張長(zhǎng)建，呂艷萍，馬海隴，耿甜，張曉

(中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

巖溶峽谷區(qū)具特殊的水動(dòng)力條件及巖溶地貌，導(dǎo)致其巖溶洞穴發(fā)育具有特殊性。侵蝕基準(zhǔn)面快速下降過(guò)程中產(chǎn)生的河流垂向侵蝕作用，形成典型的深切河谷；地表水向地下水的快速轉(zhuǎn)化過(guò)程中，會(huì)發(fā)育暗河型、伏流型、穿洞型、順河潛流型、滲流型等各種地下河洞穴[1-2]?，F(xiàn)代巖溶峽谷區(qū)巖溶理論和模式，如美國(guó)亞利桑那州大峽谷東西部相連的巖溶模式[3]，科羅拉多河橫穿Kaibab隆起形成的西部大峽谷模式[4]，西班牙Puron峽谷暗河管道、坍塌和明流再現(xiàn)的巖溶演化模式[5]，貴州畢節(jié)九洞天的的裂點(diǎn)伏流坍塌型峽谷模式[6]以及深切曲流峽谷模式[7]，為塔河油田古巖溶峽谷成因及洞穴的發(fā)育特征研究提供了很好的參考。

塔里木盆地塔河油田中—下奧陶統(tǒng)巖溶縫洞型油藏油氣資源豐富[8]。隨著油藏勘探開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，塔河油田西部斜坡區(qū)中—下奧陶統(tǒng)東部巖溶峽谷區(qū)縫洞型油藏成為重要目標(biāo)[9-11]。前人針對(duì)塔河油田海西運(yùn)動(dòng)早期巖溶峽谷區(qū)的地貌、水系特征及縫洞系統(tǒng)發(fā)育模式展開(kāi)了初步研究[12]，但研究重點(diǎn)聚焦于南段峽谷區(qū)，未完成整條伏流-峽谷水系的研究，諸如主干水系的分段結(jié)構(gòu)，北段地表和地下分支水系發(fā)育特征等亟待研究；而且前人的研究以定性描述為主，未曾定量分析峽谷的河曲彎曲特征及深切曲流峽谷的成因演化；沒(méi)有識(shí)別天窗、天生橋及河曲截彎取直等微地貌，也未對(duì)典型單元指示地貌演化意義進(jìn)行研究。

本文以塔河油田西部斜坡區(qū)中—下奧陶統(tǒng)巖溶古水系為研究對(duì)象，綜合鉆井和地震屬性資料，利用殘余厚度趨勢(shì)法恢復(fù)古地貌，表征地表和地下古水系，開(kāi)展典型微地貌識(shí)別，表征古巖溶地下水系統(tǒng)，構(gòu)建儲(chǔ)集層縫洞系統(tǒng)的演化模式，為研究區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克庫(kù)勒低凸起，發(fā)育典型的碳酸鹽巖巖溶縫洞型油藏[13]。研究區(qū)位于阿克庫(kù)勒低凸起與哈拉哈塘凹陷間的斜坡區(qū)(圖1)，為塔河油田中—下奧陶統(tǒng)的重要油氣產(chǎn)能建設(shè)區(qū)[14-15]。研究區(qū)經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)中期—海西運(yùn)動(dòng)早期多幕次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致中—下奧陶統(tǒng)之上多套地層缺失，地層發(fā)育條件復(fù)雜[16-17]。研究區(qū)缺失上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組、良里塔格組和桑塔木組，中—下奧陶統(tǒng)南厚北薄，向北部上傾尖滅，其上覆蓋石炭系，缺失志留系及泥盆系[18]。研究區(qū)中—下奧陶統(tǒng)主要為一套開(kāi)闊臺(tái)地相泥晶灰?guī)r—顆粒灰?guī)r[19]，頂面現(xiàn)今構(gòu)造東南高西北低，總體為向北西傾的單斜。加里東運(yùn)動(dòng)晚期—海西運(yùn)動(dòng)早期劇烈的構(gòu)造抬升作用[20]，導(dǎo)致巖溶斜坡區(qū)地貌分異明顯及含水介質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是研究塔河油田奧陶系碳酸鹽巖表生巖溶條件、巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育規(guī)律及分區(qū)差異性的有利區(qū)域。

圖1 塔河油田西部斜坡區(qū)構(gòu)造位置Fig.1.Structural location of the western slope area in Tahe oilfield

2 水文地貌特征

2.1 斷裂發(fā)育特征

廣泛應(yīng)用于塔河油田碳酸鹽巖斷裂和斷溶體儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的地震屬性參數(shù)主要為結(jié)構(gòu)張量[21]。塔河油田上奧陶統(tǒng)剝蝕區(qū)表生巖溶作用強(qiáng)烈，為避開(kāi)風(fēng)化殼附近由于表生巖溶產(chǎn)生的干擾信息，通過(guò)提取研究區(qū)蓬萊壩組—鷹山組下段的張量梯度，對(duì)研究區(qū)不同級(jí)別、不同方向和不同深度的走滑斷裂進(jìn)行了刻畫(huà)。張量梯度體現(xiàn)了沿著斷裂發(fā)生溶蝕的程度，巖溶水順斷裂發(fā)生橫向線(xiàn)性溶蝕，也可以在斷裂垂向形成縱深溶蝕。斷溶程度強(qiáng)的區(qū)域，張量梯度呈“團(tuán)簇狀”異常反射特征。研究區(qū)發(fā)育北北西—南南東、北東—南西和東西3個(gè)不同走向的走滑斷裂，北北西—南南東和北東—南西走向?qū)儆诠曹椬呋瑪嗔洋w系[22](圖2)。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育T737 和S94CH 共2 條北東—南西向主干走滑斷裂及東西向的4 條平行次級(jí)走滑斷裂，與北北東—南南西和東西向次級(jí)斷裂組合形成網(wǎng)格狀斷裂體系。T737 主干走滑斷裂南段溶蝕程度強(qiáng)于北段，南段具筆直的北東—南西向強(qiáng)溶蝕條帶，向北轉(zhuǎn)換為多條弱溶蝕的次級(jí)斷裂。

圖2 塔河油田伏流坍塌型峽谷區(qū)中—下奧陶統(tǒng)斷裂分布Fig.2.Distribution of Middle-Lower Ordovician faults in the collapsed canyon area with subterranean flow in Tahe oilfield

2.2 古地貌和古水系恢復(fù)

塔河油田12 區(qū)奧陶系之上從西至東依次為上志留統(tǒng)柯坪塔格組、上泥盆統(tǒng)東河塘組和石炭系巴楚組[17]，研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造總體東北高西南低。巖溶期的古地貌恢復(fù)方法主要有殘余厚度趨勢(shì)法、印模法、趨勢(shì)面及其綜合法[23-25]。前人主要采用印模法恢復(fù)古地貌，拉平石炭系巴楚組雙峰灰?guī)r段頂面后，得到灰?guī)r段頂面到中奧陶統(tǒng)頂界面的厚度殘差，其厚度殘差可指示海西運(yùn)動(dòng)中期巖溶地貌趨勢(shì)，以之近似代表海西運(yùn)動(dòng)早期地貌，適合于塔河油田巖溶臺(tái)地、斜坡、盆地等二級(jí)地貌單元的劃分。采用印模法恢復(fù)的古地貌雖與現(xiàn)今地貌趨勢(shì)相近，但與整體由北向南匯流的水系趨勢(shì)偏差較大。

本文采用殘余厚度趨勢(shì)法來(lái)進(jìn)行海西運(yùn)動(dòng)早期地貌恢復(fù)，首先通過(guò)計(jì)算中奧陶統(tǒng)頂界面與鷹山組白云質(zhì)石灰?guī)r段頂面之間的地層殘余厚度，然后對(duì)地層殘余厚度進(jìn)行趨勢(shì)平滑，從而得到海西運(yùn)動(dòng)早期的地貌格局；再在地貌格局之上疊加地貌趨勢(shì)面，就可以有效凸顯巖溶峽谷、溶丘、溶峰、干谷等微地貌。該方法能較好兼顧到古巖溶期構(gòu)造趨勢(shì)和微地貌特征，既代表了加里東運(yùn)動(dòng)中期—海西運(yùn)動(dòng)早期的多期巖溶累加剝蝕程度，也能反映最終巖溶期(海西運(yùn)動(dòng)早期)的古地貌趨勢(shì)。

地下與地表古水系的刻畫(huà)方法不同。研究區(qū)地表古水系的刻畫(huà)，主要基于中奧陶統(tǒng)頂界面的地震屬性，包括沿風(fēng)化殼層面提取的RGB 分頻混色、精細(xì)相干分析、古地貌恢復(fù)、趨勢(shì)面識(shí)別等方法[9，26]。地下古水系的刻畫(huà)，主要利用風(fēng)化殼頂面之下產(chǎn)油層的強(qiáng)振幅異常、波阻抗屬性、RGB混相分頻等[17，27]。主要提取研究區(qū)中奧陶統(tǒng)頂界面之下7～67 ms 混頻屬性、平均絕對(duì)振幅屬性和最小縱波阻抗屬性，結(jié)合洞穴實(shí)鉆井標(biāo)定，刻畫(huà)研究區(qū)地下水系。

2.3 古地貌、古水系發(fā)育特征

2.3.1 巖溶古地貌特征

海西運(yùn)動(dòng)早期，塔河地區(qū)處于巖溶斜坡區(qū)[16]，地貌整體上開(kāi)闊平坦，東北和東西較高，中心地區(qū)較低。地貌單元主要發(fā)育峽谷、洼地、溶峰和溶丘，峰叢洼地和丘叢洼地高度差不超過(guò)50 m，巖溶峽谷下切深度達(dá)到130 m。

2.3.2 巖溶古水系特征

基于地表和地下水系的地震預(yù)測(cè)成果，結(jié)合斷裂和古地貌發(fā)育特征，構(gòu)建了研究區(qū)的古巖溶地下水系統(tǒng)(圖3)。主干水系在北段為伏流區(qū)，中段為峽谷區(qū)，南段為深切曲流峽谷區(qū)。北段伏流區(qū)總體沿北東—南西向延伸，長(zhǎng)9.30 km，被3 個(gè)天窗分為4 段。中段峽谷區(qū)長(zhǎng)度為7.50 km，依然殘留伏流和天生橋，其中，殘留伏流長(zhǎng)1.46 km，天生橋長(zhǎng)465 m。南段深切曲流長(zhǎng)度為12.57 km，連續(xù)發(fā)育6個(gè)典型蜿蜒型河曲，分支水系主要由樹(shù)枝狀暗河和地表干谷組成，樹(shù)枝狀暗河受控于東西向走滑斷裂和向斜式古地貌，沿兩側(cè)高地向伏流/峽谷區(qū)中心匯流；地表干谷多為巖溶負(fù)地貌，是局部小流域大氣降水坡面流匯水區(qū)，在干谷發(fā)育落水洞的地方地表水轉(zhuǎn)入地下，被地下暗河管道襲奪后失去排泄能力退化演變形成?？傊?，古水系主要為峽谷明流、伏流、暗河和干谷的組合，分支水系與主干水系具有統(tǒng)一的水動(dòng)力場(chǎng)。

圖3 塔河油田伏流坍塌型峽谷區(qū)巖溶地下水系統(tǒng)Fig.3.Karst groundwater system in the collapsed canyon area with subterranean flow in Tahe oilfield

從北向南，主干水系天窗發(fā)育逐漸增多，峽谷段增長(zhǎng)，伏流段逐漸變短，最終只保留長(zhǎng)度更短的天生橋(圖4a)。隨伏流向峽谷的轉(zhuǎn)換程度逐漸加強(qiáng)，古暗河管道系統(tǒng)規(guī)模增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，伏流的失穩(wěn)塌頂現(xiàn)象越來(lái)越明顯，洞穴變得更易垮塌；橫斷剖面顯示，峽谷多為對(duì)稱(chēng)型深而窄的V 型(圖4a)，河谷壁面陡峭，下切深度為100～130 m，伏流橫斷剖面多具為強(qiáng)而亮的“串珠”地震反射特征(圖4b)。綜合主干水系的縱斷剖面及橫斷剖面特征，中段及北段的峽谷下切深度和伏流發(fā)育深度明顯要大于南段，這與北高南低的古地貌一致，表明中段和北段垂向侵蝕作用強(qiáng)于南段。

圖4 塔河油田伏流坍塌型峽谷區(qū)中—下奧陶統(tǒng)主干水系縱斷及橫斷剖面（剖面位置見(jiàn)圖3)Fig.4.Longitudinal and transverse sections of the Middle-Lower Ordovician main water system in the collapsed canyon area with subterranean flow in Tahe oilfield (section location is shown in Fig.3)

結(jié)合地下分支水系的平面展布(圖3)及典型水系縱向剖面(圖5)，地下水系具有如下特征：①平面上，地下分支水系由東西巖溶平臺(tái)向中心主干水系(伏流或曲流)匯流，地下分支水系以樹(shù)枝狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，西岸受網(wǎng)格斷裂體系影響，局部發(fā)育迷宮狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；②地下分支水系網(wǎng)絡(luò)發(fā)育程度高，橫向展布連續(xù)穩(wěn)定，地下洞道延伸長(zhǎng)度可達(dá)到8 km；③界面拉平后兩岸巖溶平臺(tái)地下分支水系的下切深度不及中心伏流段，中心伏流-峽谷區(qū)總體處于排泄基準(zhǔn)面最低處，表明在地下分支水系形成之后，伏流段存在繼續(xù)下切進(jìn)一步加深加大峽谷廊道的發(fā)育過(guò)程。

圖5 塔河油田峽谷區(qū)中—下奧陶統(tǒng)暗河型分支水系縱斷剖面（剖面位置見(jiàn)圖3)Fig.5.Longitudinal section of the Middle-Lower Ordovician underground tributary water system in the collapsed canyon area with subterranean flow in Tahe oilfield

2.3.3 斷裂對(duì)古水系的控制作用

研究區(qū)走滑斷裂對(duì)水系發(fā)育的控制作用明顯，體現(xiàn)在巖溶水沿走滑斷裂發(fā)生選擇性溶蝕，順古地勢(shì)斜坡的走滑斷裂具備最優(yōu)導(dǎo)水條件并進(jìn)一步形成水系。巖溶古暗河管道在斷裂發(fā)育區(qū)、負(fù)地貌單元和強(qiáng)巖溶層組分布，三者可耦合。T737主干走滑斷裂與主干水系走向一致，走滑斷裂南部強(qiáng)溶蝕段與深切曲流峽谷段對(duì)應(yīng)性好；走滑斷裂北弱溶蝕段與主干伏流段對(duì)應(yīng)性好；東岸巖溶平臺(tái)地下分支水系與東西向走滑斷裂在走向上一致性好；西岸巖溶平臺(tái)地下分支水系與東西向和北北西—南南東向走滑斷裂在走向上吻合程度高。

2.4 古地貌單元特征

2.4.1 天窗

由于侵蝕基準(zhǔn)面的持續(xù)下降，廊道加深、加寬導(dǎo)致伏流頂板坍塌，形成地下巖溶空間形態(tài)[6]。研究區(qū)比較典型的天窗由TH121108CX井揭示(圖6a)，該井從西向東斜穿整個(gè)天窗。在明流西岸鉆遇中—下奧陶統(tǒng)鷹山組138.5 m(5 859.5—5 998.0 m)，然后在天窗塌陷區(qū)鉆遇巴楚組泥巖段259.0 m(5 998.0—6 257.0 m)，繼續(xù)鉆進(jìn)重新揭示鷹山組79.6 m(6 257.0 m—6 336.6 m)(圖6b)。地震橫斷剖面顯示天窗呈V 型漏斗狀，寬300 m，深100 m；平面上呈橢圓狀，總體呈北東—南西向，與伏流走向平行，長(zhǎng)軸868 m，短軸300 m。從水系平面分布看，TH121108CX 井天窗處于東西向地下河與北東—南西向伏流的交匯處，其余2 個(gè)天窗也具有相似的特征。分支地下河與主干伏流的交匯處更易形成伏流坍塌型天窗，主要是因?yàn)橹鞲伤蹬c分支水系交匯處同時(shí)也位于主干斷裂與次級(jí)斷裂交會(huì)處，裂縫極其發(fā)育，地下空間規(guī)模大，在增容過(guò)程中會(huì)沿著裂縫、節(jié)理發(fā)育區(qū)發(fā)生頂板坍塌。

圖6 塔河油田中—下奧陶統(tǒng)天窗及洞穴測(cè)井響應(yīng)特征Fig.6.Logging response characteristics of the Middle-Lower Ordovician skylights and caves in Tahe oilfield

2.4.2 天生橋

伏流洞頂未垮塌的河段，延伸距離較短，兩端透光的地貌，稱(chēng)為天然橋或天生橋[6-7，28]。TH12148井鉆遇這類(lèi)典型古巖溶天生橋，伏流兩端與深切峽谷相接，平面延伸長(zhǎng)度為465 m。測(cè)井解釋該井在中—下奧陶統(tǒng)一間房組頂面之下鉆遇2個(gè)泥質(zhì)充填溶洞，分別為16.5 m(5 803.5—5 820.0 m)和9.5 m(5 823.5—5 833.0 m)，頂板厚度僅有27.5 m(5 776.0—5 803.5 m)。TH12148井雖然鉆遇厚層泥質(zhì)充填溶洞，經(jīng)過(guò)酸壓改造，取得很好的開(kāi)發(fā)效果，目前累計(jì)產(chǎn)油11.9×104t。

2.4.3 深切曲流

深切曲流又稱(chēng)為刻蝕曲流[7]?，F(xiàn)代河流理論中，定量表征河曲彎曲程度及其幾何形態(tài)特征的參數(shù)有2類(lèi)：?jiǎn)蝹€(gè)河曲參數(shù)和河曲帶參數(shù)。前者表征單個(gè)河曲彎曲程度，后者表征多個(gè)河曲或河曲段彎曲程度。參考河曲參數(shù)的定義和計(jì)算公式[29-30]，利用地震屬性提取深切河曲的幾何形態(tài)，基于單個(gè)河曲和河曲帶的參數(shù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)研究區(qū)南段巖溶古河道進(jìn)行定量描述。

（1)單個(gè)河曲參數(shù) 研究區(qū)單個(gè)河曲主要發(fā)育U型和Ω 型2 種類(lèi)型。單個(gè)河曲的參數(shù)如表1 所示，其中最能反映河曲彎曲度的參數(shù)主要為彎曲率和封閉率。根據(jù)河曲彎曲率，可分為一般彎曲(1.2～1.5)和蛇曲(1.5～5.0)。地震屬性統(tǒng)計(jì)的6 個(gè)典型河曲的彎曲率都不低于2.11，高于典型蜿蜒型河曲的彎曲率1.50。古巖溶河谷形態(tài)回旋曲折，其中，發(fā)育3個(gè)較大的Ω 型河曲，Ⅱ號(hào)河曲彎曲率為3.31，Ⅲ號(hào)河曲彎曲率為3.96，Ⅳ號(hào)河曲彎曲率為3.97，其余為U 型河曲。封閉率與彎曲率呈正相關(guān)關(guān)系，彎曲率大的，其封閉率也必然大。研究區(qū)古河曲的封閉率都不低于0.68，封閉率越接近全封閉狀態(tài)的1，河曲封閉程度越高。

表1 研究區(qū)峽谷區(qū)古河道單個(gè)河曲參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1.Parameters of a single meander of paleochannels in the canyon area

（2)河曲帶參數(shù) 研究區(qū)主干河道的河曲帶河道長(zhǎng)度為12.57 km，河曲帶軸長(zhǎng)為6.02 km，彎曲率為2.09，波幅為0.64 km，波長(zhǎng)為1.72 km?，F(xiàn)代嘉陵江深切河曲帶的武勝河曲帶彎曲率接近3.00，蒼溪河曲帶彎曲率為2.40，都屬于典型的彎曲型河段[31]。參考現(xiàn)代深切河曲帶參數(shù)，研究區(qū)古河曲帶的參數(shù)完全符合彎曲型河段標(biāo)準(zhǔn)。

（3)河曲截彎取直現(xiàn)象 研究區(qū)深切曲流有一處河曲因截彎取直作用，形成了典型的曲流丘(或離堆山)和廢棄干谷地貌。不同于自由曲流截彎取直形成的牛軛湖，深切曲流截彎取直后峽谷下切深度遠(yuǎn)超過(guò)原河曲，被襲奪后的廢棄河曲被懸掛在高處，成為環(huán)形干谷[7](圖7)。從地震剖面看，取直后的峽谷底部比干谷底部深75.0 m，曲流丘處于相對(duì)最高部位，TH10137 井部署于該曲流丘上，在風(fēng)化面之下67.0 m處鉆遇1.5 m的洞穴(圖6c)，該井取得較好的油氣開(kāi)發(fā)效果。

圖7 塔河油田峽谷區(qū)中—下奧陶統(tǒng)頂面離堆山地貌Fig.7.Geomorphology of meander core of the Middle-Lower Ordovician top in the canyon area，Tahe oilfield

3 峽谷區(qū)巖溶洞穴特征

參考現(xiàn)代巖溶峽谷區(qū)的地下河洞穴分類(lèi)，結(jié)合峽谷區(qū)水動(dòng)力條件及地下水系的地震預(yù)測(cè)成果，將地下河洞穴分為暗河型、伏流型、順河潛流型和穿洞型4種類(lèi)型[2]。

（1)暗河型洞穴 指峽谷發(fā)育過(guò)程中受排泄基準(zhǔn)面控制下形成的地下水位洞或淺潛流洞，其延伸或走向常指向區(qū)域地表河[2]。研究區(qū)暗河型洞穴構(gòu)成大部分地下分支水系，平面上多以樹(shù)枝狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，暗河型洞穴呈兩側(cè)向伏流-峽谷區(qū)中心匯流。

（2)伏流型洞穴 為伏流段上有明顯地下水入口和出口的管道型溶洞[2]。研究區(qū)伏流型洞穴主要發(fā)育于主干水系北段，頂板坍塌形成的天窗后期充填，把古暗河管道分割成多段伏流結(jié)構(gòu)。

（3)順河潛流型洞穴 延伸方向與峽谷平行，洞穴進(jìn)出口在河谷同側(cè)，上游的水流基于最小阻力原理穿過(guò)河床側(cè)岸的強(qiáng)透水帶，并在下游河谷區(qū)排泄，最終發(fā)育形成與原河谷平行的地下通道[2]。研究區(qū)順河潛流型洞穴較少，僅在南段深切曲流峽谷區(qū)TH10147X井區(qū)發(fā)育一小段，長(zhǎng)度為1.36 km。

（4)穿洞型洞穴 為兩端開(kāi)口并透光的殘留地下伏流或暗河洞，洞道較短，僅有百余米[2]。研究區(qū)穿洞型洞穴主要為天生橋，可將其分為2 類(lèi)，一類(lèi)為伏流塌頂殘留的天生橋，如前面所述的TH12148井鉆遇的洞穴；另一類(lèi)屬于河曲截彎取直的天生橋，如TH10205 井所鉆遇的溶洞，截?cái)嗔刷籼?hào)河曲，其延伸長(zhǎng)度為598 m。

4 巖溶峽谷演化模式

基于研究區(qū)古地貌恢復(fù)和地下水系統(tǒng)的刻畫(huà)，構(gòu)建了塔河油田的巖溶峽谷區(qū)伏流坍塌型古暗河縫洞系統(tǒng)模式，包括3 個(gè)主要的平面分異演化模式：自由曲流型、伏流-深切曲流型、坍塌天窗伏流型(圖8)。

圖8 塔河油田鷹山組伏流坍塌型峽谷演化示意Fig.8.Schematic evolution of collapsed canyon with subterranean flow in Yingshan formation，Tahe oilfield

4.1 自由曲流型

現(xiàn)代河流理論表明，不同于山地內(nèi)河流的幼年期河流，深切曲流河具有成熟的河流演化階段，可分為2個(gè)階段：自由曲流階段和深切曲流階段[7]。

中志留世，南天山洋開(kāi)始向南脈沖式或間歇式俯沖[19]，塔北地區(qū)開(kāi)始抬升，造成區(qū)域性侵蝕基準(zhǔn)面的變化，巖溶水由東向西進(jìn)入志留系覆蓋區(qū)。晚志留世，隨著北高南低的古構(gòu)造格局形成，構(gòu)造抬升，海水退卻，志留系開(kāi)始暴露地表，在志留系海相松散沉積物中，發(fā)育曲流河沉積體系中獨(dú)立而成熟的泛濫平原沉積。該階段，河流側(cè)蝕作用為主導(dǎo)，凹岸侵蝕，凸岸堆積，曲流河道快速遷移，自北向南形成自由曲流。

4.2 伏流-深切曲流型

南天山洋持續(xù)向南俯沖，至中泥盆世結(jié)束[19]，脈沖式俯沖作用造成區(qū)域構(gòu)造大幅度迅速抬升，研究區(qū)中—下泥盆統(tǒng)處于隆起剝蝕區(qū)。隨著海西運(yùn)動(dòng)早期構(gòu)造的迅速抬升，侵蝕基準(zhǔn)面快速下降，河流的縱坡降增大，加強(qiáng)了流水垂向侵蝕力度。應(yīng)對(duì)這種快速基準(zhǔn)面下降，南段保持原來(lái)的自由曲流流路，進(jìn)一步演變?yōu)閷?duì)稱(chēng)谷坡的深切曲流；北段干谷隨著侵蝕基準(zhǔn)面的變化，為適應(yīng)地下水位的快速下降，沿著北東—南西向主干走滑斷裂的巖層破碎帶，地下巖溶管道持續(xù)擴(kuò)大，地下水溯源侵蝕作用導(dǎo)致地下巖溶管道與北部地表水流連通，形成了主干伏流。其時(shí)，北段排泄水流被地下伏流襲奪，地表自由曲流退化形成干谷。原樹(shù)枝狀分支水系由地表轉(zhuǎn)到地下，演變?yōu)橐灾鞲煞?峽谷為排泄中心的樹(shù)枝狀暗河體系。

4.3 坍塌天窗伏流型

隨著構(gòu)造持續(xù)抬升，侵蝕基準(zhǔn)面進(jìn)一步下降，北段主干伏流深切形成地下峽谷廊道，因伏流本身強(qiáng)大的匯水能力，伏流廊道加深、加寬，伏流頂板失穩(wěn)塌頂形成坍塌型天窗，坍塌型天窗進(jìn)一步演化為V 型深切峽谷明流。TH12148井鉆遇的天生橋，屬于大段失穩(wěn)塌頂之后的殘留伏流段，TH121108CX 井鉆遇的伏流坍塌型天窗，都是伏流向地表明流轉(zhuǎn)化的喀斯特過(guò)程。

研究區(qū)巖溶峽谷區(qū)發(fā)育上游伏流、中段峽谷和下游深切曲流的空間分段結(jié)構(gòu)，天窗、天生橋、伏流段、暗河管道等不同地下巖溶形態(tài)，為巖溶水動(dòng)力場(chǎng)綜合作用下的最終產(chǎn)物，表現(xiàn)為同時(shí)不同態(tài)特征，這些特征指示早期的大規(guī)模伏流洞穴后期更易被強(qiáng)改造?，F(xiàn)代巖溶地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育類(lèi)似的伏流坍塌型暗河縫洞系統(tǒng)。九洞天峽谷的發(fā)育演化過(guò)程經(jīng)歷了地表水系發(fā)育和解體期、地表和地下水系結(jié)構(gòu)并存的消長(zhǎng)轉(zhuǎn)變期、明流峽谷再現(xiàn)期，屬于典型的裂點(diǎn)伏流坍塌型峽谷[6]。

塔河油田西部巖溶峽谷區(qū)伏流坍塌型古暗河縫洞系統(tǒng)的研究，為該區(qū)新井部署提供了重要的預(yù)測(cè)結(jié)果和地質(zhì)支撐，有效指導(dǎo)了開(kāi)發(fā)部署方案的制定。研究區(qū)2021 年共投產(chǎn)10 口井，其中9 口井獲得中—高產(chǎn)，平均日產(chǎn)油24.7 t?，F(xiàn)代峽谷區(qū)巖溶理論、巖溶地質(zhì)考察及豐碩油氣成果，充分驗(yàn)證了塔河油田伏流坍塌型峽谷古巖溶發(fā)育機(jī)理的合理性。

5 結(jié)論

(1)塔河油田西部伏流坍塌型峽谷區(qū)中—下奧陶統(tǒng)發(fā)育海西運(yùn)動(dòng)早期巖溶地表-地下水系統(tǒng)，以低幅度溶丘、溶峰、洼地等微地貌為主，地表主干水系為北東—南西流向的峽谷明流和伏流的組合，分支水系主要為兩側(cè)向中心匯流的樹(shù)枝狀暗河。

(2)塔河油田伏流坍塌型峽谷區(qū)發(fā)育天窗、天生橋、深切曲流等典型地下、地表溶蝕形態(tài)，定量河曲研究表明，南段深切峽谷具備典型蜿蜒性深切曲流特征。

(3)塔河油田伏流坍塌型峽谷區(qū)平面呈現(xiàn)三類(lèi)演化特征：自由曲流型、伏流-深切曲流型和坍塌天窗伏流型。海西運(yùn)動(dòng)早期構(gòu)造抬升造成侵蝕基準(zhǔn)面的迅速下降，主干水系由伏流演化為峽谷，分支水系大規(guī)模演化成樹(shù)枝狀暗河體系，整體呈現(xiàn)了巖溶洞穴系統(tǒng)的改造、破壞及建造的同時(shí)異態(tài)演化過(guò)程。