塔中早 — 中奧陶世斜坡刻畫及勘探

周成剛 唐雨 張正紅 謝魏

(1.中國石油東方地球物理公司研究院庫爾勒分院， 新疆 庫爾勒 841001； 2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 成都 610500； 3.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院， 新疆 庫爾勒 841000； 4.中國石油塔里木油田分公司質(zhì)量檢測中心， 新疆 庫爾勒 841000)

碳酸鹽巖斜坡屬于深水碳酸鹽沉積環(huán)境，其沉積物主要為粗粒和多孔的淺水碳酸鹽再沉積濁積物[1-7]。在巴哈馬灘、墨西哥灣、伯利茲、四川盆地北部、塔里木盆地均已發(fā)現(xiàn)與斜坡相沉積相關(guān)的油氣藏[8-12]。

塔中Ⅰ號坡折帶大型凝析氣田的發(fā)現(xiàn)，使勘探思路開始由斷裂帶控油轉(zhuǎn)向坡折帶控油[13]。早奧陶世末期 — 中奧陶世初期，碳酸鹽巖臺地可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣铝⑴_地，臺地東端與庫 — 滿坳拉槽區(qū)的深海盆地之間以陡斜坡過渡[14]。一些研究者對塔里木盆地中 — 下奧陶統(tǒng)地層、沉積、儲層和成巖等方面作了系統(tǒng)研究，但并非一致認(rèn)為塔中 — 巴楚 — 古城早 — 中奧陶世為一個統(tǒng)一的“大碳酸鹽巖臺地”。其中，一部分學(xué)者認(rèn)為其為均一臺地，斜坡相呈馬蹄形發(fā)育在古城 — 輪南一線[15-16]；而另一部分學(xué)者認(rèn)為其為海槽、孤立臺地沉積體系[17-19]。

本次研究將通過對塔中地區(qū)Ⅰ號坡折帶附近奧陶系典型井的解剖，從沉積巖石學(xué)、地震地層學(xué)方面系統(tǒng)分析塔中地區(qū)不同時期斜坡相特征及其演化過程，以解釋早 — 中奧陶世塔中 — 巴楚地區(qū)沉積格局及演化過程。

1 地質(zhì)背景

塔中地區(qū)位于塔里木盆地中央隆起中段，西與巴楚斷隆相連，東與塔東低隆相接，呈北西走向，北部緊鄰滿加爾凹陷，南部為塘古孜巴斯凹陷[20]。塔中Ⅰ號坡折帶位于塔中低凸起東北側(cè)，是塔中隆起與滿加爾坳陷的分界斷裂，為一個南傾逆斷層，它控制了塔中Ⅰ號坡折帶乃至塔中隆起的發(fā)育形成。該斷裂從早奧陶世開始活動，奧陶系末期定型，于志留系早期結(jié)束，是加里東運動的典型產(chǎn)物。平面上呈北西向展布，延伸長度達260 km，向西斷距逐漸減少；縱向上斷裂斷面陡直，傾角較大，深層斷距可達千米以上，斷裂斷距具中段大、兩端減小的特點，是本區(qū)主要控制地層沉積的斷層[21]。

塔中地區(qū)中下奧陶統(tǒng)自下而上為蓬萊壩組、鷹山組。前者厚度為145 ～ 770 m，以厚層淺灰 — 深灰色泥晶灰質(zhì)云巖、灰質(zhì)云巖為主；后者厚度為 86～613 m，有淺灰色 — 灰色厚層狀砂屑灰?guī)r、灰色 — 深灰色砂屑灰?guī)r、砂屑云巖，夾薄層藻云巖、角礫灰?guī)r、角礫云巖、淺灰色 — 灰色泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r。選取塔中Ⅰ號坡折帶附近的塔中86井、塔中54井、塔中5井等10余口典型井作為研究對象，這些井自東向西均勻分布在坡折帶附近，能全面反映沉積特征。

2 斜坡相的識別

2.1 巖石學(xué)特征

斜坡相巖石類型以重力流和正常深水沉積為主，包括角礫巖和巨礫巖、巖屑流沉積物、濁積巖和泥晶灰?guī)r。塔中地區(qū)奧陶系斜坡相沉積巖心響應(yīng)特征見圖1。

(1) 角礫巖和巨礫巖。礫屑多為灰 — 深灰色泥晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、砂屑云巖；礫石平均豐度為70%以上，粒徑大小從0.2 cm×0.3 cm到5 cm×10 cm不等；可見直徑大于2 m的巨大巖塊，磨圓度差，礫石以棱角狀為主，少量次棱角狀，分選和定向性差，礫間主要為少量砂礫屑、白云質(zhì)泥和灰泥充填。礫石大多分布于塔中1號坡折帶東部鷹山組、蓬萊壩組，位于斜坡深水區(qū)。研究區(qū)巨礫灰?guī)r發(fā)育于塔中5井區(qū)，其巨礫巖體為紋層狀泥晶灰?guī)r，生物潛穴發(fā)育，可見孔蟲、介形蟲。

(2) 巖屑流。巖屑流多為灰白 — 灰色灰質(zhì)云巖、褐灰色角礫云巖；角礫成分主要為泥 — 粉晶白云巖，粒徑大小不一，呈棱角狀、次棱角狀，分選性差，堆積混雜，缺乏層理，雜基或碎屑支撐，粒間充填破碎細(xì)粒砂屑、白云質(zhì)泥等，主要分布于塔中1號坡折帶中部鷹山組、蓬萊壩組，如塔中243井區(qū)蓬萊壩組。

(3) 濁積巖?；?— 深灰色砂屑灰?guī)r夾薄 — 中層泥晶灰?guī)r，發(fā)育水平紋層、泥質(zhì)條帶、沖刷面等沉積構(gòu)造，可見棘屑、介殼等生物碎屑。砂屑灰?guī)r常呈正粒序，見鮑馬序列AE、ABE段；部分泥晶灰?guī)r呈淺灰色假角礫狀，主要分布于塔中1號坡折帶中、西部，如塔中243井蓬萊壩組、中古3井土木休克組。

(4) 正常沉積巖。灰或紫紅色泥晶灰?guī)r常發(fā)育經(jīng)差異壓實作用形成的水平或波浪狀紋層，部分以假角礫形態(tài)存在，在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布。

2.2 垂向序列

斜坡相主要沉積亞相有靜水沉積、重力流沉積等類型。根據(jù)重力流類型可以形成巖屑流 — 滑動流 — 巖崩堆積組合序列、巖屑流 — 濁流組合序列、巖屑流 — 顆粒流 — 濁流組合序列、重力流 — 靜水沉積組合序列等類型。如位于塔中Ⅰ號坡折帶東南部的塔中5井，其鷹山組底部為主要為灰 — 褐灰色云質(zhì)角礫灰?guī)r、灰質(zhì)角礫云巖、夾薄層泥晶灰?guī)r、藻云巖。角礫主要由云質(zhì)砂屑灰?guī)r組成，呈棱角狀、次棱角狀，粒間充填砂礫屑、滲流粉砂、灰綠色泥質(zhì)及殘余瀝青。鷹山組頂部相變?yōu)榕_地邊緣砂屑灘，巖性為灰 — 褐灰色亮晶砂屑灰?guī)r、豹斑狀云質(zhì)砂屑灰?guī)r，自下而上水體能量逐漸增大。塔中Ⅰ號坡折帶中部偏南地區(qū)的塔中243井蓬萊壩組主要發(fā)育巖屑流、濁流和正常沉積，巖性以淺灰 — 灰色灰質(zhì)云巖、灰白色灰質(zhì)云巖、褐灰色灰質(zhì)的砂屑云巖、灰 — 灰白色泥晶云巖為主，見鮑馬序列AE、ABE段，發(fā)育沖刷面。塔中地區(qū)典型斜坡相相序見圖2。

2.3 地球物理標(biāo)志

塔中Ⅰ號坡折帶地震相資料顯示，中段較東段斜坡坡度變小，由跌積邊緣型斜坡過渡為沉積型斜坡，灰泥丘含量明顯增加，格架礁含量和規(guī)模較東段減小。西段為緩斜坡型臺緣沉積，臺緣相帶寬，斜坡坡度較緩，生物礁以灰泥丘為主，丘礁少見，丘灘復(fù)合體厚度不大 。塔中地區(qū)地震相解釋模型見圖3。

2.4 地層學(xué)標(biāo)志

地震資料顯示，塔中 — 室古城地區(qū)中下奧陶統(tǒng)鷹山組由塔中到古城地區(qū)呈現(xiàn)地層厚度減薄趨勢，整體上呈現(xiàn)中間厚，四周薄的分布特征，其鷹山組地震響應(yīng)時間為20 ～ 220 ms，與上覆良里塔格組、下伏蓬萊壩組呈整合接觸。塔中169井 — 塔中62井 — 古城4井奧陶系地震地質(zhì)解釋模型見圖4。

3 斜坡相分布

在早中奧陶世，塔里木盆地東北部的拉張活動達到頂峰，塔中低凸起開始發(fā)育，塔中Ⅰ號坡折帶以西發(fā)育多級同生斷層，從而使寒武紀(jì)廣闊的碳酸鹽臺地的臺地發(fā)生分化，形成了早奧陶世的巴楚-塔中孤立碳酸鹽臺地沉積體系和古城孤立碳酸鹽臺地沉積體系，中以海槽相隔。塔中早 — 中奧陶世斜坡相主要分布在海槽西側(cè)，呈北西 — 南東向展布，北西區(qū)域?qū)捑?、南東區(qū)域窄陡。塔中地區(qū)中下奧陶統(tǒng)鷹山組沉積時期古地貌見圖5。

4 結(jié) 語

塔中Ⅰ號坡折帶東側(cè)廣泛分布臺緣斜坡，不同斜坡對應(yīng)的臺緣類型各不相同。根據(jù)前述認(rèn)識，跌積邊緣型斜坡相鄰臺緣為加積鑲邊型；沉積邊緣型斜坡相鄰臺緣為退積弱鑲邊型。前者臺緣帶灘體發(fā)育在地貌高凸起部位，厚度大，生長速度快，易遭受強烈大氣淡水淋濾，儲集層厚度大，儲集性能較好。后者臺緣廣泛發(fā)育顆粒灘，地貌凸起高度不大，生長緩慢，同生期淡水淋濾微弱，其孔、洞、縫發(fā)育較差，儲集層厚度較小，儲集性能較差。根據(jù)不同類型斜坡相發(fā)育特征，結(jié)合地震資料、鉆井?dāng)?shù)據(jù)，可以預(yù)測臺緣高能相帶分布，為油氣勘探提供新的思路。

圖5 塔中地區(qū)中下奧陶統(tǒng)鷹山組沉積時期古地貌示意圖參考文獻

[1] TUCKER M E, WRIGHT V P.碳酸鹽巖沉積學(xué)[M].沈安江，王小芳，鄭劍鋒，等譯.北京：石油工業(yè)出版社, 2015:10-20.

[2] 胡媛, 張子明, 王恩輝.塔里木盆地不同類型斜坡帶特征及其控油作用[J].巖性油氣藏, 2010, 22(4):72-79.

[3] 李雙應(yīng), 孟慶任, 萬秋,等.長江中下游地區(qū)二疊紀(jì)碳酸鹽斜坡沉積及其成礦意義[J].巖石學(xué)報, 2008, 24(8):1733-1744.

[4] 王一剛, 文應(yīng)初, 洪海濤,等.四川盆地北部晚二疊世 — 早三疊世碳酸鹽巖斜坡相帶沉積特征[J].古地理學(xué)報, 2009, 11(2):143-156.

[5] 羅俊成, 楊海軍, 朱長見,等.塔里木東部寒武紀(jì) — 中奧陶世坡折帶沉積特征及勘探潛力[J].地質(zhì)科學(xué), 2008, 43(4):661-670.

[6] 沈騁, 譚秀成, 李凌,等.川北早寒武世碳酸鹽巖臺緣斜坡沉積特征及變形構(gòu)造形成機制探討[J].古地理學(xué)報, 2015, 17(3):321-334.

[7] 金之鈞, 云金表, 周波.塔里木斜坡帶類型、特征及其與油氣聚集的關(guān)系[J].石油與天然氣地質(zhì), 2009, 30(2):127-135.

[8] MULLINS H T, NEUMANN A C.Deep carbonate bank margin structure and sedimentation in the northern Bahamas[J].Special Publications, 1979，27:165-192.

[9] GINSBURG R N, SWART P K, MCNEILL D F, et al.Rapid growth of syndepositional marine agragonite cements in steep marginal slope deposits, Bahames and Belize[J]. Journal of Sedimentary Research, 1993, 63(5):983-989.

[10] ENOS P.Tamabra limestone of the Poza Rica trend, Cretaceous, Mexico[J].Special Publications, 1977, 25:273-314.

[11] 樊太亮, 高志前, 劉聰,等.塔里木盆地古生界不同成因斜坡帶特征與油氣成藏組合[J].地學(xué)前緣, 2008, 15(2):127-136.

[12] 韓劍發(fā), 于紅楓, 張海祖,等.塔中地區(qū)北部斜坡帶下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖風(fēng)化殼油氣富集特征[J].石油與天然氣地質(zhì), 2008, 29(2):167-173.

[13] 李宇平, 王振宇.塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽重力流沉積[J].新疆石油地質(zhì), 1997(3):231-233.

[14] 賈承造, 魏國齊, 姚慧君,等.盆地構(gòu)造演化與區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)[M].北京：石油工業(yè)出版社, 1995.

[15] 何遠碧, 王振宇, 陳景山，等.塔里木盆地寒武 — 奧陶紀(jì)生物組合和生物相[J].新疆石油地質(zhì), 1995(2):114-122.

[16] 陳景山, 王振宇, 代宗仰,等.塔中地區(qū)中上奧陶統(tǒng)臺地鑲邊體系分析[J].古地理學(xué)報, 1999, 1(2):8-17.

[17] 嚴(yán)威, 王興志, 王振宇,等.塔中及相鄰地區(qū)早奧陶世沉積格局新論[J].沉積學(xué)報, 2010, 28(6):1090-1097.

[18] 王振宇, 韓杰, 熊益學(xué),等.塔里木板塊塔中 — 古城區(qū)塊早 — 中奧陶世沉積格局[J].新疆石油地質(zhì), 2011, 32(3):228-230.

[19] 孫崇浩, 楊海軍, 潘文慶,等.塔中地區(qū)奧陶系鷹山組精細(xì)劃分[J].新疆石油地質(zhì), 2012(1):46-48.

[20] 翟振飛.塔里木盆地塔中地區(qū)奧陶系層序地層及沉積特征研究[D].成都：成都理工大學(xué), 2010：10-20.

[21] 陳希光, 鄭興平, 陳婭娜,等.塔東地區(qū)深水重力流沉積體地震刻畫[J].長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2015, 12(8):18-22.