塔里木盆地順北地區(qū)中下奧陶統(tǒng)走滑斷裂差異成巖作用

陳菁萍， 趙 騰， 肖重陽(yáng)， 韓 俊， 趙 銳， 鄧 尚

( 1. 中國(guó)石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011； 2. 中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083； 3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083 )

0 引言

塔里木盆地順北油氣田為奧陶系超深層斷控碳酸鹽巖油氣田，油氣資源主要蘊(yùn)藏于臺(tái)盆區(qū)中下奧陶統(tǒng)海相碳酸鹽巖7.3～8.5 km地層[1]。順北油氣田前期部署的鉆井沿主干走滑斷裂帶排布，鉆井軌跡多設(shè)計(jì)為大斜度井，鉆穿主干斷裂或以縫洞為目標(biāo)。在鉆穿斷裂位置若發(fā)生大規(guī)模漏失，隨即裸眼完井，通常獲得較高的油氣產(chǎn)量。因此，高滲透性的斷裂—裂縫體系是順北油氣田主要的油氣存儲(chǔ)空間和流動(dòng)通道，優(yōu)質(zhì)縫洞型儲(chǔ)集體是順北油氣田后期增產(chǎn)最重要的支撐[2]。走滑斷裂帶成巖作用研究對(duì)于油藏描述、井位部署、井軌跡設(shè)計(jì)和酸壓儲(chǔ)改等具有指導(dǎo)意義。

成巖作用多用于輔助探討儲(chǔ)層物性，在流體活躍的斷裂帶中成巖作用的貢獻(xiàn)更為突出[3]。目前，順北地區(qū)研究主要集中于走滑斷裂幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征及斷裂帶對(duì)儲(chǔ)層的控制作用[4-8]，水巖作用對(duì)斷裂帶內(nèi)部碳酸鹽巖儲(chǔ)層影響機(jī)制不明。成巖作用是儲(chǔ)集體發(fā)育和形成的必經(jīng)過(guò)程,是決定儲(chǔ)集體性能優(yōu)劣的主要因素之一[9]。

碳酸鹽巖地層中斷裂帶通常發(fā)育由斷層核、破碎帶、裂縫帶等組成的復(fù)雜三維空間結(jié)構(gòu)[10-11]。成巖作用對(duì)于斷層核、破碎帶等分異結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制明顯不同。斷層核通常是一個(gè)狹窄、高度變形的區(qū)域，形成于斷層滑動(dòng)面周圍，是粉碎、溶解、沉淀、礦物反應(yīng)等過(guò)程發(fā)生的主要場(chǎng)所之一。受成巖作用影響，碳酸鹽巖地層中斷層核部多致密，內(nèi)部裂縫充填程度高[12]。破碎帶位于斷層核周圍，包含大量的裂縫、滑動(dòng)面及可識(shí)別的圍巖碎片。破碎帶中裂縫發(fā)育，是流體運(yùn)移的主要通道。WENNBERG O P等觀察巖心和露頭，表明碳酸鹽巖張開(kāi)裂縫中的流體傾向于在通道內(nèi)流動(dòng)而非通過(guò)微裂縫滲流，大多數(shù)流體流動(dòng)沿少量主體通道發(fā)生，通道位于裂縫面內(nèi)，大多數(shù)裂縫面對(duì)流體流動(dòng)是無(wú)效的，水力學(xué)性質(zhì)受控于溶蝕作用和膠結(jié)作用[13]。張麗娟等以塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶為研究目標(biāo)，表明斷層破碎帶受壓溶作用影響而發(fā)育多期低角度縫合線與高角度構(gòu)造縫合線，部分具有滲透性；不同類型膠結(jié)作用沿裂縫帶發(fā)育，大氣淡水膠結(jié)較多，膠結(jié)程度相對(duì)較弱；準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕與局部風(fēng)化殼巖溶主要沿?cái)鄬悠扑閹Оl(fā)育，埋藏溶蝕作用較強(qiáng)，發(fā)育大型縫洞體與溶蝕孔洞；塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶上的裂縫充填程度比圍巖部分的低，圍巖以早期較強(qiáng)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)形成的裂縫為主，長(zhǎng)期穩(wěn)定埋藏期間裂縫充填程度高[14]。尤東華研究超深層斷裂帶與流體相互作用，沿走滑斷裂帶發(fā)育的白云巖儲(chǔ)層類型為裂縫—孔隙型，主要儲(chǔ)集空間為破碎帶和裂縫帶中發(fā)育的裂縫—擴(kuò)溶縫、晶間孔—晶間溶孔，孔隙發(fā)育與裂縫具有明顯相關(guān)關(guān)系，一方面熱液流體沿破碎帶進(jìn)入，改造白云巖而形成儲(chǔ)集空間，另一方面以螢石與方解石為代表的熱液礦物充填裂縫與孔隙，伴隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生的熱液流體活動(dòng)在一定程度上影響白云巖儲(chǔ)集空間的形成。硅化碳酸鹽巖主要由石英和方解石組成，儲(chǔ)集空間主要為晶洞、晶間孔及部分裂縫。熱液硅化作用受走滑斷裂控制，流體沿?cái)嗔褞Ъ胺种鄬幼韵露线M(jìn)入碳酸鹽巖地層，水巖相互作用發(fā)生在斷層的破碎帶和裂縫帶部位[15]。

在構(gòu)造解析和儲(chǔ)層描述基礎(chǔ)上，筆者分析塔里木盆地順北油氣田走滑斷裂帶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的成巖作用差異，借助巖心觀察、掃描電鏡、電子探針等資料，研究走滑斷裂帶內(nèi)部的古流體成分及多類型成巖作用，探討成巖作用對(duì)斷裂帶內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)儲(chǔ)集空間的改造與影響機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

順北油氣田位于塔里木盆地順托果勒低隆起北部。順托果勒低隆起位于塔里木盆地中部，北鄰沙雅隆起，南接卡塔克隆起，西鄰阿瓦提凹陷，東接滿加爾凹陷(見(jiàn)圖1)。震旦紀(jì)末期的柯坪運(yùn)動(dòng)擴(kuò)大塔中和塔西南的剝蝕區(qū)，形成震旦系與上覆寒武系之間的構(gòu)造不整合面，在卡塔克隆起和順托果勒隆起中東部，寒武系與震旦系呈角度不整合接觸，在塔中中西部為平行不整合接觸。早寒武世，受塔里木板塊周緣快速拉張裂陷作用影響，海平面快速上升，廣泛沉積玉爾吐斯組，形成塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)第一套主力烴源巖。順托果勒隆起處于斜坡—陸棚相區(qū)，發(fā)育斜坡相烴源巖。奧陶紀(jì)以來(lái)，順托果勒隆起及鄰區(qū)經(jīng)歷碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)育、臺(tái)地內(nèi)隆起—斜坡形成、北西向與北東向斷裂改造、巖漿活動(dòng)、區(qū)域翹傾變動(dòng)及早期斷層再活動(dòng)等階段[16-18]。早—中奧陶世，塔中地區(qū)廣泛發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地。晚奧陶世，塔中地區(qū)臺(tái)盆分異，卡塔克隆起持續(xù)隆升，順托果勒隆起處于構(gòu)造斜坡部位，穩(wěn)定沉降，主要是北西向逆沖斷層活動(dòng)；志留紀(jì)—早中泥盆世，卡塔克隆起定型，順托果勒隆起穩(wěn)定沉降，北東向走滑斷層活動(dòng)；石炭紀(jì)—二疊紀(jì)，順托果勒隆起經(jīng)歷埋藏到東部再次抬升，早期斷層再次活動(dòng)，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。中—新生代，順托果勒隆起整體沉降，發(fā)生多次區(qū)域翹傾，局部斷層活化調(diào)整[19]。

順北油氣田奧陶系地層發(fā)育齊全，自下而上為下統(tǒng)蓬萊壩組(O1p)、中—下統(tǒng)鷹山組(O1-2y)、中統(tǒng)一間房組(O2yj)、上統(tǒng)恰爾巴克組(O3q)、良里塔格組(O3l)和桑塔木組(O3s)。主要目的層為一間房組和鷹山組上部碳酸鹽巖。順北油氣田儲(chǔ)層類型為“縫洞型”儲(chǔ)層，儲(chǔ)層沿?cái)嗔褞Оl(fā)育[20-21]。順北7斷裂帶為順北油氣田內(nèi)部一條NW向的走滑斷裂帶。走滑斷裂體系具有斷層“核帶”結(jié)構(gòu)：斷裂帶具有對(duì)稱的分帶結(jié)構(gòu)特征，中間為斷層核，兩邊為破碎帶，再過(guò)渡到正常圍巖。其中斷層核包括斷層滑動(dòng)面及斷層泥、斷層角礫巖、碎裂巖等斷層巖的充填部分。順北7斷裂帶發(fā)育的“縫洞”型儲(chǔ)層本質(zhì)上為走滑斷裂帶“核帶”結(jié)構(gòu)形成的破碎體系。油氣主要富集在斷層角礫巖和裂縫中。在斷裂帶內(nèi)部及附近裂縫受流體溶蝕作用影響[20-22]，從而影響儲(chǔ)集空間。

2 研究方法

2.1 巖石學(xué)觀察

順北地區(qū)中下奧陶統(tǒng)(一間房組和鷹山組上段)碳酸鹽巖地層經(jīng)歷多期次構(gòu)造活動(dòng)和成巖作用的疊加改造，儲(chǔ)集體的形成、演化與不同期次的成巖作用(尤其是破裂作用)有密切關(guān)系。通過(guò)井震標(biāo)定、巖心觀察，結(jié)合顯微鏡、陰極發(fā)光鑒定描述，對(duì)走滑斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，包括斷層核部、破碎帶和裂縫帶等，在巖石學(xué)特征描述的基礎(chǔ)上，探討不同結(jié)構(gòu)的成巖作用特征，對(duì)取自走滑斷裂帶不同部位的巖心樣品進(jìn)行手標(biāo)本描述；對(duì)重點(diǎn)樣品磨制薄片進(jìn)行鏡下觀察，借助掃描電鏡和電子探針研究樣品裂縫中膠結(jié)物及其他充填物的化學(xué)性質(zhì)，確定流體對(duì)順北地區(qū)儲(chǔ)集空間的影響。

圖1 塔里木盆地順北地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic location of Shunbei Area, Tarim Basin

2.2 巖心取樣

后續(xù)取樣與地球化學(xué)測(cè)試在巖石學(xué)觀察基礎(chǔ)上開(kāi)展。共取4口井的巖心樣品，每口井主探的斷裂帶部位有所不同，揭示不同結(jié)構(gòu)單元的成巖作用特點(diǎn)。其中，A1井取心部位為斷層核，取心起止深度為7 265～7 295 m，共7回次。A2井取心部位為斷層核，取心起止深度為7 331～7 333、7 425～7 428 m，共2回次。A3井取心部位為破碎帶，取心起止深度為7 465～7 490 m，共3回次。A4井取心部位為破碎帶，取心起止深度為7 078～7 092 m，共2回次。

通過(guò)巖心描述、薄片鏡下觀察明確樣品的巖石學(xué)特征，通過(guò)電子探針測(cè)量不同部位的微量元素含量，研究流體對(duì)儲(chǔ)集空間的影響作用。

3 巖石學(xué)及地球化學(xué)特征

3.1 斷層核

A1井沿主斷面核部鉆入，井底遇到放空漏失并見(jiàn)產(chǎn)，表明鉆遇物性極好的儲(chǔ)集空間。該井在一間房組頂部取心，原巖為砂屑灰?guī)r，受斷層的破碎作用影響，成為斷層角礫狀灰?guī)r。測(cè)井資料顯示，在7 265～7 267 m段鉆遇縫洞，在7 267～7 295 m段為圍巖。巖心手標(biāo)本觀察顯示，A1井樣品具有“斷層泥”(見(jiàn)圖2)和碎裂巖—破碎角礫體系，大量裂縫將原本完整的碳酸鹽巖地層切碎而形成角礫巖(目前已重新壓實(shí)成巖)，角礫碎塊粒徑為5～10 cm，邊緣呈棱角狀，角礫之間被黑色瀝青全充填—半充填(見(jiàn)圖3-4)，主要特征(見(jiàn)圖2)：(1)產(chǎn)狀呈高角度近垂直彎曲、似網(wǎng)狀、角礫縫合狀；(2)通常瀝青或黏土混雜充填；(3)微觀下有方解石脈填充，CL(陰極發(fā)光)下橙紅色發(fā)光；(4)呈剪切性質(zhì)，開(kāi)度??；(5)A1井裂縫密度為0.4條/m。

圖2 A1井樣品巖石學(xué)特征Fig.2 Petrological characteristics of well A1 specimens

圖3 A1井巖心裂縫填隙物光學(xué)顯微鏡下特征Fig.3 Optical microscope characteristics of core fracture fillings in well A1

斷層泥掃描電鏡及能譜分析結(jié)果(見(jiàn)圖5)表明，斷層泥成分以瀝青為主，兼含少量石英、金紅石和伊利石等黏土礦物，顯示陸源碎屑充填特點(diǎn)。這種碳酸鹽巖地層中含有大量陸源碎屑現(xiàn)象，通常指示外源流體沿?cái)鄬訚B入。結(jié)合地層疊置關(guān)系，陸源物質(zhì)最有可能的來(lái)源是上覆的恰爾巴克組，其巖性為含灰質(zhì)的泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，富含黏土礦物。

圖4 A1井巖心(7 265.43 m)裂縫填隙物掃描電鏡下特征Fig.4 Scanning electron microscope characteristics of fracture interstitial in core(7 265.43 m) of well A1

圖5 A1井巖心掃描電鏡能譜

A2井取心段為斷層核部的破碎角礫巖，巖心發(fā)育破碎—膠結(jié)/充填等成巖作用(見(jiàn)圖6)。破碎角礫之間的充填物為亮晶方解石及瀝青，與A1井樣品具有相似性。薄片觀察顯示，黃褐色物質(zhì)為硅質(zhì)，白色條帶為亮晶方解石，黑色團(tuán)塊為灰質(zhì)(見(jiàn)圖6(e))。硅質(zhì)受破碎作用而形成碎片，隨后被亮晶方解石膠結(jié)(見(jiàn)圖6(f))。

破碎角礫及裂縫伴生流體性質(zhì)見(jiàn)表1，借助電子探針對(duì)裂縫膠結(jié)物、裂縫壁、圍巖分別進(jìn)行原位測(cè)試，可檢測(cè)11種元素(Na、K、Mg、Ca、Mn、Fe、Ni、Al、Cr、Si、Ti)，比較流體的性質(zhì)、成分和不同元素的豐度。首先，在裂縫中亮晶方解石膠結(jié)物上檢測(cè)3個(gè)點(diǎn)，其中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.030 3%～0.100 1%，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.010 1%～-0.002 5%，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.003 7%～0.013 3%，Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.010 5%～0.004 7%。其次，在裂縫旁邊的圍巖上檢測(cè)2個(gè)點(diǎn)，其中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～0.020 9%，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.003 6%～0.007 4%，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.042 9%～0.085 4%，Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.063 7%～0.212 7%。最后，在裂縫壁(膠結(jié)物和圍巖)的過(guò)渡部位上檢測(cè)7個(gè)點(diǎn)，其中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.002 3%～1.931 3%，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.006 7%～4.518 3%，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005 6%～11.350 3%，Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.014 3%～22.107 1%。

亮晶方解石膠結(jié)物的黏土信號(hào)元素(K、Fe、Al、Si)與圍巖相比沒(méi)有明顯區(qū)別，裂縫壁與圍巖相比明顯更富含黏土信號(hào)元素(K、Fe、Al、Si)，表明裂縫壁上的黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高于圍巖的，說(shuō)明最早流入裂縫的流體攜帶一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的黏土礦物。這一現(xiàn)象與A1井的高黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)吻合，說(shuō)明斷層核部在破碎作用發(fā)生后，不但發(fā)生方解石膠結(jié)，而且伴隨一定黏土礦物的充填。

圖6 A2井樣品巖石學(xué)特征Fig.6 Petrological characteristics of well A2 specimens

3.2 裂縫帶

A4井巖心取自斷層核附近的強(qiáng)破碎區(qū)域，發(fā)育破碎—溶蝕—半充填成巖作用。在手標(biāo)本上可以觀察到發(fā)育大量高角度開(kāi)啟裂縫，裂縫壁上附著一層黑色物質(zhì)，不溶于酸(見(jiàn)圖7(c))。裂縫壁明顯有擴(kuò)溶現(xiàn)象，表面形狀不規(guī)則，局部發(fā)育港灣狀孔洞(見(jiàn)圖7(b))，有黑色物質(zhì)充填。薄片觀察表明，沿裂縫壁附著黑色不溶物質(zhì)前，還有一期亮晶方解石膠結(jié)物(見(jiàn)圖7(d))，亮晶方解石膠結(jié)物被后期開(kāi)啟的裂縫切穿(見(jiàn)圖7(e))，裂縫壁上很干凈，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)膠結(jié)物，但有極少量黑色不溶物質(zhì)附著。

裂縫的擴(kuò)溶現(xiàn)象見(jiàn)圖7(e)，電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表1和圖8，可檢測(cè)11種元素(Na、K、Mg、Ca、Mn、Fe、Ni、Al、Cr、Si、Ti)。首先，在裂縫壁內(nèi)殘余的亮晶方解石膠結(jié)物上檢測(cè)2個(gè)點(diǎn)，其中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.053 8%～0.215 0%，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.006 8%～0.003 1%，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005 5%～0.017 5%，Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.017 5%～0.052 0%。其次，在圍巖上檢測(cè)4個(gè)點(diǎn)，其中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.002 3%～0.067 9%，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.016 5%～0.010 8%，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.003 8%～0.107 4%，Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～0.568 0%。方解石膠結(jié)物的元素成分、質(zhì)量分?jǐn)?shù)與圍巖的一致，表明裂縫中流體很可能來(lái)自圍巖，并且在元素組成上與圍巖達(dá)到平衡。最后，在裂縫壁的溶蝕區(qū)域檢測(cè)4個(gè)點(diǎn)，其中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.004 7%～0.030 4%，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.006 8%～0.058 5%，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.006 5%～0.160 5%，Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～2.345 5%。溶蝕區(qū)域與圍巖相比在無(wú)機(jī)元素組成上基本一致，沒(méi)有檢測(cè)到明顯的新生或蝕變礦物。

圖7 A4井樣品巖石學(xué)特征Fig.7 Petrological characteristics of well A4 specimens

同位素測(cè)試表明，溶蝕區(qū)域與圍巖相比具有偏低的碳、氧同位素值(見(jiàn)圖9)，可能與裂縫作為儲(chǔ)集空間有油氣浸染有關(guān)。受有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高的影響，碳同位素大幅降低，與裂縫壁上附著黑色不溶物質(zhì)(很可能是瀝青)的結(jié)果吻合。

A4井樣品可能受到兩期流體影響。第一期影響A1、A2井的流體，CaCO3過(guò)飽和，富含黏土礦物元素，析出的黏土礦物、亮晶方解石充填在早期開(kāi)啟的裂縫中。第二期流體成分單一，CaCO3欠飽和, 為酸性流體，對(duì)晚期開(kāi)啟的裂縫具有溶蝕作用，晚期開(kāi)啟的裂縫壁內(nèi)可見(jiàn)瀝青，瀝青作為油氣顯示，說(shuō)明酸性流體是伴隨油氣的，明顯為深部來(lái)源。

A3井取心在走滑斷裂裂縫帶位置，具有破裂—溶蝕—半充填成巖序列(見(jiàn)圖10)，樣品可見(jiàn)高角度裂縫，沿裂縫壁出現(xiàn)擴(kuò)溶現(xiàn)象(見(jiàn)圖10(a))。此外，巖心上還發(fā)育高角度縫合線，縫合線邊緣為黃鐵礦，中間為泥質(zhì)，縫合線又被高角度裂縫切穿并發(fā)生溶蝕，即黃鐵礦縫合線上疊加破裂—溶蝕。在裂縫邊緣也可見(jiàn)亮晶方解石膠結(jié)物(見(jiàn)圖10(c))，成巖現(xiàn)象與A4井的一致。薄片觀察結(jié)果與巖心完全吻合，黑色團(tuán)塊為黃鐵礦，黃鐵礦被早期裂縫切開(kāi)，早期裂縫被亮晶方解石膠結(jié)(見(jiàn)圖10(d))，可能指示A3與A4井樣品受相似的兩期流體影響。

表1 A2、A4井樣品電子探針元素檢測(cè) Table 1 Test of elements in well A2 and well A4 specimens %

圖8 A2、A4井樣品電子探針取點(diǎn)位置Fig.8 Electron probe point location of well A2 and well A4 specimens

4 討論

走滑斷裂帶內(nèi)部的差異成巖作用或差異性流體改造普遍存在，在一定程度上影響不同部位的物性。研究意大利Majella背斜北部邊緣斷層變形機(jī)制和內(nèi)部構(gòu)造，斜向正斷層橫切中新世碳酸鹽顆粒灰?guī)r。在斷層內(nèi)部，瀝青不僅存在于斷層核的角礫，還存在于周圍裂縫和破碎帶。此外，在斜向正斷層兩側(cè)的多孔碳酸鹽巖地層中也存在瀝青。提出斷層成核與發(fā)育的概念模型，初期的斷層特征是壓溶縫受到剪切，形成兩套主要的尾部壓溶縫。隨Majella背斜的斷層活動(dòng)、剝蝕和發(fā)育，在演化的斜向正斷層中，主要的變形機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕膊抗?jié)理、礦脈為主要形式的開(kāi)啟模式裂縫。這一過(guò)程使單一的滑動(dòng)面與相鄰的碳酸鹽巖層相連，并沿不斷演化的斷層形成獨(dú)立的破碎巖石。角礫化和碎裂作用僅局限于斜向正斷層的主滑動(dòng)面，形成強(qiáng)烈的變形帶，即斷層核，可以將瀝青分布作為斷層和裂縫滲透性的指標(biāo)。發(fā)育良好的斜向正斷層在整體上形成流體流動(dòng)的屏障—通道結(jié)構(gòu)。碎裂巖如果沿?cái)鄬雍诉B續(xù)分布，則形成斷層間流體流動(dòng)的遮擋物，斷層角礫巖和周圍的碳酸鹽巖破壞帶充當(dāng)流體流動(dòng)的通道。缺乏演化的斜向正斷層可能形成流體流通的局部通道，取決于滑動(dòng)面周圍是否存在碎裂碳酸鹽巖[23]。

圖9 A4井樣品碳氧同位素分析Fig.9 Carbon and oxygen isotope analysis of well A4 specimens

在蘇格蘭西北部，分米到米級(jí)位移的斜滑斷層切割前寒武紀(jì)巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖和寒武紀(jì)石英砂巖。盡管兩套砂巖單元在斷裂過(guò)程中存在相同的滑動(dòng)史和熱史，但具有不同的斷裂核和破碎帶屬性。斷層核狹窄(小于1 m)，主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖/長(zhǎng)石巖屑砂巖中的低孔隙度碎裂巖。破碎帶平行開(kāi)啟的裂隙長(zhǎng)度在米或米級(jí)以上，長(zhǎng)度和孔徑范圍較小，裂縫密度低，有少量石英膠結(jié)物，且為開(kāi)啟裂隙。相比之下，石英砂巖盡管有豐富的石英膠結(jié)物，但斷層核含有多孔角礫巖和密集的條紋狀滑動(dòng)帶。破碎帶裂縫的長(zhǎng)度范圍為米到厘米級(jí)別或更小。受大量的石英膠結(jié)影響，裂縫通常是封閉的。這些屬性反映在長(zhǎng)石和巖屑顆粒上自生石英的堆積受到抑制，不利于沉淀基質(zhì)，但有利于碎屑石英的堆積。在石英角礫巖中，大于0.04 mm寬的大孔隙持續(xù)存在，周圍是緩慢生長(zhǎng)的自形石英。石英產(chǎn)狀和粒度分布的差異與沉積物改造裂縫重新活化的概率一致。在石英堆積量低、孔隙度高的集中生長(zhǎng)區(qū)，現(xiàn)有裂縫很容易重新活化。新的裂縫地層中石英堆積量較高，只有部分已存在的半膠結(jié)裂縫重新活化，部分裂縫發(fā)生變形。沿走滑斷層走向的斷層核、破碎帶在滲透率、流體流動(dòng)軌跡及斷層強(qiáng)度上有差異[24]。

圖10 A3井樣品巖石學(xué)特征Fig.10 Petrological characteristics of well A3 specimens

在走滑斷層核帶結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖11)中，不同部位儲(chǔ)集空間受流體影響不同。斷層核以A1、A2井樣品為代表，以破碎—膠結(jié)體系為主。破碎帶以A3、A4井樣品為代表，不僅具有破碎—膠結(jié)體系，還可見(jiàn)明顯的擴(kuò)溶現(xiàn)象。核帶結(jié)構(gòu)儲(chǔ)集空間沿?cái)嗔褞芰黧w影響，共有兩期流體影響儲(chǔ)集空間：第一期流體自上向下流動(dòng)，CaCO3過(guò)飽和，為堿性環(huán)境，富含Al、Si、K、Fe元素，引起圍巖礦物蝕變，離子來(lái)源與恰爾巴克組泥巖有關(guān)。斷層核、破碎帶、圍巖受這一期流體的影響，隨深度增加，地層中流體析出的黏土元素(Al、Si、K、Fe)逐漸減少。第二期流體成分明顯單一，CaCO3欠飽和,為酸性環(huán)境，可能含少量Al、Si元素，引起圍巖輕微礦物蝕變。晚期開(kāi)啟的裂縫壁上的油氣顯示(瀝青)表明流體伴隨油氣屬于深部來(lái)源。

圖11 走滑斷層核帶結(jié)構(gòu)地質(zhì)模型(據(jù)文獻(xiàn)[25]修改)Fig.11 Structural geology model of strike-slip fault that composed of fault core and damage zone(modified from reference[25])

5 結(jié)論

(1)流體對(duì)塔里木盆地順北地區(qū)中下奧陶統(tǒng)走滑斷裂帶核帶結(jié)構(gòu)中不同部位的儲(chǔ)集空間影響作用不同。斷層核上的儲(chǔ)集空間主要為破裂形成的破碎角礫。

(2)受第一期流體影響，在破碎角礫中以膠結(jié)作用和充填作用為主。膠結(jié)物為亮晶方解石，隨深度增加，充填物先可見(jiàn)黏土礦物(伊利石、金紅石、石英)和瀝青，后未見(jiàn)黏土礦物，可檢測(cè)到黏土元素。

(3)破碎帶上儲(chǔ)集空間先后受到兩期流體影響，除受膠結(jié)作用影響外，還可見(jiàn)破碎—擴(kuò)溶現(xiàn)象，成為油氣運(yùn)移的通道。裂縫壁上的殘余物質(zhì)可見(jiàn)瀝青且富含有機(jī)質(zhì)，為裂縫作為油氣運(yùn)移通道的重要依據(jù)。