塔中奧陶系鷹山組海相碳酸鹽巖成巖及充填特征?

李倩倩， 邢 磊

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100;2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

塔中隆起西與巴楚斷隆相接，東與塔東低隆相連，北部靠近滿(mǎn)加爾坳陷，南部為塘古孜巴斯坳陷，呈北西向展布。自北向南塔中隆起可分為北部斜坡、中部凸起及南部斜坡三個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶，研究區(qū)位于北斜坡中部的勘探Ⅱ區(qū)(見(jiàn)圖1)。前人分析表明，在早奧陶世末期至晚奧陶世早期，塔中地區(qū)發(fā)生整體隆升，北西向古隆起已具雛形，在隆起高部位地層剝蝕缺失，下奧陶統(tǒng)鷹山組裸露遭受強(qiáng)烈剝蝕和風(fēng)化、淋濾，由于鷹山組為一套較純灰?guī)r，暴露風(fēng)化殼附近形成了大量縫洞，塔中隆起中絕大部分缺失了中奧陶統(tǒng)及上奧陶統(tǒng)底部的吐木休克組，下奧陶統(tǒng)鷹山組從北向南剝蝕量逐漸增大。至晚奧陶世早期塔中開(kāi)始接受上奧陶統(tǒng)良里塔格組沉積[1-6]。

奧陶系鷹山組縫洞型儲(chǔ)層發(fā)育，是近年來(lái)塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域之一[7]。目前勘探實(shí)踐表明，該地區(qū)縫洞充填嚴(yán)重，鷹山組頂部風(fēng)化殼面附近縫洞基本被泥質(zhì)充填物充填，而較好儲(chǔ)層卻分布于此之下[8-10]。泥質(zhì)充填物來(lái)源、古環(huán)境、與下部縫洞儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系、甚至與巖溶作用關(guān)系等問(wèn)題一直是該地區(qū)石油地質(zhì)研究的難點(diǎn)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖

塔中地區(qū)地層分布特征：自上而下為新生界、中生界白堊系、三疊系、上古生界二疊系、石炭系、泥盆系、下古生界志留系、奧陶系、寒武系。奧陶系地層主要為下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組、鷹山組及上奧陶統(tǒng)良里塔格組、桑塔木組。上奧陶統(tǒng)與上覆的志留系和下伏的下奧陶統(tǒng)均為不整合接觸(見(jiàn)圖2)。近年來(lái)，塔中地區(qū)勘探表明，下奧陶統(tǒng)鷹山組發(fā)育有大型縫洞儲(chǔ)層，是該地區(qū)碳酸鹽巖油氣產(chǎn)層[11]。

(1)桑塔木組

巖性以深灰色泥巖、鈣質(zhì)泥巖為主，夾有少量粉砂巖及薄層灰?guī)r。中古8井區(qū)厚392～913 m。桑塔木組的泥巖直接覆蓋于良里塔格組灰?guī)r之上，是一套優(yōu)質(zhì)蓋層。電性上以高自然伽瑪和低電阻率為特征，在測(cè)井響應(yīng)上較為容易識(shí)別，區(qū)域?qū)Ρ攘己谩?/p>

(2)良里塔格組

巖性主要為淺灰色亮晶砂屑生屑灰?guī)r、生物骨架巖、生屑砂屑粘結(jié)巖、隱藻泥晶灰?guī)r、隱藻凝塊石灰?guī)r及泥晶灰?guī)r。良里塔格組可細(xì)分五個(gè)巖性段(從上而下為良一段～良五段)。中古8、中古10井區(qū)良里塔格組厚度177～321 m，局部缺失良四段～良五段，中古8井區(qū)還缺失良一段，地層厚度從東向西、從北向南厚度略有增加。中古43、中古51井、中古5井區(qū)良里塔格組厚度274～641 m，地層厚度從西向東有增厚的趨勢(shì)，良一～良五未缺失。

(3)鷹山組

下奧陶統(tǒng)鷹山組巖性以淺灰、灰、深灰色薄-厚層狀泥晶灰?guī)r、藻粘結(jié)泥晶灰?guī)r、細(xì)粉晶灰?guī)r、泥粉晶砂屑灰?guī)r、亮晶粒屑灰?guī)r為主，夾薄層粉晶白云巖、砂屑白云巖。

前人研究顯示鷹山組自上而下可分為四段。鷹山組一段：較低GR、高電阻，泥晶砂屑灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r，層厚350 m左右；鷹山組二段：平直低GR夾尖峰高電阻，砂屑灰?guī)r和云質(zhì)灰?guī)r，層厚300 m左右；鷹山組三段：鋸齒尖峰高值GR，電阻率高值鋸齒狀，云質(zhì)灰?guī)r，層厚200 m左右。鷹山組四段：較平直夾尖峰GR，云質(zhì)砂屑灰?guī)r夾薄層云巖，層厚220 m左右。

塔中地區(qū)鷹山組主要鉆遇鷹一段及鷹二段，自下至上巖性、電性變化特征可分為4個(gè)亞段，①鷹二下亞段：巖性為褐灰、灰色厚層狀云巖、泥-粉晶灰?guī)r及云質(zhì)灰?guī)r，夾燧石結(jié)核云巖、灰?guī)r。自然伽瑪曲線跳躍。②鷹二上亞段：巖性以灰色結(jié)晶云巖、灰色灰質(zhì)云巖、泥晶灰?guī)r、泥晶顆粒灰?guī)r、亮晶顆?；?guī)r不等厚互層為特征。自然伽瑪曲線為低值跳躍狀，電阻率曲線呈高值跳躍狀。③鷹一下亞段：以褐灰、灰褐色巨厚層泥-粉晶灰?guī)r為主，夾含泥灰?guī)r、灰質(zhì)云巖、砂屑灰?guī)r。自然伽瑪曲線較為平直，電阻率曲線無(wú)明顯特點(diǎn)。為儲(chǔ)層發(fā)育相對(duì)集中的層段。④鷹一上亞段段巖性以褐灰、灰褐色巨厚層泥-粉晶灰?guī)r為主，夾含泥灰?guī)r、灰質(zhì)云巖。本層段自然伽瑪曲線呈低值平直狀態(tài)，與其上覆良里塔格組交界處自然伽瑪往往出現(xiàn)一個(gè)高峰值，可能與隆起暴露缺失有關(guān)[12]。

圖2 塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)綜合柱狀圖

1 鷹山組碳酸鹽巖充填物特征及充填時(shí)期

1.1 縫洞充填物類(lèi)型

根據(jù)巖芯觀察、薄片鑒定塔中Ⅱ區(qū)奧陶系縫洞充填物可歸納為以下三種類(lèi)型：(1)化學(xué)充填物：主要為方解石，其次還包括螢石、石英等(見(jiàn)圖3，4)。(2)機(jī)械充填物：主要有兩類(lèi)，一是成巖早期殘余泥質(zhì)，一般含殘余有機(jī)質(zhì)，主要見(jiàn)于儲(chǔ)集意義不大成巖微縫中。另一類(lèi)是縫洞中充填的鈣泥巖、角礫巖(見(jiàn)圖5)，為流水機(jī)械搬運(yùn)成因，或垮塌成因，測(cè)井上一般為高GR。(3)其它充填物：包括有機(jī)充填物如有機(jī)質(zhì)、干瀝青、油侵，特殊成巖自生礦物，如黃鐵礦等。

圖3 高角度裂縫被粗晶方解石充填，寬約10mm

對(duì)取芯井縫洞充填物總結(jié)發(fā)現(xiàn)，總體上塔中Ⅱ區(qū)鷹山組化學(xué)充填物欠發(fā)育，主要以高GR的泥質(zhì)充填物為主。

圖4 偏光鏡顯示巖心薄片縫內(nèi)方解石包裹體

圖5 溶洞鈣泥質(zhì)及角礫充填物

1.2 高GR段測(cè)井特征及類(lèi)型劃分

高GR段為測(cè)井曲線上GR值相對(duì)上下泥巖基線有較顯著增高，而電阻率值降低的一段。因此通過(guò)GR曲線可以識(shí)別GR段，對(duì)各井GR測(cè)井曲線形態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)高GR曲線形態(tài)多樣，總體上按曲線形態(tài)可分為齒狀和峰狀高GR段，劃分標(biāo)準(zhǔn)為曲線最高峰GR值是否大于75API。其中齒狀又分為單齒狀、多齒狀，峰狀分為單峰狀、雙峰狀及鐘型多峰狀、錐型多峰狀及山型多峰狀(見(jiàn)表1)。

表1 高GR段形態(tài)分類(lèi)

1.3 高GR段巖石學(xué)及地球化學(xué)特征

高GR段取芯較少，僅在ZG43-1、TZ201-1H取到部分樣品。ZG43-1取樣位置位于內(nèi)部高GR段上部、TZ201-1H為上部高GR中下部，因此取樣僅具有一定代表性。

1.3.1 巖石學(xué)特征 通過(guò)對(duì)ZG43-1充填物巖芯觀察及薄片鑒定，發(fā)現(xiàn)高GR段主要為灰色-灰綠色泥質(zhì)及小角礫充填，泥質(zhì)滴酸起泡。顯微定名充填物巖性為含砂礫巖、砂巖、含砂泥巖及泥巖。其中角礫成分主要為泥微晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，泥質(zhì)成分為顯微鱗片狀的絹云母、高嶺石等粘土礦物組成物質(zhì)，膠結(jié)物為鈣質(zhì)。整體上由泥微晶或砂屑灰?guī)r屑組成碎屑物含量約70%～80%，雜基為粘土礦物組成含量約12%～18%，膠結(jié)物為5%～8%，其中顆粒支撐物中無(wú)長(zhǎng)石和石英，灰?guī)r屑具有一定分選，磨圓為次棱角狀-次圓狀(見(jiàn)圖6)。

((巖石主要由碎屑物和雜基、膠結(jié)物組成。碎屑物主要為灰?guī)r巖屑(A)，主要由顯微粒狀的方解石(粒度多在0.004～0.03 mm間)嵌布組成，含量約80%，雜基為顯微鱗片狀的絹云母、高嶺石(C)，含量約18%膠結(jié)物為他形粒狀的方解石(D)，含量約2%顯微鑒定無(wú)石英礦物。Rocks are mainly composed of debris,impurities and cements.The debris is mainly composed of limeclast(A),which is mainly composed of microcrystalline calcite(with a mainly grain size of 0.004-0.003 mm)with a content of about 80%.The impurities are micro-scale sericite and kaolinite(C).The content of microcrystalline calcite(D) is about 18% with other granular calcite.The content of (D)is quartz-free minerals with microscopically identified. )

圖6 溶洞中含礫砂巖，ZG43-1

Fig.6 Gravel bearing sandstone in karst cave, ZG43-1

對(duì)TZ201-1H的充填物巖芯觀察及鑒定顯示，與ZG43-1高GR成分有所不同，從巖芯觀察上發(fā)現(xiàn)二者具有一定區(qū)別，ZG43-1充填物泥巖污手、質(zhì)軟，而TZ201-1H質(zhì)脆、硬，幾乎不污手。顯微鑒定TZ201-1H充填物泥質(zhì)含量低于ZG43-1，深色細(xì)粒物質(zhì)主要為灰?guī)r巖屑與粘土礦物的混合物，顯微鑒定雜基為粘土礦物，屑物質(zhì)為泥微晶或砂屑灰?guī)r屑(見(jiàn)圖7)。

(灰?guī)r礫為砂屑(A)、凝塊(B)、礫屑(C)，礫間主要由他形粒狀的亮晶方解石及顯微鱗片狀的水云母及高嶺石(E)填隙膠結(jié)。Limestone gravel is composed of sandy debris(A),agglomerate(B) and gravel(C).The interstitial cementation between the gravels is mainly composed of other-shaped granular sparking calcite,micro-scale hydromica and kaolinite(E).)

圖7 溶縫泥質(zhì)及角礫充填，角礫為亮晶粒屑灰?guī)r(右)，TZ201-1H

Fig.7 The mudstone and breccia are filled in the dissolution joint, and the breccia is bright grain limestone (right), TZ201-1H

1.3.2 孢粉鑒定 從植物界的演化觀點(diǎn)分析，在泥盆紀(jì)以前植物界均為海生的藻菌植物，為微古植物，前泥盆紀(jì)微古植物研究一直是難點(diǎn)[13]。陸生植物的發(fā)育是在泥盆紀(jì)以后，因此目前技術(shù)下奧陶紀(jì)沉積物中無(wú)法鑒定出孢粉。在ZG43-1溶洞中取泥質(zhì)充填物進(jìn)行孢粉植物化石鑒定，發(fā)現(xiàn)有1粒三角錐刺孢屬Lophotriletes、1粒單束松粉屬Abietineaepollenites、3粒兩氣囊花粉Disacciatrileti和3粒未知類(lèi)型的化石(見(jiàn)圖8)。

三角錐刺孢屬Lophotriletes全球分布于古生代至中生代，單束松粉屬Abietineaepollenites全球分布于中、新生代，所以該樣品孢粉組合反映的時(shí)代為中生代[14]。即如樣品無(wú)污染的情況下，泥質(zhì)充填物可能來(lái)源于中生代地層，但塔中地區(qū)構(gòu)造史及埋藏史分析發(fā)現(xiàn)，除非受斷裂影響，中生代泥巖一般不會(huì)進(jìn)入古生代碳酸鹽巖中， 因此上述鑒定結(jié)果表明樣品可能為取樣時(shí)受污染。

(32μ，ZG43-1(左圖)；兩氣囊花粉Disacciatrileti，32μ，ZG43-1(右圖。ZG43-1 (left); Two air bag pollen Disacciatrileti, 32, ZG43-1 (right).)

圖8 三角錐刺孢屬
Fig.8 The genus Lophotriletes

1.3.3 碳氧同位素特征 對(duì)塔中地區(qū)縫洞泥質(zhì)充填物及其附近基巖取樣分析，按泥質(zhì)充填物、基巖及角礫充填物三類(lèi)進(jìn)行碳氧同位素交匯。出現(xiàn)帶狀分布，即除7號(hào)樣外，其余樣品δ18O值較集中分布于-6‰～-8‰之間，而δ13C值分布于-1‰～1‰。取樣的基巖為鷹山組灰?guī)r，形成于海相沉積環(huán)境，因此可以用充填物碳氧同位素值與基巖值對(duì)比，以此判斷環(huán)境?；鶐rδ13C值-0.8‰～0.5‰，δ18O值-6‰～-8‰，說(shuō)明在這范圍的充填物可能形成于海相環(huán)境如1、6、9、8、3號(hào)。而7號(hào)δ18O值更偏負(fù)，可能受淡水影響(見(jiàn)圖9)。

對(duì)ZG43-1高GR段及上下基巖碳氧同位素分析，溶洞上下基巖碳氧同位素值較接近，位于交匯圖左邊(10-13號(hào)樣及18號(hào)樣)，而溶洞泥質(zhì)充填物碳氧同位素值與基巖具有差別，主要體現(xiàn)在基巖δ13C值為負(fù)值(-0.86‰～0‰)，而溶洞泥質(zhì)充填物為正值(0.6‰～1.04‰)，因此主要位于分布圖右邊(14～17號(hào)樣)，說(shuō)明溶洞充填物形成環(huán)境與基巖形成不同。而δ18O值基巖與溶洞泥巖充填物差別不大，為-5.5‰～-8.5‰。上部層間縫泥質(zhì)充填物(9號(hào)樣)碳氧同位素值與基巖值差別不大，說(shuō)明二者形成環(huán)境差別不大。

圖9 奧陶系基巖及縫洞泥質(zhì)、角礫充填物碳氧同位素交匯圖

因此，結(jié)合上述數(shù)據(jù)比較，δ13C是判斷溶洞泥質(zhì)充填物形成環(huán)境的關(guān)鍵。首先δ13C的來(lái)源與鹽度有關(guān)。如果δ13C 來(lái)自淡水，那么此環(huán)境中沉積的淡水碳酸鹽沉積物的δ13C多介于-5～-15之間；如果大氣中CO2含量很小，溶解在淡水中的CO2多來(lái)自土壤和腐植質(zhì)，那么δ13C為高負(fù)值。如果來(lái)自海相灰?guī)r，則δ13C值介于-5～+5之間，所以CO2的來(lái)源環(huán)境不同，那么δ13C值就差別較大。其次是隨著埋深的加大，溫度和壓力的增加，δ13C相對(duì)較為穩(wěn)定。成巖過(guò)程中主要影響δ13C值因素是巖石中有機(jī)碳的含量和碳?xì)浠衔?CH4)的轉(zhuǎn)化和成因。溶洞泥質(zhì)充填物由于吸附性好一般比溶洞基巖有機(jī)質(zhì)含量高，因此必須考慮有機(jī)質(zhì)含量及成巖過(guò)程中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化引起δ13C原始值的變化，該因素降低了其指示原始環(huán)境的可靠性。

綜合上述分析，ZG43-1溶洞鈣泥質(zhì)充填物沒(méi)有出現(xiàn)典型的淡水環(huán)境條件下δ13C極大負(fù)偏值，溶洞鈣泥質(zhì)充填物δ13C為正值，說(shuō)明泥巖充填物可能充填于海相環(huán)境。溶洞中小角礫δ13C為-0.13‰，δ18O為-6.29‰(見(jiàn)圖10中5號(hào)樣)，與基巖值幾乎一致，說(shuō)明了溶洞中小角礫與基巖密切相關(guān)(基巖角礫)，薄片鑒定發(fā)現(xiàn)小角礫巖性為微晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，與基巖巖性也較一致，因此可以認(rèn)為溶洞內(nèi)小角礫為基巖垮塌或破碎形成。

李先生和趙女士是一對(duì)夫婦，李先生身患重病，且失去勞動(dòng)能力，沒(méi)有了收入來(lái)源，趙女士年收入24萬(wàn)元。李先生年醫(yī)療費(fèi)用花費(fèi)總共10萬(wàn)元，醫(yī)保報(bào)銷(xiāo)后，還要自付6萬(wàn)元。問(wèn)，趙女士可以稅前扣除多少？

1.3.4 稀土元素REE組合特征 為認(rèn)識(shí)鷹山組溶洞泥質(zhì)充填物的來(lái)源，對(duì)塔中地區(qū)奧陶系良里塔格組底部泥灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r中泥質(zhì)條帶、一間房組灰?guī)r、鷹山組灰?guī)r及良里塔格組和鷹山組縫洞充填泥巖進(jìn)行了系統(tǒng)采樣，并進(jìn)行綜合分析。碎屑巖中REE含量主要受控于它的物源區(qū)巖石成分，并反映物源區(qū)的地球化學(xué)特征[15-17]。

REE分配模式，通常利用一種選定的參照物中相應(yīng)的REE濃度(含量)，對(duì)巖石或礦物樣品的REE濃度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(本次選擇北美頁(yè)巖REE標(biāo)準(zhǔn)化)，其目的在于消除原子序數(shù)為奇數(shù)和偶數(shù)的REE間的豐度變化(元素奇偶效應(yīng)-Oddo-Harskin法則)，使成分—豐度曲線得到平滑；識(shí)別巖石樣品相對(duì)參照物的REE分餾情況；將樣品中每種REE的豐度除以參照物中各REE的豐度，得到標(biāo)準(zhǔn)化豐度，然后以10為底取對(duì)數(shù)，再以此對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)及以原子序數(shù)為橫坐標(biāo)作圖，連接每個(gè)投影點(diǎn)，便得到樣品的REE分配模式圖(見(jiàn)圖10，11，12)。

圖10 ZG43-1鷹山組縫洞鈣泥質(zhì)REE分配模式圖

圖11 鷹山組灰?guī)rREE分配模式圖

圖12 良里塔格組底部泥灰?guī)rREE分配模式圖

通過(guò)比較分配模式圖，縫洞鈣泥巖與鷹山組基巖REE分配模式相差較大，而與良里塔格組底部泥灰?guī)rREE分配模式，二者曲線形態(tài)近似，相似度較高。個(gè)別差異主要是：(1)溶洞泥，δEu<1，銪虧損，而良里塔格組底部泥灰?guī)rδEu>1。(2)二者各元素值相差較大。溶洞泥δEu虧損原因?yàn)?，受環(huán)境影響，Eu，Ce是變價(jià)元素，溶洞泥巖埋藏期成烴、細(xì)菌等引發(fā)偏酸性還原環(huán)境，使得3價(jià)Eu轉(zhuǎn)化為2價(jià)Eu，造成了溶洞泥巖Eu虧損。

上述特征表明，溶洞泥巖與良里塔格組底部泥灰?guī)rREE分配曲線相似，說(shuō)明它們之間具有較大的親緣關(guān)系，溶洞泥巖物源很可能來(lái)自良里塔格組泥灰?guī)r。

1.3.5 微量元素特征 溶洞充填物中以CaO含量最高35%～40%，其次SiO2、Al2O3、Fe2O3也具有較高含量。粘土礦物的主要成分為鋁硅酸鹽，因此粘土礦物含量近似等于SiO2+Al2O3+Fe2O3含量之和。溶洞充填物粘土礦物含量約為12%～27%，與基巖測(cè)試結(jié)果相差較大。整體上溶洞充填物鈣質(zhì)含量高，粘土質(zhì)次之。這與薄片鑒定結(jié)果較為一致，說(shuō)明塔中溶洞充填物主要為大量大小不一的碳酸鹽巖碎屑，這些碎屑為泥微晶或砂屑灰?guī)r破碎形成，這與鷹山組基巖巖性較為一致，碎屑物間含粘土物質(zhì)。

除常量元素外，對(duì)充填物微量元素進(jìn)行測(cè)試，本文選取Sr、Ba兩個(gè)參數(shù)作為判斷充填環(huán)境依據(jù)。Sr/Ba比值隨著鹽度增加存在明顯增大的趨勢(shì)，研究表明在粘土或泥巖中該比值大于1者為海洋沉積，小于1為大陸沉積。測(cè)試結(jié)果顯示研究區(qū)溶洞充填物Sr含量為100×10-6～108×10-6，Ba為3×10-6～7×10-6，Sr/Ba為22～25，值遠(yuǎn)大于1，說(shuō)明充填物為海洋環(huán)境形成。

綜上通過(guò)多項(xiàng)測(cè)試，對(duì)高GR段充填物成分、充填環(huán)境及泥巖來(lái)源進(jìn)行了探討，認(rèn)識(shí)到高GR段主要巖性為泥砂巖、砂礫巖。其中顆粒物主要為大小不一泥微晶或砂屑灰?guī)r屑，雜基為粘土礦物，膠結(jié)物為鈣質(zhì)，ZG43-1膠結(jié)物含量低于TZ201-1H，因此更松散污手。而充填角礫成分為灰?guī)r屑顆粒與圍巖巖性幾乎一致，說(shuō)明角礫來(lái)源于鷹山組地層。碳氧同位素判斷泥巖充填環(huán)境主要為海相環(huán)境，微量元素Sr/Ba值也說(shuō)明充填物與海相環(huán)境有關(guān)。而ZG43-1稀土元素分析表明高GR泥巖物質(zhì)來(lái)源并非鷹山組地層或?qū)娱g縫泥質(zhì)，因此推測(cè)溶洞泥巖可能來(lái)源于良里塔格期海洋，即暴露期溶洞形成后，良里塔格期海水上漲將泥質(zhì)帶入洞穴。此外，海水沖擊打碎了鷹山組弱成巖灰?guī)r，破碎顆粒充填于溶洞中，形成了碳酸鹽巖角礫或碎屑與泥質(zhì)巖混合的高GR段。

2 鷹山組高GR段泥質(zhì)充填物地質(zhì)成因

在塔中北斜坡多數(shù)井在測(cè)井上鷹一、鷹二段見(jiàn)0.2～20 m不等的高GR段?？碧奖砻鳎逩R附近，尤其下部是鷹山組儲(chǔ)層集中發(fā)育段。因此，分析高GR特征及成因，掌握高GR與下部?jī)?chǔ)層甚至與古巖溶作用關(guān)系，對(duì)指導(dǎo)該地區(qū)油氣勘探具有重要作用。

2.1 方解石充填物碳氧同位素特征及充填環(huán)境分析

通過(guò)分析化學(xué)充填物碳氧同位素地球化學(xué)特征以及方解石包裹體地球化學(xué)特征，以此判斷充填物充填期次。采集樣品16塊，取樣主要為溶洞及溶縫中方解石充填物。一般來(lái)說(shuō)，影響δ13C的因素主要取決于介質(zhì)水中13C的來(lái)源即與鹽度有關(guān)。

而δ18O值為負(fù)值，既可以為低溫淡水成因，也可以為高溫盆地流體或熱液流體形成。主要是由于方解石氧同位素值受原始沉積環(huán)境及后期成巖溫度影響。

研究區(qū)充填物方解石δ13C為-2.95‰～0.98‰，δ18O為-15.09‰～-5.76‰，一般來(lái)說(shuō)，δ13C和δ18O均隨介質(zhì)鹽度升高而升高，其中δ13C與古鹽度關(guān)系最為密切，且受溫度影響較小。而16，12樣品δ13C，δ18O明顯出現(xiàn)負(fù)漂移，δ18O為負(fù)值, 既可以為低溫淡水成因, 也可以為高溫盆地流體或熱液流體成因。考慮到塔里木盆地目前處于地質(zhì)歷史上北緯最高處，計(jì)算顯示，加里東期塔里木盆地淡水的δ18O值約比現(xiàn)今重2.5‰，約為-7‰～-11‰，12號(hào)樣為淡水成因。按照O’N eil 等的方程[19]：1000 ln a =2.78×106 /T2-2.89，δ18O為-14.5‰的方解石不可能是<50℃加里東期淡水環(huán)境下沉淀的，很可能來(lái)自深埋藏條件下深部高溫流體，如樣品16，5，6。16號(hào)樣受石油裂解影響，δ13C比5，6偏負(fù)，而其余樣方解石為淺埋藏成因(見(jiàn)圖13)。

圖13 塔中Ⅱ區(qū)充填物碳氧同位素交匯圖

綜上，方解石充填物碳氧同位素分析表明塔中Ⅱ區(qū)經(jīng)歷了多期化學(xué)充填作用，測(cè)試結(jié)果一方面為判斷充填環(huán)境提供依據(jù)，另一方面認(rèn)識(shí)了塔中地區(qū)鷹山組縫洞充填過(guò)程。研究認(rèn)為塔中化學(xué)充填作用主要經(jīng)歷了淡水充填環(huán)境、海水充填環(huán)境、埋藏環(huán)境及熱液作用環(huán)境，多環(huán)境多期次的充填作用造成塔中鷹山組儲(chǔ)層儲(chǔ)集性變差。

2.2 高GR段成因分析

塔中地區(qū)高GR段成因，主要分為以下兩類(lèi)：

(1)含泥地層：正常沉積的泥質(zhì)灰?guī)r層、泥巖層。

(2)充填物：裂縫或溶洞充填泥巖，也包含密集發(fā)育溶孔段泥質(zhì)充填、洞穴中具層理的泥巖層。

此外結(jié)合高GR段發(fā)育位置，可具體分為：上部高GR泥灰?guī)r沉積成因及上部高GR縫洞層充填泥質(zhì)成因、上部高GR泥灰?guī)r層+縫洞充填泥混合成因、內(nèi)部高GR縫洞充填泥質(zhì)成因及內(nèi)部高GR含泥灰?guī)r沉積成因。

2.2.1 上部高GR泥灰?guī)r沉積成因 高GR段歸為良里塔格組底部地層。成像測(cè)井顯示這類(lèi)高GR段具有暗黃色與亮色互層顯示，表現(xiàn)為沉積層理結(jié)構(gòu)，與上覆地層連續(xù)，無(wú)明顯不整合，而與下伏鷹山組亮黃色塊狀地層呈削截或波浪狀不整合接觸關(guān)系。因此這類(lèi)高GR歸為良里塔格組底部泥質(zhì)灰?guī)r層。GR形態(tài)特征一般為單齒狀、低峰狀或鐘型多峰狀在良里塔格組及鷹山組界線附近分布(見(jiàn)圖14)。

2.2.2 上部高GR縫洞泥質(zhì)充填成因 GR段為良里塔格組/鷹山組界面以下0～20 m縫洞泥質(zhì)充填成因。成像測(cè)井顯示這類(lèi)高GR段位于大套亮黃色塊狀顯示內(nèi)部，具有暗色、暗黃色及班點(diǎn)狀顯示，上下為不規(guī)則與亮黃色顯示接觸，應(yīng)歸為溶洞或溶縫泥質(zhì)充填，此外斑點(diǎn)狀顯示還可能指示溶洞內(nèi)有灰?guī)r角礫充填。GR形態(tài)特征一般為峰狀或多峰狀在良里塔格組及鷹山組界面及下部分布，其中每一較高縫為一層溶洞(縫)泥質(zhì)充填(見(jiàn)圖15)。

圖14 ZG44上部高GR為良里塔格組泥質(zhì)灰?guī)r層

圖15 ZG441上部高GR為表層溶洞泥質(zhì)充填

2.2.3 上部高GR泥灰?guī)r層+縫洞充填泥混合成因 即一段高GR上部為良里塔格組底部泥灰?guī)r成因下部為鷹山組頂部縫洞充填泥巖成因。成像測(cè)井顯示上部高GR段具有暗黃色與亮色互層顯示，表現(xiàn)為沉積層理結(jié)構(gòu)，與上覆地層連續(xù)，無(wú)明顯不整合，而下部出現(xiàn)暗色塊狀內(nèi)亮色-亮黃色斑狀或斑點(diǎn)狀顯示。上部部分低GR處位于良里塔格組泥巖基線內(nèi)，而下部低GR處已具有鷹山組較低基線的特征。說(shuō)明上部高GR成因?yàn)榱祭锼窠M底部泥灰?guī)r，而下部為鷹山組頂部溶洞充填，斑狀顯示可能為洞穴角礫充填(見(jiàn)圖16)。

圖16 上部高GR為良里塔格組泥灰?guī)r及鷹山組頂部溶洞泥巖

2.2.4 內(nèi)部高GR縫洞充填泥質(zhì)成因 為鷹山組頂面20 m以下縫洞泥質(zhì)充填成因。成像測(cè)井顯示這類(lèi)高GR段位于大套亮黃色塊狀顯示內(nèi)部，具有一段或多段暗色、暗黃色及班點(diǎn)狀顯示，上下為不規(guī)則與亮黃色顯示接觸。為溶洞或溶縫泥質(zhì)充填，此外斑點(diǎn)狀顯示還可能指示溶洞內(nèi)有灰?guī)r角礫充填。GR形態(tài)特征一般為單峰狀、雙峰或多峰狀在鷹山組界面20 m下部分布，其中每一較高縫可能為一層溶洞(縫)泥質(zhì)充填。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)40余口井內(nèi)部高GR段是溶洞(縫)成因，普遍內(nèi)部高GR段具有多峰特征(見(jiàn)圖17)。

圖17 內(nèi)部多峰狀高GR段每峰代表一層溶洞泥質(zhì)充填

2.2.5 內(nèi)部高GR泥灰?guī)r沉積成因 為鷹山組內(nèi)部泥灰?guī)r沉積地層。成像測(cè)井顯示這類(lèi)高GR 段具有暗黃色與亮色互層顯示，表現(xiàn)為沉積層理結(jié)構(gòu)，與上、下地層連續(xù)，無(wú)明顯洞穴邊界特征。因此這類(lèi)高 GR 歸為鷹山組內(nèi)部泥質(zhì)灰?guī)r層。 GR 形態(tài)特征一般為鐘型或錐形多峰狀，代表泥質(zhì)含量漸變過(guò)程(見(jiàn)圖18)。

圖18 內(nèi)部鐘型多峰狀高GR段為逆粒序沉積

3 結(jié)論

(1)塔中地區(qū)充填物類(lèi)型包括化學(xué)充填物、機(jī)械充填物及其它充填物三類(lèi)，主要以高GR的泥質(zhì)充填物為主，方解石充填物為輔。高GR段主要巖性為泥砂巖、砂礫巖，碳氧同位素、微量元素Sr/Ba值及稀土元素分析表明，泥巖充填發(fā)生于暴露期溶洞形成后良里塔格期海水上漲將泥質(zhì)帶入洞穴。

(2)成像測(cè)井分析高GR具有兩大類(lèi)四小類(lèi)成因：上部高GR泥灰?guī)r沉積成因及上部高GR縫洞層充填泥質(zhì)成因、上部高GR泥灰?guī)r層+縫洞充填泥混合成因、內(nèi)部高GR縫洞充填泥質(zhì)成因及內(nèi)部高GR含泥灰?guī)r沉積成因。垂向上高GR在鷹山組頂面以下0～40 m發(fā)育，儲(chǔ)層則在40 m以下。

(3)巖溶作用是高GR和儲(chǔ)層形成的前提，后期差異充填作用是導(dǎo)致高GR段形成及其下部?jī)?chǔ)層發(fā)育的直接原因。暴露期溶蝕孔洞的發(fā)育，主要受巖溶地形地貌、水動(dòng)力條件、海平面變化控制，發(fā)育非均一，后期充填作用也具有選擇型，因此高GR段的分布受巖溶作用和后期選擇性充填作用共同控制。