碳酸盐岩变形带特征及其与油气关系——以塔里木盆地下古生界为例

邬光辉, 陈志勇, 郭群英

(1.中山大学 海洋学院, 广东 广州 510006; 2.中国石油 勘探开发研究院, 北京 100083; 3.中国石油 塔里木油田公司, 新疆 库尔勒 841000)

碳酸盐岩变形带特征及其与油气关系
——以塔里木盆地下古生界为例

邬光辉1, 陈志勇2, 郭群英3

(1.中山大学 海洋学院, 广东 广州 510006; 2.中国石油 勘探开发研究院, 北京 100083; 3.中国石油 塔里木油田公司, 新疆 库尔勒 841000)

深入了解变形带的差异性对碳酸盐岩储层渗流作用与油气勘探开发研究具有重要意义。通过野外露头、井下岩心的宏观与微观特征分析, 发现塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变 形带发育, 存在压实变形带、剪切变形带和膨胀变形带等 3 类成因变形带。根据变形带的发育演化特征可以进一步划分为 8 种类型: 压实变形带又可分为解聚压实变形带、碎裂压实变形带和压溶压实变形带 3 种类型; 解聚剪切变形带、碎裂剪切变形带和胶结剪切变形带则是 3 种常见的剪切变形带; 膨胀变形带包括碎裂膨胀变形带和胶结膨胀变形带。不同类型变形带特征各异, 以解聚压实变形带与碎裂剪切变形带最发育, 各类变形带呈现从解聚型向剪切型和胶结型演变的趋势。不同于碎屑岩变形带渗透性急剧降低, 塔里木盆地碳酸 盐岩变形带的物 性与围岩差别较 小, 不同次级类型变形带渗流特征不同, 局部孔隙发育, 并影 响油气储层非均 质性。受控于溶蚀、破裂与白云石化等三种后期改造作用, 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩发育高渗透变形带, 可能形成有效渗流通道。

碳酸盐岩; 变形带; 分类; 高渗透; 储层

变形带(deformation band)是高孔隙岩石中常见的一种特殊的板状变形构造(Fossen et al., 2007), 为局部应变的薄层带, 具有小型断层状结构, 宽度大约数毫米, 呈单一带状、簇状展布。变形带通常有比较小的剪切位移, 一般为几毫米到几厘米, 并有部分压实作用, 但缺少断裂与裂缝的独立的、连续的破裂面(Fossen et al., 2007; Faulkner et al., 2010)。变形带可以形成于伸展、挤压与走滑等多种构造背景, 多分布在高孔隙砂岩中(Fossen and Bale, 2007)。近年来, 微观研究、实验与数值研究等从不同方面揭示了变形带的不同作用机制(Fossen et al., 2007;韩国锋等, 2011; Cilona et al., 2012), 在脆性、延性和脆-延性转换阶段都具有与低孔隙岩石变形不同的微观机制。变形带主要通过扩张、剪切和/或压实过程中的颗粒滑动、转动和/或破裂发生颗粒重组而形成 (Schultz and Siddharthan, 2005; Cilona et al., 2012)。孔隙型碳酸盐岩变形带可以通过孔隙坍塌、颗粒旋转和/或滑动调节体积和/或剪切应变, 在先期阶段的变形中压溶有助于形成窄碎裂区(Tondi et al., 2012; Cilona et al., 2012)。矿物、颗粒大小、颗粒形状、颗粒类型、胶结作用的级别和类型、孔隙度及围压等许多因素影响变形机制, 形成多种类型的变形带(Fossen and Bale, 2007; Faulkner et al., 2010)。

变形带不仅类型多样、变形机制复杂, 而且影响流 体流 动 , 并 造成储 层的非 均质性 , 是 近期岩 石物理研究的热点, 在油气地质研究中也引起关注(Sternlof et al., 2004; Rath et al., 2011)。变形带与油气关系密切, 一般认为砂岩储层中变形带孔隙度和渗透率比围岩低 2～3 个数量级(Fossen et al., 2007; Aydin and Ahmadov, 2009; Cilona et al., 2012), 变形带多是阻碍流体流动, 并在油气聚集过程中起封盖作用(Parry et al., 2004; Sample et al., 2006; Fossen et al., 2007; Exner et al., 2013)。近期研究表明, 变形带也并非都是低渗透带, 尤其是碳酸盐岩(Cilona et al., 2012; 邬光辉等, 2012)。这类特殊现象尚未引起重视,缺少系统的构造成岩作用研究(Eichhubl et al., 2010),尤其是后期改造作用有待深入。

本文在野外露头、井下岩心与薄片观察研究的基础上, 对塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带进行了详细分类, 并论述不同类型变形带的基本特征,对比分析不同类型变形带的渗流作用, 并开展高渗透变形带成因探讨。

1 地质背景

塔里木盆地寒武系-奥陶系海相碳酸盐岩分布面积达 240000 km2, 厚度逾 2000 m, 具有多套储盖组合与含油气层段, 油气资源丰富(贾承造, 2009;杜金虎, 2010)。目前发现的碳酸盐岩油气主要分布在塔北隆起与塔中隆起斜坡地区, 形成三级油气地质储量近 50 亿吨油当量的碳酸盐岩大油气区, 其中轮南-塔河油田、塔中北斜坡凝析气田分别是我国最大的海相碳酸盐岩油田与凝析气田。

塔里木盆地碳酸盐岩纵向上主要分布在奥陶系,以风化壳型、礁滩型非构造油气藏为主, 形成大面积复合连片、沿古隆起斜坡广泛分布的碳酸盐岩油气区(康玉柱, 2007; 邬光辉等, 2009; 杜金虎, 2010;赵文智等, 2012)。碳酸盐岩储集空间主要为次生溶蚀孔洞与裂缝, 沿不同级别层序界面复杂分布(李建交等, 2009; 杜金虎, 2010; Zhou et al., 2010)。碳酸盐岩具有多期油气充注与调整, 呈现油气相态与物性的多样性与“下气上油”的分布特性(杜金虎, 2010; Li et al., 2010)。不同于碳酸盐岩孔隙型储层, 塔里木盆地碳酸盐岩油气水产出变化大, 同一部位、同一口井都可能出现不同的生产特征, 油气产量有比较稳定的、缓慢下降的, 也有周期性变化的、产量忽高忽低的。在生产过程中油气的初始产量高, 但多数井产量递减快、稳产难。轮古地区的递减率达 20%以上, 塔河油田也是如此(杜金虎, 2010), 产量递减率高是塔里木盆地碳酸盐岩油气藏的典型特征, 仅约 20%的高效井支撑 70%以上油气产量。

2 变形带特征

变形带 形成于多 种 构造背景 , 类 型 多样(Fossen et al., 2007)。不同的划分原则可能出现不同的变形带分类方案, 一般根据变形机制分为压实变形带(compaction band)、剪切变形带(shear band)和膨胀变形带(dilation band)三大类(Schultz and Siddharthan, 2005; Cilona et al., 2012)。由 于塔里木盆地碳酸盐岩变形带复杂多样, 本文在三大类变形带成因机制的基础上, 结合变形带演变特征进一步划分次级类型。

2.1 压实变形带

压实变形带是碳酸盐岩中常见的一种类型(Fossen and Bale, 2007), 受控压实 作用, 多顺层发生颗粒的流动、变形, 以及颗粒边界溶解, 压实过程中孔隙度降低很快(Charalampidou et al., 2011; Chemenda et al., 2012), 纯压实带较少见, 很少有扩张带存在(Fossen et al., 2007; Aydin and Ahmadov, 2009)。塔里木盆地下古生界颗粒碳酸盐岩埋藏过 程 中, 受 压实作 用与 岩 石组 构的差 异, 也 发育压实变形带。根据压实变形带的特征可分为解聚压实变形带(disaggregation compaction band)、碎裂压实变形带(cataclastic compaction band)和压溶压实变形带(pressolution compaction band)三种类型(图 1)。

在成岩早期的压实过程中, 由于碳酸盐岩颗粒间存在一定的孔隙空间(图 1a), 可以通过颗粒的旋转与颗粒之间的错动发生重组, 形成颗粒长轴的顺层 排 列 , 可 以 称 之 为 解 聚 变 形 带 (Fossen et al., 2007)。不同于砂岩中的解聚变形带, 塔里木盆地碳酸盐岩解聚压实变形带中颗粒虽然压实紧密, 但没有出现颗粒的碎裂, 颗粒从悬浮状态逐渐演变到线接触, 压实程度逐渐增大, 并有少量泥质析出。比较多见的是局部颗粒发生少量溶解作用, 并出现碳酸盐岩胶结, 孔隙快速降低, 形成致密的薄层胶结带, 宽度一般在数毫米之内。受控多旋回沉积差异,造成碳酸盐岩颗粒的成分、结构与构造的频繁变化,在多阶段差异压实作用下, 解聚压实变形带是塔里木盆地碳酸盐岩中比较常见的一种类型。

图 1 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩压实变形带Fig.1 The compactional bands of the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin

在较大埋深与较强的压实作用下, 紧密的压实颗粒之间可能产生颗粒的破碎作用, 形成碎裂压实变形带(图 1b)。碎裂岩大小不一, 颗粒分选与磨圆程度都很差, 仅局部受后期溶蚀作用出现磨圆度增高。塔里木盆地碳酸盐岩中碎裂压实变形带宽度较大, 可能宽达数厘米, 远比一般砂岩中的变形带宽。由于变形带碎裂细粒物多, 也发生颗粒重组与孔隙充填, 其间孔隙空间快速降低。碎裂变形带也是后期胶结作用比较严重的区域, 在塔中地区奥陶系碳酸盐岩中常见 2～3 期方解石胶结, 呈斑点或斑块状零星分布。在缺少后期的裂缝与溶蚀作用下, 塔里木盆地碳酸盐岩碎裂压实变形带孔隙空间几乎全充填。

碳酸盐岩中压实变形带多沿层发育(图 1c), 在层间出现局部颗粒的紧密压缩与变形, 并出现颗粒的部分压溶, 其间可能出现颗粒的旋转与少量的破碎, 部分溶蚀的颗粒与细粒的泥质积聚形成薄层变形带, 从而形成压溶压实变形带。在多薄层变形颗粒与泥质相对较多的部位有较大的变形宽度, 其间可能有横向的流动。变形带在进一步的压实过程中可能出现水平缝合线, 颗粒间发生明显的压溶作用,并出现低幅度的锯齿缝合线, 通常缝合线较宽、泥质含量较少。这类压实变形带多出现在成岩早期, 为致密不规则条带, 孔渗快速降低, 阻碍流体流动。

2.2 剪切变形带

在剪切作用下, 通过颗粒横向滚动变形形成的剪切变形带是最多见的一种类型(Fossen et al., 2007; Tondi et al., 2012)。塔里木盆地下古生界海相碳酸盐岩经历多期、多种类型的构造作用, 发育解聚剪切变形带(disaggregation shear band)、碎裂剪切变形带(cataclastic shear band)与胶结剪切变形带(cementation shear band)等多种类型(图 2)。

碳酸盐岩颗粒沿剪切作用方向发生颗粒的旋转或滚动, 造成局部狭窄条带内的剪切变形, 在高孔隙层段可能发生解聚型剪切变形带(图 2a)。剪切变形带的颗粒滑动可能形成整体的位错, 形成一定位移的颗粒流(Fossen et al., 2007; Cilona et al., 2012),但不是裂缝的单一破裂面。加里东中晚期, 塔里木盆地寒武系-奥陶系碳酸盐岩处于成岩早期, 受区域构造挤压作用, 有利于形成解聚型剪切变形带。由于构造作用的持续加强, 解聚型剪切变形带容易发生破裂, 形成碎裂剪切变形带或是沿层破裂形成裂缝。塔中奥陶系碳酸盐岩后期裂缝带中见到早期颗粒变形的形迹, 可能是从解聚型剪切变形带演变而来。

图 2 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩剪切变形带Fig.2 The shear bands of the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin

随着剪切作用的加强, 碳酸盐岩颗粒发生破碎,产生碎裂岩, 容易形成碎裂剪切变形带(图 2b)。通常中间核部较细, 近原岩部位颗粒较粗, 基质减少。塔里木盆地碳酸盐岩变形带中, 碎裂剪切变形带可能形成相对较宽的条带, 不同于碎屑岩(Fossen et al., 2007)。剪切带中一般比较致密, 多有一定的压实作用。碎裂剪切变形带也是微小裂缝发育的有利部位(图 2b), 沿断裂带甚至发育成为大型的破碎带。虽然这类变形带通常致密, 并经受强烈的成岩胶结作用,由于有裂缝的发育, 并经受一定的溶蚀作用, 在局部区段也可能形成有效的渗流通道。受控多期、多性质的构造运动, 碎裂剪切变形带在塔里木盆地下古生界碳酸盐岩中普遍发育。

砂岩变形带中溶蚀作用较弱、胶结作用较少,相对研究比较少(Exner et al., 2013)。而塔里木盆地下古生界碳酸盐岩在漫长的成岩过程中, 经历多期溶蚀与胶结作用(杜金虎, 2010; 赵文智等, 2012),对变形带具有明显的改造作用。岩心与薄片观察发现, 塔里木盆地碳酸盐岩变形带溶蚀与胶结作用普遍, 可以出现在各种类型变形带发育的任何阶段,剪切变形带中尤其发育。其中溶蚀与胶结往往相伴生, 溶蚀作用可以造成碳酸盐岩剪切变形带的扩张,而胶结作用可以保持变形带的空间, 从而形成胶结剪切变形带(图 2c)。剪切变形带扩张过程中, 往往沿一侧发生溶蚀与胶结沉淀, 缝壁可以见到早期剪切作用的碎裂岩或泥质(图 2c), 其中方解石多不均一,可能是沉淀期有构造作用影响。由于有胶结物的充填支撑, 多形成较宽的变形带, 宽度可能达数厘米。这类变形带多不规则, 横向变化大。成岩早期变形带的胶结作用发育, 充填严重, 缺少孔隙。晚期变形带溶蚀孔洞中胶结沉淀多形成半充填, 而且局部不均一处也容易发生后期再溶蚀, 形成局部孔隙发育。

2.3 膨胀变形带

膨胀变形带多发生在拉张构造背景(Fossen et al., 2007; Exner et al., 2013), 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩也有少量发育(图 3)。

虽然塔里木盆地下古生界碳酸盐岩沉积后, 长期处于克拉通内挤压背景, 但当碳酸盐岩抬升暴露时, 由于压力卸载与褶皱, 也会形成局部伸展应力场。碳酸盐岩颗粒受拉张作用, 可能形成局部的拉张 碎 裂 , 形 成 较 宽 的 碎 裂 膨 胀 变 形 带 (cataclastic dilation band)(图 3a)。变形带出现碎裂岩化, 泥-粉晶基质增多, 颗粒大小不均、分选差。其中微小裂缝发育, 见继承发育的后期裂缝。碎裂膨胀变形带充填严重, 并经历后期的压实, 整体致密, 渗透性降低明显, 多形成流体障碍。

在地下成岩环境, 当岩石拉张变形时, 往往伴随溶蚀与胶结作用, 形成胶结膨胀变形带(图 3b)。当碳酸盐岩颗粒膨胀碎裂的同时, 随着孔隙空间的增长与构 造抬升 , 形 成流体 进入的 低势 区 , 可 能发生一定的溶蚀作用, 随后出现强烈的胶结沉淀, 最终大部分缝隙为碳酸盐岩胶结。这类变形带多不规则,可能形成较宽的溶蚀与胶结带。由于细粒碳酸盐岩较易溶解, 生成较粗的方解石或白云石, 其间发育少量晶间孔隙, 具有一定的渗透性。

综上所述, 塔里木盆地碳酸盐岩发育压实类、剪切类与膨胀类三大类变形带, 根据变形特征可以进一步细分为 8 种类型, 其中以解聚压实变形带和碎裂剪切变形带最为发育。各类变形带都有从解聚型 → 碎 裂 型 → (溶 蚀 )胶 结 型 演 变 的 趋 势 (图 4),在 进 一 步 的 构 造 作 用 下, 最 后 可 能 发 展 成 为 裂 缝,以至大型的断裂带。由于塔里木盆地经历多期构造运动与复杂的成岩演化, 早期的变形带容易继承性发育, 演化成为变形更强烈的类型, 或是转化成裂缝, 形成多期多类型的叠加。

图 3 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩膨胀变形带Fig.3 The dilational bands of the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin

图 4 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带演化模式Fig.4 The evolution model of deformation bands for the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin

3 变形带渗流作用

3.1 变形带渗流的差异性

不同于裂缝, 由于变形带造成颗粒的变形与碎裂, 形成致密带, 变形带孔隙度和渗透率一般认为比围岩低, 渗透率可降低 0～6 个数量级, 一般为 2～3个数量级(Fossen et al., 2007; Aydin and Ahmadov, 2009; Cilona et al., 2012)(图 5)。由于变形带成分、结构、孔隙度及应力场等因素影响(Fossen et al., 2007; Cilona et al., 2012), 变形带可能表现出渗流作用的巨大差异。受变形带的空间分布、横向变化等因素影响, 一般认为在油气藏尺度上变形带阻碍流体流动作用很小(Fossen et al., 2007; Exner et al., 2013), 很难证实 变 形带对油层中流体的 流 动有显著影响。

图 5 围岩渗透率与变形带渗透率 的交会关系(Fossen and Bale, 2007)Fig.5 Permeability of the host rock plotted against that of deformation bands

通过塔里木盆地碳酸盐岩宏观与微观变形带的分析, 大多数变形带以低渗透特征出现, 表现出阻碍流体运动的特征(图 1a, 1c, 2a, 2c, 3a)。受颗粒旋转或滑动、剪切、溶蚀与胶结作用等不同因素的影响, 不同类型变形带的物性差异明显(表 1)。由于下古生界碳酸盐岩长期深埋, 上覆地层压实作用强烈,而且后期的溶蚀与裂缝改造作用较弱, 压实变形带多以孔渗的降低为主, 仅少量碎裂压实变形带中的微裂缝可能形成局部渗流通道。虽然压实变形带多为致密层, 但后期的溶蚀容易沿变形带两侧的孔隙发生, 变形带可能形成局部流体运移的底板, 造成流体的顺层流动, 形成溶蚀的孔洞层(图 1a)。在剪切作用下, 解聚剪切变形带通过颗粒的旋转滑动而形成, 多造成颗粒排列紧密, 形成低孔渗带。碎裂剪切变形带中颗粒破碎形成的微裂缝, 以及粒间的裂缝可能形成较好的渗流通道(图 2b), 并且容易成为后期溶蚀的有利部位, 也可能形成裂缝的继承性发育。因此, 这种类型的变形带渗透性相对较好, 可能成为有效的渗流通道。碎屑岩中膨胀变形带多以增孔作用为主(Exner et al., 2013), 其中的裂缝网络容易形成流体运移的优势通道。但在塔里木克拉通碳酸盐岩中, 由于拉张作用较弱, 碳酸盐岩变形带位于风化壳表层岩溶带容易为泥质充填, 地下则有较强的后期胶结作用, 以低孔低渗为主。在微裂缝发育的局部地区, 以及少量后期再溶蚀或裂缝扩张区段, 可能保持有较高的孔渗, 其分布规律还有待研究。

统计分析表明(表 2), 碳酸盐岩虽然非均质性极强, 在不同的尺度都有较大的差异, 但含裂缝的岩样渗透率明显比未含裂缝样品的渗透率高 1～2 个数量级, 也远高于大多未钻遇大型缝洞体的油气层渗透率。试油取得的渗透率数值代表大范围储层的整体响应 , 普 遍比常 规物 性 分析 的 渗透 率还低 , 表 明储 层 的 连 通 性 较 差 , 不 仅 井 下 裂 缝 没 有 普 遍 沟 通 ,而且变形带可能是造成油气储层渗透性低于常规岩样物性的重要因素。虽然油藏范围内难以有效定量估算变形带对储层渗透性的影响, 但对比分析可以发现变形带发育区段不仅碳酸盐岩储层的非均质性进一步加强, 而且在不同程度上影响了油层的渗流性能, 从而造成油气产出的不稳定, 油气采收率也明显降低。

综合分析可见, 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带对储层物性的作用不同于碎屑岩(Sternlof et al., 2004; Fossen and Bale, 2007; Tondi et al., 2012), 膨胀变形带并非都是增孔作用, 而剪切变形带可能残余局部孔隙, 并在部分裂缝发育区形成良好的渗流通道。由于塔里木盆地碳酸盐岩整体基质物性低, 油气层中变形带对流体大多具有一定的阻碍作用, 碳酸盐岩变形带可能是造成油气层渗透性整体较低的重要原因。

表 1 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带特征及其渗流作用Table 1 The characteristics and percolation of the carbonate deformation bands in lower Paleozoic in the Tarim basin

表 2 塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩不同方法渗透率对比Table 2 Comparison of the permeabilites of Ordovician carbonate in the Tarim basin by different methods

3.2 高渗透变形带控制因素

虽然目前碳酸盐岩变形带研究少, 但已揭示出由于压溶与胶结作用等造成与砂岩变形带特征的差异(Rath et al., 2011; Cilona et al., 2012)。不同于低渗透的碎屑岩变形带(Fossen and Bale, 2007), 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩存在缝隙发育的变形带, 主要分布在剪切变形带中(图 1b, 2b, 3b), 并可能形成局部区段的高渗透带, 分析认为其中后期的改造作用是主导因素。

塔里木盆地海相碳酸盐岩经历多期的构造运动和成岩演化, 早期的原生孔隙几乎消失殆尽, 储层受控于后期溶蚀作用与破裂作用(杜金虎, 2010)。通过变形带的分析, 可能存在溶蚀作用、破裂作用、白云石化作用等三种增孔作用(图 6)。

图 6 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带后期改造作用Fig.6 Reforms of deformation bands of the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin

在漫长的埋藏成岩与抬升暴露过程中, 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带多经历后期不同程度的溶蚀作用。大多碳酸盐岩剪切变形带颗粒大小不一, 非均质性强, 局部微孔隙有利于后期的溶蚀。在变形带中的泥粉晶灰泥质填隙物首先受到溶蚀, 在较大的颗粒间形成溶蚀孔隙。由于变形带颗粒细微,不同于围岩, 多形成微小的溶孔(图 6a)。在围岩胶结致密区段, 沿变形带进一步的溶蚀过程中, 也可能形成穿透变形带的孔洞。水平状的压实变形带进一步发展成为压溶作用的缝合线, 其间也多有局部的溶蚀作用, 表明压实变形带也有不均一之处, 能成为后期溶蚀的有利部位。由于塔里木盆地下古生界碳 酸 盐 岩 断 裂 带 是 流 体 活 动 的 有 利 部 位 (李 朋 等, 2011; 杜金虎, 2010), 而剪切变形带发育主要位于断裂破碎带, 容易成为埋藏期与表生暴露期的溶蚀区, 发生不同程度的溶蚀作用, 因此剪切变形带或多或少有一定的溶蚀孔隙, 可能形成一定区域范围的次生孔隙发育区。

塔里木盆地在奥陶纪中晚期经历多期的构造活动, 下古生界碳酸盐岩成岩早中期发育不同类型的破裂作用(杜金虎, 2010)。一是在压实变形带中, 随着后期压溶作用的持续作用, 沿层分布的变形带受颗粒间不均一的压溶作用, 在先期阶段的变形中压溶有助于形成窄的碎裂区(Cilona et al., 2012), 可能形成锯齿状缝合线(图 1c)。观察发现很多早期发育的水平缝合线是在压实变形带的基础之上演变而来,局部保留了颗粒的旋转与紧密破裂特征。二是在先期阶段的变形中压溶有助于形成窄的碎裂区, 有利于后期构造缝合线的发育。塔里木盆地碳酸盐岩构造缝合线多见早期的压实变形, 可能沿早期的薄弱面发育, 但多有改造与变化, 仅部分区段沿变形带发育。三是变形带在剪切作用下, 颗粒产生破裂, 形成颗粒内微裂缝, 在变形带内部也容易发生颗粒间的裂缝(Fossen et al., 2007; Exner et al., 2013)。这些裂缝的发育有利于提高变形带的局部渗透性, 在后期构造作用下, 微裂缝的进一步发育也可能形成有效的渗流通道。四是变形带在继承性应力作用下,尤其是膨胀变形带与剪切变形带, 多演变为具有破裂滑动 面的 裂 缝, 或是 束 状变 形带(Fossen et al., 2007)。后期构造裂缝沿剪切变形带的发育比较常见(图 2b, 6b), 裂缝多不规则, 并有残余溶蚀孔隙, 局部见沥青或含油显示, 具有一定的有效孔隙度, 是流体输导的优势通道。

白云石化对塔里木盆地寒武系-奥陶系碳酸盐岩储层具有重要的建设性作用(沈安江等, 2006; 杜金虎, 2010; 赵文智等, 2012), 白云石化对变形带的孔隙增长也有重要贡献。沿变形带发生白云石化时,泥粉晶钙质形成较粗大的白云石, 出现晶间孔隙,从而增加变形带内的有效储集空间, 研究发现热液白云石化在局部区段也可能产生增孔作用(杜金虎,2010)。变形带可能是热液流体的通道或屏障, 制约热液沿变形带流动, 出现局部的热液白云石化或热液溶蚀作用。同时伴随的流体活动也发生一定程度的溶蚀作用, 可能改善储层。如塔中地区断裂附近中古 5 井奥陶系灰岩中出现热液白云石化, 储层段孔隙度增长超过 5%。即使在局部发生白云石的重结晶时, 流体也可能溶蚀其中的细粒钙质成分, 形成溶蚀孔隙(图 6c)。

由于塔里木盆地下古生界碳酸盐岩经历了漫长的埋藏成岩作用, 储层基质孔渗都很低, 孔隙度一般＜3%, 渗透率一般＜0.5 md(Li et al., 2010)。而局部变形带经过多期、多种建设性作用的改造, 孔隙度可能增加 1%～5%, 渗透率则可能增加 1～3 个数量级,可能形成局部比围岩更好的储层区段。

总之, 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带的物性及其对流体的影响作用不同于典型的碎屑岩变形带, 尽管变形带形成期造成物性的快速降低,但由于成岩作用强烈, 碳酸盐岩基质储层以低孔低渗为主, 与变形带的孔渗差别较小, 变形带对流体流动的影响不如高孔隙砂岩储层中明显。由于局部变形带是后期溶蚀、破裂与白云石化作用的有利部位 , 从 而形 成较围 岩更 高 的局 部高渗 透带 , 是 流体运移的有利通道, 而且可能形成局部区域溶蚀储集体。

4 结 论

(1) 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩发育多种特征与成因的变形带, 根据其成因与演化可以分为 3大类共 8 种类型, 其中解聚压实变形带与碎裂剪切变形带最发育, 各类变形带呈现从解聚型→剪切型→溶蚀胶结型的演变趋势。

(2) 不同于其他地区中新生代碎屑岩与碳酸盐岩变形带, 塔里木盆地碳酸盐岩变形带的物性与围岩差别较小, 局部孔隙发育。

(3) 受控于后期溶蚀、破裂与白云石化等三种后期改造作用, 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩发育高渗透 变形带 , 尤 其是碎 裂剪切 变形带 , 并 可能形 成有效渗流通道。

(4) 塔里木盆地下古生界碳酸盐岩不同类型与不同特征的变形带对储层的渗流作用差异大, 勘探开发中需要具体分析。

致谢: 感谢屈泰来、李浩武等同事的帮助, 感谢审稿专家与编辑的宝贵建议！

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《大地构造与成矿学》关于英文摘要、参考文献和插图格式的说明

1. 关于摘要，特别是英文摘要

论文摘要，尤其是论文的英文摘要，是国际科学文献检索首要的同时也是十分重要的内容，是论文得以成文科学论文的必要条件，需要精心构思和认真写作。论文摘要是科学论文的梗概和缩写，应能反映论文的主要观点，概括地阐明研究的目的、方法、结果和结论，能够脱离全文阅读而不影响基本理解。

(1) 目的：简单介绍该研究或者调查等的前提、目的和任务、所涉及的主题范围，即阐明该项研究的目的或撰写该文的原因。 (2) 方法：简单介绍该研究或调查的原理、条件、对象、手段或方法、程序等，即阐明所采用的实验技术、试验方法或手段。 (3) 结果：简单阐明该研究或调查等所得出的结果、数据、被确定的关系、观察到的结果或者所得出的效果、性能等。 (4) 结论：简单介绍通过对上述结果的分析、研究、比较、评价、应用所得出的主要结论，可分列为一、二、三等项。

论文摘要字数要求在 400 左右，写作规范，应当尽量避免使用过于专业化的词汇、特殊符号和公式，一般不要出现参考文献，同时应当尽量避免随意从文章中摘句或只是简单重复文章结论。

本刊不强求中、英文摘要一一对应，希望英文摘要在中文摘要的基础上，适当加大篇幅，增加信息量。英文摘要的写作质量及其包含的信息量将作为本刊取舍稿件的重要依据之一。

2. 关于参考文献

(2) 正文中引用的参考文献与正文后注录的参考文献必须一一对应，也就是说：在文中引用了的，必须在文后列出相应的参考文献；反过来，在文后注录的参考文献，必须是在正文中引用过的。

(3) 文后参考文献表中经常出错，需要作者注意的几个问题：

①中英文参考文献分开排列，中文在前，英文在后。以作者姓氏的汉语拼音或第一个英文字母为序。②多作者时务必列出全部作者名，不能以“等”或者“et al.”省略。书写外文作者或编者时，姓前名后，名用缩写，但不加缩写点。③所有文献必须列出析出页码，专著列出出版地。④本刊不采用中、英文对照的形式编排文后参考文献表。

3. 关于插图

(1) 请提供文中全部插图的可编辑的*.cdr 格式的图形文件（不允许将*.jpg 和*.tif 格式的图件直接插入到 coreldraw 中）。图件大小：通栏排图不宽于 16.5cm，双栏排图不宽于 8cm；如果是照片或扫描的图片须提供分辨率在 500dpi以上的.jpg 或.tif 格式的图形文件，彩图务必选择 CMYK 四色图颜色。

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(3) 注意图中地层、岩体等代号的大小写、上下角标、正斜体的表示。

(4) 图中应尽量避免国界问题。如果避免不了，则请作者自行送请政府有关主管部门审查，审查通过后再提交编辑部。否则，编辑部将酌情删除相关插图，直至撤稿。

(5) 图件的说明依次应包括图例说明、中文图名与相应的英文图名。方框图例符号视具体情况可放在图内，也可放在图外。

(6) 文中全部插图除粘贴在 word 文档中之外，必须将其电子图形文件单独发来编辑部。

Characteristics of Carbonate Deformation Band and its Significance for Hydrocarbon Exploration—An Example from the Lower Paleozoic in the Tarim Basin

WU Guanghui1, CHEN Zhiyong2and GUO Qunying3
(1. School of Marine Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, Guangdong, China; 2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Beijing 100083, China; 3. Tarim Oilfield Company, PetroChina, Kuerle 841000, Xinjiang, China)

The insight of the differentiation between sandstone and carbonate deformation bands is significant to seepage effect and production dynamic monitoring in hydrocarbon reservoirs. Based on the macroscopic and microscopic analysis of the lower Paleozoic carbonate rocks from the outcrops and wells in the Tarim basin, we found that deformation bands can be divided into 3 types by mechanism and 8 subtypes by kinematics. The compaction band can be subdivided into disaggregation, cataclastic and pressolution compaction band. There are various shear bands including disaggregation shear band, cataclastic shear band and cementation shear band. Cataclastic and cementation bands of subtypes can be found in dilation bands. Except for different features in subtype deformation bands and well-developed disaggregated compactional bands and cataclastic shear bands, the evolution characteristics of them indicated that they all evolved from a disaggregation subtype to a cataclastic subtype, then to a dissolution and cementation subtype. In contrast with their strongly lowering permeability of sandstones, the deformation bands did not cause significant petrophysical property changes of the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin. Although the permeability reduced in the early deformation stage, there is not much difference of permeability between deformation bands and host rocks by long-term diagenesis and polytype permeabilityincrease effects. There are local high porous zones developed in shear deformation bands as well as some other kind deformation bands, which influence the reservoir heterogeneity to some extent. In spite of the permeability reduction in most deformation bands with different effect on fluid flow, it is demonstrated that there are some high permeability deformation bands in the lower Paleozoic carbonate in the Tarim basin. The structural diagenesis of dissolution, fracturing and dolomization resulted in the effective reservoirs and efficient seepage channels of some local deformation bands, the cataclastic shear bands in particular, which is obvious different from that in the Meso-Cenozoic reservoirs.

carbonate; deformation band; classification; high permeability; reservoir

TE12; P542

A

1001-1552(2014)03-0580-010

�文献采用作者-出版年制，文内

单作者为（作者，出版年），双作者为（作者1 和作者 2，出版年），三个及以上作者为（作者 1 等，出版年）。

2013-07-10; 改回日期: 2013-08-11

项目资助: 国家重点基础研究发展规划(973)项目(编号: 2011CB201106)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 40534019)资助。

邬光辉(1971–), 男, 副教授, 从事石油地质研究。Email: wghhjc@sina.com