張 科 潘文慶 蘇 勁 張 敏

（ 1中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院；2中國石油勘探開發(fā)研究院 ）

0 引言

歷經(jīng)30年的勘探實(shí)踐，塔里木盆地海相油氣儲量超過50×108t油當(dāng)量，勘探開發(fā)深度已經(jīng)超過8000m，成為全國油氣勘探最深的盆地[1-2]。深層海相油氣主要分布在塔北隆起南斜坡的順北、躍滿、富源等地區(qū)，古城低凸起的中—下奧陶統(tǒng)，以及塔中凸起和塔北隆起的寒武系深層。通過塔東地區(qū)的6口探井和近期鉆探的輪探1井、輪探3井和旗探1井[3]，發(fā)現(xiàn)了臺盆區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度最高的下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖，TOC最高可達(dá)18.7%。在塔北隆起鉆探的星火1井（2007年），鉆遇下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖29m，TOC為1.0%～9.43%[4]；在輪南低凸起鉆探的輪探1井（2019年），揭示下寒武統(tǒng)高含有機(jī)質(zhì)烴源巖26m，TOC為2.43%～18.48%[5]。然而寒武系烴源巖在盆地北部發(fā)育的厚度僅有12～30m，下寒武統(tǒng)烴源巖的規(guī)模是否能支撐目前深層油氣的儲量規(guī)模及未來超深層油氣勘探的拓展，這個基礎(chǔ)地質(zhì)問題仍然存在較大爭議和不確定性。同時(shí)，塔里木盆地深部古老的前寒武系烴源巖的生烴潛力和成藏貢獻(xiàn)是否與深層海相油氣聚集相匹配，也是臺盆區(qū)深層海相油氣勘探急需回答的問題。本文通過系統(tǒng)對比，明確塔里木盆地南華系—寒武系富有機(jī)質(zhì)烴源巖的時(shí)空分布、有機(jī)質(zhì)豐度和生烴潛力，為尋找深層潛在的含油氣系統(tǒng)，有效預(yù)測深層油氣勘探的有利領(lǐng)域和方向提供基礎(chǔ)科學(xué)依據(jù)。

1 南華系—寒武系構(gòu)造演化與地層格架

塔里木盆地是在新元古代早期形成的克拉通基底上發(fā)展起來的大型多旋回疊合復(fù)合盆地。塔里木克拉通在新元古代早期位于羅迪尼亞超大陸西北緣，北緯45°至北緯60°之間，其北緣面向泛大洋，南緣與印度克拉通相連接。新元古代中—晚期，隨著羅迪尼亞超大陸裂解，原特提斯洋打開，塔里木克拉通與印度克拉通分離，周緣發(fā)育被動大陸邊緣，同時(shí)塔里木克拉通向中—低緯度移動，在新元古代晚期—寒武紀(jì)主體位于赤道附近。為明確烴源巖發(fā)育的層段和分布規(guī)律，需要建立塔里木盆地南華系—寒武系與全球的地層對比格架。

1.1 南華系—震旦系構(gòu)造演化與地層劃分

受羅迪尼亞超大陸裂解影響，塔里木盆地內(nèi)部和邊緣在新元古代中—晚期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的裂陷伸展作用，形成大規(guī)模裂陷盆地，內(nèi)部充填了巨厚的南華系和震旦系。塔里木盆地南華系—震旦系主要出露于東北緣庫魯克塔格區(qū)、西北緣烏什—柯坪區(qū)和西南緣鐵克里克區(qū)，厚度達(dá)數(shù)千米，最厚處位于東北緣庫魯克塔格區(qū)，可達(dá)6000m；而在盆地內(nèi)部由于鉆遇或鉆穿南華系—震旦系的鉆井很少，其厚度和分布主要依據(jù)有限的鉆井和深層地震資料進(jìn)行追蹤。南華紀(jì)斷陷在平面上表現(xiàn)為壘—塹相間結(jié)構(gòu)，其中，在塔里木盆地北部地區(qū)的中西部發(fā)育兩個次級箕狀斷陷，向東合二為一；剖面上具有“楔狀”快速充填結(jié)構(gòu)，沉積厚度由中央向邊緣快速變薄、在邊緣快速尖滅，塔里木盆地內(nèi)部南華系的最大沉積厚度超過3000m。震旦紀(jì)坳陷主體繼承了南華紀(jì)斷陷的構(gòu)造—沉積格局，但具有更大的沉積范圍和較小的沉積厚度（＜1000m），顯示連通的廣泛超覆沉積特征。

區(qū)域構(gòu)造研究表明，受羅迪尼亞超大陸的裂解與邊緣俯沖增生作用控制，塔里木盆地北部和南部具有截然不同的新元古代裂陷發(fā)育時(shí)間和成因機(jī)制，表現(xiàn)出南北差異的裂陷演化和展布特征[6]。其中，北部裂陷受控于羅迪尼亞超大陸邊緣泛大洋洋殼俯沖產(chǎn)生的弧后伸展作用，裂陷盆地開啟于距今約740Ma，走向近東西；而南部裂陷與羅迪尼亞超大陸裂解初期的超級地幔柱活動密切相關(guān)，裂陷盆地較北部提前打開至少40Ma，開啟于距今約780Ma，并呈北東向展布。之后，隨著羅迪尼亞超大陸的進(jìn)一步裂解及南天山洋和原特提斯洋的打開，塔里木盆地周緣廣泛發(fā)育被動大陸邊緣，盆地內(nèi)部從南華紀(jì)斷陷演化為震旦紀(jì)坳陷。

中國南華系普遍分下、中、上3個統(tǒng)，下南華統(tǒng)底、中南華統(tǒng)底、上南華統(tǒng)底與南華系頂?shù)牡刭|(zhì)時(shí)代分別為距今780Ma、725Ma、660Ma與635Ma。根據(jù)冰磧巖年代框架約束，庫魯克塔格區(qū)下南華統(tǒng)由貝義西組與照壁山組構(gòu)成，中南華統(tǒng)由阿勒通溝組與黃羊溝組構(gòu)成，上南華統(tǒng)由特瑞艾肯組構(gòu)成；烏什—柯坪區(qū)下南華統(tǒng)由巧恩布拉克群西方山組、東巧恩布拉克組和牧羊?yàn)┙M構(gòu)成，中南華統(tǒng)下部地層由巧恩布拉克群冬屋組構(gòu)成、上部地層缺失，上南華統(tǒng)由尤爾美那克組組成；鐵克里克區(qū)下南華統(tǒng)由牙拉古孜組與波龍組波一段—波三段構(gòu)成，中南華統(tǒng)由波四段與克里西組構(gòu)成，上南華統(tǒng)由雨塘組構(gòu)成（圖1）。

塔里木盆地震旦系主要分布于盆地北部坳陷，但坳陷內(nèi)東西部沉積充填序列不同。柯坪—塔北隆起震旦系巖性組合呈上下兩分特點(diǎn)，下部蘇蓋特布拉克組由砂泥巖、石灰?guī)r構(gòu)成，上部奇格布拉克組由白云巖組成，整體上表現(xiàn)為由淺水向深水、由碎屑巖向碳酸鹽巖的沉積演化序列。同位素組成方面，位于塔北隆起的溫參1井、旗探1井奇格布拉克組均表現(xiàn)為碳同位素正漂移特征，特別是奇格布拉克組底部的碳同位素正漂移與揚(yáng)子板塊燈影組底部特征一致[7]，指示塔里木克拉通內(nèi)柯坪—塔北地區(qū)震旦系奇格布拉克組與揚(yáng)子板塊震旦系燈影組可等時(shí)對比。

圖1 塔里木盆地南華系—寒武系地層框架圖Fig.1 Stratigraphic framework of the Nanhua-Cambrian in Tarim Basin

滿加爾—庫魯克塔格地區(qū)震旦系巖性組合與柯坪—塔北地區(qū)相比有相似點(diǎn)也有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)在于均是從淺水到深水、從碎屑巖到碳酸鹽巖的沉積演化序列。不同點(diǎn)是滿加爾—庫魯克塔格地區(qū)比柯坪—塔北地區(qū)沉積水體更深，從沉積旋回上滿加爾—庫魯克塔格地區(qū)扎摩克提組—育肯溝組表現(xiàn)為海平面上升的碎屑巖沉積序列，水泉組—漢格爾喬克組表現(xiàn)為一個海平面下降的碳酸鹽巖沉積序列。最新鉆井輪探3井位于滿加爾凹陷西緣，震旦系巖性組合與庫魯克塔格區(qū)相似，從上向下依次鉆揭漢格爾喬克組“蓋帽”白云巖、冰磧礫巖及水泉組石灰?guī)r、泥巖，井底鉆揭30m厚的輝綠巖。輪探3井水泉組底部發(fā)現(xiàn)碳同位素負(fù)漂移并具有向上正漂移特點(diǎn)，與黑山—照壁山剖面水泉組特征一致[8-9]，與旗探1井蘇蓋特布拉克組上部石灰?guī)r段特征一致，因此滿加爾—庫魯克塔格地區(qū)震旦系上、下統(tǒng)的分界可定在水泉組底。

1.2 寒武系地層劃分

塔里木盆地早寒武世早期盆地格局與地層分布，主要受控于南華紀(jì)斷陷斷裂在早寒武世發(fā)生的同沉積構(gòu)造活動，沉積了玉爾吐斯組與西山布拉克組烴源巖。其中，玉爾吐斯組分布在盆地中西部，主要為一套黑色含有機(jī)質(zhì)細(xì)碎屑巖沉積，在露頭區(qū)從下向上依次發(fā)育硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、黑色頁巖和碳酸鹽巖，厚度幾米到幾十米；西山布拉克組分布于盆地東部，以硅質(zhì)泥巖、黑色泥巖和灰質(zhì)泥巖等為主，并在露頭區(qū)可見其底部發(fā)育一套火山巖和硅質(zhì)巖，厚度幾十米到百米。肖爾布拉克組沉積期，早期斷裂的上升盤為肖爾布拉克組臺緣礁灘體的發(fā)育提供了有利的相對高部位地形，下降盤則沉積了西大山組，主要分布在塔東地區(qū)滿加爾凹陷。與玉爾吐斯組和肖爾布拉克組沉積期的南北分異格局不同，吾松格爾組沉積期具有東西分異的古地理格局，主要由東部深水盆地和西部碳酸鹽臺地構(gòu)成，寒武系沉積具有明顯的“等時(shí)異相”特征。

綜合近年來生物地層和同位素地層研究成果，基于盆地西部11口井巖屑樣品開展寒武系同位素地層對比，發(fā)現(xiàn)了具有全球可對比的9個碳同位素漂移事件[10]，建立了塔里木盆地寒武系地層對比框架（圖1），與全球碳同位素曲線[11]有很好的對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了與國際地層的對比。

玉爾吐斯組構(gòu)成紐芬蘭統(tǒng)，沉積時(shí)限大致為21Ma，肖爾布拉克組與吾松格爾組構(gòu)成第二統(tǒng)。該方案與前人結(jié)論相比最大的變化在苗嶺統(tǒng)，本文認(rèn)為沙依里克組與阿瓦塔格組歸屬在苗嶺統(tǒng)下部，苗嶺統(tǒng)的頂在下丘里塔格組下部，也就是說下丘里塔格組跨了苗嶺統(tǒng)與芙蓉統(tǒng)。寒武系頂在蓬萊壩組內(nèi)部與前人認(rèn)識一致[12]。

2 南華系—寒武系烴源巖發(fā)育及分布特征

隨著羅迪尼亞超大陸的聚合與裂解和岡瓦納大陸的聚合，新元古代—早古生代的塔里木盆地經(jīng)歷了復(fù)雜的擠壓和伸展演化過程[13-16]，為不同類型烴源巖的發(fā)育提供了地質(zhì)背景。

2.1 南華系—震旦系潛在烴源巖發(fā)育與分布特征

新元古代中—晚期，塔里木盆地內(nèi)部和邊緣因?yàn)閺?qiáng)烈的裂陷伸展作用，沉積了巨厚的南華系和震旦系。沉積充填序列和地震反射等證據(jù)揭示，塔里木新元古代裂陷盆地具有典型的二元結(jié)構(gòu)，即南華紀(jì)斷陷和震旦紀(jì)坳陷，它們具有明顯不同的構(gòu)造和沉積特征[17-18]。塔北弧后裂陷盆地的南華系—震旦系以塔里木盆地東北緣庫魯克塔格區(qū)和盆地內(nèi)部尉犁1井為代表，塔南裂陷盆地的南華系—震旦系以西南緣鐵克里克區(qū)的新藏公路剖面為代表。目前對于塔里木盆地南華系、震旦系烴源巖發(fā)育狀況了解甚少，已發(fā)現(xiàn)的新元古界潛在烴源巖主要分布在塔里木盆地東北部的野外露頭。庫魯克塔格南區(qū)南華系阿勒通溝組上段至特瑞艾肯組下段發(fā)育黑灰色泥巖（底部含硅質(zhì)巖），厚約390m，TOC分布在0.2%～2.7%之間；震旦系扎摩克提組發(fā)育15～20m的黑灰色泥巖，TOC分布在0.25%～1.56%之間。庫魯克塔格北區(qū)震旦系育肯溝組發(fā)育25～30m的富有機(jī)質(zhì)細(xì)砂巖與泥巖互層，TOC分布在0.06%～1.05%之間；水泉組發(fā)育30～165m的黑色泥巖與石灰?guī)r，TOC分布在0.37%～1.87%之間。有機(jī)質(zhì)豐度表明，南華系特瑞艾肯組和震旦系水泉組達(dá)到中等偏好的烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，扎摩克提組中段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到中等烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，但厚度比較薄，而震旦系育肯溝組僅發(fā)現(xiàn)TOC較低的薄層黑色泥巖。

進(jìn)一步追蹤典型剖面的烴源巖展布，主要依靠地震反射剖面和層序地層格架進(jìn)行識別。通過庫魯克塔格北區(qū)沉積構(gòu)造特征及沉積體系域疊置樣式的研究，前人提出了南華系—震旦系5個三級層序的觀點(diǎn)，將南華系特瑞艾肯組—震旦系扎摩克提組—育肯溝組作為一個層序的低位體系域—海侵體系域[19]。然而從地震剖面上看，震旦系/南華系之間為庫魯克塔格運(yùn)動形成的區(qū)域性不整合。本文認(rèn)為將震旦系/南華系作為一個超層序界面更合理，以地震可識別為標(biāo)準(zhǔn)，將南華系和震旦系分別劃分為3個層序（圖2)。南華系層序一（Nh-SQ1）對應(yīng)下南華統(tǒng)，由低位體系域的貝義西組和海侵體系域與高位體系域的照壁山組構(gòu)成，沉積構(gòu)造與地震反射剖面上均呈現(xiàn)兩分特征；下部貝義西組為底礫巖和厚層雙峰式火山巖組合，主要表現(xiàn)為雜亂強(qiáng)反射特點(diǎn)，代表裂谷初期的快速充填與火山巖建造；上部為照壁山組紫紅色砂巖沉積，具有平行弱反射特點(diǎn)，代表海侵體系域與高位體系域的砂巖沉積（圖2)。南華系層序二(Nh-SQ2)對應(yīng)中南華統(tǒng)，阿勒通溝組構(gòu)成低位體系域，黃羊溝組為海侵體系域與高位體系域的沉積記錄，地震剖面呈現(xiàn)強(qiáng)反射特征，是上下砂礫巖與該段泥巖的高阻抗差的響應(yīng)，反映層序二是南華系水深最大的，沉積時(shí)限長，但厚度薄，具備發(fā)育烴源巖的地質(zhì)條件（圖2）。南華系層序三（Nh-SQ3）由上南華統(tǒng)構(gòu)成，僅發(fā)育低位體系域特瑞艾肯組冰磧巖，地震剖面表現(xiàn)為雜亂弱反射特點(diǎn)，與上覆震旦系呈角度不整合接觸，這說明海侵體系域與高位體系域可能被剝蝕，間冰期沉積了特瑞艾肯組黑色泥巖。

塔里木盆地北部坳陷震旦系在地震剖面上的三分特征也比較清楚（圖2）。震旦系層序一（Z-SQ1）由扎摩克提組與育肯溝組組成，下部扎摩克提組為一套濱岸—前濱相粗碎屑巖沉積，構(gòu)成海侵體系域，上部育肯溝組則以細(xì)碎屑巖為主，構(gòu)成高位體系域，地震反射整體表現(xiàn)為下削上超特征，古地貌較低部位地層較厚體現(xiàn)了填平補(bǔ)齊特點(diǎn)。震旦系層序二（Z-SQ2）由水泉組中—下部組成，為陸棚相沉積的泥巖、石灰?guī)r，內(nèi)部主要以平行強(qiáng)反射特征為主。震旦系層序三（Z-SQ3）由水泉組上部與漢格爾喬克組構(gòu)成，水泉組上部為盆地相泥巖，與奇格布拉克組地質(zhì)時(shí)代相當(dāng)，水泉組是震旦系烴源巖發(fā)育最有利的沉積環(huán)境；漢格爾喬克組為冰磧巖和白云巖建造，地震反射整體表現(xiàn)為斜坡—盆地相平行強(qiáng)反射特征，地層較薄。

圖2 塔里木盆地北部坳陷南華系—震旦系東西向地震剖面圖Fig.2 E-W direction seismic profile of the Nanhua-Sinian in the Northern Depression of Tarim Basin

通過南華系—震旦系地震剖面的層序識別，南華系烴源巖主要發(fā)育在裂谷環(huán)境的末期層序當(dāng)中，根據(jù)南華系層序?qū)Ρ确治觯⒔Y(jié)合南華系與震旦系之間存在大型角度不整合、南華系頂面剝蝕強(qiáng)烈，因此推斷南華系潛在烴源巖主要發(fā)育在塔里木盆地東北部裂谷背景的地層中，烴源巖層厚度較大，但分布范圍要比地層分布范圍局限，對油氣資源的貢獻(xiàn)可能比較有限。震旦系是在南華系剝蝕基礎(chǔ)上發(fā)育的廣布式坳陷沉積建造，從地層厚度展布看，部分繼承了南華系裂谷的構(gòu)造背景（圖3），形成多套烴源巖層段，但整體上厚度不大，有機(jī)質(zhì)豐度較低，分布面積約為3×104km2，具備形成規(guī)模性油氣資源的潛力。

2.2 寒武系烴源巖發(fā)育與分布特征

塔里木盆地鉆井揭示的寒武系紐芬蘭統(tǒng)烴源巖主要分布在塔北隆起中西部玉爾吐斯組和塔東地區(qū)滿加爾凹陷西山布拉克組。盆地西北部紐芬蘭統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖以星火1井、輪探1井、旗探1井和柯坪露頭為代表，巖石類型主要為層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖/泥巖互層、泥巖及泥灰?guī)r等，厚度為10～50m，其中磷塊巖—硅質(zhì)巖—黑色頁巖沉積建造中黑色頁巖TOC可高達(dá)7%～18.48%，并富含含油的重晶石結(jié)核[20]，是下古生界有機(jī)質(zhì)豐度最高的一套烴源巖。結(jié)合巖性和礦物組合特征，從玉爾吐斯組廣泛沉積的以礫屑為主要組分的磷塊巖來看，反映出水體由深變淺，逐漸演化為相對高能的沉積環(huán)境，玉爾吐斯組烴源巖向臺盆區(qū)內(nèi)部逐漸變薄，尖滅于巴楚隆起北緣。

盆地東部紐芬蘭統(tǒng)西山布拉克組烴源巖以塔東低凸起上塔東1井、塔東2井和英東2井等為代表，巖石類型主要為泥灰?guī)r，普遍夾有灰黑色的放射蟲硅質(zhì)巖，底部夾有磷塊巖；TOC主要分布在1.3%～7.8%之間，TOC≥0.5%的有效烴源巖累計(jì)厚度為20～ 40m（圖4）。

圖3 塔里木盆地南華系和震旦系厚度圖Fig.3 Formation thickness maps of the Nanhua and Sinian in Tarim Basin

圖4 塔里木盆地紐芬蘭統(tǒng)烴源巖連井對比圖Fig.4 Well correlation section of the Cambrian Terreneuvian source rocks in Tarim Basin

塔里木盆地寒武系沉積進(jìn)入第二統(tǒng)開始，東西部出現(xiàn)明顯的沉積分異，盆地東部整體經(jīng)歷了持續(xù)的海侵和構(gòu)造沉降過程，連續(xù)沉積了第二統(tǒng)西大山組、苗嶺統(tǒng)莫合爾山組及芙蓉統(tǒng)突爾沙克塔格組烴源巖，累計(jì)厚度普遍達(dá)到200～300m，TOC相對紐芬蘭統(tǒng)烴源巖偏低，介于0.52%～5.8%。西大山組與西山布拉克組呈整合接觸，為泥巖與碳酸鹽巖互層。在西大山組沉積期，盆地西部大范圍發(fā)育碳酸鹽臺地和臺內(nèi)坳陷沉積，發(fā)育包括臺內(nèi)丘灘—臺緣帶、臺內(nèi)洼地、藻云坪和膏泥巖等沉積建造，基本不發(fā)育烴源巖。

盆地東部的苗嶺統(tǒng)莫合爾山組沉積了臺盆區(qū)苗嶺統(tǒng)有機(jī)質(zhì)豐度最高的烴源巖。莫合爾山組烴源巖的巖性主要為泥灰?guī)r和石灰?guī)r，環(huán)滿加爾凹陷沉積較為穩(wěn)定，塔東1井、塔東2井等7口鉆井揭示這套烴源巖的TOC平均為1.12%～2.83%（圖5）。盆地西部苗嶺統(tǒng)沙依里克組與阿瓦塔格組廣泛發(fā)育蒸發(fā)潟湖相沉積，僅零星發(fā)育烴源巖，厚度普遍較小，難以達(dá)到規(guī)模烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)。這主要是由于該時(shí)期盆地西部蒸發(fā)潟湖最為發(fā)育，雖然有機(jī)質(zhì)保存條件較好，但是蒸發(fā)潟湖鹽度過高，不利于藻類等生物的大規(guī)模發(fā)育，因此烴源巖發(fā)育較為局限。

塔里木盆地寒武紀(jì)經(jīng)歷了被動大陸邊緣到主動大陸邊緣轉(zhuǎn)變的構(gòu)造演化，不同時(shí)代多個層段發(fā)育多套烴源巖，基于沉積巖相和地震剖面的層序劃分，能夠有效推測烴源巖的展布。根據(jù)巖石地層泥質(zhì)含量與GR曲線和地震波組的相應(yīng)關(guān)系，建立反映海平面變化旋回的等時(shí)框架，塔里木盆地寒武系可以劃分為4個復(fù)合層序（SSQ1—SSQ4），含10個層序SQ1—SQ10（圖6），分別對應(yīng)國際年代地層中寒武系的四統(tǒng)十階。復(fù)合層序Ⅰ（SSQ1）對應(yīng)紐芬蘭統(tǒng)，在盆地西部由玉爾吐斯組構(gòu)成，東部由西山布拉克組構(gòu)成；巖性組合分為上、下兩段，下段以高GR泥巖為典型特征，上段以低GR泥質(zhì)碳酸鹽巖為典型巖性特征。層序底界面為寒武系/震旦系不整合面，不整合面之上發(fā)育高GR泥質(zhì)烴源巖，巖性變化明顯、較易識別，層序底界地震反射表現(xiàn)為強(qiáng)波峰特征，可用于追蹤和識別紐芬蘭統(tǒng)底部烴源巖分布。復(fù)合層序Ⅱ（SSQ2）對應(yīng)第二統(tǒng)，包含3個層序（SQ2—SQ4），在盆地西部由肖爾布拉克組—吾松格爾組組成，盆地東部由西大山組構(gòu)成。西部臺地區(qū)肖爾布拉克組分為兩個層序(SQ2與SQ3)，整體表現(xiàn)為進(jìn)積特點(diǎn)，層序SQ2地震反射特征表現(xiàn)為多期進(jìn)積的楔形體的頂包絡(luò)面；SQ3是從緩坡臺地向鑲邊臺地過渡的重要期次，地震特征呈現(xiàn)丘狀弱反射。SQ4由海侵體系域與高位體系域構(gòu)成，與西部層序?qū)?yīng)的是東部西大山組，沿著臺地邊緣進(jìn)積楔向盆地方向的斜坡相是西大山組烴源巖發(fā)育的有利區(qū)域。復(fù)合層序Ⅲ（SSQ3）對應(yīng)苗嶺統(tǒng)，包含3個層序（SQ5—SQ7），盆地西部由沙依里克組、阿瓦塔格組與下丘里塔格組底部旋回組成，東部由莫合爾山組構(gòu)成。苗嶺統(tǒng)的3個層序在輪南—古城坡折帶出現(xiàn)相變，均由鑲邊丘灘體轉(zhuǎn)變?yōu)樗|斜坡—盆地相，沉積了莫合爾山組，主要由泥灰?guī)r夾薄層泥巖構(gòu)成，成為預(yù)測莫合爾山組烴源巖的標(biāo)志。復(fù)合層序Ⅳ（SSQ4）對應(yīng)芙蓉統(tǒng)，包含3個層序（SQ8—SQ10），盆地西部由下丘里塔格組中上部、蓬萊壩組底部構(gòu)成，東部由突爾沙克塔格組中下部構(gòu)成，3個層序均表現(xiàn)為快速海侵、緩慢海退特點(diǎn)，TOC相對偏低，部分層段發(fā)育烴源巖。

基于古地理格局、地層分布和烴源巖厚度等數(shù)據(jù)，編制了紐芬蘭統(tǒng)烴源巖厚度平面分布圖。整體上，該套烴源巖受控于寒武紀(jì)早期古地理格局，具有南北差異分布（圖7a）：（1）盆地北部烴源巖在塔北—塔中地區(qū)存在南、北兩個近東西向厚度中心，推測最大厚度近100m；（2）雖然塔西南露頭區(qū)的寒武系已遭受剝蝕而缺失，但根據(jù)古地理格局和沉積環(huán)境推測，塔里木南部盆地區(qū)沿著北東向新元古代裂陷很可能發(fā)育一定規(guī)模的同期烴源巖；（3）在塔中—巴楚地區(qū)，雖有很多鉆井鉆穿寒武系或鉆遇前寒武系，但它們普遍缺失紐芬蘭統(tǒng)，如塔參1井、中深1井、楚探1井等不發(fā)育相應(yīng)烴源巖。綜合上述資料，根據(jù)地震資料對烴源巖進(jìn)行識別和追蹤，預(yù)測塔里木盆地寒武系紐芬蘭統(tǒng)烴源巖的分布面積超過20×104km2。

塔里木盆地寒武系第二統(tǒng)—芙蓉統(tǒng)受控于東盆西臺古地理格局及羅西臺地的限定，多套烴源巖主要分布在東部臺緣斜坡和盆地相區(qū)，以西大山組、莫合爾山組和突爾沙克塔格組的泥質(zhì)灰?guī)r和泥巖為主，厚度大體上從邊緣向內(nèi)部逐漸增大。鉆井揭示該套烴源巖最大厚度超過400m（圖7b），TOC平均為1.12%～2.83%，最大達(dá)6%以上，分布面積接近10×104km2。

3 寒武系烴源巖生烴評價(jià)

通過塔里木盆地南華系—寒武系地層等時(shí)格架對比，系統(tǒng)梳理烴源巖發(fā)育層段、厚度、有機(jī)碳含量和分布面積，表明塔里木盆地深層規(guī)模性烴源巖主要發(fā)育在寒武系，包括臺盆區(qū)大面積分布的紐芬蘭統(tǒng)烴源巖和塔東地區(qū)第二統(tǒng)—芙蓉統(tǒng)烴源巖。因此，本文將主要評價(jià)寒武系烴源巖的生烴潛力。

圖5 塔里木盆地寒武系第二統(tǒng)—芙蓉統(tǒng)烴源巖連井對比圖Fig.5 Well correlation section of source rocks in the Cambrian Series 2-Furongian in Tarim Basin

圖6 塔里木盆地北部坳陷寒武系烴源巖發(fā)育的地震層序剖面Fig.6 Seismic sequence profile of the Cambrian source rocks in the Northern Depression in Tarim Basin

3.1 寒武系烴源巖TOC歸一化評價(jià)方法

傳統(tǒng)的烴源巖評價(jià)方法中，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、厚度和分布面積是評價(jià)生烴潛力和生烴強(qiáng)度必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。一般情況下，對于某段厚度烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度，通常選取TOC平均值，將其乘以烴源巖的厚度和分布面積，來計(jì)算這套烴源巖空間的有機(jī)質(zhì)含量。這種簡化的模型化計(jì)算烴源巖有機(jī)質(zhì)含量的方法，往往因?yàn)門OC平均值受到烴源巖非均質(zhì)性、取樣數(shù)量等影響，而造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在較大差距，導(dǎo)致生烴強(qiáng)度和生烴量評價(jià)結(jié)果失真。因此，本文參考前人烴源巖測井識別評價(jià)方法[21-24]，建立TOC與測井?dāng)?shù)據(jù)擬合關(guān)系，通過測井?dāng)?shù)據(jù)得到烴源巖連續(xù)的TOC曲線，再通過與烴源巖厚度的積分計(jì)算得出相應(yīng)烴源巖的總有機(jī)碳含量，并統(tǒng)一用TOC歸一化（TOC=1%）的烴源巖厚度來表示，更加精確地反映烴源巖中有機(jī)碳埋存的真實(shí)含量。

根據(jù)塔里木盆地寒武系烴源巖發(fā)育層位的時(shí)代特點(diǎn)，將寒武系烴源巖分為紐芬蘭統(tǒng)和塔東地區(qū)第二統(tǒng)—芙蓉統(tǒng)兩套烴源巖，分別進(jìn)行有機(jī)碳含量評價(jià)。基于鉆井計(jì)算的TOC歸一化烴源巖厚度，編制了紐芬蘭統(tǒng)和第二統(tǒng)—芙蓉統(tǒng)兩套烴源巖TOC歸一化厚度平面分布圖（圖8）。

3.2 寒武系烴源巖成熟度及生烴潛力評價(jià)

近期在塔北隆起鉆探的旗探1井、輪探1井和輪探3井，為寒武系烴源巖成熟度測定提供了難得的樣品，依據(jù)鉆遇的玉爾吐斯組烴源巖固體瀝青的激光拉曼光譜，折算旗探1井高有機(jī)碳含量段烴源巖等效鏡質(zhì)組反射率為0.97%；輪探1井高有機(jī)碳含量段烴源巖等效鏡質(zhì)組反射率為1.53%～1.69%，平均為1.61%；輪探3井高有機(jī)碳含量段烴源巖等效鏡質(zhì)組反射率為1.78%～1.96%，平均為1.85%。而在盆地東部寒武系烴源巖的成熟度比塔北隆起區(qū)要高得多，塔東1井和塔東2井寒武系烴源巖Ro值分別分布在2.45%～2.75%和2.67%～2.75%，早就進(jìn)入高—過成熟的生氣階段。

基于鉆井揭示的寒武系烴源巖成熟度，并結(jié)合磷灰石裂變徑跡和等效鏡質(zhì)組反射率等古溫標(biāo)，可以估算塔里木盆地不同構(gòu)造單元寒武系烴源巖的成熟度差異和熱演化歷史。塔里木盆地經(jīng)歷了3期重大構(gòu)造變革，盆地結(jié)構(gòu)差異沉降，不同構(gòu)造單元經(jīng)歷了迥異的地質(zhì)演化過程，形成了塔里木盆地“隆坳”構(gòu)造格局，最終造成了坳陷區(qū)和隆起區(qū)烴源巖生烴演化過程差異。塔里木盆地沉積埋藏具有上下（下古生界和古近系—新近系）厚、中間（上古生界和中生界）相對較薄的特點(diǎn)，其中滿加爾凹陷中—上奧陶統(tǒng)、盆地南北兩側(cè)前陸坳陷上古近系—新近系兩套巨厚沉積，連同古地溫的早高（熱）晚低（冷）導(dǎo)致了塔里木盆地坳陷區(qū)寒武系烴源巖生烴早、演化快，在加里東晚期達(dá)到生油窗階段，并快速進(jìn)入生氣階段，完成了大量生烴過程，有機(jī)質(zhì)等效鏡質(zhì)組反射率大于1.5%。加里東晚期至海西早期，塔里木盆地發(fā)生劇烈抬升剝蝕，加里東晚期生成并聚集成藏的古油藏遭受大面積破壞，志留系廣泛分布的瀝青砂及儲層瀝青主要是這個時(shí)期的產(chǎn)物。隨后的海西期，盆地再次沉降、地層埋深增大，坳陷區(qū)寒武系烴源巖在海西晚期Ro已達(dá)到2.0%，烴源巖本身基本喪失大規(guī)模供烴能力。

圖7 塔里木盆地寒武系烴源巖厚度平面分布圖Fig.7 Thickness map of the Cambrian source rocks in Tarim Basin

圖8 塔里木盆地寒武系烴源巖TOC歸一化厚度平面分布圖Fig.8 TOC normalized thickness map of the Cambrian source rocks in Tarim Basin

而隆起區(qū)的紐芬蘭統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖，埋深普遍比坳陷區(qū)同時(shí)代烴源巖的埋深淺2000m以上，構(gòu)造沉降相對緩慢，在加里東晚期先后進(jìn)入生油窗，開始大量生油，整個古生代隆起區(qū)烴源巖一直處于“生油窗”之中，為古隆起液態(tài)石油的主要來源。海西晚期，由于火山活動劇烈導(dǎo)致地溫梯度高達(dá)3℃/100m以上，玉爾吐斯組烴源巖進(jìn)入中—高成熟階段。喜馬拉雅期，庫車前陸開始形成并快速碰撞隆升，造成塔北隆起后快速深埋，烴源巖成熟度演化尚未達(dá)到平衡，仍保持在中—高成熟階段，導(dǎo)致塔北隆起深層和斜坡區(qū)仍賦存規(guī)模性液態(tài)石油。

基于塔里木盆地寒武系烴源巖分布范圍、TOC、烴源巖厚度以及生烴熱演化歷史分析，類比典型海相Ⅱ1型烴源巖的生烴潛力，估算寒武系生烴強(qiáng)度超過450×104t/km2的烴源巖分布面積達(dá)到4.5×104km2，整體寒武系烴源巖的油氣資源量約為7500×108t油當(dāng)量。

4 結(jié)論

（1）基于碳同位素地層曲線、巖石地層和地震層序特征，系統(tǒng)建立了塔里木盆地南華系—寒武系的年代地層格架，特別是重新厘定了塔里木盆地寒武系地層劃分方案。盆地西部玉爾吐斯組與東部西山布拉克組等時(shí)，對應(yīng)于國際地層的紐芬蘭統(tǒng)；西部的肖爾布拉克組和吾松格爾組與東部西大山組等時(shí)，對應(yīng)于寒武系第二統(tǒng)；盆地西部阿瓦塔格組、沙依里克組和下丘里塔格組下部與東部莫合爾山組等時(shí)，對應(yīng)于寒武系苗嶺統(tǒng)；西部下丘里塔格組中上部與東部突爾沙克塔格組中下部等時(shí)，相當(dāng)于芙蓉統(tǒng)。

（2）依據(jù)野外露頭實(shí)測數(shù)據(jù)及地震資料，推測南華系烴源巖分布范圍局限，對油氣資源的貢獻(xiàn)比較有限；震旦系形成了多套烴源巖層段，但整體上厚度不大，有機(jī)質(zhì)豐度較低，具備一定規(guī)模油氣資源的潛力。

（3）根據(jù)烴源巖發(fā)育層段、厚度和有機(jī)碳含量分析，塔里木盆地深層規(guī)模性烴源巖主要發(fā)育在寒武系。建立了烴源巖厚度和TOC歸一化的等效厚度評價(jià)技術(shù)，取代傳統(tǒng)的烴源巖分段計(jì)算TOC平均值的方法，更加精確地反映烴源巖中有機(jī)碳的含量。通過烴源巖成熟度演化歷史分析，盆地東部寒武系烴源巖早期快速進(jìn)入生烴高峰，目前處于過成熟演化階段；西部寒武系烴源巖達(dá)到生烴高峰時(shí)間相對較晚，目前處于中—高成熟演化階段。寒武系烴源巖是塔里木盆地目前油氣資源貢獻(xiàn)潛量最大的烴源巖。