姜海健，儲呈林，楊鑫，陳強(qiáng)路，岳勇，邵志兵

(1中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所；2中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院)

塔里木盆地西南地區(qū)早中寒武世巖相古地理

姜海健1，儲呈林1，楊鑫1，陳強(qiáng)路1，岳勇2，邵志兵1

(1中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所；2中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院)

塔里木盆地西南地區(qū)早中寒武世巖相古地理存在一定爭議，這制約了該區(qū)的勘探評價(jià)。綜合利用露頭、鉆井和地震資料，開展沉積相、地震相分析，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，恢復(fù)了巖相古地理格局，提出了相應(yīng)的沉積模式。中下寒武統(tǒng)發(fā)育陸棚相、開闊臺地相、局限臺地相、蒸發(fā)臺地相和緩坡相。震旦紀(jì)末期麥蓋提斜坡南部形成水下低隆起，向南在西南坳陷區(qū)殘留部分被動陸緣，主要發(fā)育緩坡相、陸棚相；麥蓋提斜坡區(qū)地勢較高，地層較薄，主要發(fā)育局限臺地和蒸發(fā)臺地潮坪；巴楚隆起區(qū)水體局限，在干燥炎熱氣候下形成了厚度較大的蒸發(fā)臺地膏鹽湖沉積。巴楚隆起區(qū)和麥蓋提斜坡區(qū)中下寒武統(tǒng)膏鹽巖分布廣泛，與下伏碳酸鹽巖可構(gòu)成良好的儲蓋組合，西南坳陷區(qū)殘留部分被動陸緣，烴源巖發(fā)育條件較好，這表明塔西南具有較好的油氣前景。

塔里木盆地；寒武紀(jì)；烴源巖；沉積相；古地理

塔里木盆地早中寒武世處于伸展構(gòu)造背景，臺緣斜坡和陸棚等相區(qū)烴源巖發(fā)育［1-2］，臺地內(nèi)發(fā)育了膏鹽巖和鹽下碳酸鹽巖，它們構(gòu)成了良好的生儲蓋組合［3-5］。隨著塔里木盆地西南地區(qū)（簡稱塔西南）巴什托油氣田、和田河氣田（圖1）等古生界油氣田的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了該區(qū)較好的油氣勘探前景，但塔西南（特別是麥蓋提斜坡及西南坳陷）早中寒武世的沉積相分布仍存在較大爭議，目前有研究區(qū)南部發(fā)育古隆起［6-8］和發(fā)育陸棚［9-12］的不同觀點(diǎn)，這直接關(guān)系到研究區(qū)的寒武紀(jì)沉積演化規(guī)律和勘探潛力分析。本文通過洋盆格局分析，在露頭、鉆井、地震剖面沉積相和地震相分析基礎(chǔ)上，建立了研究區(qū)早中寒武世巖相古地理和沉積模式，分析了古地貌與膏鹽湖發(fā)育的關(guān)系，預(yù)測了下寒武統(tǒng)烴源巖發(fā)育區(qū)，以期為該區(qū)寒武系的勘探評價(jià)提供依據(jù)。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

震旦紀(jì)—早奧陶世，在造成羅迪尼亞（Rodinia）超大陸裂解的地幔柱控制下，地殼強(qiáng)烈伸展，塔里木古陸逐步裂解，在板塊南緣，中昆侖地塊從塔里木古陸分離，昆侖洋形成，塔里木板塊西南部的超基性巖和蛇綠巖套代表了早期洋盆的位置［13-14］。中晚奧陶世以后，洋盆俯沖消減并逐漸閉合，西昆侖地塊和塔里木地塊在志留紀(jì)碰撞拼合在一起；在后期強(qiáng)烈的構(gòu)造活動疊加改造過程中，昆侖洋洋殼殘留物進(jìn)一步遭受變質(zhì)和肢解，原被動大陸邊緣的大部分已被大型推覆體掩埋或破壞［15］。

從西昆侖少量的震旦系、奧陶系露頭剖面的沉積特征來看，塔里木古陸南緣寒武紀(jì)可能存在向南水體加深的被動大陸邊緣和西昆侖多島洋盆［16］，洋盆內(nèi)含有隆起的微地塊，在葉城縣坎迪里克一帶可以見到奧陶系底部的恰特組直接覆蓋在中元古界變質(zhì)基底之上［7］。

2 沉積相分析

塔西南下寒武統(tǒng)由玉爾吐斯組、肖爾布拉克組和吾松格爾組組成（圖2），構(gòu)成一個(gè)二級層序SSQ1，其中最大海侵發(fā)生在玉爾吐斯組沉積期，其后海平面快速下降，吾松格爾組膏鹽巖較發(fā)育；中寒武統(tǒng)由沙依里克組和阿瓦塔格組組成（圖2），構(gòu)成一個(gè)二級層序SSQ2，沙依里克組沉積期是最大海侵時(shí)期，其后海平面逐漸下降，同時(shí)氣候比較干旱炎熱，沉積了大套的膏鹽巖和膏質(zhì)白云巖。阿瓦塔格組和吾松格爾組構(gòu)成了寒武系的上、下膏鹽巖層段，而沙依里克組為鹽間石灰?guī)r段。

圖1 塔里木盆地構(gòu)造區(qū)劃（據(jù)文獻(xiàn)［15］等編制）及研究區(qū)位置

圖2 塔西南寒武系地層綜合柱狀圖

2.1 沉積相類型及特征

研究區(qū)中下寒武統(tǒng)可劃分為陸棚相、開闊臺地相、局限臺地相、蒸發(fā)臺地相和緩坡相等（圖4）。

陸棚相 處于風(fēng)暴浪基面之下，沉積期水體較深，以硅質(zhì)和泥質(zhì)沉積為主。玉爾吐斯組為一套深灰色—灰黑色的磷塊巖、硅質(zhì)巖、泥頁巖夾硅質(zhì)白云巖的組合（圖3a，3b），含有底棲藻、浮游藻類和小殼化石等［17-18］，其中黑色頁巖主要由細(xì)小的石英顆粒和黏土礦物組成，其次有少量石膏、重晶石和氟磷灰石結(jié)核組成，重金屬元素富集，可能和海底上升洋流帶來的基底物質(zhì)有關(guān)［19］。

開闊臺地相 主要發(fā)育在鹽間石灰?guī)r段（沙依里克組），代表了一次大規(guī)模的海侵事件（圖2，圖4）。包括了臺內(nèi)灘的砂屑灘、藻屑灘，巖性為亮晶砂屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r、礫屑灰?guī)r，灘間海發(fā)育泥晶灰?guī)r、藻灰?guī)r、砂屑泥晶灰?guī)r等。

局限臺地相 在肖爾布拉克組、吾松格爾組和阿瓦塔格組都有分布。在柯坪地區(qū)肖爾布拉克剖面，吾松格爾組為局限臺地沉積，巖性為深灰色—淺灰色白云巖與泥質(zhì)白云巖頻繁互層（圖3c），代表了潮坪亞相的潮間—潮下灰質(zhì)白云巖坪沉積，局部發(fā)育礫屑白云巖、竹葉狀白云巖的潮道沉積。

蒸發(fā)臺地相 阿瓦塔格組和吾松格爾組是兩套膏鹽巖地層，由于氣候干旱、海平面下降，普遍發(fā)育了潮坪亞相的膏質(zhì)泥巖坪、膏質(zhì)白云巖坪和潟湖亞相的膏鹽湖等。在柯坪地區(qū)肖爾布拉克剖面，阿瓦塔格組發(fā)育膏質(zhì)泥巖坪、膏質(zhì)白云巖坪，有膏質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖和粉細(xì)晶白云巖等（圖3d）。巴楚地區(qū)同1井等井的吾松格爾組和阿瓦塔格組發(fā)育膏鹽湖，為300～400m厚的膏巖、鹽巖、膏質(zhì)泥巖層（圖3e，圖4）。

緩坡相 在肖爾布拉克剖面，肖爾布拉克組沉積早期發(fā)育灰黑色中薄層的紋層狀白云巖與泥質(zhì)白云巖互層，見到大量順層溶蝕孔洞（圖3f），似層狀孔洞構(gòu)造和紋層構(gòu)造發(fā)育，其中發(fā)現(xiàn)了宏觀藻類的生殖器官化石［20］，剖面中均未見明顯的臺緣格架礁，推斷為中外緩坡的灰泥丘沉積。同時(shí)有學(xué)者也在柯坪地區(qū)蘇蓋特布拉克剖面（研究區(qū)之外，位置見圖1）發(fā)現(xiàn)了多期碳酸鹽巖微生物建造（藍(lán)細(xì)菌），包括了下部微生物丘狀和層狀建造、中上部微生物礁和頂部疊層石建造，反映出早寒武世處于潮下低能帶和高能帶間互的沉積環(huán)境［21-23］。

圖3 塔西南中下寒武統(tǒng)露頭和鉆井巖心沉積特征

圖4 塔西南中下寒武統(tǒng)層序及沉積相對比剖面A—A′剖面位置見圖1

2.2 地震相特征

塔西南中下寒武統(tǒng)主要發(fā)育三大類地震相組合：“楔形”、“雙層形”和“鐵軌形”（圖5）。 研究區(qū)內(nèi),自南而北，“楔形”地震相位于西南坳陷區(qū)，表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、平行—前積、楔狀反射結(jié)構(gòu)，往北地層減薄，T90界面之上見上超特征；“雙層形”地震相主要分布在麥蓋提斜坡區(qū)，下部為中弱振幅、中等—弱連續(xù)特征，而中上部為中強(qiáng)振幅、中低頻、連續(xù)—中等連續(xù)特征；“鐵軌形”地震相位于巴楚隆起區(qū)，表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、低—中—高頻、連續(xù)特征。

地震相與沉積相具有緊密的聯(lián)系，本文主要通過以下4個(gè)方面進(jìn)行地震相的標(biāo)定和沉積相的預(yù)測［24-25］：（1）根據(jù)位于地震測線上的鉆井的優(yōu)勢沉積相，對過井地震剖面上相應(yīng)層位的地震相進(jìn)行標(biāo)定；（2）根據(jù)不在測線上的鉆井的優(yōu)勢沉積相，對井區(qū)地震剖面上的相應(yīng)層位地震相進(jìn)行標(biāo)定；（3）根據(jù)同一層位的地面露頭資料對臨近露頭的地震剖面上相應(yīng)層位的地震相進(jìn)行標(biāo)定；（4）根據(jù)地震相模式進(jìn)行預(yù)測。

結(jié)合沿寒武系頂面的拉平剖面（圖5）觀察，大致推斷：西南坳陷區(qū)臨近塔西南被動陸緣，可容納空間加大，“楔形”地震相對應(yīng)中下寒武統(tǒng)的緩坡相；由于低隆起隔開外海，麥蓋提斜坡大部分地區(qū)下寒武統(tǒng)發(fā)育局限臺地相潮坪—開闊臺地相灘間海，隨著海平面降低，中寒武統(tǒng)發(fā)育了局限臺地相—蒸發(fā)臺地相潮坪沉積，因地層上下巖性差異大而呈現(xiàn) “雙層形”地震相；巴楚隆起區(qū)主要發(fā)育了局限臺地相—蒸發(fā)臺地相，潟湖亞相的膏鹽巖夾潮坪亞相的白云巖，因巖性波阻抗差大而造成地震強(qiáng)反射。

圖5 塔西南區(qū)域地震解釋剖面

3 巖相古地理及沉積模式

在前寒武紀(jì)古地理格局分析的基礎(chǔ)上，綜合前人的巖相古地理研究成果［7-11，15］，本文編制了研究區(qū)早中寒武世巖相古地理圖，建立了沉積演化模式（圖6）。

3.1 晚震旦世—寒武紀(jì)塔西南古地理格局

在西昆侖區(qū)發(fā)現(xiàn)的新元古代—早寒武世變質(zhì)巖系以及震旦紀(jì)花崗質(zhì)侵入巖體，其同位素年齡值在644~517Ma［26-27］；東昆侖造山帶中證實(shí)存在550~ 520Ma的構(gòu)造-熱事件［28］；在阿爾金斷裂帶的西南端，榴輝巖的U-Pb年齡為500Ma［29］。這些證據(jù)表明，塔里木盆地南部在震旦紀(jì)末—早寒武世曾發(fā)生過短暫的匯聚碰撞作用。在柯坪、巴楚等地區(qū)，均發(fā)現(xiàn)寒武系底界面與下伏震旦系的角度不整合（圖4），這代表了震旦紀(jì)末發(fā)生的柯坪運(yùn)動，表現(xiàn)為地殼的垂直隆升運(yùn)動［30］。晚震旦世—早寒武世的構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致了塔西南（水下）低隆起（位置參見圖5）的形成，以該低隆起為中心，早中寒武世地層總體向南北兩側(cè)傾斜并增厚，克拉通坳陷內(nèi)繼承性發(fā)育了低凸起，地震剖面上顯示南北兩側(cè)地層上超（圖5），低凸起向南為殘留的被動大陸邊緣和洋盆。

寒武紀(jì)具有區(qū)域性的拉張背景，塔西南由克拉通坳陷、被動陸緣、庫地洋、西昆侖隆起、原特提斯洋等構(gòu)成（圖6），巴楚隆起—麥蓋提斜坡區(qū)處于克拉通坳陷，巴楚隆起區(qū)發(fā)育半地塹充填沉積和正向斷裂，半地塹呈帶狀分布［5］，西南坳陷區(qū)殘留了被動陸緣。

3.2 早寒武世（SSQ1層序）巖相古地理及沉積模式

早寒武世在克拉通坳陷內(nèi)沉積了一套泥質(zhì)白云巖、膏質(zhì)白云巖、灰質(zhì)泥巖和硅藻巖等地層，如和4井和方1井揭示（圖4），沉積厚度較大，為局限臺地相—蒸發(fā)臺地相潟湖沉積（圖6a）。在克拉通坳陷邊緣，沉積厚度變小，沉積了一套白云巖、膏質(zhì)白云巖、膏質(zhì)泥巖、鹽巖、含泥膏巖等地層，如同1井所揭示（圖4），為局限臺地相—蒸發(fā)臺地相潮坪沉積（圖6a）?？死ㄛ晗菽喜康牡屯蛊痖g歇性出露水面，形成障壁，向南為一個(gè)緩傾斜坡，形成了被動陸緣的緩坡—斜坡—陸棚相沉積。另有研究提及，在柯坪地區(qū)蘇蓋特布拉克剖面見到大量藻灰?guī)r、藻丘、灰泥丘、生物丘等緩坡型臺緣帶沉積，推測為緩坡相—陸棚相［8，21］。

早寒武世良好的沉積環(huán)境和成烴環(huán)境，使得塔西南成為重要的烴源巖發(fā)育區(qū)。玉爾吐斯組沉積期為最大海侵期，伴隨上升洋流，形成了缺氧還原環(huán)境［31］，柯坪地區(qū)沉積了一套含磷硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖和黑色頁巖組合，浮游藻類和底棲藻類等成烴生物大量發(fā)育［17］，故具有高TOC值。

圖6 塔西南早中寒武世巖相古地理及沉積演化模式（據(jù)文獻(xiàn)［7-11,15］等編制）

3.3 中寒武世(SSQ2層序)巖相古地理及沉積模式

中寒武世早期短暫的海侵期沉積了沙依里克組開闊臺地相白云質(zhì)灰?guī)r以及石灰?guī)r地層，由于克拉通坳陷南緣局部發(fā)育的低凸起出露水面，形成了障壁，造成了北部的水體流通受限，上覆阿瓦塔格組為蒸發(fā)臺地—局限臺地（圖6b）的厚層膏巖、膏泥巖、鹽巖、白云巖、泥質(zhì)白云巖等（圖4）。巴楚隆起區(qū)為局限干旱環(huán)境，膏鹽巖潟湖沉積了厚層的膏鹽巖、白云巖、膏質(zhì)泥巖等，以方1井、和4井為例（圖4），發(fā)育小型同沉積的正斷層（圖5）；麥蓋提斜坡區(qū)地層厚度稍薄，以膏泥巖為主，夾有鹽巖、膏巖，以同1井為例（圖4），為局限臺地—蒸發(fā)臺地潮坪沉積（圖6b）。從地層厚度看，北部巴楚隆起區(qū)較南部麥蓋提斜坡區(qū)厚度大，向南減薄特征明顯（圖5）。低凸起的南部為殘留的被動陸緣。

4 結(jié) 論

震旦紀(jì)末期的柯坪運(yùn)動導(dǎo)致了塔西南(水下)低隆起的形成，伴隨早中寒武世海平面變化，塔里木盆地西南地區(qū)發(fā)育了陸棚相、開闊臺地相、局限臺地相、蒸發(fā)臺地相、緩坡相。西南坳陷區(qū)發(fā)育緩坡—陸棚沉積，具有中強(qiáng)振幅、平行—前積、楔狀地震反射特征；麥蓋提斜坡區(qū)發(fā)育局限臺地和蒸發(fā)臺地潮坪，受相對海平面變化影響，早中寒武世沉積環(huán)境有差異，表現(xiàn)為上下兩層的地震相，上部為中強(qiáng)振幅、中低頻、連續(xù)—中等地震反射，下部為中弱振幅、中等—弱連續(xù)地震反射；巴楚隆起區(qū)蒸發(fā)臺地膏鹽湖廣泛發(fā)育，表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、低—中—高頻、連續(xù)反射特征。

早中寒武世古地理呈克拉通坳陷—被動大陸邊緣—多島洋盆的格局。早中寒武世在強(qiáng)烈伸展作用下，相對海平面快速上升，（殘留）被動陸緣烴源巖發(fā)育。塔西南低隆起的存在，造成海水流通不暢，加之氣候炎熱干燥，克拉通坳陷內(nèi)形成了膏鹽湖沉積，膏鹽巖區(qū)域蓋層與下伏碳酸鹽巖構(gòu)成良好的儲蓋組合。生儲蓋的配置較好，反映塔西南具有較好的油氣前景。

致謝：中石化研究院李慧莉和錢一雄等專家給予了指導(dǎo)和幫助，審稿專家和編輯老師對論文提出了重要意見和建議，在此一并表示感謝。

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編輯：董 庸

Lithofacies Paleogeography of Early-Middle Cambrian in Southwestern Tarim Basin

Jiang Haijian,Chu Chenglin,Yang Xin,Chen Qianglu,Yue Yong,Shao Zhibing

The controversy over lithofacies paleogeography of Early-Middle Cambrian affected the hydrocarbon evaluation in southwestern Tarim Basin．According to outcrops,well and seism ic data，the study of sedimentary facies and seism ic facies was carried out,and themodel of lithofacies paleogeography of Early-Middle Cambrian in southwestern Tarim Basin was reconstructed based on the tectonical background.Controlled by sea level change and paleogeographic pattern,there developed some facies including shelf,open platform,restricted platform,evaporate platform and gentle slope in Lower-Middle Cambrian.In Late Sinian, low uplifts formed in southern Maigaiti Slope,and thus a paleogeographic pattern of ocean basin-passive continentalmarginintercraton depression distributed from south to north.In passivemargin(south to the uplifts),gentle slope facies and shelf facies developed.In the south margin of craton depression(Maigaiti Slope),the tidal-flat facies of restricted platform and evaporate platform mainly developed with thin stratum.In the inner part of craton depression(Bachu Uplift),gypsum-salt lake developed due to hot and dry climate,and poor water circulation.Source rock developed in the residual part of passive continental margin. Reservoir-cap assemblage of gypsum-salt rock and underlying carbonate distributed in Bachu Uplift and Maigaiti Slope.Thus there are good prospects for petroleum exploration in Lower-Middle Cambrian,southwestern Tarim Basin.

Cambrian;Source rock;Sedimentary facies;Paleogeography;Tarim Basin

TE122.2

：A

10.3969/j.issn.1672-9854.2017.01.004

1672-9854(2017)-01-0032-07

2015-10-14；改回日期：2016-11-25

本文受中石化科技部項(xiàng)目“巴麥地區(qū)古生界油氣成藏條件與勘探方向”（編號：P10023）及中石化西北石油局項(xiàng)目“塔里木盆地南部奧陶紀(jì)巖相古地理研究”（編號：KY-2013-S-039）資助

姜海?。?983年生，工程師，碩士，主要從事層序地層與沉積學(xué)研究。通訊地址：214151江蘇省無錫市濱湖區(qū)蠡湖大道2060號；E-mail：haijian_08@sina．com

Jiang Haijian：MSc.,Petroleum Geology Engineer.Add:Institute of Petroleum Geology,Research Institute of Petroleum Exploration&Production,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu,214151,China