沙雅隆起寒武系层序与沉积相研究

申滔 杨雁峰 李辉

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川 成都 610059；2.中国石油辽河油田公司欢喜岭采油厂作业一大队103队，辽宁 盘锦 124114）

沙雅隆起寒武系层序与沉积相研究

申滔1杨雁峰2李辉1

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川 成都 610059；2.中国石油辽河油田公司欢喜岭采油厂作业一大队103队，辽宁 盘锦 124114）

通过对塔里木北部沙雅隆起寒武系近10口井岩心及岩石镜下薄片观察和总结，结合钻井、录井、测井资料，分析得出该地区寒武系以划为7个三级层序为宜（中下寒武统以划为4个三级层序为宜，中上寒武统以划为3个三级层序为宜）。识别出该区白云岩类型主要为粉—微晶云岩、细—粉晶云岩、粉—细晶云岩、粗—中晶云岩、颗粒云岩、藻粘结云岩、砂质云岩、葡萄状云岩、角砾云岩等，结合沉积物的结构、组分及其组合特征，认为该地区沉积亚相主要为局限台地、台地边缘和斜坡。

沙雅隆起 寒武系 沉积相 层序地层学

0 引言

塔里木盆地及塔北沙雅隆起区寒武系长期是我国油气勘探开发的主战场，多家单位、许多研究者对区内寒武系的地层、层序地层、沉积相及储层开展了系统研究，取得了多方面的重要成果，但由于碳酸盐岩地层本身的复杂性，也还存在着地层划分方案尚未完全统一、层序地层划分方案分歧较大、沉积格局认识有纷争、从层序及体系域角度较准确刻划沉积相及礁滩体和白云岩的平面展布尚显不足等问题，这影响对区内烃源岩、储集岩发育分布规律的认识及进一步的油气勘探。建立起合理的层序划分方案和层序地层格架，更加准确地揭示出寒武系沉积相的展布和演化规律，不仅具有重要的理论意义，而且对于区内寒武系油气成藏及油气富集规律的正确认识和油气勘探开发部署具有重要意义，研究和成果将具有良好的推广应用前景，具有重要的经济效益和社会效益。

1 地质概况

塔北地区横跨塔北隆起和库车坳陷南缘，是塔里木盆地大型油气富集区之一。目前在该区奥陶系发现了多个大型油气藏。该地区寒武系台地相沉积厚度超过1 000 m。近年来由于勘探力度的加大，许多钻井钻遇或钻穿寒武系，对该区寒武系的认识和了解进一步加强，最近几年已于沙雅隆起带的沙参2井、沙7井及沙6井等井中获得工业性油气流，成效颇好。塔深1井在寒武系埋深7 500 m以下还有油迹显示，很大程度超过了目前一般认识的“液态窗下限”深度，种种现象表明塔北地区寒武系具有很好的勘探开发前景。沙雅隆起位于塔里木盆地东北部，北为南天山褶皱带，南面和一个一级构造单元带（中央隆起带）接壤，东边以罗布泊以东为边界，西边以柯坪、巴楚隆起为界，面积大约为2×105km2。

2 层序地层划分

J.F.Sarg（2001）［1］发表的“碳酸盐岩层序地层学”一文建立了被动大陆边缘碳酸盐岩层序地层模式，奠定了碳酸盐岩层序地层学的基础，提出碳酸盐岩发育受相对海平面变化速率和碳酸盐岩生长率控制，发育并进型和追补型两类碳酸盐岩体系，对于碳酸盐岩储层预测具有重要意义；O.Catuneanu，M.D.Blum，J.P.Bhattacharya et al（2010）［2］提出的层序地层学的标准化进程，被认为是近期层序地层学领域的重要进展，它以相对海平面变化为参照体系，将一个层序划分为海进、高位正常海退、强制

海退、低位正常海退等4个体系域，可以更好地揭示岩相在三维空间的展布和演化。以层序及其体系域甚或高频层序为等时单元来进行沉积相图编制成为新一代沉积相图（岩相古地理图）编制的重要思路，从层序地层学角度来认识碳酸盐岩的发育和分布，来认识礁滩相的发育和分布，已成为一个成熟的研究思路，将地表露头精细解剖、钻井剖面典型解剖有机地结合起来，是实现它的有效途径。海泛面是一个新老地层的分界面，是层序内部准层序间的分界面，也可以和体系域或层序的界面一致。其中的初始海泛面和最大海泛面是层序地层中的重要界面。初始海泛面为层序内部跨过陆棚的海泛面，其上为海侵体系域的海相沉积，其下可能是低水位或陆棚边缘体系域的陆棚沉积，也可能是层序界面［3］。

图1 典型井钻井剖面层序图

通过对塔里木盆地沙雅隆起英探1井、星火1井、星火2井、桥古102井、桥古1井、塔深2井、塔深1井、于奇6井钻井剖面的研究，认为塔里木盆地北部寒武系以划分为7个三级层序为宜，其中中下寒武统（玉尔吐斯组、肖尔布拉克组、吾松格尔组、沙依里克组，阿瓦塔格组）以划为4个三级层序为宜，中上寒武统（阿瓦塔格组、下丘里塔格组）以划为3个三级层序为宜。以塔深1井、桥古102井（图1）为例：中下寒武统三级层序Ⅰ：包括下寒武统的玉尔吐斯组和肖尔布拉克组下部地层，层序底界面为震旦纪末期加里东早期运动第Ⅰ幕形成的不整合，顶界面为一个地层叠置结构转换面，层序由TST和HST构成。中下寒武统三级层序Ⅱ：包括了下寒武统肖尔布拉克组中上部地层，底界面为前述的地层叠置结构转换面，顶界面为一个暴露剥蚀凹凸面。中下寒武统三级层序Ⅲ：包括了下寒武统吾松格尔组和中寒武统沙依里克组，底界面为前述的暴露剥蚀凹凸面，顶界面为一个岩性转换面。中下寒武统三

级层序Ⅳ：包括阿瓦塔格组中下部地层，底界面为前述的岩性转换面，顶界面为一个地层叠置结构转换面（图1a、1b）。中上寒武统三级层序Ⅰ：包括了阿瓦塔格组上部和下丘里塔格组下部，层序底界面为一个地层叠置结构转换面，顶界面为一个暴露古土壤成壤面。中上寒武统三级层序Ⅱ：包括了下丘里塔格组中上部，层序底、顶界面均为暴露古土壤成壤面。中上寒武统三级层序Ⅲ：包括了下丘里塔格组上部，层序底界面为前述的暴露古土壤成壤面，顶界面为加里东早期运动第Ⅱ幕形成的不整合侵蚀凹凸面，也因为顶部的不整合侵蚀凹凸面致使该层序的上部保存不全（图1a）。

3 沉积相

沉积相是在一定的沉积环境中所形成的沉积岩与古生物的组合，是指沉积环境和该环境中形成的沉积特征的综合。沉积相研究是石油地质研究中至关重要的内容，其中最主要的目的是为了预测油气生、储、盖的分布规律，为之后的油气勘探及开发提供有利帮助。此外，沉积相的分析为碳酸盐岩成岩作用和储层分析提供了基础，一般情况下，不同沉积相带中所形成的沉积物在结构、组分及其组合特征等方面有着明显的差异，这些差异对后期成岩作用类型、强度和储层的演化特征起着决定性作用。为此，特将沉积相分析作为本次储层研究的主要内容之一。

3.1 工区内白云岩类型

国内外存在多种碳酸盐岩分类方案，而且各不相同。笔者参照曾允孚等人按照碳酸盐岩结构—成因的方案［4］，通过对塔北地区钻井的岩心和岩石薄片观察与统计发现该区白云岩类型主要为粉—微晶云岩、细—粉晶云岩、粉—细晶云岩、粗—中晶云岩、颗粒云岩、藻粘结云岩、砂质云岩、葡萄状云岩、角砾云岩等。

鲁西集团有限公司是国有控股企业集团，发起设立的鲁西化工集团股份有限公司1998年5月在深圳证券交易所上市。目前总资产314亿元，职工11000余人。

1）粉—微晶云岩（图2a）。是同生期高盐度白云石化产物，可指示潮坪或泻湖环境。

2）细—粉晶云岩（图2b）。是同生期高盐度白云石化产物，可指示潮坪或泻湖环境。

3）粉—细晶云岩（图2c）。白云石晶形好，是浅埋藏白云石化作用的产物，低能微晶灰岩更有利于此类白云石化作用的发生，可综合具体情况指示不同的水体稍深的低能环境。

4）粗—中晶云岩（图2d）。白云石晶形不好，表面脏，是同生期高盐度白云石化后经后期重结晶作用的产物，可指示局限台地泻湖潮坪环境。

5）颗粒云岩（图2e）。白云石化与同生期高盐度海水有关，指示局限台地滩相沉积环境。

6）藻粘结云岩（图2f）。白云石化与同生期高盐度海水有关，指示局限台地潮坪环境。

7）葡萄状云岩（图2g）。葡萄状云岩的形成可能与成岩早期溶蚀作用有关，白云石化仍发生于随后的高盐度海水环境中。

图2 各类沉积相典型薄片照片图

3.2 沉积相划分

根据岩性特征、组合、钻井录井、测井和沉积结构、构造，塔北沙雅隆起地区寒武系可识别出以下几种沉积相、亚相和微相类型（表1）。

表1 寒武系沉积相划分表

3.2.1 局限台地亚相

局限台地亚相环境水体循环不畅，水体能量相对较低，盐度也不正常。生物种类单调、稀少；岩性主要为白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩夹藻叠层灰岩、泥晶灰岩。根据水动力条件和地形变化，可进一步分为潮坪、泻湖、台内滩3个微相。

潮坪可分为潮上、潮间两个带。潮上带位于平均高潮面之上，长期暴露，只有受风暴大潮的影响才会被海水淹没。该带含生物很少，岩石类型主要为泥晶白云岩、细晶白云岩，形成潮上云坪。白云石多它形—半自形晶，少量自形晶，具雾心亮边，不含生物化石。偶见自形程度高的白云石，该白云石发育晶间孔。潮间带位于平均高潮面和平均低潮面之间，周期性出露和淹没。该带蓝绿藻类比较发育，见有介形虫，具鸟眼构造。岩石类型有灰质白云岩、白云质灰岩、白云岩、藻叠层灰岩、藻凝块石灰岩、泥亮晶球粒灰岩等。潮间带上部、下部水体能量和沉积物特征存在差异。潮间带上部水体能量较低，暴露时间较长，干裂、鸟眼构造更为发育。发育云坪、灰坪、藻坪，多见水平纹层。潮间带下部水体能量较上部高，暴露时间短。

局限泻湖是局限台地上的低洼地带，水体循环受限，水体能量低，岩石类型以白云质泥晶灰岩、灰质白云岩、球粒泥晶灰岩、泥晶灰岩等为主，夹泥—粉晶白云岩。生物稀少，主要为蓝绿藻、介形虫，少见海绵骨针。发育的层理类型主要为水平层理，生物潜穴、生物扰动发育，偶见鸟眼构造。白云石化主要沿生物扰动处发育。

局限台地内滩体一般来说不是很发育。滩体的规模、数量都很小，单个滩体的厚度较薄，一般小于2 m，组成滩的岩石类型为泥—亮晶砂屑灰岩。偶见生屑，为介形虫、三叶虫等，泥、亮晶填隙。参见星火2井沉积相图（图3）。

图3 星火2井沉积相图

3.2.2 台地边缘

台地边缘可简称“台缘”，顾名思义，就是指碳酸盐台地的边缘部分。台地边缘是碳酸盐台地的一个重要组成部分，在地理位置上位于主体台地与斜坡之间，也就是碳酸盐陆棚边缘的镶边部分，由台缘浅滩或台缘礁组成，多沿台地边缘呈条（环）带状、或链状断续分布，对海水循环和波浪具有限制作用。

3.2.3 斜坡

碳酸盐斜坡环境属于深水碳酸盐沉积环境。沉

积物不稳定，主要岩石类型为微晶灰岩、砂屑微晶灰岩和碳酸盐岩角砾岩，陆源物质少。生物为广海生物，大多数生物碎屑来自斜坡上方的台地边缘，可见滑动变形层理。参见于奇6井沉积相图（图4）。

图4 于奇6井沉积相图

4 结论

1）在对塔里木盆地沙雅隆起寒武系区内野外剖面和主要钻井所发育的岩石类型的系统研究基础上，总结其岩相类型和特征，并结合研究区内的露头标志、测井标志和古生物学标志，在研究区寒武系共识别出局限台地、台地边缘、斜坡等3种沉积亚相。其中以局限台地为主要沉积亚相类型（局限台地微相以潮坪、泻湖为主，偶见台内滩），个别井（于奇6井）还可识别出台地边缘。

2）研究区寒武系层序界面类型主要有加里东早期运动第Ⅰ幕形成的不整合、地层叠置结构转换面、暴露剥蚀凹凸面、岩性岩相转换面和暴露古土壤成壤面等5种类型，以此为基础对研究区寒武系进行了层序地层划分，共划分出7个三级层序，三级层序均为Ⅰ型层序，主要发育了海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）。

［1］Sarg J F.The sequence stratigraphy,sedimentology，and economic importance of evaporate-carbonate transition：a review［J］.Sedimentary Geology，2001（140）：9-42.

［2］O.Catuneanu，J.P.Bhattacharya，M.D.Blum et al. Sequencestratigraphy:commongroundafterthreede⁃cades of development［J］.First Break，2010，28:21-34.

［3］董文玉，李国蓉，郭川，等.河坝地区嘉陵江组三级层序及高频层序研究［J］.天然气技术与经济，2012，6（2）：22-24.

［4］曾允孚，夏文杰.沉积岩石学［M］.北京：地质出版社，1986：273.

（编辑：卢栎羽）

B

2095-1132（2014）06-0020-05

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.006

修订回稿日期：2014-11-25

中国石油化工股份有限公司西北油田分公司科研项目（34400008-13-ZC0607-0012）。

申滔（1987-），硕士研究生，研究方向为储层地质学与储层地球化学。E-mail：593812481@qq.com。