塔里木盆地柯坪地區(qū)下寒武統(tǒng)吾松格爾組巖性組合及其成因和勘探意義
——亞洲第一深井輪探1井突破的啟示

張?zhí)旄?，黃理力，倪新鋒，熊 冉，楊 果，孟廣仁，鄭劍鋒，陳 薇

(1.中國石油 杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023； 2.中國石油 勘探開發(fā)研究院 塔里木盆地研究中心，新疆 庫爾勒 841000；3.中國石油 塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木盆地寒武系鹽相關(guān)領(lǐng)域是中國油氣資源的戰(zhàn)略接替區(qū)。然而，受限于埋深大、構(gòu)造演化強(qiáng)、烴源巖和儲(chǔ)層分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清等因素，寒武系鹽下勘探久攻不破。

塔里木盆地寒武系膏鹽巖分布面積達(dá)15×104km2；厚度大于1 000 m，存在震旦系奇格布拉克組-玉兒吐斯組、肖爾布拉克組-中下寒武統(tǒng)膏鹽巖和膏鹽巖鹽間3套儲(chǔ)-蓋組合[1-2]。前期勘探集中于下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組的丘灘體，如塔中、塔北和巴楚等地區(qū)的中寒1井、舒探1井、喬探1井、新和1井等[3-6]，但均以失利告終。中深1C井寒武系雖獲得日產(chǎn)油15.4 m3、日產(chǎn)天然氣4.1×104m3的突破，但主力產(chǎn)層卻是鹽間層系-阿瓦塔格組、沙伊里克組和吾松格爾組，“肖爾布拉克組的近源勘探”陷入暫時(shí)性困局。

2020年1月，塔北低隆亞洲陸上第一深井——輪探1井在深度8 203～8 260 m的超深層系——吾松格爾組獲得134 m3/d輕質(zhì)油和4.6×104m3/d天然氣的重大突破[7]；加上柯坪斷隆的柯探1井同樣在吾松格爾組獲得日產(chǎn)百萬方天然氣的突破，使得“鹽間和鹽相關(guān)”勘探提上日程。

作為緊鄰中寒武統(tǒng)膏鹽層的第一套白云巖，之前對(duì)吾松格爾組的定位主要作為肖爾布拉克組儲(chǔ)層的膏巖、泥質(zhì)白云巖蓋層[8]；加上地層薄，受地震反射特征不明顯，解釋過程中常與肖爾布拉克組一起作為下寒武統(tǒng)統(tǒng)一地層對(duì)待等因素干擾，該層位認(rèn)識(shí)和研究不足，少量報(bào)導(dǎo)集中于全盆地層序格架的建立和巖相古地理的演化[9-13]，如趙宗舉將吾松格爾組與沙依里克組中段作為一套三級(jí)層序，指出其在塔西臺(tái)地邊緣表現(xiàn)為一套加積-進(jìn)積作用明顯的緩坡-弱鑲邊臺(tái)地邊緣；在塔西臺(tái)地內(nèi)部為局限臺(tái)地相，發(fā)育潮下-潮間帶白云巖、泥質(zhì)白云巖，局部夾石膏潟湖沉積[9]。最近報(bào)道白瑩等指出柯探1井吾松格爾組是碳酸鹽巖-碎屑巖的混合巖，“中寒武統(tǒng)”吾松格爾組至沙依里克組屬于一套碳酸鹽巖和碎屑巖混合沉積體系[14]。然而，楊海軍等指出輪探1井吾松格爾組產(chǎn)層巖性為顆粒白云巖[7]；筆者對(duì)蘇蓋特、夏特等剖面勘測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，下統(tǒng)的吾松格爾組未見典型碎屑巖層，少部分碎屑巖以薄夾層或透鏡體產(chǎn)出；相反，在蘇蓋特和夏特剖面吾松格爾組發(fā)育典型的顆粒白云巖、藻白云巖、疊層石白云巖等；中統(tǒng)的沙伊里克組更是發(fā)育泥晶灰?guī)r、不均一白云石化的豹斑灰?guī)r等；中深1C井、中深5井等吾松格爾組取心段巖性更多地與石膏相關(guān)，為泥粉晶膏質(zhì)白云巖、膏質(zhì)顆粒白云巖、角礫狀膏質(zhì)白云巖等。對(duì)比輪探1井和柯探1井產(chǎn)能層位，兩者皆為吾松格爾組上段，均有石膏。因此，吾松格爾組的巖性組合、儲(chǔ)層發(fā)育特征與分布規(guī)律、膏鹽對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響等需要進(jìn)一步梳理，以為塔里木盆地中-下寒武統(tǒng)鹽間勘探提供地質(zhì)支撐。

基于此，本文以柯坪地區(qū)露頭剖面為基礎(chǔ)，結(jié)合典型井位，探討柯坪地區(qū)吾松格爾組巖性、儲(chǔ)層成因及其在勘探中的意義等。

1 地質(zhì)背景

柯坪地區(qū)位于塔里木盆地西北緣，居于塔北古陸和塔南隆起之間，包括柯坪凸起和溫宿凸起兩個(gè)單元，為古隆起背景下的古沖斷帶[15-17]。區(qū)內(nèi)寒武系出露齊全，底部玉兒土司組作為烴源巖[18]；肖爾布拉克組發(fā)育微生物丘灘、灘坪沉積[19-20]；吾松格爾組主要為泥質(zhì)泥粉晶白云巖和顆粒白云巖等；沙伊里克組以一套灰?guī)r為典型特征，見白云巖和膏鹽巖等；阿瓦塔格組為膏鹽湖相含膏泥粉晶云巖和顆粒白云巖等。沉積上，從早寒武世玉兒吐斯期的深水陸棚演化至肖爾布拉克期的碳酸鹽巖緩坡和吾松格爾期的蒸發(fā)臺(tái)地。早寒武世末期膏鹽增多，含膏或者膏質(zhì)白云巖發(fā)育；中寒武世經(jīng)歷沙伊里克期的局限臺(tái)地后，再次演變?yōu)榘⑼咚衿诘恼舭l(fā)臺(tái)地，膏鹽巖大面積分布。

圖1 塔里木盆地柯坪地區(qū)構(gòu)造位置(修改自文獻(xiàn)[15])Fig.1 Tectonic location of the Keping area,Tarim Basin (modified after reference [15])

2 研究方法

通過野外巖性描述、GR測(cè)試等獲取地層宏觀展布與層序特征，并利用取得的手標(biāo)本樣品，進(jìn)行孔隙度和滲透率、薄片鑒定、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、碳氧同位素等分析，對(duì)吾松格爾組巖性、物性、成因等進(jìn)行解剖。

GR儀為新先達(dá)CIT-3000F型便攜式伽馬能譜儀，測(cè)試點(diǎn)間距為0.3 m；孔隙度和滲透率測(cè)儀器為FYKS-03型覆壓氣體孔滲聯(lián)合測(cè)定儀；薄片鑒定為巖石鑄體片光學(xué)顯微鏡鑒定；場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡為賽默飛世爾Apreo S；碳氧同位素測(cè)試儀器賽默飛世爾MAT253，提取方法為磷酸法。所有實(shí)驗(yàn)均在中國石油天然氣集團(tuán)公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3 巖性組合

3.1 地層展布

由南向北勘測(cè)夏特、蘇蓋特等4條剖面(圖1)，發(fā)現(xiàn)：①厚度逐漸減薄，分別為133，96，72和41 m；②顆粒白云巖逐漸減少，碎屑含量逐漸增多；③根據(jù)巖性和GR曲線，整個(gè)層段可分為上、下兩段(圖2)。以夏特剖面為例，下段以薄層狀含陸源石英碎屑、泥質(zhì)泥粉晶白云巖夾中層狀含陸源石英碎屑顆粒白云巖為主，顆粒主要為竹葉狀礫屑和砂屑，兩者頻繁互層；對(duì)應(yīng)GR曲線表現(xiàn)為高平臺(tái)的鋸齒狀分布，往上GR值降低。上段旋回性分布薄層泥質(zhì)泥粉晶白云巖夾薄-厚層狀顆粒白云巖、疊層石白云巖、粉晶藻白云巖。GR曲線平直，GR值降低。上、下兩段相比，有兩個(gè)特點(diǎn)：①上段地層陸源碎屑含量逐漸減少，至上段頂部不見石英碎屑。②上段較下段旋回性更加明顯，旋回內(nèi)薄層泥質(zhì)泥粉晶白云巖總厚度和顆粒灘總厚度較下段更厚，薄層泥粉晶白云巖總厚度為3～12 m；顆粒灘單層厚度為0.4～1.2 m，總厚度可達(dá)4～7 m。下段薄層總厚度一般為1～4 m；顆粒灘單層厚度一般為0.4～0.6 m，總厚度為0.4～7 m。

3.2 巖性特征

與肖爾布拉克組主要發(fā)育建隆構(gòu)造的微生物丘灘體不同[2-5]，柯坪地區(qū)一方面一直位于古隆起的構(gòu)造高部位；另一方面氣候干旱，受塔北古陸和塔南隆起影響，整體為蒸發(fā)臺(tái)地下的潮坪環(huán)境，發(fā)育混積坪、泥云坪、云坪和膏云坪等亞相(圖2)。巖性有含陸源碎屑的泥質(zhì)泥晶白云巖、泥質(zhì)泥粉晶白云巖、顆粒白云巖、粉晶藻白云巖、疊層石白云巖和含膏白云巖等(圖3)。

1) 含陸源碎屑泥質(zhì)泥晶白云巖：縱向上主要分布于吾松格爾組下段，以薄層或紋層狀為主，碎屑主要為微米級(jí)石英顆粒，干凈、次圓-次棱狀，顯示具有一定的搬運(yùn)距離，或?qū)訝罘植?、或沿微裂縫分布，與泥質(zhì)伴生(圖3a)。橫向上，薩瓦剖齊剖面典型發(fā)育。

圖2 塔里木盆地柯坪地區(qū)薩瓦普齊—見必真木塔格—夏特—柯探1井吾松格爾組地層對(duì)比Fig.2 Stratigraphic correlation of Wells Sawapuqi-Jianbizhenmutage-Xiate-Ketan1 in the Wusonggeer Formation of the Keping area,Tarim Basin

2) 泥質(zhì)泥粉晶白云巖：多為薄層狀，與中層狀顆粒白云巖、粉晶藻白云巖、疊層石云巖互層，累積厚度厚，占地層厚度的40%～60%。白云石晶體間充填泥質(zhì)，偶見石英碎屑，致密，發(fā)育少量裂縫，部分方解石完全充填(圖3b)。

3) 粉晶藻白云巖：薄層-中厚層分布，白云石多為粉晶級(jí)，部分可達(dá)細(xì)晶，半自形為主，晶體間發(fā)育晶間孔和晶間溶孔。與普通結(jié)晶白云巖類似，鏡下見藻跡(圖3c)。

4) 顆粒白云巖：多為中厚層狀，顆粒有竹葉狀礫屑和砂屑。竹葉狀礫屑多分布于吾松格爾組下段，長(zhǎng)軸最長(zhǎng)達(dá)數(shù)厘米，具定向性(圖3d，e)；砂屑與藻類作用有關(guān)，為藻砂屑(圖3f)。顆粒間發(fā)育粒間溶孔、顆粒內(nèi)部發(fā)育晶間溶孔。部分層段顆粒被后期白云石化作用改造，見殘余結(jié)構(gòu)。

5) 疊層石白云巖：多分布于吾松格爾組上段，為中厚層，常與顆粒白云巖、粉晶藻白云巖和含膏白云巖形成白云巖組合序列。白云石多粉晶級(jí)，發(fā)育晶間孔和晶間溶孔，與泥粉晶藻白云巖明顯的區(qū)別是：地層內(nèi)部具有微型的丘狀建隆構(gòu)造；顯微鏡下具“穹窿狀”的紋層結(jié)構(gòu)(圖3g)。

6) 含膏白云巖：石膏易溶，為突出石膏影響，單列為一類。露頭剖面多為膏質(zhì)殘余白云巖，見必真木塔格和夏特剖面吾松格爾組上段大量被覆蓋的軟地層，出露不全；顯微鏡下可見溶蝕殘余或被方解石交代，或因石膏溶蝕坍塌呈現(xiàn)角礫化白云巖(圖3h，i)。井下樣品可見明顯石膏，如中深5井可見膏質(zhì)膠結(jié)粉細(xì)晶白云巖和膏質(zhì)膠結(jié)顆粒白云巖。

圖3 塔里木盆地柯坪地區(qū)下寒武統(tǒng)吾松格爾組典型巖性Fig.3 Typical lithology of the Lower Cambrian Wusonggeer Formation in the Keping area,Tarim Basina.石英質(zhì)泥質(zhì)泥晶白云巖，石英紋層狀或團(tuán)塊狀分布，吾松格爾組底部，薩瓦普齊剖面；b.泥質(zhì)泥粉晶白云巖，白云石多為粉晶級(jí)，晶間充填泥質(zhì)，吾松格爾組下部，夏特剖面；c.粉晶藻白云巖，發(fā)育晶間溶孔，吾松格爾組上部，輪探1井，埋深8 166 m；d.藻砂屑白云巖，藻砂屑重結(jié)晶，見粒間溶孔，吾松格爾組中部，夏特剖面；e.亮晶生屑砂屑白云巖，窗格孔，具弱粘結(jié)作用，吾松格爾組下部，蘇蓋特布拉克剖面；f.藻砂屑白云巖，重結(jié)晶強(qiáng)烈，發(fā)育粒間溶孔和晶間溶孔，吾松格爾組上部，夏特剖面；g.疊層石白云巖，發(fā)育晶間孔，層間方解石和石英充填，吾松格爾組上部，夏特剖面；h.角礫狀白云 巖，發(fā)育礫間溶孔和晶間溶孔，方解石膠結(jié)，吾松格爾組上部，夏特剖面；i.膏質(zhì)膠結(jié)粉細(xì)晶藻云巖,淺色組分為石膏，中深5井，埋深6 596.76 m

3.3 巖性組合

根據(jù)不同的潮坪亞相，上述巖性可組合為以下3類。

3.3.1 混積坪下的含陸源碎屑泥質(zhì)泥晶白云巖-泥質(zhì)泥粉晶白云巖

靠近古陸等物源區(qū)，以潮上濱岸沉積為主，陸源碎屑含量較高，如白瑩等[13]測(cè)試的XRD全巖礦物組分中部分樣品的石英、長(zhǎng)石和粘土等碎屑含量最高分別為18.4%，9.2%和93.2%。需注意的是，雖然XRD測(cè)試含量較高，但是露頭為白云巖地層中的“透鏡體”或“薄夾層”；顯微鏡下多為白云巖基質(zhì)中的碎屑團(tuán)塊狀、紋層狀、條帶狀(圖3a)，仍為含陸源碎屑碳酸鹽巖。隨著頻繁的海進(jìn)/海退，與泥質(zhì)泥粉晶白云巖互層。

3.3.2 泥云坪-云坪下的泥質(zhì)泥粉晶白云巖-顆粒白云巖

顆粒白云巖發(fā)育，為潮間帶沉積，包括竹葉狀礫屑白云巖和砂屑白云巖。相比較于向海方向，礁灘體和丘灘體在海退過程中由宏體的丘、礁等生物建隆被海浪打碎成灘不同[21]；柯坪地區(qū)吾松格爾組向陸方向潮坪環(huán)境下，顆粒灘是在緩慢海進(jìn)過程中，由于頻繁的海進(jìn)，海浪和風(fēng)暴浪將藻席等卷起、打碎和搬運(yùn)而成。

比較中、下寒武統(tǒng)巖性和碳同位素值δ13C可知(圖4a)，早寒武世玉兒吐斯期末快速海進(jìn)后，肖爾布拉克期緩慢海退，平臺(tái)型的δ13C曲線呈緩慢下降趨勢(shì)；肖爾布拉克期末海平面快速下降，區(qū)域內(nèi)不整合發(fā)育，對(duì)應(yīng)δ13C數(shù)值急劇減??；吾松格爾期和沙依里克期轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛＿M(jìn)[8]，δ13C緩慢變大。吾松格爾組δ13C曲線在增大的趨勢(shì)下呈往返變化的鋸齒狀，說明吾松格爾期的海進(jìn)/海退頻繁；在海進(jìn)過程中，海浪和風(fēng)暴浪作用強(qiáng)烈，形成顆粒灘。

圖4 塔里木盆地柯坪地區(qū)中、下寒武統(tǒng)巖性柱狀圖、吾松格爾組場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察特征及對(duì)應(yīng)的能譜分析Fig.4 Lithological column,characteristics revealed by field emission scanning electron microscopy and corresponding energy spectrum analyses of the Middle and Lower Cambrian Wusonggeer Formation,Keping area,Tarim Basina.昆蓋闊坦-夏特中、下寒武統(tǒng)巖性綜合柱狀圖；b，c.顆粒云巖，見有機(jī)菌藻體，右圖為左圖十字點(diǎn)能譜分析(下同)，夏特剖面；d.粉晶藻云巖，見硅藻體，主要成分為Si，夏特剖面；e.顆粒白云巖，見有機(jī)菌藻體群落，主要成分為C,對(duì)應(yīng)圖3d，夏特剖面；f，g.含砂屑粉晶藻云巖，見有機(jī)菌藻體 群落，能譜顯示主要成分為C，夏特剖面；h.粉晶藻云巖，絲藻體，夏特剖面;i.角礫狀粉晶藻云巖，有機(jī)菌藻體,對(duì)應(yīng)圖3h，夏特剖面

3.3.3 云坪-膏云坪下的泥質(zhì)泥粉晶白云巖-顆粒白云巖-粉晶藻白云巖-疊層石白云巖和膏質(zhì)白云巖

主要分布于上段，與前兩類最大的區(qū)別是膏鹽含量升高，藻類等微生物作用增強(qiáng)，泥粉晶藻白云巖、疊層石白云巖和膏質(zhì)白云巖發(fā)育。吾松格爾早期海進(jìn)過后，晚期短暫地海退，海平面下降，海水濃縮，膏鹽發(fā)育。如圖2在夏特剖面和柯探1井中發(fā)現(xiàn)膏鹽巖和膏溶角礫狀白云巖。圖5柯探1等6口井中，上段膏鹽巖增多；圖中輪探1井吾松格爾組下段為灰?guī)r，上段演變?yōu)榘自茙r為主，中間見石膏巖屑，指示了相對(duì)咸化的海水背景。

咸化環(huán)境下，隨著膏鹽含量的升高，微生物作用對(duì)巖性的影響愈加顯著。圖4b—i為各類樣品在場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)的有機(jī)菌藻體、菌絲體、硅藻球等各類微生物[22-23]。從底至頂，對(duì)其進(jìn)行半定量估算可知：①上段樣品中微生物含量比下段高；②膏質(zhì)白云巖或者緊鄰膏質(zhì)白云巖地層的樣品微生物含量高，見圖4a中的微生物作用強(qiáng)弱列。

4 儲(chǔ)層成因

4.1 儲(chǔ)集空間

溶蝕孔洞：多沿顆粒白云巖層面發(fā)育，最大可至厘米級(jí)(圖6a)。在吾松格爾組下段頂部顆粒灘中可見針狀溶孔發(fā)育。溶蝕孔洞未充填-半充填，被裂縫貫穿，形成“羊肉串”式縫-洞體系。

粒間溶孔與粒內(nèi)溶孔：發(fā)育于顆粒白云巖(圖3d)，受后期白云石化作用改造和方解石膠結(jié)影響，粒間溶孔多為殘余溶孔；當(dāng)顆粒灘發(fā)育，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，顆粒淘洗干凈時(shí)，發(fā)育鑄?？缀退拼案窨?，如圖3e為蘇蓋特剖面吾松格爾組亮晶生屑砂屑白云巖，顆粒種類豐富，可見生物碎屑和圓球形藻砂屑，孔隙多樣，綜合孔隙度高達(dá)12%。從孔隙和顆粒類型比較，其與肖爾布拉克組上段典型的丘灘相顆粒白云巖類似[1,17]。粒內(nèi)溶孔為粒內(nèi)晶間溶孔(圖6b)。

晶間孔與晶間溶孔：發(fā)育于粉晶藻白云巖、疊層石白云巖，鑄體片中表現(xiàn)為針點(diǎn)狀孔隙密集分布(圖3c，g)。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡下為幾微米至幾十微米的晶間孔隙和晶間溶孔(圖6c，d)，孔隙度高，最高可達(dá)13.15%。

微裂縫：在顆粒白云巖和膏質(zhì)白云巖中發(fā)育，特別是當(dāng)膏質(zhì)被溶蝕形成的角礫化白云巖中，裂縫被擴(kuò)溶，形成擴(kuò)溶縫，溝通晶間孔和晶間溶孔，極大地提高滲透率，如圖3h樣品孔隙度為7.75%、滲透率達(dá)3×10-3μm2。

4.2 微生物誘導(dǎo)是藻相關(guān)白云巖發(fā)育的主要因素

微生物對(duì)原生白云石的促進(jìn)作用和膏鹽環(huán)境下微生物誘導(dǎo)白云石化是解決“白云石成因之謎”的有效手段[24-28]，近年來實(shí)驗(yàn)室下獲得了直接的證據(jù)[29-31]。

圖5 塔里木盆地柯坪地區(qū)柯探1井—喬探1井—和4井—楚探1井—中深1井—輪探1井吾松格爾組巖性對(duì)比Fig.5 Lithological correlation of Wells Ketan1-Qiaotan 1-He 4-Chutan 1-Zhongshen 1-Luntan 1 in the Wusonggeer Formation of the Keping area,Tarim Basin

圖6 塔里木盆地柯坪地區(qū)吾松格爾組典型儲(chǔ)層樣品儲(chǔ)集空間特征Fig.6 Reservoir space features of typical samples from the Wusonggeer Formation in the Keping area,Tarim Basina.顆粒白云巖，巖層表面溶蝕孔洞發(fā)育，多順層分布，裂縫貫穿，呈羊肉串狀，夏特剖面；b.藻砂屑白云巖，砂屑內(nèi)部見粒內(nèi)溶孔，對(duì)應(yīng)圖3-d，夏特剖面；c.晶間孔和晶間溶孔發(fā)育,微生物菌，夏特剖面；d.膏質(zhì)白云巖,發(fā)育晶間孔和晶間溶孔,晶體間見片狀石膏，對(duì)應(yīng)圖3i，中深5井，埋深6 596.76 m

這些證據(jù)有四個(gè)特征：①各種微生物細(xì)菌，如硫酸鹽還原菌[25-27]、嗜鹽菌[29-32]、產(chǎn)甲烷菌[33-35]等會(huì)降低白云石形成的能量障礙，改變白云石形成的微環(huán)境；②微生物胞外聚合物(EPS)可吸附Ca離子和Mg離子，作為白云石形成的模板和成核中心；③形成具有特殊形態(tài)的白云石及中間聚合體，如啞鈴型、圓球型、花椰菜型等；④能譜分析的Mg和Ca等元素含量接近1 ∶1，XRD揭示微生物成因的白云石有序度與無機(jī)白云石區(qū)別明顯。

吾松格爾組中發(fā)現(xiàn)大量微生物，且具備4類特征(圖4，圖7)。圖示展示了不同形態(tài)的微生物，如硅質(zhì)為主的、圓球形硅藻球；碳質(zhì)為主的嗜鹽古菌及其聚合群落，形態(tài)有葉片狀、絲縷狀、與硅藻球和白云石結(jié)合的聚集狀等。能譜分析除富集硅、碳等主要元素外[22,31]，還檢測(cè)出N，S和Zn等生命元素以及Cl，K和Na等(圖4b—i)指示海源性環(huán)境的微量元素。通過與前人研究對(duì)比(圖7a，b)，首次在天然樣品中發(fā)現(xiàn)棒狀嗜鹽古菌(圖7c—e)，嗜鹽古菌以單體或聚合體的形式與白云石晶體共生，存在于晶體不同格架空間—頂點(diǎn)、內(nèi)部、結(jié)合部(圖7f，g)。圖8h中有機(jī)菌藻體漸變?yōu)榱庑?，雖然同樣以C為主，但是Ca和Mg等元素含量遠(yuǎn)超嗜鹽古菌及其菌落。圖7i對(duì)粉細(xì)晶藻白云巖的逐級(jí)放大觀察發(fā)現(xiàn)有機(jī)菌藻體群內(nèi)部存在許多啞鈴狀的次級(jí)富Ca和Mg的有機(jī)顆粒，且菌藻體與白云石晶體間存在胞外聚合物。

膏鹽背景下嗜鹽古菌等有機(jī)菌藻體誘導(dǎo)藻白云石形成[36-40]，當(dāng)膏鹽含量升高時(shí)，白云石化作用增強(qiáng)，白云石晶體不斷生長(zhǎng)調(diào)整，并在蒸發(fā)和滲透-回流的作用下形成晶形較好的粉晶、細(xì)晶等結(jié)晶白云巖；此時(shí)，晶體體積收縮，形成晶間孔，如吾松格爾組頂部膏溶角礫狀白云巖、粉細(xì)晶藻白云巖等的晶間微孔，對(duì)應(yīng)微生物含量豐富。

4.3 準(zhǔn)同生期的大氣淡水溶蝕是儲(chǔ)集空間形成的關(guān)鍵

云坪和膏云坪環(huán)境下形成的顆粒白云巖、泥粉晶藻白云巖等膏鹽含量高，在頻繁的海退/海進(jìn)過程中不斷遭受準(zhǔn)同生期大氣淡水淋濾溶蝕[41-42]，形成溶蝕孔洞、粒間溶孔、晶間溶孔等儲(chǔ)集空間，并在裂縫的溝通下形成裂縫-孔洞型、孔洞-孔隙型儲(chǔ)層。

圖3d，e為粒間孔發(fā)育的顆粒白云巖，粒間多為晶粒狀亮晶膠結(jié)，孔隙邊緣或生長(zhǎng)后期自形白云石，或被亮晶方解石充填，說明溶蝕作用發(fā)生較早，對(duì)應(yīng)的δ13C和δ18O值分別為-6.70‰和-11.65‰(圖3d樣品)，說明大氣淡水影響明顯，為準(zhǔn)同生作用產(chǎn)物；圖3g和h為晶間溶孔發(fā)育的疊層石白云巖、膏溶角礫狀白云巖和粉晶藻白云巖，疊層石紋層間方解石膠結(jié)，充填少量碎屑質(zhì)石英；膏溶角礫狀白云巖和粉晶藻白云石中石膏被溶蝕后，部分被方解石充填，部分殘余，形成晶間微溶孔。

圖7 塔里木盆地柯坪地區(qū)夏特剖面吾松格爾組天然樣品微生物發(fā)育特征場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像及其與前人研究對(duì)比Fig.7 FESEM images showing the comparison between the previous study results and newly-found microbial characteristics of samples taken from the Xiate section of the Wusonggeer Formation,Keping area,Tarim Basina.藥彥辰等(2018)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用Natrinema sp.J7-1嗜鹽古菌合成的球形白云石[30]；b.由雪蓮等(2014)于塔里木盆地中寒武統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的硅質(zhì)成分為主的圓球狀、啞鈴狀微生物白云石中間體[36]；c.泥粉晶藻云巖中的棒狀嗜鹽古菌；d.嗜鹽古菌位于白云石晶體內(nèi)部；e.嗜鹽古菌聚合體及EPS；f.白云石晶體與菌藻體有機(jī)共生；g.晶體內(nèi)部可見菌藻體,頂點(diǎn)處可見硅藻球；h.菱形和似球狀的有機(jī)菌藻體,Ca和Mg富集；i.粉細(xì)晶藻云巖中菌藻體發(fā)育，菌藻體位于白云石晶體內(nèi)部、晶體與晶體的結(jié)合部，菌藻體群里可見許多啞鈴狀、球狀的白云石中間體，菌藻體與白云石之 間通過胞外聚合物(EPS)粘結(jié)

對(duì)應(yīng)發(fā)育模式如圖8。吾松格爾期早期海進(jìn)/海退頻繁(圖8a)，海水為正常海水向咸化海水轉(zhuǎn)化的偏咸化階段，發(fā)育的顆粒灘被準(zhǔn)同期大氣淡水溶蝕形成中厚層的顆粒灘相儲(chǔ)集體；晚期進(jìn)入短暫的海退(圖8b)，環(huán)境封閉，海水持續(xù)咸化，膏鹽發(fā)育，微生物持續(xù)繁盛，形成的藻相關(guān)的顆粒白云巖-泥粉晶藻白云巖-疊層石白云巖被溶蝕改造后可成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，組合厚度可達(dá)數(shù)米。

5 勘探意義

以輪南—古城臺(tái)緣帶為界，塔里木盆地寒武紀(jì)西部主要發(fā)育穩(wěn)定的克拉通碳酸鹽巖臺(tái)地[43-45]，早寒武世肖爾布拉克期塔西臺(tái)地受輪南—古城臺(tái)緣帶阻隔較小，與外海溝通，為淺水碳酸鹽巖臺(tái)地，中寒武世則演化為局限或封閉的蒸發(fā)臺(tái)地和膏鹽湖。居于中間過渡期的吾松格爾組受古陸、古隆起、古海水、古氣候等因素影響，發(fā)育膏鹽巖、碳酸鹽巖、膏質(zhì)碳酸鹽巖、碎屑質(zhì)碳酸鹽巖等豐富的巖石類型；當(dāng)上有膏鹽層封蓋，下有顆粒灘、藻席等灘-坪相碳酸鹽巖或膏質(zhì)碳酸鹽巖發(fā)育時(shí)，則可能是優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)蓋組合，為下步有利的勘探方向。依據(jù)塔西臺(tái)地隆凹相間格局，在構(gòu)造控制沉積、古隆起控制有利相帶的動(dòng)力機(jī)制下[15,41]，指出環(huán)塔南隆起、輪南-牙哈凸起、溫宿凸起、烏恰隆起等“隆-凸”高部位周緣、靠近膏鹽發(fā)育區(qū)存在圖9中6個(gè)云坪-膏云坪-顆粒灘有利區(qū)。

圖8 塔里木盆地柯坪地區(qū)吾松格爾組儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.8 Reservoir development models of the Wusonggeer Formation in the Keping area,Tarim Basina.云坪環(huán)境下顆粒灘為主的儲(chǔ)層發(fā)育模式;b.膏云坪環(huán)境下膏質(zhì)和微生物作用為主的顆粒白云巖、粉晶藻白云巖、疊層石白云巖等為主的儲(chǔ)層發(fā)育模式

圖9 塔里木盆地西部下寒武統(tǒng)吾松格爾組有利勘探區(qū)預(yù)測(cè)Fig.9 Prediction of exploration targets in the Lower Cambrian Wusonggeer Formation in the western Tarim Basin

6 結(jié)論

1) 柯坪地區(qū)吾松格爾期整體位于隆起高部位，以潮坪相為主，亞相主要有陸源碎屑背景下的混積坪和膏鹽背景下的云坪-膏云坪-顆粒灘，對(duì)應(yīng)巖性主要有含陸源碎屑泥質(zhì)泥晶白云巖、泥質(zhì)泥粉晶白云巖、顆粒白云巖、粉晶藻白云巖、疊層石白云巖和膏質(zhì)白云巖等。顆粒灘主要受高頻旋回控制，潮坪環(huán)境下的高頻海進(jìn)過程中，海浪和風(fēng)暴浪打碎微生物藻席等，短距離搬運(yùn)和再沉積形成藻砂屑為主的砂屑灘。微生物誘導(dǎo)白云石化作用是膏鹽背景下吾松格爾組云坪-膏云坪藻相關(guān)白云巖形成的關(guān)鍵。

2) 顆粒白云巖、粉晶藻白云巖、疊層石白云巖和膏質(zhì)白云巖在微生物誘導(dǎo)、蒸發(fā)泵等白云石化作用下，晶體調(diào)整形成晶間孔等原始孔隙，經(jīng)準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕后，形成以溶蝕孔洞、粒間溶孔、晶間孔和晶間溶孔等為儲(chǔ)集空間的“千層餅”式層狀儲(chǔ)層。

3) 在此基礎(chǔ)上，結(jié)合柯坪地區(qū)的構(gòu)造分異，吾松格爾組的沉積環(huán)境與巖性組合、膏鹽環(huán)境及微生物作用特征和塔里木盆地勘探生產(chǎn)實(shí)踐等，指出塔里木盆地西部臺(tái)地區(qū)的古隆起、古凸起等古構(gòu)造高部位周緣是有利勘探區(qū)。