塔里木盆地东部古城地区奥陶系碳酸盐岩微相特征和沉积环境

师 江 波

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆　163712)



塔里木盆地东部古城地区奥陶系碳酸盐岩微相特征和沉积环境

师 江 波

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712)

对塔里木盆地东部的勘探程度较低，是塔里木盆地未来油气勘探的新远景区，对其沉积微相类型及沉积演化认识较薄弱。采用碳酸盐岩微相分析的方法，以沉积学理论为指导，充分利用岩心、录井、测井、地震及岩石薄片等资料，分析了塔里木盆地东部古城地区中-下奥陶统碳酸盐岩微相类型、沉积特征及分布规律。研究表明，塔里木盆地东部古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩发育8种微相类型，根据微相类型组合特征，尝试建立了研究区碳酸盐岩微相的空间展布模式，同时将研究区划分出局限台地、开阔台地、台地边缘和台缘斜坡等4个沉积相带；探讨了古城地区早-中奥陶纪沉积环境的演化，认为广泛发育的台地边缘浅滩形成了奥陶系碳酸盐岩是最为有利的储集相带。

碳酸盐岩微相；沉积环境；奥陶系；古城地区；塔里木盆地

近年来，在塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩区相继发现了一批大型油气田，展示出塔里木盆地海相深层碳酸盐岩巨大的勘探潜力。塔里木盆地东部地区是大庆油田油气资源的重点战略准备领域之一，相继在GC6井、GC8井等奥陶系鹰山组获得高产油气流，实现了勘探的新突破(刘朝露等,2005)。目前，塔里木盆地东部地区仍处于较低勘探阶段，钻井较少，多年来未进行详细和系统的研究。随着新钻井的增多、井控程度的加强以及新的地震资料的获取，对其认识也有待深化。前人曾对塔里木盆地东部地区的岩相古地理、区域构造等进行了较为粗略的研究(余宽宏等,2010)，但对塔里木盆地东部地区沉积体系的研究几乎没有。

碳酸盐岩微相分析是在碳酸盐岩沉积研究的基础上，通过对碳酸盐岩微相分析，识别沉积旋回、解释沉积环境，这是碳酸盐岩沉积储层研究一个重要方法(高达等,2013)。因此，笔者根据岩心、录井、测井和分析化验资料，结合地震等资料，运用沉积学基本原理和方法，对塔里木盆地东部古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩微相特征、沉积相以及演化进行了研究，对该区油气藏的进一步勘探具有一定的理论和现实意义。

1　地质概况

塔里木盆地东部地区(简称塔东地区)东起罗布泊凸起、西至满加尔凹陷中部及古城低凸起，北至孔雀河斜坡、南抵车尔臣断裂(任延广等,2014)，区域构造上, 塔东地区主要受车尔臣断裂、孔雀河断裂2条边界大断层的控制(邵龙义等,2010)。古城地区位于塔里木盆地东部中央隆起带古城低凸起上，处于塔中与塔东的交汇转折部位，其东南部与塔东隆起相邻，西邻塔中隆起(图1)，面积约6 100km2。古城低凸起是华力西期形成的向东南抬升的鼻隆，保留地层较全，志留系、石炭系向南超覆沉积，上奥陶统却尔却克组厚度大，为继承性发育的大型宽缓鼻状构造，后期构造稳定，成藏条件有利。下古生界由西南向东北埋深逐渐加大，东部发育上寒武统—下奥陶统台地边缘相带，局部构造和断裂受车尔臣大断裂的控制，主要发育北东向3排构造带，其中南部受车尔臣断裂影响剧烈，中北部受车尔臣断裂影响相对较弱，断鼻圈闭较为平缓(金仙梅等,2013)。

塔里木盆地东部发育巨厚的海相古生界和陆相中—新生界沉积。在古城地区，自下而上发育寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、白垩系、古近系、新近系，缺失志留系、泥盆系、侏罗系。其中，中下奥陶统的一间房组、鹰山组、蓬莱坝组为本区的主要勘探目的层，岩性以灰岩和灰岩云化形成的灰质云岩、云岩为主，层位上白云石含量从下向上逐渐减少，从古城地区向塔中地区奥陶系沉积厚度逐渐增加，云岩含量增多，云化程度增强(图2)。

2　碳酸盐岩微相类型

碳酸盐岩微相分析旨在通过薄片鉴定中对岩石学和古生物学特征描述，进而建立微相组合来解释沉积环境。通过大量的薄片观察和测井分析，依据粒泥比、生物化石组合等岩石结构特点，按WILSON标准微相类型划分模式(张月巧等,2007,)，将古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩划分为8种主要沉积微相(表1)(图3)。

3　沉积相和沉积演化

3.1沉积相分析

通过井震标定和应用新采集的3D地震资料，依据不同的地震反射特征，结合地震相分析，对古城地区的沉积格架进行分析(图4)，并根据古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩颗粒特征、微相类型及展布特征，对其沉积相带进行了划分(图5)，从滨岸区向深海区可划分出局限台地、开阔台地、台地边缘、台地斜坡4种沉积相带。

图1　塔里木盆地东部构造纲要图Fig.1　Structure diagram ofeastern Tarim Basin

表1　古城地区中-下奥陶统主要沉积微相描述与沉积环境分析表

图2　古城地区中-下奥陶统柱状图Fig.2　The columnar sectionof Mid-Lower Ordovician in Gucheng region

(1)局限台地相。位于开阔台地相内侧，海水循环不畅，沉积界面处于潮间-潮下泻湖及低能带。局限台地相在古城地区奥陶系分布局限，仅少量发育于GC7井蓬莱坝组，其上部以同生期粉细晶白云岩为主，下部发育低能泥晶灰岩夹薄层砂屑灰岩，整体表现出水流不畅，低能岩相为主的局限台地沉积环境，按照原始沉积物的颗粒大小可分为台内滩、滩间及潮坪-泻湖等亚相。微相类型以笔者所述的mf5和mf6为主。

(2)开阔台地相。开阔台地发育于台地内部，与外海相通，海水循环较好，盐度正常，水体能量不高，生物发育。开阔台地相可分为台内滩及滩间亚相：①台内滩亚相：为开阔台地环境中的浅水高能地带，岩石类型以砂屑灰岩、生屑泥晶灰岩为主，岩石中颗粒分选磨圆中等-较好，偶见泥岩、粉砂岩等陆源碎屑沉积，生物种类和数量丰富，多为正常盐度生物，亮晶胶结较发育。微相类型以本文中的mf2为主，台内滩以GL1井一间房组为代表，滩的规模分布局限。②滩间亚相：为浅滩之间的较深水区域，沉积时能量较低，沉积物粒度较细，岩石类型以泥晶灰岩、粉细晶白云岩为主夹少量砂屑灰岩，发育有水平层理、生物钻孔等沉积构造。微相类型以mf4、mf5和mf6为主，剖面上，台内滩沉积物和滩间细粒沉积物呈韵律层理，下部为滩间，上部为台内滩，构成向上变浅的沉积序列。

(3)台地边缘相。台地边缘相位于浅水碳酸盐岩台地相和浅海陆棚之间，沉积界限在浪击面之上，水体能量较高，波浪作用强烈，为潮下高能相带(刘超等,2014)。研究认为，台地边缘相为古城地区中—下奥陶统的主要沉积相带类型，表现为高能沉积环境，在南北方向呈弯曲条带状分布，相带宽度5～10km，纵向向北直到塔北隆起。①台地边缘浅滩亚相：此相带通常呈带状环台地边缘分布，间断形成不规则分布的堤坝(潘立银等,2012)，形成东部台盆区和西部台地区的沉积环境；岩性主要为亮晶鲕粒灰岩及砂屑灰岩，可含有少量团粒及生物碎屑，局部可见藻格架岩，生物碎屑主要来自斜坡上部，也有原地的结壳生物；生物多为棘皮、腕足、介形虫及腹足类，具小型槽状交错层理及垂直虫孔，层面冲刷现象普遍，微相类型以本文中的mf1 和mf2为主。GC8井奥陶系台地边缘浅滩发育，滩体规模较大，滩体单层厚度较大，可达30～50m。台地边缘浅滩一般形成滩相沉积体，受强水动力条件的改造，粒间孔相对发育；并且这些滩相沉积体多为正向隆起区，滩体连续性较好，其上部水体相对较浅，在海平面频繁变动的影响下，滩体顶部经常接受暴露，受大气降水及高咸(海)水的溶解作用和蒸发泵、渗透回流等白云石化的改造，发育较多的粒间溶孔、晶间溶孔等(刘忠宝等,2012)，这些孔隙虽经后期成岩作用的改造有所变化，但仍有部分保留下来。因此，台地边缘滩有利于储层的形成与演化，形成了奥陶系碳酸盐岩最为有利的储集相带。②灰泥丘亚相：笔者所述的灰泥丘亚相系指以微生物和微生物作用为主的建造、以灰泥组分占优势的具有丘状地貌特征的原地碳酸盐岩体。该区中下奥陶统灰泥丘主要发育于台缘带内的低能区，岩石类型以藻黏结灰岩为主，及少量泥晶灰岩，一般呈薄层分布于台缘粒序滩中，构成台缘丘、滩复合体。微相类型以笔者所指的mf5和mf8为主。灰泥丘亚相仅以本区鹰山组上段呈薄层间断发育。

a.亮晶鲕粒灰岩,GC7,5665m,40×(-),mf1；b.亮晶砂屑鲕粒灰岩,GC6,5910m,100×(-),mf1；c.亮晶砂屑灰岩,GC8,6512m,40×(-),mf2；d.表附藻骨架灰岩,GC4,5595.88m,铸体25×(-),mf3；e.泥晶砂屑灰岩,GC7,5785m,40×(-),mf2；f.生屑泥晶灰岩,GC8,5600m,40×(-),mf4；g.泥晶灰岩,GC8,6240m,100×(-),mf5；h.粉晶白云岩,GC7,6194m,40×(-),mf6；i.藻粘结灰岩,GC6,5773.81m,40×(-),mf8图3　塔里木盆地东部古城地区主要沉积微相图Fig.3　Carbonate rocks microfacies of Gucheng region in Tarim basin

图4　古城地区沉积格架分析图Fig.4　Seismic reflection and sedimentary environments in Gucheng region

图5　古城地区鹰山组沉积微相空间展布模式图Fig.5　Depositional model of Carbonate rocks microfacies of Yingshan Formationin Gucheng region

(4)台缘斜坡相。位于台地边缘靠浅海盆地一侧的斜坡地带，沉积界面在浪击面之上，水深零至几十米，相带狭窄。其岩性主要由深灰色泥晶灰岩、泥质云灰岩组成。斜坡发育于碳酸盐岩台地和盆地之间，微相类型以笔者所指的mf4 为主。在GC4井寒武系岩心中看到泥晶灰岩组成的塌积角砾岩，是该相带明显的沉积特征。

3.2沉积环境分析

蓬莱坝组时期，古城地区基本继承了上寒武统的沉积面貌，中西部地区仍然以局限台地相的沉积环境为主。受奥陶世开始的整体水进影响(吴兴宁等,2011)，古城波折带进一步发育，台地边缘相带显著变宽，台缘斜坡带的发育宽度较寒武系明显萎缩。GC6、GC7井位于局限台地内部，发育台内滩沉积，滩体规模较大；GC8井、GC4井等均位于台地边缘相带内，发育高能台缘滩(图6)。

鹰山组时期，水体持续上升，古城地区水体循环良好，以至于蓬莱坝组时期的局限台地环境都转变为开阔台地环境，同时台地边缘的范围也进一步扩大，台缘斜坡带的发育宽度略有增加。古城地区的钻井均位于台地边缘相带内部，台缘浅滩发育，规模差别较大，彼此相互独立，形成各自的沉积单元(图7)。至一间房组时期，整体沉积面貌变化不大，只是台缘斜坡带的发育宽度显著变窄。

GC6井位于开阔台地相带边部，取心显示发育较多藻黏结岩，反映较弱的水体能量；古城地区其余钻井均位于台地边缘相带内部，延续了鹰山组的沉积特征。

图6　古城地区蓬莱坝组碳酸盐岩微相连井对比图Fig.6　Carbonate rocks microfacies correlation of Penlaiba Formationin Gucheng region

图7　古城地区鹰山组碳酸盐岩微相连井对比图Fig.7　Carbonate rocks microfacies correlation of Yingshan Formationin Gucheng region

总之，认为海平面的变化控制了古城地区水体的能量、生物发育以及沉积相带的展布。整个奥陶纪，除局限的海平面波动以外，古城地区总体上保持大规模水进，海平面持续上升，盆地不同部位，特别是台缘带的结构形式和沉积格局发生了明显的变化，台缘相区向台地退积迁移，开始发育开阔台地，台地边缘由丘滩型向浅滩型转变，并随着水体的进一步加深，蓬莱坝组的弱镶边台地最终转变为鹰山组时期的远端变陡型台地；一间房组之后古城地区进入了一次规模较大的广泛的海侵期。

4　结论

(1)塔里木盆地东部古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩可划分出8种沉积微相类型，分别为鲕粒灰岩微相、砂屑灰岩微相、藻格架岩微相、生屑泥晶灰岩微相、泥晶灰岩微相、粉细晶白云岩微相、中粗晶白云岩微相、藻黏结灰岩微相，建立了研究区沉积微相的空间展布模式。

(2)根据古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩微相类型及相序结构特征，对古城地区沉积相带进行了划分，从西向东可划分出局限台地、开阔台地、台地边缘、台地斜坡等4种沉积相带，广泛发育的台地边缘浅滩形成了奥陶系碳酸盐岩最为有利的储集相带。

(3)在对古城地区各沉积相带沉积特征详细研究的基础上，探讨了研究区的沉积相带展布特征和沉积环境的演化。受奥陶纪开始的整体水进影响，古城地区台缘带的结构形式和沉积格局又有了明显的变化，台缘相区向台地退积迁移，开始发育开阔台地、局限台地，直至古城碳酸盐岩台地整体被淹没。

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WILSON J L. Carbonate facies in geologic time [M].New York:Springer-Verlag,1975:471.

Microfacies Characteristics and Sedimentary Environment of Ordovician Carbonate Rocks from Gucheng Region in Eastern Tarim Basin

SHI Jiangbo

(Exploration and Development Research Institute, Daqing Oil Field Company Ltd, Daqing 163712, Heilongjiang, China)

The eastern Tarim Basin is a new field of petroleum exploration because the Ordovician carbonate reservoir hosts abundant oil and gas resources. However, researches on depositional microfacies and evolution are inadequate with a low exploration degree. Using the microfacies analysis method and making full use of core, logging, well logging, seismic and rock slice, the microfacies, sedimentary characteristics and distribution of Middle-Early Ordovician carbonate rocks in Gucheng region, eastern Tarim Basin have been analyzed. The results have shown that 8 microfacies are recognized in these carbonate rocks, and the spatial distribution pattern of carbonate microfacies are established with different microfacies associations. Combining with macro geological background, the Middle-Early Ordovician Formation in Gucheng region can be divided into limited platform, open platform, platform margin, and carbonate ramp. And then, the evolution of Early-Middle Ordovician sedimentary environment has been discussed, it's believed that the transgressive platform margin shoals formed favorable reservoir facies belts for Ordovician carbonate rocks, because the sea is relatively shallow and gradually deepened.

Carbonate rocks microfacies; sedimentary environment; Ordovician; Gucheng region; Tarim basin

2015-06-02；

2015-08-14

国家大型油气田及煤层气开发科技重大专项“中国大型气田形成条件、成藏机制与富集规律研究”(2011ZX05007-002)资助

师江波 ( 1979- )，男，河南洛阳人，工程师，硕士，主要从事塔里木盆地东部石油地质综合评价方面的研究。E-mail: shi_jiangbo@petrochina.com.cn

P534.42

A

1009-6248(2016)01-0061-09