塔里木盆地柯坪-巴楚地区奥陶系层序界面特征及成因分析

姜海健，陈强路，尤东华，黄继文，陈跃

（中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214151）

塔里木盆地柯坪-巴楚地区奥陶系层序界面特征及成因分析

姜海健，陈强路，尤东华，黄继文，陈跃

（中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214151）

通过综合分析塔里木盆地柯坪-巴楚地区露头剖面的宏观组合和微观结构，总结出奥陶系不同级别层序界面的表现特征、成因机制，指导盆地内层序界面的研究。柯坪-巴楚地区奥陶系主要有3个级别的层序界面：一级层序界面发育在构造变革期，如受到造山运动或区域构造隆升作用等影响，表现为角度不整合面、平行不整合等特征；二级层序界面发育在沉积环境重大转换阶段，主要受到全球海平面变化的影响或局部构造运动影响，表现为平行不整合、淹没不整合等特征；三级层序界面与局部构造运动有关，表现为局部平行不整合。层序界面的表现形式包括古土壤层、喀斯特化、地层削截、地层超覆、岩性岩相突变等。通过总结不同层序界面的性质和成因，分析不整合面的规模和发育部位，预测有利岩溶储层发育的区带。

塔里木盆地；柯坪；鹰山组；良里塔格组；层序界面

随着塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩勘探的深入，与层序界面相关的风化壳、喀斯特化岩溶储层是勘探的重要领域［1-2］。前人对巴楚-柯坪地区层序地层有一定研究［3-4］，但缺少对柯坪-巴楚露头区奥陶系主要层序界面的系统总结分析。本文研究包括界面表现特征、识别标志，及面的级别和成因差异等，进而指导盆地内层序界面相关的研究工作。

1 地质概况

新疆柯坪-巴楚露头区位于塔里木盆地西北缘，在早古生代奥陶系属塔里木西部统一台地，临近南天山洋是被动大陆边缘的一部分（图1）［5-7］。柯坪地区出露的奥陶系有：中下奥陶统蓬莱坝组、鹰山组和中上奥陶统大湾沟组、萨尔干组、坎岭组、其浪组、印干组；巴楚地区出露的奥陶系包括：中下奥陶统为蓬莱坝组、鹰山组，中奥陶统为一间房组，上奥陶统为恰尔巴克组（或称吐木休克组）、良里塔格组（表1）。柯坪地区和巴楚地区从中晚奥陶世开始，出现构造分异、差异演化的特点。

图1 新疆柯坪-巴楚地区剖面点及钻井位置图Fig.1 The outcrop and well position in keping-bachu area，Xinjiang

2 奥陶系主要层序界面特征

由于层序界面的级别和类型差异，碳酸盐岩层序界面表现特征和识别标志具多样性，包括：①低位体系域滑塌浊积体；②风化壳古土壤层；③浅水碳酸盐岩台地被淹没；④岩性-岩相突变界面；⑤地层超覆现象；⑥喀斯特化现象；⑦地层削截现象等［8］。柯坪-巴楚地区奥陶系主要层序界面特征及划分依据如下：

表1 塔里木盆地柯坪-巴楚地区地层及界面特征Table 1 The strata and sequence boundary in keping-bachu area in Tarim basin

2.1 T78（SB2）层序界面特征

在柯坪地区野外露头剖面上SB2界面为平行不整合面，具暴露、岩性突变等标志。通过对蓬莱坝剖面、鹰山北坡剖面和喀玛提坎剖面观察，该界面有3个相似特征。①岩性-岩相突变。表现为地层颜色上的差异。蓬莱坝组总体以灰黄、灰白色为特征，而鹰山组以灰、深灰色为特点，颜色对比明显。岩性上界面下为中厚层状含云质泥晶颗粒灰岩、含颗粒云岩为主，界面上为薄层状含云质颗粒泥晶灰岩和泥晶灰岩为主，表明两者间为突变的关系（图2-a，b，c，图3-a，b）；②在蓬莱坝组顶部存在明显的暴露剥蚀面，形成古土壤，为灰黄色泥质灰岩、灰质泥岩层（图2-d）；③牙形石化石缺失：喀玛提坎（或称柯坪水泥厂）剖面上，下奥陶统蓬莱坝组与鹰山组间缺失牙形石Glyptoconus floweri带和Tripodus proteus-Paltodus deltifer带，蓬莱坝组顶部缺失约5.5 Ma地层，乌什县鹰山北坡剖面上缺失牙形石Glyptoconusquad raplicatus带、Glyptoconus floweri带和Tripodusproteus Paltodusdeltifer带，大约为7.2 Ma的地层缺失［9］。

图2 塔里木盆地巴楚-柯坪露头剖面照片Fig.2 The photograph of keping-bachu outcrop in Tarim basin

图3 塔里木盆地柯坪-巴楚露头野外照片微观照片Fig.3 The micro-photograph of keeping-bachu outcrop in Tarim basin

2.2 T75（SB3）层序界面特征

SB3界面发生于构造转换阶段，表现在统一台地内部出现构造分异。巴楚地区该界面上为浅水台地相灰岩，具不整合特征。柯坪地区上覆地层为陆棚相泥灰岩、瘤状灰岩，为地层淹没特征。

台地相区（巴楚地区一间房剖面-唐王城剖面）在巴楚地区一间房剖面上鹰山组与一间房组间的界面处为古岩溶面，表现为：在界面下6 m处见灰、浅灰色厚-中层状泥晶粒屑灰岩，且发育角石等化石，顶面凹凸不平，顶界可见3～6 cm黄褐红色粉末状物质，可能为风化壳残留物，上覆地层为薄层状含砂屑、生屑泥晶灰岩（图4-b）。

巴楚唐王城剖面上SB3界面为不整合面，间断出露数百平米的古岩溶界面，指示沉积间断，表现为凹凸不平的碳酸盐岩砾石堆积层。砾石直径为2～6 cm，磨圆中等，有椭球形、似球形、扁平形、三角形等各种形状，约占到岩石成分的10%～30%，局部占到40%～-50%，含小砾石，直径为1～2 mm，为砂屑级砾石，分选磨圆较差，约占到岩石成分的40%～50%。层面含少量鹦鹉螺及碎片、角石等生物化石，该层厚10～15 cm（图4-5）。砾石层为地层暴露后的剥蚀再沉积形成的堆积物，古岩溶界面上薄层含生屑泥晶灰岩沉积指示下一次区域性的迅速海进旋回［10-11］。沉积间断面和砾屑灰岩在羊买勒村和永安坝一带亦常见［11］。

图4 塔里木盆地奥陶系层序界面的表现形式Fig.4 The form of ordovician sequence boundary in Tarim basin

陆棚相区（柯坪地区大湾沟剖面）在大湾沟剖面上，界面之下为鹰山组高能浅滩相中厚层亮晶含砾砂屑灰岩等，界面之上为大湾沟组浅海陆棚相薄层瘤状泥晶灰岩、含生屑海绿石泥晶灰岩，含有大量硅质条带，台地被淹没（图3-c，d，图4-a）。

2.3 T74（SB4）层序界面特征

该界面在台地至台地边缘带为平行不整合-弱角度不整合特征，斜坡区发育地层滑塌体，陆棚区具淹没特征。

台地-台地边缘相带在巴楚地区一间房剖面一间房组为生物灰岩、泥晶砂屑生屑灰岩、砂屑生屑泥晶灰岩，上覆地层为恰尔巴克组生屑泥晶灰岩和泥晶灰岩，代表界面处的快速海侵，形成了恰尔巴克组陆棚相灰岩。一间房剖面一间房组顶部未见明显的不整合特征［11］。一间房剖面一间房组沉积早期发育砂屑滩向上变为高能棘屑滩，并发育3～4层瓶筐石礁丘、瓶筐石-棘屑浅滩建造，晚期海水变深，瓶筐石礁滩迅速消亡，以近浪基面下较深水的沉积体系为主［10］。这反映了在巴楚露头区一间房组沉积时是一个逐渐海侵的过程，SB4界面形成时在巴楚地区为整合界面。但是在盆地内塔中地区不整合特征非常明显，呈现弱角度不整合面，一间房组遭受剥蚀，界面下存在风化壳岩溶的不整合现象［2，12］，中下奥陶统和上奥陶统间缺失10～12个牙形石带［13-14］。这种区别主要是由于巴楚露头区构造运动较弱，而盆地内塔中-巴楚地区构造运动强烈所致。

斜坡相带在巴楚地区一间房北坡剖面上，SB4界面上有多套泥晶灰岩砾石和砂屑灰岩砾石等构成的碳酸盐岩滑塌体沉积，构成了层序低位体系域斜坡扇，是层序界面的典型标志（图4-c，图2-f）。碳酸盐岩滑塌体角砾岩为浅水碳酸盐岩搬运至斜坡区的再沉积产物，由浅水台地的颗粒灰岩、藻粘结灰岩等组成。图中样点为滑塌角砾岩中取样，薄片显示为异地搬运来的台地相藻粘结灰岩（图3-e）。

陆棚相区在柯坪地区大湾沟剖面上，是一个淹没界面。界面下为陆棚相薄层状瘤状泥晶灰岩，含大量角石、三叶虫等生物化石，界面上为深水陆棚-盆地相黑色泥灰岩和泥页岩沉积。

2.4 T72（SB5）层序界面特征

该界面为沉积环境突变面，普遍具淹没界面特征。巴楚地区界面下为良里塔格组的碳酸盐岩台地相，界面上为桑塔木组泥岩夹灰岩的混积陆棚相，表现为台地淹没特征，反映海平面的快速上升（图4-d）。柯坪地区为其浪组陆棚相泥岩和泥灰岩互层，特征不明显。

2.5 T70（SB6）层序界面特征

柯坪-巴楚地区SB6界面具明显角度不整合特征。大湾沟剖面印干组缺失；喀玛提坎剖面缺失柯坪塔格组、印干组和其浪组；三间房剖面表现为柯坪塔格组和恰尔巴克组接触，缺失上奥陶统；西克尔剖面不整合面下伏地层为鹰山组，缺失中奥陶统上部和上奥陶统中—下部，相当于20 Ma时间间隔（图4-e，表2）［9］。因此，从柯坪地区野外剖面分析，该界面从北东到南西地层削截现象明显。

表2 柯坪露头剖面奥陶系地层对比Table 2 The Ordovician stratigraphic correlation in keping area

从西克尔剖面中可见，SB6界面发育砂屑灰岩与志留系柯坪塔格组红色泥岩接触，界面处存在一层厚约2 m的风化壳古土壤层，界面之下灰岩中大量发育溶洞（充填了中粗晶方解石和石英颗粒）（图3-f）。同时局部地区见到喀斯特化现象，存在大量溶丘、垄岗、洼地、槽谷、嶂谷和侵蚀-溶蚀沟谷为主的喀斯特地貌组合［15-16］，柯坪塔格组填平了鹰山组岩溶形成的洼地和槽谷等（图2-g）。

3 层序界面的成因分析

通过分析不整合在盆地内的发育程度和强度的差异［20-21］，可将柯坪-巴楚地区奥陶系层序界面级别划分为：一级层序界面——SB4和SB6；二级层序界面——SB2和SB5；三级层序界面——SB3（表1）。

一级界面SB6反映了加里东晚期的前陆造山运动，SB4界面反映了区域的构造隆升运动，在构造运动强度和构造抬升范围上SB6远大于SB4层序界面，SB6界面有大范围的地层剥蚀，形成地层角度不整合。如果按不整合面的类型来分的话，SB6界面为造山侵蚀不整合面，而SB4层序界面为隆升侵蚀不整合面。SB4层序界面形成过程包括了二期：第一期为区域构造运动，使地层抬升，相对海平面下降，地层遭受剥蚀；第二期为绝对海平面快速上升，造成了相对海平面的上升，形成了海侵体系域，台地上为良里塔格组的含泥灰岩段沉积（图5-c）。

二级界面SB2层序界面形成主因是绝对海平面下降，形成碳酸盐岩暴露，岩性-岩相突变等现象，为平行不整合面（图5-a）。SB5界面形成于晚奥陶世末，是绝对海平面上升造成台地淹没，岩性突变，但台地边缘带等高部位存在岩溶暴露（如在塔中隆起北部发育准同生期岩溶现象）（图5-d）［23-25］。

三级界面SB3为局部构造运动，使地层抬升，相对海平面下降，鹰山组顶部地层遭受剥蚀（图5-b）。

不同级别层序界面具不同表现形式，但是不同级别的层序界面也可能具有相似的表现形式：如SB2—SB6等均有碳酸盐岩岩溶现象，因为层序界面形成的外在表现形式均是碳酸盐岩暴露地表，只是暴露时间长短和范围大小的差异，形成的岩溶范围和强度不一。一级层序界面暴露时间长、范围广，能形成喀斯特岩溶现象。二级和三级层序界面暴露时间短、范围较小，可能只形成了准同生期或早成岩期的暴露岩溶、风化壳等现象。相同级别的层序可能具不同的表现形式：SB2和SB5界面表现形式差异很大，SB2界面表现为地层削截、古风化壳等特征；SB5界面为淹没层序界面，表现为地层超覆面、岩性-岩相转换面、最大海泛面等特征。同一层序界面在不同相区具不同的表现形式，如SB4界面在台地-斜坡-陆棚相区具不同表现形式。

4 层序界面勘探意义

寻找盆地内与一级层序界面SB6相关的与西克尔地区类似的喀斯特岩溶是有利的勘探方向。一级界面SB4台地上形成角度不整合区，地层暴露时间长，岩溶发育，是有利的勘探区。在塔中地区该类不整合面下已经取得了油气突破［1］。但在台地下为地层淹没，大部分地区未发育地层暴露岩溶的过程（图5-c）。奥陶系早期塔里木盆地西部为统一的碳酸盐岩台地，层序界面的演化具相似性，因此在塔中-塔北等地区台地高部位，亦有可能存在蓬莱坝组顶部SB2界面的不整合暴露岩溶、风化壳等的可能性。在巴楚-唐王城地区SB3界面形成一定的古岩溶现象。因此，盆地内一间房组到鹰山组地层发育区，鹰山组末期构造高部位可能发育有利岩溶储层。

图5 塔里木盆地奥陶系层序界面成因模式图Fig.5 The forming model of ordovician sequence boundary in Tarim basin

5 结论

柯坪-巴楚地区在早中奥陶世为统一的碳酸盐岩台地，具相似的层序界面特征；中晚奥陶世巴楚-柯坪地区明显分化为台地-陆棚相区，台地和陆棚区的层序界面特征具有很大的差异性。SB2界面表现为区域性平行不整合面，SB3、SB4界面在台地上表现为平行不整合-弱角度不整合面，在陆棚区表现为淹没界面特征，SB5界面表现为地层淹没界面特征，局部见暴露不整合特征，SB6界面表现为角度不整合面特征。

不同层序界面对应的不整合面强度、范围区别很大，主要和层序界面的成因和级次有很大关系。一级层序界面，受控于区域构造运动，形成大范围的地层削截、剥蚀；二级或三级层序界面成因包括海平面升降、局部构造运动，成因不同、特征差异很大。不同级别层序界面可能有相似的表现特征，相同级别的层序界面可能有完全不同的表现形式。

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The Different Ordovician Sequence Boundary’s Features and Factors of Keping-Bachu Area-in Tarim Basin

Jiang Haijian，Chen Qianglu，Chu Chenglin，Qian Yixiong，Ma Hongqiang，Chen Yue
（Institute of Petroleum Geology，Research Institute of Petroleum Exploration&Production，S inopec，Wuxi，Jiangsu，214151，China）

By the analysis of macroscopic combination and microcosmic construction of outcrop in Keping-Bachu area in Tarim basin，there are different styles and factors and unconformity types about the sequence boundaries in ordoviacian.There are three kinds of the sequence boundary:The First-grade boundary is formed by orogenic movement and tectonic uplift，and leads to angular unconformity and parallel unconformity.The Second-grade sequence boundary is formed in a great transition of environment because of the sea level change and regional tectonic uplift，there are parallel unconformity and carbonate platform is flooded by the sand and mud and little carbonate.The third-grade sequence boundary is formed by the tectonic movement there are area parallel unconformity.We can recognize sequence boundary by Weathering crust paleosol and flooding events and Lithology-lithofacies mutation and stratigraphic overlap and karst and Strata cutting and so on.By summarize the properties and factors of the sequence boundary，analysis the area and scale of unconformity，and point out the position and area of karst reservoir.

Tarim basin；Keping；Bachu；Yingshan formation；Lianglitage formation；Sequence boundary

1000-8845（2015）01-84-06

P534.42

A

项目资助：中石化油田部项目（2011ZX05005-002-001）资助

2014-04-08；

2014-06-04；作者E-mail：haijian_08@sina.com

姜海健（1983-），男，江苏启东人，工程师，2009届中国地质大学（北京）能源学院矿产普查与勘探专业硕士，层序地层与沉积学