滿加爾凹陷不整合面對志留系油氣藏的控制作用探討

熊冉 趙繼龍 孫國忠

(中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023)

塔里木盆地是個大型疊合復(fù)合含油氣盆地，盆地主要經(jīng)歷了5個盆地演化構(gòu)造階段［1］，形成了一系列重大的區(qū)域構(gòu)造不整合面，造成盆地許多層系有不同程度的剝蝕，地層之間表現(xiàn)為不整合接觸關(guān)系。塔里木盆地主要有震旦紀(jì)末(T∈)、早奧陶世末(TO2)、奧陶紀(jì)末(TS)、中泥盆世末(TD)、三疊紀(jì)末(TJ)、白堊紀(jì)末(TE)及古近紀(jì)末(TN)等時期形成的區(qū)域構(gòu)造不整合面。它們在盆地許多地區(qū)表現(xiàn)為角度或微角度不整合，剝蝕范圍廣，剝蝕量大。其中對塔里木盆地滿加爾凹陷及其周緣志留系油氣藏起控制作用的主要為奧陶紀(jì)末(TS)不整合和中泥盆世末(TD)不整合。奧陶紀(jì)末(TS)不整合的形成主要是在奧陶紀(jì)末中因昆侖地體與塔里木地塊碰撞而形成的;中泥盆世末(TD)不整合的形成則是因中泥盆世末北側(cè)的南天山洋向中天山地體下俯沖消減、盆地內(nèi)部出現(xiàn)了大規(guī)模海退引起的［2］。

1 志留系上下不整合面的類型及分布特征

志留系下不整合面(TS):位于奧陶系與志留系之間，其反射波組特征為隆起區(qū)地震反射能量強，反射波連續(xù)，斜坡區(qū)和凹陷區(qū)，與上下接觸地層均為砂巖，表現(xiàn)為弱反射，但界面上下波組特征差異明顯，容易識別。剖面上多處見到不整合對下伏奧陶紀(jì)地層的強烈削蝕，不整合之上，多處見到志留系上超特征。鉆井資料和平衡剖面均證實，志留系與下伏地層多為角度不整合接觸，不整合面之下奧陶系剝蝕巨大;在滿加爾凹陷西部和東部部分地區(qū)，奧陶系沉積巨厚，存在平行不整合(和4井)接觸。

志留系上不整合面(TD2):位于志留系與上覆地層之間，其反射波組特征為地震反射能量強，反射波連續(xù)，剖面上多處見到不整合對下伏地層的強烈削蝕;凹陷深處，因上覆地層與下伏志留系巖性相近，TD2地震反射界面不清，可能存在平行不整合。鉆井資料證實了這一不整合面的存在，井下取芯明顯見到東河砂巖與下伏地層間存在角度不整合。此不整合面是中泥盆世末構(gòu)造運動(早海西期)的結(jié)果，其形成與南天山洋向中天山地體下俯沖消減有關(guān)。

奧陶紀(jì)末，中昆侖地體與塔里木地塊發(fā)生強烈碰撞，強烈的南北向擠壓構(gòu)造運動造成南北方向地層被大量壓縮，產(chǎn)生大規(guī)模的逆沖斷層和地層隆升，前奧陶紀(jì)地層大面積、大幅度遭受剝蝕［2］。盆地主要隆起如塔南隆起、塔中隆起、塔北隆起也在這期構(gòu)造運動中基本定型。因此，志留系下不整合面(TS)在塔里木盆地普遍分布，大多表現(xiàn)為角度不整合，表現(xiàn)出上超下削性質(zhì)，只有在滿西地區(qū)存在平行不整合。

TD2不整合面在塔中、巴楚斷隆、塔北南坡、滿加爾坳陷東部等區(qū)可見不整合對下伏地層的強烈削蝕，塔中地區(qū)絕大多數(shù)地方都缺失泥盆系下統(tǒng)和志留系上統(tǒng)，局部地方甚至將志留系地層完全剝蝕，使TD2界面與TS界面疊合，構(gòu)成TD2、TS不整合疊合分布區(qū)，部分地區(qū)奧陶紀(jì)地層也遭受剝蝕，使泥盆系東河砂巖直接覆蓋于奧陶紀(jì)地層之上，形成TD2、TS、TO疊合不整合分布區(qū)。

志留系上下不整合面(TS、TD2)的分布顯示出一定的變化規(guī)律。從隆起區(qū)向凹陷區(qū)，大體表現(xiàn)為高角度不整合發(fā)育帶、低角度不整合帶至平行不整合分布區(qū)。

(1)高角度不整合發(fā)育帶。表現(xiàn)為志留系上下不整合面(TS、TD2)與下伏地層呈高角度的接觸關(guān)系。不整合界面地震反射特征為:反射能量較強，反射波連續(xù)性好，下伏地層明顯被削蝕減薄(圖1)。高角度不整合發(fā)育帶通常代表了當(dāng)時構(gòu)造強烈的隆升區(qū)。

圖1 不整合面的地震反射特征

(2)低角度不整合分布區(qū)。主要表現(xiàn)為從強烈隆升區(qū)到凹陷區(qū)的斜坡帶，TS不整合面與下伏地層呈低角度不整合接觸關(guān)系。其地震剖面特征為:不整合界面之下地層逐漸被削蝕，或不整合界面之上的地層向斜坡上端逐漸超覆尖滅(圖1)。低角度不整合分布區(qū)的發(fā)育反映了當(dāng)時古隆起斜坡帶的可能發(fā)育位置。它是形成大型不整合或巖性—地層圈閉的有利區(qū)帶。

(3)平行不整合分布區(qū)。它是從隆起斜坡區(qū)向凹陷區(qū)過渡的地帶。其地震剖面特征是:界面反射能量較弱，界面上、下反射波與界面反射波平行，說明不整合面上、下地層產(chǎn)狀相同(圖1)。它的發(fā)育反映了當(dāng)時凹陷區(qū)的分布。

高角度不整合面的發(fā)育代表當(dāng)時構(gòu)造變形強烈，形成相對隆起區(qū)，有利于后期油氣向這類地區(qū)運移。不整合界面上通常形成底礫巖、風(fēng)化黏土層和半風(fēng)化巖石，可以形成良好的儲層和圈閉。如果儲蓋組合配套適宜，可以形成古潛山型、地層剝蝕型油氣圈閉和油氣藏，是油氣勘探的主要靶區(qū)之一。低角度不整合分布區(qū)通常位于古斜坡發(fā)育區(qū)，隆起區(qū)遭受強烈剝蝕，沉積物會沿斜坡區(qū)逐漸增厚，形成楔狀砂體。對于不整合面下的碳酸鹽，由于風(fēng)化和地表水的淋濾，可以形成次生孔隙、溶孔和溶洞，成為良好的油氣儲集場所，構(gòu)造作用減弱后，大量泥質(zhì)巖發(fā)生沉積，從而可以形成良好的封閉條件。如果儲蓋組合配套適宜，可以形成削蝕不整合和地層超覆型圈閉和油氣藏，也是油氣勘探的靶區(qū)之一。

2 志留系上下不整合面與上下地層的接觸類型

不整合面TS的上下巖性接觸關(guān)系主要體現(xiàn)為構(gòu)造不整合面，界面之下削截現(xiàn)象突出，界面之上表現(xiàn)為志留紀(jì)地層上超(圖2)。不整合面(TS)下伏地層主要為奧陶紀(jì)地層，有鐵熱克阿瓦提組(O3tr)、桑塔木組(O3s)、卻爾卻克組(O2+3q)、鷹山組(O1+2y)和上丘里塔格組(O1q)(圖3)。奧陶紀(jì)地層分別上覆志留系上三亞段砂巖泥巖互層、上四亞段砂巖、柯坪塔格組下段泥巖、柯坪塔格組上段砂巖。

圖2 滿加爾凹陷周緣志留系頂部地層分布圖

圖3 滿加爾凹陷周緣志留系下伏地層分布圖

其界面上下巖性接觸關(guān)系大致可分為5類:砂巖/砂巖、砂巖/泥巖、泥巖/灰?guī)r、砂巖/灰?guī)r白云巖、砂巖/灰?guī)r。其中砂巖/砂巖接觸集中在滿東凹陷和阿瓦堤凹陷西部;砂巖/泥巖接觸集中塔中地區(qū)、塔西南地區(qū)、阿瓦堤凹陷北側(cè)和阿滿過渡帶;泥巖/灰?guī)r接觸主要分布在阿瓦堤凹陷;上述3種接觸關(guān)系為志留系不整合面(TS)最主要的巖性接觸關(guān)系。砂巖/灰?guī)r白云巖接觸只分布在塔北英買 —東河塘地區(qū)、麥蓋提瑪扎塔格構(gòu)造帶;砂巖/灰?guī)r接觸只分布塔中19—塔中25井附近和塔東滿南1井附近。

不整合面TD的上下巖性接觸關(guān)系主要體現(xiàn)為構(gòu)造不整合面，界面之下削截現(xiàn)象突出，界面之上表現(xiàn)為上覆地層向上超覆。不整合面TD上覆有多個時代的地層，主要有泥盆系克茲爾塔格組(D3k)、泥盆系巴楚組東河砂巖(D3d)、石炭系巴楚組(C1b)、二疊系(P)(角礫巖)、三疊系(T)、侏羅系(J)和白堊系卡普沙良群(K1kp)(圖4)。

圖4 滿加爾凹陷周緣志留系上覆地層分布圖

不整合面TD的上下巖性接觸關(guān)系有5種:砂巖/砂巖、砂巖/泥巖、角礫巖/砂巖、泥巖/細(xì)砂巖和火山巖(安山巖)/砂巖。

砂巖/砂巖接觸是克茲爾塔格組(D3k)與依木烏他干組(S2y)、泥盆系東河砂巖+下泥巖段(D3d)與依木烏他干組、泥盆系東河砂巖+下泥巖段(D3d)與塔塔埃爾塔格組上段、石炭系巴楚組(C1b)與依木烏他干組(S2y)、石炭系巴楚組(C1b)與柯坪塔格組上4亞段、石炭系巴楚組(C1b)與柯坪塔格組下段、侏羅系與柯坪塔格組上4亞段、塔塔埃爾塔格組上段之間的接觸，是不整合面TD2上下最主要的巖性接觸類型，分布在滿加爾凹陷、阿瓦堤凹陷、塔中隆起大部和塔東維馬1井—英南2井周圍、龍口1井東側(cè)一帶。

砂巖/泥巖接觸是泥盆系東河砂巖、石炭系巴楚組、侏羅系和三疊系與塔塔埃爾塔格組下段(泥巖)之間的接觸，分別分布在塔中南部—塘參1井—和3井、塔中30—塔中32—滿南1井—滿東2井一帶、勝利1井—英買2井—羊屋4井—塞克1井—普惠1井一帶和龍口1井西側(cè)一帶。

角礫巖/砂巖接觸是石炭系巴楚組與塔塔埃爾塔格組上段之間的一種接觸關(guān)系，分布在勝利1井—英買2井北側(cè)、哈6井—哈13井—肖塘1井—草1井一帶。

火山巖(安山巖)/砂巖接觸是二疊系與柯坪塔格組上4亞段(砂巖)之間的接觸，僅分布在英買地區(qū)。

3 志留系上下不整合面對油氣藏的控制作用

大量的研究和勘探實踐表明，塔里木盆地奧陶紀(jì)末和中泥盆世末的構(gòu)造運動對盆內(nèi)油氣的形成、運移和聚集起著重要的控制作用。了解志留系上下不整合面對油氣藏的控制作用，對盆地奧陶系、志留系、泥盆系的油氣勘探和尋找大型油氣目標(biāo)有著重要的指導(dǎo)意義。志留系上下不整合面對油氣藏的控制作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 TS不整合面控制了奧陶系巖溶的發(fā)育

前人研究表明，塔中地區(qū)奧陶紀(jì)的巖溶幾乎都分布在古構(gòu)造高點，四周被斷層所包圍，形成了構(gòu)造控制巖溶的格局［3-4］。在古構(gòu)造的高點(塔北、塔中等隆起區(qū))、斜坡帶(哈拉哈塘)區(qū)，下奧陶統(tǒng)上部和中上奧陶統(tǒng)頂部的地層在不同時期都出露地表遭受剝蝕，其灰?guī)r遭受大氣水的淋濾、溶蝕，形成分化殼巖溶。風(fēng)化殼巖溶發(fā)育范圍受不整合面形態(tài)的控制，即只有在不整合面發(fā)育區(qū)域，風(fēng)化殼巖溶才有可能發(fā)生。風(fēng)化殼巖溶在垂向上的發(fā)育深度不僅與古地貌、構(gòu)造、巖性、古水文條件等因素有關(guān)，還與不整合面的強度有關(guān)。研究表明，奧陶系被剝蝕厚度巨大，剝蝕范圍很廣(奧陶紀(jì)末盆地內(nèi)隆起剝蝕面積巨大，達35×104km2，包括中央隆起、西南坳陷、塘古孜巴斯坳陷、塔南隆起、東南坳陷以、阿爾金山地區(qū)、塔北隆起大部和柯坪地區(qū))，因此，TS不整合面強度極大，導(dǎo)致奧陶系碳酸鹽巖暴露時間長，不整合面之下的碳酸鹽巖充分接受大氣水的淋濾、溶蝕，發(fā)育溶蝕孔、縫、洞體系。因大氣水十分豐富，并多沿垂直方向滲流形成一些垂向溶孔、溶縫、侵蝕溝和孤立的落水洞等，造成分化殼巖溶發(fā)育深度較大。如TZ1井中的下奧陶統(tǒng)頂部的分化殼巖溶，影響深度可達不整合面以下700多米深處［5-6］。因此，TS不整合控制了奧陶系碳酸鹽巖巖溶的發(fā)育，為奧陶系油氣成藏提供了極為有利的儲層空間，是奧陶系油藏的主要發(fā)育帶。

3.2 TS、TD2不整合和古隆起控制了志留系、泥盆系地層圈閉的發(fā)育

TS、TD不整合與盆地奧陶紀(jì)末形成的古隆起帶、古斜坡相結(jié)合，形成了廣泛分布的大型地層超覆—退覆帶、巖相變化帶，控制著盆內(nèi)志留系和泥盆系主要儲蓋組合的形成分布，控制著復(fù)雜巖性 —地層或構(gòu)造—地層油氣藏的形成和分布。古隆起—古斜坡帶和TD不整合三角帶對地層圈閉發(fā)育分布具有重要的控制作用。

沿塔北隆起南緣志留系尖滅線地區(qū)是地層圈閉發(fā)育的有利區(qū)帶。志留系柯坪塔格組、塔塔埃爾塔格組砂巖在塔北隆起的南部遭受剝蝕，形成繞塔北隆起南緣的東西向延伸超500 km的尖滅線，該區(qū)是地層圈閉形成的有利區(qū)帶。

塔中地區(qū)北側(cè)形成以塔塔埃爾塔格組瀝青砂巖為儲層，上覆依木干他烏組紅色泥巖為蓋層的地層圈閉。這類圈閉因靠近中上奧陶統(tǒng)生油巖，油源充足;瀝青砂巖具有良好的儲集性能，上覆紅色泥巖具有很好的封蓋作用。塔中Ⅱ號斷裂帶與不整合界面交錯發(fā)育，可以形成良好的油氣運移通道，瀝青砂巖本身也可以作為良好的輸導(dǎo)層。二次成藏期可以使中、上奧陶統(tǒng)油氣沿不整合、斷裂向上運移，進入志留系的瀝青砂巖，被上覆紅色泥巖封蓋，可以形成良好的地層油氣圈閉。

此外，孔雀河斜坡帶也有利于形成志留系地層圈閉，是志留系地層圈閉發(fā)育的有利地區(qū)。

石炭紀(jì)是塔里木盆地重要的海侵期，這一海侵期從泥盆紀(jì)末期開始，且泥盆紀(jì)末期至石炭紀(jì)，早期的濱岸相東河砂巖與早石炭世的淺海陸棚(臺地)相沉積物組成了最早的海侵沉積層序，向上超覆在古隆起斜坡上的TD2不整合面上。在泥盆紀(jì)末期，古隆起周緣及凹陷中沉積了東河砂巖。古隆起的發(fā)育不但為東河砂巖沉積提供了豐富的物源，還控制了東河砂巖尖滅線的展布和儲層發(fā)育。TD2構(gòu)造不整合和古隆起使東河砂巖構(gòu)造—地層圈閉主要分布在下列地區(qū):

哈得遜東 — 吉南地區(qū):主要發(fā)育東河砂巖超覆型地層圈閉和受石炭系下泥巖段封堵的東河砂巖巖性圈閉，局部也可能發(fā)育低幅度背斜。哈得遜—吉南構(gòu)造 — 地層圈閉帶具有優(yōu)越的運聚成藏條件，不僅具有優(yōu)質(zhì)的烴源巖和油氣運移通道，而且構(gòu)造位置十分有利。從區(qū)域構(gòu)造演化分析看，該區(qū)帶為中、晚喜馬拉雅構(gòu)造反轉(zhuǎn)的樞紐帶部位，是形成地層圈閉、低幅度構(gòu)造圈閉的有利區(qū)域。

塔中地區(qū):主要是指東河砂巖超覆于下伏地層上形成的超覆不整合圈閉。東河砂巖由凹陷區(qū)向隆起區(qū)，地層厚度逐漸變薄，上超于TD2不整合界面之下的志留系泥巖或奧陶系灰?guī)r之上，以東河砂巖為儲層，其上的石炭系巴楚組穩(wěn)定的泥巖為蓋層，在隆起或斜坡區(qū)形成的超覆不整合圈閉。中、上奧陶統(tǒng)具有豐富的烴源巖，泥盆系東河砂巖為良好的儲集層，上覆具有良好封閉性的石炭系巴楚組泥巖，該區(qū)斷裂和不整合交錯發(fā)育，形成良好的油氣運移通道，東河砂巖本身也可以作為輸導(dǎo)層。東河砂巖上超尖滅，被上覆泥巖封堵，形成良好的地層圈閉。后期(晚海西期)有油氣注入，可以形成有利的構(gòu)造 —地層圈閉。

草湖凹陷西斜坡:該區(qū)下古生界為東北高、向西南方向傾伏的古地貌背景，上泥盆統(tǒng)東河砂巖及石炭系為這一古地貌背景上的填平補齊沉積，形成了東河砂巖的地層超覆圈閉。上泥盆統(tǒng)—石炭系由下而上分別為東河砂巖段、角礫巖段、下泥巖段、標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段、上泥巖段和砂泥巖段。底部的東河砂巖段與中部的泥巖段能夠形成良好的儲蓋組合。

4 結(jié)論

(1)對塔里木盆地滿加爾凹陷及其周緣志留系油氣藏起控制作用的主要為奧陶紀(jì)末(TS)不整合和中泥盆世末(TD)不整合。

(2)奧陶紀(jì)末不整合(TS)和中泥盆世末(TD)不整合與盆地奧陶紀(jì)末形成的古隆起帶、古斜坡相結(jié)合，形成了廣泛分布的大型地層超覆 — 退覆帶、巖相變化帶，控制著盆內(nèi)志留系和泥盆系主要儲蓋組合的形成與分布，塔北南緣和塔中北斜坡地區(qū)是志留系巖性—地層或構(gòu)造—地層油氣藏的有利分布區(qū)。

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