王雪柯，王震，王燕琨，尹繼全，鄭俊章，王琦峰

中國石油勘探開發(fā)研究院

0 前 言

濱里海盆地東南緣油氣資源豐富［1-2］，鹽下層系勘探潛力巨大，已發(fā)現(xiàn)扎納若爾、肯基亞克、北特魯瓦、塔克爾等多個油氣田［3-4］。中石油近年新獲得勘探許可的D-I、II 區(qū)，其石炭系主要發(fā)育維憲階（C1v階）碎屑巖儲層及兩套厚度較大的鹽下石炭系碳酸鹽巖儲層（KT-II、KT-I 油層組）［5-6］，是近年勘探部署的重點地區(qū)之一。前人針對D-I、II 區(qū)開展過一些研究，但由于該區(qū)勘探程度低，鉆井數(shù)量少且年代久遠（D-I區(qū)），或者未進行過鉆井勘探（D-II區(qū)），只識別出了鹽下石炭系KT-II、KT-I 油層組沉積時期碳酸鹽臺地的西側臺地邊緣，或推測性地認為石炭系KT-II、KT-I 油層組沉積時期分別存在具有東西兩個臺地邊緣的碳酸鹽臺地［7］，示意性地指出了碳酸鹽臺地及臺地邊緣的大致位置，關于碳酸鹽臺地的類型及發(fā)育模式等方面的認識不夠全面。因此，開展D-I、II 區(qū)沉積相特征及其發(fā)育模式研究具有重要的意義，可以為盆地東南緣新區(qū)的勘探潛力評價及中石油在該區(qū)第一口探井的部署提供依據(jù)。

1 區(qū)域構造-沉積背景

濱里海盆地是一個新元古代以來的疊合盆地，經(jīng)歷了裂谷、被動大陸邊緣、碰撞、拗陷4 個構造演化階段［8］。盆地東南緣阿克若爾構造帶、塔克爾構造帶已獲工業(yè)油流，證實了該區(qū)域較大的勘探潛力。研究區(qū)域D-I、D-II 區(qū)塊分別為阿克若爾構造帶向南、向東的延伸區(qū)域，D-I 區(qū)位于東南坳陷帶［9］，D-II 區(qū)位于盆地東南坳陷帶與烏拉爾褶皺造山帶的過渡帶（圖1）。

圖1 研究工區(qū)位置與地層綜合柱狀圖Fig.1 Location map and comprehensive stratigraphic column of the study area

濱里海盆地是波羅的板塊與哈薩克斯坦—準噶爾板塊以及其南緣古亞洲洋—古特提斯洋相互作用的構造響應。泥盆紀，烏拉爾洋向西俯沖，古特提斯洋向北俯沖，大洋巖石圈的俯沖導致陸緣弧后擴張，波羅的板塊與古里耶夫微陸中央形成裂谷。石炭紀，波羅的板塊與哈薩克斯坦—準噶爾板塊會聚導致烏拉爾洋縮小、關閉。直至二疊紀，波羅的板塊、古里耶夫微陸、哈薩克斯坦—準噶爾板塊會聚形成了濱里海盆地雛形。古里耶夫微陸高地（現(xiàn)今濱里海盆地東南部）發(fā)育碳酸鹽臺地沉積，研究工區(qū)就位于古里耶夫微陸東南緣。

研究區(qū)目的層自下而上包括下石炭統(tǒng)維憲階（TP-III 組）、謝爾普霍夫階（KT-II 組下部），上石炭統(tǒng)巴什基爾階（KT-II 組中部）、莫斯科階（包括KTII 組的上部、MKT 組、KT-I 組的中下部）、卡西莫夫階（KT-I 組中上部）及格舍爾階（KT-I 組上部）。KT-II 組地層厚度約為440 m，KT-II 組與上部MKT組以及下伏維憲階均為假整合接觸。KT-I 組地層厚度約為500 m，與上部二疊系阿瑟爾階、下部MKT組皆為假整合接觸。該盆地石炭系是鹽下最主要的含油層系［6］，其中 KT-II 及 KT-I 油層組為碳酸鹽巖勘探重點儲層段［10］，也是本文的研究重點。

2 沉積相劃分

2.1 巖石學特征

以福克和馮增昭的碳酸鹽巖分類方法為基礎，以巖石的結構組分以及含量百分比為劃分依據(jù)，對研究區(qū)的巖石類型進行劃分。研究區(qū)巖性以亮晶顆?；?guī)r為主，同時還發(fā)育泥晶顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r以及泥晶白云巖等。亮晶顆?；?guī)r中，粒屑見有鮞粒、球粒、藻團塊、生物碎屑（簡稱生屑）等內碎屑等。其中，骨屑、藻類及藻團塊含量最多，因此最為常見的為亮晶生屑灰?guī)r（圖2a）、亮晶鮞?；?guī)r（圖2b）、亮晶含球粒生屑灰?guī)r（圖2c）等，沉積環(huán)境為海水循環(huán)性好、適合生物生長的開闊臺地。在KT-I 油層組上部還見有泥晶生屑灰?guī)r（圖2d）、泥晶含硅質白云巖（圖2e）及泥粉晶生屑白云巖（圖2f）等，反映了KT-I 油層組沉積時期局部為局限臺地環(huán)境。

圖2 濱里海盆地D-I、II區(qū)塊目的層巖石薄片照片(鑄體薄片，單偏光)Fig.2 Rock slice photos of target members in D-I&II blocks,Precaspian Basin(cast thin section,single polarized light)

亮晶生屑灰?guī)r顆粒中，藻團塊占20%，藻類占20%，生屑占30%，顆粒較小、雜亂分布，顆粒間見少量灰泥組構；生屑以有孔蟲、棘皮類、腕足類等為主；儲集空間以粒間孔、粒間溶孔、粒內孔為主。泥晶生屑灰?guī)r中，生屑含量小于50%，巖性雖總體較致密，但灰泥基質微孔相對發(fā)育，可見少量生物粒?？住Ｄ嗑Ш栀|白云巖中，天青石、玉髓及白云石充填孔隙或溶溝/溶縫，晶間微孔、層間縫較發(fā)育。泥粉晶生屑白云巖中，泥晶白云石晶間孔及晶間溶孔較發(fā)育，含少量生物體腔孔，部分孔隙被亮晶白云石半充填。據(jù)鄰區(qū)塔克爾構造多口取心井的薄片資料統(tǒng)計，KT-I 油層組的顆粒平均含量為78%，KT-II 油層組的為80%，其中KT-I 油層組的生物化石平均含量為25%，KT-II 油層組的為48%，表明該區(qū)為利于生物生長的淺海環(huán)境。

2.2 沉積相類型與特征

依據(jù)薄片、測井及地震資料，分析了研究區(qū)石炭系KT-II、KT-I 油層組沉積相類型及其特征。前人資料與本次研究均表明，研究區(qū)石炭系主要發(fā)育碳酸鹽臺地沉積體系［11-13］，在東緣烏拉爾洋一側還發(fā)育泥灰質及泥質的陸棚相沉積。根據(jù)現(xiàn)有資料，開闊臺地相可劃分出臺內灘以及灘間海亞相，局限臺地相可劃分出臺內灘以及潮坪亞相（云坪微相）。

2.2.1 開闊臺地相

臺內灘亞相 根據(jù)巖性可細分出生屑灘、砂屑灘、鮞粒灘3 種沉積微相。生屑灘以亮晶砂屑藻屑灰?guī)r（圖3a）、亮晶有孔蟲灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r等巖石類型為主，顏色多呈灰白色至淺灰色，主要為亮晶生物碎屑結構；生物類型豐富多樣，以藻團塊、棘皮類、腕足類為主。砂屑灘微相以亮晶砂屑灰?guī)r為主，顏色呈淺灰色—淺褐灰色，砂屑顆粒主要為細砂級和中砂級，分選程度一般，磨圓程度較好；顆粒之間摻雜少量有孔蟲類、腕足類、綠藻類等生物碎屑，顆粒較大且完整，粒間被兩期亮晶方解石充填；孔隙發(fā)育，主要為粒間溶孔及粒內溶孔，可見鑄?？祝紫堕g部分連通性較好，呈串狀分布。鮞粒灘發(fā)育亮晶鮞?；?guī)r、粉晶鮞?；?guī)r（圖3b），鮞粒含量約為60%，正常鮞為主，直徑為1~2 mm，以粒?？准绑w腔孔為主。臺內灘的測井相特征為中—低伽馬、中高電阻率，伽馬曲線呈光滑—微齒化箱形—漏斗形。

圖3 開闊臺地相典型巖石薄片微觀特征(鑄體薄片，單偏光)Fig.3 Microscopic characteristics of typical rock slices of open platform(cast thin section,single polarized light)

灘間海亞相 海侵期研究區(qū)灘間海亞相分布廣泛，發(fā)育于灘和灘之間，屬于低能沉積環(huán)境的產(chǎn)物。生物種類豐富且數(shù)量眾多，發(fā)育強烈的生物擾動。相對灘相沉積，生物泥含量比較多，巖性以薄—中層狀泥晶灰?guī)r為主（圖3c，3d），同時發(fā)育有泥質灰?guī)r、含泥灰?guī)r、粒泥灰?guī)r等，見有孔蟲、雙殼類、腹足類等生物化石。

2.2.2 局限臺地相

在D-II區(qū)塊西北部局部地區(qū)，KT-I油層組上部發(fā)育局限臺地相，識別出臺內灘和潮坪亞相。

臺內灘亞相 以生屑灘微相為主。巖性主要為泥晶生屑白云巖（圖4a）及灰質中晶白云巖（圖4b），生屑以殘余?類為主。K-2 井KT-I 油層組頂部發(fā)育含生屑灰質中晶白云巖，其基質含生屑灰?guī)r為顆粒結構，大部分被白云石化形成中晶白云巖，見殘余組構，生物以腕足類、棘皮類等為主，白云石具霧心亮邊特征。臺內灘地震反射特征為丘狀，不規(guī)則或雜亂結構（內部見前積結構），中頻、弱振幅、差連續(xù)。測井相特征為中—低伽馬、中高電阻率，伽馬曲線呈光滑—微齒化漏斗形。

潮坪亞相 在D-II 區(qū)塊西北部局部地區(qū)KT-I油層組上部識別出云坪微相，巖性為（準）同生期沉積或白云石化的泥—粉晶生屑白云巖、灰質白云巖、白云質灰?guī)r（圖4c，4d）。生屑白云巖含較多粗大、硅化的棘皮類生物，局部見介形蟲、苔蘚蟲、?類（圖4c）和單射鈣質骨針。潮坪的地震反射特征表現(xiàn)為席狀，平行—亞平行結構，中頻、中—弱振幅、差或中連續(xù)性。

圖4 局限臺地相巖石薄片微觀特征(鑄體薄片，單偏光)Fig.4 Microscopic characteristics of typical rock slices of limited platform (cast thin section,single polarized light)

3 沉積模式及演化

3.1 沉積模式

由于D-I 區(qū)塊只在20 世紀80 年代在區(qū)塊北部較為集中地進行了7 口井的鉆探，而D-II 區(qū)塊尚未進行過鉆探，因此要建立全區(qū)范圍的沉積模式，只能根據(jù)測井相結合地震相分析進行預測（圖5），據(jù)此推測東邊發(fā)育臺地邊緣及臺地前緣斜坡相，并逐步向盆地過渡。在前人成果認識的基礎上［14-16］，綜合以上方法分析，結合古地貌特征認為，研究區(qū)石炭紀主要發(fā)育碳酸鹽臺地沉積體系［17］，建立了半局限臺地—臺地邊緣—臺地前緣斜坡式孤立臺地沉積模式（圖6）。

圖5 濱里海盆地D-II區(qū)塊NW—SE向典型地震剖面沉積相解釋Fig.5 Sedimentary facies interpretation of typical seismic profile in NW—SE direction in D-II block,Precaspian Basin

圖6 濱里海盆地東南緣D-I、II區(qū)塊沉積模式圖Fig.6 Sedimentary pattern of D-I&II blocks in southeastern margin of Precaspian Basin

沉積環(huán)境受控于區(qū)域（板塊）構造演化、相應的古地形及海平面變化［18］。碳酸鹽臺地內部主要為開闊臺地相，臺地內部主要發(fā)育臺內灘。碳酸鹽臺地西側及東側為臺地邊緣，臺緣內部據(jù)地震及測井分析有臺緣礁灘發(fā)育。碳酸鹽臺地邊緣西側和東側向烏拉爾洋方向主要為泥灰質及泥質的臺地前緣斜坡沉積，內見滑塌濁積體。KT-I油層組沉積晚期，局部發(fā)育局限臺地相，以臺內灘為主，見較多泥—粉晶生屑白云巖。

3.2 沉積相剖面對比

選擇典型連井剖面進行了沉積相分析（圖7）。該剖面位于D-I區(qū)塊，呈NW—SE方向（井位置見圖8）。沉積相特征逐層對比分析表明，不同層位在不同井展現(xiàn)出不同的沉積特征。

圖7 濱里海盆地D-I區(qū)塊連井沉積相對比剖面Fig.7 Sedimentary facies correlation section crossing wells in D-I block,Precaspian Basin

KT-II油層組在T-2井一帶發(fā)育開闊臺地相，開闊臺地內部灰質臺內灘發(fā)育，且相互疊置；至E-3井—E-1井—E-2井區(qū)一帶相變?yōu)榕_地邊緣，臺地邊緣內由相互疊置的灰質臺緣礁灘及泥灰質礁灘間組成；向T-3井區(qū)一帶過渡為臺地前緣斜坡相沉積。

KT-I 油層組在T-2 井區(qū)發(fā)育開闊臺地相，開闊臺地內部灰質臺內灘疊置發(fā)育；至E-3井—E-1井區(qū)相變?yōu)橛膳_緣礁灘與礁灘間組成的臺地邊緣相沉積；向E-1井區(qū)以西過渡為僅局部殘余發(fā)育的臺地前緣斜坡沉積，但T-3井區(qū)一帶大部分區(qū)域缺失該相帶。

總之，剖面沉積相分析表明：在D-I 區(qū)塊，KTII 和KT-I 兩個油層組均自東南向西北方向存在相變，由開闊臺地相（局限臺地-開闊臺地相）轉變?yōu)榕_地邊緣相-臺地前緣斜坡相，而在西南至東北方向上開闊臺地（局限臺地）、臺地邊緣相則成帶狀穩(wěn)定發(fā)育。在兩個油層組之間的MKT 組為穩(wěn)定分布的淺海陸棚相沉積，由東北至西南厚度逐漸減薄，在西北部遭受剝蝕而缺失。

3.3 沉積相平面展布

根據(jù)以上研究建立了研究區(qū)沉積相平面分布圖（圖8）。KT-II 油層組沉積時期，整個碳酸鹽臺地呈南西—北東方向延伸。碳酸鹽臺地內部主要為開闊臺地相，分布眾多大小不等的臺內灘，如T-2井、K-3 井等井區(qū)的臺內灘。臺地同時發(fā)育西側及東側兩個臺地邊緣，其中西側臺地邊緣位于D-I 區(qū)塊中西部一帶，東側臺地邊緣位于D-II 區(qū)塊西部至D-I 區(qū)塊東南部一帶，兩側臺地邊緣內部臺緣礁灘發(fā)育。西側臺地邊緣向西、東側臺地邊緣向東均過渡為臺地前緣斜坡相，內部可見濁積體發(fā)育。

圖8 濱里海盆地D-I、II區(qū)塊石炭系KT-II、KT-I油層組沉積相平面圖Fig.8 Sedimentary facies map of the Carboniferous KT-II and KT-I member in D-Ⅰ&Ⅱblocks,Precaspian Basin

KT-I油層組沉積時期，碳酸鹽巖臺地內部主要為開闊臺地及局限臺地，分布大小不同的臺內灘，如T-2井、K-3井等井區(qū)發(fā)育的開闊臺地臺內灘，以及K-4 井、K-5 井等井區(qū)發(fā)育的局限臺地臺內灘。臺地同時發(fā)育西側及東側兩個臺地邊緣，臺緣礁灘發(fā)育于兩側臺地邊緣內部。西側和東側臺地邊緣分別向西及向東過渡為臺地前緣斜坡相，如E-4 井及E-2井等井區(qū)發(fā)育的臺地前緣斜坡沉積。

3.4 沉積演化

在前人有關區(qū)域構造-沉積背景認識的基礎上，通過研究區(qū)古地貌特征、沉積相展布及沉積發(fā)育模式等具體研究，分析了研究區(qū)鹽下石炭系維憲階（C1v）至二疊系阿瑟爾階（P1a-s）的沉積演化過程（圖9）。

圖9 濱里海盆地東南緣D-I、II區(qū)塊石炭系沉積演化剖面Fig.9 Sedimentary evolution profile of Carboniferous in D-I&II,southeastern margin of Precaspian Basin

石炭系下統(tǒng)維憲階沉積時期，整體為海平面下降時期，這一時期東部烏拉爾洋內島弧為研究區(qū)東部提供豐富的較粗碎屑物源，形成自東向西延伸入海的含礫砂泥質辮狀河三角洲沉積，從而在濱里海盆地東南緣D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲—淺海陸棚的沉積體系。

石炭系KT-II 油層組沉積時期，發(fā)生海泛，早期東部烏拉爾洋內島弧被海水淹沒，這一時期伴隨海平面升降變化，在濱里海盆地東緣西側斜坡區(qū)形成的相對淺海位置主要發(fā)育了泥灰質沉積，臺地東西兩側臺地邊緣向臺地前緣斜坡過渡，故在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)形成了碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積體系。

石炭系MKT 組沉積時期，為海平面明顯上升時期，這一時期在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)主要發(fā)育淺海陸棚沉積，在研究區(qū)北部主要為厚層的泥質陸棚沉積，向南厚度逐漸變薄，且逐漸過渡為泥灰質-灰質陸棚沉積。

石炭系KT-I油層組沉積時期，整體為海平面相對下降時期，這一時期在濱里海盆地東緣西側發(fā)育灰質-白云質的碳酸鹽沉積，臺地東西兩側臺地邊緣向臺地前緣斜坡過渡，故而在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)形成了碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積體系。

總之，受控于區(qū)域（板塊）構造演化過程、相應的古地形及海平面升降變化，在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)經(jīng)歷了由石炭系維憲階沉積時期的辮狀河三角洲—淺海陸棚，經(jīng)KT-II 油層組沉積時期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡、MKT 組沉積時期的淺海陸棚，到KT-I油層組沉積時期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積演化過程。

4 結 論

（1）濱里海盆地東南緣D-I、II 區(qū)塊鹽下石炭系KT-I、KT-II 油層組主要發(fā)育亮晶顆?；?guī)r、泥晶顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r以及微晶、泥晶白云巖等?？山⑻妓猁}臺地—臺地前緣斜坡沉積體系，沉積相可劃分為局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相、臺地前緣斜坡相。

（2）平面上看，整個碳酸鹽巖臺地呈南西—北東方向延伸，內部主要為開闊臺地相（KT-I 油層組還發(fā)育局限臺地相），分布眾多大小不等的臺內灘，西側及東側發(fā)育臺地邊緣，內部臺緣礁灘發(fā)育。臺地邊緣東西兩側過渡為臺地前緣斜坡相。剖面上看，KT-II 和KT-I 兩個油層組均自南東向北西方向存在相變，KT-II 油層組由開闊臺地相轉變?yōu)榕_地邊緣—臺地前緣斜坡相，KT-II 油層組由局限臺地—開闊臺地相轉變?yōu)榕_地邊緣—臺地前緣斜坡相；而在南西至北東方向上開闊臺地、臺地邊緣相則成帶狀穩(wěn)定發(fā)育。

（3）總結了研究區(qū)鹽下石炭系碳酸鹽巖沉積模式。主要發(fā)育碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡沉積體系，東西兩側為臺地邊緣沉積，其中臺緣礁灘發(fā)育。臺地內部，主要為開闊臺地相，局部見局限臺地相。

（4）濱里海盆地東南緣D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)經(jīng)歷了由石炭系維憲階沉積時期的辮狀河三角洲—淺海陸棚，經(jīng)KT-II 油層組沉積時期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡、MKT 組沉積時期的淺海陸棚、KT-I油層組沉積時期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積演化過程。