塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組與一間房組沉積特征

彭 軍，夏 夢(mèng)，曹 飛，夏金剛，李 峰

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500；2.天然氣地質(zhì)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500；3.中國(guó)石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊 830000）

0 引言

塔里木盆地油氣資源潛力巨大，奧陶系鷹山組與一間房組碳酸鹽巖層段是重要的油氣儲(chǔ)集層段之一［1］。近年來(lái)，塔里木盆地順北地區(qū)奧陶系油氣勘探獲得重大突破，揭示了其具有良好的勘探前景，眾多學(xué)者在構(gòu)造、層序、儲(chǔ)層等多個(gè)方面展開(kāi)了深入的研究，并取得了顯著成果［2-5］。林波等［6］以富含油氣的順北1 號(hào)斷裂與順北5 號(hào)斷裂為研究對(duì)象，對(duì)走滑斷裂垂向構(gòu)造樣式、平面分段樣式、空間結(jié)構(gòu)等開(kāi)展了系統(tǒng)研究，提出走滑斷裂在不同構(gòu)造層具有“分層變形、分段演化”的構(gòu)造變形特征，其在平面分段、縱向構(gòu)造、活動(dòng)強(qiáng)度和空間結(jié)構(gòu)等方面的差異是導(dǎo)致順北1號(hào)斷裂和順北5 號(hào)斷裂油氣差異富集的根本原因；王文博等［7］依據(jù)全球海平面變化，結(jié)合鉆井及地震資料，將順北地區(qū)奧陶系下統(tǒng)—中統(tǒng)碳酸鹽巖劃分為1 個(gè)二級(jí)層序與8 個(gè)三級(jí)層序，總結(jié)了每個(gè)層序界面及層序內(nèi)部特征，提出順北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖發(fā)育3 種層序模式：海侵、高位與低位模式；陳坤［8］通過(guò)對(duì)順托果勒地區(qū)的地震屬性、測(cè)井、鉆錄井響應(yīng)和巖心孔滲特征的綜合分析，得出順北地區(qū)儲(chǔ)層的發(fā)育與巖性相關(guān)性差，而主要受與走滑斷裂相關(guān)的流體控制。目前，關(guān)于塔里木盆地奧陶系沉積相的研究成果已比較豐富［9］，但是針對(duì)構(gòu)造位置較深的順托果勒低隆起，尤其是順北地區(qū)沉積相的研究較少，沉積微相的劃分還存在爭(zhēng)議。陳代釗等［10］依據(jù)碳酸鹽巖巖相學(xué)特征，在鷹山組下段識(shí)別出9 種微相類型，上段識(shí)別出6 種微相類型，在一間房組下段識(shí)別出8 種微相類型，上段識(shí)別出6 種微相類型；王天宇等［11］在順南地區(qū)一間房組識(shí)別出7 種微相類型及3 種微相組合；趙銳等［12］在順托果勒低隆起識(shí)別出半局限潮下帶和開(kāi)闊潮下帶2 種沉積相類型；許大釗［13］、王玉偉［14］認(rèn)為順托果勒地區(qū)鷹山組與一間房組碳酸鹽巖地層為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，包括臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)坪2種亞相；肖瑋綺［15］在順托果勒地區(qū)奧陶系鷹山組中識(shí)別出局限臺(tái)地、開(kāi)闊臺(tái)地及臺(tái)地邊緣3 種沉積相。

綜上所述，關(guān)于順北地區(qū)奧陶系鷹山組與一間房組沉積特征的研究尚較為薄弱，特別是沉積微相劃分及演化還未達(dá)成共識(shí)。因此，在充分吸取已有研究成果、結(jié)合現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，以礦物學(xué)和碳酸鹽巖沉積學(xué)等理論為指導(dǎo)，通過(guò)開(kāi)展巖心觀察、薄片鑒定、常規(guī)測(cè)井曲線和成像測(cè)井圖像分析以及元素地球化學(xué)測(cè)試，對(duì)順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積環(huán)境進(jìn)行了分析，結(jié)合沉積相識(shí)別標(biāo)志，對(duì)研究區(qū)沉積相發(fā)育特征及分布規(guī)律開(kāi)展綜合研究，以期為進(jìn)一步深化油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)與參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

順北地區(qū)位于塔里木盆地順托果勒低隆起的西北部，該低隆起東部為滿加爾坳陷，西部為阿瓦提坳陷，南部緊鄰卡塔克隆起，北部接沙雅隆起，位于“兩隆兩坳”之間，呈馬鞍狀展布。順北一區(qū)構(gòu)造位置處于阿瓦提坳陷、沙雅隆起與順托果勒低隆起的結(jié)合部［16］，呈現(xiàn)北高南低，東高西低的構(gòu)造形態(tài)［17］（圖1a）。順托果勒低隆起先后經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，在寒武紀(jì)—早奧陶世處于臺(tái)地內(nèi)部，經(jīng)歷了區(qū)域性穩(wěn)定的構(gòu)造沉降［18］，沉積序列完整，整體為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積環(huán)境。中奧陶世晚期，在加里東中期Ⅰ幕運(yùn)動(dòng)的影響下發(fā)生區(qū)域性隆升［19］，順托果勒低隆起形成。中—晚奧陶世，盆地經(jīng)歷了加里東中期Ⅱ幕和Ⅲ幕運(yùn)動(dòng)，處于持續(xù)收縮的擠壓階段，順托果勒地區(qū)形成南北兩端翹傾構(gòu)造，整個(gè)擠壓狀態(tài)持續(xù)至加里東晚期—海西早期。海西中晚期—燕山期，順托果勒構(gòu)造穩(wěn)定。喜馬拉雅期，阿瓦提坳陷加速沉降，順托果勒地區(qū)高點(diǎn)東移，形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局［20］。已有研究表明，塔里木盆地順北地區(qū)奧陶系地層發(fā)育齊全，自下而上分為下統(tǒng)蓬萊壩組、中下統(tǒng)鷹山組、中統(tǒng)一間房組、上統(tǒng)恰爾巴克組、良里塔格組及桑塔木組。以往對(duì)鷹山組的研究通常將其劃分為上、下2 段［21-23］，沉積厚度為331～809 m［15］。研究區(qū)鷹山組下段以白云巖和云質(zhì)灰?guī)r為主，云化現(xiàn)象較為明顯，上段以灰色泥微晶灰?guī)r為主，上、下2 段存在明顯的巖性突變，易于識(shí)別［21］。一間房組在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育廣泛且厚度穩(wěn)定，為68～155 m，巖性種類較多，泥晶灰?guī)r與亮晶顆粒灰?guī)r均有分布。目前鉆穿鷹山組下段的鉆井較少，一間房組均鉆穿。此次研究的目的層段為鷹山組上段與一間房組，依據(jù)巖心及測(cè)、錄井資料，將鷹山組上段自下而上細(xì)分為下亞段及上亞段，一間房組細(xì)分為下段和上段［24］。其中，鷹山組上段下亞段巖石類型以泥晶灰?guī)r和泥晶砂屑灰?guī)r為主，可見(jiàn)少量云質(zhì)灰?guī)r，且白云石含量向上逐漸減少；上亞段巖石類型以泥晶灰?guī)r和泥晶砂屑灰?guī)r為主，可見(jiàn)少量生屑。一間房組下段巖石類型以泥晶顆粒灰?guī)r為主，其次為泥晶灰?guī)r；上段巖石類型主要為泥晶灰?guī)r和泥晶顆?；?guī)r，生物碎屑含量較多且種類豐富（圖1b）。

圖1 塔里木盆地順北一區(qū)構(gòu)造位置簡(jiǎn)圖（a）、奧陶系鷹山組上段與一間房組巖性地層綜合柱狀圖（b）1.順托果勒低隆起；2.西南坳陷區(qū)；3.麥蓋提斜坡；4.巴楚隆起；5.柯坪隆起；6.阿瓦提坳陷；7.庫(kù)車坳陷；8.沙雅隆起；9.庫(kù)魯塔克隆起；10.孔雀河斜坡；11.滿加爾坳陷；12.古城墟隆起；13.卡塔克隆起；14.塘古巴坳陷；15.東南斷隆帶Fig.1 Structural location（a）and stratigraphic column of O1-2y-O2yj（b）in Shunbei-1 area，Tarim Basin

2 沉積環(huán)境

目前關(guān)于塔里木盆地順托果勒低隆起沉積環(huán)境的研究較少，對(duì)鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期的沉積環(huán)境缺乏系統(tǒng)的分析。為此，利用元素地球化學(xué)分析方法，對(duì)順北一區(qū)碳酸鹽巖主量、微量元素含量及特定元素比值進(jìn)行分析（表1），從古水深、古溫度與古氣候、古氧化還原條件及古鹽度等4 個(gè)方面進(jìn)行探究，并結(jié)合沉積背景及沉積特征，對(duì)順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析。

表1 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖石中元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值特征Table 1 Element mass fraction and ratio of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

2.1 古水深

（1）Mn 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：當(dāng)Mn 質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于200×10-6時(shí)，沉積環(huán)境為深水環(huán)境；當(dāng)Mn 質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于200×10-6時(shí)，沉積環(huán)境為淺水環(huán)境［26］。研究區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組Mn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于200×10-6，整體為半深水—深水環(huán)境。

（2）Sr/Ba 值：Sr 和Ba 元素的化學(xué)性質(zhì)相似，但在水體中的遷移能力卻有差異，Ba 元素的遷移能力較Sr 元素弱，故Sr/Ba 值可以用來(lái)反映古水深的變化，且該比值與古水深成正比［27］。研究區(qū)鷹山組上段下亞段的Sr/Ba 平均值為2.025 4，上亞段平均值為2.855 2；一間房組下段的Sr/Ba 平均值為2.934 9，上段平均值為2.907 9。由此說(shuō)明，由鷹山組上段下亞段至一間房組水體深度由淺變深再變淺，且一間房組下段水體較鷹山組上段上亞段深。

2.2 古溫度與古氣候

（1）Sr 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：已有研究表明，Sr 含量與古水溫具有一定關(guān)系，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式：Sr=2 578-80.8T（T為古水溫）可以計(jì)算出古水溫，該公式的可信度及準(zhǔn)確性已被眾多學(xué)者驗(yàn)證［27-28］。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式分析古水溫可得出，研究區(qū)古水溫為25.73～25.78 ℃，平均值為25.77 ℃，說(shuō)明研究區(qū)在鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期為暖水環(huán)境。

（2）Mg/Ca值：Mg 含量的變化與古水溫的變化具有良好的響應(yīng)關(guān)系，Mg/Ca 值與古溫度成反比，且高值反映干熱氣候，低值反映潮濕氣候［29］。通過(guò)對(duì)Mg/Ca 均值的分析得出，研究區(qū)鷹山組上段與一間房組均值較低且差別不大，整體反映了溫暖潮濕的沉積環(huán)境。

2.3 氧化還原條件

（1）U/Th 值：氧化環(huán)境下U 的遷移能力較強(qiáng)，而還原環(huán)境下遷移能力較弱；Th 在還原性水體中性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。這2 種元素在不同氧化還原條件下富集規(guī)律存在差異，利用這些差異便可判別沉積時(shí)期的氧化還原條件［30］。U/Th＞1.25時(shí)為厭氧環(huán)境，0.75＜U/Th＜1.25時(shí)為貧氧環(huán)境，U/Th＜0.75時(shí)為富氧環(huán)境［31］。研究區(qū)U/Th 值為0.394 5～16.399 4，平均為2.019 4，且U/Th值＜0.75的占9.1%，0.75＜U/Th＜1.25 的占50.2%，U/Th＞1.25 的占40.6%（圖2a）。由此可見(jiàn)，順北一區(qū)在奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期為貧氧—缺氧的弱氧化—弱還原環(huán)境。

（2）δU 值：吳朝東等［25］提出公式δU=2U/（Th/3+U），利用計(jì)算出的δU 值來(lái)表征氧化還原環(huán)境，δU＞1時(shí)為缺氧環(huán)境，δU＜1時(shí)為富氧環(huán)境［32］。通過(guò)計(jì)算得知，研究區(qū)δU值為0.309 2～1.783 5，平均值為1.285 2，其中δU＞1 的占78.6%，δU＜1 的占21.0%（圖2b），整體處于弱氧化—弱還原的沉積環(huán)境。

圖2 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組古氧化還原環(huán)境判別指標(biāo)區(qū)間分布Fig.2 Interval distribution of paleo-redox environmental indicators of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

2.4 古鹽度

（1）Sr/Ba 值：在自然界的水體中，Sr 的遷移能力比Ba 強(qiáng)，當(dāng)水體鹽度較低時(shí)，Sr 離子與Ba 離子都以重碳酸鹽的形式出現(xiàn)，但當(dāng)水體鹽度增大時(shí)，Ba 離子會(huì)先于Sr 離子沉淀。當(dāng)水體鹽度增大到一定程度時(shí)，Sr 離子也開(kāi)始沉淀，故利用Sr/Ba 值可以很好地對(duì)沉積時(shí)水體的古鹽度進(jìn)行判別。當(dāng)Sr/Ba＞1.0 時(shí)，為海水沉積，0.5＜Sr/Ba＜1.0 時(shí)為半咸水沉積，Sr/Ba＜1.0 時(shí)為淡水沉積［33］。研究區(qū)的Sr/Ba值為0.053 8～37.666 7，平均值為2.939 4，且比值全部大于1，顯示為海相沉積環(huán)境。

（2）Sr/Ca 值：該指標(biāo)在咸水環(huán)境中為高值，在淡水環(huán)境中為低值，當(dāng)Sr/Ca＞1時(shí)指示為海相沉積環(huán)境［34］。研究區(qū)Sr/Ca 值為0.010 6～17.917 0，平均值為6.808 3，比值全部大于1，指示為鹽度正常的海相沉積環(huán)境。

綜上所述，依據(jù)地球化學(xué)指標(biāo)可推斷出，順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期整體處于水體由深變淺、鹽度正常、溫暖潮濕的弱氧化—弱還原的海相沉積環(huán)境中。

3 沉積相識(shí)別標(biāo)志

3.1 沉積學(xué)標(biāo)志

沉積巖的顏色可以反映出沉積時(shí)的氧化還原條件和水體的相對(duì)深度。順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖石顏色總體呈淺灰色、灰色及深灰色。一間房組巖石整體顏色偏淺，多呈淺灰色和灰色（圖3a，3b），反映了在一間房組沉積時(shí)期水體相對(duì)較淺，為弱氧化—弱還原的沉積環(huán)境；鷹山組上段巖石顏色相對(duì)較深，以灰色和深灰色為主，局部可見(jiàn)灰黑色（圖3c，3d），表明在該沉積時(shí)期水體相對(duì)較深，與古水深及古氧化還原性的地球化學(xué)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)，表明順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期水體由深變淺，整體處于弱氧化—弱還原的沉積環(huán)境。

沉積構(gòu)造是重要的相標(biāo)志，原生沉積構(gòu)造可以反映沉積時(shí)的水動(dòng)力條件，由此可以判斷沉積相及沉積環(huán)境。順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組常見(jiàn)以下沉積構(gòu)造：①塊狀構(gòu)造。組成巖石的礦物在整塊巖石中分布均勻，巖石各部分成分和結(jié)構(gòu)均一，肉眼不能分辨彼此界限。塊狀構(gòu)造是研究區(qū)內(nèi)最常見(jiàn)的沉積構(gòu)造（圖3e）。②紋層狀構(gòu)造。在紋層狀構(gòu)造中，紋層的厚度與水動(dòng)力條件呈正相關(guān)關(guān)系。研究區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖石中發(fā)育有機(jī)質(zhì)紋層和泥質(zhì)紋層，紋層細(xì)密且平直，指示了低能靜水的沉積環(huán)境（圖3f）。

圖3 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖心顏色及沉積構(gòu)造特征（a）淺灰色微晶—亮晶顆?；?guī)r，SHB2 井，O2yj，7 445.50 m；（b）灰色泥晶灰?guī)r，SHB2 井，O2yj，7 355.85～7 355.95 m；（c）深灰色顆?；?guī)r，SHB2 井，O1-2y，7 524.60 m；（d）灰黑色泥晶灰?guī)r，SHB2 井，O1-2y，7 526.91～7 526.95 m；（e）塊狀構(gòu)造，泥晶灰?guī)r，SHBP3 H 井，O2yj，7 428.72～7 428.92 m；（f）紋層狀構(gòu)造，泥晶灰?guī)r，SHBY1 井，O1-2y，8 004.54～8 004.77 mFig.3 Core color and sedimentary structure characteristics of O1-2y-O2 yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

順北一區(qū)鷹山組上段與一間房組主要發(fā)育石灰?guī)r，可見(jiàn)少量白云巖及硅質(zhì)巖。不同的巖石類型可以反映沉積時(shí)水動(dòng)力條件的差異。通過(guò)巖心觀察及鏡下薄片鑒定，根據(jù)其結(jié)構(gòu)及礦物成分等，結(jié)合曾允孚等［35］的碳酸鹽巖分類方案，將研究區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組的巖石類型分為三大類，每類巖石又可進(jìn)行細(xì)分（表2）。其中，泥晶灰?guī)r類和顆?；?guī)r類巖石可以很好地反映沉積環(huán)境及沉積相，故重點(diǎn)對(duì)這2 類巖石類型進(jìn)行分析。①泥晶灰?guī)r類。泥晶灰?guī)r類巖石是研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的巖石類型。在巖心上多呈灰色和灰黑色，鏡下表現(xiàn)為灰泥支撐結(jié)構(gòu)，灰泥的體積分?jǐn)?shù)為50%。此類巖石顆粒含量很低，僅部分可見(jiàn)少量顆粒組分，顆粒類型主要為內(nèi)碎屑及生屑。依據(jù)顆粒含量及類型的不同，又將泥晶灰?guī)r類巖石分為泥晶灰?guī)r類（圖4a）、含顆粒泥晶灰?guī)r類（顆粒體積分?jǐn)?shù)為5%～25%）（圖4b—4d）及顆粒泥晶灰?guī)r類（體積分?jǐn)?shù)為25%～50%）。泥晶灰?guī)r類巖石主要發(fā)育于缺少?gòu)?qiáng)水動(dòng)力的低能環(huán)境中，隨水動(dòng)力的增強(qiáng)，顆粒含量會(huì)略微增大，但仍為低能環(huán)境的產(chǎn)物。②顆?；?guī)r類。顆?；?guī)r類巖石為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，且顆粒組分的體積分?jǐn)?shù)為50%。在巖心上多呈灰色和淺灰色，在鏡下可觀察到不同類型的顆粒，主要包括生屑和砂屑，偶見(jiàn)礫屑。顆?；?guī)r類巖石整體發(fā)育于水動(dòng)力較強(qiáng)的沉積環(huán)境中，依據(jù)其填隙物的不同，將其分為泥晶顆?；?guī)r類和亮晶顆?；?guī)r類巖石。泥晶顆?；?guī)r類巖石顆粒分選性較差，磨圓度一般，顆粒間被灰泥充填，發(fā)育于中等—較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境中。按照顆粒類型和含量的不同又可進(jìn)一步劃分為泥晶砂屑灰?guī)r（砂屑的體積分?jǐn)?shù)大于50%）、泥晶生屑灰?guī)r（生屑的體積分?jǐn)?shù)大于50%）和泥晶顆?；?guī)r（顆粒類型多，且體積分?jǐn)?shù)均小于50%）3 種（圖4e—4g）。亮晶顆?；?guī)r類巖石（圖4h，4i）顆粒分選性一般，磨圓度較好，且顆粒間以亮晶方解石膠結(jié)為主，反映了其發(fā)育于強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境中。按顆粒組分的類型和含量不同可進(jìn)一步劃分為亮晶砂屑灰?guī)r（砂屑的體積分?jǐn)?shù)大于50%）、亮晶生屑灰?guī)r（生屑的體積分?jǐn)?shù)大于50%）和亮晶顆?；?guī)r（顆粒類型多，且其體積分?jǐn)?shù)均小于50%）3 種巖石類型。

表2 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖石類型劃分Table 2 Classification of rock types of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

圖4 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組不同巖石類型及古生物特征（a）泥晶灰?guī)r，SHB2 井，O1-2y，7 521.32 m，普通薄片，正交偏光；（b）含砂屑泥晶灰?guī)r，順北53 X 井，O2yj，7 943.00 m，普通薄片，單偏光；（c）含生屑泥晶灰?guī)r，SHB5 井，O2yj，7 332.20 m，普通薄片，單偏光；（d）含顆粒泥晶灰?guī)r，SHBP2 H 井，O2yj，7 520.00 m，普通薄片，正交偏光；（e）泥晶砂屑灰?guī)r，SHB5-6 井，O2yj，8 026.00 m，普通薄片，單偏光；（f）泥晶生屑灰?guī)r，SHB2 井，O2yj，7 364.82～7 364.84 m，普通薄片，單偏光；（g）泥晶顆?；?guī)r，SHB51 X 井，O2yj，7 568.37～7 568.46 m，普通薄片，單偏光；（h）亮晶砂屑灰?guī)r，SHB53 X 井，O2yj，7 949.00 m，普通薄片，單偏光；（i）亮晶顆?；?guī)r，SHB7 井，O1-2y，7 660.00～7 661.00 m，普通薄片，單偏光；（j）海百合，SHB1-7 H，O2yj，7 355.80～7 355.94 m；（k）三葉蟲碎片，SHBP1 H，O2yj，7 777.83～7 778.00 m；（l）介形蟲，SHB2，O2yj，7 732.05 m，普通薄片，單偏光Fig.4 Different rock types and paleontological characteristics of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

依據(jù)對(duì)順北一區(qū)2 000 余張巖石薄片鏡下鑒定的分析與統(tǒng)計(jì)可得出，研究區(qū)鷹山組上段與一間房組主要發(fā)育泥晶灰?guī)r和泥晶顆粒灰?guī)r，可見(jiàn)少量的亮晶顆?；?guī)r（圖5a），反映出沉積時(shí)期的水動(dòng)力條件較弱—中等，缺乏強(qiáng)水動(dòng)力條件。進(jìn)一步研究順北一區(qū)鷹山組上段與一間房組的巖石類型分布（圖5b）后發(fā)現(xiàn)，鷹山組上段主要發(fā)育泥晶灰?guī)r和少量泥晶顆?；?guī)r，幾乎不發(fā)育亮晶顆?；?guī)r；在一間房組沉積時(shí)期，泥晶灰?guī)r和泥晶顆粒灰?guī)r均較發(fā)育，亮晶顆?；?guī)r仍發(fā)育較少。由此可知，研究區(qū)鷹山組上段沉積時(shí)期水動(dòng)力能量整體弱于一間房組，水體深度整體大于一間房組，與古水深地球化學(xué)指標(biāo)和巖石顏色的判別結(jié)果相一致。

圖5 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系巖石類型（a）及鷹山組上段與一間房組巖石類型（b）分布圖Fig.5 Rock types of Ordovician（a）and O1-2y-O2yj（b）in Shunbei-1 area，Tarim Basin

3.2 古生物標(biāo)志

通過(guò)鏡下薄片觀察發(fā)現(xiàn)，順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組生物碎屑十分發(fā)育。在研究區(qū)識(shí)別出海百合、介形蟲、三葉蟲、腹足、腕足等生物化石及碎片（圖4j—4l）。海百合屬于棘皮動(dòng)物類，只能生活在正常鹽度的淺海中；介形蟲、腹足類生物既可以在海水中生活，也可以在淡水中生活；腕足是底棲生物類型，反映正常淺海環(huán)境。研究區(qū)內(nèi)生物碎屑類型總體反映了正常的淺海沉積環(huán)境，與古鹽度地球化學(xué)指標(biāo)的判別結(jié)果相吻合。

3.3 測(cè)井相標(biāo)志

測(cè)井相是沉積相的一個(gè)重要識(shí)別標(biāo)志，不同的測(cè)井相不僅可以反映出沉積時(shí)水動(dòng)力條件的差異，還與沉積微相具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在使用測(cè)井相標(biāo)志識(shí)別沉積相時(shí)，通常使用的是常規(guī)測(cè)井曲線，包含自然伽馬、自然電位及聲波時(shí)差等。然而在巖性識(shí)別、沉積微相判別中，常規(guī)測(cè)井曲線資料往往具有一定的局限性，微電阻率掃描成像測(cè)井可提供井筒周圍地層的可視化圖像，在沉積微相研究中具有明顯優(yōu)勢(shì)［36］，故成像測(cè)井在碳酸鹽巖沉積相研究中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。

3.3.1 常規(guī)測(cè)井相標(biāo)志

通過(guò)對(duì)順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組常規(guī)測(cè)井資料進(jìn)行分析，以GR曲線的幅度、形態(tài)、圓滑程度及接觸關(guān)系等特征來(lái)研究沉積微相，研究區(qū)常見(jiàn)以下4 種類型的GR曲線。①箱形：箱形曲線頂?shù)淄蛔?，曲線的頂部和底部都呈低—高值間的高幅突變接觸關(guān)系，相對(duì)于圍巖呈平緩箱形，反映了淺水穩(wěn)定的沉積環(huán)境，水動(dòng)力條件中等，對(duì)應(yīng)巖性以泥晶生屑灰?guī)r和泥晶砂屑灰?guī)r為主，指示灰坪微相類型（圖6a）。②鐘形：該類測(cè)井曲線GR值自下而上逐漸增大，自下而上粒度變細(xì)，反映了水體能量由下至上逐漸減弱，巖性以泥晶灰?guī)r類和泥晶砂屑灰?guī)r為主，指示微相類型由砂屑灘變?yōu)榛移海▓D6b）。③指形：此類測(cè)井曲線特征表現(xiàn)為GR值在一定的周期內(nèi)反復(fù)，形態(tài)上表現(xiàn)為尖峰狀或圓滑指形，反映了沉積時(shí)水動(dòng)力條件較強(qiáng)且較為動(dòng)蕩，巖性以泥晶砂屑灰?guī)r和泥晶顆?；?guī)r為主，指示生屑灘微相類型（圖6c）。④漏斗形：漏斗形測(cè)井曲線在形態(tài)上表現(xiàn)為上部較下部大，GR值向上遞減。此類測(cè)井曲線與鐘形剛好相反，反映了水體能量向上逐漸增強(qiáng)，粒度自下而上逐漸變粗，巖性自下而上為泥晶灰?guī)r和泥晶砂屑灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r及泥晶顆?；?guī)r，指示微相類型由灰坪轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒灘（圖6d）。

圖6 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖-電-相模型Fig.6 Petro-electro-phase model of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

3.3.2 成像測(cè)井相標(biāo)志

成像測(cè)井圖像有2 種類型：靜態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)圖像。靜態(tài)圖像顏色反映沉積環(huán)境能量的高低，動(dòng)態(tài)圖像結(jié)構(gòu)（圖像的均勻程度和紋理特征）反映沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、各種顆粒形態(tài)及分布。一般來(lái)說(shuō)，靜態(tài)圖像中深色區(qū)代表了高阻區(qū)塊，淺色區(qū)代表低阻區(qū)塊；動(dòng)態(tài)圖像可以劃分為塊狀相、層狀相和斑狀相。電成像從塊狀、厚層狀逐漸向薄層狀轉(zhuǎn)變，反映沉積環(huán)境從高能向低能變化［37］。根據(jù)電成像測(cè)井資料，順北一區(qū)鷹山組上段和一間房組可見(jiàn)以下3 類測(cè)井相。①塊狀相：塊狀相在成像測(cè)井上表現(xiàn)為圖像顏色較為均勻，靜態(tài)圖像顏色較深，為黑色、棕色；動(dòng)態(tài)圖像顏色以黃色、白色系為主（圖7a）。②層狀相：其特點(diǎn)是圖像顏色不均勻，內(nèi)部有紋理或成層構(gòu)造，靜態(tài)圖像上表現(xiàn)為高亮黃白色，有少量暗斑出現(xiàn)；動(dòng)態(tài)圖像上為芝麻狀白色細(xì)小亮斑，有少量暗斑（圖7b）。③斑狀相：斑狀相的圖像顏色不均勻且呈斑狀。靜態(tài)圖像上斑狀為棕色，背景顏色較亮；動(dòng)態(tài)圖像上斑塊顏色較深。電成像從塊狀、厚層狀逐漸向薄層狀轉(zhuǎn)變，反映沉積環(huán)境從高能向低能變化（圖7c）。研究區(qū)成像測(cè)井資料中常見(jiàn)層狀相及斑狀相，說(shuō)明在該沉積時(shí)期，沉積環(huán)境整體為低能環(huán)境。

圖7 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組成像測(cè)井相特征Fig.7 Logging facies identification marks of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

4 沉積特征及演化

4.1 沉積相劃分

通過(guò)巖心觀察、鏡下薄片鑒定及元素地球化學(xué)資料、常規(guī)測(cè)井資料、成像測(cè)井資料的綜合分析，總結(jié)沉積特征、古生物特征及測(cè)井相特征，建立巖-電-相模型，結(jié)合現(xiàn)有研究成果，將順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積相劃分為開(kāi)闊臺(tái)地相，發(fā)育臺(tái)坪和臺(tái)內(nèi)灘2 個(gè)亞相，可進(jìn)一步細(xì)分為灰坪、云坪、云灰坪、砂屑灘、生屑灘及顆粒灘6 個(gè)微相（表3）。

表3 塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積相劃分Table 3 Sedimentary facies division of O1-2y-O2yj in Shunbei-1 area，Tarim Basin

4.2 沉積相特征

開(kāi)闊臺(tái)地指位于臺(tái)地邊緣礁、灘之后，局限臺(tái)地之前的廣闊海域。海底地形平坦，水體深度在數(shù)米至數(shù)十米不等，海水循環(huán)較良好，鹽度基本正常，主要在浪基面以下發(fā)生沉積作用，并可能受到波浪或潮汐的改造。在此水體環(huán)境下，生物多以廣鹽度為主，且生物類型豐富。順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組開(kāi)闊臺(tái)地相巖石類型主要為泥晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r和顆?；?guī)r等，生物碎屑包括海百合、介形蟲、三葉蟲、腹足、腕足等。

4.2.1 臺(tái)坪亞相

臺(tái)坪是開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)地勢(shì)相對(duì)較低的平坦位置，一般位于正常浪基面之下，水體較深，為低能還原的沉積環(huán)境。順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組臺(tái)坪亞相在巖心上以深灰色、黑灰色塊狀構(gòu)造為主，見(jiàn)紋層狀構(gòu)造發(fā)育，巖石類型以泥晶灰?guī)r類為主，包含3 個(gè)微相。①灰坪微相：灰坪微相在研究區(qū)廣泛發(fā)育。該微相沉積水體深且能量弱，巖石類型以灰色的泥晶灰?guī)r為主，夾雜少量砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r、顆?；?guī)r等。GR曲線呈低值齒狀箱形，偶有小幅波動(dòng)；在成像測(cè)井上表現(xiàn)為明暗相間的互層狀。②云灰坪微相：巖性主要為淺灰色的云質(zhì)灰?guī)r，夾少量泥晶灰?guī)r。③云坪微相：此微相在巖性上為各種類型的白云巖。

4.2.2 臺(tái)內(nèi)灘亞相

臺(tái)內(nèi)灘處于水體能量較低的開(kāi)闊臺(tái)地中的相對(duì)高能位置，由于水流和波浪的作用對(duì)沉積環(huán)境影響較大，沉積下來(lái)的各類灰?guī)r在波浪或潮汐作用的影響下發(fā)生破碎，并接受簸選再沉積，而形成粒屑灘。順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組臺(tái)內(nèi)灘亞相的巖石類型以顆?；?guī)r類為主，顆粒大部分為次圓狀，分選性一般；顆粒間多以泥晶基質(zhì)為主，也可見(jiàn)亮晶方解石填隙物，生物碎屑含量較多且種類豐富，此亞相包含3 個(gè)微相。①砂屑灘微相：砂屑灘是臺(tái)內(nèi)灘亞相中發(fā)育最廣泛的微相類型。砂屑灘微相沉積時(shí)水體能量較強(qiáng)，巖石類型為泥晶砂屑灰?guī)r和亮晶砂屑灰?guī)r。GR測(cè)井曲線呈低值箱形或指形，成像測(cè)井圖像上呈暗斑相。②生屑灘微相：主要發(fā)育低能生屑灘，水動(dòng)力條件較弱。生屑灘微相的巖石類型主要為泥晶生屑灰?guī)r，常見(jiàn)的生物碎屑類型有三葉蟲、腕足、海百合等，生物碎屑含量多，雜亂堆積。研究區(qū)GR測(cè)井曲線值低，變化幅度小，呈低值箱形和指形，在成像測(cè)井圖像上顯示為層狀相。③顆粒灘微相：顆粒灘沉積時(shí)水體能量強(qiáng)，是區(qū)內(nèi)水動(dòng)能最強(qiáng)的微相。該微相主要以各類顆?；?guī)r為識(shí)別標(biāo)志，包括泥晶顆粒灰?guī)r、亮晶顆粒灰?guī)r等，顆粒組分多為內(nèi)碎屑和生屑，少見(jiàn)鮞粒，內(nèi)碎屑組分中以砂屑為主，偶見(jiàn)礫屑。該微相在常規(guī)測(cè)井曲線上的特征是低值指形，在成像測(cè)井圖像表現(xiàn)為暗斑相。

4.3 沉積演化

4.3.1 沉積相垂向演化

SHB2 井是順北一區(qū)一口典型的取心井，鉆至鷹山組上段，巖心上沉積現(xiàn)象豐富（圖8）。該井在垂向上表現(xiàn)為臺(tái)內(nèi)灘亞相和臺(tái)坪亞相的交互沉積。鷹山組上段下亞段縱向上依次發(fā)育灰坪→低能顆粒灘→灰坪→砂屑灘→灰坪沉積微相，巖石類型以泥晶灰?guī)r、泥晶砂屑灰?guī)r和泥晶顆?；?guī)r為主，GR值為中—高值，該時(shí)期整體以灰坪微相占優(yōu)，但也發(fā)育少量薄層低能灘相沉積，反映沉積時(shí)水體能量較弱且水體深度較大。鷹山組上段上亞段沉積時(shí)期，隨著海平面上升，水體深度增加，低能灘相發(fā)育數(shù)量及厚度明顯減少，沉積微相由砂屑灘轉(zhuǎn)變?yōu)榛移海瑤r石類型主要為泥晶灰?guī)r，夾少量泥晶砂屑灰?guī)r和云質(zhì)灰?guī)r，GR呈中—低值。一間房組下段沉積時(shí)期，下部延續(xù)鷹山組上段上亞段的灰坪沉積，隨著水體動(dòng)能的增強(qiáng)，沉積微相由灰坪轉(zhuǎn)變?yōu)樯靶紴瑤r石類型以泥晶砂屑灰?guī)r占優(yōu)，其次為泥晶灰?guī)r，生物碎屑含量增多，GR呈低值。一間房組上段沉積時(shí)期，隨著海平面的下降，水體深度變淺，灘相的發(fā)育數(shù)量及厚度增加，且生物碎屑含量增多，種類豐富，縱向上依次發(fā)育砂屑灘→灰坪→生屑灘沉積微相，巖石類型以泥晶灰?guī)r占優(yōu)，其次為泥晶砂屑灰?guī)r及泥晶顆?；?guī)r，GR值比下段大且呈鋸齒狀。整體來(lái)看，SHB2 井為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積。取心井段巖石顏色的變化呈灰色→深灰色→灰色→淺灰色，巖石類型由較純的泥晶灰?guī)r轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗑靶蓟規(guī)r和泥晶生屑灰?guī)r，生屑含量向上增大。由此可見(jiàn)，順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期，經(jīng)歷了小規(guī)模的海侵及海退過(guò)程，水體由淺變深再變淺，沉積微相在垂向上表現(xiàn)為砂屑灘和灰坪的交互沉積。

圖8 塔里木盆地順北一區(qū)SHB2 井鷹山組上段與一間房組沉積相綜合柱狀圖Fig.8 Sedimentary facies column of O1-2y-O2yj of well SHB2 in Shunbei-1 area，Tarim Basin

4.3.2 沉積相平面展布

塔里木盆地順托果勒地區(qū)早奧陶世沉積時(shí)期發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地，鷹山組沉積時(shí)期繼承了蓬萊壩組的沉積格局，為臺(tái)地相沉積（圖9a）。隨著海平面的上升，水體環(huán)境逐漸開(kāi)闊，由局限臺(tái)地逐步演化為開(kāi)闊臺(tái)地。順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段下亞段主要發(fā)育臺(tái)坪亞相中的灰坪微相，巖石類型以泥晶灰?guī)r為主，夾雜少量泥晶砂屑灰?guī)r及泥晶顆?；?guī)r。在SHBY1 井附近發(fā)育小規(guī)模的云坪微相，巖石類型為灰質(zhì)云巖及白云巖。在SHB1-23H 井附近發(fā)育小規(guī)模的云灰坪微相，巖性主要為云質(zhì)灰?guī)r。在此沉積時(shí)期，由于水體較深，水體動(dòng)能弱，并不發(fā)育高能灘相，中—低能灘相主要發(fā)育在東部，在SHB2 井附近可見(jiàn)小范圍的顆粒灘微相，在SHB5-1X 井、SHB1-18H 井、SHB1-15 井及SHB7井可見(jiàn)砂屑灘微相（圖9b）。鷹山組上段上亞段沉積時(shí)期，隨著海平面持續(xù)上升，水體不斷加深，臺(tái)內(nèi)灘沉積范圍逐漸減小，僅在東部SHB1 井、SHB501 井附近發(fā)育小規(guī)模且孤立的砂屑灘沉積。在此沉積時(shí)期主要發(fā)育灰坪微相，以泥晶灰?guī)r及砂屑泥晶灰?guī)r為主要的巖石類型（圖9c）。一間房組沉積時(shí)期，順托果勒地區(qū)仍為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積（圖9d）。一間房組下段沉積時(shí)期，研究區(qū)整體發(fā)育灰坪微相，巖石類型以泥晶灰?guī)r為主，夾雜泥晶砂屑灰?guī)r，可見(jiàn)少量生物碎屑，在SHB1 井、SHB2 井、SHB5-8 井及SHB7 井周圍可見(jiàn)低能的砂屑灘沉積（圖9e）。一間房組上段沉積時(shí)期，隨著海平面下降，水體深度變淺，水體動(dòng)能增強(qiáng)，灘相的發(fā)育規(guī)模增大，且部分發(fā)育中—高能灘，但整體仍為灰坪微相沉積，巖石類型包括泥晶灰?guī)r和顆粒灰?guī)r，生物碎屑含量明顯增多，常見(jiàn)海百合、三葉蟲、腹足、雙殼類等生物碎屑。在SHB1-7H 井、SHB5-1X 井、SHB501 井及SHBY1 井周圍發(fā)育顆粒灘微相，在SHB5-3 井及SHB1-15 井附近發(fā)育砂屑灘微相、在SHB5-8 井，SHB5-6H 井及SHB2 井周圍可見(jiàn)生屑灘微相（圖9f）。

圖9 塔里木盆地順托果勒地區(qū)和順北一區(qū)奧陶系鷹山組與一間房組沉積微相平面分布Fig.9 Plane distribution of sedimentary microfacies of Yingshan Formation and Yijianfang Formation of Ordovician in Shuntuoguole area and Shunbei-1 area，Tarim Basin

綜上所述，在順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期，灰坪微相在各個(gè)時(shí)期均廣泛發(fā)育，云灰坪微相主要出現(xiàn)于鷹山組上段下亞段沉積時(shí)期，且沉積厚度小。云坪微相僅在鷹山組上段少量發(fā)育。砂屑灘微相在鷹山組上段與一間房組均可見(jiàn)，但在一間房組更為發(fā)育，且主要發(fā)育于臺(tái)地東部。生屑灘微相小規(guī)模且孤立發(fā)育于一間房組上段。顆粒灘微相在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育較少，主要見(jiàn)于一間房組上段，鷹山組上段下亞段僅零星分布。

5 沉積模式

通過(guò)對(duì)沉積環(huán)境、沉積相識(shí)別標(biāo)志、沉積微相特征及沉積微相展布規(guī)律的研究，結(jié)合順北一區(qū)構(gòu)造背景和現(xiàn)有研究成果，綜合分析認(rèn)為順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組為碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地相沉積模式。在鷹山組沉積時(shí)期，塔里木盆地大體上繼承了晚寒武世“西臺(tái)東盆”的沉積格局，為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，主要發(fā)育灰坪微相（圖10a）。研究區(qū)在鷹山組上段下亞段沉積時(shí)期主要發(fā)育灰坪沉積，在東北部發(fā)育砂屑灘微相，表明水體深度由西南向東北逐漸變淺，水動(dòng)力條件逐漸增強(qiáng)（圖10b）。鷹山組上段上亞段沉積時(shí)期海平面上升，水體深度增加，水動(dòng)力條件減弱，沉積物粒度變細(xì)且泥質(zhì)含量增加，灰坪微相發(fā)育規(guī)模增大，砂屑灘微相僅在小范圍內(nèi)發(fā)育（圖10c）。一間房組發(fā)育時(shí)期，塔里木盆地仍為臺(tái)地沉積模式（圖10d）。研究區(qū)在一間房組下段沉積時(shí)期（圖10e）主要發(fā)育灰坪微相，砂屑灘微相小范圍孤立的分布在臺(tái)地中。一間房組上段沉積時(shí)期，受到加里東Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，順托果勒低隆起已初具雛形，在此沉積時(shí)期研究區(qū)整體顯示出東高西低、北高南低的構(gòu)造形態(tài)。隨著海平面的下降，水體變淺，水動(dòng)力條件增強(qiáng)，生屑碎屑含量明顯增大，砂屑灘、生屑灘及顆粒灘微相均有發(fā)育，但整體仍然以灰坪微相占優(yōu)（圖10f）。由沉積模式圖可以看出，順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組整體為開(kāi)闊臺(tái)地沉積，垂向上一間房組較鷹山組上段發(fā)育砂屑灘、生屑灘及顆粒灘微相，橫向上自東向西各類灘相發(fā)育減弱。

圖10 塔里木盆地奧陶系鷹山組與一間房組沉積模式Fig.10 Sedimentary model of Ordovician Yingshan Formation and Yijianfang Formation in Tarim Basin

6 結(jié)論

（1）塔里木盆地順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組沉積時(shí)期總體處于水深由深變淺、鹽度正常、溫暖潮濕的弱氧化—弱還原的海相沉積環(huán)境。

（2）順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組巖石顏色總體呈淺灰色、灰色及深灰色，見(jiàn)塊狀構(gòu)造及紋層狀構(gòu)造，主要發(fā)育泥晶灰?guī)r和顆?；?guī)r，含少量的白云巖和硅質(zhì)巖以及含云（質(zhì)）灰?guī)r、含硅（質(zhì)）灰?guī)r。發(fā)育海百合、介形蟲、三葉蟲、腹足、腕足等生物化石及碎片。常規(guī)測(cè)井曲線表現(xiàn)為箱形、鐘形、指形、漏斗形，成像測(cè)井圖像類型包括塊狀相、層狀相及斑狀相。

（3）順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，發(fā)育臺(tái)坪亞相和臺(tái)內(nèi)灘亞相，并可進(jìn)一步細(xì)分為灰坪、云灰坪、云坪、砂屑灘、生屑灘、顆粒灘6 種沉積微相。

（4）順北一區(qū)奧陶系鷹山組上段與一間房組為碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地相沉積模式。縱向上表現(xiàn)為臺(tái)坪亞相和臺(tái)內(nèi)灘亞相的交互沉積，鷹山組上段與一間房組均以灰坪微相發(fā)育為主，但一間房組較鷹山組上段更發(fā)育砂屑灘、生屑灘及顆粒灘微相；平面上表現(xiàn)為灰坪微相廣泛發(fā)育，低能灘相小范圍分布于開(kāi)闊臺(tái)地中，且由東向西灘相發(fā)育減弱。