或演化而被捕獲封存于主礦物晶格缺陷中的成巖流體，它記錄和保存了主礦物生長(zhǎng)或演化時(shí)的各種地球化學(xué)信息[32]。本次研究對(duì)象為原生包裹體，原生包裹體是與主礦物同時(shí)形成的，是表征主礦物形成時(shí)流體物理化學(xué)條件的直接證據(jù)。

塔河地區(qū)與天南山地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫中充填白云石、方解石的流體包裹體主要為兩相水溶液包裹體。方解石中的流體包裹體氣相體積分?jǐn)?shù)為15%～20%(25 ℃條件下)，呈群體或串珠狀分布，形狀多為橢圓形或似圓狀，大小范圍為10～18 μm[圖8(a)、(b)]；白云石的流體包裹體大部分為液相，H2O所占比例大于90%，多為獨(dú)立分布，形狀以長(zhǎng)條狀和不規(guī)則狀為主，大小范圍為3～10 μm[圖8(c)]。

塔河地區(qū)的主要充填物為方解石，本次針對(duì)YQ6井裂縫中充填方解石進(jìn)行分析，從中獲取了101個(gè)氣-液兩相鹽水包裹體均一溫度及38個(gè)冰點(diǎn)溫度。其中包裹體均一溫度分布范圍比較廣，最低溫度71.2 ℃，最高溫度228.0 ℃，集中分布在100 ℃～160 ℃之間，峰值出現(xiàn)在100 ℃～110 ℃之間(表1)。藺軍等在對(duì)塔河地區(qū)充填方解石進(jìn)行研究時(shí)將其分為3期流體的產(chǎn)物[33]。本次研究在分布范圍更廣的均一溫度以及鹽度差異的基礎(chǔ)上對(duì)前人結(jié)論進(jìn)行補(bǔ)充，將塔河地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫中的充填方解石分為4期，分別對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間為70 ℃～100 ℃、100 ℃～130 ℃、130 ℃～180 ℃及180 ℃以上(圖9)，再依據(jù)其冰點(diǎn)溫度計(jì)算每一期流體的鹽度。第一期流體對(duì)應(yīng)的鹽度分布在1.2%～1.6%NaCl當(dāng)量之間，平均值為1.4%NaCl當(dāng)量；第二期流體對(duì)應(yīng)的鹽度分布在5.71%～8.00%NaCl當(dāng)量之間，平均值為6.86%NaCl當(dāng)量；第三期流體對(duì)應(yīng)的鹽度分布在4.65%～8.00%NaCl當(dāng)量之間，平均值為6.02%NaCl當(dāng)量；第四期流體對(duì)應(yīng)的鹽度分布在5.71%～7.17%NaCl當(dāng)量之間，平均值為6.62%NaCl當(dāng)量。根據(jù)不同期次流體溫度與鹽度的差異可以得知：第一期流體溫度與鹽度較低，推測(cè)為淺埋藏時(shí)期的成巖流體成因；第二期與第三期流體溫度、鹽度有一定升高，推測(cè)為中—深埋藏時(shí)期的成巖流體成因；第四期流體溫度、鹽度均屬于高值，推測(cè)流體性質(zhì)為高溫鹵水。

天山南地區(qū)主要的充填礦物為白云石，對(duì)DG1井裂縫中充填白云石的流體包裹體進(jìn)行了均一溫度測(cè)定。結(jié)果顯示，天山南地區(qū)充填白云石中的包裹體均一溫度分布范圍相較于塔河地區(qū)要窄很多，最低溫度72.6 ℃，最高溫度僅152.6 ℃。根據(jù)鹽水包裹體均一溫度統(tǒng)計(jì)，將天山南地區(qū)寒武系白云巖裂縫中的充填白云石分為3個(gè)溫度區(qū)間，分別為70 ℃～90 ℃、90 ℃～110 ℃及110 ℃以上，平均溫度分別為81.23 ℃、102.73 ℃、137.27 ℃(圖10)，反映了天山南地區(qū)寒武系白云巖裂縫中充填白云石形成于3個(gè)不同時(shí)期。

表1 塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫充填物的流體包裹體均一溫度及冰點(diǎn)溫度Tab.1 Homogenization and Freezing Temperatures of Fluid Inclusions of Fracture Fillings of Cambrian Dolomite Reservoir in the Northern Tarim Basin

圖9 塔河地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫中充填方解石的流體包裹體均一溫度分布Fig.9 Distribution of Homogenization Temperatures of Fluid Inclusion of Calcite-filling at Fracture of Cambrian Dolomite Reservoir in Tahe Area

圖10 天山南地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫中充填白云石的流體包裹體均一溫度分布Fig.10 Distribution of Homogenization Temperatures of Fluid Inclusion of Dolomite-filling at Fracture of Cambrian Dolomite Reservoir in the Southern Tianshan Area

3.2 有效性

根據(jù)張鵬等對(duì)塔北地區(qū)寒武系地層的野外露頭、巖芯薄片研究，認(rèn)為在出現(xiàn)頻率以及體積占比上，研究區(qū)次生孔隙占比接近95%，原生孔隙占比不到5%[34]。因此，對(duì)塔北地區(qū)而言，后期的改造作用對(duì)于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成至關(guān)重要，而保留下來的構(gòu)造裂縫不僅自身是良好的儲(chǔ)集空間，而且對(duì)白云巖內(nèi)的各類孔隙有著重要的連通作用，是構(gòu)造作用及成巖作用后期改造的重要產(chǎn)物。在埋藏過程中，部分構(gòu)造裂縫被成巖流體全充填，喪失了改造白云巖儲(chǔ)層的功能，稱為無效裂縫。未充填、半充填的裂縫仍可作為油氣運(yùn)移的通道和儲(chǔ)集空間，這些裂縫被稱為有效裂縫[35]。在塔北地區(qū)裂縫線密度均較高的情況下，裂縫有效性是影響超深層白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的重要因素。

天山南地區(qū)和塔河地區(qū)在裂縫有效性上的表現(xiàn)差異較為明顯。天山南地區(qū)的裂縫有效性相對(duì)于塔河地區(qū)整體較差，大量裂縫處于全充填的狀態(tài)，半充填裂縫較少，且主要為石英與白云石充填，一般大量的硅質(zhì)充填后難以再被晚期流體溶蝕，巖芯上較少的溶蝕孔洞也表明流體對(duì)白云石的改造作用并不理想[圖11(a)、(b)]。塔河地區(qū)裂縫主要為未充填或半充填，少量裂縫被方解石、鞍狀白云石充填，薄片下清晰可見裂縫中充填礦物的溶蝕現(xiàn)象以及裂縫內(nèi)大量溶蝕孔洞的發(fā)育，表明該地區(qū)曾發(fā)生強(qiáng)烈的后期溶蝕作用，因此，儲(chǔ)層裂縫具有充填少、擴(kuò)溶改造明顯、縫洞連通性好的特點(diǎn)[圖11(c)、(d)]。通過對(duì)塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層巖芯裂縫充填情況的統(tǒng)計(jì)，可對(duì)裂縫有效性進(jìn)行綜合分析(圖12)。

圖11 塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫充填情況的顯微鏡下特征Fig.11 Microscopic Features of Fracture Fillings of Cambrian Dolomite Reservoir in the Northern Tarim Basin

圖12 塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層裂縫有效性以及線密度分布Fig.12 Effectiveness and Distribution of Linear Density of Fracture of Cambrian Dolomite Reservoir in the Northern Tarim Basin

4 討 論

塔北地區(qū)共經(jīng)歷了6期較大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。劉迪研究認(rèn)為在這6期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，發(fā)生于中泥盆世末的海西早期運(yùn)動(dòng)以及中二疊世末的海西晚期運(yùn)動(dòng)是最重要的兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，是形成大量裂縫的主要地質(zhì)時(shí)期[36]。而在海西晚期，強(qiáng)烈的拉張應(yīng)力伴隨有大規(guī)模的巖漿侵入活動(dòng)和火山噴發(fā)作用，被認(rèn)為是最主要的充填時(shí)期。

在這段地質(zhì)時(shí)期，塔河地區(qū)被下滲的大氣降水、地層水和從盆地深部自下而上運(yùn)移的熱液流體改造，形成了大量方解石與其他各類熱液礦物充填裂縫。根據(jù)流體包裹體均一溫度與鹽度分析可知，方解石充填發(fā)生在4個(gè)不同的時(shí)期，其中前3期為不同埋藏時(shí)期地層內(nèi)成巖流體成因，最后一期為自下部運(yùn)移而來的200 ℃高溫?zé)嵋毫黧w成因。天山南地區(qū)充填裂縫的白云石多為自形細(xì)晶，鞍狀白云石不發(fā)育，充填白云石中的流體包裹體均一溫度普遍不高，證明該地區(qū)大量的充填白云石成巖流體與熱液無關(guān)，而是地層內(nèi)的成巖流體成因。天山南地區(qū)也發(fā)育大量充填石英，鏡下觀察到充填石英分為兩期，產(chǎn)狀差異明顯，成因上也有區(qū)別。第一期為沿縫緣生長(zhǎng)的細(xì)小隱晶質(zhì)石英緊密附著于充填白云石上，在掃描電鏡下，細(xì)小的自生石英晶間孔中充填絲狀伊利石以及黏土礦物的溶蝕殘余，據(jù)此認(rèn)為天山南地區(qū)表生作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致大量黏土礦物充填縫洞，埋藏后黏土礦物在轉(zhuǎn)化或是遭受溶蝕時(shí)釋放氧化硅，為第一期充填石英的物質(zhì)來源。肖冬生等在鄂爾多斯盆地下石盒子組的研究中也提出相似的觀點(diǎn)，認(rèn)為黏土礦物的轉(zhuǎn)化蝕變是自生石英的主要來源[37]。后期地層被熱液流體侵入，深部流體攜帶的大量硅質(zhì)可能為第二期裂縫中較粗大的充填石英提供了硅源。綜上所述，天山南地區(qū)充填石英分為兩期：第一期來源于黏土礦物的轉(zhuǎn)化與溶蝕后釋放的硅沉淀析出；第二期來源于深部熱液中攜帶的硅質(zhì)充填。

5 結(jié) 語

(1)塔北地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層整體裂縫發(fā)育。天山南地區(qū)主要發(fā)育單一分布的立縫或高角度斜縫，偶見派生網(wǎng)狀裂縫，裂縫線密度及其縱向變化在不同井位上表現(xiàn)出較強(qiáng)的差異性；塔河地區(qū)比天山南地區(qū)更發(fā)育平縫，常見平縫切開巖芯，裂縫線密度整體較高，隨深度增加均表現(xiàn)出物性變好的趨勢(shì)。

(2)塔河地區(qū)方解石充填共分為4期，對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間分別為70 ℃～100 ℃、100 ℃～130 ℃、130 ℃～180 ℃及180 ℃以上，其中前3期為地層內(nèi)成巖流體成因，最后一期為自下部運(yùn)移而來的200 ℃高溫?zé)嵋毫黧w成因。天山南地區(qū)的充填白云石可分為3期，對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間分別為70 ℃～90 ℃、90 ℃～110 ℃及110 ℃以上，其成巖流體均與深部熱液無關(guān)，而是地層內(nèi)的成巖流體成因；充填石英分為兩期，第一期為黏土礦物轉(zhuǎn)化蝕變來源，第二期可能為熱液成因來源。

(3)塔河地區(qū)與天山南地區(qū)裂縫有效性差異明顯。天山南地區(qū)由于大量石英的充填與較弱的后期溶蝕導(dǎo)致裂縫有效性較差；塔河地區(qū)裂縫線密度大且有效性好，發(fā)育未充填裂縫以及半充填裂縫，為有利的勘探地區(qū)，推測(cè)其原因?yàn)闃?gòu)造作用形成大量裂縫且未被全部充填，而后期主要的充填礦物被大量溶蝕后形成儲(chǔ)集空間。