沙雅隆起寒武系層序與沉積相研究

申滔 楊雁峰 李輝

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國石油遼河油田公司歡喜嶺采油廠作業(yè)一大隊103隊，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)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國石油遼河油田公司歡喜嶺采油廠作業(yè)一大隊103隊，遼寧 盤錦 124114）

通過對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、測井資料，分析得出該地區(qū)寒武系以劃為7個三級層序為宜（中下寒武統(tǒng)以劃為4個三級層序為宜，中上寒武統(tǒng)以劃為3個三級層序為宜）。識別出該區(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地、臺地邊緣和斜坡。

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)寒武系長期是我國油氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場，多家單位、許多研究者對區(qū)內(nèi)寒武系的地層、層序地層、沉積相及儲層開展了系統(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)識有紛爭、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題，這影響對區(qū)內(nèi)烴源巖、儲集巖發(fā)育分布規(guī)律的認(rèn)識及進一步的油氣勘探。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)識和油氣勘探開發(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)濟效益和社會效益。

1 地質(zhì)概況

塔北地區(qū)橫跨塔北隆起和庫車坳陷南緣，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)了多個大型油氣藏。該地區(qū)寒武系臺地相沉積厚度超過1 000 m。近年來由于勘探力度的加大，許多鉆井鉆遇或鉆穿寒武系，對該區(qū)寒武系的認(rèn)識和了解進一步加強，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，很大程度超過了目前一般認(rèn)識的“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，南面和一個一級構(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)育受相對海平面變化速率和碳酸鹽巖生長率控制，發(fā)育并進型和追補型兩類碳酸鹽巖體系，對于碳酸鹽巖儲層預(yù)測具有重要意義；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)化進程，被認(rèn)為是近期層序地層學(xué)領(lǐng)域的重要進展，它以相對海平面變化為參照體系，將一個層序劃分為海進、高位正常海退、強制

海退、低位正常海退等4個體系域，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為等時單元來進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)角度來認(rèn)識碳酸鹽巖的發(fā)育和分布，來認(rèn)識礁灘相的發(fā)育和分布，已成為一個成熟的研究思路，將地表露頭精細(xì)解剖、鉆井剖面典型解剖有機地結(jié)合起來，是實現(xiàn)它的有效途徑。海泛面是一個新老地層的分界面，是層序內(nèi)部準(zhǔn)層序間的分界面，也可以和體系域或?qū)有虻慕缑嬉恢隆Ｆ渲械某跏己７好婧妥畲蠛７好媸菍有虻貙又械闹匾缑?。初始海泛面為層序?nèi)部跨過陸棚的海泛面，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

通過對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個三級層序為宜，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個三級層序為宜，中上寒武統(tǒng)（阿瓦塔格組、下丘里塔格組）以劃為3個三級層序為宜。以塔深1井、橋古102井（圖1）為例：中下寒武統(tǒng)三級層序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)末期加里東早期運動第Ⅰ幕形成的不整合，頂界面為一個地層疊置結(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，頂界面為一個暴露剝蝕凹凸面。中下寒武統(tǒng)三級層序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，頂界面為一個巖性轉(zhuǎn)換面。中下寒武統(tǒng)三

級層序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，頂界面為一個地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面（圖1a、1b）。中上寒武統(tǒng)三級層序Ⅰ：包括了阿瓦塔格組上部和下丘里塔格組下部，層序底界面為一個地層疊置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面，頂界面為一個暴露古土壤成壤面。中上寒武統(tǒng)三級層序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動第Ⅱ幕形成的不整合侵蝕凹凸面，也因為頂部的不整合侵蝕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)測油氣生、儲、蓋的分布規(guī)律，為之后的油氣勘探及開發(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，這些差異對后期成巖作用類型、強度和儲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層研究的主要內(nèi)容之一。

3.1 工區(qū)內(nèi)白云巖類型

國內(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］，通過對塔北地區(qū)鉆井的巖心和巖石薄片觀察與統(tǒng)計發(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。

魯西集團有限公司是國有控股企業(yè)集團，發(fā)起設(shè)立的魯西化工集團股份有限公司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，可指示潮坪或瀉湖環(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，可指示潮坪或瀉湖環(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 局限臺地亞相

局限臺地亞相環(huán)境水體循環(huán)不暢，水體能量相對較低，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)水動力條件和地形變化，可進一步分為潮坪、瀉湖、臺內(nèi)灘3個微相。

潮坪可分為潮上、潮間兩個帶。潮上帶位于平均高潮面之上，長期暴露，只有受風(fēng)暴大潮的影響才會被海水淹沒。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。該帶藍綠藻類比較發(fā)育，見有介形蟲，具鳥眼構(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?；?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，暴露時間較長，干裂、鳥眼構(gòu)造更為發(fā)育。發(fā)育云坪、灰坪、藻坪，多見水平紋層。潮間帶下部水體能量較上部高，暴露時間短。

局限瀉湖是局限臺地上的低洼地帶，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，主要為藍綠藻、介形蟲，少見海綿骨針。發(fā)育的層理類型主要為水平層理，生物潛穴、生物擾動發(fā)育，偶見鳥眼構(gòu)造。白云石化主要沿生物擾動處發(fā)育。

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

圖3 星火2井沉積相圖

3.2.2 臺地邊緣

臺地邊緣可簡稱“臺緣”，顧名思義，就是指碳酸鹽臺地的邊緣部分。臺地邊緣是碳酸鹽臺地的一個重要組成部分，在地理位置上位于主體臺地與斜坡之間，也就是碳酸鹽陸棚邊緣的鑲邊部分，由臺緣淺灘或臺緣礁組成，多沿臺地邊緣呈條（環(huán)）帶狀、或鏈狀斷續(xù)分布，對海水循環(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)生物碎屑來自斜坡上方的臺地邊緣，可見滑動變形層理。參見于奇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、測井標(biāo)志和古生物學(xué)標(biāo)志，在研究區(qū)寒武系共識別出局限臺地、臺地邊緣、斜坡等3種沉積亞相。其中以局限臺地為主要沉積亞相類型（局限臺地微相以潮坪、瀉湖為主，偶見臺內(nèi)灘），個別井（于奇6井）還可識別出臺地邊緣。

2）研究區(qū)寒武系層序界面類型主要有加里東早期運動第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)對研究區(qū)寒武系進行了層序地層劃分，共劃分出7個三級層序，三級層序均為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，李國蓉，郭川，等.河壩地區(qū)嘉陵江組三級層序及高頻層序研究［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟，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

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

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