塔里木盆地中部深層-超深層地震波組特征及其地質(zhì)意義

田方磊,彭 妙,韓 俊,陳槚俊,馬德波，毛丹鳳

[1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2.海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.中國(guó)石油 新疆油田分公司，克拉瑪依 834000； 4.中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；5.中國(guó)石油 勘探開發(fā)研究院，北京100083]

地震反射波組是地層、構(gòu)造、儲(chǔ)層、流體等地質(zhì)信息的綜合響應(yīng)。合成地震記錄井-震標(biāo)定則是將各類深度域的實(shí)鉆地質(zhì)信息標(biāo)定到時(shí)間域地震剖面上的重要橋梁[1]。

近年來，全球油氣勘探向深層、超深層的探索取得了許多重大突破。塔里木盆地作為全球超深層領(lǐng)域油氣資源稟賦最好的6個(gè)盆地之一[2]，在近幾十年的油氣勘探中，連續(xù)在盆地中部的塔北隆起、塔中低凸起、順托果勒低隆及順南等地區(qū)獲得重大發(fā)現(xiàn)，建立了輪古-塔河特大油田、塔中油氣田、哈拉哈塘油田、英買力油田、躍進(jìn)油田、順北油田、順南氣田等一大批資源潛力巨大的油氣田[2-8]。由于塔北、塔中地區(qū)現(xiàn)有目的層勘探開發(fā)程度已經(jīng)到了較高水平，致使油氣勘探正向埋深更深、地層壓力和溫度更高的寒武系鹽下超深層及順托果勒中、下奧陶統(tǒng)超深層推進(jìn)[6-13]。與此同時(shí)，盆地中部超深井和高精度地震資料日益豐富，但是對(duì)超深層地震反射波組認(rèn)識(shí)的局限性仍然制約著對(duì)超深層的勘探。早期基于深井、超深井及二維、三維地震資料建立起來的對(duì)波組特征及其地質(zhì)意義的認(rèn)識(shí)也已經(jīng)不能滿足當(dāng)下需要。在此背景下，迫切需要對(duì)深層、超深層地震波組特征及其地質(zhì)意義進(jìn)行系統(tǒng)性的重新認(rèn)識(shí)。

本文基于最新的超深井實(shí)鉆資料和高精度三維地震資料，通過合成地震記錄井-震標(biāo)定和連井地震剖面，由點(diǎn)到面，由局部到區(qū)域，對(duì)深層、超深層地震反射波組進(jìn)行了準(zhǔn)確標(biāo)定，明確其地層含義并厘定了關(guān)鍵標(biāo)志層。此外，重點(diǎn)對(duì)關(guān)乎超深層油氣勘探的中寒武統(tǒng)含膏巖系蓋層、鹽下“生-儲(chǔ)-蓋”組合及奧陶統(tǒng)-寒武系碳酸鹽巖層系“串珠”反射的波組特征、地質(zhì)意義及區(qū)域?qū)Ρ鹊日归_了深入討論。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔里木盆地是一個(gè)從新元古代羅迪尼亞超大陸裂解出來，具有古老克拉通結(jié)晶基底，經(jīng)歷多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加改造形成的大型疊合復(fù)合含油氣沉積盆地[14-19]。盆地震旦系到第四系均有發(fā)育，但受控于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)隆升剝蝕，地層缺失導(dǎo)致的不整合面普遍存在于盆地的各個(gè)構(gòu)造單元，記錄了盆地中部及周緣多期、復(fù)雜的構(gòu)造-沉積演化歷史[20-21]。

震旦紀(jì)：據(jù)盆緣露頭地層剖面，下震旦統(tǒng)為碎屑巖-碳酸鹽巖混合沉積，以碎屑巖為主，上震旦統(tǒng)下部為碎屑巖-碳酸鹽巖混合沉積，上部為碳酸鹽巖沉積。新元古界沉積地層的縱向變化記錄了塔里木盆地構(gòu)造體制由南華紀(jì)強(qiáng)烈拉張、裂陷向震旦紀(jì)弱拉張、拗陷轉(zhuǎn)變[22]。寒武紀(jì)—早奧陶世：塔里木盆地整體仍處于拉張背景，具有東臺(tái)西盆的分異特征。早寒武世早期，盆內(nèi)廣泛沉積了以泥巖為主的下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組，隨后碳酸鹽巖臺(tái)地逐漸建立，在穩(wěn)定碳酸鹽巖臺(tái)地、蒸發(fā)臺(tái)地背景上，沉積了下寒武統(tǒng)-中、上奧陶統(tǒng)巨厚的碳酸鹽巖地層及中寒武統(tǒng)含膏巖系。中奧陶世：受南部昆侖洋向其南部的中昆侖地塊俯沖、北部古大洋開始向其南部的中天山俯沖影響，塔里木盆地由構(gòu)造伸展轉(zhuǎn)為構(gòu)造擠壓，塔中-塔西南隆起、塔北隆起初具雛形。晚奧陶世：構(gòu)造擠壓、隆升強(qiáng)度增大，塔北、塔中-塔西南隆起區(qū)發(fā)生暴露剝蝕，導(dǎo)致中、上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖層系大面積缺失，良里塔格組礁灘在該剝蝕面上逐漸建立。隨著晚奧陶世海平面上升及南北緣強(qiáng)烈碰撞擠壓，盆地中部尤其是滿加爾坳拉槽接受來自周緣的補(bǔ)償-超補(bǔ)償物源供給，沉積了巨厚的桑塔木組或卻爾卻克組，導(dǎo)致庫(kù)滿坳拉槽消亡。志留紀(jì)到中泥盆世末，發(fā)生了兩期重要的構(gòu)造事件，一期為加里東晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(志留紀(jì)末)，導(dǎo)致盆地南部(中央隆起及其南部)強(qiáng)烈褶皺變形，同時(shí)導(dǎo)致中、下泥盆統(tǒng)與志留系、奧陶系之間廣泛發(fā)育不整合；第二期為中泥盆世末構(gòu)造事件，即海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致大部分地區(qū)強(qiáng)烈抬升，引起上泥盆統(tǒng)東河塘組與下伏地層間廣泛分布的不整合面。海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之后，盆地性質(zhì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，結(jié)束了擠壓撓曲盆地演化，進(jìn)入拉張作用為主的階段，沉積了東河塘組海相砂巖，以及由臺(tái)地相灰?guī)r與潮坪相碎屑巖互層組成的石炭系。早-中二疊世，克拉通邊緣及內(nèi)部在拉張背景下發(fā)育基性、超基性火山巖；中二疊世末，盆地周緣造山帶十分活躍，盆地整體抬升。此后基本結(jié)束海相沉積，進(jìn)入中-新生代以陸相沉積為主的周緣前陸盆地演化階段[18-19](圖1)。

圖1 塔里木盆地中部構(gòu)造綱要圖(a)及地層綜合柱狀圖(b)(圖1a據(jù)文獻(xiàn)[25-28]編改)Fig.1 Structural outline (a) and stratigraphic column (b) of the central Tarim Basin (Fig.1a was modified from references[25-28])PreZ.前震旦系；Z2q.奇格布拉克組；1y.玉爾吐斯組；1x.肖爾布拉克組；1w.吾松格爾組；2s.沙依里克組；2a.阿瓦塔格組；3ql.下秋里塔格組；O1p.蓬萊壩組；O1-2y.鷹山組；O2yj.一間房組；O3q.恰爾巴克組；O3l.良里塔格組；O3s(或O3qr).桑塔木組(或卻爾卻克組)；S1k.柯坪塔格組； S1t.塔塔埃爾塔格組；S2y.依木干他烏組；D1-2k.克孜爾塔格組；D3d.東河塘組；C1b.巴楚組；C1kl.卡拉沙依組；P2-3aq.阿恰群；T.三疊系

盆地中部，不同構(gòu)造單元經(jīng)歷的構(gòu)造升降歷史不同，導(dǎo)致同一層系在不同地區(qū)的埋深存在較大差異?？傮w而言，順托果勒低隆相對(duì)于塔北隆起、塔中隆起及順南地區(qū)，各套地層的埋深更大，其中，下三疊統(tǒng)、二疊系、石炭系等均達(dá)到了深層劃分標(biāo)準(zhǔn)(4 500 ～6 000 m)，志留系、奧陶系及下伏沉積蓋層則屬于超深層(6 000 m以深)[23-24]。塔北、塔中等構(gòu)造高部位，埋深大于6 000 m的主要是中、下奧陶統(tǒng)、寒武系及震旦系和前震旦系沉積蓋層。盆地中部深層-超深層經(jīng)歷多期構(gòu)造-沉積演化歷史，遭受多期構(gòu)造作用及疊加改造，形成了中國(guó)3大海相克拉通盆地中十分特殊的深層、超深層構(gòu)造變形，并在極端油氣地質(zhì)條件下聚集了豐富的油氣資源[29]。

2 地層速度與地震波組特征

2.1 合成地震記錄井-震標(biāo)定

合成地震記錄井-震標(biāo)定充分發(fā)揮單井縱向分辨率優(yōu)勢(shì)，將單井的巖性地層、流體、沉積相、鉆井事件等深度域的地質(zhì)信息標(biāo)定到時(shí)間域地震剖面上，對(duì)地震剖面的層位、構(gòu)造、沉積相的解釋起到質(zhì)控的作用。通過發(fā)揮地震剖面的橫向分辨率優(yōu)勢(shì)，則可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息由井點(diǎn)到面、到體，由局部到區(qū)域，由已知到未知的擴(kuò)展。合成地震記錄標(biāo)定也是創(chuàng)建時(shí)深尺和速度模型，并據(jù)此進(jìn)行地震剖面時(shí)深轉(zhuǎn)換的重要手段。井-震標(biāo)定的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到地震地質(zhì)層位厘定的準(zhǔn)確性，同時(shí)還關(guān)系到不整合面、斷層、裂縫、流體、洞穴等重要地質(zhì)信息標(biāo)定和識(shí)別的準(zhǔn)確性。合成地震記錄井-震標(biāo)定是地震解釋中最重要的基礎(chǔ)工作。

利用Landmark軟件系統(tǒng)中的Openworks模塊下的Syntool工具制作了位于塔北隆起、順托果勒低隆、塔中及其北坡40余口井的合成地震記錄，對(duì)塔里木盆地中部由淺至深的地層結(jié)構(gòu)、地層分布以及關(guān)鍵界面進(jìn)行了準(zhǔn)確約束。對(duì)鉆揭層位最全、最能代表所在區(qū)域的超深井給予重點(diǎn)關(guān)注，如位于塔北地區(qū)的輪探1、塔深2、塔深1、羊屋1井，位于順北-順南地區(qū)的順北蓬1、順托1、順南5-1、順南7井，以及位于塔中隆起的塔參1、中深1、中寒1、中深5井等。通過合成地震記錄井-震標(biāo)定和連井地震剖面解釋，對(duì)盆地中部二疊系、石炭系、泥盆系、志留系、奧陶系、寒武系、震旦系等的地震波組特征進(jìn)行了總結(jié)，準(zhǔn)確厘定了各關(guān)鍵反射界面。

2.2 盆地中部順北、塔北地區(qū)古生界深層-超深層速度特征

基于順北蓬1井、輪探1井、塔深2井合成地震記錄井-震精確標(biāo)定產(chǎn)生的時(shí)深關(guān)系及速度計(jì)算結(jié)果，明確了盆地中部順北、塔北地區(qū)以古生界為主的深層、超深層速度特征。

順北地區(qū)：二疊系因發(fā)育火成巖，為一套高速層，層速度可達(dá)4 900 m/s，較上覆三疊系和下伏石炭系分別高約1 100和750 m/s；石炭系卡拉沙依組至上奧陶統(tǒng)桑塔木組，層速度介于4 150～4 500 m/s，其中桑塔木組泥巖顯著偏低，較上覆志留系砂泥巖低40～100 m/s，較下伏上奧陶統(tǒng)含泥灰?guī)r低1 000 m/s；上奧陶統(tǒng)良里塔格組和恰爾巴克組為一套含泥灰?guī)r組成的中高速層，層速度5 400m/s左右，較下伏中、下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖低600 m/s。塔北輪南低凸起地區(qū)：中、下奧陶統(tǒng)-寒武系碳酸鹽巖整體為一套高速層，層速度介于5 800～6 400 m，其中，寒武系沙依里克組和吾松格爾組顯示為(超)高速層，層速度較上下地層高250～400 m/s。玉爾吐斯組顯示為一套高速層，但層速度比上覆肖爾布拉克組白云巖低550 m/s?？傮w而言，地層層速度具有顯著的縱向非均一性。

2.3 地層與地震波組特征

2.3.1 二疊系

二疊系通常由頂、底碎屑巖段夾中部火山巖段組成，稱為阿恰群(P2-3aq)。順托果勒及鄰區(qū)普遍鉆遇?；鹕綆r段主要由火山碎屑巖(主要為凝灰?guī)r)、玄武巖、英安巖等組成，成分多樣。其中，順托果勒低隆地區(qū)火山巖較厚，可達(dá)450～600 m；順南地區(qū)較薄，通常10～50 m，且主要是玄武巖。測(cè)井顯示火山巖段最典型的特征是高GR，聲波時(shí)差則與巖性有關(guān)，通常凝灰?guī)rAC值比英安巖、玄武巖高?？傮w上，火山巖地層速度要比上下碎屑巖高，因此，地震剖面中，二疊系火山巖頂、底一般為一套高頻、連續(xù)的強(qiáng)反射波組，火山巖段中部則呈透鏡狀雜亂反射(圖2a，圖3)。

2.3.2 石炭系

盆地中部石炭系主要鉆遇下統(tǒng)卡拉沙依組(C1kl)和巴楚組(C1b)，僅少數(shù)井鉆遇小海子組(C2x)。卡拉沙依組總體為厚層泥巖與砂泥巖的不等厚互層，泥巖具有較高的聲波時(shí)差(>300 μs/m)，而砂巖則較低。巴楚組剖面則由“三灰兩泥”構(gòu)成，自下而上分別是含灰?guī)r段、下泥巖段、生屑灰?guī)r段、中泥巖段、標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段，灰?guī)r段厚度通常10～30 m不等。測(cè)井顯示灰?guī)r段AC值顯著偏低，介于175～200 μs/m，泥巖段AC值則顯著偏高，介于225～250 μs/m。卡拉沙依組、巴楚組地層速度在縱向上頻繁變化，與之相對(duì)應(yīng)，石炭系地震反射剖面為一套高頻、強(qiáng)振幅、連續(xù)性很好的反射波組(圖2a，b)。

2.3.3 上泥盆統(tǒng)東河塘組

2.3.4 志留系-中、下泥盆統(tǒng)

志留系-中、下泥盆統(tǒng)自下而上包括柯坪塔格組(S1k)、塔塔埃爾塔格組(S1t)、依木干他烏組(S2y)，克孜爾塔格組(S3-D1-2k)，整體上為一套厚層的陸棚、濱岸、淺灘或潮坪相的陸緣碎屑，主要由大段泥巖、砂巖、粉砂巖、砂泥巖不等厚互層組成(圖1b，圖2a)。該套地層在塔北、順南、塔中地區(qū)大面積缺失，不同組的區(qū)域分布則又存在一些差異(圖3)。順北蓬1井的測(cè)井顯示該套地層的砂巖、泥巖GR值存在較大差別，但AC值差別很小，基本介于220～ 240 μs/m，僅塔塔埃爾塔格組底部和柯坪塔格組局部存在AC值低幅跳躍。相應(yīng)的，合成地震記錄和地震剖面均顯示該套地層為一套弱振幅，低頻、連續(xù)性較差的反射波組(圖2a)。

2.3.5 上奧陶統(tǒng)

盆地中部，上奧陶統(tǒng)自下而上發(fā)育恰爾巴克組(O3q，塔北為吐木休克組，O3t)、良里塔格組(O3l)和桑塔木組(O3s，順南地區(qū)也稱卻爾卻克組，O3qr)。其中恰爾巴克組、良里塔格組通常為黃灰色泥質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖，塔北地區(qū)吐木休克組為瘤狀灰?guī)r，厚度較薄，通常僅數(shù)十米。桑塔木組為一套夾薄層灰?guī)r條帶的、由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖組成的巨厚泥巖層。順北蓬1井測(cè)井顯示桑塔木組上部AC和GR的變化均較大，相應(yīng)的，地震剖面呈強(qiáng)振幅、低頻反射，而下部AC和GR變化均較小，顯示桑塔木組下部巖相變化不大，相應(yīng)的，地震剖面呈弱振幅、中-高頻、弱連續(xù)反射(圖2a)。

2.3.6 上寒武統(tǒng)-中奧陶統(tǒng)

上寒武統(tǒng)-中、下奧陶統(tǒng)自下而上包括上寒武統(tǒng)下秋里塔格組(3ql)、下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組(O1p)、中、下奧陶統(tǒng)鷹山組(O1-2y)、中奧陶統(tǒng)一間房組(O2yj)，為一套巨厚的碳酸鹽巖層。

其中下秋里塔格組、蓬萊壩組、鷹山組下段通常為白云巖，而鷹山組上段、一間房組則通常為灰?guī)r。該層系灰?guī)r、白云巖中還常見泥質(zhì)、砂屑、瀝青等。測(cè)井顯示該套碳酸鹽巖整體具有低GR值，低AC值的“雙低特征”，GR值通常介于15～25 API，AC值則通常介于150～170 μs/m，在含泥白云巖、含泥灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖及泥質(zhì)灰?guī)r層段，AC值和GR值均顯著變大，呈指狀跳躍。由于該套地層為整體均一、高速的碳酸鹽巖層，因此，地震反射整體上具有與之相對(duì)應(yīng)的弱振幅、中-低頻、連續(xù)性一般的特征。由于中、下奧陶統(tǒng)內(nèi)發(fā)育低速的縫洞體，因此在剖面中還常見強(qiáng)振幅、短軸狀或板狀的“串珠”反射(圖2a，b，圖3)。

2.3.7 中寒武統(tǒng)

圖4 塔北、順北、順中、塔中地區(qū)寒武系地震反射波組特征與區(qū)域?qū)Ρ?剖面位置見圖1a)Fig.4 Characteristics and regional comparison of seismic reflections of the Cambrian in Tabei,Shunbei,Shunzhong,and Tazhong areas (see Fig.1a for the section location)a.塔北(南坡)過輪探1井寒武系地震剖面及解釋；b.順北地區(qū)寒武系地震剖面及解釋；c.順中地區(qū)寒武系地震剖面及解釋；d.塔中地區(qū)中、下寒武統(tǒng)超深層連井地震剖面及解釋(地層代號(hào)釋義見圖1。)

2.3.8 下寒武統(tǒng)

2.3.9 前寒武系

目前，塔里木盆地主要在塔中隆起、巴楚隆起、塔北隆起等隆起區(qū)有井鉆至震旦系或前震旦系。塔中地區(qū)中寒1井、中深1井、中深5井、塔參1井等鉆至前寒武系變質(zhì)巖、花崗巖基底。與塔中地區(qū)不同，塔北輪探1井鉆遇的前寒武系為一套沉積巖，屬于上震旦統(tǒng)奇格布拉克組，由白云巖、白云質(zhì)砂巖、砂質(zhì)白云巖、灰?guī)r以及各色泥巖組成，厚183 m，井底鉆遇10.5 m厚的輝綠巖(圖2c)。該井合成地震記錄標(biāo)定奇格布拉克組由2～3根同相軸組成，具有中-強(qiáng)振幅、連續(xù)、中-高頻的波組特征，可追蹤到順北、順南地區(qū)。自奇格布拉克組以下，地震反射波組振幅顯著減弱，連續(xù)性顯著變差。

綜上，盆地中部以下古生界為主的深層、超深層地震反射波組具有如下特征：①碳酸鹽巖與砂、泥巖巖性突變界面、含膏巖系及火成巖頂?shù)捉缑嬲穹顝?qiáng)，連續(xù)性最好；②大套碳酸鹽巖、泥巖、砂巖振幅最弱、連續(xù)性較差，地層組或系的界面可能存在振幅中等到強(qiáng)的標(biāo)志性反射層；③火成巖體呈弱振幅的雜亂反射。總體上，深層、超深層反射波組具有“六強(qiáng)、七弱、三中等、一雜亂”的縱向分層特征，與地層巖石及層速度的縱向分層特征一致。具體表現(xiàn)為：①“六強(qiáng)”：二疊系火山巖頂、底，石炭系巴楚組碳酸鹽巖與碎屑巖互層層系，上奧陶統(tǒng)與中、下奧陶統(tǒng)巖性突變界面，中寒武統(tǒng)含膏巖系，下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組等6個(gè)界面或?qū)酉嫡穹顝?qiáng)、連續(xù)性最好，可全區(qū)追蹤對(duì)比；②“七弱”：震旦系，上寒武統(tǒng)、下寒武統(tǒng)厚層白云巖，中、下奧陶統(tǒng)厚層灰?guī)r、白云巖，上奧陶統(tǒng)泥巖，志留系大套砂、泥巖，石炭系卡拉沙依組碎屑巖，二疊系上部、下部的砂泥巖等巖石組成較均一的7個(gè)層系，振幅最弱，同相軸連續(xù)性較差；③“三中等”：奧陶系底部、志留系柯坪塔格組、塔塔埃爾塔格組底部等3個(gè)組、系界面連續(xù)性好到中等，振幅中等-強(qiáng)；④“一雜亂”：二疊系英安巖、凝灰?guī)r等火成巖呈雜亂反射，多期巖體呈透鏡狀垂向、側(cè)向疊置。

3 中、下寒武統(tǒng)地震反射波組的地質(zhì)意義與區(qū)域?qū)Ρ?/h2>

塔里木盆地隆起區(qū)鉆穿寒武系的超深井已經(jīng)表明中、下寒武統(tǒng)發(fā)育膏鹽巖，下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組則發(fā)育獲得廣泛共識(shí)的一套烴源巖。然而，鉆井同時(shí)也表明中寒武統(tǒng)膏鹽巖存在區(qū)域分布差異，包括巖石組成、膏鹽巖厚度等。

對(duì)于下寒武統(tǒng)烴源巖，目前盆地中部鉆穿寒武系的為數(shù)不多的超深井，就筆者所掌握的信息，除塔北地區(qū)輪探1井鉆遇下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖，累計(jì)厚度26 m；星火1井鉆遇下寒武統(tǒng)一套厚度3.5 m的黑灰色炭質(zhì)頁(yè)巖；塔中地區(qū)中寒1井在下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組底部鉆遇兩層厚度均為3 m的黑色泥巖(可能相當(dāng)于玉爾吐斯組)，大部分井均未揭示下寒武統(tǒng)烴源巖。但是單井資料只是“一孔之見”，不具有普遍性，因此只有通過地震波組的準(zhǔn)確識(shí)別、標(biāo)定和追蹤，才能實(shí)現(xiàn)單井實(shí)鉆地質(zhì)信息由點(diǎn)到面，由一個(gè)區(qū)域向相鄰區(qū)域的延伸和擴(kuò)展。

在對(duì)塔北輪探1井合成地震記錄井-震精確標(biāo)定、區(qū)域波組追蹤對(duì)比及前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合盆地中部鉆穿寒武系的超深井鉆探結(jié)果，對(duì)塔北、順托果勒、順南及塔中等地區(qū)的中寒武統(tǒng)含膏(鹽)層系及寒武系生-儲(chǔ)-蓋組合層系地震波組的地質(zhì)意義與區(qū)域?qū)Ρ日归_討論。

3.1 中寒武統(tǒng)含膏(鹽)層系地震反射波組的地質(zhì)意義與區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

塔北、順托果勒、順南及塔中寒武系地震剖面顯示中寒武統(tǒng)地震波組整體為一套強(qiáng)振幅、低頻到高頻、連續(xù)性很好的反射，但不同區(qū)域仍然存在細(xì)微差別(圖3)。

3.1.1 塔北(南坡)地區(qū)

輪探1井實(shí)鉆表明阿瓦塔格組整套地層以膏質(zhì)白云巖、含膏白云巖為主(累計(jì)厚度占比61.1%)，夾有泥質(zhì)、灰質(zhì)白云巖或含灰、含泥白云巖(圖5e)盡管沙依里克組膏質(zhì)含量較低，僅占10.4%(圖5f)，且集中發(fā)育在該組中部(圖2c)，但地震剖面仍然顯示其由強(qiáng)振幅的1.5個(gè)波峰和1.5個(gè)波谷組成(圖4a)，精細(xì)標(biāo)定表明強(qiáng)振幅波峰基本在膏質(zhì)對(duì)應(yīng)的位置起跳(圖2c)。

綜合阿瓦塔格組和沙依里克組實(shí)鉆巖性剖面與地震反射特征的對(duì)比關(guān)系，筆者認(rèn)為中寒武統(tǒng)強(qiáng)振幅反射波組與膏質(zhì)發(fā)育密切相關(guān)。膏質(zhì)的加入增強(qiáng)了地層密度和速度的垂向非均一性，導(dǎo)致了中寒武統(tǒng)強(qiáng)振幅反射波組的形成。

3.1.2 順托果勒與塔北地區(qū)的對(duì)比

順北、順中與塔北輪探1井區(qū)地震剖面的中寒武統(tǒng)地震波組特征存在一定的共性：阿瓦塔格組和沙依里克組的振幅均存在顯著的橫向變化，表明中寒武統(tǒng)含膏地層存在顯著的橫向非均一性(圖4a—c)。然而，順北、順中與塔北地區(qū)中寒武統(tǒng)尤其是沙依里克組地震波組特征仍然存在諸多顯著差異。

對(duì)中寒武統(tǒng)地震反射波組的進(jìn)一步追蹤研究發(fā)現(xiàn)：順北、順中、順南地區(qū)中寒武統(tǒng)(主要是沙依里克組)均存在不同程度的塑性變形，具體表現(xiàn)為強(qiáng)振幅反射波組和“云霧狀”反射波組局部增厚、斷層錯(cuò)斷減薄和褶皺變形(圖6)。而造成這種變形的則應(yīng)是塑性較強(qiáng)的含膏巖系，其膏質(zhì)含量很可能較高，白云巖含量很可能較低。基于以上推斷，筆者認(rèn)為順北、順中、順南地區(qū)，中寒武統(tǒng)膏鹽巖主要發(fā)育在沙依里克組，與該組所發(fā)育的強(qiáng)振幅反射波組、“云霧狀”反射波組相對(duì)應(yīng)，地層局部增厚和褶皺變形是最關(guān)鍵的識(shí)別標(biāo)志(圖6)。

圖6 順北(a)、順南(b)地區(qū)地震剖面典型的含膏巖系塑性變形特征(位置見圖1a)Fig.6 Plastic deformation characteristics of gypsum-bearing strata in Shunbei (a) and Shunnan (b) areas (see Fig.1a for the locations)注：地層代號(hào)釋義見圖1

3.1.3 塔中與順托果勒、順南及塔北地區(qū)的對(duì)比

塔中地區(qū)中寒武統(tǒng)地震反射波組特征與塔北、順北、順中及順南地區(qū)存在顯著差異。塔中地區(qū)中寒武統(tǒng)整體為一套強(qiáng)振幅、連續(xù)性較好的反射波組，橫向厚度變化較大，中寒1井區(qū)約300 ms，中深1井區(qū)約150 ms。由西向東、由厚減薄的過程中，強(qiáng)振幅反射軸存在尖滅、合并現(xiàn)象。此外，由中寒1井向中深1井追溯的過程中，中寒武統(tǒng)反射波組的振幅存在明顯衰減(圖4d)，表明中寒武統(tǒng)巖石組成同樣存在橫向變化。中寒1井、中深1井等鉆穿寒武系的超深井錄井巖性剖面進(jìn)一步表明：中寒1井區(qū)以較純的膏鹽巖為主的含膏巖系是中寒武統(tǒng)最主要的巖石組成，含膏巖類累計(jì)厚度占阿瓦塔格組和沙依里克組總厚度的81.8%和78.3%，其中純膏鹽巖累計(jì)厚度占比也分別高達(dá)37.9%(108 m)和51.9%(79 m)(圖5c，d)；中深1井區(qū)，含膏巖類、膏鹽巖、泥巖等軟弱、低速層的累計(jì)厚度占阿瓦塔格組、沙依里克組的比例顯著偏低，分別為35.6%和29.8%，其中膏巖(包括小部分泥巖)的含量則更低，累計(jì)厚度占比分別僅為10.6%(30.04 m)和4.8%(9.88 m)(圖5a，b)。

以上分析表明，塔中地區(qū)中寒武統(tǒng)膏鹽巖的橫向分布存在顯著的含量、厚度非均一性，是導(dǎo)致地震反射波組的振幅由中寒1井區(qū)向中深1井區(qū)衰減的關(guān)鍵因素。由塔中地震反射剖面得出的結(jié)論與塔北輪探1井區(qū)得出的結(jié)論一致：膏鹽巖的加入增強(qiáng)了地層密度及波速的垂向非均一性，是形成強(qiáng)振幅反射波組的關(guān)鍵因素，且膏鹽巖含量越高，地震反射波組振幅越強(qiáng)。

3.2 中、下寒武統(tǒng)生-儲(chǔ)-蓋組合特征及區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

3.2.1 中、下寒武統(tǒng)生-儲(chǔ)-蓋組合特征

前人通過野外及地球化學(xué)分析表明塔里木盆地中、下寒武統(tǒng)發(fā)育一套良好的生-儲(chǔ)-蓋組合，由下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖、下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖礁灘儲(chǔ)層和中寒武統(tǒng)膏泥巖蓋層構(gòu)成。其中玉爾吐斯組灰色頁(yè)巖野外樣品的油氣地球化學(xué)分析表明其TOC含量高達(dá)4%～16%，是一套高有機(jī)質(zhì)豐度的優(yōu)質(zhì)烴源巖[30]。2013年前后，中石油在塔中地區(qū)部署了以寒武系鹽下白云巖為目標(biāo)的中深1、中深1C井，雖然未揭示玉爾吐斯組烴源巖，但仍獲得戰(zhàn)略性突破[9,31]，揭開了塔中地區(qū)寒武系鹽下白云巖儲(chǔ)層勘探序幕。2020年，中石油再次在塔北輪南低凸起輪探1井寒武系鹽下白云巖獲得工業(yè)油流，進(jìn)一步展現(xiàn)了塔里木盆地隆起區(qū)寒武系鹽下勘探領(lǐng)域的廣闊前景，并證實(shí)了中、下寒武統(tǒng)發(fā)育一套完整的生-儲(chǔ)-蓋組合[10]。

輪探1井完整鉆揭寒武系各組及上震旦統(tǒng)奇格布拉克組，在中、下寒武統(tǒng)揭示的生-儲(chǔ)-蓋組合具有如下特征：中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組、沙依里克組分別發(fā)育一套含膏地層(圖5a，f)，為良好蓋層；中寒武統(tǒng)沙依里克組中上部、下寒武統(tǒng)吾松格爾組中下部及上震旦統(tǒng)奇格布拉克組分別發(fā)育一套儲(chǔ)層，試油結(jié)果分別為差油層、油層、出天然氣但未定性；下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組則揭示3層厚度分別為4(上段)、3和18 m(下段)的黑色泥巖、灰質(zhì)泥巖(圖2c)，其中18 m厚的這套黑色泥巖TOC達(dá)2.43%～18.48%，為優(yōu)質(zhì)烴源巖[10]。

3.2.2 中、下寒武統(tǒng)生-儲(chǔ)-蓋組合反射波組的區(qū)域?qū)Ρ扰c油氣地質(zhì)意義

通過輪探1井這套寒武系生-儲(chǔ)-蓋組合地震波組的準(zhǔn)確標(biāo)定(圖2c)并向順北、順中、順南及塔中地區(qū)延伸和追蹤，可以發(fā)現(xiàn)：玉爾吐斯組烴源巖層系、中、下寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層層系及中寒武統(tǒng)含膏層系地震反射波組可由輪探1井區(qū)向順北、順中及順南地區(qū)連續(xù)追蹤(圖4b，c)，而由順南向塔中追溯的過程中，該套反射波組厚度減薄，玉爾吐斯組烴源巖反射波組的振幅同時(shí)還出現(xiàn)顯著衰減(圖3)。

以上情況表明中、下寒武統(tǒng)生-儲(chǔ)-蓋組合廣泛分布在塔北、順北、順中及順南地區(qū)。而塔中地區(qū)，該組合厚度變化較大，局部不完整。如中深1、中深5、塔參1井區(qū)缺失玉爾吐斯組烴源巖，僅中寒1井于肖爾布拉克組中下部鉆遇厚度均為3m的兩層黑色泥巖；同時(shí)中寒1實(shí)鉆結(jié)果還表明中寒武統(tǒng)80%左右的地層由純膏(鹽)巖、膏質(zhì)白云巖、含膏白云巖組成(圖5c，d)，儲(chǔ)層和烴源條件及其匹配均較差。

由順北、順中地區(qū)玉爾吐斯組烴源巖與走滑斷裂帶的匹配關(guān)系(圖4b，c)，及近年來油氣勘探成果主要集中在大型走滑斷裂帶上的實(shí)際情況，可以總結(jié)出順托果勒及順南地區(qū)具備良好的原地生油、沿剪切斷裂帶垂向、短距運(yùn)移、聚集的基本特點(diǎn)。顯然，中寒武統(tǒng)含膏巖系作為鹽下組合良好蓋層的同時(shí)，必然也對(duì)油氣向鹽上儲(chǔ)層的運(yùn)移起到相當(dāng)程度的封擋作用。因此，鹽上碳酸鹽巖層系在遠(yuǎn)離大型剪切斷裂帶、同時(shí)也缺乏水平運(yùn)移通道(如暴露溶蝕不整合面)的地區(qū)可能不具備較大的資源潛力。

4 中、下奧陶統(tǒng)“串珠”反射波組的地質(zhì)意義

“串珠”反射最初在塔河油田巖溶縫洞型儲(chǔ)層的勘探實(shí)踐中得以發(fā)現(xiàn)[3,33]。隨著油氣勘探由隆起區(qū)向構(gòu)造低洼區(qū)擴(kuò)展，斷控巖溶縫洞型儲(chǔ)集體形成的“串珠”反射在順托果勒地區(qū)進(jìn)一步被發(fā)現(xiàn)，基于這一儲(chǔ)層形成機(jī)制建立了“斷溶體圈閉”這一全新的圈閉概念[32]，拓展了盆地中部超深層碳酸鹽巖油氣勘探新領(lǐng)域[6-7]。對(duì)于斷溶體“串珠反射”的波組特征及地質(zhì)意義與成因，前人已經(jīng)展開了廣泛研究[33-39]。然而，順托果勒地區(qū)還發(fā)育與這類“串珠”在產(chǎn)狀、分布規(guī)律方面存在較大差異的另外兩種“串珠”：①層狀、準(zhǔn)層狀或零星分布的“串珠”；②發(fā)育層位較深，由多個(gè)“串珠”縱向疊置形成的復(fù)合“串珠”。針對(duì)這兩類“串珠”反射，目前基本缺乏報(bào)道。

4.1 斷溶體“串珠”反射

通過對(duì)高精度三維地震資料沿層提取的均方根振幅屬性，可以清晰的觀察到順托果勒地區(qū)沿剪切(走滑)斷裂帶的主剪切或次級(jí)剪切斷裂帶上廣泛分布有強(qiáng)振幅的“串珠”反射(圖7a)。這些“串珠”反射明顯區(qū)別于其圍巖，具有極高的均方根振幅值，顯示為圖7a中的紅點(diǎn)。這一類“串珠”反射，為剪切斷裂破碎帶疊加巖溶作用產(chǎn)生的斷控巖溶縫洞型儲(chǔ)集體，即斷溶體的響應(yīng)，是油氣勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。

4.2 層狀或準(zhǔn)層狀“串珠”反射

層狀或準(zhǔn)層狀分布的“串珠”反射，主要發(fā)育在鷹山組下部—蓬萊壩組頂部(圖7b)，具有相同的頂界(圖7b中黑色虛線)，而串珠下部斷層不發(fā)育，缺少溝通深源流體的垂向通道。同時(shí)，順北蓬1井在“串珠”反射的位置取的巖心中除了發(fā)育有未充填的溶蝕孔洞、棱角狀的破碎角礫，同時(shí)還見到硅質(zhì)團(tuán)塊(圖7c)、燧石及蜂窩狀溶蝕現(xiàn)象，表明經(jīng)歷過較強(qiáng)的熱液改造歷史。然而僅以熱液改造觀點(diǎn)似乎不能解釋串珠反射呈準(zhǔn)層狀展布這一現(xiàn)象。對(duì)此，筆者認(rèn)為可能存在一期準(zhǔn)同生巖溶作用，導(dǎo)致準(zhǔn)層狀巖溶洞穴的發(fā)育，該過程提高了“串珠”所在層系的滲透性，深埋藏之后才疊加較強(qiáng)的熱液改造，破壞了早期淡水巖溶的基本面貌，致使現(xiàn)今看到的溶蝕似乎主要是熱液溶蝕，但實(shí)際上仍存在早期準(zhǔn)同生巖溶的可能。

圖7 順北地區(qū)順8井北三維區(qū)斷溶體“串珠”與層狀、準(zhǔn)層狀“串珠”反射的平面屬性特征(a)及剖面特征(b)(位置見圖1a)Fig.7 Features of “bead-like”,bedded,pseudo-bedded “bead-like” reflections in 3D seismic attribute map (a) and cross-section (b) of Well Sh8 in Shunbei area(see Fig.1a for the location)a.順8井北三維區(qū)斷溶體“串珠至界面均方根振幅(RMS Amplitude)屬性特征；b.順8井北三維區(qū)斷溶體“串珠”與層狀、準(zhǔn)層狀 “串珠”反射剖面特征。注：地層代號(hào)見圖1

4.3 層位深、縱向疊置的孤立“串珠”反射

對(duì)于由多個(gè)“串珠”縱向疊置形成的復(fù)合“串珠”體，其孤立發(fā)育(圖8c)，與主走滑斷裂缺乏聯(lián)系，出現(xiàn)在鷹山組至中寒武統(tǒng)頂部，層位深、縱向高度大。該類“串珠”下方通常還發(fā)育溝通深層甚至基底的斷層(圖8a，b)。這類“串珠”的產(chǎn)出狀態(tài)明顯區(qū)別于沿?cái)嗔褞Х植嫉臄嗳荏w“串珠”和層狀、準(zhǔn)層狀分布的“串珠”。筆者認(rèn)為這類“串珠”反射可能主要是深部熱液點(diǎn)狀上行，在局部發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕的結(jié)果。在順托果勒地區(qū)，此類“串珠”反射除順北一號(hào)斷裂帶右側(cè)發(fā)育(圖8)，還見于順北四號(hào)斷裂帶旁側(cè)，盡管較為稀少，但由于其產(chǎn)出狀態(tài)最為特殊，仍值得進(jìn)一步深入探討。

圖8 順北地區(qū)孤立發(fā)育的“串珠”反射剖面、平面相干屬性特征(位置見圖1a)Fig.8 Characteristics of isolated “bead-like” reflections in 3D seismic sections and attribute map of Shunbei area(see Fig.1a for the location) a,b.“串珠”反射剖面特征；c.順北三維區(qū)界面(上寒武統(tǒng)底)相干屬性圖(局部)(地層代號(hào)釋義見圖1。)

5 結(jié)論

1) 盆地中部以下古生界為主的深層、超深層地震反射波組整體上具有“六強(qiáng)、七弱、三中等、一雜亂”的縱向分層特征，與地層巖性、地層速度的縱向分層特征相對(duì)應(yīng)。

2) 中寒武統(tǒng)強(qiáng)振幅反射波組與膏質(zhì)發(fā)育密切相關(guān)。膏鹽巖增強(qiáng)了地層波速的垂向非均一性，是形成強(qiáng)振幅反射波組的關(guān)鍵因素，且膏鹽巖含量越高，地震反射波組振幅越強(qiáng)。中寒武統(tǒng)膏鹽巖含量存在區(qū)域差異和橫向變化：塔中膏鹽巖含量最高，但橫向變化較大；塔北輪南低凸起輪探1井區(qū)基本不發(fā)育純膏鹽巖；順托果勒及順南地區(qū)，中寒武統(tǒng)膏鹽巖可能主要發(fā)育在沙依里克組，以強(qiáng)振幅反射波組和“云霧狀”反射波組發(fā)生局部增厚、褶皺變形或斷層錯(cuò)斷處顯著減薄為識(shí)別標(biāo)志。

3) 中、下寒武統(tǒng)生-儲(chǔ)-蓋組合廣泛分布于塔北南斜坡、順托果勒低隆及順南地區(qū)，塔中地區(qū)該組合往往不全，常見烴源巖缺失、中寒武統(tǒng)儲(chǔ)層條件較差等情況。

4) 在順托果勒地區(qū)發(fā)育3種分布規(guī)律各不相同的“串珠”反射：第一種為斷控巖溶縫洞型儲(chǔ)集體的響應(yīng)，分布在主剪切或次級(jí)剪切斷裂帶上；第二種為準(zhǔn)層狀，發(fā)育于鷹山組下段的下部和蓬萊壩組上部之間，經(jīng)歷過較強(qiáng)的熱液改造歷史，但也存在早期淡水巖溶的可能；第三種發(fā)育在蓬萊壩組到中寒武統(tǒng)頂部之間，是由多個(gè)“串珠”體垂向疊置而成的復(fù)合“串珠”。

致謝：特別感謝中國(guó)石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院、中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院提供寶貴的基礎(chǔ)資料。審稿專家和編輯部老師為本文的刊出提出了許多建設(shè)性意見，在此深表謝意。