苏盖特布拉克剖面微生物岩地层特征及沉积演化

昌 琪，郭 峰，尚 凯，杨兆伟，郭睿婷，韦 悦

(1.中国石化西北油田分公司 勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011；2.西安石油大学 地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

微生物碳酸盐岩在中新元古界、寒武系和奥陶系最为发育，在美国Alabama、俄罗斯Siberi、巴西Santos地区、阿曼Salt盆地、哈萨克斯坦以及中国四川盆地和华北地区均有重大油气发现[1-6]。目前微生物碳酸盐岩也逐渐成为主要的目的层之一[7-11]。塔里木盆地柯坪地区肖尔布拉克组发育有广泛分布且较为典型的微生物礁[12-21]，但在盆地内目前未获得大规模的油气发现。塔里木盆地多口钻井(塔中1、塔中23、方1等)均已证实该盆地良好的微生物礁型油气藏勘探前景，但是对于微生物礁发育条件及典型微生物礁沉积模式尚缺乏系统认识。本次研究以塔西北寒武系典型剖面苏盖特布拉克高精度野外露头实测为基础，详细刻画微生物礁发育特征、显微组构、沉积模式。该剖面微生物礁分布广泛、代表性、可对比性上佳，前人对本区沉积储层研究多以概述性为主[15-21]，本次以中国石化西北油田分公司与西安石油大学共建野外教学实习剖面为基础，按1 ∶100精度实测了该剖面，并树立了耐久性、明显可见的标识。研究成果对塔西北寒武系微生物碳酸盐岩勘探具有一定的指导意义。

1 地层特征

关于苏盖特布拉克剖面(见图1)，多个单位先后都进行过不同程度的地质调查和地层古生物工作，特别是1974年新疆地质局区测大队柯坪地区地层组，为本次地层分析提供了重要基础(见表1)。本次研究按1 ∶100实测该剖面，真厚度156.96 m，并根据岩性及沉积环境特征将肖尔布拉克组分上、下两段。下段(1～27层，厚度76.87 m)：岩性主体为灰色中层状粉晶白云岩、残余砂屑白云岩，富含硅质条带或团块，属于局限台地潟湖及台地边缘微生物丘沉积。上段(28～48层，厚度80.09 m)：微生物礁滩发育层段，灰色中厚层状残余砂屑白云岩、泥晶白云岩，常见黑色硅质结核或条带，属于台地边缘生物礁(滩)环境(见图2)。

表1 柯坪地区寒武系划分沿革表

在野外或镜下可见到三叶虫、腕足类、小壳化石，尤其是三叶虫，分两个三叶虫带：Shizhudiscus带和Ushbaspis(=Metaredlichioides)带。近底部Shizhudiscus(石柱盘虫)带，层位稳定，是与下伏玉尔吐斯组分界的标准化石，主要见于扬子区早寒武世早期。

2 沉积特征

柯坪地区寒武系主要为海相碳酸盐岩沉积，奥陶系时期塔里木盆地经历了发育史上最大的一次海侵。通过对露头资料以及取样分析的综合分析认为，塔里木盆地苏盖特布拉克剖面肖尔布拉克组属于碳酸盐岩台地沉积(见表2、图3)，其中，下段相对于上段水体稍深，岩性主体为灰色中薄层状粉晶白云岩及残余砂屑白云岩，富含硅质条带或团块，下部为属于局限台地潟湖，上部为台地边缘微生物丘沉积。上段总体色浅，为微生物礁滩发育段，岩性在横向上有变化，在东北部的礁主体剖面上，主要为粉晶白云岩、残余凝块粉晶白云岩，含附枝菌；在西南部则为灰色薄层状泥晶白云岩，见硅质结核，属于台地边缘生物礁(滩)环境。

表2 苏盖特布拉克剖面肖尔布拉克组沉积微相类型及特征

2.1 潟湖

潟湖发育于肖尔布拉克组下段下部(1-18层)，岩性主要为灰色泥晶白云岩夹泥质白云岩，水平层理发育，可见微波状纹层，局部见硅质条带，反映水体相对较弱的沉积环境(见图3a～图3b)。

2.2 台地边缘微生物丘(层)

肖尔布拉克组下段上部(19-27层)为微生物丘主要发育段，岩性以灰色粉晶白云岩夹残余砂屑白云岩为主，局部发育波状纹层，可见黑色硅质结核或条带(见图3c～图3 d)。

2.3 台地边缘微生物礁(滩)

肖尔布拉克组上段是微生物礁(滩)主要发育层位。造礁生物主要为蓝细菌类。

颗粒滩(28～31层)：深灰色残余砂屑粉晶白云岩夹泥质白云岩为主。砂屑以中细砂屑为主，细粉晶结构，构成微生物礁的基底。泥粉晶白云岩多发育水平层理。镜下可见暗色颗粒结构，粒径约0.1～0.3 mm，整体呈似球形或似椭球状，主要为磨圆的泥晶碎屑或生物球粒(见图3e～图3f)。

附枝菌礁(32～38层)：蓝细菌为钙化蓝细菌，且有明显密集的分枝特点的附枝菌。主要为灰色残余砂屑粉晶白云岩(单层厚度大，0.5～1.5 m)与薄层状泥晶白云岩(单层厚度小，0.1～0.4 m)不等厚互层，有两期微生物礁发育。

附枝菌呈现树枝状和簇球状两种形态：其一呈分枝状或丛状，为纵切附枝菌，这种结构呈现出孤立分叉的叶枝状体，单个枝状体长0.2～1.1 mm，宽0.15～0.7 mm，颜色较深，内部不发育微晶结构，由隐晶质白云岩组成，暗色叶枝状体间发育的孔隙多被亮晶白云岩充填；叶枝状体形状类似小灌木丛。其二态种形是呈团簇状，为附枝菌的横切面，即附枝菌叶状体横断面的圆形斑点簇，圆形斑点的内部不发育其他微细结构。这种微生物结构在附枝菌为主要部分。团簇状附枝菌生长形态表现为排列密集的圆形斑点，略呈放射状。团簇体的直径0.3～1.2 mm不等，每个团簇体内部发育一个不规则形状的偏心空隙(见图3 g～图3 h)。团簇体内部发育多个暗色斑点，呈圆形-椭圆形，为附枝菌叶状体的横断面。

宏观上原地生长的附枝菌礁上覆于似颗粒滩之上，附枝菌微生物礁宏观上表现为似层状微生礁建造，以点礁形式生长，呈凸起形状，指示水深较浅，水动力条件较高的台地边缘沉积环境。

蓝细菌凝块石(39～45层)：凝块石微相发育在原地生长的附枝菌礁之上，呈暗色斑块状，主要有中层状和块状两种类型(见图3i～图3j)。中层状凝块结构微生物岩(39～41层)从下到上岩层厚度略有增加，无明显的丘状构造，微观下此类微生物岩为半自形细粉晶白云岩。块状凝块结构微生物岩(42～45层)是以深灰色为主的残余砂屑粉晶白云岩组成，凝块石层厚约30～50 cm，在岩石表面有不规则的黑色团块，团块大小约(0.5～1.5)cm((0.5～0.8)cm分布不均匀且无明显的定向性。

蓝细菌叠层石(46～48层)：蓝细菌叠层石主要发育在本剖面的顶部，宏观上呈厚层块状灰白色产出，厚11.93 m(见图3k～图3l)。

枝状或丛状附枝菌群常生长于礁体内部，在礁体外缘，附枝菌受到较强的水动力破坏作用，大多不能正常生长，而呈半闭合房室状或凝块状生长，以抵抗水动力侵蚀。故上段附枝菌→凝块石→叠层石的沉积演化也说明微生物礁的生长是一个水动力条件逐渐增强的过程。

3 沉积演化

塔里木盆地在早寒武世早期从盆内向东北、西南方向依次发育缓坡和盆地沉积。肖尔布拉克时期缓坡向台地环境转化，在海退背景下台地范围不断向外扩展。

在海退大环境下，苏盖特地区肖尔布拉克组沉积水体也呈现向上变浅的规律，与下段底部发育一套泥质白云岩、泥晶白云岩，向上为可见纹层结构的残余砂屑粉晶白云岩，该岩相组合特征反映了沉积环境从水动力较弱、水体较深的局限台地相逐渐过渡为台地边缘微生物丘(层)沉积相；上段发育多期前积的微生物礁，反映海平面位置发生周期性变化(见图4)，层状凝块结构沉积水体较深，向上呈现为块状，反映水深变浅；顶部叠层石的出现指示其沉积环境由能量较低、水体较深沉积环境逐渐过渡为水动力高能的相带沉积。故苏盖特布拉克剖面呈现为肖下段潟湖→台地边缘微生物丘(层)→肖上段颗粒滩→附枝菌礁→凝块石→叠层石的演化，表明该剖面微生物礁的生长于一个水体能量逐渐增强，海平面不断下降的沉积环境中(见图5)。

4 结束语

随着国内外碳酸盐岩油气勘探开发进程的日益加快，多学科综合研究业已成为解决微生物礁与油气分布相关问题的主要途径，并萌芽了“生物礁地质学”。全球微生物碳酸盐岩油气发现主要集中在前寒武的非洲、阿拉伯板块，印度、巴基斯坦和澳大利亚，以及西伯利亚的里菲系[22-23]。大规模微生物岩储层多位于下古生界-前寒武系，与生命演化进程相对应。塔里木盆地中奥陶世以后，微生物在碳酸盐沉积上起次要地位，生物建造主要是个体较大的骨架生物(如托盘类、藻类)。塔里木盆地、四川盆地、渤海湾盆地以及鄂尔多斯盆地的深部海相碳酸盐岩油气层将是以微生物碳酸盐岩储层为主角[10,11,14,22]。虽然建设性的成岩作用和构造破裂可以改善储层性质，但对于微生物碳酸盐岩沉积构造和组构是影响储层发育的基本要素。尽管地质学家们对微生物碳酸盐岩研究持续近两百年，但其研究方兴未艾[23]。