塔中地区西北部鹰山组成岩早期岩溶作用类型及其特征
2016-09-12蔡忠贤漆立新
张 恒,蔡忠贤,漆立新,云 露
[1.中国地质大学(武汉) 构造与油气资源教育部重点实验室，湖北 武汉 430074； 2.美国德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质调查局，德克萨斯 奥斯汀 78713-8924； 3.中国地质大学(武汉) 资源学院，湖北 武汉 430074；4.中国石化 西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011]
塔中地区西北部鹰山组成岩早期岩溶作用类型及其特征
张恒1,2,3,蔡忠贤1,3,漆立新4,云露4
[1.中国地质大学(武汉) 构造与油气资源教育部重点实验室，湖北 武汉 430074；2.美国德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质调查局，德克萨斯 奥斯汀 78713-8924；3.中国地质大学(武汉) 资源学院，湖北 武汉 430074；4.中国石化 西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011]
根据塔中构造演化历史，厘定了鹰山组沉积-暴露时期均处于早期成岩阶段。基于大量的成像测井、岩心、薄片和部分分析化验资料，以及二维、三维地震数据，结合阴极发光技术、电镜扫描技术和地震属性提取技术，将塔中西北部鹰山组成岩早期岩溶作用划分为混合水岩溶和大气淡水岩溶两种基本类型，并阐述了岩溶发育特征，建立了岩溶作用模式。研究结果表明：①混合水岩溶为一期组构选择性的溶蚀作用，集中发育于塔中北坡折带顺7井，储层受到海岸带高能相带的控制。②大气淡水岩溶为一期非组构选择性的溶蚀作用，平面分布极为普遍。岩溶储层以裂缝型和裂缝孔洞型为主，岩溶垂向结构发育不完整，且储层在岩溶古地貌上的分异特征不显著，与北西西向断裂密切相关，反映了低幅度地貌控制下的开放系统“裂隙-渗流”型岩溶作用模式。
混合水岩溶；大气淡水岩溶；早期成岩阶段；岩溶作用；鹰山组；塔中地区
Choquette和Pray依据时间次序将成岩作用划分早期成岩阶段、中期成岩阶段和晚期成岩阶段，并指出洞穴主要发育在早期和晚期成岩阶段[1]。随后20多年，该理论不仅在碳酸盐岩沉积学和岩石学中得到了广泛的应用，在碳酸盐岩岩溶学领域亦备受推崇，特别是与油气勘探相关的晚期成岩阶段、近地表古岩溶研究[2-4]。多数学者称其为非承压型大气淡水岩溶或表生岩溶[5-6]，国内部分学者称其为风化壳岩溶[7-9]。该类岩溶与大型不整合面密切相关，发育于古老的碳酸盐岩地层中，多形成于内陆环境。岩石经历了深埋藏和构造变形，压实作用极强。原始基质孔隙度和渗透率极低，现存孔隙主要是裂缝网络和孔洞管道形成的双孔介质[10]。我国塔河油田、轮南油气田、任丘油田即为该类岩溶的典型代表[7]。
近年来，塔中地区中-下奥陶统鹰山组油气勘探取得了重大进展。塔中北斜坡地区已培育出大型凝析气田，探明储量2×108t[11]，塔中西北部中1井、中12CX井和顺7井亦获得了工业油气流[12]，塔中Ⅰ号断裂带北侧下盘顺南—古城地区多口探井获得天然气流[9,13-14]。围绕储层的成因机制，一种观点认为与塔河油田类似，鹰山组顶部暴露形成了广泛的风化壳岩溶储集体[11,15-17]。另一种观点认为深部埋藏溶蚀作用是孔隙形成的主要机制，包括①埋藏阶段有机质热演化过程中生成的富含CO2和H2S的高温酸性流体沿着先期孔洞层和断裂与围岩发生水岩反应形成溶蚀孔隙[18-21]；②沿着断裂带上升的热液流体使围岩发生白云岩化作用，形成孔隙增生[20,22]；③埋藏白云岩化作用形成优质白云岩储集体[23-24]；④受到火山岩活动驱动的远端热液与地层卤水混合，并沿着断裂分布，形成上升型流体-岩石相互作用体制，发育热液改造型孔隙[25-27]。这两种观点分别强调了晚期和中期成岩阶段的岩溶作用成因，然而对于早期成岩阶段的岩溶作用却少有提及。
实际上，20世纪80年代以来，与早期成岩阶段相关岩溶作用逐渐得到众多学者的重视[28-32]，学术界称之为成岩早期近地表岩溶或同生岩溶。该类岩溶多发生在海岸带和岛屿环境，受到大气淡水-海水混合岩溶作用的改造，也称海岸带岩溶、岛屿型岩溶或混合水岩溶[5]。成岩早期岩溶作用主要发育在年轻的灰岩地层中，且接近沉积区。成岩作用仍在进行、尚未经历压实作用，岩石的基质孔隙度和渗透率较高，以粒间孔、铸模孔为代表，岩石固结作用和岩溶作用是同时进行的[10]。
本次研究基于塔中地区西北部鹰山组大量成像测井、岩心和薄片以及二维、三维地震资料，结合阴极发光技术、电镜扫描技术和优化属性提取技术，从早期成岩阶段的新视角，识别和厘定了两种岩溶作用类型，并阐述了岩溶储层分布特征，建立了岩溶储层发育的水文地质模式。
1 地质概况
早奥陶世—中奥陶世塔中地区构造环境相对稳定，以拉张为主，发育张性正断裂[34]，中-下奥陶统稳定沉积，主要为局限台地-开阔台地相(图2)。
中奥陶世末期，加里东中期Ⅰ幕构造运动造成区域性挤压，形成塔中Ⅰ号断裂带等北西西向大型逆冲断裂体系[35]，同时使得良里塔格组沉积之前，中奥陶统遭受大量剥蚀，并强烈地隆升，卡塔克隆起初具雏形。
晚奥陶世，塔中Ⅰ号断裂带继承性持续活动，碳酸盐岩台地在鹰山组古隆起的背景上发育，良里塔格组沿着塔中Ⅰ号断裂带在台地边缘广泛发育礁滩型高能沉积相，桑塔木沉积期因大规模的海侵导致台地淹没，形成巨厚混积陆棚相[36]。由此可知，鹰山组沉积之后直接被抬升至地表。
受到加里东中期构造运动的影响，鹰山组顶部遭受了长达10Ma的暴露和剥蚀[11]，不仅形成了广泛的不整合面，而且使得该区大部分缺失上奥陶统恰尔巴克组、中奥陶统一间房组以及鹰山组上段地层。奥陶系自上而下分别为桑塔木组、良里塔格组、鹰山组和蓬莱坝组。其中，良里塔格组与鹰山组呈平行不整合接触关系。鹰山组地层厚度自中央主垒带向两侧逐渐增厚，岩性以云质灰岩和白云岩为主。
图1 塔中地区西北部构造及井位分布Fig.1 Structural units,fault and well locations of northwestern Tazhong area
图2 塔中地区鹰山组构造演化剖面Fig.2 Tectonic evolution profiles of Yingshan Formation in Tazhong area3.上寒武统；O1-2.中-下奥陶统；O3l.上奥陶统良里塔格组；O3s.上奥陶统桑塔木组a—f.402EW剖面； g—l.448SN剖面
2 塔中地区早期成岩阶段厘定
前人在塔中隆起与塔河主体区中-下奥陶统岩溶作用对比研究中认为[8-9,15,19-21,25-27,33,37]：①塔中隆起中-下奥陶统大部分被上奥陶统覆盖，塔河主体区石炭系直接超覆在中-下奥陶统之上；②中-下奥陶统大规模抬升和暴露的时间分别为加里东中期和海西早期,因此两个地区大气淡水岩溶作用分别以加里东中期、海西早期为主；③塔中隆起中下奥陶统暴露的时间及大气水岩溶作用规模远不及塔河主体区；④塔中隆起除了发育广泛的风化壳岩溶储集体以外，多期次、多类型埋藏溶蚀作用叠加改造对孔隙的形成和保存贡献极大。
然而，即便一些学者将构造演化差异纳入了岩溶认识范畴，塔中隆起和塔河主体区岩溶发育差异的本质并没有彻底地揭示[33]。笔者认为其根本区别在于中-下奥陶统抬升暴露的时期分别对应于早期成岩阶段和晚期成岩阶段。主要依据如下：①塔中地区的构造演化表明，鹰山组沉积之后并没有经历中期成岩阶段，而是直接被抬升至地表，即由沉积期直接进入暴露期(图2)。因此，塔中地区鹰山组暴露之时，岩石结构尚未完全固结，属于年轻的灰岩地层。②塔中北斜坡地区上奥陶统与中-下奥陶统呈角度不整合接触关系[11]，而塔河南部上奥陶统与中-下奥陶统呈平行不整合接触关系[38]，说明塔中隆起和塔河主体区中-下奥陶统大规模的抬升分别在上奥陶统披覆之前和之后，即塔中隆起鹰山组抬升之前未经历埋藏阶段，而塔河主体区至少经历了上奥陶统沉积期的埋藏。③根据塔中鹰山组岩心薄片观察，颗粒的原始轮廓十分清晰并保存完整，颗粒之间的接触方式为点接触或者未接触(图3d,f)，说明压实作用并不强烈，并且在顺7井发现了大量的粒内孔隙和局部铸模孔(图3f,g)。这种岩石结构特征和岩溶作用特征反映了早期成岩阶段的特点。
基于上述分析，并结合Choquette和Pray成岩阶段的划分方案[1]，将塔中地区西北部鹰山组早期成岩阶段划分为沉积期和暴露期两个阶段。
3 成岩早期岩溶作用类型及其特征
根据岩溶作用时间和岩溶水类型的差异，并基于塔中西北部鹰山组早期成岩阶段的厘定，将该阶段岩溶作用划分为混合水岩溶和大气淡水岩溶两种基本类型，且分别对应于沉积期和暴露期。
3.1混合水岩溶
3.1.1混合水岩溶识别标志
混合水岩溶又称同生岩溶(syngenetic karst)，发育于鹰山组沉积时期。受海平面升降影响，鹰山组地层间歇性暴露出地表，并接受大气淡水-海水混合作用改造[10]。Vacher和Mylroie认为其形成于年轻的灰岩中，发育由连通的孔道和优先发育的走廊带组成的双孔介质[30]。Grime指出该类岩溶作用与岩化作用是同期的[31]。Moore明确了该类岩溶作用形成于基质孔隙和渗透率较高的岩石中[32]。
此外，近年来，国内外对该类岩溶作用的识别特征相继进行了报道[39-46]。主要体现出以下特征：①围岩具有较好的孔渗性，孔隙发育明显受到岩相控制；②在海岸带或者岛屿环境的野外露头考察中发育侧翼边缘洞穴和孔洞层；③露头和岩心中发育似层状分布的溶蚀孔洞，且多呈现出花斑状、蜂窝状和海绵状的形态特征；④溶蚀孔洞与围岩界面模糊，往往呈过渡变化，并发育“易晕状”特征；⑤在显微镜下发育组构选择性溶蚀作用形成的铸模孔、粒内溶孔、粒间溶孔等；⑥发育渗流粉砂充填物和示顶底构造；⑦发育晶簇状、悬垂型、新月形等大气淡水胶结物；⑧发育纤维状、犬牙状等胶结物；⑨混合水成岩环境下方解石胶结物主要发暗色阴极发光；⑩由于大气淡水的影响，氧碳同位素较围岩整体偏负，锶同位素值往往大于同地区海相围岩值[9]。
3.1.2混合水岩溶发育特征
塔中西北部鹰山组混合水岩溶主要发育在顺西三维区斜坡地带，以顺7井最为典型。该井鹰山组井段6 820～6 912 m为油气产能段，裸眼酸压测试4 mm油嘴，油压56.2 MPa，日产油24 m3，日产气11.8×104m3。该产能段对应于第7～8回次取心(图3a)，为一套高能相颗粒灰岩，发育极为丰富的蜂窝状溶蚀孔洞储集体，孔洞级别为毫米级，孔洞与围岩之间的界限并不明显(图3b)；微观镜鉴发现该套岩心的微观孔隙主要为组构选择性的铸模孔和粒内溶孔(图3d，f，g)。
同时，顺7井产能段的微观薄片中识别了至少5种类型方解石胶结物：纤维状方解石胶结物、犬牙状方解石胶结物、晶簇状方解石胶结物、悬垂型方解石胶结物和新月形方解石胶结物。其中，纤维状方解石胶结物和犬牙状方解石胶结物分布于颗粒周缘，前者具有等厚环边结构，呈放射状(图3g)，后者呈锯齿状，属于第一世代胶结物，反映了海水潜流或者渗流成岩环境。晶簇状方解石胶结物分布于颗粒之间，晶粒较小，具有镶嵌结构(图3d)。悬垂型和新月形方解石胶结物分布于颗粒下缘，阴极发光下发暗色光(图3e)，属于第二世代胶结物，是准同生期大气淡水渗流带的产物。
图3 塔中地区顺7井鹰山组岩溶发育特征Fig.3 Karstification characteristics of the Yingshan Formation in Shun-7 well in Tazhong areaa.顺7井鹰山组单井综合柱状图；b.第7回次，埋深6 872.04 m，砂屑灰岩，密集分布的未充填溶蚀孔洞；c.第8回次，埋深6 879.30 m，砂屑灰岩，高角度裂缝扩容特征；d.第7回次，埋深6 873.42 m，亮晶砂屑灰岩,悬垂型、晶簇状和连晶方解石胶结物；e.第7回次，埋深6 873.42 m，方解石胶结物阴极发光呈暗色发光；f.第6回次，埋深6 843.08 m，亮晶鲕粒灰岩，粒内溶孔；g.第8回次，埋深6 879.30 m，，亮 晶砂屑灰岩，新月形、纤维状和连晶方解石胶结物
3.2大气淡水岩溶
3.2.1大气淡水岩溶识别
大气淡水岩溶是指可溶性岩层在大气淡水补给条件下形成的化学溶解及机械垮塌过程[5]。该岩溶作用的识别标志体现在地震、钻井测井、岩心、薄片以及地化分析等资料上[37,41-42,47]。混合水岩溶和大气淡水岩溶在识别特征上的差异性，主要体现在溶解机制、水流样式、岩溶发育背景、岩溶作用机制、孔洞发育特征、储层控制因素、成岩环境、孔隙类型及规模、方解石胶结物特征等方面[41-46,48](表1)。
塔中地区西北部鹰山组大气淡水岩溶作用识别证据包括以下几个方面：
2) 中15井5 450 m和中19井5 470 m的取心中揭示了不整合面(图5a，b)，证实了鹰山组顶部的暴露特征。此外，中20井鹰山组5 493.2 m的取心中发现角砾岩化现象(图5c)。
3) 塔中西北部鹰山组的微观薄片中普遍发育连晶方解石(图3d)，代表大气淡水成岩环境下一期规模较大的非组构选择性溶蚀作用形成的孔隙被胶结充填。该胶结物往往具有双向解理结构、晶体表面较脏、连片生长，阴极发光呈暗色发光(图3e，图5h,图5g)，为第三世代胶结物 。
4) 中15井5 450.81 m和5 571.50 m的取心中分别发育方解石全充填孔洞和水平裂缝(图5f)。其中，孔洞与围岩界面清晰；裂缝中充填的方解石为连晶方解石，且方解石胶结充填之后发生了沿着裂缝的扩溶作用(图5g)。
5) 中1井距离不整合面16 m的第18-19回次取心中发育白云岩溶蚀孔洞，孔洞分布密集，达到毫米级(图5o，p)。同时，扫描电镜观察显示，第18回次的白云岩段中发育大量的晶内溶孔(图5q)，局部晶间孔中可见粘土矿物充填(陆源碎屑)(图5r)。
表1 塔中地区混合水岩溶和大气淡水岩溶作用差异性对比
图4 塔中地区西北部鹰山组储层成像测井响应特征Fig.4 Imaging logging characteristics of Yingshan Formation in northwestern Tazhong areaa.中1井,埋深5 368～5 371 m为孔洞型储层，5 409～5 410 m为裂缝-孔洞型储层；b.中11井,埋深5 475 m和5 481 m为孔洞型储层，5 486～5 487 m为裂缝-孔洞型储层；c.中13井,埋深5 433 m和5 446 m为裂缝型储层，5 460 m为裂缝-孔洞型储层；d.中15井,埋深5 455～5 461 m为裂缝-孔洞型储层，5 473～5 482 m为裂缝型储层；e.中16井,埋深5 573 m为裂缝型储层，5 574～5 575 m为孔洞型储层；f.中19井,埋深5 475 m和 5 484 m为裂缝-孔洞型储层，5 486 m为裂缝型储层
6) 对顺7井和中15井中-下奥陶统碳酸盐岩中的孔洞和裂缝方解石进行了碳氧同位素和锶同位素的分析测试(表2)。样品δ13C(PDB)为-1.14‰～1.68‰，δ18O(PDB)为-6.85‰～-9.92‰(编号C-01至C-04)，与塔中地区奥陶系背景值(C-05)相比,氧同位素和碳同位素呈现整体偏负的特征，说明存在大气淡水成岩流体的影响[49-50]。此外，顺7井和中15井裂缝方解石的87Sr/86Sr值分别为0.710 068和0.709 897，大于奥陶系围岩的锶同位素比值，且大于Veizer 等确定的奥陶系海相碳酸盐岩取值范围，进一步支撑了上述认识[51]。
3.2.2大气淡水岩溶储层垂向分布
结合中央断垒带鹰山组顶部裂缝-孔洞成像测井响应特征和中1井、中12CX井油气储集层段[12]，对不整合面附近大气淡水岩溶储集体进行了对比(图7),发现：①仅中1井、中13井和中16井紧贴不整合面分别发育了一套厚约2，1和0.5 m的孔洞段，其他单井孔洞发育程度较低；②裂缝和裂缝-孔洞为大气淡水岩溶储集体的主要类型；③高角度裂缝及其相关的溶蚀特征占主导，水平层状的溶蚀特征极为少见，仅出现于中1井5 369～5 371 m、中13井5 432～5 434 m；④储层横向连续性强，主要分布在不整合面以下0～60 m范围的地层中。以上特征说明：中央断垒带鹰山组较为明显的垂向渗流特征。同时，裂缝对于大气淡水渗流的控制作用十分显著。然而，并没有识别出任何径流或者潜流的溶蚀迹象。
图5 塔中西北部鹰山组大气水岩溶发育特征Fig.5 Meteoric karst evidences of Yingshan Formation in northwestern Tazhong areaa.中15井，埋深5 450 m，不整合面，界面上为含泥灰岩，下为泥晶灰岩；b.中19井，埋深5 470 m，不整合面，界面上为暗色含泥灰岩，下为泥晶灰岩；c.中20井，埋深5 493.2 m浅灰色细晶灰岩，角砾岩化现象；d.顺7井，埋深6 879.66 m，亮晶生屑砂屑灰岩，连晶方解石胶结物，溶蚀边界清晰；e.顺7井，埋深6 879.66 m，阴极发光；f.中15井，埋深5 571.5 m，灰色泥晶灰岩，方解石全充填裂缝；g.中15井，埋深5 571.5 m，连晶方解石；h.中15井，埋深5 571.5 m，阴极发光；i.顺4井，埋深6 806.2 m，亮晶砂屑灰岩，多期次裂缝和扩溶裂缝被方解石胶结充填；j.中101井，埋深5 530.02 m，浅灰色云质泥晶砂屑灰岩，高角度裂缝被方解石胶结物充填，缝长140 mm，缝宽2～3 mm；k.顺7井，埋深6 877.45 m，沿着高角度裂缝扩溶特征；l.顺7井，埋深6 878.35 m，沿着高角度裂缝扩溶特征；m.顺7井，埋深6 881.52 m，沿着高角度裂缝扩溶特征；n.顺7井，埋深6 882.0 m，沿着高角度裂缝扩溶特征；o.中1井，埋深5 868.0 m，白云岩溶蚀孔洞段；p.中1井，埋深5 371.0 m，白云岩溶蚀孔洞段；q.中1井，埋深5 367.05 m，白云岩中细晶白 云石晶体，表面可见溶蚀现象；r.中1井，埋深5 368.20 m,白云岩晶间孔见粘土矿物充填
表2 塔中地区西北部鹰山组裂缝和孔洞方解石胶结物碳、氧、锶同位素分析测试结果
注：—表示没有测试数据。C-05来自江茂生等(2002)对塔中奥陶系围岩测试数据平均值。
图6 塔中地区顺7井和中15井中-下奥陶统方解石胶结物碳、氧同位素投点图Fig.6 Cross-plot of δ18O and δ13C values of calcites in Lower-Middle Ordovician in S7 and Z15 wells in Tazhong area
众所周知，岩溶具有垂向分带特征，以不同的角度认识这种分带性，其表述术语有所不同[11,52]。按照水动力条件的不同，通常在岩溶剖面上，一个完整的岩溶旋回自上而下可以分为表层岩溶带、垂直渗滤带、水平径流带和深部潜流带。表层岩溶带在国外称为Epikarst[53]，即碳酸盐岩岩石浅层或表皮风化带，发育大量垂直的岩石节理、裂纹和裂隙，其深度从几米到几十米不等。它是蓄水、风化和渗流的子系统，往往通过竖井流与垂直渗流带连通。因此，笔者认为中央断垒带以表层岩溶带为主体，其他分带结构缺失，为一套不完整的岩溶序列。
3.2.3大气淡水岩溶储层横向分布
卡1三维区鹰山组古地貌变化幅度在20 ms范围内，反映了较为平缓的地形起伏。其中，中1井—中12井—中20井控制的区域古地貌相对较高。实际上，这种地貌格局与塔中地区构造格局(图1)恰好吻合，卡1三维区整体处于中央断垒带平台区，因此古岩溶地貌在平面上的分异程度并不显著。
区内表层岩溶带储层主要呈“条带状”展布，东北部和东南部呈北西西向，中部和西部呈北北东向(图8a)。无论是中1井—中122井一线古地貌高部位，还是中11井—中19井一线古地貌低部位，储层发育程度差异极小。此外，条带状分布的岩溶储层与北西西和北北东向断裂的展布方向十分相符。
顺西三维工区鹰山组古地貌变化幅度较卡1三维区明显增大，在30～60 ms范围内。其中，顺4井—顺5井控制区域古地貌较高，顺6井—顺7井控制区域为古地貌低值区，反映了该区鹰山组暴露时期由台地向斜坡的过渡。该区断裂体系可以划分为北西西向加里东中期断裂、北西向加里东中期-海西早期断裂和北北东向海西晚期等3期[54]。
图7 塔中地区卡1三维区鹰山组不整合面附近裂缝-孔洞储层发育特征Fig.7 Correlation of fissure-vugs near the unconformity on the top of Yingshan Formation in Ka-1 Block in Tazhong area
图8 塔中地区卡1(a)和顺西(b)三维区鹰山组0～10 ms平均绝对振幅与古地貌和断裂叠合图Fig.8 Average absolute amplitude(0-10 ms)overlaid with paleomorphology and fault system in Ka-1(a)and Shunxi(b)Block in Tazhong area
表层岩溶带储层呈“片状”和“条带状”展布，前者分布在工区中部和东南部，后者分布在工区东北部，呈北西西向(图8b)。与卡1三维区类似的是，岩溶储层在台地和斜坡上普遍分布，而斜坡带上“条带状”岩溶储层的展布方向与北西西向的断裂方向却正好一致，反映了北西西向断裂对岩溶的控制作用。
4 鹰山组岩溶作用模式
4.1混合水岩溶模式
塔中西北部鹰山组仅在顺7井识别了一期较为强烈的混合水岩溶作用，且这种溶蚀特征主要发育和保存在第7～8回次的取心中，厚15 m(图9)。其中，第7回次为一套黄灰色亮晶砂屑灰岩-黄灰色油迹细晶砂屑灰岩段；第8回次为一套灰色油迹含砂屑灰岩-浅灰色微晶灰岩段(图10)，是一套典型的砂屑滩沉积相。
顺7井第5回次为一套泥晶灰岩的低能相带沉积，岩心和薄片观察呈现的储集空间以方解石充填的高角度裂缝为主(图9)，储层发育程度远不及第7～8回次，说明孔隙的发育位置受到岩性岩相的控制。此外，中奥陶世，顺7井处于塔中坡折带，具有先天的海岸带大气淡水-海水补给优势。因此，笔者认为该区具备混合水岩溶作用发育的有利条件，同生期海岸带沉积的高能相带是储层发育的有利地区(图10)。
4.2大气淡水岩溶模式
塔中西北部大气淡水岩溶储层表现出几个方面的特殊性：①以裂缝型和裂缝孔洞型储层为主导，而非孔洞型储层；②在全区分布极为普遍，集中发育于鹰山组浅层(0～60 m)；③中央断垒带形成了一套以表层岩溶带为代表的不完整的岩溶垂向序列；④岩溶储层在不同地貌部位的差异性并不显著，主要受控于北西西向和北北东向的断裂体系。因此，可以断定鹰山组暴露期大气淡水集中沿着裂缝向下渗流，并没有形成径流和潜流的排泄回路。
W.B.William和David C.Culver明确指出[10]，岩溶地貌的幅度决定了岩溶水运动的样式和岩溶储层的发育特征。塔中西北部鹰山组处于中央断垒带和塔中北斜坡西北缘，岩溶古地貌平缓、地形起伏小，使得地表大气淡水流动的水力梯度较弱。因此，岩溶水的垂向侵蚀和溶解能力受到了极大制约。平面上普遍分布，纵向上地表和地下裂缝发育部位为岩溶水流动的优势通道，这是该区大气水岩溶储层体现出独特分布特征的本质原因。
Osborne提出了岩溶挖掘及复活的理论[55]，认为岩溶发育的过程，实际上是岩溶挖掘(包括地貌瓦解)并向基准面逼近的过程。但是，岩溶向下挖掘在响应排泄基准面变化的过程中具有滞后性。当排泄面不变时，这种滞后性会不断减小，最后达到理论基准面与实际基准面(岩溶挖掘面)重合。受到中-低幅度岩溶古地貌的制约，塔中西北部鹰山组大气水岩溶挖掘的滞后性并不强烈，甚至岩溶挖掘面与理论基准面趋于重合，形成了浅层开放系统下的“裂隙-渗流”型岩溶作用模式(图10)。
图9 塔中地区顺7井鹰山组取心段岩性、储层和孔隙描述Fig.9 Lithology,reservoirs and pores description of cored intervals in Yingshan Formation of Shun-7 well in Tazhong area
5 结论
1) 塔中地区西北部鹰山组沉积之后即刻被抬升至地表，其暴露时期岩石尚未固结成岩，属于年轻的灰岩，岩化作用与岩溶作用是同期的，处于早期成岩阶段。
2) 塔中地区西北部鹰山组成岩早期的岩溶作用包括混合水岩溶和大气淡水岩溶两种基本类型，分别发育于鹰山组沉积期和暴露期。
3) 混合水岩溶是一期组构选择性的溶蚀作用，受到大气淡水和海水混合作用改造，主要集中分布在塔中西北部北坡折带顺7井鹰山组颗粒灰岩段。反映了海岸带高能相带控制的岩溶作用模式。
4) 大气淡水岩溶一期非组构选择性的溶蚀作用，全区分布十分普遍。岩溶储层以裂缝型和裂缝-孔洞型为主；岩溶垂向序列发育不完整，以表层岩溶带为主；在岩溶古地貌上的分异特征不显著，但与北西西向断裂体系密切相关。反映了低幅度地貌制约下的开放系统“裂缝-渗流”型岩溶作用模式。
图10 塔中地区西北部鹰山组岩溶作用模式Fig.10 Karst development patterns of Yingshan Formation in northwestern Tazhong areaa.中奥陶世(鹰山组沉积期)混合水岩溶模式；b.中奥陶世末期(鹰山组暴露期)“裂隙-渗流”型大气淡水岩溶模式
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(编辑张玉银)
Types and characteristics of eogenetic karst in the Yingshan Formation in northwestern Tazhong area,Tarim Basin
Zhang Heng1,2,3,Cai Zhongxian1,3,Qi Lixin4,Yun Lu4
[1.KeyLaboratoryofTectonicsandPetroleumResourcesMinistryofEducation,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan),Wuhan,Hubei430074,China;2.BureauofEconomicGeology,UniversityofTexasatAustin,Austin,Texas78713-8924,U.S.A.;3.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan),Wuhan,Hubei430074,China;4.NorthwestOilfieldCompany,SINOPEC,Urumqi,Xinjiang830011,China]
It is recognized that the Yingshan Formation was in eogenetic stage both in depositional and exposure period according to the tectonic evolution history in Tazhong area.Based on a large amount of image logging,cores,thin sections,geochemical data and 2D & 3D seismic data in combination with cathode luminescence,scanning electronic microscope and seismic attributes extraction,we identified two types of eogenetic karst in the Yingshan Fm.in northwestern Tazhong area,namely mixing water karst and meteoric karst,discussed their formation characteristics and built karstification models .The following results were obtained.①The mixing water karst was formed by fabric-selective dissolution and controlled by high-energy sedimentary facies in coastal regions and occurs mainly in Well Shun7 in northern slope break zone;②The meteoric karst was produced by non-fabric-selective dissolution,and is universal in areal distribution.Karst reservoirs are dominated by fractured reservoirs and fractured-vuggy reservoirs.The karst is incomplete in vertical architecture and the reservoirs are insignificant in differential characteristics in respect of paleogeomorphology and are controlled by the NWW-trending fault system.The karstification mode is “fissure-seepage” type in an open system under the control of low relief paleogeomorphology.
mixed water karst,meteoric karst,Eogenetic stage,karstification,Yingshan Formation,Tazhong area
2015-07-15;
2015-12-30。
张恒(1988—)，男，博士研究生，碳酸盐岩储层地质。E-mail:cughzhang@163.com。
简介：蔡忠贤(1963—)，男，教授，碳酸盐岩沉积学、储层地质学和油藏描述。E-mail:zxcai@cug.edu.cn。
国家基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB214804)；教育部重点实验室开放基金项目(TPR-2014-19)。
0253-9985(2016)03-0291-13
10.11743/ogg20160301
TE
A
