塔中I號坡折帶對塔中隆起北側(cè)礁灘相發(fā)育分布的影響

王一男,陽孝法,蔡益棟,張礦明

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083)

塔中I號坡折帶對塔中隆起北側(cè)礁灘相發(fā)育分布的影響

王一男,陽孝法,蔡益棟,張礦明

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083)

礁等有機建造所需的生長條件是基于造礁生物的生存條件的,而所有影響生存條件的因素都是在古地貌階段性不變的前提下發(fā)生作用的,所以古地貌對一切沉積相的發(fā)育分布的影響具有必然性。以塔中隆起北側(cè)的塔中I號坡折帶周邊為主要研究范圍,對上奧陶統(tǒng)良里塔格組礁灘相地層進行了重點研究,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)生物礁灘體縱向與橫向都具有一定的發(fā)育分布規(guī)律,且表現(xiàn)出受構(gòu)造古地貌控制的特點。研究區(qū)制約礁灘展布的主要是早奧陶世末 T74界面上的構(gòu)造坡折帶。隨海平面的升降,礁灘相會表現(xiàn)出一定的發(fā)育期次和營建方向的變化,鑒于坡折與礁灘體相互作用的關(guān)系,塔中I號坡折帶的地形與遷移特征也會發(fā)生相應(yīng)變化。

碳酸鹽;礁灘相;古地貌;坡折帶

我國學(xué)者對坡折帶的研究最早是從斷坡帶(斷裂坡折帶)開始的。根據(jù)成因,坡折帶可劃分為構(gòu)造坡折帶和沉積坡折帶,兩者上部遭受剝蝕后會形成更為明顯的坡折(侵蝕坡折帶)。沉積坡折帶是由于不同地區(qū)沉積速率差異從而造成地形坡度突變而形成的[1]。在2000年,林暢松等[2]通過對第三紀(jì)渤海灣盆地系統(tǒng)而深入的研究,提出了“構(gòu)造坡折帶”的概念,指出構(gòu)造坡折帶(tectonic slope-break)是由同沉積構(gòu)造長期活動引起的沉積斜坡明顯突變的地帶。構(gòu)造坡折帶可分為斷裂坡折帶和撓曲坡折帶,研究區(qū)的塔中I號坡折帶屬于構(gòu)造坡折帶中的斷裂坡折帶,主要受到塔中I號斷裂的控制(圖1)。

圖1 塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)構(gòu)造位置

國內(nèi)學(xué)者關(guān)于坡折帶的研究大都以陸相斷陷湖盆為例,闡述了坡折帶對砂體分布的控制。鄧宏文等[3]在2001年依據(jù)斷裂形態(tài)對斷坡帶進行了分類,并總結(jié)了相對應(yīng)的低位域沉積體系;王英民等[4]在2002年對坳陷湖盆坡折帶進行了平面和剖面上組合類型地劃分。之后,多個學(xué)者又從坡折帶入手,針對多級坡折帶等特殊個體和組合類型進行了更廣更深入地研究。

Vail[5]在1987年對陸架坡折的探索以及Van Wagoner[6]在1988年對沉積濱線坡折的研究,為坡折帶對海相裂陷盆地邊緣沉積的影響提供了理論基礎(chǔ),本文以海相孤立碳酸鹽臺地的臺緣地區(qū)為例,通過對礁灘相與坡折帶的發(fā)育分布特征研究,初步論證了坡折帶在海相碳酸鹽沉積中的重要作用,這對于該區(qū)域有利生油層范圍的劃定與儲層預(yù)測有重要意義和價值。

1 古地貌及坡折帶的形成

一切礁和有機建造的形成,都與分泌石灰質(zhì)的動植物局部茂盛的發(fā)育有關(guān),因此產(chǎn)生礁和建造的最重要原因之一,就是要有能使礁生物群落中的生物蓬勃發(fā)展的合適生態(tài)條件[7]。造礁生物的生長繁殖需要營養(yǎng)的攝取,季風(fēng)、海流、熱帶氣旋可帶來充足的養(yǎng)分,另外其生存環(huán)境還需要適度的光線、海水溫度、鹽度和溶解氧的含量。經(jīng)研究總結(jié),沉積古地理、構(gòu)造作用、陸源碎屑物注入和海平面變化是控制生物礁發(fā)育的主要因素[8]。與礁灘發(fā)育與海平面變化的時間相比,受構(gòu)造影響的古地貌(沉積古地理)的演變是一個較漫長的過程,所以在礁灘體發(fā)育期中,古地貌可看作常量,其對礁灘相發(fā)育分布的影響具有必然性。相對地,一些學(xué)者把生物礁的“地貌敏感性”作為礁的主要特性之一[9]。

早奧陶世末期塔里木盆地由被動大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒哟箨戇吘?中央隆起帶發(fā)生強烈構(gòu)造運動,塔中I號、II號斷裂產(chǎn)生,地壘狀塔中隆起具備雛形,由于海平面開始大幅下降,主壘帶及塔中隆起北坡地區(qū)出露海面,下奧陶統(tǒng)亦遭受不同程度剝蝕,至中晚奧陶世,塔中低凸發(fā)育成為孤立碳酸鹽臺地。古隆起的存在和不斷生長,往往容易導(dǎo)致在隆起邊緣差異沉降,為坡折帶的形成創(chuàng)造了有利條件[10]。

T74界面是早奧陶世末抬升、剝蝕形成的第一個區(qū)域分布的不整合面,由于該界面的形成導(dǎo)致塔中地區(qū)缺失地層包括上奧陶統(tǒng)吐木休克組、中奧陶統(tǒng)一間房組和下奧陶統(tǒng)鷹山組上部,從而使上奧陶統(tǒng)良里塔格組與下奧陶統(tǒng)鷹山組在塔中地區(qū)直接接觸,所以部分學(xué)者稱塔中地區(qū)的 T74界面存在于上奧陶統(tǒng)底部。另外塔中地區(qū)下古生界還發(fā)育一期重要不整合,志留紀(jì)加里東運動晚期使下古生界整體抬升,遭受剝蝕,在塔中地區(qū)形成了奧陶系頂部和志留系底部之間的不整合面 T70。由于 T74界面上形成的古地貌是影響著塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)及礁灘相帶分布的主要因素,所以下面重點對 T74界面的坡折帶發(fā)育狀況進行分析。

由于深部斷裂作用,地表形成了明顯轉(zhuǎn)折帶。在海相裂陷盆地邊緣,坡折帶多處于淺水臺地向深水盆地過渡地區(qū),水深及地貌位置均為生物建隆發(fā)育提供了良好條件。雖盆地邊緣常為多級坡折帶的組合,但由于建隆的產(chǎn)生,地貌特征最明顯的往往是盆緣的一條坡折帶,因此與陸相裂陷盆地邊緣相比,坡折帶多級的特征在海相環(huán)境大大削弱。在塔中隆起北側(cè)最主要的一條坡折帶為塔中 I號坡折帶,屬于具有撓曲特征的斷裂坡折帶,與塔中 I號斷裂基本平行,為西北-東南走向,該坡折帶為礁灘相有利發(fā)育帶,由于有機建造的存在,致使原陡坡狀的地貌反映加劇成斷崖狀。

2 礁灘相發(fā)育分布及與坡折帶的關(guān)聯(lián)

從目前塔中隆起北側(cè)的礁灘儲集體鉆遇情況看,臺內(nèi)緩坡以及臺緣地貌坡折帶均有礁灘存在,綜合礁灘相發(fā)育所需的各項條件,說明在臺內(nèi)緩坡及臺緣坡折帶處,水體深度、溫度、鹽度與破浪能量等條件適合造礁生物的生長,且該環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)充足,使生物礁得以持續(xù)構(gòu)建,受海平面升降及古地貌特征控制,從而形成了多期次的礁灘垂向疊置現(xiàn)象與縱向帶狀分布特性。鑒于坡折帶與礁灘相相互影響關(guān)系,臺緣區(qū)塔中24井和塔中44井的縱向沉積相疊置反映坡折帶南部發(fā)育了四期生物礁,相應(yīng)地,坡折帶在晚奧陶世發(fā)生了四期次的遷移;塔中82井的單井分析表明塔中 I號坡折帶北發(fā)育了三期生物礁,因此坡折帶存在三期次遷移。坡折帶的遷移與礁灘相依環(huán)境的發(fā)育是息息相關(guān)的:海平面下降,礁灘相前積,坡折帶向盆內(nèi)遷移;海平面上升,礁灘體向上營建,坡折帶向臺內(nèi)遷移。同一坡折帶遷移期次的不同是海平面升降過程中坡折帶處地貌縱向變化引起的,據(jù)研究表明,這種地形的相對差異是受轉(zhuǎn)換構(gòu)造影響而造成。

圖2所示是一條沿塔中 I號坡折帶的連井剖面,上下兩條線分別為泥質(zhì)條帶灰?guī)r與顆?；?guī)r及顆粒灰?guī)r與含泥灰?guī)r的巖性界限,該剖面將穿過的六口井的良里塔格組頂部對齊,并且只對良里塔格組地層中礁灘相最發(fā)育的顆?；?guī)r段的沉積相進行了連井劃分。從圖2可直觀地看出沿塔中I號坡折帶礁灘相厚度所發(fā)生的變化,這主要是臺緣處地形高低起伏引起有機建造所需條件的改變而造成的。塔中30井及塔中161井處為生物礁的主體發(fā)育區(qū)(此處的“生物礁”為廣義概念,即包括灰泥丘在內(nèi),圖2中的圖例所示為狹義“生物礁”,即只包括骨架礁和障積礁),厚度約100～170m,向兩側(cè)分別延伸成礁(丘)翼等以多相互層為特征的過渡型微相。在塔中54井與塔中82井處,灰泥丘增多,說明在良里塔格中晚期該井位于塔中 I號坡折帶的凹陷處,水體能量小,且存在大量障積生物和藻類,從塔中44井的障積礁發(fā)育狀況看,此井相發(fā)育位置在當(dāng)時高于塔中54井與82井,應(yīng)屬于坡折帶上的一個斜坡過渡區(qū),可推測為轉(zhuǎn)換帶。塔中24井與26井處,在良里塔格中晚期明顯處于坡折帶上的高地勢區(qū),發(fā)育有灰綠色的骨架礁,礁灰?guī)r鏡下薄片為亮晶膠結(jié),遠比塔中44井的障積巖薄片干凈,且隨后期海退,塔中161井、24井與26井處累積了厚層粒屑灘。根據(jù)圖2所進行的良里塔格組沉積環(huán)境的分析,在圖3中可得到更明顯的印證。

圖2 沿塔中I號坡折帶礁灘相發(fā)育分布剖面

圖3 塔中隆起北臺地邊緣沉積相平面分布

根據(jù)垂直于塔中I號坡折帶的塔中3-塔中52-塔中1-塔中24井連井剖面可大體恢復(fù)當(dāng)時礁灘相發(fā)育的古地貌,并可作為塔中 I號坡折帶對礁灘相的相控模式圖(見圖4)。從圖中可鮮明地看出,坡折帶是礁灘相發(fā)育的有利區(qū)帶,在坡折處發(fā)育多期次礁灘復(fù)合體,由臺緣向臺內(nèi),尤其是臺內(nèi)緩坡及臺內(nèi)洼地處,由于水深等條件適度多有不連續(xù)的礁灘體發(fā)育,且因水體能量減小,灰泥丘及障積礁發(fā)育增多。相控模式圖清晰地反映出礁灘相發(fā)育時的地貌特征,在臺緣坡折,良里塔格早期的礁灘體建隆使該處地形聳起,加劇臺內(nèi)緩坡的地形弧度,這就導(dǎo)致了坡折及礁后斜坡處水體能量等條件的變化,對后期礁灘相發(fā)育類型及分布造成了影響。

圖4 塔中I號坡折帶的相控模式

3 結(jié)論

在塔中隆起北側(cè)的臺地邊緣相帶,良里塔格組礁灘相的發(fā)育以復(fù)合體形式為主,礁(丘)的發(fā)育建立在粒屑灘基礎(chǔ)上,同時由于灘的覆蓋,礁(丘)也會停止生長,剖面上就形成了疊置特征,代表了海進海退的相變規(guī)律。由于造礁生物繁殖所需要的條件是基于古地貌不變而在不同區(qū)域不斷變化的,所以依古地貌形成了格局不一的相分布,地貌成為了主控因素。塔中I號坡折帶是同沉積斷裂形成的構(gòu)造坡折帶,其地貌特征為礁灘相發(fā)育提供了良好條件,在坡折處及臺內(nèi)緩坡都發(fā)育了多期礁灘體,平面上礁灘復(fù)合體呈沿坡折帶的帶狀分布,同一區(qū)帶由于構(gòu)造作用而導(dǎo)致的沉積古地貌的變化會引起礁灘相組合的變化,由臺緣向臺內(nèi)的礁灘相組合也發(fā)生了一定變化,連續(xù)性較差。

塔中I號坡折帶是礁灘相的有利發(fā)育區(qū)帶,通過不整合面與古隆起的巖溶控儲區(qū)帶相連通,加上坡折處的同沉積斷裂作用,在該構(gòu)造坡折帶可形成有勘探價值的構(gòu)造與不整合油氣藏,所以對多個不整合界面進行古地貌恢復(fù)是以后掌握生油層分布規(guī)律的重要手段,同時沿坡折對礁灘體和構(gòu)造特征進行精細描述對以后該區(qū)域的油氣勘探具有指導(dǎo)性意義。

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編輯:吳官生

TE111.3

A

1673-8217(2010)01-0030-04

2009-04-14;改回日期:2009-09-29

王一男,1985年生,2008年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)石油工程專業(yè),現(xiàn)為中國地質(zhì)大學(xué)(北京)在讀研究生,研究方向為含油氣盆地分析。

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目“中國西部典型疊合盆地隆坳格局形成演化與巖性地層圈閉發(fā)育模式”(2006CB202302)。