塔里木盆地塔中地區(qū)志留系沉積演化研究

肖重陽，吳曉蓉

（1.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都610059；2.成都理工大學(xué) “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610059）

0 引言

塔里木盆地為多期次演化而形成的大型疊合盆地.近年來隨著油氣勘探進(jìn)程的加快，勘探的難度也越來越大.志留系作為主要目的勘探層系發(fā)育巖性、地層不整合、低幅度構(gòu)造、低孔低滲致密砂巖圈閉，［1］中石化、中石油兩大系統(tǒng)均投入了大量的勘探工作，在塔中、塔北取得了顯著的勘探成果.但在地層劃分對比等方面對志留系的認(rèn)識還存在較大爭議，特別是針對志留系的系統(tǒng)性的研究較少.因此有必要在新資料基礎(chǔ)上，開展志留系地層對比和沉積特征研究，建立對塔里木盆地志留系地層劃分、沉積體系及層序地層的整體認(rèn)識，為其下一步油氣勘探提供決策依據(jù).

1 沉積地層劃分

由于對生物地層認(rèn)識不同，前人對塔里木盆地志留系、泥盆系劃分有很大不同，特別是依木干他烏組、克茲爾塔格組的時代歸屬存在較大分歧.［2-4］將塔里木盆地志留系、泥盆系巖石地層單元自下而上劃分為志留系下統(tǒng)柯坪塔格組、塔塔埃爾塔格組.

將依木干他烏組劃歸泥盆系下統(tǒng)埃姆斯階，時限407.0～397.5Ma，與下伏塔塔埃爾塔格組為平行不整合接觸，其間存在約20Ma的沉積間斷.依木干他烏組又稱紅泥巖段，主要為紫紅色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，一般厚100～200m將依木干他烏組劃歸泥盆系下統(tǒng)埃姆斯階的依據(jù)主要有以下幾點(diǎn)：［5］

雙殼類Glossites（glossites）daiguensis在滇東南見于泥盆系下統(tǒng).腕足類Lingula planomarginanta（sp.nov.），Lingula longissima（sp.nov.）為舌形貝2個新種，與塔塔埃爾塔格組的舌形貝有較大差異，說明應(yīng)分屬于不同演化階段.根據(jù)巖性及及其賦存生物關(guān)系推測，灰?guī)r夾層中的牙形類應(yīng)為原始沉積.［6］

依木干他烏組紅色泥質(zhì)沉積厚度不大，沉積時限有限.鉆遇的依木干他烏組主要為潮坪泥質(zhì)沉積，在塔中一般厚12～188m依木干他烏組古生物時代從S1-D1均有發(fā)現(xiàn)，古生物時限延續(xù)約46Ma，但其沉積時限跨度顯然不會這樣長.綜合鉆井、地震沉積特征分析，將依木干他烏組沉積時限限定在5Ma±較為合理.

志留系瀝青砂巖分布顯示了依木干他烏組與下伏地層存在時限較長的沉積間斷.志留系瀝青砂巖只分布在下統(tǒng)柯坪塔格組和塔塔埃爾塔格組，上覆依木干他烏組和克茲爾塔格組沒有瀝青砂巖.

表1 塔中地區(qū)志留系沉積演化

塔中地區(qū)志留系—泥盆系巖石地層從老到新包括志留系下統(tǒng)柯坪塔格組（S1k）、塔塔爾塔格組（S1t），泥盆系下統(tǒng)依木干他烏組（D1y）、中統(tǒng)克茲爾塔格組（D2k）.巖性特征反映碎屑巖潮坪（局部發(fā)育扇三角洲）—內(nèi)陸棚（瀉湖）沉積體系.［7］

柯坪塔格組分3個巖性段，從下往上為下段（S1k1，下砂巖段）、中段（S1k2，灰泥巖段）、上段（S1k3，上砂巖段），縱向上呈現(xiàn)粗—細(xì)—粗的沉積序列.

柯坪塔格組下段（S1k1）為灰綠、深灰色中-厚層狀粉砂巖、細(xì)砂巖與泥頁巖互層含幾丁石Belonechitina sp.與 H.Duplicitas（O3）.含炭屑及一些特殊巖性（薄皮鮞、細(xì)鈣砂屑、薄殼介屑），發(fā)育潮汐層理（脈狀層理、透鏡狀層理）.柯坪塔格組中段（S1k2）為泥質(zhì)巖夾粉砂巖，含筆石、小型角石、腕足、雙殼及炭屑.柯坪塔格組上段為砂巖段（粗段），灰綠、暗紫色厚層粉砂巖、細(xì)砂巖及灰綠、深灰色頁巖含幾丁石Conochitia.electa帶（S1）.其中上下段都由跳躍次總體和懸浮次總體組成，混合度約1Φ.

塔塔埃爾塔格組可分為下細(xì)上粗2段，下段為下紅泥巖段，巖性以褐、褐紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾薄層淺灰色粉砂巖為主；上段為雜色砂巖段，巖性以褐灰、灰色細(xì)-粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾褐色泥巖為主，含瀝青砂巖.由跳躍次總體和懸浮次總體組成，其中個別樣品具滾動次總體.反映沉積環(huán)境能量較強(qiáng).

1.1 塔里木盆地志留系沉積體系

圖1 塔里木盆地志留系濱-淺海地震沉積相剖面

塔里木盆地志留系，濱-淺海主要發(fā)育在塔中滿加爾凹陷地區(qū)，以順9為代表，在塔中34井也有鉆遇.順9也可見有障壁濱海發(fā)育.巖性以泥巖，砂巖為主.地震剖面可見明顯的淺海與濱海界線.可識別出有障壁濱海的混合坪、砂坪微相；淺海的陸棚泥微相.

1.1.1 有障壁濱海沉積體系

碎屑巖有障壁濱海發(fā)育在與廣海分隔或半分隔的障壁之后，有障壁濱海以潮坪沉積為特征，發(fā)育在向內(nèi)海平緩傾斜的海岸地區(qū)，即障壁島內(nèi)側(cè)瀉湖（內(nèi)陸棚）沿岸，無強(qiáng)烈風(fēng)浪作用，主要受潮汐作用控制.

塔里木盆地志留紀(jì)、泥盆紀(jì)塔中隆起北斜坡的柯坪塔格組下段和上段、塔塔埃爾塔格組主要發(fā)育有障壁濱海.

廣義的潮坪依據(jù)平均高潮面、平均低潮面和浪基面可分出潮上坪、潮間坪及潮下坪.狹義的潮坪特指潮間坪，可識別出高潮坪（泥坪）、中潮坪（混合坪）、低潮坪（砂坪）及潮道微相.

1.1.1.1 高潮坪

高潮坪位于平均高潮面附近，水動力條件較弱，發(fā)育高潮期潮水停滯垂向加積的泥質(zhì)沉積，又稱泥坪.在塔塔埃爾塔格組和柯坪塔格組下段可見.

高潮坪巖性主要為褐色泥巖（圖2），夾薄層泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖.自然伽馬為中高值齒化箱形，自然電位為箱形，正異常.

1.1.1.2 中潮坪（混合坪）

中潮坪位于平均高潮面與平均低潮面之間，是潮坪的主要組成部分，沉積能量強(qiáng)于高潮坪，因砂泥混積又稱混合坪.發(fā)育在柯坪塔格組下段及塔塔埃爾塔格組下段.

圖2 塔里木盆地志留塔塔埃爾塔格組

中潮坪由細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖不等厚互層組成，以發(fā)育潮汐層理（包括泥多砂少的透鏡狀層理、砂多泥少的脈狀層理）為特征.還見沙紋層理、斜層理、平行層理、底沖刷、波痕、同生變形構(gòu)造等沉積構(gòu)造.

1.1.1.3 潮道

潮道是潮坪內(nèi)的潮汐通道，主要散布在中潮坪（混合坪）和低潮坪（砂坪），動力條件最強(qiáng).特別是柯坪塔格組下段及上段、塔塔埃爾塔格組上段及克孜爾塔格組可見發(fā)育.

潮道巖性較粗，多為細(xì)-中粒砂巖、中-粗粒巖屑砂巖及礫巖.礫巖中的礫石成分主要為砂礫、泥礫，偶見灰?guī)r礫.其中砂巖多為中層以下.可見底沖刷面，沖刷面見滯留的泥礫.

1.1.2 淺海沉積體系

加里東中期運(yùn)動使塔里木陸塊形成了塔中、塔北兩個遙相對應(yīng)的隆起，從而控制了塔里木盆地志留紀(jì)、泥盆紀(jì)沉積相展布.盆地內(nèi)部發(fā)育有障壁濱?！獪\海（內(nèi)）陸棚沉積，障壁為塔北古隆起高部位，廣海為南天山洋.志留紀(jì)早世魯?shù)て冢缕核窠M中段沉積期），受較大規(guī)模海侵影響，盆地廣泛發(fā)育淺海陸棚泥質(zhì)沉積.志留紀(jì)早世埃隆期（柯坪塔格組上段沉積期），巴楚—塔中北斜坡發(fā)育淺海陸棚沉積.塔中東南及孔雀河斜坡出現(xiàn)扇三角洲沉積.志留紀(jì)早世特列奇期（塔塔埃爾塔格組沉積期），巴楚—塔中北斜坡發(fā)育淺海陸棚沉積.塔里木盆地志留系—泥盆系縱向上依次發(fā)育志留紀(jì)早世有障壁濱海—淺海陸棚（海侵）—有障壁濱海.

淺海位于浪基面之下，發(fā)育陸棚泥質(zhì)沉積，沉積能量弱.顯然，塔里木盆地志留系、泥盆系淺海陸棚主要為內(nèi)陸棚.受海侵影響，塔里木盆地志留系內(nèi)陸棚廣泛發(fā)育在柯坪塔格組中段，主要發(fā)育陸棚泥微相.

侵蝕不整合主要是海平面下降，濱岸向海一側(cè)推進(jìn)導(dǎo)致侵蝕基準(zhǔn)面下降而形成的層序不整合界面.主要表現(xiàn)為垂向上巖性巖相突變，界面下伏多為海平面下降形成的近岸巖相（沉積水深相對較淺），突變?yōu)樯细残聦有蚝Ｇ中纬傻膸r相（沉積水深有時相對較深），反映的沉積間斷不長或沒有.

在塔中北斜坡為柯坪塔格組下段（SQ1）潮坪（淺水）沉積的灰綠、深灰色中-厚層狀粉砂巖、細(xì)砂巖與泥頁巖互層，塔西南—塔中為主要提供物源區(qū).

界面之上為柯坪塔格組中段（SQ2-TST）陸棚（海侵）沉積的暗色泥巖，實(shí)為侵蝕不整合與海侵上超不整合的疊加.該界面在測井曲線易識別，由柯坪塔格組下段粉砂巖段的鋸齒狀的低自然伽馬、高電阻率截變?yōu)橹卸文鄮r段平直狀的高自然伽馬、低電阻率.期間物源主要還是由塔西南—塔中提供.

在塔中北斜坡及塔北界面之下為柯坪塔格組上段（SQ2-HST）低潮坪（相對較深）沉積的砂坪，界面之上為塔塔埃爾塔格組下段（SQ3-TST）中潮坪（相對較淺）沉積的砂泥混合坪，反映SB3形成后新一輪海侵規(guī)模相對較小.該界面在測井曲線上為突變，由柯坪塔格組上段砂巖段鋸齒狀的低自然伽馬、高電阻率突變?yōu)樗査窠M下段砂泥互層段或泥巖段鋸齒狀的高自然伽馬、低電阻率，較易識別.期間塔西南—塔中還是作為主要物源區(qū).

2 沉積模式

沉積模式是沉積相的概括和總結(jié).根據(jù)海平面變化，塔里木志留紀(jì)—泥盆紀(jì)層序沉積模式沉積模式可歸納為2種，即：①海平面正常位置時，發(fā)育有障壁濱岸（潮坪）—內(nèi)陸棚沉積，即高位模式.②海平面位置較高時（大規(guī)模海侵時），主要發(fā)育內(nèi)陸棚沉積，即海侵模式.

圖4 塔里木盆地志留系-泥盆系沉積模式圖

3 結(jié)論

3.1 塔里木盆地塔中地區(qū)志留系、巖石地層單元自下而上劃分為志留系下統(tǒng)柯坪塔格組、塔塔埃爾塔格組.志留系下統(tǒng)柯坪塔格組分3個巖性段，縱向上呈現(xiàn)粗—細(xì)—粗的沉積序列.塔塔埃爾塔格組可分為下細(xì)上粗2段.

3.2 塔里木盆地SQ1（柯坪塔格組下段）在塔中北斜坡出現(xiàn)順斜坡帶狀分布的潮下砂坪—潮間混合坪沉積.SQ2（柯坪塔格組中段）發(fā)育內(nèi)陸棚泥質(zhì)沉積.塔里木盆地SQ2（柯坪塔格組上段）在塔中北斜坡發(fā)育潮間-潮下砂坪沉積.塔里木盆地SQ3（塔塔埃爾塔格組）在巴楚-塔中一線發(fā)育窄帶狀、在塔北發(fā)育帶狀分布的潮下-潮間砂坪沉積，其間發(fā)育內(nèi)陸棚泥質(zhì)沉積.

［1］李惠利，邱楠生，金之鈞，等.塔里木盆地塔中地區(qū)地質(zhì)熱歷史研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報，2004（7）：19-4.

［2］朱筱敏，等.塔里木盆地志留系沉積體系及分布特征［J］.石油大學(xué)學(xué)報，2002（3）：5-11.

［3］趙文光，等.塔里木盆地臺盆區(qū)志留系層序劃分及其特征［J］.新疆石油學(xué)院學(xué)報，2003（4）：9-12.

［4］韓芳林，等.西昆侖加里東期造山作用初探［J］.陜西地質(zhì)，2009（2）：9-18.

［5］張金亮，戴朝強(qiáng).塔里木盆地志留系高分辨率層序地層格架研究［J］.中國海洋大學(xué)學(xué)報，2006（6）：901-907.

［6］賈承造，等.新生代構(gòu)造性質(zhì)和變形時間［J］.科學(xué)前緣，1999（4）：215-221.

［7］韓芳林，等.西昆侖加里東期造山作用初探［J］.陜西地質(zhì)，2009（2）：9-18.