高志前，樊太亮，楊偉紅，王鑫

(中國地質大學(北京) 海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室，北京，100083)

塔西南位于塔里木盆地西南部，其北西部為南天山褶皺帶，北東部以吐木休克斷裂為界，南部被昆侖山褶皺帶所圍，東接塘古孜巴斯凹陷和塔南隆起[1-2]，并以和田河為界，向西受天山和昆侖山的夾持而成峽谷狀與中亞的卡拉庫姆-塔吉克盆地、費爾干盆地相連，面積約20×104km2。長期以來，塔西南地區(qū)一直是塔里木盆地油氣勘探的重要接替基地，隨著 2009年中石油在塔西南山前帶的白堊系發(fā)現(xiàn)油氣(柯東 1井)，2010年中石化在巴楚—麥蓋提地區(qū)的下奧陶統(tǒng)發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流(玉北 1井)，塔西南地區(qū)再次成為塔里木盆地油氣勘探的熱點。

1 塔西南臺緣斜坡相帶發(fā)育的區(qū)域地質條件

塔里木地塊統(tǒng)一基底形成于晚元古代晚期發(fā)生的塔里木運動。從震旦紀開始進入了應力松弛和區(qū)域伸展的構造背景，晚元古代形成的超級古陸 Rodinia開始裂解。元古代形成的“新疆”板塊在震旦紀早期發(fā)生分離，使得塔里木陸殼板塊分別與其西南側羌塘地塊和東北側準噶爾地塊及北側中天山的伊犁地塊相繼分離，至寒武紀塔里木地塊周緣出現(xiàn)了洋殼，分別形成昆侖洋和南天山洋、北部古大洋[3-4]。庫地142里程碑處玄武巖是低鉀拉斑玄武巖，代表成熟大洋盆性質，表明庫地蛇綠巖是“昆侖洋”的殘留體，庫地北新藏公路 128 km石英閃長巖體中見年齡為 513 Ma角閃石[5-6]，這表明塔里木地塊西南緣的裂解作用在寒武紀表現(xiàn)明顯，在北昆侖一帶于早寒武世出現(xiàn)了半深海-深海盆地，自裂谷向洋盆的轉換可能出現(xiàn)在中寒武世。

寒武紀，塔里木盆地構造古地理整體呈現(xiàn)“兩洋夾一臺”的格局(圖1)。早寒武世盆地的西南緣、北緣分別發(fā)育北昆侖裂谷盆地、南天山裂谷盆地，東南側為阿爾金-祁漫塔格隆起；北昆侖洋與南天山洋南北相連[7-9]。盆地內部西高東低，但西部克拉通內部坳陷沉降較快，發(fā)育開闊臺地與局限臺地沉積。盆地東部為克拉通邊緣坳陷，屬于強烈拉張環(huán)境的產(chǎn)物。盆地周緣構造作用控制盆地展布格局，南天山裂陷作用東強西弱，東部為海水較深的槽盆，火山活動發(fā)育，西部則為淺海陸架沉積[10-11]。興地斷裂為南天山裂陷與塔東克拉通邊緣坳陷的分界斷裂[12]，其南側為半深海盆地，而北側為淺水臺地，也可能形成水下隆起，晚元古代-早寒武世，西昆侖洋盆發(fā)育并為拉張環(huán)境，最早于寒武紀就開始消減，盆地西南緣形成被動大陸邊緣、并向北遷移，發(fā)育了一套臺地斜坡沉積地層。中寒武世原型盆地的主要特征是北昆侖洋的出現(xiàn)，相應地沿著塔西南緣的葉城-和田-于田一帶形成了被動大陸邊緣，其次是在海退背景下塔西克拉通內坳陷發(fā)育了寬廣的膏泥坪沉積，屬局限臺地內坳陷的產(chǎn)物，晚寒武世基本繼承了早中寒武世原型盆地的特點。北昆侖洋寬度進一步擴大，南天山裂陷進一步加強。由于北昆侖帶拉張程度的加大，位于其北側的葉城-和田一帶的斜坡帶繼續(xù)發(fā)育，并向臺內遷移。早奧陶世與寒武紀相比，周緣大洋演化狀態(tài)有所改觀，天山構造域的典型特征是北天山洋開始向南俯沖在中天山-吐哈微陸塊群之下，產(chǎn)生了向南的擠壓動力[13-14]；但是，這種擠壓力并逐漸傳導到塔里木盆地。南部北昆侖洋俯沖作用加強，在中昆侖發(fā)育一系列島弧。

總的來看，寒武紀—早奧陶世，塔里木盆地的西南緣與北緣分別發(fā)育北昆侖裂谷盆地和南天山裂谷盆地(盆地西南緣的庫地、北緣的達魯巴依、東北緣的榆樹溝等地均發(fā)現(xiàn)蛇綠巖)，表明塔西南地區(qū)具有發(fā)育臺緣斜坡相帶的地質背景。

圖1 塔里木盆地早寒武世構造-巖相古地理Fig.1 Structure-lithofacies paleographic map of Early Cambrian,Tarim Basin

2 塔西南臺緣斜坡相帶存在依據(jù)及發(fā)育特征

野外露頭研究發(fā)現(xiàn)，塔西南地區(qū)下奧陶統(tǒng)存在臺緣斜坡帶，其下奧陶統(tǒng)自下而上發(fā)育恰特組和坎地里克組(圖2)，地層整體厚度達千米，呈現(xiàn)明顯的3個沉積旋回，其中，第1個旋回的體系域發(fā)育齊全，后2個旋回缺失低位體系域。這3個沉積旋回具有相似的韻律性，旋回下部為大套砂礫巖濁流沉積，巖石類型主要為灰色厚層狀細礫巖夾礫質石英砂巖透鏡體、灰綠色含礫中—粗粒石英砂巖，表現(xiàn)為下斜坡相沉積特征，向上變?yōu)榛疑泻駥訝钌锘規(guī)r、灰色厚層狀泥晶灰?guī)r夾薄層似瘤狀灰?guī)r，局部見灰色厚層狀砂屑灰?guī)r，整體表現(xiàn)為臺緣斜坡帶沉積特征。其中，坎地里克剖面揭示的巖石組合主要為恰特組上部地層，巖性為灰色、淺灰色中厚層泥晶生屑灰?guī)r夾薄層瘤狀灰?guī)r，庫斯拉甫剖面揭示的巖石組合為坎地里克組下部地層，巖性為淺灰色、灰白色石英砂礫巖沉積。

塔西南臺緣斜坡帶的存在不但在野外露頭上得到證實，在鉆井上也有明顯的揭示。位于麥蓋提斜坡帶的玉北1井鉆遇該套臺緣斜坡帶地層。玉北1井鉆遇的下奧陶統(tǒng)鷹山組巖性顯示，其沉積也具有明顯的3個旋回期次(圖3)。第1個旋回為一套厚約1 m的泥質灰?guī)r，沉積環(huán)境為下斜坡帶的灰泥丘沉積。第2個旋回沉積環(huán)境整體表現(xiàn)為臺地邊緣灘相沉積，包含3個巖性組合，下部為一套灰色亮晶砂屑灰?guī)r，頂端見泥晶灰?guī)r，局部含綠泥石，厚約2.4 m，發(fā)育斜交裂縫和垂直裂縫，為砂屑灘沉積；中部為一套厚約1.8 m的灰色含砂屑灰?guī)r，薄片顯示砂屑具有2種不同類型，鏡下觀察發(fā)現(xiàn)顆粒，反映水動力條件相對較強，沉積微相為粒屑灘；頂部為一套灰色極細砂屑灰?guī)r，厚約1 m，沉積環(huán)境為砂屑灘。第3個沉積旋回整體為一套淺灰色泥晶灰?guī)r沉積，裂縫和溶洞發(fā)育，上部顯示為油斑，中部為油跡，下部為油侵，總厚度約 10 m(未穿)，沉積環(huán)境表現(xiàn)為臺地邊緣-上斜坡沉積?？偟膩砜?，玉北1井下奧陶統(tǒng)巖性組合反映的是一套臺地邊緣—斜坡相的沉積，表明早奧陶世時期，塔西南地區(qū)沿玉北 1井一帶的麥蓋提南坡確實存在臺緣斜坡相沉積。

塔西南早古生界碳酸鹽巖臺緣斜坡帶在地震剖面和地層厚度圖上也有很好的顯示。在塔西南地區(qū)的地震剖面MGT08-204SN等測線上(圖4)，臺緣斜坡相帶具有明顯生物建隆特征，厚度較兩側地層明顯增大，具有丘狀反射外形，內部有雜亂充填，由臺緣帶向西南方向延伸，地層厚度明顯減薄，進入盆地相，地震反射逐漸過渡到傾斜的平行反射；向東北方向延伸進入臺地相，地震反射演變?yōu)槠叫羞B續(xù)反射。在寒武紀—早奧陶世的不同時期，臺緣斜坡帶的特點也顯著不同，寒武系整體表現(xiàn)為緩斜坡，地勢低平，在測線中部存在1個明顯的臺緣帶，發(fā)育丘狀披覆構造，臺地—臺緣之間地層厚度穩(wěn)定，向西南部進入盆地，地層厚度明顯變薄，沿寒武系底部臺緣斜坡發(fā)育明顯的3期前積沉積。早奧陶世，該臺緣斜坡帶演變?yōu)槿蹊傔呅逼拢逼罗D折帶發(fā)育斜交前積結構及其后緣的丘狀雜亂地震反射明顯，臺緣帶地層厚度較兩側的盆地、臺地都有明顯增大，斜坡坡度變大，生物建隆特征更加明顯。

圖2 塔西南臺緣斜坡帶野外露頭特征Fig.2 Outcrop characteristics of platform slope in southwestern Tarim Basin

圖3 塔西南臺緣斜坡帶巖心相特征Fig.3 Core facies characteristics of platform slope in southwestern Tarim Basin

圖4 塔西南臺緣斜坡帶地震反射特征Fig.4 Seismic reflection characteristics of platform slope in southwestern Tarim Basin

塔西南臺緣斜坡帶的存在，在寒武系地層厚度圖上也有明顯的體現(xiàn)(圖5)。塔西南地區(qū)的下寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)地層由巴楚地區(qū)向西南緣地層厚度明顯減薄，沿莎車-勝和-塘古孜巴斯一線出現(xiàn) 1個等值線密集帶，由南向北地層厚度由1.2 km急劇增厚到1.6 km，密集帶呈近西北—東南向展布。密集帶向北地層厚度等值線開始變的稀疏，地層厚度緩慢增大，整個巴楚—麥蓋提地區(qū)寒武系地層厚度基本沒有變化，穩(wěn)定在1.6 km左右；密集帶向南地層厚度等值線也逐漸變稀，地層厚度緩慢減薄，厚度為1.0～1.2 km。在民參1井西側還存在一個局部地層加厚區(qū)，可能為塘南臺地發(fā)育地，圍繞著該加厚區(qū)發(fā)育一個等值線密集帶，地層厚度由1.2 km急劇增厚到1.6 km。

圖5 塔里木盆地寒武系地層厚度圖Fig.5 Formation thickness map of Cambrian,Tarim Basin

3 塔西南臺緣斜坡相帶平面展布特征

寒武紀時期，塔里木盆地中西部為一個臺地，斜坡區(qū)沿著肖爾布拉克—玉東2—星火2—塔深1—順1—塔中32—古城4—塘南1—莎車—坎地里克連線一帶，環(huán)繞著西部臺地呈向西開口的“U”字型分布(圖6)。斜坡帶在塔西南地區(qū)主要沿坎地里克—莎車—玉北 1井連線一帶呈西北—東南向展布，該斜坡帶以北分布著廣闊的碳酸鹽臺地，主要發(fā)育碳酸鹽巖，包括云質灰?guī)r、灰質云巖、白云巖、泥質云巖及膏質泥巖。在沉積相構成上，主要發(fā)育蒸發(fā)臺地相、局限臺地相和開闊臺地相；斜坡帶的西南部，發(fā)育盆地相沉積，巖性以暗色泥質泥晶灰?guī)r、鈣質泥巖為主，含深水顆石藻化石。在平面上，不同地區(qū)斜坡帶的特征顯著不同，塔西南斜坡帶大致可分為東、西兩段，以墨玉縣為界，西部斜坡帶更為寬緩，斜坡坡度小，寬度大；東部斜坡帶寬度相對較窄，坡度變陡。

早奧陶世時期，塔里木盆地斜坡帶分布基本繼承了寒武系格局，但斜坡帶在塔西南地區(qū)稍有變化，斜坡整體變陡，寬度變窄，并向臺地內部遷移，展布格局由西北—東南向演變?yōu)榻鼥|西向，且東、西兩段遷移變化存在明顯差異(圖6)。西段斜坡帶遷移距離極小，基本沿寒武系斜坡帶分布位置分布，東段斜坡帶向臺內遷移變化明顯，由墨玉—和田—民參1井連線以北地區(qū)遷移至玉北1井—瑪參1井—塘參1井連線一帶。該時期塘南臺地出現(xiàn)，圍繞該臺地發(fā)育的塘南斜坡帶呈“V”字型向東南開口。同時，早奧陶世晚期，塔中地區(qū)斜坡帶向臺內退縮[15-16]，發(fā)育中古臺槽，臺緣斜坡帶沿塔中28—順6—中古14—塔中5井一帶，呈向東南開口拉長的“U”字型分布。塔北地區(qū)臺緣斜坡帶由庫南1井一帶退縮到于奇6井以西地區(qū)，于奇6井下奧陶統(tǒng)發(fā)育角礫狀中晶白云巖?？缕旱貐^(qū)的臺緣斜坡帶依然存在，在烏什磷礦野外露頭剖面的下奧陶統(tǒng)地層中發(fā)現(xiàn)了具有外斜坡沉積特征的砂屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r。

隨著海平面上升，塔里木盆地晚奧陶世臺緣坡折帶的分布和早奧陶世有著顯著的不同，整體呈現(xiàn)出 3個孤島，4個臺緣斜坡的特征(圖6)。盆地南部圍繞著塘南臺地，依然發(fā)育呈“V”字型向東南開口的臺緣斜坡帶。盆地中部，在塔西南—巴楚—塔中孤島的北側，沿方 1—塔中 49—塔中 48井一線一帶發(fā)育一個斜坡帶；南側沿皮山—瑪401—巴東2—中2—塔中3井一帶發(fā)育1個斜坡帶。盆地北部圍繞塔北孤島發(fā)育1個向北開口的“U”型臺緣斜坡。

圖6 寒武—奧陶紀不同時期的臺地邊緣斜坡分布圖Fig.6 Distribution map of platform slope in different phase of Cambrian-Ordovician

4 塔西南臺緣斜坡相帶沉積模式

在寒武紀，塔里木盆地構造活動相對平靜，地形平緩，氣候以干燥為主。盆地中部和西部，海水淺而清澈，陸源碎屑貧乏，發(fā)育典型的碳酸鹽臺地相區(qū)，其中包括蒸發(fā)臺地、局限臺地、開闊臺地和臺地邊緣。向南逐漸演變?yōu)樾逼潞团璧叵?，水深逐漸加大，陸源碎屑物增多，寒武紀—早奧陶世時期塔西南斜坡帶整體表現(xiàn)為退積型緩斜坡(圖7)。寒武紀時期為寬緩斜坡，沒有明顯的臺緣坡折，表現(xiàn)為1個區(qū)域性的緩傾斜坡，其沉積坡度小于5°，沉積剖面為退積型，臺緣帶以灘相沉積為主[17]，順著平緩的古斜坡向下沉積，斜坡相帶寬緩、不規(guī)則，在臺地邊緣相帶，地震剖面上可見到角度低緩的S型或疊瓦狀前積結構，寒武紀臺緣斜坡相帶分3期由塔西南逐漸向臺地內部退縮遷移。早奧陶世塔里木盆地繼承了寒武紀早期碳酸鹽巖臺地的古地理特點，但隨著海平面的持續(xù)上升，盆地不同相區(qū)，特別是斜坡帶的結構型式和沉積格局有了明顯的變化。臺地斜坡向西部快速遷移，沉積剖面由退積型逐漸轉變?yōu)槿跫臃e型。臺地斜坡中下部由于沉積速度降低和水動力條件增強，與臺地相區(qū)的厚度差異加大，從而使臺地斜坡變陡，同時臺緣礁灘發(fā)育，構成具有弱鑲邊斜坡特征的碳酸鹽巖臺地。

圖7 塔西南臺緣斜坡帶發(fā)育模式Fig.7 Development model of platform slope of south western Tarim Basin

5 結論

(1) 塔西南地區(qū)區(qū)域構造背景和地質條件揭示，寒武—奧陶紀塔里木盆地西南部存在臺緣坡折帶。

(2) 塔西南斜坡帶整體表現(xiàn)為退積型臺緣緩斜坡，沿坎地里克—葉城—勝和2井—瑪參1井連線一帶呈近東西向展布，不同時期斜坡帶具有向臺地逐期緩慢遷移的特點。

(3) 塔西南臺緣坡折帶的發(fā)現(xiàn)，標志瑪南—和田河地區(qū)臺緣高能相帶和塔西南深水陸棚相帶的存在，對該區(qū)的烴源巖和儲層評價預測具有指導作用。

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