哈拉哈塘一間房組古地貌及巖溶發(fā)育條件研究

張慶玉 ，梁彬 ，曹建文 ，淡永 ，李景瑞

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所/國(guó)土資源部、廣西壯族自治區(qū)巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004）

哈拉哈塘地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖經(jīng)歷了3期巖溶的疊加改造作用，形成了不同巖溶期的古地貌組合形態(tài)，發(fā)育了大型縫洞體儲(chǔ)層，主要儲(chǔ)集空間類型有次生溶蝕孔洞、洞穴和裂縫3大類，具有順層發(fā)育的特征。該地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖具有豐富的油氣資源，是近期塔北油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)［1-3］。由于不同古地貌特征控制發(fā)育著不同的古水動(dòng)力場(chǎng)，并決定縫洞系統(tǒng)發(fā)育的差異性，因此形成不同的巖溶儲(chǔ)層特征。本文針對(duì)哈拉哈塘地區(qū)加里東中期第一幕（一間房組）巖溶期巖溶古地貌及古水系特征進(jìn)行刻畫(huà)，為該區(qū)古潛山油氣藏勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù)［4-6］。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

哈拉哈塘凹陷位于塔里木盆地塔北隆起中部 （見(jiàn)圖1），北為輪臺(tái)凸起，南鄰北部坳陷，西接英買(mǎi)力低凸起，東為輪南低凸起，是油氣由低向高運(yùn)移的指向區(qū)，區(qū)域位置十分有利，具有良好的油氣勘探前景。

圖1 塔北哈拉哈塘構(gòu)造區(qū)劃分及研究區(qū)位置

哈拉哈塘凹陷現(xiàn)今的構(gòu)造面貌主要是受晚加里東—早海西期和印支期構(gòu)造作用影響所形成的。燕山—喜山期，受庫(kù)車坳陷整體沉降影響，塔北西部南傾加劇，形成現(xiàn)今形態(tài)，總體上區(qū)域構(gòu)造作用形式單一，以南北翹傾為主；晚加里東期，由于區(qū)域不均衡的構(gòu)造抬升作用，使輪南—哈拉哈塘—英買(mǎi)力地區(qū)形成一大型南傾斜坡；早海西期，由于北西—南東方向上的擠壓運(yùn)動(dòng)，在大型斜坡的背景上形成了一個(gè)北東—南西走向的大型輪南背斜。由于寒武系鹽巖擠壓隆起形成的英買(mǎi)力凸起，與輪南背斜形成了哈拉哈塘凹陷的雛形，后期地層正常沉積直至庫(kù)車凹陷沉降，地層逐漸形成南高北低的沉積特征，形成現(xiàn)今的哈拉哈塘凹陷［3，7-10］。

受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，塔北地區(qū)沉積古地貌不斷發(fā)生演化，總體趨勢(shì)向南部?jī)A斜。由于晚加里東運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈作用，哈拉哈塘北部地區(qū)奧陶系遭受強(qiáng)烈的剝蝕作用，桑塔木組地層局部缺失，底部良里塔格組地層也受到一定程度的剝蝕［11-16］。

2 古巖溶地貌恢復(fù)

2.1 古地貌恢復(fù)方法

哈拉哈塘地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖沉積地層分別為一間房組、吐木休克組、良里塔格組、桑塔木組，一間房組與吐木休克組、良里塔格組與桑塔木組、桑塔木組與志留系之間存在3期沉積間斷，而桑塔木組、良里塔格組地層無(wú)泛海沉積存在，且吐木休克頂面數(shù)據(jù)較難獲得；因此，采用印模法恢復(fù)古地貌在該巖溶期不可取。由于上覆地層吐木休克組和良里塔格組超覆沉積于一間房組之上，本次研究采取殘余厚度與殘余厚度趨勢(shì)面結(jié)合的方法恢復(fù)一間房組頂面巖溶古地貌。

2.2 古地貌恢復(fù)步驟

利用地震解釋數(shù)據(jù)，首先以蓬萊壩組底至一間房組沉積間斷面的厚度作殘余厚度，建立殘余厚度趨勢(shì)面及殘余厚度趨勢(shì)面的鏡像面；然后利用殘余厚度數(shù)據(jù)體及殘余厚度趨勢(shì)面鏡像面的數(shù)據(jù)體，計(jì)算一間房組頂面沉積間斷面的殘差；最后結(jié)合殘余厚度趨勢(shì)面鏡像面和殘余厚度與殘差，恢復(fù)加里東中期第一幕巖溶期的古巖溶地貌形態(tài)特征。

3 古巖溶地貌識(shí)別結(jié)果

哈拉哈塘地區(qū)加里東中期第一幕巖溶期古地貌具有明顯的喀斯特地貌特征，古地貌形態(tài)呈現(xiàn)北高南低的趨勢(shì)，地形高度Hs為800～900 m。根據(jù)現(xiàn)代巖溶理論，結(jié)合古巖溶地貌特點(diǎn)，該地區(qū)奧陶系一間房組頂面劃分為上巖溶緩坡地、巖溶臺(tái)地、下巖溶緩坡地3類二級(jí)地貌單元；根據(jù)微地貌組合特征可進(jìn)一步劃分為丘峰洼地、丘叢壟脊溝谷、峰丘洼地、微丘洼地、巖溶谷地、巖溶湖、微丘峰洼地、丘叢谷地8類三級(jí)微地貌單元（見(jiàn)圖 2）。

圖2 哈拉哈塘一間房組頂面古巖溶地貌特征

4 微地貌刻畫(huà)及巖溶作用特征

所恢復(fù)的加里東中期第一幕巖溶地貌特征中，哈拉哈塘地區(qū)整體表現(xiàn)為北高南低的斜坡，局部發(fā)育臺(tái)地。結(jié)合微地貌形態(tài)及巖溶溝谷的展布特點(diǎn)，分析巖溶作用條件及古水動(dòng)力場(chǎng)特征。

4.1 上巖溶緩坡地

上巖溶緩坡地位于研究區(qū)北部，基本屬奧陶系上統(tǒng)缺失區(qū)域。該區(qū)Hs大于900 m，位于區(qū)域大氣降水補(bǔ)給區(qū)，地形、地勢(shì)向南緩慢降低，具有明顯地勢(shì)坡降，坡降一般為1.5%～5.0%，地勢(shì)整體向東南傾斜。地下水以垂直滲流為主，徑流坡降相對(duì)較大，有利于丘叢、巖溶溝谷、洼地的形成，淺部巖溶發(fā)育，巖溶空間在后期不易被充填，但因降水滯留時(shí)間較短，巖溶作用時(shí)效相對(duì)較短，巖溶構(gòu)造以垂向溶蝕裂縫、溶蝕孔洞及小規(guī)模溶洞為主，大規(guī)模溶洞發(fā)育條件較弱。

根據(jù)微地貌組合形態(tài)，將上巖溶緩坡地劃分為丘峰洼地、丘叢壟脊溝谷2類三級(jí)地貌單元。

4.2 巖溶臺(tái)地

巖溶臺(tái)地位于研究區(qū)中北部地區(qū)，即奧陶系良里塔格組、桑塔木組尖滅線附近區(qū)域，面積約為190 km2。該區(qū)Hs為850～900 m，地勢(shì)整體展布平緩，起伏較小，一般為10～30 m。地表巖溶發(fā)育，巖溶現(xiàn)象主要為微溶丘、洼地及局部發(fā)育地表水系統(tǒng)的巖溶谷地，該地區(qū)為古巖溶流域區(qū)域古水動(dòng)力場(chǎng)補(bǔ)給、徑流區(qū)，同時(shí)也屬加里東中期第一幕古巖溶作用至海西早期一直裸露的巖溶區(qū)，地勢(shì)平坦，具有較好的巖溶作用條件，巖溶作用時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)育強(qiáng)度較大，具有潛山風(fēng)化殼巖溶特點(diǎn)。

根據(jù)微地貌組合形態(tài)，將巖溶臺(tái)地劃分為峰丘洼地、微丘洼地、巖溶谷地、巖溶湖4類三級(jí)地貌單元。

4.3 下巖溶緩坡地

下巖溶緩坡地位于研究區(qū)南部地帶，該區(qū)Hs小于850 m，具有明顯地勢(shì)坡降，坡降一般為1.5%～2.5%，山體不處于同一高程，地勢(shì)整體向南東向傾斜，面積約380 km2。區(qū)域以錯(cuò)綜復(fù)雜的微丘、丘叢、巖溶洼地、巖溶溝谷發(fā)育，地面高差10～15 m，溝谷走向多以南東向?yàn)橹?，且向南東方向傾斜，該類地貌區(qū)屬于古水系徑流排泄區(qū)，地下水位埋藏較淺，巖溶發(fā)育主要集中在地表至地下水位變動(dòng)帶附近，溶蝕孔洞、溶蝕裂縫較發(fā)育。

根據(jù)微地貌組合形態(tài)，將下巖溶緩坡地劃分為微丘峰洼地、丘叢谷地2類三級(jí)地貌單元。

由于加里東中期第一幕巖溶相對(duì)第二幕和第三幕巖溶期暴露時(shí)間較短，因此在一間房組頂面裸露時(shí)，以發(fā)育幼年期巖溶形態(tài)組合地貌為主，巖溶多發(fā)育溶蝕孔洞、溶蝕裂縫及小規(guī)模溶洞，大型溶洞系統(tǒng)及地下河管道系統(tǒng)多為后期加里東中期第二幕、第三幕巖溶作用下順層改造形成。

5 結(jié)論

1）利用殘余厚度與殘余厚度趨勢(shì)面，結(jié)合地震、鉆井等資料，對(duì)研究區(qū)加里東中期第一幕巖溶古地貌進(jìn)行了恢復(fù)與刻畫(huà)。結(jié)合現(xiàn)代巖溶特征及巖溶地貌分類法，將研究區(qū)從北往南劃分為上巖溶緩坡地、巖溶臺(tái)地、下巖溶緩坡地3類二級(jí)地貌單元。

2）應(yīng)用現(xiàn)代巖溶理論，根據(jù)微地貌組合形態(tài)，在二級(jí)地貌類型的基礎(chǔ)上，對(duì)三級(jí)地貌進(jìn)行了精細(xì)刻畫(huà)。上巖溶緩坡地可進(jìn)一步劃分為丘峰洼地、丘叢壟脊溝谷；巖溶臺(tái)地可進(jìn)一步劃分為峰丘洼地、微丘洼地、巖溶谷地及巖溶湖；下巖溶緩坡地可進(jìn)一步劃分為微丘峰洼地、丘叢谷地。

3）加里東中期第一幕巖溶作用時(shí)間相對(duì)較短，巖溶地貌整體較為平緩，無(wú)大型深切河谷存在，決定了該巖溶期難以發(fā)育大型暗河管道系統(tǒng)，巖溶發(fā)育多以幼年期地貌組合為主，為該期巖溶儲(chǔ)層發(fā)育特征研究提供理論依據(jù)。

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