古城地区碳酸盐岩沉积特征及其主控因素

贺 锋，林畅松，刘景彦，张字龙

(1.核工业北京地质研究院，北京 100029；2.中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；3.中国地质大学(北京)，北京 100083)



古城地区碳酸盐岩沉积特征及其主控因素

贺 锋1，2，林畅松3，刘景彦3，张字龙1，2

(1.核工业北京地质研究院，北京 100029；2.中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；3.中国地质大学(北京)，北京 100083)

通过岩心精细描述、薄片鉴定、测井和地震特征及古地貌等分析，认为塔里木盆地古城地区寒武—中晚奥陶世主要处在台地—台地边缘—台缘斜坡相带，发育台内滩、台地边缘滩(礁滩复合体)、滩间海、台缘斜坡等微相类型。中下奥陶统鹰山组三段台缘滩和中上寒武统发育的纵向叠置的台缘丘滩体是有利的沉积相带，也是下一步勘探的重点。古地貌特征及其演化控制着沉积相带及礁滩体的分布，台缘坡折带决定了台缘带的分布位置，古地貌高隆区控制着台缘滩的发育。塔东地区沉积相演化主要受海平面升降控制，表现为台地类型的变化和台地边缘相带的迁移。探讨古城地区碳酸盐岩台地沉积微相特征及主控因素，圈定有利沉积相带，对于该区下步油气勘探具有重要的指导意义。

碳酸盐岩；沉积相；古地貌；海平面变化；古城地区；塔里木盆地

0 引 言

塔东地区海相碳酸盐岩油气资源丰富，但勘探程度低，勘探潜力巨大，古城地区和顺南地区获得了工业油气流，塔东地区海相碳酸盐岩逐步成为塔里木盆地石油勘探的热点之一。前人对塔里木盆地寒武系—奥陶系海相碳酸盐岩的层序地层格架、台地结构演化、沉积储层特征及油气成藏规律做了大量的研究，认为寒武系—奥陶系盆地古地理格局由中西部大型塔西台地、东部罗西台地以及2个台地之间的塔东深水陆棚和深水盆地相构成，为典型的三分结构[1-3]。

台地的演化及沉积相的分布对碳酸盐岩有效储层的发育具有重要的控制作用，是碳酸盐岩油气成藏的关键因素。由于早期塔东地区钻井较少，地震资料以二维为主，研究程度相对较低，对塔东古城地区碳酸盐岩台地的沉积演化特征及其主控因素还需要开展深入的研究工作。古城6、古城7和古城8等井的钻井资料的补充，加之古城地区新采集的三维地震资料，可更加精细地刻画古城地区碳酸盐岩沉积相。此次研究综合各种资料，并采用古地貌特征等方法，探讨了古城地区碳酸盐岩台地沉积微相特征及其主控因素，并圈定有利沉积相带，可为该区的后续油气勘探提供有力借鉴。

1 区域地质概况

古城地区位于塔东地区西部古城低凸起构造带上，邻近满加尔生烃凹陷，为长期继承性隆起，是油气运移有利指向区，聚油条件优越。古城地区勘探目标为下古生界碳酸盐岩油气藏，寒武系—奥陶系碳酸盐岩主要分布于古城低凸起带、东南隆起和罗布泊凸起带[4-6]。近年来，部署的多口钻井均见到良好油气显示，其中，古城6井和古城8井在中下奥陶统鹰山组三段获工业油气流。

2 沉积相类型

从早寒武世到早中奥陶世，古城地区碳酸盐岩台地经历了缓坡—弱镶边台地—镶边台地的发育过程[4-6]。通过岩心精细描述、薄片鉴定、测井和地震特征及古地貌分析，认为古城地区由西向东主要以台地相和台地边缘相为主，发育台内滩、台地边缘滩(礁滩复合体)、滩间海等微相类型，东部以盆地相沉积为主。

2.1 台地相

碳酸盐岩台地主要分布在古城地区西侧，可进一步划分出开阔台地、半局限台地和局限台地。开阔台地发育于中晚奥陶世，古城6井鹰一段沉积相以开阔台地相为主，岩性以泥晶灰岩和亮晶砂屑灰岩为主(图1a、b)；局限台地主要发育于中晚寒武世，古城7井上寒武统发育早成岩阶段形成的准同生期白云岩以及低能环境微晶灰岩，表现出水流受限、能量较低的局限台地沉积(图1c、d)；半局限台地主要发育于早奥陶世，古城7井蓬莱坝组上部发育同生期粉—细白云岩，下部发育高能亮晶砂屑灰岩、鲕粒灰岩及低能泥亮晶灰岩，整体表现出水流不畅，高、低能岩相并存的半局限台地特征(图1e、f)。

图1 古城地区不同沉积微相的岩心和薄片特征

2.2 台地边缘相

古城地区古城4、古城7、古城8井寒武系—中下奥陶统具有典型台地边缘相特征，台地边缘鲕粒滩(图1g)和生屑滩(图1h)局部发育，高能砂屑滩广泛发育(图1i—k)，属于台缘滩微相；岩性主要为泥晶灰岩、藻灰岩以及弱黏结亮晶砂屑灰岩(图1l、m)，沉积能量相对较低，以滩间海微相为主。

台缘斜坡位于台地边缘靠浅海盆地一侧的斜坡地带，岩性主要由深灰色泥质灰岩、泥质云灰岩夹黑色泥岩组成。在斜坡坡脚处发育滑塌角砾岩，是该相带明显的沉积特征(图1n)。

2.3 盆地相

②Di Gangi，P．M．，and Wasko，M．，“Steal my idea!Organizational adoption of user innovations from a user innovation community:A case study of Dell Ideastorm”，Decision Support Systems，2009，48(1)，pp．303 ～312．

碳酸盐岩盆地相主要发育浅海陆棚和深水盆地相，发育于古城地区东部塔东2井—塔东1井一带(图1o、p)。

3 地震相及对应的沉积相分析

台地区、台地边缘区、台缘斜坡区和盆地区均具有不同的地震反射特征。台地区反射特征为中低频、中强振幅，平行—亚平行结构；台地边缘常发育礁滩复合体，为弱振幅波状、杂乱、空白反射特征，中上寒武统礁滩复合体外部呈丘形，内部由于能量屏蔽常常呈杂乱反射或空白反射，呈弧形沿台地边缘近南北向分布；台缘斜坡相为中—强振幅、前积反射特征；盆地区为泥岩和页岩沉积，呈中—弱振幅、平行、连续性较好的特征。

4 沉积相展布特征

通过钻井岩心薄片定相，区域上进行古地貌和地震相分析，结合古城三维地震属性分析，编制了该寒武系—中下奥陶统主要地层沉积相。

4.1 寒武系沉积相展布特征

塔东地区早寒武世主要发育斜坡—深水盆地相；中寒武世塔东地区出现台地边缘礁(丘)滩复合体建隆特征，向西过渡为半局限—局限台地，向东为斜坡—盆地相；晚寒武世半局限台地演化为局限台地相，台地边缘礁(丘)滩复合体建隆继续发育，且向盆地方向迁移。

4.2 中下奥陶统沉积相展布特征

塔东地区奥陶系总体处于开阔台地背景，广泛发育台内滩、台地边缘滩(滩复合体)、滩间海等微相类型。下奥陶统蓬莱坝沉积期台地类型为半局限台地，台内滩滩体规模较大；台地边缘相带较窄，古城8井和古城4井沉积以台缘滩为主。鹰山组至一间房组沉积期，台地由半局限台地开始向开阔台地转化。鹰山组下段古城6、古城7、古城8井主要发育台地边缘高能滩相沉积，鹰山组三段台缘规模最大，台地边缘相带较宽，可达40 km，鹰山组三段古城6和古城8井位于不同的台缘滩上，台缘滩沿着台缘呈弧形近南北向展布，是该区最为有利勘探区域，也是下步勘探的重点。鹰山组上段台地边缘相开始变窄，宽度为20km，古城7和古城8井发育台缘滩为主，古城6井位于台缘和台内的过渡带。一间房组发育生屑灰岩、鲕粒灰岩，反映较强的水动力环境，为台地边缘生屑滩的特征。

4.3 有利沉积相带

沉积相对碳酸盐岩的形成、分布以及储层物性具有明显的控制作用，原始的高能相带为储集空间的形成提供了岩性基础。

白云岩储层主要发育在碳酸盐岩台内滩和台地边缘礁滩体相带，主要因为白云化流体更容易进入孔渗较好的高能台缘带的颗粒灰岩，表现出白云岩分布的相控特点。古城台地台缘边缘相带证实了高能滩相沉积的存在，滩体面积大，台地边缘是有利储层发育区。古城地区鹰三段为目前勘探的重点，鹰三段有利储集相带主要以台缘滩为主，沿着台缘带呈南北向分布，靠NE附近的台缘滩为最优的有利部位(图2)。另外，在古城地区中上寒武统发育的纵向叠置的台缘礁滩体也是有利的沉积相带，亦是下一步勘探的重点。

图2 古城地区下奥陶统鹰山组三段均方根振幅与构造叠合

5 沉积微相主控因素

在海相碳酸盐岩沉积体系中，台缘坡折带决定了台缘带的分布位置，古地貌特征及其演化控制着沉积相带及礁滩体的分布，海平面的升降控制台地类型及礁滩体的纵向变化和横向迁移。

5.1 古地貌对沉积相的控制

早寒武沉积期，古城地区古地貌特征以斜坡为主；中晚寒武才开始建隆，靠近斜坡的地貌高部位为台地边缘相带区，主要发育台缘礁滩体；到蓬莱坝沉积期，古地貌地势开始变得平缓，镶边不明显，台缘带开始发育；鹰山组沉积期，碳酸盐岩开始镶边建隆，台缘斜坡变陡，台缘带沿坡折带高隆区发育(图3)。在古城地区相对古地貌较高的区域，相对海平面较低，水动力更足；台地边缘滩和台内滩都属于沉积水体能量较高时的产物。因此，在古地貌相对较高的地区砂屑滩更为发育，而相对低洼处则为较深水的以泥晶灰岩为主的滩间海沉积。

图3 古城地区寒武系—中下奥陶统碳酸盐岩古地貌形态

5.2 海平面变化对台地类型及台缘带的控制

塔东地区沉积相演化主要受海平面升降控制，表现为台地类型的变化和台缘带的迁移。随着海平面的上升，台地类型变化为由寒武系的局限台地—早奥陶统的半局限台地—中奥陶统的开阔台地。当海平面上升时，台缘带开始变窄；海平面下降，台缘带变宽且向盆地迁移。塔里木盆地海平面存在3次大的海侵和2次较大的海退：早寒武世海侵及中晚寒武海退；早奥陶世第2次海侵及中奥陶世海退；晚奥陶世再次海侵[7-8]。塔东地区早寒武世主要为斜坡相—深水盆地沉积，台缘相不发育；随着海平面不断下降，中晚寒武世时沉积相格局变为(半)局限台地相—开阔台地—台缘礁滩相—台缘斜坡相、浅海陆棚、盆地相；晚寒武世沉积格局不变，较中寒武世海平面进一步下降，台地边缘向盆地内迁移。早奥陶世全球海平面开始上升，沉积格局从西向东开始变为开阔台地—台缘滩相—台缘斜坡相—盆地相；一间房组沉积之后随海平面快速上升，古城台地淹没并消亡(图4)。

图4 古城台地寒武—奥陶系碳酸盐岩台地沉积演化模式

6 结 论

(1) 古城地区主要处在台地—台缘带沉积相带上，广泛发育台内滩、台地边缘滩(礁滩复合体)、滩间海等微相类型。台内滩、台缘滩是高能的沉积相带，是后期白云岩化作用的物质基础。中下奥陶统鹰山组三段台缘滩和中上寒武统发育的纵向叠置的台缘丘滩体是有利的沉积相带，也是下一步勘探的重点。

(2) 台缘坡折带决定了台缘带的分布位置，古地貌特征及其演化控制着沉积相带及礁滩体的分布，古地貌高隆区相对海平面较低洼处浅，水动力更足，台缘滩更为发育。相反在相对低洼处，则是较深水的、以泥晶灰岩为主的滩间海沉积。

(3) 塔东地区沉积相演化主要受海平面升降控制，表现为台地类型及礁滩体的纵向变化和横向迁移，随着海平面的变化，碳酸盐岩台地经历了寒武系局限台地—早奥陶统半局限台地—中奥陶统开阔台地的演化过程。

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编辑 林树龙

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.004

20160405；改回日期：20160712

国家重点基础研究发展计划“973”项目“中国西部叠合盆地深部有效碳酸盐岩储层形成机制与分布预测”(2011CB201100-03)；国家自然科学基金重点项目“塔里木盆地古生代古构造、古地理演变与成藏效应”(41130422)

贺锋(1984-)，男，工程师，2006年毕业于中国地质大学(北京)资源勘查专业，2015年毕业于该校矿产普查与勘探专业，获博士学位，现主要从事沉积地质与盆地分析工作。

TE122.2

A

1006-6535(2016)05-0017-05