姜歡 傅恒 林水城 蔣麗維

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國海洋石油湛江分公司，廣東 湛江 524000；3.中國石油大學(xué)，北京 102200）

塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系層序地層研究

姜歡1傅恒1林水城2蔣麗維3

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國海洋石油湛江分公司，廣東 湛江 524000；3.中國石油大學(xué)，北京 102200）

為了對塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系的層序地層進行正確識別和劃分，以層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，并根據(jù)薄片、鉆井、測井、地震及古生物等相關(guān)資料，對玉北地區(qū)奧陶系的層序界面進行了綜合分析，歸納出暴露、巖性巖相組合、生物組合、測井及地震反射特征等5類界面識別標志，識別出6個層序界面，并以此為基礎(chǔ)劃分出5個三級層序，最終建立了玉北地區(qū)奧陶系的層序地層格架，可為奧陶系整體油氣勘探部署提供一定依據(jù)。

塔里木盆地 玉北地區(qū) 奧陶系 層序界面 層序格架

0 引言

塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層分布廣、厚度大。隨著勘探工作的深入，該區(qū)玉北1井、玉北1-2x井等多口井鉆遇良好油氣顯示，油氣勘探前景較好［1-2］。但奧陶系目的層埋深大，地質(zhì)條件復(fù)雜，勘探開發(fā)程度較低，對其地層特性難以認清。前人在塔里木盆地奧陶系的層序劃分方面做了一些工作，主要集中在塔北、柯坪、巴楚地區(qū)［3］，而對玉北地區(qū)的研究較少。筆者以玉北地區(qū)為研究對象，根據(jù)鉆井、測井、地震等資料對奧陶系層序界面進行識別，劃分出層序地層，以期為下一步油氣勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔里木盆地是一個多旋回斷坳轉(zhuǎn)化型的含油氣盆地，該盆地是在震旦紀至三疊紀發(fā)育克拉通的基礎(chǔ)上經(jīng)過印支—燕山—喜山等構(gòu)造運動而形成的含油氣盆地［4］。玉北地區(qū)位于塔里木盆地塔西南坳陷內(nèi)麥蓋提斜坡東段，北與中央隆起區(qū)巴楚隆起接壤，南鄰喀什凹陷及葉城—和田凹陷，西北接柯坪斷隆，東與塘沽巴斯凹陷相鄰［5］。區(qū)內(nèi)斷裂帶發(fā)育，整體以擠壓逆沖和高角度走滑斷裂為主，具有縱向上分層，平面上東西分塊、南北分段的特征［6］。

玉北地區(qū)奧陶系整體上屬于克拉通穩(wěn)定碳酸鹽巖臺地沉積。從震旦紀開始，塔里木板塊在弱伸張背景下由統(tǒng)一的基底開始裂解，板塊南緣的昆侖地塊和北緣的天山地塊均脫離了板塊，板塊被大洋包圍，形成了北昆侖洋和南天山洋［7］。加里東早期Ⅱ幕，塔西南麥蓋提地區(qū)處于離散被動大陸邊緣環(huán)境，和田古隆起已具雛形，奧陶系與下伏寒武系呈平行不整合接觸。加里東中期Ⅰ幕，構(gòu)造背景由原來的拉張應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓應(yīng)力，盆地也由大陸邊緣盆地向前陸盆地轉(zhuǎn)化，北昆侖洋向南俯沖消亡，中昆侖地體與塔里木陸塊碰撞，和田古隆起的主體玉北地區(qū)遭受強烈擠壓而隆升，出露于水上，奧陶系鷹山組部分被剝蝕，一間房組及恰爾巴克組被剝蝕殆盡。加里東中期Ⅱ幕至海西早期運動作用時期，和田古隆起進一步發(fā)展，研究區(qū)奧陶系上統(tǒng)受不同程度地剝蝕，志留系和泥盆系完全缺失以致石炭系直接不整合覆蓋于奧陶系之上。直至喜山晚期，和田古隆起消亡南傾而成麥蓋提斜坡，形成現(xiàn)今北高南低的格局。

2 層序界面的識別

層序界面的識別是層序地層劃分的關(guān)鍵，玉北地區(qū)奧陶系層序地層主要受加里東構(gòu)造運動及海平面周期性升降的影響，產(chǎn)生暴露、巖性巖相變化、

古生物斷代、測井曲線突變及地震反射終止關(guān)系等標志，綜合識別出3個二級層序界面（SSB1、SSB2、SSB3）及3個三級層序界面（SB2、SB3、SB5），在此基礎(chǔ)上對奧陶系層序地層進行劃分。

2.1 層序界面識別標志2.1.1暴露標志

暴露主要有準同生巖溶及風化殼巖溶兩類，是識別碳酸鹽巖層序界面的重要標志。研究區(qū)奧陶系碳酸鹽巖經(jīng)歷了多幕次巖溶疊加改造，暴露標志以風化殼巖溶為主。

風化殼巖溶又稱表生巖溶，常常形成地層學(xué)中的主要不整合面，與層序界面密切相關(guān)。低位期海平面急劇下至坡折帶以下而缺失碳酸鹽巖沉積或構(gòu)造隆升造成了前期沉積的碳酸鹽巖臺地大面積暴露，大量的大氣淡水對碳酸鹽巖臺地進行淋濾改造，出現(xiàn)巖溶現(xiàn)象。此時，大氣淡水穿過表生地層向下滲流，使?jié)B流帶的方解石等不穩(wěn)定礦物發(fā)生溶解而形成大規(guī)模的溶蝕孔洞，并出現(xiàn)新一輪的淡水方解石充填；地表的粘土和粉砂隨著大氣淡水通過溶蝕孔洞下滲到滲流帶，在碳酸鹽巖中形成滲流粘土、滲流粉砂；同時，長期的暴露淋濾使?jié)B流帶的還原性礦物與大氣充分接觸而遭受氧化。研究區(qū)典型的風化殼巖溶識別標志有被方解石充填的溶蝕縫洞、滲流粘土、滲流粉砂、褐鐵礦化及示底構(gòu)造等（圖1）。

圖1 表生巖溶暴露標志圖

2.1.2 巖性巖相標志

海平面及構(gòu)造運動的綜合變化常常會引起沉積環(huán)境的改變，從而造成巖性、巖相的變化。巖性巖相突變面一般是層序界面的沉積響應(yīng)，多表現(xiàn)為平直界面或略具起伏的微弱侵蝕沖刷面［8］。

研究區(qū)奧陶系SB3、SB5界面為巖性巖相突變面（圖2）。SB3界面之下為局限臺地相的灰質(zhì)白云巖、云質(zhì)灰?guī)r沉積；界面之上為開闊臺地相，巖性以灰

圖2 巖性巖相標志及測井標志圖

巖為主，反映隨著海平面的上升，鹽度較高環(huán)境下的白云巖沉積開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎｛}度環(huán)境下的灰?guī)r沉積。SB5界面之下為開闊臺地相，巖性主要為微晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r和泥灰?guī)r；界面之上發(fā)育以泥巖、灰質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主的盆地相泥質(zhì)沉積。

2.1.3 生物組合標志

水深是沉積環(huán)境的重要指標，生物組合的變化反映著不同的水深，成為層序界面識別的重要依據(jù)。鷹山組缺失8～12個牙形刺帶（張師本，2000）［9］，時間間斷大于10Ma。結(jié)合構(gòu)造演化分析此處是一個構(gòu)造隆升不整合，是加里東中期Ⅰ幕運動的構(gòu)造響應(yīng)。

2.1.4 測井標志

由于層序界面上下地層的沉積環(huán)境和成巖作用

存在突變，因此層序界面在測井曲線上有明顯的反映［10］，一般表現(xiàn)為巖性巖相突變面和暴露剝蝕面。

巖性巖相突變面上下，測井曲線形態(tài)也發(fā)生突變，SB5界面處海平面突然上升，隨著沉積水體的加深，碳酸鹽巖沉積演變?yōu)榕璧啬噘|(zhì)沉積，界面之下為低伽馬、高電阻率，界面上為高伽馬、低電阻率（圖2）。奧陶系頂部SSB3界面存在多期暴露剝蝕，發(fā)育風化殼，在暴露地表遭受剝蝕的過程中，風化殼中的泥質(zhì)含量或放射性元素含量增多，自然伽馬值變大，同時巖溶導(dǎo)致地層孔隙度變大，電阻率曲線由界面下的高值鋸齒狀變?yōu)榻缑嫔系牡椭滴X狀，其他測井曲線也有不同程度的異常響應(yīng)，是層序界面識別的良好標志。

2.1.5 地震標志

層序的界面是不整合及其對應(yīng)的整合面，整合面在橫向上表現(xiàn)為一個區(qū)域性的連續(xù)廣泛分布的面。地震剖面上的層序劃分主要是對不整合面及與之相當?shù)牡卣鸱瓷浣缑娴淖R別與追蹤［11］，對不整合面識別的最直觀的地震反射終止現(xiàn)象有削截、上超、下超和頂超。研究區(qū)地震剖面中發(fā)育削截和上超現(xiàn)象（圖3）。

圖3 玉北地區(qū)奧陶系層序界面地震識別標志圖

研究區(qū)奧陶系SSB1界面對應(yīng)地震界面T80，地震反射特征為較易追蹤的平行反射軸，中—弱振幅、中連續(xù)，界面下呈空白反射、中低連續(xù)，上覆地層振幅增強、連續(xù)性變好；SB2（T78）地震反射特征為中—弱振幅、中—差連續(xù)，區(qū)域上不易追蹤對比；SB3地震反射特征為弱振幅、中連續(xù)，較易追蹤對比；SSB2（T74）在地震剖面上為中—強振幅，中—高連續(xù)，區(qū)域上易對比追蹤；SB5（T72）地震反射特征為強振幅、中—高連續(xù)，界面之上可見上超現(xiàn)象，反映在桑塔木組沉積期，海平面不斷上升，桑塔木組逐漸超覆在良里塔格組之上形成一個底部界面上的不整合接觸關(guān)系，具有填平補齊的特點；SSB3（T57）在地震剖面上表現(xiàn)為強振幅、高連續(xù)的反射特征，界面之下可見削截現(xiàn)象，反映當時地層沉積之后，由于構(gòu)造擠壓應(yīng)力的影響，地層抬升遭受剝蝕而產(chǎn)生了角度不整合。

2.2 層序劃分

二級層序又稱構(gòu)造層序，由海平面下降形成，并伴隨區(qū)域性構(gòu)造運動，三級層序主要受控于全球海平面升降［12］。依據(jù)層序地層學(xué)原理和研究方法，綜合以上層序界面的識別特征，以A5井為例對玉北地區(qū)奧陶系進行層序劃分和特征描述，識別出2個二級層序SSQ1和SSQ2，進一步劃分出5個三級層序（圖4），由老到新為SQ1～SQ5，平均時限約6.1Ma。

圖4 玉北地區(qū)A5井綜合柱狀圖

3 層序地層格架的建立

在繼層序劃分之后，精細而準確的層序地層格架的建立對于油田開發(fā)基礎(chǔ)研究工作具有重要指導(dǎo)意義。通過鉆井層序劃分及地震層位的標定，井震結(jié)合，在各界面追蹤識別的基礎(chǔ)上，以三級層序作為連井剖面地層對比解釋單元，選取T57界面為等時對比的拉平面，建立玉北地區(qū)奧陶系層序地層等時格架。

SQ1沉積期水體很淺，發(fā)育一套局限臺地相白云巖、含灰白云巖，沉積穩(wěn)定，全區(qū)暫無井鉆穿。SQ2為局限臺地灰質(zhì)云巖沉積，海平面總體緩慢上升，灰質(zhì)逐漸增多，云質(zhì)減少，厚150～240m。SQ3期海平面不斷上升，水體與外緣海連通，為開闊臺地灰?guī)r沉積，厚150～400m，上部地層遭受不同程度的剝蝕，總體上從西南部到東北部逐漸減薄，反映后期受構(gòu)造運動影響，為西南低、東北高的古地理格局。SQ4期海平面有所下降，發(fā)育開闊臺地泥晶灰?guī)r，厚度相對較小，為70～120m，在研究區(qū)西北部及玉北1斷裂帶等高部位缺失，其他地區(qū)沉積穩(wěn)定，厚度變化不大。SQ5期海平面迅速上升，開闊臺地遭淹沒而消亡，形成巨厚的泥巖及灰質(zhì)泥巖為主的盆地沉積，發(fā)育于東南部洼陷部位，沉積厚度約200 m。

4 結(jié)論

1）層序界面的研究是劃分層序地層的關(guān)鍵，玉北地區(qū)奧陶系層序界面的識別標志主要有暴露標志、巖性巖相組合標志、生物組合標志、測井標志及地震反射標志等5類。在實際運用中各個界面標志互相融合，應(yīng)綜合利用，為層序地層精確的劃分提供基礎(chǔ)。

2）充分利用巖石薄片、鉆井、測井和地震等資料的綜合響應(yīng)特征，在玉北地區(qū)奧陶系識別出SB1（SSB1）、SB2、SB3、SB4（SSB2）、SB5及SB6（SSB3）等6個層序界面，由此劃分出SQ1～SQ5共5個三級層序，并建立了井震結(jié)合的層序地層格架，在縱向和橫向上都有一定的可對比性。

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（編輯：盧櫟羽）

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2095-1132（2014）05-0001-04

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.05.001

修訂回稿日期：2014－09－17

姜歡（1989－），女，碩士研究生，研究方向為含油氣盆地層序地層學(xué)與地震地層學(xué)。E-mail：517954670@qq.com。