中2井良里塔格組礁灘序列及臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)

趙麗娜，譚飛，孫堯斌，沙旭光，魏華動(dòng)，王飛洋，王振宇，3

（1.中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 8300111；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(guó)石油 碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 沉積與成藏分室，成都 610500）

礁灘相儲(chǔ)集層物性好，規(guī)模大，發(fā)育層位廣泛，為全球海相碳酸鹽巖油氣勘探重要領(lǐng)域之一[1-5]。塔里木盆地塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)凱迪階下部的良里塔格組，其臺(tái)緣相帶呈近環(huán)帶狀環(huán)繞卡塔克隆起分布[6]，露頭剖面及鉆井資料表明，沿鑲邊臺(tái)緣帶造礁生物繁盛，可形成大規(guī)模礁灘復(fù)合體碳酸鹽巖建造[7-9]。2001年以來，在卡塔克隆起北坡的塔中Ⅰ號(hào)斷裂坡折帶，臺(tái)緣帶礁灘復(fù)合體儲(chǔ)集層油氣勘探已取得了重大的突破，已探明了億噸級(jí)整裝凝析油氣田[10]，氣田整體含油，含油氣性受沉積相及斷裂的聯(lián)合控制。塔中北坡的勘探突破，推動(dòng)了塔中南坡及周邊區(qū)域的勘探。前人研究認(rèn)為，塔中南坡與塔中北坡具有類似的構(gòu)造及沉積演化背景，為早奧陶世末期—晚奧陶世早期形成的大型復(fù)合型臺(tái)緣帶，具有大型生物礁灘發(fā)育的地質(zhì)背景[11-13]。中2井在塔中南坡上奧陶統(tǒng)良里塔格組礁灘相地層中取得了良好的油氣顯示，勘探前景巨大[14]。但受早期勘探程度低、鉆井?dāng)?shù)量少、地震品質(zhì)不高等因素影響，對(duì)塔中南坡礁灘體組合演化序列及臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究較少，中2井臺(tái)緣發(fā)育位置及礁灘體展布特征不明，制約了塔中南坡礁灘體的油氣勘探。本文基于巖心、巖石薄片及三維地震資料，對(duì)中2井礁灘體組合及演化特征進(jìn)行研究，并對(duì)其臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)解剖，以期為研究區(qū)油氣勘探提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

卡塔克隆起位于塔里木盆地中央隆起帶中段，北部以塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶與滿加爾坳陷、順托果勒低隆相分隔，南部與塘古孜巴斯坳陷相接，為一長(zhǎng)期發(fā)育的繼承性隆起[15-16]（圖1）。加里東運(yùn)動(dòng)期，塔里木板塊南緣與北昆侖山碰撞，塔中地區(qū)由伸展拉張背景逐漸轉(zhuǎn)化為擠壓背景，盆地周邊洋盆關(guān)閉，卡塔克隆起開始發(fā)育，形成了中—下奧陶統(tǒng)鷹山組頂界不整合面，塘古孜巴斯地區(qū)沉降為坳陷，并形成了塔中Ⅰ號(hào)、塔中Ⅱ號(hào)和塔中10號(hào)等一系列構(gòu)造斷裂帶[17-18]。晚奧陶世碳酸鹽臺(tái)地基本繼承了前期的古隆起地貌，圍繞古隆起，臺(tái)緣帶呈近似環(huán)帶狀分布。在良里塔格組沉積期，沿臺(tái)緣發(fā)育高能生物礁灘相帶沉積，為研究區(qū)奧陶系重要的油氣儲(chǔ)集層。晚奧陶世末期，碳酸鹽臺(tái)地被整體淹沒，塔中地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樯钏懪铩璧?，沉積了以巨厚的硅質(zhì)碎屑泥巖為主的桑塔木組 。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況

中2井位于塔中南坡臺(tái)緣坡折帶，為旨在查清良里塔格組是否發(fā)育類似于塔中Ⅰ號(hào)坡折帶的礁灘相儲(chǔ)集體，探索其臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)及礁灘體展布的第一口區(qū)域探井[12]。鉆井和錄井顯示，中2井鉆揭上奧陶統(tǒng)良里塔格組Belodina confluens帶生物礁灘體[20]，良里塔格組發(fā)育完善，厚達(dá)850余米，與下伏一間房組和上覆桑塔木組皆呈不整合接觸；根據(jù)自然伽馬測(cè)井曲線和巖石學(xué)特征，自下而上劃分為含泥灰?guī)r段、顆?；?guī)r段和泥質(zhì)條帶灰?guī)r段3個(gè)巖性段。中2井共取心8筒次，共計(jì)60余米，巖心及成像測(cè)井等資料豐富；測(cè)井解釋二類儲(chǔ)集層3層，厚28.6 m，三類儲(chǔ)集層24層，厚210.8 m，油氣成藏條件優(yōu)越[14]。近年來，圍繞中2井區(qū)，重新進(jìn)行了三維地震的部署，明確中2井礁灘相沉積發(fā)育特征及其臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)于整個(gè)塔中南坡礁灘體油氣勘探具有重要意義。

2 巖性及巖石類型

中2井良里塔格組縱向沉積序列總體為臺(tái)緣粒屑灘和生物礁丘建造，以砂屑灘、生屑砂屑灘占優(yōu)勢(shì)，主要為顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r和生物灰?guī)r（圖2）。

顆?；?guī)r主要為亮晶砂屑灰?guī)r、亮晶藻砂屑灰?guī)r、亮晶生物砂礫屑灰?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r，含核形石砂屑灰?guī)r，少量泥晶顆?；?guī)r。顆粒以砂級(jí)和細(xì)礫級(jí)為主，主要為藻屑、生屑和內(nèi)碎屑，生屑含量較高，約占20%～75%，以隱藻、綠藻和棘屑為主，其次為苔蘚蟲、腕足、珊瑚、三葉蟲等生物碎屑，破碎程度高。顆粒具一定的分選和磨圓，具2～3期亮晶方解石膠結(jié)，反映中高能的動(dòng)蕩水體環(huán)境。

泥晶灰?guī)r類主要為含生屑泥晶灰?guī)r，含砂屑泥晶灰?guī)r等顆粒泥晶灰?guī)r，以及泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r，反映較低能的沉積環(huán)境，為灘（礁丘）間亞相沉積。

中2井良里塔格組生物灰?guī)r包括中國(guó)孔珊瑚格架巖、層孔蟲格架巖、粗枝藻灰泥骨架巖、腦紋狀鈣質(zhì)海綿障積巖、隱藻粘結(jié)巖和微生物泥晶灰?guī)r。生物格架巖主要發(fā)育于中、高能的礁丘亞相，可見明顯的骨架支撐結(jié)構(gòu)，骨架內(nèi)常被灰泥及生屑顆粒充填。粘結(jié)巖主要發(fā)育于較低能的微生物灰泥丘沉積中，造丘生物主要為隱藻類。其次為顆粒粘結(jié)巖，以粘結(jié)藻砂屑為主，少量粘結(jié)灰泥，反映水體能量中等—較高，主要發(fā)育于礁翼以及與礁（丘）相伴的粒屑灘中。

3 礁灘微相及組合序列

3.1 礁灘微相類型

圖2 塔中南坡臺(tái)緣中2井良里塔格組綜合柱狀剖面

生物礁是由造礁生物原地生長(zhǎng)所形成的海底正向隆起地貌,具有形態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)雙重內(nèi)涵，廣義的生物礁又包括包括礁丘和灰泥丘[21-23]。本文通過鉆井、錄井、巖心及以及鏡下薄片資料，對(duì)中2井良里塔格組生物礁以及礁灘復(fù)合體發(fā)育特征進(jìn)行研究，識(shí)別出礁丘、灰泥丘、粒屑灘（包括砂屑灘和生屑灘）、灘間等沉積亞（微相）相，中部發(fā)育一套厚20余米的輝綠巖侵入體。研究區(qū)良里塔格組礁灘微相以臺(tái)緣粒屑灘為主，包括砂屑灘及生屑灘，占64.38%，其次為灘間及灰泥丘。

中2井礁丘亞相發(fā)育層位較高，垂向上共發(fā)育3期生物礁丘建造，礁丘亞相總厚71.84 m，約占良里塔格組總厚的7.02%.其中泥質(zhì)條帶灰?guī)r段內(nèi)可識(shí)別出2期灘-丘-礁丘的礁灘復(fù)合體沉積，上部礁丘厚17.60 m，下部厚18.20 m，礁灘復(fù)合體總厚61.75 m；含泥灰?guī)r段發(fā)育一期厚10.10 m的礁丘，主體由管孔藻、四分珊瑚、板狀海綿、層孔蟲和苔蘚蟲組成的密集生物化石組成，具抗浪骨架，夾少量藻粘結(jié)砂屑灰?guī)r、生屑粘結(jié)巖；生屑主要為棘屑、介殼屑和苔蘚蟲屑等，多形成于中—高能的淺水環(huán)境（圖3）。礁丘規(guī)模整體上較小，原地動(dòng)物骨架造礁及生物不如塔中北坡豐富。

圖3 中2井良里塔格組礁灘體主要巖石類型

灰泥丘亞相巖石以藻粘結(jié)巖和隱藻凝塊石灰?guī)r為主，主要為粘結(jié)藻砂屑和生屑灰?guī)r，隱藻泥晶灰?guī)r較少，反映了長(zhǎng)期穩(wěn)定的中高能沉積環(huán)境。粘結(jié)生物主要為隱藻類，部分為藍(lán)細(xì)菌；鳥眼孔和層狀晶洞構(gòu)造發(fā)育，多呈蠕蟲狀，被粒狀亮晶方解石充填。中2井該相厚132.55 m，約占總厚的15.04%，垂向上與粒屑灘、礁丘和灘間多期疊置。

灘間主要為低能的泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r，常發(fā)育泥質(zhì)條紋，含少量介殼、腹足等生物化石，占總厚的11.75%.

3.2 礁灘微相組合類型

中2井良里塔格組總體為粒屑灘、灰泥丘、礁丘和灘間亞相的多旋回垂向組合，可概括為4種典型的礁灘微相組合序列：粒屑灘→灰泥丘→礁丘→粒屑灘（組合A），灘間→粒屑灘→灰泥丘→粒屑灘（組合B），灘間→粒屑灘→礁丘→粒屑灘（組合C），灘間→粒屑灘（組合D）（圖4）。

（1）組合A 主要發(fā)育于良里塔格組中—上部，底部為砂礫屑灘、生屑灘等，構(gòu)成礁（丘）的硬基底，為中厚層狀的亮晶砂礫屑灰?guī)r，包括生屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、核形石砂屑灰?guī)r等；向上發(fā)育隱藻灰泥丘和海綿、珊瑚、紅藻等格架礁；頂部發(fā)育生屑灘、砂礫屑灘，構(gòu)成礁丘的頂蓋。如中2井第1和第2取心筒次，完整記錄了一個(gè)向上水體變淺的沉積相序。

（2）組合B 該微相組合水體整體向上變淺，水體能量較低時(shí)，發(fā)育灘間亞相和灰泥丘亞相，巖性為中—低能的泥晶灰?guī)r、隱藻粘結(jié)巖、泥晶藻砂屑粘結(jié)巖，發(fā)育鳥眼和晶洞構(gòu)造；旋回頂部為中—高能的厚層粒屑灘沉積，厚度可達(dá)上百米；生物骨架礁丘不發(fā)育，該組合主要發(fā)育于中2井良里塔格組中—下部。

（3）組合C 該微相組合為礁灘復(fù)合體沉積。由下部低能的灘間沉積，向上逐漸演化為礁灘復(fù)合體沉積。由生屑灘、砂礫屑灘、核形石灘構(gòu)成礁丘的基底和頂蓋，粒屑灘的生屑含量及豐度均較高。礁丘主體規(guī)模較小，但與礁丘伴生的粒屑灘規(guī)模較大，顆粒破碎程度高，表明水體能量高，水流的淘洗沖刷作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致灰泥丘不發(fā)育。

（4）組合D 該微相組合為厚層的粒屑灘和薄層的灘間多旋回疊置，在中2井各段廣泛發(fā)育。粒屑灘主要為泥晶—亮晶砂屑灰?guī)r、含生屑砂屑灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r等。灘間發(fā)育深灰色薄—中層狀含生屑泥晶灰?guī)r、含泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r。

中2井礁灘組合序列整體以組合B和組合D構(gòu)成的臺(tái)緣粒屑灘占優(yōu)勢(shì)，而組合A和組合C代表的礁丘建造主要發(fā)育于良里塔格組頂部，發(fā)育較為局限，證明該井可能并未鉆遇生物礁丘的主體部位。

4 臺(tái)緣帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)

4.1 臺(tái)緣帶識(shí)別及結(jié)構(gòu)解析

碳酸鹽臺(tái)地和生物礁受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、氣候和海平面變化等的綜合影響，臺(tái)地結(jié)構(gòu)樣式制約著臺(tái)緣斜坡帶的發(fā)育類型和空間展布格局[24-26]，對(duì)其地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)解剖，圈定礁灘復(fù)合體的位置，對(duì)于塔中南坡臺(tái)緣礁灘相儲(chǔ)集層的油氣勘探具有重要意義。

圖4 塔中南坡臺(tái)緣中2井良里塔格組礁灘微相組合序列

圖5 塔中南坡臺(tái)緣中2井良里塔格組地震-地質(zhì)綜合解釋

通過三維地震層位標(biāo)定、追蹤和精細(xì)解析后發(fā)現(xiàn)，中2井所在臺(tái)緣坡折帶礁灘相地層增厚明顯，地震反射特征清晰（圖5）。盆地—陸棚相表現(xiàn)為強(qiáng)振幅亞平行—平行連續(xù)反射，礁前斜坡表現(xiàn)為強(qiáng)振幅斜交連續(xù)反射，礁前礫屑相為雜亂弱反射；臺(tái)緣生物礁丘在地震剖面上表現(xiàn)為明顯的丘狀反射，內(nèi)部為雜亂空白反射、弱反射；礁后丘灘復(fù)合體表現(xiàn)為丘狀、席狀反射為主，中等連續(xù)、中—強(qiáng)振幅；開闊臺(tái)地整體表現(xiàn)為強(qiáng)振幅平行連續(xù)反射，與臺(tái)內(nèi)丘灘的弱—中振幅中連續(xù)、席狀、低幅丘狀反射特征相區(qū)別。與塔中北坡塔中24井和塔中82井區(qū)對(duì)比，兩者具有相似的坡折帶地震反射特征，中2井所處塔中南坡臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)為一典型的沉積陡坡型臺(tái)地，臺(tái)緣斜坡傾角較大，在臺(tái)緣主體部位發(fā)育一定規(guī)模的生物礁丘建造，垂向上礁灘體多期復(fù)合疊加，礁丘建造發(fā)育層位均較高。不同之處在于，塔中南坡良里塔格組礁灘體垂向厚度更大，臺(tái)緣帶發(fā)育位置較塔中82井—塔中24井區(qū)寬緩，寬約4～6 km，表明臺(tái)緣內(nèi)帶礁灘相帶展布范圍廣，勘探潛力巨大。

臺(tái)緣帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地震解析認(rèn)為，中2井位于臺(tái)緣與前緣斜坡的相變部位，礁前或臺(tái)緣上緊鄰臺(tái)緣斜坡位置，垂向上鉆揭了3套生物礁丘相地層，但規(guī)模較小，礁丘建造主體應(yīng)該位于中2井后近臺(tái)地內(nèi)部一側(cè)。相應(yīng)的礁灘體勘探應(yīng)圍繞中2井后方靠臺(tái)內(nèi)一側(cè)，而非早期的向盆地—斜坡方向展開。

4.2 礁灘體沉積演化模式

據(jù)過中2井的地震剖面解釋及單井縱向沉積特征和礁灘體橫向遷移特征，建立了中2井的沉積序列（圖6）?？v向上，中2井良里塔格組礁灘體呈臺(tái)緣礁丘、灰泥丘，粒屑灘和灘間亞相的多旋回組合疊置，自下而上共發(fā)育7個(gè)沉積序列。伴隨海平面的升降，礁灘體在橫向上呈現(xiàn)出明顯的遷移特征。沉積序列1—3，主要發(fā)育臺(tái)緣灰泥丘，并逐漸由臺(tái)緣向臺(tái)內(nèi)一側(cè)遷移；沉積序列4—6，水體整體變淺，以巨厚的灘相沉積為主，礁灘體向臺(tái)緣高能帶遷移；良里塔格組沉積晚期（沉積序列7），礁丘發(fā)育規(guī)模達(dá)到最大，礁丘主體位于臺(tái)緣帶內(nèi)側(cè)。中2井在良里塔格組中鉆揭2期礁丘復(fù)合體沉積。

圖6 研究區(qū)良里塔格組礁灘沉積演化模式

4.3 礁灘體臺(tái)緣發(fā)育位置

三維地震資料解釋表明，中2井位于礁前或臺(tái)緣上緊鄰臺(tái)緣斜坡位置，系統(tǒng)的巖心和薄片觀察也佐證了該解釋方案，其主要的證據(jù)有：①中2井良里塔格組垂向上整體表現(xiàn)為多個(gè)中高能粒屑灘與礁丘、灰泥丘的沉積旋回，夾薄層的灘間沉積，整體沉積能量較高；②礁主體鉆遇有限，單個(gè)礁/丘規(guī)模較小，造礁生物破碎較嚴(yán)重，少見明顯的原地骨架建造；③中2井整體處于礁主體前的迎風(fēng)浪一側(cè)，風(fēng)浪機(jī)械改造作用強(qiáng)烈，顆?；?guī)r顆粒具一定的分選和磨圓，核形石呈四周均勻包繞狀，粒間早期膠結(jié)作用強(qiáng)烈，灰泥較少。這一臺(tái)緣礁灘發(fā)育模式與Tucker提出的經(jīng)典模式非常相似[27]。

5 結(jié)論

（1）塔中南坡臺(tái)緣中2井良里塔格組礁灘沉積以中高能粒屑灘為主，中—上部發(fā)育3期由管孔藻-四分珊瑚-板狀海綿-層孔蟲-苔蘚蟲組成的密集生物化石礁丘建造。垂向上整體表現(xiàn)為多個(gè)中高能粒屑灘與礁丘、灰泥丘的沉積旋回，夾薄層的灘間沉積，整體沉積能量較高，自下而上共發(fā)育7個(gè)沉積序列。

（2）發(fā)育了粒屑灘→灰泥丘→礁丘→粒屑灘（組合A），灘間→粒屑灘→灰泥丘→粒屑灘（組合B），灘間→粒屑灘→礁丘→粒屑灘（組合C），灘間→粒屑灘（組合D）4種典型的礁灘微相組合序列，以組合B和組合D構(gòu)成的臺(tái)緣粒屑灘相占優(yōu)勢(shì)。

（3）塔中南坡臺(tái)緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)與塔中北坡臺(tái)緣相似，為一典型的沉積陡坡型臺(tái)緣，但其臺(tái)緣帶更寬（4～6 km），臺(tái)緣內(nèi)帶礁灘相展布范圍大；中2井位于臺(tái)緣與前緣斜坡的相變部位，礁前或臺(tái)緣上緊鄰臺(tái)緣斜坡的位置，單個(gè)礁/丘發(fā)育規(guī)模較小，造礁生物破碎較嚴(yán)重，礁（丘）灘相主體位于中2井靠臺(tái)緣內(nèi)帶一側(cè)，建議后期勘探應(yīng)轉(zhuǎn)向這一區(qū)域。

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