塔河油田西部斜坡區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕水文地貌特征及其對洞穴發(fā)育的控制

張長建，呂艷萍，文歡，王震，馬海隴

（中國石化 西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011）

塔里木盆地塔河油田西部斜坡區(qū)奧陶系巖溶縫洞發(fā)育，中—下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖巖溶縫洞是主要油氣儲(chǔ)集空間[1-2]。與塔河油田主體區(qū)不同，西部斜坡區(qū)中—下奧陶統(tǒng)未經(jīng)受海西運(yùn)動(dòng)早期的長期溶蝕，厚層上奧陶統(tǒng)覆蓋下的縫洞發(fā)育機(jī)制無法用常規(guī)的潛山現(xiàn)代巖溶理論解釋。

對于塔河油田西部斜坡區(qū)中—下奧陶統(tǒng)巖溶縫洞成因，前人認(rèn)為覆蓋區(qū)縫洞主要為加里東運(yùn)動(dòng)中期巖溶作用結(jié)果，主要控制因素為中—上奧陶統(tǒng)不整合面、斷裂以及裂縫[1-3]，基于巖溶作用的分區(qū)、分帶性研究，提出了覆蓋區(qū)斷控巖溶模式[4-6]，形成4 種巖溶水循環(huán)模式：覆蓋承壓巖溶模式[6]、非暴露型大氣水巖溶作用模式[7]、沿?cái)嗔褞⌒蛯α鳝h(huán)模式[8]和緩流巖溶模式[9]。前人主要從斷裂體系角度解剖覆蓋區(qū)巖溶縫洞結(jié)構(gòu)和巖溶水循環(huán)，僅對加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕和Ⅲ幕巖溶水系進(jìn)行初步厘定[10]，針對加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕水文地貌背景下“補(bǔ)給—徑流—排泄”巖溶水循環(huán)研究較少，尚未從水文地貌系統(tǒng)特征[11]的角度去深入研究良里塔格組覆蓋區(qū)巖溶洞穴的發(fā)育規(guī)律。

本文基于現(xiàn)代巖溶理論及區(qū)域巖溶背景，利用高精度連片地震數(shù)據(jù)，對塔河油田西部斜坡區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕進(jìn)行地貌恢復(fù)及古水系刻畫，建立加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕典型水文地貌背景下的洞穴發(fā)育模式，重點(diǎn)分析加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕的古水文地貌對奧陶系巖溶洞穴的控制作用，以期揭示研究區(qū)良里塔格組覆蓋區(qū)巖溶洞穴的發(fā)育規(guī)律。

1 地質(zhì)概況

塔河油田主體區(qū)位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克庫勒凸起，研究區(qū)為主體區(qū)以西的西部斜坡區(qū)，位于阿克庫勒凸起與哈拉哈塘凹陷之間，受加里東運(yùn)動(dòng)中期—海西運(yùn)動(dòng)早期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系等遭到了同程度剝蝕，導(dǎo)致中—下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖的上覆地層分布十分復(fù)雜（圖1）。中—下奧陶統(tǒng)為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，一間房組以灰?guī)r為主，鷹山組發(fā)育泥晶灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，上奧陶統(tǒng)為混積陸棚沉積，恰爾巴克組發(fā)育泥晶灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖，良里塔格組發(fā)育含泥灰?guī)r，桑塔木組發(fā)育巨厚泥巖[1-2]。一間房組頂、良里塔格組頂和桑塔木組頂均發(fā)育不整合，代表了加里東運(yùn)動(dòng)中期3 個(gè)幕次構(gòu)造作用下的3次大規(guī)模暴露（圖1）。塔北良里塔格組覆蓋區(qū)以良里塔格組頂部不整合面的喀斯特巖溶地貌特征最明顯[12]，并在良里塔格組普遍發(fā)育表層巖溶作用下的非組構(gòu)孔和洞穴[13]，該組頂面具有典型的Ⅰ型層序界面特征：標(biāo)志性的喀斯特巖溶地貌、斜坡區(qū)發(fā)育地表深切河流、地表河越過臺(tái)緣深入盆地等[12]。

圖1 塔河油田西部斜坡區(qū)位置、構(gòu)造位置和塔河油田地層簡表Fig.1.Geographic and structural locations of the western slope area and the strata of Tahe oilfield

2 加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕古水文地貌特征

2.1 古水文地貌恢復(fù)方法

印模法古地貌恢復(fù)方法主要應(yīng)用于塔河油田北部上奧陶統(tǒng)剝蝕區(qū)，是利用石炭系巴楚組雙峰灰?guī)r段到中—下奧陶統(tǒng)頂面的殘余厚度進(jìn)行恢復(fù)[14]。塔河油田西部斜坡區(qū)中—下奧陶統(tǒng)遭受了加里東運(yùn)動(dòng)中期—海西運(yùn)動(dòng)早期等多期次的構(gòu)造和巖溶作用，除了石炭系巴楚組雙峰灰?guī)r段可以代表填平補(bǔ)齊沉積，上覆地層界面多為沉積間斷面或暴露剝蝕面，利用印模法恢復(fù)的區(qū)域構(gòu)造趨勢與實(shí)際出入很大。另外，上奧陶統(tǒng)良里塔格組和桑塔木組的尖滅線在西部與東部的分布趨勢具有較大差異[10]，利用桑塔木組頂面拉平法來恢復(fù)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕的地貌，斜坡區(qū)東部會(huì)出現(xiàn)很大誤差。

綜合考慮殘厚法、印模法、趨勢面法等各種古地貌恢復(fù)方法的利弊[15-16]，通過方法改良及組合，本次研究采用“殘厚趨勢面鏡像與地貌趨勢面組合法”。該方法通過計(jì)算良里塔格組頂與鷹山組白云質(zhì)灰?guī)r段頂之間的地層殘余厚度，并對地層殘余厚度進(jìn)行趨勢平滑、鏡像反轉(zhuǎn)，既可以得到加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶期的宏觀地貌格局，也避免了印模法帶來的多期次沉積間斷和巖溶暴露造成的誤差；在宏觀地貌格局之上疊加組合地貌趨勢面，能有效凸顯深切溝谷、溶丘等微地貌細(xì)節(jié)。該方法能較好地兼顧古構(gòu)造趨勢和微地貌特征，適合在塔河油田西部斜坡區(qū)進(jìn)行加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕古地貌恢復(fù)。

殘余厚度趨勢面鏡像與地貌趨勢面組合法步驟如下：①基于地震層位解釋數(shù)據(jù)確定良里塔格組頂和鷹山組白云質(zhì)灰?guī)r段頂，利用殘厚法恢復(fù)良里塔格組沉積末加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕構(gòu)造趨勢，對殘厚趨勢面進(jìn)行平滑，再對殘厚趨勢面進(jìn)行鏡像反轉(zhuǎn)；②基于地震層位解釋數(shù)據(jù)，將良里塔格組頂進(jìn)行構(gòu)造趨勢面平滑，得到該組頂面巖溶微地貌形態(tài)；③將殘厚趨勢面鏡像方法恢復(fù)的古構(gòu)造趨勢面與構(gòu)造趨勢面恢復(fù)的巖溶微地貌形態(tài)結(jié)合，恢復(fù)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶地貌（圖2a）。

圖2 塔河油田西部斜坡區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕古水文地貌平面分布Fig.2.Plane distribution of hydrogeomorphology of Episode Ⅱof Middle Caledonian movement in the western slope area of Tahe oilfield

考慮塔河油田西部斜坡區(qū)良里塔格組上覆桑塔木組尖滅線附近各組厚度變化較大，且桑塔木組頂面也有地表徑流，以一定時(shí)窗提取的屬性會(huì)產(chǎn)生很多干擾信息，例如RGB混頻成像屬性就會(huì)混淆良里塔格組頂和桑塔木組頂2個(gè)界面的地表徑流信息。本文刻畫良里塔格組地表徑流的方法優(yōu)選了精細(xì)相干分析、古地貌恢復(fù)技術(shù)、趨勢面識(shí)別技術(shù)[17]等，通過精細(xì)相干屬性（圖2b）和趨勢面屬性（圖2c）的提取，對研究區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕地表水系進(jìn)行識(shí)別刻畫（圖2d）。

2.2 古水文地貌發(fā)育特征

研究區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕整體呈現(xiàn)西北高東南低的構(gòu)造格局，與塔河油田主體區(qū)相比較，其地勢坡降不是很明顯。良里塔格組頂面巖溶改造程度具有明顯的分區(qū)現(xiàn)象，二級(jí)地貌可劃分為巖溶臺(tái)地、巖溶斜坡和巖溶盆地，三級(jí)地貌可劃分為溶丘洼地、丘叢溝谷和殘丘平原，利用地貌要素識(shí)別巖溶地表河、巖溶湖泊等（圖2a）。

巖溶臺(tái)地主要分布于研究區(qū)西北部，良里塔格組頂與一間房組頂?shù)慕忉屜辔环浅ＹN近，良里塔格組和恰爾巴克組總厚度為20～100 m，分布于加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕—Ⅲ幕多期巖溶發(fā)育區(qū)，古地形相對較高，三級(jí)地貌主要為溶丘洼地，地表徑流主要發(fā)育樹枝狀水系，河流寬度200～300 m，河流下切深度相對較小，為20～40 m，局部地表水系切穿良里塔格組和恰爾巴克組至可溶層一間房組（圖3）。

圖3 塔河油田西部斜坡區(qū)巖溶臺(tái)地平行暗河方向地震剖面、波阻抗剖面及空間雕刻圖Fig.3.Seismic section,wave impedance section and spatial depiction of the karst platform in the western slope area of Tahe oilfield in the direction parallel to the underground river

巖溶斜坡三級(jí)地貌為丘叢溝谷，表現(xiàn)為低幅度溶丘、巖溶溝谷的組合，地表水系非常發(fā)育，平面上發(fā)育6條主干水系（R1—R6）（圖2d）。巖溶溝谷由地表河流溶蝕、側(cè)向遷移和深切形成，局部見河道蛇曲遷移，總體為北北西—南南東向的順直巖溶地表河。巖溶溝谷深切良里塔格組（圖4），反映該區(qū)遭受加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕的構(gòu)造抬升，排泄基面大幅度幕式下降，造成地表河的下切溶蝕。斜坡區(qū)巖溶地表河北段多呈現(xiàn)樹枝狀，南段多匯入臺(tái)緣附近的巖溶湖泊，總體北段下切深度大，局部地表河深度可達(dá)150 m，河谷最寬處達(dá)到1 500 m，南段下切深度相對淺，而寬度相對大，深切地表徑流由深切溝谷逐漸過渡為寬淺的巖溶湖泊，表明越靠近南部臺(tái)緣區(qū)垂向切蝕能力越弱。

圖4 塔河油田西部斜坡區(qū)巖溶斜坡巖溶洞穴發(fā)育特征剖面Fig.4.Development characteristics of karst caves in the western slope area of Tahe oilfield

良里塔格組臺(tái)緣以南的良里塔格組減薄，泥質(zhì)含量增加[18]，加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶期處于巖溶盆地，主要為殘丘平原，地勢較為平緩，地表徑流欠發(fā)育，垂向溶蝕作用很弱，與斜坡區(qū)深切溝谷區(qū)別很大。結(jié)合臺(tái)緣南、北的水文地貌特征的差異，認(rèn)為臺(tái)緣以南巖溶基準(zhǔn)排泄區(qū)（海平面）接近地表。

3 古水文地貌對洞穴發(fā)育的控制作用

3.1 鉆井巖溶洞穴發(fā)育特征

前人研究認(rèn)為，在良里塔格組覆蓋區(qū)，加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅰ幕形成的喀斯特縫洞保存條件相對較差[19]，對油氣貢獻(xiàn)能力有限，中—下奧陶統(tǒng)巖溶作用受加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅰ幕和Ⅱ幕不整合面所控制，具層控分布[20]；加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕和Ⅲ幕，巖溶水順斷裂和裂縫溶蝕鷹山組，對洞穴發(fā)育也有貢獻(xiàn)[21]。

綜合分析覆蓋區(qū)最新鉆井、錄井、巖心和測井資料，對鉆遇溶洞進(jìn)行識(shí)別和統(tǒng)計(jì)（表1），在中—下奧陶統(tǒng)中，洞穴在一間房組頂面下0～400 m 垂向空間內(nèi)皆有發(fā)育。覆蓋區(qū)中—下奧陶統(tǒng)洞穴具有如下分布特征（圖5a）。

表1 塔河油田西部斜坡區(qū)不同二級(jí)巖溶地貌鉆遇巖溶洞穴統(tǒng)計(jì)Table 1.Statistics of karst caves encountered in secondary karst landforms in the western slope area of Tahe oilfield

（1）總體覆蓋區(qū)鉆遇淺層巖溶洞穴最多，中、深層洞穴遞減，可能與鉆井鉆遇淺層洞穴后無法加深鉆進(jìn)有關(guān)。有6 口井鉆遇良里塔格組溶洞。125口井鉆遇淺層洞穴（一間房組界面下0～60 m），46 口井鉆遇中層洞穴（一間房組界面下60～120 m），35 口井鉆遇深層洞穴（一間房組界面下大于120 m）。

（2）從中、深層溶洞平面分布看，西北部巖溶臺(tái)地鉆遇深部洞穴最多，南部巖溶斜坡深部洞穴減少。巖溶臺(tái)地有20口井鉆遇淺層洞穴，有4口井鉆遇中層洞穴，有20口井鉆遇深層洞穴；巖溶斜坡有86口井鉆遇淺層洞穴，有33口井鉆遇中層洞穴，有14口井鉆遇深層洞穴；巖溶盆地有19 口井鉆遇淺層洞穴，有9 口井鉆遇中層洞穴，有1口井鉆遇深層洞穴。

（3）加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕水系對巖溶洞穴分布控制作用明顯，尤其巖溶斜坡水系周圍巖溶洞穴集中發(fā)育，其中對淺層洞穴的影響更加明顯（圖5a）。淺層溶洞（0～60 m）多沿溝谷或周緣分布，鉆遇溶洞個(gè)數(shù)與水系發(fā)育規(guī)模有關(guān)：R1流域鉆遇淺層洞穴最多為15個(gè)，R5流域有13個(gè)，R2流域有7個(gè)，R4流域有7個(gè)，R3流域有2個(gè)。

3.2 巖溶洞穴刻畫分布特征

對塔河油田巖溶洞穴網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測識(shí)別，可利用振幅變化率、平均絕對振幅屬性、疊后波阻抗反演、張量屬性[5，17]等。碳酸鹽巖地層發(fā)育大于10 m 以上洞穴，洞穴與圍巖的波阻抗差異會(huì)形成強(qiáng)串珠反射特征。隨著高精度地震資料的采集處理，波阻抗定洞頂?shù)娜帧⑷夹g(shù)[22-23]在塔河油田取得較好的應(yīng)用效果。

通過選取合適的平均絕對振幅屬性時(shí)窗，結(jié)合地震剖面和波阻抗剖面，對塔河油田西部斜坡良里塔格組（圖5b）和一間房組（圖5c）的巖溶洞穴網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行刻畫。從洞穴的刻畫結(jié)果來看，覆蓋區(qū)的洞穴形態(tài)和規(guī)模具有明顯水文地貌控制特征：①良里塔格組和恰爾巴克組作為相對隔水層，沿溝谷分布的強(qiáng)振幅和鉆井都表明上述地層也發(fā)育巖溶洞穴（圖5b），且上覆奧陶系洞穴與一間房組洞穴（圖5c）在垂向上重合度較高，表明上部和下部洞穴存在成因關(guān)聯(lián)；②巖溶臺(tái)地良里塔格組和恰爾巴克組總厚度小，暗河巖溶系統(tǒng)十分發(fā)育，斜坡區(qū)巖溶發(fā)育程度與地表溝谷關(guān)系密切，巖溶盆地巖溶發(fā)育程度受控于走滑斷裂，平面呈線狀分布（圖5b、圖5c）；③地表溝谷與深部斷裂相交處，斜坡區(qū)洞穴發(fā)育程度最高（圖5d）。

圖5 塔河油田西部斜坡區(qū)巖溶洞穴平面分布Fig.5.Plane distribution of karst caves in the western slope area of Tahe oilfield

巖溶臺(tái)地主要發(fā)育地下暗河洞穴體系，一個(gè)地下流域看作一個(gè)物質(zhì)與能量的輸入-輸出系統(tǒng)[24]，地下暗河這類開放洞穴系統(tǒng)的補(bǔ)（流入）、徑流、排（輸出）3個(gè)要素缺一不可。良里塔格組和恰爾巴克組作為隔水層，其尖滅線附近易發(fā)育側(cè)向輸入式的洞穴系統(tǒng)，有利于形成覆蓋層之下的一間房組含水層中發(fā)達(dá)而有序化的洞穴系統(tǒng)。暗河一般是（或曾經(jīng)是）重要地表水道或排泄基準(zhǔn)面的邊緣[24]，一般發(fā)育在河水面以下50～120 m 范圍內(nèi)[25]。受地表溝谷排泄基準(zhǔn)面和上覆隔水層的綜合影響，巖溶臺(tái)地的暗河總體沿北西—南東向展布，平面結(jié)構(gòu)樣式分支系統(tǒng)不發(fā)育，巖溶臺(tái)地暗河泄水口與巖溶斜坡主干地表水系R1 相連（圖3）。巖溶臺(tái)地還發(fā)育垂向流入洞穴-斷控巖溶洞穴-區(qū)域排泄基準(zhǔn)面的地下水巖溶系統(tǒng)（圖6a）。巖溶臺(tái)地北部薄覆蓋區(qū)地表徑流具備補(bǔ)給能力，局部地表徑流可切穿良里塔格組、恰爾巴克組至一間房組，為暗河提供巖溶水的補(bǔ)給，巖溶通道由地表河轉(zhuǎn)換為暗河（圖6b）。巖溶臺(tái)地南部地表徑流與斷裂的交匯處，垂向溶蝕作用造成隔水層變薄，斷裂破碎致使上下導(dǎo)通能力增強(qiáng)，大部分地表巖溶水隨斷裂下滲造成垂向溶蝕范圍擴(kuò)大，巖溶地下水以斷溶體的形式形成區(qū)域深循環(huán)。

圖6 塔河油田西部斜坡區(qū)巖溶臺(tái)地巖溶洞穴發(fā)育特征剖面Fig.6.Development characteristics of karst caves in karst platform in the western slope area of Tahe oilfield

巖溶斜坡受良里塔格組、恰爾巴克組等隔水層的圍限，中—下奧陶統(tǒng)發(fā)育埋藏型巖溶系統(tǒng)。巖溶斜坡地表溝谷基本沒有深切至一間房組，說明淺層地下水主要通過垂向斷裂向深部運(yùn)動(dòng)，巖溶地下水向深循環(huán)以斷溶體的形式向臺(tái)緣以南的遠(yuǎn)基準(zhǔn)面排泄[26]。

從平面上看（圖5c），巖溶斜坡除了R1和R6 受走滑斷裂體系影響較大外，R2、R3、R4和R5的流入型洞穴體系與地表徑流較密切。R2 的地表徑流發(fā)育于AD4 井—TP8 井區(qū)域，該區(qū)洞穴型儲(chǔ)集層多發(fā)育于地表溝谷之下，表明加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕良里塔格組地表徑流為下伏一間房組巖溶系統(tǒng)提供巖溶水補(bǔ)給。巖溶斜坡地表徑流向南匯流進(jìn)入南部臺(tái)緣，受臺(tái)緣帶狀封擋形成一系列巖溶湖泊，巖溶湖泊水體的匯聚有利于下伏一間房組洞穴發(fā)育，可見東西向強(qiáng)巖溶洞穴條帶。從地震剖面上看（圖4），流入型洞穴多發(fā)育在溝谷底部，良里塔格組可見強(qiáng)串珠反射特征，向下貫通至一間房組內(nèi)幕發(fā)育強(qiáng)串珠或排狀反射特征，總體呈階梯狀逐階向下發(fā)育，終止于鷹山組白云質(zhì)灰?guī)r段頂面，蓬萊壩組頂和寒武系也可能為區(qū)域止溶面。一間房組洞穴在淺層相對深層更為發(fā)育，表現(xiàn)為淺層洞穴反射強(qiáng)而連續(xù)性好，深層洞穴沿地勢坡降地下巖溶流線收斂，總體呈現(xiàn)順坡降“下行”斷控巖溶特征。

巖溶盆地相對巖溶強(qiáng)度較巖溶斜坡弱，地表徑流不發(fā)育，垂向溶蝕作用較弱，巖溶盆地隔水層的總厚度只有20 m 左右，中—下奧陶統(tǒng)可溶層中地下水通過斷裂帶以上升泉的形態(tài)排泄。平面上看巖溶洞穴分布受斷裂控制明顯（圖5d），形成北北西—南南東向、北北東—南南西向線狀排列，順斷裂帶的地震剖面顯示，鷹山組白云質(zhì)灰?guī)r段頂面之上巖溶洞穴更為發(fā)育，深部洞道相對更強(qiáng)且更連續(xù)，沿地勢坡降淺層洞穴發(fā)散分布，連續(xù)性變差（圖7），總體呈現(xiàn)順坡降“上行”斷控巖溶特征。

圖7 塔河油田西部斜坡區(qū)巖溶盆地巖溶洞穴發(fā)育特征剖面Fig.7.Development characteristics of karst caves in karst basin in the western slope area of Tahe oilfield

3.3 古水文地貌對洞穴發(fā)育控制作用

巖溶地貌、巖溶水通道結(jié)構(gòu)樣式、水動(dòng)力特征和產(chǎn)匯流機(jī)制控制著古巖溶洞穴的分布[27]。對于研究區(qū)良里塔格組覆蓋下的加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕碳酸鹽巖巖溶，巖溶系統(tǒng)重要的環(huán)節(jié)為巖溶水的排泄形式。排水基準(zhǔn)面歸納為河流排泄基準(zhǔn)面、跨流域的遠(yuǎn)排泄基準(zhǔn)面等[25，28]。遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄定義為：在斜坡地貌的地表水河流對巖溶水的通流排泄難以起控制作用時(shí)，巖溶水通過深部通流（暗河或區(qū)域性斷裂）向更遠(yuǎn)處的低基準(zhǔn)面適應(yīng)[28]。西部斜坡覆蓋區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶排泄方式主要有河流深切割排泄和遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄。

巖溶臺(tái)地處于巖溶相對地勢高區(qū)，臺(tái)地區(qū)的地表水系受地下水系的巖溶水襲奪而成為干谷，巖溶水從地表流入地下，并在地下形成暗河管道，而地表徑流相對停滯，其發(fā)育程度遠(yuǎn)不如巖溶斜坡。巖溶臺(tái)地巖溶水來自北部剝蝕區(qū)和大氣淡水，地下水系統(tǒng)主要為地下暗河和斷控巖溶管道，巖溶水排泄方式為巖溶臺(tái)地坡折處的深切割河流（如R1）。巖溶斜坡無明顯坡折區(qū)，加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕的深切地表徑流均未切穿至一間房組頂面，說明地表徑流無法發(fā)揮一間房組含水層巖溶水的通流排泄，因而無法在一間房組中形成開放巖溶環(huán)境下的暗河系統(tǒng)。多數(shù)巖溶水只能通過北西—南東向、北東—南西向共軛走滑斷裂體系去適應(yīng)臺(tái)緣南部的遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄，即巖溶盆地的海平面。巖溶斜坡區(qū)以深切河谷為排泄基準(zhǔn)面的暗河巖溶系統(tǒng)只可能發(fā)育于良里塔格組中，這與哈拉哈塘地區(qū)良里塔格組巖溶現(xiàn)象相似[12]。巖溶斜坡巖溶水補(bǔ)給來自地表徑流和北部臺(tái)地，地下水系統(tǒng)主要為斷控巖溶管道，巖溶水排泄方式為走滑斷裂系統(tǒng)下的遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄。巖溶盆地為北部巖溶臺(tái)地和巖溶斜坡的可溶層巖溶水的遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄區(qū)。該區(qū)良里塔格組和恰爾巴克組并非有效的透水層，但以下因素有利于承壓巖溶水在巖溶盆地的排泄：隔水層總厚度相對斜坡薄，僅20 m 左右；區(qū)內(nèi)走滑斷裂體系非常發(fā)育，斷裂可作為巖溶水的有效排泄通道；在桑塔木組頂面構(gòu)造拉平情況下，巖溶臺(tái)地到巖溶盆地的地勢落差達(dá)到300 m，巖溶盆地的承壓巖溶水具備足夠強(qiáng)的水頭壓力驅(qū)動(dòng)向地表排泄。

基于不同水文地貌背景下巖溶水補(bǔ)給、地下巖溶路徑和排泄方式的差異分析，建立了塔河油田西部斜坡區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶洞穴發(fā)育模式（圖8）。

圖8 塔河油田西部斜坡區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶洞穴發(fā)育模式Fig.8.Development model of karst caves of EpisodeⅡof the Middle Caledonian movement in the western slope area of Tahe oilfield

巖溶臺(tái)地的巖溶水補(bǔ)給方式為側(cè)向和垂向補(bǔ)給，排泄方式主要為河流深切割排泄，遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄次之。側(cè)向補(bǔ)給、深部暗河和河流深切割排泄的組合形成了“開放型”暗河巖溶系統(tǒng)，垂向補(bǔ)給、斷控巖溶和遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄的組合形成了巖溶臺(tái)地埋藏型斷控巖溶系統(tǒng)。

巖溶斜坡隨著區(qū)域排泄基準(zhǔn)面的下降，水系側(cè)向侵蝕轉(zhuǎn)化為垂向溶蝕侵蝕，發(fā)育一系列北北西—南南東走向的深切溝谷，中—下奧陶統(tǒng)巖溶系統(tǒng)的巖溶水補(bǔ)給主要來自地表徑流。巖溶斜坡排泄方式為區(qū)域性斷裂控制下的遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄。地表徑流垂向補(bǔ)給、下行斷控巖溶和遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄的組合形成了“下降型”埋藏型斷控巖溶系統(tǒng)。

巖溶盆地良里塔格組頂接近海平面，為巖溶臺(tái)地和巖溶斜坡可溶層巖溶水的遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄區(qū)，承壓巖溶水在該區(qū)域的走滑斷裂帶以上升泉的形態(tài)排泄，形成可溶層補(bǔ)給、上行斷控巖溶和上升泉排泄的“上升型”埋藏型斷控巖溶系統(tǒng)。

針對塔河油田西部上奧陶統(tǒng)覆蓋區(qū)的巖溶模式研究，前人提出塔河油田南部的緩流巖溶模式，認(rèn)為塔北古隆起臺(tái)地、斜坡大氣淡水側(cè)向水流供給，在地下水頭壓力驅(qū)動(dòng)下，沿走滑斷裂系統(tǒng)向覆蓋區(qū)下滲、向深部發(fā)生緩慢移動(dòng)，下降流體不斷沿?cái)嗔褞蛏畈壳治g，形成具有一定規(guī)模并呈線型分布的斷溶體[9]。

本文巖溶洞穴發(fā)育模式與“緩流巖溶模式”不同之處在于：①巖溶期存在差異，“緩流巖溶模式”主要發(fā)育于加里東運(yùn)動(dòng)晚期—海西運(yùn)動(dòng)早期，該巖溶期巖溶斜坡上覆厚層桑塔木組，托普臺(tái)地區(qū)桑塔木組厚度達(dá)657 m[29]，本文模式側(cè)重于加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕巖溶作用；②“緩流巖溶模式”基本不受排泄基準(zhǔn)面的控制，本文模式巖溶水排泄方式主要為河流深切割基準(zhǔn)排泄和遠(yuǎn)基準(zhǔn)排泄；③含水介質(zhì)結(jié)構(gòu)及流速存在差異，“緩流巖溶模式”為裂隙-溶隙中巖溶水以層流進(jìn)行緩慢流動(dòng)，本文的巖溶洞穴發(fā)育模式中，巖溶臺(tái)地暗河為大溶隙-溶道的快速水流，承壓區(qū)埋藏溶道主要以紊流的管流形態(tài)流動(dòng)[30]。

4 結(jié)論

（1）塔河油田良里塔格組覆蓋區(qū)巖溶臺(tái)地以溶丘洼地為主，巖溶洞穴以暗河為主；巖溶斜坡以丘叢溝谷為主，垂向侵蝕作用發(fā)育形成深切溝谷；良里塔格組臺(tái)緣南部巖溶盆地接近區(qū)域排泄基準(zhǔn)面，以殘丘平原為主，地表徑流不發(fā)育。

（2）在水文地貌控制下，巖溶臺(tái)地發(fā)育大型連續(xù)的暗河洞穴網(wǎng)絡(luò)，巖溶斜坡發(fā)育受地表徑流控制的斷控巖溶洞穴體系，巖溶盆地發(fā)育沿?cái)嗔殉示€型分布的巖溶洞穴。

（3）針對塔河油田加里東運(yùn)動(dòng)中期Ⅱ幕水文地貌特征，提出了巖溶臺(tái)地的“開放型”暗河巖溶模式、巖溶斜坡的“下降型”埋藏型斷控巖溶模式和巖溶盆地的“上升型”埋藏型斷控巖溶模式。良里塔格組覆蓋區(qū)洞穴發(fā)育模式的提出為進(jìn)一步深化縫洞型儲(chǔ)集層預(yù)測和滾動(dòng)開發(fā)提供了地質(zhì)依據(jù)。