姜應(yīng)兵 李興娟

中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011

1 概述

古巖溶儲(chǔ)集層是全球油氣勘探與開(kāi)發(fā)的重要目標(biāo)，在20世紀(jì)80—90年代掀起了古巖溶油氣藏研究的熱潮(White，1991)。中國(guó)塔里木盆地海相碳酸鹽巖層系先后發(fā)現(xiàn)的大型油氣田主要分布在奧陶系古巖溶儲(chǔ)集層中(康玉柱，2005；周新源等，2009；朱光有等，2010；韓劍發(fā)等，2013；黃太柱，2014)。其中，塔河油田中下奧陶統(tǒng)巖溶縫洞型儲(chǔ)集體是最典型實(shí)例之一(翟曉先和云露，2008)。

塔河油田中下奧陶統(tǒng)古巖溶儲(chǔ)集層在空間上具有高度的非均質(zhì)性結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)為： (1)以塔河上奧陶統(tǒng)尖滅線為界，尖滅線以北為裸露型巖溶區(qū)，巖溶儲(chǔ)集層以大型巖溶管道為主(李源等，2016)，尖滅線以南為埋藏型巖溶區(qū)，巖溶儲(chǔ)集層以NNW和NNE向走滑斷裂控制的不連續(xù)性巖溶洞穴為主(周文等，2011；韓長(zhǎng)城等，2016；魯新便等，2018；商曉飛等，2020)，部分學(xué)者分別稱之為“層控型巖溶”和“斷控型巖溶”儲(chǔ)集層(魯新便等，2018)。(2)塔河油田上奧陶統(tǒng)剝蝕區(qū)，自東向西依次發(fā)育巖溶臺(tái)原、巖溶斜坡和巖溶盆地。由于巖溶水文地貌條件的差異性，巖溶洞道的類型、規(guī)模、幾何形態(tài)和充填特征差異顯著；與巖溶盆地區(qū)相比，巖溶臺(tái)原和巖溶斜坡區(qū)巖溶儲(chǔ)集層的發(fā)育程度明顯更高(李陽(yáng)，2016；李源等，2016，2017)。(3)在形成時(shí)間和機(jī)制的認(rèn)識(shí)上，塔河油田北部剝蝕區(qū)主要強(qiáng)調(diào)海西早期大氣淡水巖溶作用的貢獻(xiàn)，而南部覆蓋區(qū)則主要強(qiáng)調(diào)加里東中期—海西早期大氣淡水巖溶作用以及后期水熱巖溶的疊加改造效應(yīng)(牛玉靜等，2011；嚴(yán)威等，2011；徐微等，2012；李源和蔡忠賢，2016)。

隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，塔河油田阿克庫(kù)勒鼻凸以西的西部斜坡區(qū)(包括泥盆系覆蓋區(qū)和志留系覆蓋區(qū))逐漸成為產(chǎn)能建設(shè)的重要陣地(田亮等，2018；張娟等，2018)。特別是進(jìn)入志留系覆蓋區(qū)，中下奧陶統(tǒng)巖溶作用以加里東中期Ⅲ幕表生巖溶為主，其巖溶水文地貌條件與塔河油田阿克庫(kù)勒臺(tái)原所處的石炭系覆蓋區(qū)完全不同(李源等，2016)。前人對(duì)塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)、巴楚隆起先巴扎地區(qū)和哈拉哈塘地區(qū)等志留系覆蓋區(qū)中下奧陶統(tǒng)的巖溶古地貌、古水文以及巖溶儲(chǔ)集層的發(fā)育與分布特征開(kāi)展了初步的研究(馮海霞等，2010；張學(xué)豐等，2012；和虎等，2014)。然而，塔河油田志留系覆蓋條件下，儲(chǔ)集層的類型、發(fā)育特征和控制因素尚不清楚。

本研究以塔里木盆地塔河油田西北部高產(chǎn)井區(qū)TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)古巖溶洞穴為研究對(duì)象(圖 1)，在該區(qū)巖溶古構(gòu)造、古地形地貌和古水文等地質(zhì)條件分析的基礎(chǔ)上，利用地球物理手段刻畫古巖溶洞穴的類型、形態(tài)、充填和空間分布特征，并探討了古巖溶洞穴的控制因素和發(fā)育模式，為相似地區(qū)巖溶儲(chǔ)集層的預(yù)測(cè)和井位部署提供理論依據(jù)。

A—塔河油田位置；B—塔河油田TH12402井區(qū)位置；C—塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)頂面構(gòu)造圖；D—塔河油田TH12402井區(qū)地層柱狀圖圖 1 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)位置、地層及中下奧陶統(tǒng)頂面構(gòu)造圖Fig.1 Location，stratigraphic sequence of TH12402 well area in Tahe oilfield and topographic map at the top of Middle-Lower Ordovician

2 地質(zhì)概況

塔河油田位于塔里木盆地北部阿克庫(kù)勒凸起南端，北鄰輪古油田，西靠哈拉哈塘油田，西南接近順北油田(周新源等，2009；朱光有等，2010；焦方正，2018)，是塔里木盆地典型的縫洞型油藏之一。TH12402井區(qū)位于塔河油田西部斜坡區(qū)12區(qū)西北端(圖 1-A，1-B)。截至2019年12月，該區(qū)累計(jì)產(chǎn)油253.00×104t、累計(jì)產(chǎn)水32.00×104t，日產(chǎn)油625t，單井平均產(chǎn)油22.3t，是目前塔河油田中下奧陶統(tǒng)最主要的油氣產(chǎn)能建設(shè)陣地之一。

塔河油田TH12402井區(qū)經(jīng)歷了加里東中期至加里東晚期多幕次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(張小兵等，2011)，使得該區(qū)地層發(fā)育條件尤為復(fù)雜。首先，奧陶系由南向北具有上傾尖滅的特征，依次尖滅恰爾巴克組含泥灰?guī)r、良里塔格組顆?；?guī)r—泥質(zhì)條帶灰?guī)r和桑塔木組混積陸棚相碎屑巖(圖 1-C，1-D)(翟曉先，2011)。其次，該區(qū)志留系尖滅線呈南北向延伸，且與上奧陶統(tǒng)尖滅線呈近直角相交(圖 1-C)。上奧陶統(tǒng)地層尖滅線以北的東、西側(cè)，中下奧陶統(tǒng)分別被泥盆系東河塘組砂巖和志留系柯坪塔格組砂巖所覆蓋，且西側(cè)占據(jù)的面積更大。

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，其現(xiàn)今構(gòu)造表現(xiàn)為東高西低的基本格局，向北西和南西方向分別呈現(xiàn)出明顯的坡降特征，沿著TH12404CH—TH12428井一線發(fā)育東西向延伸的次級(jí)鼻狀構(gòu)造(圖 1-C)。由于多期構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)和持續(xù)性的地表暴露，TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)頂部具有明顯的巖溶地表水系結(jié)構(gòu)和巖溶地貌分異特征，是研究塔里木盆地志留系覆蓋區(qū)加里東中期Ⅲ幕巖溶發(fā)育條件、巖溶儲(chǔ)集層特征及發(fā)育規(guī)律的天然實(shí)驗(yàn)室。

3 中下奧陶統(tǒng)古巖溶發(fā)育條件

3.1 古構(gòu)造條件

A—中下奧陶統(tǒng)以下40ms張量屬性；B—鷹山組上段底界面精細(xì)相干屬性；C—中下奧陶統(tǒng)斷裂體系平面分布；D—中下奧陶統(tǒng)巖溶古地貌圖 2 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)斷裂分布和巖溶古地貌(平面位置見(jiàn)圖 1-B)Fig.2 Fault distribution and karst paleogeomorphology in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(plane location in Fig.1-B)

如圖 2-C所示，TH12402井區(qū)發(fā)育NNW和NNE兩組不同方向的大型共軛走滑斷裂，NNW向斷裂位于AD20—TH12429井一線和TH12420—TH12437X井一線，NNE向斷裂位于TH12540—TH12422井一線和TH12402—AD21井一線。其次，在AD21—TS3-3—TH12318井一線發(fā)育1組NNW向不連續(xù)的次級(jí)斷裂；同時(shí)，在TH12446—TH12404CH井一線東西兩側(cè)和TH12344—TH12203井一線發(fā)育多組NNE向次級(jí)斷裂。值得注意的是，除了普遍發(fā)育的NNW和NNE向斷裂之外，TH12402井區(qū)發(fā)育多條相互平行的NWW向(或近東西向)延伸的次級(jí)斷裂，除了上奧陶統(tǒng)剝蝕區(qū)，在上奧陶統(tǒng)覆蓋區(qū)亦見(jiàn)分布；這些斷裂往往被限制在NNW和NNE向的斷裂之間，且斷裂發(fā)育密度較大，使得該井區(qū)TH12404CH和TH12412等鉆井控制的范圍內(nèi)在梯度結(jié)構(gòu)張量和精細(xì)相干屬性上在呈現(xiàn)出“團(tuán)簇狀”異常反射特征。這些地區(qū)可能代表了應(yīng)力的釋放區(qū)域，亦可能是因?yàn)檠刂鴶嗔寻l(fā)生了一定程度的溶蝕而造成的。

圖 4 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)地表水系橫剖面(剖面編號(hào)和位置見(jiàn)圖3-D)Fig.4 Transversal profiles of surface water system in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(profile number and location in Fig.3-D)

此外，張小兵等(2011)對(duì)塔河地區(qū)古構(gòu)造演化的研究認(rèn)為： (1)塔河西部地區(qū)加里東中期古構(gòu)造格局呈現(xiàn)北高南低的格局，應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造軸部延伸方向?yàn)镹NW向；(2)加里東晚期—海西早期，塔河西部的古構(gòu)造格局發(fā)生扭轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)東北高、西南低的格局，應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造軸部延伸方向?yàn)镹EE向。

A—地表地形：橙色代表巖溶殘丘，藍(lán)色代表巖溶洼地；B—中下奧陶統(tǒng)頂部最大負(fù)曲率屬性；C—中下奧陶統(tǒng)頂面RGB(紅綠藍(lán)三色混頻)屬性；D—地表古水系平面分布，1-12為剖面編號(hào)圖 3 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶地表古水系平面分布(平面位置見(jiàn)圖 1-B)Fig.3 Plane distribution of karst surface paleodrainage system in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(plane location in Fig.1-B)

3.2 古地形地貌條件

3.3 古水文條件

趨勢(shì)面分析和地震屬性提取是重建深層碳酸鹽巖層系古水系結(jié)構(gòu)的主要途徑(魯新便等，2014；郭川等，2016；李源等，2016)。通過(guò)提取塔河TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶地表正負(fù)地形分布圖(圖 3-A)、中下奧陶統(tǒng)頂部最大負(fù)曲率屬性圖(圖 3-B)和RGB(紅綠藍(lán)三色)混頻屬性圖(圖 3-C)，對(duì)該井區(qū)加里東中期Ⅲ幕巖溶古水系進(jìn)行了重建。盡管不同屬性對(duì)識(shí)別不同地質(zhì)背景下的地表古水系有所差異，但是對(duì)于主干水系的識(shí)別均較為敏感，可較為清晰地展現(xiàn)水系的延伸方向和宏觀分布。

地表地形圖(圖3-A)、最大負(fù)曲率屬性圖(圖3-B)和RGB混頻屬性圖(圖3-C)上分別顯示為天藍(lán)色、深藍(lán)色和暗棕色或暗綠色的連續(xù)線性體。對(duì)于分支水系結(jié)構(gòu)的識(shí)別，RGB混頻屬性相比而言最為敏感，它能較為清楚地展示水系的細(xì)微特征，如TH12445井附近水系呈現(xiàn)出明顯曲流河特征(圖 3-C)。

塔河TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶地表水系(圖 3-D)具有以下幾個(gè)方面的特征： (1)可識(shí)別出2條主干水系(Rs1和Rs2)和4條分支水系(Rs11、Rs12、Rs13和Rs21)，其中Rs11、Rs12、Rs13為Rs1的分支水系，Rs21為Rs2的分支水系；(2)主干水系自北向南匯流，分支水系相對(duì)欠發(fā)育；(3)主干水系的蛇曲特征異常顯著，下切深度極為有限，水系的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水系的下切深度(圖 4)；(4)從巖溶古水系橫剖面所顯示的特征來(lái)看，沿著水系的延伸方向，河床高程整體較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)“梯級(jí)型”變化結(jié)構(gòu)(圖 4)(李源等，2016)。

圖 6 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)不同類型洞穴測(cè)井響應(yīng)特征Fig.6 Logging response characteristics of different types of caves in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin

A—中下奧陶統(tǒng)頂面以下7～67ms平均絕對(duì)振幅；B—中下奧陶統(tǒng)頂面以下40ms RGB(紅綠藍(lán)三色混頻)屬性；C—巖溶洞穴平面分布圖 5 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)古巖溶洞穴平面分布(平面位置見(jiàn)圖 1-B)Fig.5 Plane distribution of paleokarst caves in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(plane location in Fig.1-B)

4 中下奧陶統(tǒng)古巖溶洞穴發(fā)育特征

4.1 古巖溶洞穴刻畫與平面形態(tài)

地震強(qiáng)振幅異常和高頻衰減梯度屬性、RGB混相分頻等是識(shí)別巖溶洞穴形態(tài)和邊界的有效手段(魯新便等，2014；胡華鋒等，2018)。利用塔河TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)頂面以下7～67ms平均絕對(duì)振幅(圖 5-A)和中下奧陶統(tǒng)界面以下40ms混頻屬性(圖 5-B)，并結(jié)合洞穴實(shí)鉆井約束來(lái)聯(lián)合刻畫該井區(qū)巖溶洞穴的平面結(jié)構(gòu)。

如圖 5-C所示，TH12402井區(qū)巖溶洞穴以孤立狀分布為主；同時(shí)，在TH12404CH、TH12447X和TH12402等鉆井控制的范圍中發(fā)育多分支洞道樣式，以迷宮狀洞穴為主，總體上呈NWW向(或近東西向)展布，且其西北端為洞道的上游，東南端為洞道的下游。按照Frumkin和Fischhendler(2005)對(duì)洞穴類型的劃分，該區(qū)并未形成綜合型洞道系統(tǒng)(integrated cave system)，而是以孤立洞穴(isolated cave)為主。

圖 7 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶洞穴充填類型(平面位置見(jiàn)圖 1-B)Fig.7 Filling types of paleokarst caves in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(plane location in Fig.1-B)

4.2 古巖溶洞穴規(guī)模和充填特征

A—巖溶洞穴分布及地震剖面位置(平面位置見(jiàn)圖 1-B)；B—南北向孤立狀巖溶洞穴地震剖面；C—近東西向迷宮狀洞道地震剖面圖 8 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶洞穴地震反射特征Fig.8 Seismic characteristics of karst caves in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin

由于與灰?guī)r物質(zhì)組成的差異性，巖溶洞穴發(fā)育段往往在測(cè)井曲線上具有強(qiáng)烈的響應(yīng)特征(康志宏等，2014；王曉暢等，2017)，主要表現(xiàn)為自然伽馬值增大、深淺側(cè)向電阻率降低、中子孔隙度和聲波孔隙度增大以及密度孔隙度減??；同時(shí)，洞穴段的測(cè)井曲線多呈箱形或者弓形(圖 6)。

TH12402井區(qū)實(shí)鉆井洞穴規(guī)模差異十分明顯，根據(jù)洞穴段厚度的大小可劃分為小于5m、5～10m、10～30m和大于30m的洞穴(圖 7)。TH12402井區(qū)31口實(shí)鉆井中下奧陶統(tǒng)洞穴井段的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，厚度小于5m和5～10m的洞穴占比為71.8%，分別為17個(gè)和11個(gè)，10～30m和大于30m的洞穴占比為28.2%，分別為8個(gè)和3個(gè)。

按照洞穴充填程度的差別，TH12402井區(qū)巖溶洞穴可劃分為未充填、部分充填和全充填3種類型。其中，未充填洞穴段井徑擴(kuò)徑明顯、深淺側(cè)向電阻率值整體降低(圖 6-A)；部分充填洞穴段井徑擴(kuò)徑忽高忽低、深淺側(cè)向電阻率值波動(dòng)變化(圖 6-B)；全充填洞穴段幾乎不顯示擴(kuò)徑特征、深淺側(cè)向電阻率值整體降低且略有差別(圖 6-C)。TH12402井區(qū)31口實(shí)鉆井中下奧陶統(tǒng)洞穴井段中以未充填為主，占比為77.0%，部分充填和全充填洞穴僅分別占17.9%和5.1%。康志宏等(2014)和王曉暢等(2017)對(duì)不同類型的洞穴充填程度的測(cè)井響應(yīng)范圍進(jìn)行過(guò)詳細(xì)報(bào)道，在此不再贅述。

4.3 古巖溶洞穴空間分布特征

通過(guò)塔河TH12402井區(qū)巖溶洞穴的追蹤，發(fā)現(xiàn)孤立狀分布的洞穴表現(xiàn)為“強(qiáng)串珠”狀反射(圖8-A)，且大部分串珠始于不整合面，而迷宮狀洞道在地震上顯示為“連續(xù)強(qiáng)反射”特征(圖8-B)。 值得指出的是，地震剖面上所顯示的洞穴發(fā)育深度較為穩(wěn)定，一般位于不整合面以下16～32ms。為了進(jìn)一步揭示洞穴的垂向分布特征，構(gòu)建了實(shí)鉆井洞穴連井對(duì)比剖面(圖 9)，發(fā)現(xiàn)洞穴主要位于不整合面以下40～100m，這與地震剖面上顯示的洞穴發(fā)育部位是一致的。

圖 9 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶洞穴連井對(duì)比Fig.9 Correlation of karst cave in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin

圖 10 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶洞穴與斷裂疊合圖(平面位置見(jiàn)圖 1-B)Fig.10 Superimposed map of karst caves and faults in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(plane location in Fig.1-B)

將塔河TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)地表地形、地表水系、斷裂體系與巖溶洞穴相疊合(圖10)，發(fā)現(xiàn)： (1)巖溶洞穴的發(fā)育與巖溶地貌并沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)性，在不同類型的巖溶地貌單元中巖溶洞穴均有分布；(2)洞穴的發(fā)育“穿山越嶺”，并不受限于地表溝谷所控制的流域邊界；(3)在TH12404CH和TH12412等井控制的在梯度結(jié)構(gòu)張量和精細(xì)相干屬性上呈“團(tuán)簇狀”異常反射的地區(qū)，NNE和NWW兩組方向的走滑斷裂控制了巖溶洞穴的平面分布和延伸方向，且與NWW向斷裂西北端相比，東南端洞穴發(fā)育的規(guī)模更大；(4)洞穴的平面分布范圍受到上奧陶統(tǒng)尖滅線的制約，幾乎全部分布在上奧陶統(tǒng)尖滅線以北的志留系覆蓋區(qū)。

5 中下奧陶統(tǒng)古巖溶洞穴發(fā)育模式

巖溶洞穴的發(fā)育具有其特殊的水文地質(zhì)條件，包括巖溶水流動(dòng)的水力梯度和匯水條件(包括匯流量和匯流速度)、巖溶水的主要輸導(dǎo)通道、巖溶水從地表向地下轉(zhuǎn)換的方式以及可溶性初始化層的分布和排泄基準(zhǔn)面的部位等(Osborne，2001；Taboroietal.，2003；周文等，2011；張學(xué)豐等，2012；和虎等2014；韓長(zhǎng)城等，2016；李源等，2016，2017；商曉飛等，2020)。

5.1 古巖溶洞穴發(fā)育的水力梯度

加里東中期Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期，塔河TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)頂部呈現(xiàn)北高南低的古地貌格局，這與上奧陶統(tǒng)尖滅線呈東西向延伸的地層展布特征是一致的(圖 2-D)。然而，巖溶地貌的瓦解和分異能力并不充分，沒(méi)有形成類似于塔河油田主體區(qū)的巖溶峰叢—洼地等高幅度地貌單元，而是以低幅度的溶丘—洼地為主(圖 3-A)。因此，在該巖溶地貌背景中，地表降水所具備的水力梯度相對(duì)有限，在一定程度上制約了地表水向地下的迅速轉(zhuǎn)換過(guò)程，洞穴以孤立洞穴(isolated cave)為主，從而在志留系覆蓋區(qū)形成了并不成熟的喀斯特二元(地表和地下)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

5.2 古巖溶洞穴發(fā)育的匯水條件

受到低幅度巖溶地貌的影響，塔河TH12402井區(qū)僅發(fā)育2條南北向匯流水系，且分支水系相對(duì)欠發(fā)育(圖 3-D)；同時(shí)，巖溶水的排泄基準(zhǔn)面相對(duì)較低，且比較穩(wěn)定(圖 4)。因此，地表水的匯流量和匯流速度遠(yuǎn)不及以峽谷為代表的巖溶區(qū)。

張小兵等(2011)對(duì)塔河油田不同時(shí)期的古構(gòu)造背景進(jìn)行過(guò)相對(duì)系統(tǒng)的研究，并指出加里東中期中下奧陶統(tǒng)頂面呈現(xiàn)出西高東低的格局。筆者據(jù)此成果勾繪了塔河TH12402井區(qū)古構(gòu)造等值線，并與巖溶洞穴和巖溶古水系的分布相疊合(圖 10)，發(fā)現(xiàn)： (1)在加里東中期，塔河TH12402井區(qū)處于NW向延伸的次一級(jí)鼻狀構(gòu)造部位；(2)該井區(qū)巖溶古水系主要是沿著鼻狀構(gòu)造的軸部分布；(3)該井區(qū)巖溶洞穴主要分布在鼻狀構(gòu)造的兩翼，且以南翼為主。這與洞穴發(fā)育時(shí)地下水動(dòng)力場(chǎng)的方向有關(guān)，無(wú)論是地表水還是地下水，總體的流向是自北向南的。因此，該鼻狀構(gòu)造控制了地下水的匯流及其平面分布范圍。

值得重視的是，上奧陶統(tǒng)桑塔木組碎屑巖作為非可溶性巖層，其東西向分布的地層尖滅線對(duì)巖溶洞穴的分布極具影響(圖 10)。塔河TH12402井區(qū)的迷宮狀巖溶管道未超越上奧陶統(tǒng)尖滅線進(jìn)一步向南延伸，主要是由于加里東中期Ⅲ幕地表暴露時(shí)期，上奧陶統(tǒng)非可溶性地層作為隔水層，阻礙了巖溶水向南流動(dòng)(圖 11-A)。

A—南北向孤立狀洞穴發(fā)育模式；B—近東西向迷宮狀洞道發(fā)育模式圖 11 塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)巖溶洞穴發(fā)育模式(剖面位置見(jiàn)圖8-A)Fig.11 Karst cave development pattern in the Middle-Lower Ordovician of TH12402 well area in Tahe oilfield，Tarim Basin(profile location in Fig.8-A)

5.3 古巖溶洞穴發(fā)育的導(dǎo)水條件

塔河油田TH12402井區(qū)巖溶洞穴平面分布最主要的控制因素是NNE和NWW 2組方向的走滑斷裂，而且迷宮狀的洞道網(wǎng)絡(luò)幾乎都沿著NWW向(或近東西向)的斷裂延伸。這種特征說(shuō)明加里東中期巖溶水主要受到NWW向斷裂的輸導(dǎo)，該斷裂控制了水的流向。從塔河TH12402井區(qū)的古構(gòu)造條件來(lái)看，NNE和NWW向走滑斷裂分別代表了1組傾向斷裂和走向斷裂。因此，鼻狀構(gòu)造南翼的走向斷裂形成了一堵“隔水墻”，阻擋了地下水進(jìn)一步向南流動(dòng)，而只能沿著斷裂延伸方向流動(dòng)。從洞道的連續(xù)追蹤剖面來(lái)看，巖溶水最終排泄到臨近的地表河中(圖 11-B)。

綜上所述，盡管塔河TH12402井區(qū)發(fā)育喀斯特流域二元結(jié)構(gòu)，但是巖溶地貌幅差小、水力梯度弱、匯水量小，巖溶洞穴主要受NW向鼻狀構(gòu)造和上奧陶統(tǒng)尖滅線控制，沿著NWW向走向斷裂延伸。因此，筆者構(gòu)建了平緩巖溶地貌區(qū)走向斷裂匯流型巖溶洞穴模式(圖 11)。該模式主要有以下特點(diǎn)： (1)主要為加里東中期Ⅲ幕表生巖溶作用；(2)發(fā)育完整的喀斯特流域二元結(jié)構(gòu)(地表和地下)；(3)洞穴網(wǎng)絡(luò)主體發(fā)育于東南傾向的鼻狀構(gòu)造南翼；(4)洞穴平面上受控于上奧陶統(tǒng)尖滅線和NWW向走向斷裂；(5)垂向發(fā)育1層洞穴，井間具有可對(duì)比性，最終排泄到地表河中。

6 結(jié)論

1)塔里木盆地塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)發(fā)育加里東中期Ⅲ幕古喀斯特流域二元結(jié)構(gòu)： 以低幅度巖溶溶丘—洼地為主，巖溶地表水系呈南北向匯流、分支水系相對(duì)欠發(fā)育，古巖溶洞穴以孤立洞穴為主，未形成綜合性洞穴系統(tǒng)。

2)塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)古巖溶洞穴呈現(xiàn)孤立狀和迷宮狀2種平面形態(tài)，洞穴段厚度多在10m以下，且以未充填為主，主要分布在不整合面以下40～100m。

3)塔河油田TH12402井區(qū)中下奧陶統(tǒng)發(fā)育平緩巖溶地貌區(qū)走向斷裂匯流型巖溶洞穴模式，洞穴的分布主要受控于次級(jí)鼻狀構(gòu)造、NWW向(或近東西向)走向斷層以及上奧陶統(tǒng)地層尖滅線。

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