塔里木盆地塔中南缘中2井良里塔格组沉积亚相研究

2010-12-26钱一雄刘忠宝蔡习尧陈强路

石油实验地质 2010年4期

钱一雄，刘忠宝，蔡习尧，陈强路，苏绢，陈跃

(1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151；2.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院西部勘探中心，乌鲁木齐 830011)

塔里木盆地塔中Ⅰ号带上奥陶统良里塔格组生物礁、滩复合体准层状油气藏取得重大勘探突破,极大地推动了对卡塔克隆起南坡的研究[1-2]。中2井是卡塔克隆起南部坡折带上的一口预探井(图1)。本文通过对中2井上奥陶统良里塔格组4个取心段的岩心详细观察，并结合其岩电特征的室内分析认为：至少存在6种亚相及其组合，上奥陶统生态群落与北坡相似，发育与台缘(缓)坡折带有关的滩(礁)沉积。

图1 塔里木盆地塔中地区构造位置

研究表明[3-6]，卡塔克隆起的上奥陶统良里塔格组一般分为三段：自下而上为含泥灰岩段、颗粒灰岩段和含泥灰岩段。良里塔格组台缘生物礁主要分布在颗粒灰岩段，下部含泥灰岩段有规模较小礁体的发育，顶部泥质条带灰岩段中，有零星点礁出现。中2井钻遇的奥陶系井段5184.0～6735.0m，钻厚1551.0m，自上而下可划分为3个组，即上奥陶统桑塔木组、良里塔格组与中奥陶统一间房组、下奥陶统鹰山组。其中，良里塔格组中的5474～5612m为含泥灰岩段，5612～6284m为颗粒灰岩段。

1 岩性与岩石类型

中2井的良里塔格组中的取心段共有四段，其中，第一段(5518.0～5526.15m)与第二段(5527.5～5536.05m)属于含泥灰岩段；第三(5749.60～5753.18m)与第四段(6190.56～6199.56m)为颗粒灰岩段。

第一段(5518.0～5526.15m)：自下而上，5526.15～5525.40m，亮晶含砾生屑藻屑砂屑灰岩(图版Ⅰ-1)；5525.40～5523.50m, 含砾屑生屑藻屑(努亚藻)砂屑灰岩(图版Ⅰ-2)、泥粒灰岩及藻粘结灰岩(图版Ⅰ-3)，砾屑自下而上减少，从15%～20%减至10%，生屑主要为介形虫、苔藓虫和四分珊瑚(图2)等；5523.50～5522.40m，藻粘结灰岩夹薄层含生屑藻团粒砂屑灰岩，窗格构造局部发育，生屑含量为10%～15%；5522.40～5521.65m，下为亮晶含砾砂藻屑灰岩，斑状—砾状生物格架灰岩，重结晶作用较强；上为亮晶生屑砂屑灰岩，有双壳、四射珊瑚、苔藓虫、海绵、层孔虫等，含量10%～15%；5521.65～5520.12m，主要为藻粘结灰岩夹薄层生屑、藻屑粒泥灰岩，发育典型的薄纹层、藻凝块结构夹层孔虫—苔藓虫灰岩和含生屑的核形石藻团粒灰岩；5520.12～5518.80m，生屑藻团粒泥灰岩为主，次之为含鲕粒砂屑灰岩夹藻粘结灰岩，生屑泥晶灰岩(图版Ⅰ-1,图2)，局部发育窗格和似礁垮塌角砾构造；5518.82～5518.00m，亮晶生屑藻团粒(努亚藻)砂屑和四分珊瑚格架灰岩，局部含砾(小于2%)。

图2 塔里木盆地塔中南缘中2井良里塔格组第一、三取心段生物灰岩素描

第二段(5527.5～5536.05m)：自下而上，5536.05～5535.00m，下部灰白色中层亮晶生屑藻团粒砂屑灰岩，局部发育生物潜穴;上部灰白色生屑灰岩及生屑—藻砂屑灰岩，生物占35%～45%，砂屑40%，海绵Φ=0.5～1.0cm；5535.00～5532.78m，亮晶生屑藻团粒(努亚藻、蠕孔藻、管孔藻)(图版Ⅱ-5)及核形石(图版Ⅱ-6)砂屑灰岩、藻粘结灰岩，生屑占40%，藻砂屑30%～40%，生屑为介壳、棘屑等，局部窗格构造发育；5532.78～5530.68m，底为灰白色(夹鲕粒)亮晶砂砾屑灰岩，灰白色亮晶含生屑、(残余)藻团粒(努亚藻)泥粒及粒泥灰岩，夹有藻凝块、藻粘结灰岩，白云石化强烈，生屑小于15%，有苔藓虫、镣珊瑚等(图版Ⅱ-4)；5530.68～5528.40m, 灰白色亮晶含生屑藻团粒(海德藻、努亚藻)粒泥灰岩、颗粒灰岩(图版Ⅱ-2)为主，藻团粒鲕粒(图版Ⅱ-3)及砂屑灰岩次之，局部生屑30%～35%，砂屑30%～40%，有苔藓虫、镣珊瑚、腹足、腕足、介壳、藻屑等，重结晶作用较强；5528.40～5527.50m，灰白色亮晶含生屑藻团粒(海德藻、努亚藻)砂屑灰岩(图版Ⅱ-1)，生屑有苔藓虫、介壳，棘屑、腹足、腕足等，小于5%～10%。

第三段(5749.60～5753.18m)：自下而上分三段，第一段为刺毛类珊瑚灰岩(图版Ⅲ-4)和亮晶藻团粒灰岩；第二段为泥晶胶结的含生屑的藻(努亚藻)泥粒灰岩(图版Ⅲ-3)；第三段为亮晶胶结的含生屑的藻(海德藻为主、努亚藻次之)泥粒灰岩(图版Ⅲ-1)及含核形石的藻团粒灰岩(图版Ⅲ-2)。在5752.25～5751.20m岩心中，呈集合体的刺毛珊瑚—苔藓虫格架灰岩(第三回次中的24/32，19/32和14/32等)和腹足，较大为10cm×5cm(图2)。

第四段(6190.56～6199.56m)：以含生屑、核形石的藻(努亚藻)泥粒灰岩为主(图版Ⅳ-1～4)，次之为含藻屑的砂屑灰岩、藻粘结灰岩、含砾屑砂(藻)屑灰岩和少量重结晶残余藻团粒灰岩；主要为泥晶胶结为主，亮晶次之；生物主要有苔藓虫、双壳、腕足类、海百合形等，少量棘皮类、瓣腮类、腹足类。

综上所述，中2井良里塔格组颗粒灰岩段的岩石类型主要为亮晶藻团粒泥粒灰岩、含生屑、藻团粒(努亚藻)泥粒灰岩为主，藻粘结灰岩、含砾屑砂(藻)屑灰岩、亮晶藻屑砂屑灰岩、亮晶生屑藻团粒鲕粒灰岩、核形石生屑藻团粒粒泥灰岩、刺毛珊瑚—苔藓虫灰岩次之；含泥灰岩段发育生屑藻团粒砂屑灰岩、含砾生屑藻屑砂屑灰岩、生屑砂屑灰岩和藻粘结灰岩为主，含生屑藻团粒粒泥灰岩、核形石、藻粘结灰岩、斑状—角砾状生物格架灰岩及生物礁次之，少量障积岩沉积。生物种类与塔中I号带的上奥陶统良里塔格组十分相似，造礁生物以苔藓虫、四射珊瑚、镣珊瑚、刺毛类珊瑚、层孔虫、海绵等为主，另外，腕足、介壳、双壳、海百合、三叶虫、棘皮、瓣腮类、腹足类也较常见；藻类以努亚藻、海德藻、蠕孔藻较为常见，管孔藻、葛万藻较少见。

2 沉积亚相及其组合

2.1 颗粒特征

中2井常见的碳酸盐颗粒包括生物碎屑、球粒、集合粒、核形石和鲕粒等。

球粒：主要是藻球粒、灰泥球粒，以圆形及长圆形为主，少量不规则形，大小在0.02～0.10 mm，往往具有2个以上的粒径中值(图版Ⅰ-2，Ⅳ-2～3)；不同粒度有时渐变，有时具有截然的分界面(图版Ⅳ-3)，反映有一定程度的分选性及水动力条件变化。

核形石：主要为椭圆形、不规则圆形，伴生颗粒为球粒(藻类)，粒径0.2～5.0mm，具简单纹层，中间包裹有微晶生屑和藻，边部有溶蚀；主要分布于第四回次(6192.20～6196.73m)(图版Ⅳ-4)，可能与浅水潮下藻坪有关。

集合颗粒：主要为藻团块，不规则，粘结的是努亚藻碎屑、苔藓虫等(图版Ⅱ-3，7和Ⅲ-2)，粒径0.1～0.5 mm，主要泥晶少量由微晶化组成。

生物碎屑：在4个取心段中，生物碎屑含量变化较大，其中，第二、三回次生物类型比较丰富，含量较高，第一回次次之；含量则多到少，有藻类(努亚藻、海德藻、蠕孔藻等)、苔藓虫、珊瑚、双壳、腕足、海百合等；个体相对较为完整，表明保存条件较好；第四回次中相对较少，以藻屑为主，少量为双壳、介形、海百合和腕足。

鲕粒：较少见，以长椭圆形为主，纤维放射状，正常鲕、薄(表)皮鲕，大小0.25～0.5 mm，核心为微晶化球粒、似球粒，缺乏纹层(图版Ⅱ-4)，与泥晶化藻粒伴生，可能为低能鲕粒。但局部微晶化反映产生于扰动或间歇性水体中。

泥晶套：十分常见，无论是藻团粒或砂屑(图版Ⅰ-2,Ⅱ-7,Ⅳ-1)，还是苔藓虫、珊瑚、藻类(努亚藻、海德藻、蠕孔藻等)(图版Ⅱ-1～3,6)等外围均发育泥晶套，在颗粒稳定保存状态下的生物膜生长或粘液质在包壳内的溶解与沉淀，一般出现在浅埋藏低能环境。

2.2 亚相类型

沉积亚(微)相的划分主要参考Wilson(1975)[7]针对热带镶边碳酸盐岩陆棚和温水台地—礁环境中沉积物的模式而定义的24个类型，其亚(微)相类型的主要标志是：颗粒类型、频率和颗粒间联系、基质类型、沉积组构、化石和沉积物结构类型[7-9]。在此初步划分为6种亚(微)相。

亚(微)相1：含生屑藻团粒的粒泥灰岩，主要有腕足、双壳、介壳，保存较好，夹不规则泥质条带，颗粒含量小于35%，以藻团粒为主，代表较深的潮下带环境；以第四回次(6 190.80～6 192.15 m)为代表。

亚(微)相2：藻团粒的粒泥灰岩、泥粒灰岩及含生屑核形石泥粒灰岩，颗粒含量小于45%，生屑保存较好，藻粘结岩及窗格构造发育，代表受保护的潮间—较浅的潮下带环境。以第四回次(6 193.10～6 194.71 m)为代表。

亚(微)相3：含藻团块的泥粒灰岩或含生屑、藻屑颗粒灰岩，颗粒含量大于45%，生屑保存较好，代表潮下带或潮下滩环境。以第四回次(6 190.8～6 191.85,6 197.56～6 198.5 m)为代表。

亚(微)相4：泥亮晶的藻屑(团粒)砂砾屑灰岩，颗粒(藻屑)含量50%～60%，磨圆中等—好，分选中—差，粒间为亮晶方解石胶结物和灰泥填隙，有时含泥质条纹，能量相对较低。

亚(微)相5：亮晶生屑颗粒灰岩，生物种类多、含量高，含量45%～60%，常有微晶化，为碳酸盐岩生屑滩。如第一回次(5 523.50～5 526.15 m)。

亚(微)相6：苔藓虫及四分珊瑚格架岩或障积岩，以原地生长的群体四分珊瑚、单体的苔藓虫或海德藻、蠕孔藻障积灰泥所成，代表生物礁或浅海的浅滩。

2.3 亚相组合

中2井的良里塔格组取心段主要发育了6种沉积亚相组合：礁—滩、(礁)—滩—丘、粒屑滩、滩—(藻)席、灰泥丘—(藻)席、藻席—低能带组合。

礁—滩：上部岩石单元为浅灰—灰白色中薄层状亮晶生屑砂藻屑灰岩；下部岩石单元为浅灰色中厚层状障积岩，较为典型是第一(5 520.12～5 520.68 m)和第三回次(5 749.60～5 751.20～5 752.25 m)取心段，如图2及图版Ⅰ-3,Ⅱ-1,Ⅲ-4。

(礁)—滩—丘：上部为浅灰色中薄层状泥亮晶砂(藻)屑灰岩或含生屑砾屑、砂(藻)屑灰岩；下部为灰色中厚层状粉屑或粉砂(藻)屑粘结岩灰岩，发育窗格构造及生物潜穴构造，较为典型是第一回次(5 522.40～5 526.15 m)、第二回次(5 531.75～5 532.78 m)和第四回次(6 197.0～6 198.21～6 198.50 m)。

粒屑滩：十分常见，以砂(砾)屑、砂(藻)屑与生屑屑和生屑滩为主；其中，最常见是砂(藻)屑与生屑滩组合，如图版Ⅰ-1、第一回次(5 526.15～5 523.50 m)、第二回次(5 531.75～5 532.78 m,5 535.34～5 536.05 m)、第三回次(5 752.25～5 753.18 m)和第四回次(6 198.21～6 199.56 m)。根据粒屑滩灰岩中粒间填隙物中亮晶方解石与泥晶方解石的比值，区分出高能和中—低能台缘粒屑滩。前者主要分布于能量较高的台缘外带，后者多产于能量相对较低的台缘内带。藻砂屑滩：主要为灰—深灰色中厚层泥晶藻砂屑灰岩和亮—泥晶藻砂屑灰岩；颗粒含量50%～70%，其中，藻砂屑45%～65%，藻砾屑3%～8%，粉屑5%～10%，生屑2%～10%；颗粒磨圆中等—好，分选中—差，粒间主要为亮晶方解石胶结物、灰泥填隙次之(图版Ⅰ-2)。生屑滩：灰—深灰色中—薄层状的泥亮晶生屑、棘屑灰岩、泥亮晶藻屑灰岩；颗粒含量50%～65%，藻屑、苔藓虫、腕足、棘屑、双壳、介形虫和三叶虫等碎屑；常含泥质条纹和斑块，能量相对较低。如第一回次(5 529.80～5 530.68 m)。

滩—(藻)席：下部为浅灰色中薄层状泥亮晶砂屑灰岩或含生屑、砾屑砂(藻)屑灰岩；上部为灰色中厚层状粉屑或粉砂屑藻粘结岩灰岩(发育窗格构造)，如第一回次(5 522.40～5 525.00 m)(图版Ⅰ-5)和第四回次(6 198.85～6 199.56 m)。

灰泥丘—(藻)席：为灰—深灰色中厚层状粉屑藻粘结岩沉积，发育窗格构造，第四回次(6 197.56～6 192.15 m)最为发育。

藻席—低能带：上部为灰—深灰色中厚层状粉屑藻粘结岩沉积，发育窗格构造；下部为深灰—黑灰色中薄层状含不规则泥质条带的含生屑粉屑泥晶灰岩沉积，发育风暴搅动变形层理。主要发育于第四回次(6 190.56～6 192.15 m)。

3 沉积相模式

中2井的良里塔格组取心段总体表现为粒屑滩、灰泥丘、骨架礁亚相的多旋回垂向组合。滩、丘(藻席)、礁复合体常表现为：下部发育粒屑滩亚相，上部为灰泥丘亚相及较小的骨架礁亚相，其上为下一个旋回的粒屑滩亚相所覆盖。如第一至第三回次较为典型，灰泥丘下部是粒屑、藻屑灰岩、隐藻凝块灰岩，组成的丘基微相，中部造架生物类型增多，含量增高，形成复合灰泥丘。在第四回次中，下部亮(泥)晶含砾屑、生屑(海百合、苔藓虫)、藻团粒核形石灰岩(6 199.15～6 195.09 m)，向上为泥(亮)晶含生屑(腕足、双壳、介壳)泥粒灰岩或粒泥灰岩(6 195.09～6 193.13 m)，反映水体向上加深的潮下带。

根据相对海平面升降速率与滩 (礁)—台地生长速率的关系，生物滩 (礁)—台地可划分为3大类∶退积滩 (礁)—台地、并进滩 (礁)和进积滩 (礁)。

海侵期退积滩 (礁)—台地：相对海平面上升速率大于滩 (礁)—台地的生长速率时，形成退积滩 (礁)—浸没台地。其特点是∶垂向序列上海水逐渐加深；台地边缘及海岸线均向陆迁移形成海侵；滩 (礁)体—浸没台地由海内侧向迁移。如中2井良里塔格组第四取心段(6 190.56～6 199.56 m)。

高位期进积滩(礁)：可分为3个亚类，第一类为相对海平面上升速率小于滩(礁)的生长速率时形成的进积滩(礁)，一般是在粒屑滩的基础上，先发育灰泥丘或障积礁，然后再演化成骨架礁，如中2井良里塔格组井段5 520.68～5 523.50,5 532.75～5 533.64 m；第二类为相对海平面静止不动时形成的进积滩(礁)；第三类为相对海平面下降时形成的进积滩(礁)，如中2井良里塔格组井段5 518.00～5 522.18,5 529.20～5 531.75,5 751.20～5 753.18 m的滩、灰泥丘、礁组合及滩、礁组合。其特点是垂向上发育向上变浅序列；台地边缘及海岸线均向台内迁移形成海退；向海方向滩(礁)体层位逐渐抬高。

综上所述，中2井的4个取心段由一个向上变深、一个震荡和2个总体向上变浅的沉积过程组成。其中，第四取心段由温暖的较浅的藻滩—藻席—丘相变为稍深的灰泥丘—藻席；再进入较深的潮下低能带(图3a)；第三个取心段为一个半旋回的小型灰泥丘与礁滩组合(图3b)；第二取心段为先向上稍深、震荡再向上变浅的生屑滩—灰泥丘—礁滩—灰泥丘组成(图3c)；第一取心段自下而上为滩—丘(藻)—礁滩—丘(藻)—滩相，也是一个震荡总体向上变浅的沉积过程(图3d)。