阿克库勒凸起奥陶系古岩溶特征研究

林 新 冉 艳

（西南石油大学，成都 610500）

阿克库勒凸起奥陶系古岩溶特征研究

林 新 冉 艳

（西南石油大学，成都 610500）

阿克库勒凸起奥陶系古岩溶主要经历加里东期，海西早、晚期和印支期。在古岩溶发育的古构造背景及此4期演化的基础上，重点研究加里东中期和海西早期古岩溶特征，进而分析影响该区古岩溶发育的主要因素。

阿克库勒凸起；奥陶系；古岩溶；影响因素

阿克库勒凸起位于新疆塔里木盆地沙雅隆起中段南翼，西邻哈拉哈塘凹陷，东靠草湖凹陷，南接满加尔坳陷及顺托果勒隆起［1］（图1）。该凸起受多次强烈的岩溶改造作用，形成了大量的溶蚀孔洞缝，对奥陶系油气成藏具有重要的意义。

图1 塔里木盆地阿克库勒凸起位置示意图

1 古岩溶发育的古构造背景及演化

构造作用是岩溶发育的主要内营力。研究表明，阿克库勒凸起为前震旦系变质基底上发育的一个长期发展的古凸起，对其岩溶的发育影响较大的构造运动包括加里东期，海西早、晚期，印支期等运动。

加里东期主要活动期为中期，其构造运动以形成大型隆起、造陆作用为主，并致使阿克库勒凸起乃至沙雅隆起初具雏型。其中期幕次性构造运动所造成的区域抬升与古隆起区地层暴露对奥陶系碳酸盐岩早期岩溶作用具有重要意义。

海西早期运动，形成了向南西倾伏的NE－SW走向的阿克库勒大型鼻凸，由于其古地貌高差大，强烈的剥蚀造成奥陶系碳酸盐岩暴露时间长，暴露区面积大，地表水及地下水活跃，是奥陶系碳酸盐岩古岩溶发育的主要时期。海西晚期在大型构造鼻凸上叠加形成了一系列近E－W走向的逆冲断层和褶皱构造，并且塔里木克拉通区岩石圈深部构造表现异常活跃，并伴有火山作用，致使地温梯度增大、有机质成熟作用加快，这种强烈的构造增温作用,使深埋条件下的温压环境发生变化,为热液白云化和埋藏溶蚀作用的发育创造了有利条件。

印支期运动，形成了一系列NW－SE向或近NS向的背斜或鼻状构造带。塔里木盆地内表现为褶皱、断裂及抬升剥蚀，孔雀河斜坡尤为强烈，其碳酸盐岩盐体边界被溶解而回缩南移与盐边构造有关。

2 古岩溶特征

2.1 岩溶发育模式

岩溶作用的本质是碳酸盐岩与大气淡水接触而发生的岩石成分的流失现象。其化学反应式简化为：

根据上述机理，岩溶作用可以在暴露条件下通过岩石与大气淡水的直接接触而发生，也可以通过某些通道（断层、裂缝或渗滤等）使得大气淡水与岩石接触而形成，这两种成因在现代岩溶作用中都能见到。因此，根据阿克库勒地区加里东期和海西期岩溶发育的构造背景和条件，结合上述现代岩溶的分析，提出两种成因模式：

（1）暴露条件下碳酸盐岩岩溶模式

图2 阿克库勒地区海西早期奥陶系碳酸盐岩岩溶发育模式图

此模式为正常岩溶模式。阿克库勒地区海西早期的岩溶发育模式如图2所示。岩溶高地上的大气淡水通过分散的、垂直的渗流带向潜流带汇聚，转化为经常的、连续的、水平的（或近水平的）大气水流，通过泄水口及附近排出，潜水面受制于泄水口的位置。水平潜流带成为强烈岩溶作用和洞穴发育的主要区带。在持续的间歇式抬升作用下，形成多个岩溶旋回。

（2）断层主导的碳酸盐岩岩溶模式

在塔河南上奥陶统桑塔木组覆盖区，由于非渗水层的阻挡，大气淡水只能通过不整合面、断裂、裂隙等有限通道进入透水层，并顺层流向深处，最后通过断层处排泄，断层控制了地下水的流动路径和轨迹，往往使得岩溶作用偏离正常潜水面（图3）。塔河地区加里东中期和桑塔木组覆盖区海西早期的岩溶可能多以这种模式发育，其特点是形成的孔洞层距离不整合面较深，偏离正常潜水面，而且受断裂和裂缝控制较明显。

图3 断层主导的岩溶作用模式

2.2 加里东中期岩溶

加里东中期，岩溶作用的发生主要取决于断裂，而与桑塔木组分布范围没有直接关系。具体表现在：S101井在奥陶系良里塔格组和一间房组中钻遇了孔缝发育带，取心中见到裂缝和溶孔发育现象，在5 694.48～5 694.87m处见到具有断层泥和滑动擦痕的大裂缝存在。在良里塔格组5 699.02～5 769.28m处和一间房组5 769.28～5 820.00m处严重漏失，总共漏失泥浆2 136m3。塔里木乡和兰尕地区放空漏失井段在地震上主要表现为串珠状反射特征，串珠状反射分布特征大体上与断裂走向一致。串珠状反射在平面的分布特征总体上为北北西向和北北东向，这与T47构造图上西北部北北西和北北东向断裂具有一致性。在兰尕地区S99井区附近也存在沿北北西向断裂发育的一组平行于断裂的串珠状反射，表明岩溶发育受控于断裂带的构造裂缝的走向。

2.3 海西早期岩溶

海西早期运动对奥陶系碳酸盐岩影响较大。海西早期的岩溶为暴露条件下碳酸盐岩，岩溶模式如图3所示。而在桑塔木组覆盖区，岩溶作用仍主要发育在断裂附近。大量研究[2-4]表明：

（1）塔河油区范围内，海西期岩溶活动具有普遍性。通过岩心、录井、测井的综合识别表明，在塔河主体区海西早期不整合面下直接出露中下奥陶统纯碳酸盐岩地层区，几乎所有井都能见到海西早期大气水流体活动的痕迹。

（2）海西早期岩溶活动深度大，可达不整合面250m以下深度带。涉及层位多，海西早期大气水流体活动在桑塔木组、良里塔格组、恰尔巴克组、一间房组、鹰山组等地层中均有发现。

（3）构造-风化裂隙、缝合线是岩溶作用的主要通道，缝合线是埋藏条件下压溶作用的产物，在地下深处它处于闭合状态，岩心及薄片观察表明，无论是塔河油田主体中下奥陶统碳酸盐岩直接出露区，还是塔河南部、西南部上奥陶统覆盖区，平行缝合线、斜交及垂直层面缝合线的裂开、扩大、溶蚀是一个普遍的现象。

3 岩溶作用控制因素

影响岩溶作用的因素很多，包括构造因素、地貌条件、地层、水介质及后期成岩作用等，不同的主导因素及不同因素的组合往往导致不同程度的岩溶发育和不同的岩溶产物。

3.1 构造作用的影响

首先地壳的上升或下降对溶蚀作用的影响比较明显，即地壳运动相对缓慢的地区，由于潜水区位置比较稳定，因此在地下水的长期作用下，溶蚀作用强烈，有利于溶洞的形成；相反，地壳运动相对强烈的地区，由于快速的地壳运动会中断溶洞的发育，因此溶蚀作用往往较差。另外如果地壳运动速度有快、慢的周期性交替，或者地壳的相对上升和稳定有多次交替，则可形成多次溶洞。

构造因素对岩溶作用的影响：特定的构造背景是古岩溶发育的基础；构造格局控制了岩溶地貌分区；断裂和裂缝是地下水运动的通道；岩溶发育期构造的稳定性影响岩溶的发育程度。而其中尤以断裂与裂隙的影响更为重要。该区加里东中期和桑塔木组覆盖区的海西早期岩溶，断裂、裂缝和不整合面是岩溶发育不可缺少的因素。

根据塔河油区115口放空漏失井的分析，其中91%的井在断裂带附近，但不能简单地认为“岩溶发育主要受断裂控制”。因为从成因上来看，我们现在检测或钻遇的溶洞主要是垂直渗滤带和水平潜流带的产物，尤以后者为主；而从岩溶发育的机理来看，岩溶发育的总体走向（对水平潜流带）受控于汇水点与溢水口两点连线的方向，在这个“路径”上，断层或裂缝可能局部或者在局部地段能改变和影响水流的轨迹和方向，以左右岩溶的发育，但不能改变它的总体趋势。

3.2 岩溶地貌

不同岩溶地貌区岩溶发育和特征存在明显的差异。塔河油田的研究成果反映了不同岩溶相带上岩溶作用的方式、特点和产物不同（如表1），其岩溶斜坡带是岩溶最发育的相带。海西早期岩溶主要受控于岩溶古地貌的影响。

表1 岩溶相带划分及特征表

3.3 环境、气候和围岩性质

研究表明，在近地表的酸性介质条件下，碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量（CaO）的增加而升高，随白云石（MgO）含量的增加而降低，方解石的溶解速率高于白云石。在富含CO2的近地表条件下，40～60℃最有利于碳酸盐岩的溶蚀，60℃以下的温度，灰岩的溶解速率大于白云岩。但在相对高温、高压条件（75℃，20MPa）下，灰岩的溶解速率小于白云岩。在100℃，25MPa条件下，白云岩的溶解速率大于灰岩2倍，深埋阶段，白云岩的次生孔隙比灰岩更发育。因此，在风化壳岩溶期及浅埋阶段以灰岩岩溶发育为主，随埋藏深度增加,白云岩溶解能力增强，可超过灰岩。

气候也是控制古岩溶发育的重要因素，潮湿炎热的气候最有利于岩溶的发育，这与大气降水量、气温、CO2含量等有关。而阿克库勒地区在海西早期的气候是以半干旱为主，这是岩溶发育的不利因素。

另外，沉积物或受溶物的性质也是影响岩溶作用的重要因素之一。沉积期或成岩作用较弱的沉积物内,由于大量原生水和胶结作用的存在，抑制了岩溶作用的进行。加里东期Ⅰ幕和Ⅱ幕运动所致的不整合下面的一间房组和良里塔格组当时就处于这种状态，这也势必影响岩溶作用的发生。

4 结 语

（1）确定了阿克库勒凸起构造的形成、演化及各时期的特点：沙雅隆起的雏形在“以造陆和造隆为主”的加里东期构造运动中形成，阿克库勒北东向复式鼻凸经历了海西早期雏形→海西晚期EW向构造改造叠加→印支期NW向构造复合定型的三个主要发展演化阶段。

（2）断裂、裂缝及不整合面对不同期（幕）次岩溶具有不同的影响和作用：加里东中期和桑塔木组覆盖区的海西早期岩溶主要受控于断裂和裂缝，断裂和裂缝是岩溶作用发育的必要条件，而对海西早期碳酸盐岩暴露区的岩溶，断裂和裂缝仅仅起到了一定的促进和加强作用。

（3）构造作用、岩溶地貌、环境、气候和围岩性质（化学成分，岩石结构）等都会影响岩溶的形成：构造裂缝可以控制岩溶发育的走向，构造-风化裂隙、缝合线是岩溶作用的主要通道，环境、气候和围岩性质可直接影响岩溶作用的强度。

[1]王良俊，李佳卿.塔河油田奥陶系岩溶地貌形成机制[J].新疆石油地质，2001，22（6）：480.

[2]康玉柱.塔里木盆地寒武-奥陶系古岩溶特征与油气分布[J].新疆石油地质，2005，26（5）：473-474.

[3]吕海涛，张卫彪.塔里木盆地塔河油田奥陶系油气成藏演化过程研究[J].石油实验地质，2008，30（6）：548-549.

[4]林忠民.塔里木盆地塔河油田奥陶系大型油气藏形成条件[J].地质评论，2002，48（4）：372.

Abstract：It is significant to study the ancient karst of Ordovician for oil and gas accumulation in Akekule uplift.The uplift mainly experienced 3 periods as Caledonian,the early and late Hercynian and Indosinian.The paper mainly studies the characteristics of the ancient karst of the middle Caledonian and the early and late Hercynian Period based on the ancient tectonic setting of the development of ancient karst，and analyzes the main influencing factors in the area in order to lay a foundation for the next oil and gas exploration.

Key words：Akekule uplift；Ordovician；ancient karst；characteristics；influencing factors

On the Characteristics of the Ancient Karst of Ordovician in Akekule Uplift

LIN Xin RAN Yan
（Southwest Petroleum University，Chengdu 610500）

TE122

A

1673-1980（2011）06-0005-04

2011-06-16

国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发”（2008ZX05049-01-002）

林新（1986-），女，新疆乌鲁木齐人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为沉积与储层地质学。