塔西南坳陷震旦紀(jì)末古構(gòu)造格局及其油氣意義

崔海峰 劉江麗 田 雷 劉 軍 張年春

（ 1中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心；2中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院；3中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院 ）

下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組發(fā)育在寒武系底部，主要巖性為灰黑色含磷結(jié)核硅質(zhì)巖、黑色碳質(zhì)頁(yè)巖及白云巖夾頁(yè)巖[1]，是塔里木盆地重要的烴源巖，其分布范圍對(duì)于油氣勘探部署至關(guān)重要。目前盆地內(nèi)僅有星火1井和塔東1井等鉆井鉆遇，主要分布在塔中隆起—巴楚隆起以北坳陷區(qū)域，隆起之上的和4井、方1井、巴探5井和瑪北1井等多口鉆井中下寒武統(tǒng)白云巖直接覆蓋在基底之上，玉爾吐斯組沒(méi)有沉積。塔中隆起—巴楚隆起南側(cè)的塔西南坳陷內(nèi)由于玉爾吐斯組沒(méi)有鉆井和野外露頭揭示，其分布存在不同觀點(diǎn)，一種認(rèn)為前寒武紀(jì)塔西南坳陷整體為一大范圍隆起區(qū)，玉爾吐斯組沒(méi)有分布[2]；其二認(rèn)為塔西南坳陷發(fā)育北西西向新元古代裂谷，玉爾吐斯組基本上全區(qū)均有分布[3]。上述兩種截然不同的認(rèn)識(shí)與目前油氣勘探發(fā)現(xiàn)也不相吻合，玉爾吐斯組烴源巖的分布制約著塔西南坳陷麥蓋提斜坡的油氣勘探部署。本文旨在結(jié)合塔里木盆地下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組已鉆井信息，分析塔西南坳陷南華系—震旦系—寒武系地震相特征，厘清下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組分布與前寒武紀(jì)古構(gòu)造格局之間的關(guān)系，為油氣勘探部署提供依據(jù)。

1 南華紀(jì)—震旦紀(jì)構(gòu)造特征

塔里木板塊具有統(tǒng)一的前寒武紀(jì)基底，新元古代青白口紀(jì)、南華紀(jì)和震旦紀(jì)地層構(gòu)成了基底之上的第一套蓋層，其中南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積地層分布廣泛。板塊周緣的南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積地層記錄了新元古代時(shí)期涉及Rodinia超大陸裂解期的構(gòu)造熱事件，發(fā)現(xiàn)了以裂谷、基性巖墻群、A型花崗巖和雙峰式火山巖為代表的一系列地質(zhì)記錄。塔西南西昆侖北緣的前寒武紀(jì)變質(zhì)地層中，發(fā)育新元古代A型片麻狀花崗巖，年齡為815±57Ma，其巖石學(xué)特征反映出裂解構(gòu)造背景[4]；莎車南部露頭區(qū)南華系底部發(fā)育玄武巖[5]，之下的青白口系也被大量的輝綠巖巖墻侵入，而輝綠巖和玄武巖形成于大陸板內(nèi)裂解背景[6]。在區(qū)域拉張的構(gòu)造背景下塔西南坳陷發(fā)育南華紀(jì)—震旦紀(jì)裂谷，地震資料上反射特征明顯，從昆侖山前中段北東向延伸至麥蓋提斜坡，同時(shí)也發(fā)育加里東早期正斷層活動(dòng)，斷層沒(méi)有斷穿上寒武統(tǒng)，具有同沉積斷層特征。

西昆侖北坡露頭上的南華系—震旦系角度不整合于青白口系蘇庫(kù)羅克群之上，蓋于泥盆系奇自拉夫群之下，自下而上為南華系牙拉古孜組、波龍組、克里西組和雨塘組，以及震旦系庫(kù)爾卡克組和克孜蘇胡木組[7-8]。巖性從下向上主要為粗礫巖夾砂巖、火山碎屑巖、冰磧巖和白云巖，反映出裂谷形成、沉積充填的構(gòu)造—沉積過(guò)程，由南華系斷陷沉積轉(zhuǎn)化為震旦系坳陷沉積，可對(duì)比華南南華紀(jì)裂谷盆地的裂谷體和裂谷蓋特征[9]。

塔西南坳陷區(qū)（包括麥蓋提斜坡）的南華系—震旦系沒(méi)有鉆井揭示，學(xué)者普遍認(rèn)為其沒(méi)有沉積，理由是西昆侖鐵克里克地區(qū)露頭上未發(fā)現(xiàn)寒武系—下泥盆統(tǒng)，認(rèn)為前寒武紀(jì)塔里木板塊發(fā)生庫(kù)魯克塔格運(yùn)動(dòng)，造成盆地基底整體抬升，特別是巴楚隆起—麥蓋提斜坡區(qū)域大范圍處于剝蝕區(qū)，直至早寒武世肖爾布拉克期白云巖沉積，肖爾布拉克組之下的玉爾吐斯組烴源巖則不發(fā)育。隨著深層油氣勘探逐步引起關(guān)注和深層地震資料品質(zhì)不斷改善，塔西南坳陷區(qū)南華系—震旦系可以明顯識(shí)別出來(lái)（圖1），主要利用盆地鉆穿寒武系鉆井，標(biāo)定前寒武紀(jì)的變質(zhì)巖、玄武巖、花崗巖及下震旦統(tǒng)砂巖和火山碎屑巖的地震相特征（圖2），進(jìn)而解釋巴楚隆起—塔西南坳陷的南華系和震旦系分布。裂谷的展布從盆地基底航磁和居里面資料上得到一定證實(shí)，塔西南坳陷基底航磁表現(xiàn)為北東向正負(fù)異常相間分布，中長(zhǎng)波長(zhǎng)的磁異常向上延拓結(jié)果上呈北東向展布的特征也越明顯，向北擴(kuò)展至塔里木河附近；盆地居里面圖上塔西南坳陷的葉城、皮山和和田等地區(qū)為居里面的下凹區(qū)[10]，與露頭上發(fā)現(xiàn)的南華系—震旦系相對(duì)應(yīng)。

圖1 塔西南坳陷南華紀(jì)裂谷分布圖

圖2 鉆穿寒武系的過(guò)井地震剖面

2 震旦紀(jì)末古構(gòu)造格局

露頭和地震資料反映出塔西南坳陷有南華系—震旦系分布，但震旦紀(jì)末期的塔西南坳陷是否為大范圍古隆區(qū)則缺少直接證據(jù)，該期構(gòu)造事件（柯坪運(yùn)動(dòng)）只能通過(guò)間接手段進(jìn)行研究，如早寒武世地層分布和巖相古地理特征研究。

首先，巴楚隆起上有6口井鉆穿寒武系，其中舒探1井、方1井、和4井、巴探5井和瑪北1井揭示下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組直接蓋于前寒武紀(jì)基底之上，沒(méi)有鉆遇下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組和震旦系（圖3）；同1井鉆遇下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組和下震旦統(tǒng)蘇蓋特布拉克組，不過(guò)玉爾吐斯組巖性已經(jīng)相變?yōu)樽霞t色砂泥巖。塔中隆起東部有3口井鉆穿寒武系，塔參1井、中深1井和中深5井揭示下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組直接蓋在前寒武紀(jì)花崗巖之上。塔西南坳陷東段瑪東沖斷帶上新完鉆的玉龍6井中寒武統(tǒng)直接蓋在前寒武紀(jì)大理巖之上。上述鉆井均處于塔西南坳陷北部，表明震旦紀(jì)末巴楚隆起—塔中隆起東部為基底古隆起，控制著下寒武統(tǒng)分布，古地貌高部位下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組或整個(gè)下寒武統(tǒng)沒(méi)有沉積。盆地北部的星火1井、塔東1井和庫(kù)南1井揭示下寒武統(tǒng)蓋在上震旦統(tǒng)齊格布拉克組之上，下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組有沉積，上震旦統(tǒng)齊格布拉克組蓋在盆地基底之上，結(jié)合地震標(biāo)定整個(gè)盆地北部震旦系基本上都有分布。

其次，塔西南坳陷區(qū)沒(méi)有鉆井鉆至寒武系，其震旦紀(jì)末的構(gòu)造形態(tài)可以通過(guò)中—下寒武統(tǒng)的沉積格局來(lái)恢復(fù)。巴楚隆起中部的康2井、巴探5井和和4井的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組發(fā)育蒸發(fā)潟湖相的鹽巖夾層，西段的舒探1井、方1井和同1井與東段的瑪北1井下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組則為潮坪相的白云巖，其中舒探1井局部為竹葉狀粒屑白云巖。中部的康2井肖爾布拉克組為271m（未鉆穿），比西部同1井肖爾布拉克組191m和中東部的巴探5井肖爾布拉克組183m厚近于100m，瑪北1井肖爾布拉克組則更薄，為138m（圖4），反映出肖爾布拉克組沉積期東、西段古地貌要高于中部，向東過(guò)渡到玉龍6井的地貌高部位（下寒武統(tǒng)沒(méi)有沉積）。中部的早寒武世沉積凹陷繼承了北東向的南華系—震旦系裂谷構(gòu)造格局。

圖4 巴楚隆起—塔西南坳陷下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層對(duì)比圖

第三，塔西南坳陷區(qū)下寒武統(tǒng)厚度由麥蓋提斜坡向西昆侖山前方向減薄，存在碳酸鹽臺(tái)地向盆地沉積相變減薄和西昆侖山前發(fā)育北西向展布的古陸兩種認(rèn)識(shí)。發(fā)育古陸的觀點(diǎn)即認(rèn)為震旦紀(jì)末期塔西南坳陷靠近西昆侖山前遭受抬升，控制著下寒武統(tǒng)沉積減薄甚至沒(méi)有沉積。但是塔里木盆地早寒武世為緩坡沉積模式，塔西南坳陷可能為局限臺(tái)地，向南過(guò)渡為盆地相，地震剖面上中寒武統(tǒng)發(fā)育向西昆侖山前的前積楔狀體（圖5），表明西昆侖山前為盆地相，下寒武統(tǒng)厚度減薄是沉積相變減薄[11]，這與北部臺(tái)地下寒武統(tǒng)向滿加爾凹陷相變減薄現(xiàn)象一致。

圖5 塔西南坳陷中—下寒武統(tǒng)向西昆侖山前的前積反射體地震剖面（剖面位置見(jiàn)圖1）

第四，塔西南坳陷區(qū)震旦紀(jì)末期構(gòu)造活動(dòng)造成南華系—震旦系遭受剝蝕，現(xiàn)今西昆侖山前地震剖面上僅發(fā)現(xiàn)一個(gè)向北尖滅的楔狀體（圖6a），頂面為剝蝕面，主要分布在盆地東南邊界部位，推測(cè)楔狀體為南華系，其上是否有下寒武統(tǒng)沉積未知，不過(guò)柯坪構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（南方稱之為桐灣運(yùn)動(dòng)）是一全球性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，影響范圍很廣，應(yīng)該為大范圍構(gòu)造夷平面，塔里木盆地下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組沉積期為碳酸鹽緩坡沉積模式也與之有關(guān)，考慮到下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組和肖爾布拉克組沉積早期為全球大范圍海侵期，推測(cè)西昆侖山前震旦紀(jì)末隆起在早寒武世已經(jīng)沉降，接受玉爾吐斯組和肖爾布拉克組沉積，區(qū)內(nèi)加里東早期正斷層也較為發(fā)育，現(xiàn)今仍有保留，反映當(dāng)時(shí)處于伸展構(gòu)造背景下。

最后，塔西南坳陷發(fā)育塔西南古隆起（又稱為和田古隆起），對(duì)其形成時(shí)代的認(rèn)識(shí)也是導(dǎo)致塔西南坳陷早寒武世發(fā)育古陸觀點(diǎn)的原因之一。塔西南古隆起為奧陶紀(jì)末期大幅度抬升的古隆起，地震剖面上可以明顯看出石炭系超覆減薄在上奧陶統(tǒng)桑塔木組泥巖之上（圖6b），雖然中—晚奧陶世也發(fā)育短暫平行不整合，造成一間房組缺失，但是大規(guī)模抬升時(shí)期為奧陶紀(jì)末。奧陶紀(jì)末期的古隆起形成[12-13]，掩蓋了塔西南坳陷下寒武統(tǒng)為沉積相變減薄的現(xiàn)象，導(dǎo)致地層減薄即為古陸的觀點(diǎn)。盆地北部滿加爾凹陷的上奧陶統(tǒng)桑塔木組也是沉積在相變減薄的中—下寒武統(tǒng)之上，其奧陶紀(jì)末期沒(méi)有強(qiáng)烈的抬升剝蝕，認(rèn)為奧陶系和寒武系為繼承性沉積，中—下寒武統(tǒng)為相變沉積減薄，塔西南坳陷中—下寒武統(tǒng)沉積格局應(yīng)該與之相似。

綜上所述，震旦紀(jì)末期巴楚隆起—塔中隆起東部—瑪東沖斷帶北部地區(qū)為古地貌相對(duì)高部位（圖7），區(qū)內(nèi)下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組沒(méi)有沉積或相變，局部地區(qū)肖爾布拉克組也缺失（如玉龍6井附近）。塔西南坳陷也遭受剝蝕，形成西昆侖山前的楔狀體，坳陷中段的裂谷內(nèi)發(fā)育南華系—震旦系。早寒武世塔西南坳陷沉降接受沉積，受南華紀(jì)—震旦紀(jì)裂谷控制，坳陷中部沉積厚度明顯大于東部、西部。

3 下寒武統(tǒng)烴源巖分布特征

塔里木盆地寒武系烴源巖的形成和分布與其沉積環(huán)境關(guān)系密切，而沉積環(huán)境受控于震旦紀(jì)末盆地古構(gòu)造格局。早期研究認(rèn)為塔里木盆地寒武紀(jì)期間基本保持中西部臺(tái)地、東部盆地的沉積格局[8]，特別是滿加爾凹陷在寒武紀(jì)期間為欠補(bǔ)償?shù)纳钏璧爻练e，形成了較好的烴源巖[14]，已被塔北輪南—塔河地區(qū)和塔中地區(qū)的油氣勘探成果所證實(shí)。塔西南坳陷寒武系烴源巖的分布存在爭(zhēng)議，其一認(rèn)為震旦紀(jì)末麥蓋提斜坡及南部地區(qū)處于古構(gòu)造隆起區(qū)，下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組沒(méi)有沉積；其二認(rèn)為麥蓋提斜坡全區(qū)均有下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖分布，但是近期完鉆的群古2井和瑪東2井沒(méi)有見(jiàn)到油氣顯示，玉北區(qū)塊多口鉆井僅見(jiàn)油跡、油斑，可以證實(shí)油氣供給不足[15]。筆者認(rèn)為塔西南坳陷有下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖分布，其受控于震旦紀(jì)末古構(gòu)造格局，即塔西南坳陷中段南華紀(jì)—震旦紀(jì)裂谷[16]和加里東早期正斷層[17]形成的洼槽控制著烴源巖的分布（圖8）。最新完鉆的羅斯2井處于裂谷之上，在奧陶系蓬萊壩組和上寒武統(tǒng)下丘里塔格組白云巖見(jiàn)到300多米的油氣顯示，其中蓬萊壩組測(cè)試獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，其干氣的干燥系數(shù)和氮含量等與和田河氣田西側(cè)的瑪3井、瑪8井以及鳥(niǎo)山氣藏的山1井均一致[18-19]，斷層溝通了白云巖巖溶儲(chǔ)層與深層下寒武統(tǒng)烴源巖，間接證實(shí)了塔西南坳陷中段豐富的油氣源條件[20-21]。

圖6 塔西南坳陷東南部南華系楔狀體地震剖面（剖面位置見(jiàn)圖1）

圖7 塔里木盆地震旦紀(jì)末古地貌圖

圖8 塔西南坳陷中段南華系—震旦系地震剖面

下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，其形成機(jī)理、形成模式和賦存狀態(tài)被很多學(xué)者研究[22-24]，提出與上升洋流、大洋缺氧等有關(guān)的多種形成模式。玉爾吐斯組中發(fā)育含磷結(jié)核硅質(zhì)巖，磷的沉積一般與生物事件有關(guān)[25]，大洋深部的缺氧事件使底水富磷質(zhì)，有學(xué)者研究認(rèn)為磷礦形成與超大陸裂解、生物爆發(fā)有關(guān)聯(lián)[26]。硅質(zhì)巖低的Th/U和Rb/Sr比值也證明了有深部物源和熱水注入跡象的沉積環(huán)境[27]，結(jié)合黑色頁(yè)巖地球化學(xué)特征認(rèn)為硅質(zhì)巖的形成與上升洋流的影響有關(guān)，其中也蘊(yùn)含Rodinia大陸裂解的信息[28]。因此，下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖形成于與上升洋流—熱水活動(dòng)—缺氧事件有關(guān)的淺?！懪锍练e環(huán)境中。

早寒武世發(fā)生大規(guī)模海侵，玉爾吐斯組超覆沉積，此次海侵規(guī)模較大，幾乎覆蓋了整個(gè)塔里木盆地，與全球性海平面上升、缺氧事件相對(duì)應(yīng)。在巴楚—塔中隆起古構(gòu)造高部位上水體較淺，為一套潮坪相沉積（同1井鉆遇，屬于基底古隆起北側(cè)沉積體系），古隆起周緣海水逐漸變深，淺?！懪锍练e環(huán)境下發(fā)育玉爾吐斯組烴源巖。烴源巖是否發(fā)育取決于震旦紀(jì)末古構(gòu)造位置，古構(gòu)造高部位下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組一般沒(méi)有沉積，如巴探5井、瑪北1井、玉龍6井、中深1井和塔參1井；構(gòu)造低部位特別是上震旦統(tǒng)白云巖沉積區(qū)域往往下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組也有發(fā)育，如基底古隆起北部的星火1和塔東1井?；坠怕∑鹉喜康乃髂羡晗輩^(qū)，北東向展布的裂谷內(nèi)則是下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖發(fā)育的有利部位。因此，塔西南坳陷南華紀(jì)—震旦紀(jì)裂谷分布區(qū)域可以間接反映下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組分布范圍。

4 結(jié)論

（1）震旦紀(jì)末塔里木盆地發(fā)生柯坪構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造成寒武系與下伏地層之間發(fā)育區(qū)域不整合面。盆地北部地區(qū)下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組與震旦系齊格布拉克組白云巖平行不整合接觸；巴楚—塔中隆起東部下寒武統(tǒng)白云巖與基底花崗巖或變質(zhì)巖角度不整合接觸；盆地南部沒(méi)有鉆井揭示，西昆侖山前露頭區(qū)泥盆系蓋在震旦系之上。塔西南坳陷東南部地震資料上存在向北尖滅的楔狀體，推測(cè)為南華系，與上覆寒武系為角度不整合接觸。

（2）震旦紀(jì)末塔里木盆地發(fā)育巴楚隆起—塔中隆起東部和南北兩側(cè)坳陷的古構(gòu)造格局。北側(cè)有星火1井和塔東1井等鉆探證實(shí)；南側(cè)只能通過(guò)中—下寒武統(tǒng)碳酸鹽臺(tái)地結(jié)構(gòu)來(lái)反推，結(jié)合中寒武統(tǒng)發(fā)育向西昆侖山前的前積反射體和奧陶紀(jì)末形成塔西南古隆起的認(rèn)識(shí)，塔西南坳陷中—下寒武統(tǒng)向西昆侖山前過(guò)渡為斜坡—盆地相，這與早寒武世大規(guī)模海侵和柯坪運(yùn)動(dòng)大范圍剝蝕夷平作用形成下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組沉積期緩坡型臺(tái)地相對(duì)應(yīng)。

（3）塔西南坳陷下寒武統(tǒng)烴源巖發(fā)育受控于震旦紀(jì)末古構(gòu)造格局，主要分布在塔西南坳陷中段北東向展布的南華紀(jì)—震旦紀(jì)裂谷區(qū)和西昆侖山前。震旦紀(jì)末古構(gòu)造高部位下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組一般沒(méi)有沉積，構(gòu)造低部位特別是上震旦統(tǒng)白云巖發(fā)育區(qū)域往往有下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組發(fā)育。塔西南坳陷下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組沉積環(huán)境為斜坡—盆地相，烴源巖形成與上升洋流—熱水活動(dòng)—缺氧事件有關(guān)。