王雪柯，王震，王燕琨，尹繼全，鄭俊章，王琦峰

中國石油勘探開發(fā)研究院

0 前 言

濱里海盆地東南緣油氣資源豐富［1-2］，鹽下層系勘探潛力巨大，已發(fā)現(xiàn)扎納若爾、肯基亞克、北特魯瓦、塔克爾等多個(gè)油氣田［3-4］。中石油近年新獲得勘探許可的D-I、II 區(qū)，其石炭系主要發(fā)育維憲階（C1v階）碎屑巖儲層及兩套厚度較大的鹽下石炭系碳酸鹽巖儲層（KT-II、KT-I 油層組）［5-6］，是近年勘探部署的重點(diǎn)地區(qū)之一。前人針對D-I、II 區(qū)開展過一些研究，但由于該區(qū)勘探程度低，鉆井?dāng)?shù)量少且年代久遠(yuǎn)（D-I區(qū)），或者未進(jìn)行過鉆井勘探（D-II區(qū)），只識別出了鹽下石炭系KT-II、KT-I 油層組沉積時(shí)期碳酸鹽臺地的西側(cè)臺地邊緣，或推測性地認(rèn)為石炭系KT-II、KT-I 油層組沉積時(shí)期分別存在具有東西兩個(gè)臺地邊緣的碳酸鹽臺地［7］，示意性地指出了碳酸鹽臺地及臺地邊緣的大致位置，關(guān)于碳酸鹽臺地的類型及發(fā)育模式等方面的認(rèn)識不夠全面。因此，開展D-I、II 區(qū)沉積相特征及其發(fā)育模式研究具有重要的意義，可以為盆地東南緣新區(qū)的勘探潛力評價(jià)及中石油在該區(qū)第一口探井的部署提供依據(jù)。

1 區(qū)域構(gòu)造-沉積背景

濱里海盆地是一個(gè)新元古代以來的疊合盆地，經(jīng)歷了裂谷、被動大陸邊緣、碰撞、拗陷4 個(gè)構(gòu)造演化階段［8］。盆地東南緣阿克若爾構(gòu)造帶、塔克爾構(gòu)造帶已獲工業(yè)油流，證實(shí)了該區(qū)域較大的勘探潛力。研究區(qū)域D-I、D-II 區(qū)塊分別為阿克若爾構(gòu)造帶向南、向東的延伸區(qū)域，D-I 區(qū)位于東南坳陷帶［9］，D-II 區(qū)位于盆地東南坳陷帶與烏拉爾褶皺造山帶的過渡帶（圖1）。

圖1 研究工區(qū)位置與地層綜合柱狀圖Fig.1 Location map and comprehensive stratigraphic column of the study area

濱里海盆地是波羅的板塊與哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊以及其南緣古亞洲洋—古特提斯洋相互作用的構(gòu)造響應(yīng)。泥盆紀(jì)，烏拉爾洋向西俯沖，古特提斯洋向北俯沖，大洋巖石圈的俯沖導(dǎo)致陸緣弧后擴(kuò)張，波羅的板塊與古里耶夫微陸中央形成裂谷。石炭紀(jì)，波羅的板塊與哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊會聚導(dǎo)致烏拉爾洋縮小、關(guān)閉。直至二疊紀(jì)，波羅的板塊、古里耶夫微陸、哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊會聚形成了濱里海盆地雛形。古里耶夫微陸高地（現(xiàn)今濱里海盆地東南部）發(fā)育碳酸鹽臺地沉積，研究工區(qū)就位于古里耶夫微陸東南緣。

研究區(qū)目的層自下而上包括下石炭統(tǒng)維憲階（TP-III 組）、謝爾普霍夫階（KT-II 組下部），上石炭統(tǒng)巴什基爾階（KT-II 組中部）、莫斯科階（包括KTII 組的上部、MKT 組、KT-I 組的中下部）、卡西莫夫階（KT-I 組中上部）及格舍爾階（KT-I 組上部）。KT-II 組地層厚度約為440 m，KT-II 組與上部MKT組以及下伏維憲階均為假整合接觸。KT-I 組地層厚度約為500 m，與上部二疊系阿瑟爾階、下部MKT組皆為假整合接觸。該盆地石炭系是鹽下最主要的含油層系［6］，其中 KT-II 及 KT-I 油層組為碳酸鹽巖勘探重點(diǎn)儲層段［10］，也是本文的研究重點(diǎn)。

2 沉積相劃分

2.1 巖石學(xué)特征

以?？撕婉T增昭的碳酸鹽巖分類方法為基礎(chǔ)，以巖石的結(jié)構(gòu)組分以及含量百分比為劃分依據(jù)，對研究區(qū)的巖石類型進(jìn)行劃分。研究區(qū)巖性以亮晶顆粒灰?guī)r為主，同時(shí)還發(fā)育泥晶顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r以及泥晶白云巖等。亮晶顆?；?guī)r中，粒屑見有鮞粒、球粒、藻團(tuán)塊、生物碎屑（簡稱生屑）等內(nèi)碎屑等。其中，骨屑、藻類及藻團(tuán)塊含量最多，因此最為常見的為亮晶生屑灰?guī)r（圖2a）、亮晶鮞?；?guī)r（圖2b）、亮晶含球粒生屑灰?guī)r（圖2c）等，沉積環(huán)境為海水循環(huán)性好、適合生物生長的開闊臺地。在KT-I 油層組上部還見有泥晶生屑灰?guī)r（圖2d）、泥晶含硅質(zhì)白云巖（圖2e）及泥粉晶生屑白云巖（圖2f）等，反映了KT-I 油層組沉積時(shí)期局部為局限臺地環(huán)境。

圖2 濱里海盆地D-I、II區(qū)塊目的層巖石薄片照片(鑄體薄片，單偏光)Fig.2 Rock slice photos of target members in D-I&II blocks,Precaspian Basin(cast thin section,single polarized light)

亮晶生屑灰?guī)r顆粒中，藻團(tuán)塊占20%，藻類占20%，生屑占30%，顆粒較小、雜亂分布，顆粒間見少量灰泥組構(gòu)；生屑以有孔蟲、棘皮類、腕足類等為主；儲集空間以粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)孔為主。泥晶生屑灰?guī)r中，生屑含量小于50%，巖性雖總體較致密，但灰泥基質(zhì)微孔相對發(fā)育，可見少量生物粒模孔。泥晶含硅質(zhì)白云巖中，天青石、玉髓及白云石充填孔隙或溶溝/溶縫，晶間微孔、層間縫較發(fā)育。泥粉晶生屑白云巖中，泥晶白云石晶間孔及晶間溶孔較發(fā)育，含少量生物體腔孔，部分孔隙被亮晶白云石半充填。據(jù)鄰區(qū)塔克爾構(gòu)造多口取心井的薄片資料統(tǒng)計(jì)，KT-I 油層組的顆粒平均含量為78%，KT-II 油層組的為80%，其中KT-I 油層組的生物化石平均含量為25%，KT-II 油層組的為48%，表明該區(qū)為利于生物生長的淺海環(huán)境。

2.2 沉積相類型與特征

依據(jù)薄片、測井及地震資料，分析了研究區(qū)石炭系KT-II、KT-I 油層組沉積相類型及其特征。前人資料與本次研究均表明，研究區(qū)石炭系主要發(fā)育碳酸鹽臺地沉積體系［11-13］，在東緣烏拉爾洋一側(cè)還發(fā)育泥灰質(zhì)及泥質(zhì)的陸棚相沉積。根據(jù)現(xiàn)有資料，開闊臺地相可劃分出臺內(nèi)灘以及灘間海亞相，局限臺地相可劃分出臺內(nèi)灘以及潮坪亞相（云坪微相）。

2.2.1 開闊臺地相

臺內(nèi)灘亞相 根據(jù)巖性可細(xì)分出生屑灘、砂屑灘、鮞粒灘3 種沉積微相。生屑灘以亮晶砂屑藻屑灰?guī)r（圖3a）、亮晶有孔蟲灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r等巖石類型為主，顏色多呈灰白色至淺灰色，主要為亮晶生物碎屑結(jié)構(gòu)；生物類型豐富多樣，以藻團(tuán)塊、棘皮類、腕足類為主。砂屑灘微相以亮晶砂屑灰?guī)r為主，顏色呈淺灰色—淺褐灰色，砂屑顆粒主要為細(xì)砂級和中砂級，分選程度一般，磨圓程度較好；顆粒之間摻雜少量有孔蟲類、腕足類、綠藻類等生物碎屑，顆粒較大且完整，粒間被兩期亮晶方解石充填；孔隙發(fā)育，主要為粒間溶孔及粒內(nèi)溶孔，可見鑄?？?，孔隙間部分連通性較好，呈串狀分布。鮞粒灘發(fā)育亮晶鮞粒灰?guī)r、粉晶鮞?；?guī)r（圖3b），鮞粒含量約為60%，正常鮞為主，直徑為1~2 mm，以粒?？准绑w腔孔為主。臺內(nèi)灘的測井相特征為中—低伽馬、中高電阻率，伽馬曲線呈光滑—微齒化箱形—漏斗形。

圖3 開闊臺地相典型巖石薄片微觀特征(鑄體薄片，單偏光)Fig.3 Microscopic characteristics of typical rock slices of open platform(cast thin section,single polarized light)

灘間海亞相 海侵期研究區(qū)灘間海亞相分布廣泛，發(fā)育于灘和灘之間，屬于低能沉積環(huán)境的產(chǎn)物。生物種類豐富且數(shù)量眾多，發(fā)育強(qiáng)烈的生物擾動。相對灘相沉積，生物泥含量比較多，巖性以薄—中層狀泥晶灰?guī)r為主（圖3c，3d），同時(shí)發(fā)育有泥質(zhì)灰?guī)r、含泥灰?guī)r、粒泥灰?guī)r等，見有孔蟲、雙殼類、腹足類等生物化石。

2.2.2 局限臺地相

在D-II區(qū)塊西北部局部地區(qū)，KT-I油層組上部發(fā)育局限臺地相，識別出臺內(nèi)灘和潮坪亞相。

臺內(nèi)灘亞相 以生屑灘微相為主。巖性主要為泥晶生屑白云巖（圖4a）及灰質(zhì)中晶白云巖（圖4b），生屑以殘余?類為主。K-2 井KT-I 油層組頂部發(fā)育含生屑灰質(zhì)中晶白云巖，其基質(zhì)含生屑灰?guī)r為顆粒結(jié)構(gòu)，大部分被白云石化形成中晶白云巖，見殘余組構(gòu)，生物以腕足類、棘皮類等為主，白云石具霧心亮邊特征。臺內(nèi)灘地震反射特征為丘狀，不規(guī)則或雜亂結(jié)構(gòu)（內(nèi)部見前積結(jié)構(gòu)），中頻、弱振幅、差連續(xù)。測井相特征為中—低伽馬、中高電阻率，伽馬曲線呈光滑—微齒化漏斗形。

潮坪亞相 在D-II 區(qū)塊西北部局部地區(qū)KT-I油層組上部識別出云坪微相，巖性為（準(zhǔn)）同生期沉積或白云石化的泥—粉晶生屑白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r（圖4c，4d）。生屑白云巖含較多粗大、硅化的棘皮類生物，局部見介形蟲、苔蘚蟲、?類（圖4c）和單射鈣質(zhì)骨針。潮坪的地震反射特征表現(xiàn)為席狀，平行—亞平行結(jié)構(gòu)，中頻、中—弱振幅、差或中連續(xù)性。

圖4 局限臺地相巖石薄片微觀特征(鑄體薄片，單偏光)Fig.4 Microscopic characteristics of typical rock slices of limited platform (cast thin section,single polarized light)

3 沉積模式及演化

3.1 沉積模式

由于D-I 區(qū)塊只在20 世紀(jì)80 年代在區(qū)塊北部較為集中地進(jìn)行了7 口井的鉆探，而D-II 區(qū)塊尚未進(jìn)行過鉆探，因此要建立全區(qū)范圍的沉積模式，只能根據(jù)測井相結(jié)合地震相分析進(jìn)行預(yù)測（圖5），據(jù)此推測東邊發(fā)育臺地邊緣及臺地前緣斜坡相，并逐步向盆地過渡。在前人成果認(rèn)識的基礎(chǔ)上［14-16］，綜合以上方法分析，結(jié)合古地貌特征認(rèn)為，研究區(qū)石炭紀(jì)主要發(fā)育碳酸鹽臺地沉積體系［17］，建立了半局限臺地—臺地邊緣—臺地前緣斜坡式孤立臺地沉積模式（圖6）。

圖5 濱里海盆地D-II區(qū)塊NW—SE向典型地震剖面沉積相解釋Fig.5 Sedimentary facies interpretation of typical seismic profile in NW—SE direction in D-II block,Precaspian Basin

圖6 濱里海盆地東南緣D-I、II區(qū)塊沉積模式圖Fig.6 Sedimentary pattern of D-I&II blocks in southeastern margin of Precaspian Basin

沉積環(huán)境受控于區(qū)域（板塊）構(gòu)造演化、相應(yīng)的古地形及海平面變化［18］。碳酸鹽臺地內(nèi)部主要為開闊臺地相，臺地內(nèi)部主要發(fā)育臺內(nèi)灘。碳酸鹽臺地西側(cè)及東側(cè)為臺地邊緣，臺緣內(nèi)部據(jù)地震及測井分析有臺緣礁灘發(fā)育。碳酸鹽臺地邊緣西側(cè)和東側(cè)向?yàn)趵瓲栄蠓较蛑饕獮槟嗷屹|(zhì)及泥質(zhì)的臺地前緣斜坡沉積，內(nèi)見滑塌濁積體。KT-I油層組沉積晚期，局部發(fā)育局限臺地相，以臺內(nèi)灘為主，見較多泥—粉晶生屑白云巖。

3.2 沉積相剖面對比

選擇典型連井剖面進(jìn)行了沉積相分析（圖7）。該剖面位于D-I區(qū)塊，呈NW—SE方向（井位置見圖8）。沉積相特征逐層對比分析表明，不同層位在不同井展現(xiàn)出不同的沉積特征。

圖7 濱里海盆地D-I區(qū)塊連井沉積相對比剖面Fig.7 Sedimentary facies correlation section crossing wells in D-I block,Precaspian Basin

KT-II油層組在T-2井一帶發(fā)育開闊臺地相，開闊臺地內(nèi)部灰質(zhì)臺內(nèi)灘發(fā)育，且相互疊置；至E-3井—E-1井—E-2井區(qū)一帶相變?yōu)榕_地邊緣，臺地邊緣內(nèi)由相互疊置的灰質(zhì)臺緣礁灘及泥灰質(zhì)礁灘間組成；向T-3井區(qū)一帶過渡為臺地前緣斜坡相沉積。

KT-I 油層組在T-2 井區(qū)發(fā)育開闊臺地相，開闊臺地內(nèi)部灰質(zhì)臺內(nèi)灘疊置發(fā)育；至E-3井—E-1井區(qū)相變?yōu)橛膳_緣礁灘與礁灘間組成的臺地邊緣相沉積；向E-1井區(qū)以西過渡為僅局部殘余發(fā)育的臺地前緣斜坡沉積，但T-3井區(qū)一帶大部分區(qū)域缺失該相帶。

總之，剖面沉積相分析表明：在D-I 區(qū)塊，KTII 和KT-I 兩個(gè)油層組均自東南向西北方向存在相變，由開闊臺地相（局限臺地-開闊臺地相）轉(zhuǎn)變?yōu)榕_地邊緣相-臺地前緣斜坡相，而在西南至東北方向上開闊臺地（局限臺地）、臺地邊緣相則成帶狀穩(wěn)定發(fā)育。在兩個(gè)油層組之間的MKT 組為穩(wěn)定分布的淺海陸棚相沉積，由東北至西南厚度逐漸減薄，在西北部遭受剝蝕而缺失。

3.3 沉積相平面展布

根據(jù)以上研究建立了研究區(qū)沉積相平面分布圖（圖8）。KT-II 油層組沉積時(shí)期，整個(gè)碳酸鹽臺地呈南西—北東方向延伸。碳酸鹽臺地內(nèi)部主要為開闊臺地相，分布眾多大小不等的臺內(nèi)灘，如T-2井、K-3 井等井區(qū)的臺內(nèi)灘。臺地同時(shí)發(fā)育西側(cè)及東側(cè)兩個(gè)臺地邊緣，其中西側(cè)臺地邊緣位于D-I 區(qū)塊中西部一帶，東側(cè)臺地邊緣位于D-II 區(qū)塊西部至D-I 區(qū)塊東南部一帶，兩側(cè)臺地邊緣內(nèi)部臺緣礁灘發(fā)育。西側(cè)臺地邊緣向西、東側(cè)臺地邊緣向東均過渡為臺地前緣斜坡相，內(nèi)部可見濁積體發(fā)育。

圖8 濱里海盆地D-I、II區(qū)塊石炭系KT-II、KT-I油層組沉積相平面圖Fig.8 Sedimentary facies map of the Carboniferous KT-II and KT-I member in D-Ⅰ&Ⅱblocks,Precaspian Basin

KT-I油層組沉積時(shí)期，碳酸鹽巖臺地內(nèi)部主要為開闊臺地及局限臺地，分布大小不同的臺內(nèi)灘，如T-2井、K-3井等井區(qū)發(fā)育的開闊臺地臺內(nèi)灘，以及K-4 井、K-5 井等井區(qū)發(fā)育的局限臺地臺內(nèi)灘。臺地同時(shí)發(fā)育西側(cè)及東側(cè)兩個(gè)臺地邊緣，臺緣礁灘發(fā)育于兩側(cè)臺地邊緣內(nèi)部。西側(cè)和東側(cè)臺地邊緣分別向西及向東過渡為臺地前緣斜坡相，如E-4 井及E-2井等井區(qū)發(fā)育的臺地前緣斜坡沉積。

3.4 沉積演化

在前人有關(guān)區(qū)域構(gòu)造-沉積背景認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過研究區(qū)古地貌特征、沉積相展布及沉積發(fā)育模式等具體研究，分析了研究區(qū)鹽下石炭系維憲階（C1v）至二疊系阿瑟爾階（P1a-s）的沉積演化過程（圖9）。

圖9 濱里海盆地東南緣D-I、II區(qū)塊石炭系沉積演化剖面Fig.9 Sedimentary evolution profile of Carboniferous in D-I&II,southeastern margin of Precaspian Basin

石炭系下統(tǒng)維憲階沉積時(shí)期，整體為海平面下降時(shí)期，這一時(shí)期東部烏拉爾洋內(nèi)島弧為研究區(qū)東部提供豐富的較粗碎屑物源，形成自東向西延伸入海的含礫砂泥質(zhì)辮狀河三角洲沉積，從而在濱里海盆地東南緣D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲—淺海陸棚的沉積體系。

石炭系KT-II 油層組沉積時(shí)期，發(fā)生海泛，早期東部烏拉爾洋內(nèi)島弧被海水淹沒，這一時(shí)期伴隨海平面升降變化，在濱里海盆地東緣西側(cè)斜坡區(qū)形成的相對淺海位置主要發(fā)育了泥灰質(zhì)沉積，臺地東西兩側(cè)臺地邊緣向臺地前緣斜坡過渡，故在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)形成了碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積體系。

石炭系MKT 組沉積時(shí)期，為海平面明顯上升時(shí)期，這一時(shí)期在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)主要發(fā)育淺海陸棚沉積，在研究區(qū)北部主要為厚層的泥質(zhì)陸棚沉積，向南厚度逐漸變薄，且逐漸過渡為泥灰質(zhì)-灰質(zhì)陸棚沉積。

石炭系KT-I油層組沉積時(shí)期，整體為海平面相對下降時(shí)期，這一時(shí)期在濱里海盆地東緣西側(cè)發(fā)育灰質(zhì)-白云質(zhì)的碳酸鹽沉積，臺地東西兩側(cè)臺地邊緣向臺地前緣斜坡過渡，故而在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)形成了碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積體系。

總之，受控于區(qū)域（板塊）構(gòu)造演化過程、相應(yīng)的古地形及海平面升降變化，在D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)經(jīng)歷了由石炭系維憲階沉積時(shí)期的辮狀河三角洲—淺海陸棚，經(jīng)KT-II 油層組沉積時(shí)期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡、MKT 組沉積時(shí)期的淺海陸棚，到KT-I油層組沉積時(shí)期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積演化過程。

4 結(jié) 論

（1）濱里海盆地東南緣D-I、II 區(qū)塊鹽下石炭系KT-I、KT-II 油層組主要發(fā)育亮晶顆?；?guī)r、泥晶顆粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r以及微晶、泥晶白云巖等。可建立碳酸鹽臺地—臺地前緣斜坡沉積體系，沉積相可劃分為局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相、臺地前緣斜坡相。

（2）平面上看，整個(gè)碳酸鹽巖臺地呈南西—北東方向延伸，內(nèi)部主要為開闊臺地相（KT-I 油層組還發(fā)育局限臺地相），分布眾多大小不等的臺內(nèi)灘，西側(cè)及東側(cè)發(fā)育臺地邊緣，內(nèi)部臺緣礁灘發(fā)育。臺地邊緣東西兩側(cè)過渡為臺地前緣斜坡相。剖面上看，KT-II 和KT-I 兩個(gè)油層組均自南東向北西方向存在相變，KT-II 油層組由開闊臺地相轉(zhuǎn)變?yōu)榕_地邊緣—臺地前緣斜坡相，KT-II 油層組由局限臺地—開闊臺地相轉(zhuǎn)變?yōu)榕_地邊緣—臺地前緣斜坡相；而在南西至北東方向上開闊臺地、臺地邊緣相則成帶狀穩(wěn)定發(fā)育。

（3）總結(jié)了研究區(qū)鹽下石炭系碳酸鹽巖沉積模式。主要發(fā)育碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡沉積體系，東西兩側(cè)為臺地邊緣沉積，其中臺緣礁灘發(fā)育。臺地內(nèi)部，主要為開闊臺地相，局部見局限臺地相。

（4）濱里海盆地東南緣D-I、II 區(qū)塊附近地區(qū)經(jīng)歷了由石炭系維憲階沉積時(shí)期的辮狀河三角洲—淺海陸棚，經(jīng)KT-II 油層組沉積時(shí)期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡、MKT 組沉積時(shí)期的淺海陸棚、KT-I油層組沉積時(shí)期的碳酸鹽孤立臺地—臺地前緣斜坡的沉積演化過程。