塔里木盆地奥陶系中统一间房组沉积相及其展布

谭 荃，傅 恒，林亚尼

(成都理工大学能源学院,四川 成都 610059)



塔里木盆地奥陶系中统一间房组沉积相及其展布

谭 荃，傅 恒，林亚尼

(成都理工大学能源学院,四川 成都 610059)

作为塔里木盆地重要的油气储集层之一的奥陶系碳酸盐岩，众多专家学者对其进行了深入的研究，但对塔里木奥陶系中统一间房组的研究上存在一些异议.本研究在充分吸收前人成果的基础上，结合该地区的构造演化，尤其是加里东中期运动Ⅰ幕的影响，在单井资料和地震资料的基础上，运用层序地层学和生物地层学手段，对一间房组的沉积特征进行深入的研究，揭示它的沉积相类型以及其在平面上的分布格局：塔中开阔台地-台间陆棚-塔北开阔台地-台缘斜坡-盆地(由西向东)，为下一步的勘探开发提供依据.

一间房组;开阔台地;生物礁;台地边缘

塔里木盆地油气资源潜力巨大，其中重要的油气储集层段之一便是奥陶系的碳酸盐岩层段[1].随着对塔里木盆地研究的不断深入，目前已发现数个大型油气田，如塔河油田、塔中油气田及和田油气田等，由于最近在麦盖提斜坡和巴楚隆起等地奥陶系碳酸盐岩储层的研究中均取得了不错的进展，对整个塔里木盆地奥陶系的碳酸盐岩的研究起到了极大的鼓舞作用，尤其是以前研究较少的中央隆起带地区.

多年来，许多专家学者认为在塔里木盆地中央隆起带(巴楚隆起、卡塔克隆起、古城墟隆起)上缺失一间房组，总计缺少了8到11个牙形石带[2，3].直到对塔中88井及古隆1井的研究，才确定了塔里木盆地中央隆起带一间房组的存在[4].

图1 塔里木盆地区域地质图
Fig.1 Regional geological map of Tarim basin

一间房组作为奥陶系碳酸盐岩的一个重要组成部分，对于它的研究相对于奥陶系其他各组较少.本文在总结前人研究成果的基础上，结合该区域内的地质构造背景，主要通过层序地层学和地震地层学手段，对奥陶系中统一间房组的沉积相类型及其展布进行更加深入的探究，以期能找出一间房组优质碳酸盐储层发育的有利区带，为下一步的勘探开发提供依据.

1 区域地质背景

塔里木盆地是在太古宙古陆核的基础上，经过多期构造活动，在不同时代沉积形成的大型克拉通盆地.由图1可以看出，塔里木盆地与多个微陆块相接，陆块之间的碰撞和挤压使塔里木盆地内部产生南北向的挤压力和横向的剪切力，其中占主导地位的是南北向的挤压力，将盆地划分为两大坳陷和三大隆起,是历经多期且多种构造背景下堆叠的大型复合盆地[5].同时盆地内部的构造演化受到北缘古天山活动大陆边缘(古亚洲洋)和南缘含中昆仑岛弧在内的青藏高原(特提斯洋)不同时代微陆块的碰撞造山运动控制[6].

塔里木盆地奥陶纪期间按时间顺序先后经历了加里东早期运动Ⅱ幕、加里东中期运动Ⅰ幕和加里东中期运动Ⅱ幕总共3次构造运动，其中加里东中期运动Ⅰ幕对塔里木盆地奥陶系一间房组的沉积占主导控制作用.加里东中期运动Ⅰ幕使塔里木陆块内部产生褶皱，平坦的碳酸盐台地逐渐演变为隆起区和坳陷区相互交错的格局，在此过程中形成了塔中和塔北这两个碳酸盐台地以及夹在中间的柯坪塔格—顺托果勒台间坳陷.因此塔里木盆地奥陶系沉积相能够典型的概况为“西台东盆和和中间斜坡过渡带”[7].由于挤压力主要作用于塔里木盆地南部，加里东中期运动Ⅰ幕的影响在塔中地区表现得更加明显，使塔中局部高隆起区以及巴麦古隆起受到强烈的抬升作用，经过长期的暴露和剥蚀，最终缺失一间房组.

2 沉积相分布

由于塔北地区剥蚀殆尽，塔北地区为盆地相泥质沉积，本次研究重点集中在塔中地区.通过对单井资料(图2)和地震资料(图3)的解释及对比(一间房组相当于层序地层学划分方案中的三级层序SQ4)，塔里木盆地一间房组共识别出3个主要沉积相以及6个亚相和12个微相(表1).

表1 塔里木盆地奥陶系一间房组沉积相划分

2.1 开阔台地

开阔台地相主要发育在碳酸盐台地的近岸区，该环境的主要特征有水体深度较浅、水体流通性好、正常盐度范围[8].台地边缘后的开放潟湖、海湾等是形成开阔台地的有利环境,其能量中等，适合多种生物生长，以广盐度生物居多，以沉积不同能量级别的灰岩为特征，适合造礁生物和居礁生物的生长和发育.由于沉积环境的不同，该组内发育了以下三种亚相.

从图2可以看出，在自然伽马曲线上，开阔台地相曲线光滑，间或出现微锯齿状，总体值较低；而电阻率曲线则微齿状且波动较大，呈中低值；地震相特征由图3可知，该地区主要表现为席状平行、亚平行结构或丘状杂乱反射构型，连续性差-中等，振幅弱-中等，频率中等.这些现象显示开阔台地相内发育较纯的灰岩段，泥质含量少.

图2 塔里木盆地一间房组沉积相典型连井对比
Fig.2 Contrast of Sedimentary facies of Yijianfang formation between typical wells in Tarim basin

图3 塔里木盆地一间房组(SQ4)地震剖面图
Fig.3 Seismic profile of Yijianfang formation(SQ4)in Tarim basin

2.1.1 台 坪

开阔台地中水动力条件较弱的滩间是台坪发育的主要场所，受海水盐度和成分的影响，主要沉积有微晶灰岩和白云质灰岩两种，根据沉积物的不同可分为两个微相：灰坪和云灰坪.一间房组台坪相沉积环境主要是以浅海沉积为主，较少暴露，蒸发量较少，缺少白云岩化的条件，因此主要发育灰坪，云灰坪基本不发育.

2.1.2 台内滩

一间房组台内滩发育在开阔台地水动力条件较强的浅滩部位，早先沉积的各类灰岩被波浪、潮汐作用破碎、搬运、簸选以及再沉积.按成分可分为砂屑滩、鲕粒滩、砾屑滩、生屑(藻屑)滩这四种微相类型.

2.1.3 台内礁

台内礁一般是指开阔台地内的碳酸盐岩隆起，因为其形态像一个凸起的小点，且面积小，又被形象的称为点礁，也有人称其为斑礁或者补丁礁.通常较高的水体环境比较适宜它的形成，台内礁的形成通常跟造礁生物和居礁生物的活动有关，可按成因分为粘结岩、骨架岩以及障积岩[9].

骨架岩的形成与造架生物的活动息息相关，由于其生长在能量较高的水体中，通常造架生物会彼此连接、粘连而组成具有抗浪功能的骨架.这种生物骨架可以保证生物礁的生长，不至于被风浪打散，为大型生物礁的形成提供保护，以钙质海绵和藻类(图4a、b)为主的造架生物的存在在一定程度上制约着生物礁的形成[10].居礁生物是生物礁发育的另一重要影响因素，腕足、介行虫、腹足和棘皮等居礁生物(图4c、d)的存在和生长有利于促进大型生物礁的形成[11].一间房组内的生物礁灰岩主要发育在其上部，主要岩性是以海绵礁灰岩和珊瑚礁灰岩为主.

粘结岩的形成机制主要是通过藻类分泌粘液，经过一系列的生物和化学作用，在生物体或生物碎屑周围吸引并形成碳酸岩沉淀，同时伴随灰泥对生物遗骸内体腔及空隙的填充而形成的一种礁岩[12].在本组内主要发育席状和结核状的藻粘结灰岩.

图4 塔里木盆地一间房组部分岩芯薄片
Fig.4 Parts of core slices of Yijianfang formation in Tarim basin

障积岩以枝状和瘤状藻类为主，同时包括部分苔藓虫和海百合等原地带根茎生物，通过自身的阻碍作用使碳酸岩在生物体周围沉淀或堆积成岩，同时生物遗体的内部和粒间孔隙及缝洞被灰泥杂基充填[13].

2.2 台地边缘

台地边缘相通常的发育条件为水深较浅、透光性好、波浪作用强、水体能量高，根据发育的位置可分为台地边缘礁和台地边缘浅滩两种，均属于台地和斜坡之间的过渡相带.

由图2可知该地区台地边缘相在自然伽马曲线上通常呈微齿状箱型、平直型低值；由图3可以看出台地边缘地震相主要以不规则杂乱反射结构为主，偶见楔状前积构型，振幅弱-中等，连续性差-中等，中等频率.表明台地边缘相区沉积物以灰岩为主，沉积过程受海平面升降变化影响.

2.2.1 台地边缘礁

台地边缘礁是发育在台地边缘的生物建隆，由于波浪作用强烈，多为抗浪能力强的骨架岩，沿着台地边缘呈现出条带状分布.当生物礁生长到浪基面之上时，波浪的破碎和运移作用使台地边缘在纵向上常出现台地边缘礁和台缘浅滩交替出现的沉积序列(图5)，主要为海绵礁灰岩(骨架岩).

图5 沙109 井一间房组沉积序列(6247.99-6254.43m)
Fig.5 Sedimentary sequence of Yijianfang formation in well s109

2.2.2 台地边缘浅滩

台地边缘浅滩主要发育在台缘礁后的浅水环境中.由于水体浅，同时在高能水流作用的控制下滩体的垂向堆积受到抑制，只能横向上向开阔台地内部推进.强烈的波浪作用使颗粒间的灰泥被高能动荡水体淘洗冲走，在化学沉淀的亮晶方解石的胶结作用下粒间间隙被充填，岩性主要为亮晶颗粒灰岩.按颗粒类型及大小可将台缘滩分为五类(见表1)，在本组内大量发育生屑滩.

2.3 盆地

盆地是远离陆棚且水深在数百米以上的半深海—深海区域，根据沉积物源补给是否充足，可分为欠补偿盆地和浊积盆地，本地区发育欠补偿盆地.

欠补偿盆地由于远离物源，沉积速率低，即使有较大的可容空间，也只有较小的沉积厚度.由图2可知，该相带岩性以灰黑色泥岩及碳质泥岩为主且富含笔石化石[14]，为盆地泥微相.自然伽马曲线呈不规则锯齿状，中—高值，起伏剧烈，见尖峰状；电阻率曲线齿状、尖峰状，呈中高值.图3可知地震相特征以席状披盖平行结构为主，振幅较小，连续性好，中频.自然伽马曲线的尖峰状表明泥质灰岩到泥岩的突变，席状披盖平行结构说明该相带内沉积稳定.

3 沉积相展布

塔里木盆地奥陶系一间房组在加里东中期运动Ⅰ幕的影响下，麦盖提斜坡、巴楚隆起、卡塔克隆起北部由于区域性抬升被剥蚀殆尽；而阿瓦提断陷、塘沽巴斯坳陷、顺托果勒低隆、古城墟隆起及沙雅隆起等地所发育的台地相区得到较好的保存，厚度范围为50m到155m.台地边缘发育在沙32井-托普2井-哈得5井-塔中34井一线，向东依次发育斜坡相和盆地相，地层厚度普遍由100m左右下降到50m以下，反映出一间房组台缘斜坡坡度不大、厚度薄的特征.由于沉积环境对沉积相及沉积物的控制作用，在开阔台地相区，岩性主要为灰、黄灰色亮晶砂屑灰岩、砂屑泥晶灰岩、海绵礁灰岩；在台地边缘相区，岩性为微晶灰岩夹藻粘结灰岩和海绵礁灰岩为主，生物非常丰富，主要发育海绵及各种藻类；在满加尔坳陷盆地相区，沉积物以泥质为主，含笔石化石，厚度较小.

根据前面对塔里木盆地奥陶系中统一间房组各个沉积相的研究，包括其沉积相的分布格局，结合碳酸盐台地性质或盆地性质的差异，参照当时的古沉积环境及古构造运动，绘制出塔里木盆地奥陶系一间房组沉积平面展布图(图6)，从图中可以清楚看出塔里木盆地奥陶系一间房组沉积相展布规律(由西向东)为：塔中开阔台地-台间陆棚-塔北开阔台地-台缘斜坡-盆地.

图6 塔里木盆地一间房组(SQ4)沉积相平面展布图
Fig.6 Planar distribution of sedimentary facies of Yijianfang(SQ4) formation in Tarim basin

4 结果与讨论

(1)塔里木盆地奥陶系中统一间房组总体上表现为西台东盆的沉积特点，在塔西和塔中地区广泛发育开阔台地相，但是受加里东中期运动Ⅰ幕等构造运动的构造抬升作用影响，在巴麦地区和卡塔克隆起地区一间房组遭受大范围抬升并被暴露剥蚀，仅在阿瓦提断陷和沙雅隆起、顺托果勒低隆、塘沽巴斯坳陷得到较好的保存且地层较厚；在塔中Ⅰ号断裂带向东一带发育台缘斜坡窄相带，厚度中等；一间房组在塔里木盆地东部为深海盆地相区，沉积类型主要为欠补偿盆地泥质沉积，厚度较薄.

(2)一间房组在塔中地区主要为开阔台地相(厚100-200m)，发育有台内滩、台内礁等微相，通过单井资料、连井沉积相划分和地震资料，可在古隆1井、古隆2井周围识别出台内滩；在塔中偏东一带主要为台地边缘(厚50-100m)，发育有台缘滩、台缘礁等微相，但由于资料限制，不能精确识别.由于台内礁、台缘礁在后期大气淡水溶蚀等成岩作用的改造下较其他种类灰岩更易形成溶蚀孔、铸模孔等有效储集空间，随着油气的形成和运移，这些相带更易成为油气富集区.根据轮南地区钻井资料显示，该地区油气产层主要分布在一间房组含礁颗粒灰岩段[15]，因此应把一间房组台内礁相和台缘礁相视为该层位内油气富集的一级有利区带.而台内滩和台缘滩中的鲕粒滩、生屑(藻屑)滩因为具有与台内礁和台缘礁相似的储层性质，应作为该组内的二级有利区带.在今后的勘探开发中，如何利用已有资料准确识别这些有利区带将成为高效开发的重点和难点.

(3)本次工作未对一间房组盆地相区做太多的研究，但资料显示盆地相区富含笔石化石，这与四川五峰—龙马溪组页岩有极大的相似之处，这会不会成为下一步的研究方向？有待研究.

致谢：本文在写作过程中，北京瑞智泰克石油技术有限责任公司的林才安和陈丽萍高工给予了指导和帮助，在此一并致谢.

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Sedimentary Facies and Distribution of Yijianfang Formation of the Ordovicician in Tarim Basin

TAN Quan, FU Heng, LIN Ya-ni

(College of Energy resources ，Chengdu university of technology,Chengdu,Sichuan,610059)

Many experts and scholars have made indepth research on the carbonate rocks of Ordovicician, one of the important oil and gas reservoirs in tarim basin, but there exist different ideas on the study of yijianfang formation. This reserch is based on previous studies and concerned about the tectonic evolution of the region, especially the influence of Ⅰcurtain of the middle caledonian movement. Depending on the single well data and seismic data ,we have stuied the sedimentary characteristics of yijianfang formation through means of sequence stratigraphy and biostratigraphy,and have summarized the rule of planar distribution of yijianfang formation : open platform in central tarim—shelf between platforms—open platform in north tarim—magin or slope of platform—basin (from west to east), providing the basis for further exploration and development.

Yijianfang formation; open platform; organic reef; margin of platform

1673-5072(2015)01-0070-07

2014-09-15

中国石化西北分公司勘探开发研究院协作项目(KY-S-2008-086)“塔里木盆地下古生界多类型储集体形成与成藏条件研究-塔里木盆地中央隆起带“O-Z”储集体形成机理、主控因素、有利储集体展布及成藏条件研究”部分成果联合资助

谭 荃(1990-)，男，四川南充人，成都理工大学硕士研究生，主要从事含油气盆地地震地层学与层序地层学.

傅 恒(1962-)，男，四川成都人，成都理工大学能源学院教授级高工，主要从事含油气盆地评价、层序地层学、沉积学、有机地球化学研究.

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