塔里木盆地巴楚-麦盖提地区寒武纪沉积序列与古地理演化
2024-01-05苏炳睿郝建龙范伟峰
耿 锋,苏炳睿,郝建龙,范伟峰,段 雄
(1.中石化西北油田分公司勘探开发研究院,新疆 乌鲁木齐 830011;2.西华师范大学地理科学学院,四川 南充 637002)
0 引言
塔里木盆地是位于中国西北部的大型叠合盆地,含有丰富的油气资源(金之钧和王清晨,2004;何登发等,2005;林畅松等,2011;许志琴等,2011;张哨楠,2020)。塔里木盆地寒武系—下奥陶统发育巨厚的碳酸盐岩,一直是各大油田企业勘探开发的重点层位,在中石油和中石化两大油公司的勘探历程中,先后在奥陶系取得突破(金之钧和王清晨,2004;王招明等,2014;熊冉,2019;张哨楠,2020),直至2013 年,塔中地区中深1 井和中深5 井首次在寒武系盐下获得工业油气流。近年,塔北地区轮探1 井在寒武系8 200 m 超深层获得工业油气流(王招明等,2014;王道伟等,2016;张天付,2020),柯坪隆起上京能柯探1 井在寒武系盐下取得突破,再次证实了塔里木盆地寒武系巨大的勘探潜力。
前人对塔里木盆地寒武系进行了一系列的研究,研究结果显示塔里木陆块受罗迪尼亚超大陆裂解活动而在陆内发育裂谷体系,寒武纪在这一构造背景下发育了玉尔吐斯组高品质烃源岩,肖尔布拉克组优质白云岩储层和吾松格尔组蒸发岩盖层的生储盖组合(Zhu et al.,2020;陈永权等,2019;宋金民等,2014;杜金虎等,2016;许效松等,2005;朱永进等,2020;张天付等,2020)。烃源岩、储层、盖层的分布是油气勘探部署的重要依据,而沉积序列的研究和岩相古地理的恢复是预测其分布的最有效手段(牟传龙等2012,2016;朱筱敏等,2004;杨伟利等,2017)。杨伟利等(2017)利用岩石组合、钻井、地震等多种资料进行综合分析,编制了全盆地的寒武纪岩相古地理图,推测玉尔吐斯组烃源岩主要分布在古中央隆起的北部广大地区,盆地南部可能仅局部发育(Zhang et al.,2020;崔海峰等,2016;李勇等,2016;杨鑫等,2014;赵宗举等,2009,2011)。胡明毅等(2019)结合古地貌特征,根据钻井岩心、薄片等资料,明确塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组发育局限台地、开阔台地、蒸发台地、斜坡、盆地等多种沉积次相类型,盆地南部发育东西走向的古隆起区,因此巴楚-麦盖提地区烃源岩发育不明显(陈刚等,2015;陈永权等,2015;冯增昭等,2006;何金有等,2010;潘文庆等,2015;乔占峰等,2019)。这些不同的认识严重影响了巴楚-麦盖提地区寒武系的勘探开发。
在巴楚-麦盖提地区的勘探开发过程中,巴探5 井、和4 井等在中—下寒武统钻遇了有效的储盖组合,证实了巴楚隆起寒武系具有一定的勘探潜力。但是,后期针对巴楚隆起寒武系的探索全部失利,总结原因有储层不发育、封挡条件差、晚期构造破坏等多种原因,共性原因是钻井均未钻遇有效的烃源岩(朱永进等,2020;西北局内部资料)。位于巴楚隆起南部的麦盖提斜坡,寒武系勘探程度低,目前仍未有钻穿寒武系的钻井,唯一一口钻遇寒武系的钻井是中石油部署的玉龙6 井,该井寒武系吾松格尔组中下部岩性突变为大理岩夹薄层蛇纹岩,厚度约400 米,与钻前认识相差巨大。另外,地震数据显示,麦盖提斜坡寒武系深度明显增加,部分地区寒武系底部深度甚至大于8 000 米(西北局内部资料),在预测分布地层范围和厚度方面,特别是针对厚度较小的玉尔吐斯组烃源岩,地震精度明显不足。
综上,巴楚-麦盖提地区寒武系钻井资料缺乏,野外露头较少,地震精度不足,层序地层、沉积演化、古地理展布研究认识不清,严重制约了巴楚-麦盖提地区的寒武系勘探部署进程。鉴于此,本文结合野外露头、钻井和地震等资料,刻画了巴楚-麦盖提地区三级层序格架内沉积序列特征,反映出三级层序与寒武系各组有较好的对应关系,最终以组为单位编制了寒武纪不同沉积期的岩相古地理图,以期为下一步油气勘探提供更为精准的基础资料。
1 区域地质背景
塔里木盆地位于新疆维吾尔自治区,其北部、东南部和西南部分别为天山造山带、阿尔金造山带和西昆仑造山带所围限(图1)。地层主要出露于塔里木盆地周边地区,包括西北部的柯坪地区、北部的拜城—库车地区、东北部的库鲁克塔格地区、东南部的阿尔金山一带以及西南部西昆仑北缘的铁克里克地区,从周缘露头出露地层看,地层发育齐全,区域地质研究认为,塔里木盆地具有太古宙至新元古代早期的变质结晶基底,以及新元古代中晚期及显生宙沉积盖层(Zhao and Cawood,2012;Zhang et al.,2013)。本文采用的是中石化西北油田分公司根据勘探实践和生产认识结合后产生的最新划分方案,在盆地内划分出13 个一级构造单元,包括:库车坳陷、沙雅隆起、顺托果勒低隆、孔雀河斜坡、满加尔坳陷、古城隆起、东南断隆、阿瓦提坳陷、卡塔克隆起、塘古坳陷、巴楚隆起、麦盖提斜坡以及西南坳陷(图1)。这些构造单元具有不同的构造-地层结构,显示出复杂的构造-沉积演化历史。
图1 塔里木盆地一级构造单元划分图及关键剖面、钻井位置(改自西北局内部资料)Fig.1 Division of first-level tectonic units,key section and drilling locations of Tarim Basin (modified from internal data of Sinopec Northwest China Petroleum Bureau)
研究区包括中央隆起带西段的巴楚隆起和塔西南的麦盖提斜坡(图1)。巴楚隆起为典型的受边界逆冲断裂控制的北西—南东向大型背冲式断垄(丁文龙等,2012;杨俊丰,2018;西北局内部资料;张宇航等,2013),西北部以柯坪断裂与柯坪断垄为界,东北部以吐木休克断裂与阿瓦提坳陷为界,西南部以色力布亚断裂为界与麦盖提斜坡相接,麦盖提斜坡为向西南倾斜的单斜构造区,西南部与昆仑山山脉相隔西南坳陷,东部紧邻塘古巴斯坳陷和东南断垄(图1)。
巴楚-麦盖提地区在地质历史演化过程中,经历了加里东、海西、印支-燕山和喜马拉雅等多期构造运动(zhao et al.,2018;Zhang et al.,2013;Zhu et al.,2020;丁文龙等,2012;黄擎宇等,2016;岳勇和罗少辉,2019)。研究区在加里东早期处于离散被动大陆边缘,为伸展断陷发育时期,西南高、东北低,并且在研究区南边出现低隆起,加里东中期,昆仑洋闭合,并向北大规模逆冲,巴楚-麦盖提地区整体抬升,西南部地区隆盛强烈,造成上奥陶统地层大范围剥蚀,加里东晚期,研究区持续抬升(Zhang et al.,2016;杨俊丰,2018;岳勇和罗少辉,2019)。海西早期构造运动,塔里木盆地发生重大变革,由“西南高,东北低”转变为“西南低,东北高”,巴楚-麦盖提地区在沉降过程中,中下泥盆统同样遭受强烈剥蚀,使麦盖提地区泥盆系剥蚀。海西中期,巴麦地区在南东—北西向的挤压背景下,形成巴楚低隆起和和田低隆起,海西晚期,巴楚隆起继续发育,范围扩大,隆升幅度增加(Zhang et al.,2020;Zhu et al.,2020;丁文龙等,2012)。喜山期,巴楚-麦盖提地区发生构造反转,巴楚隆起快速隆升,麦盖提斜坡逐渐形成现今北高南低的构造形态(李久梅,2018;岳勇和罗少辉,2019)。
2 巴楚-麦盖提地区寒武系层序地层划分与沉积层序特征
巴楚-麦盖提地区整体上位于塔里木盆地寒武纪西台东盆的台地相区(何登发等,2005;林畅松等,2011;石开波等,2018;易士威等,2020),寒武系由下而上为:下统玉尔吐斯组、肖尔布拉克组、吾松格尔组,中统沙依里克组、阿瓦塔格组以及上统下丘里塔格组(图2),与东部盆地相区岩石地层存在极大差异(冯增昭等,2006;赵宗举等,2009,2011;田雷等,2018)。
图2 巴楚-麦盖提地区寒武系三级层序划分及沉积序列柱状图(以肖尔布拉克剖面为例)Fig.2 The third-order sequence division and sedimentary sequence columnar diagram of the Cambrian in the Bachu-Maigaiti area (taking the Xiaoerbulake section as an example)
2.1 寒武系层序地层划分
本次层序研究选择Vail 层序为理论依据,通过邻区寒武系野外剖面,巴楚地区钻井、测井以及巴楚-麦盖提地区地震资料,对巴楚隆起—麦盖提斜坡寒武系层序地层界面标志进行了识别,层序界面主要由区域不整合面、岩性岩相转换面和最大海泛面等类型,将巴楚-麦盖提地区寒武系划分为13 个可全区追踪对比的三级层序(SQ1-SQ13)(表1),其中玉尔吐斯组发育2 个三级层序(SQ1-SQ2);肖尔布拉克组发育3 个三级层序(SQ3-SQ5);吾松格尔组发育2 个三级层序(SQ6-SQ7);沙依里克组发育一个三级层序(SQ8);阿瓦塔格组发育2个三级层序(SQ9-SQ10);下丘里塔格群发育3 个三级层序(SQ11-SQ13)。结果显示,海侵体系域沉积以泥岩、硅质泥岩、泥质灰岩、灰岩、云质灰岩等为主。高位体系域发育含膏云岩、膏盐岩、大套云岩、盐岩等为主。
T90代表寒武系底地震反射界面,其作为塔里木盆地大规模海侵活动的开始面,区域上通常被认为反映了柯坪运动不整合面,在盆地内表现为平行不整合(Zhang et al.,2019;Zhu et al.,2020),该界面在地层岩性上有明显不同,界面之下为震旦系上统的奇格布拉克组白云岩,界面之上为玉尔吐斯组的硅质岩、褐色碳质泥岩等,反映出柯坪运动的普遍存在,故划分为一级层序界面(图3)。寒武系顶面T80反射波划分为二级层序界面,该界面之上存在古风化层,地震剖面上见顶超、削截,界面上下表现为振幅和连续性的地震相差异。T82、T83、T84三个反射界面分别代表阿瓦塔格组、沙依里克组、吾松格尔组的底界面,钻井上可以看出三个界面受到海平面下降或区域性构造抬升造成地层整体抬升或化石带的缺失,并且受到地表大气淡水淋滤形成层间岩溶,在地震剖面上也会有角度或平行不整合特征(胡明毅等,2019;西北局内部资料),因此将T82、T83、T84认定为三级层序界面。钻井资料显示,巴楚隆起方1 井和同1 井在肖尔布拉克组之下钻遇的紫红色泥岩和细砂岩与传统意义的玉尔吐斯组黑色硅质页岩并不相符,其归属有待进一步研究,在此保留意见,其余钻井均未钻遇玉尔吐斯组。以研究区中部玛北1 井为例,该井肖尔布拉克组的SQ3-SQ5,测井曲线表现层序界面之下为齿状箱型,界面之上GR 值明显增高;阿瓦塔格组划分出两个三级层序,SQ6 和SQ7 之间以岩性转换面作为明显标志,层序界面之下为灰色粉晶白云岩和灰色泥岩,测井曲线以齿状钟型或指型为特征,界面之上为厚层盐岩,测井曲线以箱型为特征;沙依里克组仅划分出一个三级层序SQ8,下部主要岩性为泥质灰岩,上部主要岩性为白云质灰岩,岩心上见石膏溶孔顺层发育和微裂缝,局部见沥青(图3a、b);阿瓦塔格组中识别出三级层序SQ9 和SQ10,层序界面之下为大套薄层泥岩和盐岩互层的盐膏岩段,界面之上膏岩含量明显减少,以白云质泥岩和泥晶白云岩为主,GR 值从层序界面处向上逐渐减小,反应水体开始加深;下丘里塔格组岩性以大套的泥-粉晶白云岩为主,局部夹薄层细晶白云岩或灰质白云岩,测井曲线变化不明显,依据局部的GR 值变大,划分出SQ11-SQ13 三个三级层序(图3)。
图3 巴楚-麦盖提地区寒武系层序地层测井与岩性特征Fig.3 Logging and lithologic characteristics of sequence stratigraphy in Bachu-Maigaiti area
2.2 沉积相特征
基于巴楚地区钻井、测井、薄片、地震等资料的详细分析,将塔里木盆地巴楚-麦盖提地区划分为蒸发台地、局限台地、开阔台地、缓坡和陆棚共五种沉积亚相类型,识别出蒸发台坪、蒸发潟湖、局限台坪、台内滩、浅水缓坡、深水缓坡、后缓坡等多种沉积次相,并进一步识别出多种沉积微相(表2)(据牟传龙,2022)。值得一提的是,由于麦盖提斜坡上并未有钻穿寒武系的钻井,在地震剖面上并未识别出台地边缘,因此在观察大量地震剖面的基础上,采用碳酸盐岩缓坡沉积模式,沉积相识别标志主要依据巴楚隆起上钻井、取芯和地震剖面资料,将岩相和地震相结合之后于无井区的麦盖提斜坡上通过地震相标志进行岩相识别。研究结果显示,后缓坡次相位于最高海平面与平均海平面之间,周期性被海水淹没,以细粒沉积为主,水体能量较低,岩性为泥云岩或泥岩,在过和田2 井地震剖面上表现为中—高频,弱振幅,差连续性的反射特征(图4a)。浅水缓坡次相位于平均海平面与正常浪基面之间,水动力强,颗粒滩发育,发育砾屑滩、砂屑滩、生屑滩微相,在过方1 井地震剖面上表现为中频,中强振幅,中—高连续性的反射特征(图4b),深水缓坡次相位于正常浪基面与风暴浪基面之间,陆棚相位于风暴浪基面之下,水体较深,水动力较弱,发育缓坡泥、缓坡灰泥沉积微相,地震反射特征为中—强振幅,连续或亚平行反射特征。局限台坪次相海水循环受到限制,盐度显著提高的潟湖区域,发育云坪、云灰坪等多种沉积微相,在过玛北1 井地震剖面上表现为中—低频,中—弱振幅,中—高连续反射的反射特征(图4c),蒸发台坪次相地势平缓,沉积水动力主要靠潮汐作用,周期性暴露,蒸发作用强烈,导致水体盐度高,发育膏云坪、云坪、膏泥坪等沉积微相,地震剖面上表现为高频强振幅高连续的反射特征(图4c)。
表2 巴楚-麦盖提地区寒武系沉积相划分(据牟传龙,2022)Table 2 Division of sedimentary facies of Cambrian in Bachu-Maigaiti area(after Mou,2022)
玉尔吐斯组(SQ1-SQ2):整体上底部为土黄色泥质灰岩,含磷块岩碎屑及磷质结核;下部为黑色炭质页岩、硅质岩夹薄层白云质灰岩、细晶白云岩;上部主要为灰色泥质白云岩、白云质灰岩和沥青质灰岩,富含小壳化石,局部缺失该组(图3)。该组在肖尔布拉克剖面主要为灰黑色硅质页岩及泥岩,厚约24 米;由于两大油公司在麦盖提斜坡上已布置的钻井并未钻遇寒武系,仅在巴楚隆起东南缘钻遇玉尔吐斯组,在同1 井、方1 井显示为紫、褐红色泥岩和砂岩,在和4 井显示为泥晶云岩及硅藻岩,厚3~34 米,而在巴探5 井和玛北1 井则缺失。该组属于寒武纪第一次海进期的沉积记录。玉尔吐斯组的分布范围在麦盖提斜坡和塔西南坳陷地区并未有钻井证实,已发现的玉尔吐斯组厚度普遍低于30 m,导致在地震剖面上难以识别。虽然沉积时间相对较长,但沉积厚度薄,在钻井剖面上仅能识别出两个相对明显的三级层序SQ1 和SQ2。
肖尔布拉克组(SQ3-SQ5):主要为白云岩,位于膏盐段之下,故称盐下云岩段(图5)。富含三叶虫及腕足、软舌螺、古介形虫、海绵骨针等化石。该组在肖尔布拉克剖面为灰色—深灰色细晶、粉晶白云岩(图6a、b),局部硅化,厚137 余米;在方1 井、同1 井、巴探5 井均钻穿,底部为灰色泥质灰岩与浅灰色泥质白云岩互层,夹浅灰色细砂岩及深灰色泥岩、硅质岩,白云岩含磷,中上部主要为灰、灰褐色泥—粉晶白云岩,厚5~250 米。该组沉积期,海平面持续缓慢升高,陆源碎屑物质减少。巴楚隆起上,SQ3 沉积期,巴楚西段发育后缓坡次相并发 育薄层膏岩,东段发育浅水缓坡次相并在康2 井区发育颗粒滩微相,SQ4 沉积期,海平面进一步下降,蒸发岩发育面积变大且明显增厚,巴楚东段发育浅水缓坡次相,并在玛北1 井区发育薄层颗粒白云岩,SQ5 沉积期以沉积碳酸盐岩为主,局部含膏质组分(图3)。
图5 巴楚-麦盖提地区北西-南东向肖尔布拉克组沉积相连井对比图Fig.5 Comparison of the NW-SE direction connected wells of the Xiaoerbulake Formation in Bachu-Maigaiti area
图6 塔西南肖尔布拉克剖面寒武系典型野外露头照片Fig.6 Typical field outcrop photos of the Xiaoerbulake section,northwestern Tarim Basin
吾松格尔组(SQ6-SQ7):以含膏盐为显著特征,故称下膏盐段,含三叶虫等。该组在肖尔布拉克剖面为灰色、浅灰色中薄层粉细晶白云岩夹泥质白云岩(图6b),厚逾85 米;该组在同1 井、方1 井、康2 井、巴探5 井、玛北1 井、和4 井为灰色、灰白、褐色盐岩、石膏岩、膏质白云岩、白云岩、泥质膏盐、泥质白云岩等略呈不等厚互层,局部可见深灰色辉绿岩和辉石岩侵入,厚199~302 米。该组形成于第一次海退时期,气候炎热、水体较浅。根据岩性的变化,可以明显划分出两个三级层序SQ6和SQ7,SQ6 发育灰质白云岩或泥岩,SQ7 发育泥岩与膏岩盐互层,并发育薄层泥质灰岩。
沙依里克组(SQ8):以灰质含量高为特征,夹于2 套膏盐之间,故称盐间灰岩段(图5),含三叶虫等。在肖尔布拉克剖面下部主要为灰色中薄层粉细晶白云母夹泥质白云岩、泥岩,上部为灰色、浅灰色薄层状亮晶灰岩、中厚层粉晶灰岩夹泥质白云岩,底部见滑塌灰质角砾岩(图6c),厚逾110 米。该组在盆地内白云岩含量不等,巴楚隆起上主要为灰色灰岩、云质灰岩、泥灰岩夹粉晶白云岩,仅巴探5 井云质含量明显大于灰质含量,以灰色泥晶白云岩、灰质白云岩和褐色盐岩为主。仅发育一个三级层序SQ8,形成于第二次海进时期,但规模不及玉尔吐斯组沉积时期。
阿瓦塔格组(SQ9-SQ10):以含膏盐为特征,含微古植物化石。该组在肖尔布拉克剖面底界以出现紫红色泥质白云岩为标志,顶界以红色泥质白云岩逐渐消失为特征(图6c),厚达185 米。在巴楚隆起上发育膏岩、盐岩、膏质云岩、云质膏岩、泥质云岩,夹紫红色含膏云岩、云质泥岩等,厚242~382 m。该组发育SQ9、SQ10 两个层序,SQ9 层序发育砂屑白云岩和灰质白云岩,SQ10 发育膏岩盐和泥岩互层,并发育薄层泥晶白云岩和砂屑泥岩,整体来看,该组沉积时期海平面下降且气候炎热干燥。
下丘里塔格群(SQ11-SQ13):盐上云岩段,主要为泥—粉晶白云岩。该组在肖尔布拉克剖面下部为灰色中薄层藻白云岩、粉细晶白云岩(图6d),上部为灰色、浅灰色中厚层细晶白云岩、粉细晶白云岩和藻屑白云岩,厚约321 米,被奥陶纪蓬莱坝组整合覆盖(图6d)。在巴楚隆起上,主要为灰、深灰色(砂屑)白云岩、细晶白云岩及燧石结核白云岩,厚433~983 m。该组发育SQ11、SQ12、SQ13,三个层序均发育灰白色粉—中晶白云岩,每个层序均发育一层灰色砂屑白云岩。该组形成于寒武纪最后一次海进时期,台地范围扩大,这次海进沉积一直延续到中奥陶世末的加里东中期I 幕构造运动结束。
2.3 沉积模式
巴楚-麦盖提地区寒武系沉积演化是在震旦纪末期巴楚-塔中古中央隆起上发展起来的,整体上为海侵过程,早期经历了玉尔吐斯组海侵初期的低位沉积,沉积环境以陆棚相为主,形成黑色硅质泥页岩,向上逐步演化发展成肖尔布拉克组缓坡亚相的海侵沉积,因此台缘礁不发育,开始了稳定的碳酸盐岩建造,形成了塔里木盆地西部碳酸盐岩台地的基础(图7)。吾松格尔组沉积期,海平面下降,气候炎热干燥,水体变浅,在巴楚隆起和麦盖提斜坡局部地区发育蒸发台地亚相,沉积了大面积的蒸发岩。沙依里克组沉积期海平面再次上升,海侵规模仅次于玉尔吐斯组沉积期,巴楚和麦盖提斜坡转变为开阔台地亚相,沉积了一套灰岩或白云质灰岩,阿瓦塔格组沉积期,海平面再次下降,与吾松格尔组沉积期相比,蒸发台地发育面积更大,发育了大面积膏岩,布局与泥岩互层。下丘里塔格组沉积期,海平面再次上升,巴楚-麦盖提地区演变成大面积的开阔台地和局限台地,沉积了巨厚的碳酸盐岩。由纵向演化序列可以看出,寒武纪麦盖提斜坡长期处于构造斜坡演化阶段,其北部高部位地区处于斜坡与台地的交互过渡部位,可能局部发育台缘带(图5)。
图7 巴楚-麦盖提地区南北向沉积演化序列图Fig.7 Sequence diagram of sedimentary evolution in the Bachu-Maigaiti area
3 岩相古地理演化
近年来,很多学者对塔里木盆地寒武系开展了系统的古地理编图工作(如:高华华等,2017;许效松等,2005;冯增昭等,2006;赵宗举等,2009,2011;林畅松等,2011;田雷等,2018),取得的共识主要有两方面:一是塔里木盆地寒武纪沉积格局总体上为西台东盆,二是寒武纪总体上为海侵过程,台地由碳酸盐岩缓坡演化为镶边碳酸盐岩台地。本文综合利用已有露头、钻井和地震资料,编制了塔里木盆地西部寒武纪6 个地层的岩相古地理图,初步厘定了岩相古地理格局(图8)。
图8 塔里木盆地西南部寒武纪岩相古地理图Fig.8 Lithofacies paleogeographic maps of the Cambrian strata in the southwestern Tarim Basin
3.1 SQ1-SQ2(玉尔吐斯组)
玉尔吐斯组沉积期是塔里木盆地烃源岩形成的关键时期,与全球性海平面上升、缺氧事件相对应(崔海峰等,2016;朱光有等,2016)。玉尔吐斯组相带展布表现为从古陆到盆地方向平缓有序过渡,依次为潮坪、斜坡、陆棚(图8a)。巴楚隆起(巴探5、玛北1、和田1、和田2 井区)存在近东西向的古陆(古地貌高地),为沉积缺失区。向南水体逐渐加深,主要在巴楚隆起、麦盖提斜坡和卡塔克隆起发育环带状分布的潮坪。同1 井为深灰、灰色泥质白云岩夹灰色白云质泥岩、棕色泥岩;方1 井为紫、褐红色泥岩、砂岩;和4 井为泥晶云岩及硅质藻云岩。潮坪外围发育缓坡亚相,包括浅水缓坡和深水缓坡次相,向南边过渡为陆棚亚相,推测延伸至塔西南坳陷一带。
3.2 SQ3-SQ5(肖尔布拉克组)
肖尔布拉克组沉积期,塔里木盆地内部形成了西台东盆的沉积格局,台地性质为局限台地—开阔台地。与玉尔吐斯组相比,肖尔布拉克组碳酸盐岩更占优势。该组沉积相带由东北往西南方向依次为局限台地、缓坡和陆棚(图8b)。
巴楚隆起发育较大范围的局限台地,为云坪—灰坪相的灰色白云岩及白云岩与灰岩互层,分布于方1 井、同1 井、巴探5 井,地震相特征为中高频、中弱振幅的平行反射(田雷等,2018)。巴楚隆起至麦盖提斜坡,沉积相带由局限台地逐渐过渡为缓坡,在位于隆起和斜坡的交汇区,随着台地的逐渐生长,从缓坡向镶边台地演化过程中,浅水缓坡次相可能会形成一些小范围的台缘相带,例如台缘滩等高能相带,地震相表现为中频、强振幅连续反射,深水缓坡亚相地震剖面反应为高频、强振幅,根据岩相古地理分析,岩性可能为泥质含量高的沉积物,推测为烃源岩沉积区(图9),
3.3 SQ6-SQ7(吾松格尔组)
吾松格尔组沉积期,受同期全球海平面下降及干旱气候条件的影响,塔里木盆地内部台地的性质为蒸发台地—局限台地—开阔台地。吾松格尔组相带展布与肖尔布拉克组具有一定继承性(图8c)。
巴楚隆起西部发育蒸发台地,主要分布于同1井—康2 井—方1 井—巴探5 井—玛北1 井—和4 井—方1 井围限的范围之内,岩性为灰色、褐色盐岩、石膏岩、膏质白云岩、白云岩、泥质膏盐、泥质白云岩及云质泥岩等,略呈不等厚互层。地震相特征表现为高频、强振幅、高连续的平行反射(田雷等,2018)。蒸发台地外围,麦盖提斜坡北部、巴楚隆起北部发育局限台地。局限台地外围,麦盖提斜坡中部发育开阔台地。麦盖提斜坡南部逐渐由浅水缓坡—深水缓坡过渡到陆棚。
3.4 SQ8(沙依里克组)
沙依里克组沉积期,受同期全球海平面上升的影响,塔里木板块内部台地性质主要为开阔台地。局限台地仅分布于康2 井—巴探5 井—玛北1 井。其中,巴探5 井为灰色泥晶白云岩、灰质白云岩夹褐色盐岩。巴楚隆起发育大范围的开阔台地。开阔台地南部向西南演变为缓坡—陆棚,并向北昆仑洋过渡(图8d)。
3.5 SQ9-SQ10(阿瓦塔格组)
受同期全球海平面下降及干旱古气候条件影响,阿瓦塔格组沉积期塔里木板块内部台地性质主要为蒸发台地—局限台地。塔西南坳陷叶城—和田以北的台缘带位置是利用地震资料推测而来。巴楚隆起发育大面积的蒸发台地,岩性为膏岩、盐岩、膏质白云岩、云质膏岩、泥质白云岩夹紫红色含膏白云岩、云质泥岩等。蒸发台地向南到麦盖提斜坡—塔西南坳陷变为带状分布的缓坡—陆棚(图8e)。
3.6 SQ11-SQ13(下丘里塔格组)
下丘里塔格组沉积期,受同期全球海平面上升影响,塔里木盆地内部台地性质相变为局限台地—开阔台地。局限台地分布于巴楚隆起,岩性为灰色、深灰色(砂屑)白云岩、细晶白云岩及燧石结核白云岩。局限台地向南到麦盖提斜坡变为开阔台地,到塔西南坳陷北部变为缓坡亚相,其中浅水缓坡范围相对较窄,至塔西南坳陷南部则过渡为深水缓坡(图8f)。
4 油气勘探意义
通过岩相古地理研究,认为塔里木盆地巴楚-麦盖提地区主要为镶边碳酸盐台地—碳酸盐缓坡相沉积,SQ1-SQ2 为寒武纪第一次海侵期的低位沉积,主要分布在巴楚隆起中部古陆周围,巴楚隆起地区玉尔吐斯组为沉积缺失(朱光有等,2016;田雷等,2018;曹自成等,2021)。玉尔吐斯组沉积相主要为环带状分布的潮坪,推测由麦盖提斜坡向西南相变为陆棚—欠补偿盆地,由此沉积了一套有机质十分丰富的黑色炭质泥岩生油层,成为了塔里木盆地下古生界油气藏的主力烃源岩。肖尔布拉克组沉积期,塔里木盆地展现了西台东盆的沉积格局,巴楚隆起和麦盖提斜坡均发育大面积开阔台地的碳酸盐岩沉积,成为了塔里木盆地下古生界碳酸盐岩第一套有利的储集层(乔占峰等,2019)。上部吾松格尔组至阿瓦塔格组发育的膏盐岩成为了区域盖层,总体形成了有利的生-储-盖成藏组合(朱永进等,2019;易士威等,2019;曹自成等,2021)。因此,麦盖提斜坡发育玉尔吐斯组优质烃源岩、肖尔布拉克组台缘滩白云岩储层和吾松格尔组—阿瓦塔格组良好膏盐岩盖层是塔里木盆地西南部寒武系勘探领域形成大型油气藏的最有利区带。
5 结论
(1)巴楚-麦盖提地区寒武系根据区域不整合面、岩性岩相转换面和最大海泛面等类型,可划分出2 个二级层序和13 个三级层序,三级层序与各个组有良好的对应关系。
(2)受古地貌影响,玉尔吐斯组在巴楚隆起上大面积缺失,在麦盖提斜坡上发育,玉尔吐斯组和肖尔布拉克组沉积环境主要为碳酸盐缓坡沉积环境,向南逐渐过渡为深水盆地,吾松格尔组至下丘里塔格组沉积环境从碳酸盐台地逐渐过渡为深水盆地。
(3)麦盖提斜坡玉尔吐斯组具备发育优质烃源岩的条件,肖尔布拉克组白云岩和沙依里克组灰岩受古岩溶作用可作为有效储层,吾松格尔组至阿瓦塔格组膏盐岩是优越的区域性盖层,麦盖提斜坡可能局部发育有小范围高能台缘滩,有望成为油气储集的有利区,综上,塔里木盆地西南部寒武系具有良好的勘探潜力和前景。
致谢:本文在写作过程中,得到了中石化西北局勘探开发研究院和中石化北京总院多方专家的精心指导和大力支持。然而,对麦盖提斜坡的研究还有待进一步深入,本文期望能抛砖引玉,以共同推进该领域的研究进展。三位匿名审稿专家提出的宝贵意见和建议对本文质量的提升极为重要。在此,谨致以衷心的感谢!