塔中隆起兩組走滑斷裂對巖溶儲層發(fā)育的控制機制

張艷萍,呂修祥,于紅楓,敬 兵,張春林,蔡 俊

[1.中國石油大學(北京) 北京 102249； 2.中國石油大學(北京) 地球科學學院,北京 102249； 3.中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249； 4.中國石油 塔里木油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000]

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塔中隆起兩組走滑斷裂對巖溶儲層發(fā)育的控制機制

張艷萍1,呂修祥2,3,于紅楓4,敬 兵4,張春林1,蔡 俊1

[1.中國石油大學(北京) 北京 102249； 2.中國石油大學(北京) 地球科學學院,北京 102249； 3.中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249； 4.中國石油 塔里木油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000]

走滑斷裂對塔中隆起巖溶儲層發(fā)育的控制機制一直缺乏深入研究。采用均方根振幅屬性，對塔里木盆地塔中北斜坡奧陶系淺、中、深部的巖溶儲層進行預測，發(fā)現(xiàn)大量巖溶儲層繼承性分布于北西向和北東向斷裂所夾持塊體的東北和西南角區(qū)域，特別是中古5和中古10塊體的深層奧陶系尤為明顯。沉積相和古地貌等無法解釋這種現(xiàn)象，走滑斷裂活動可提供合理解釋：北西向斷裂的右旋壓扭，誘發(fā)北東向斷裂的左旋走滑，斷裂之間的塊體的東北和西南角位于北西向和北東向走滑斷裂的交匯區(qū)，斷裂誘發(fā)的裂縫帶交錯發(fā)育；而斷裂的走滑運動導致其東北和西南角形成局部拉張區(qū)、西北和東南角形成局部擠壓區(qū)，巖石的抗拉強度遠小于抗壓強度，故拉張區(qū)極易拉張破裂成縫。裂縫提供溶蝕流體運移通道，也增加流體與巖石的接觸面積，故走滑斷裂夾持塊體的東北角和西南角巖溶儲層發(fā)育，表明走滑斷裂是塔中巖溶儲層發(fā)育的控制因素之一。

走滑斷裂；巖溶儲層；碳酸鹽巖；奧陶系；塔中隆起

塔里木盆地壓扭作用十分顯著，走滑斷裂帶廣泛發(fā)育，引起了學者的注意[1]。受地震資料品質的限制，塔中隆起北東向走滑斷裂一直未被發(fā)現(xiàn)，直到2003年塔中東部塔中16—塔中31井區(qū)三維地震數據的采集，走滑斷裂的識別和研究才逐漸得以開展[2]。前人已經意識到走滑斷裂對塔中碳酸鹽巖儲層具有強烈的改造作用[3-4]，但也有觀點認為走滑斷裂活動的改造作用十分有限[5-6]。近幾年，隨著塔中隆起及周邊三維地震數據的采集，走滑斷裂對儲層改造、構造圈閉發(fā)育和油氣運聚的控制作用獲得了廣泛的研究。周新源等[7]、蘭曉東等[8]分別肯定了走滑斷裂對塔中隆起中西部和東部地區(qū)儲層的改造作用和油氣分布的控制作用；楊海軍等[9]、王建忠等[10]則指出北東向走滑斷裂與塔中Ⅰ號斷裂帶交匯部位作為埋藏熱液溶蝕流體的注入點，控制了巖溶作用的推進，且作為油氣注入點，控制了油氣運聚。對于塔中Ⅰ號斷裂以北的斜坡過渡帶(中石化礦權區(qū))，楊圣彬等[11]、李萌等[12]和甄素靜等[13]分析認為北東向走滑斷裂對碳酸鹽巖儲層也具有強烈的改造作用，同時控制了古生界構造圈閉的發(fā)育，并作為油氣運移通道控制了油氣分布。上述研究均未涉及兩組走滑斷裂活動誘發(fā)的局部應力區(qū)對巖溶儲層發(fā)育的影響。依據地震屬性優(yōu)化原則，本文采用均方根振幅屬性對塔中北斜坡奧陶系深、中、淺層的巖溶儲層進行預測。通過對巖溶儲層分布和相關控制因素的分析，首次提出兩組走滑斷裂運動誘發(fā)的局部應力區(qū)對塔中北斜坡奧陶系巖溶儲層的發(fā)育存在控制作用，并分析了其作用機制。研究成果豐富了走滑斷裂活動對巖溶儲層發(fā)育的控制機理，為塔中隆起巖溶儲層預測及其奧陶系深部油氣勘探提供重要參考。

1 地質背景

塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)的南部，面積約5.6×105km2。塔中隆起位于塔里木盆地腹地，在區(qū)域構造位置上位于中央隆起中段的中部，北與滿加爾凹陷和阿瓦提凹陷相鄰，南與塘古孜巴斯凹陷呈斜坡過渡關系，西以吐木休克斷裂為界與巴楚斷隆相鄰，東為塔東低隆。塔中隆起整體呈北西-南東向展布，平面上具有分帶性，自北向南依次發(fā)育塔中Ⅰ號斷裂帶、塔中10號斷裂帶、塔中Ⅱ號斷裂帶和塔中南緣斷裂帶，這些斷裂帶自東向西呈扇狀發(fā)散，形成塔中隆起東窄西寬的構造格局。4個二級構造單元包括塔中北斜坡帶、中央斷壘帶、塔中南斜坡帶和東部潛山帶(圖1)。

塔中隆起的主要勘探目的層為古生界碎屑巖和碳酸鹽巖層系(表1)。本文主要以奧陶系良里塔格組、鷹山組和蓬萊壩組的碳酸鹽巖儲層為研究對象。

2 塔中隆起走滑斷裂發(fā)育特征

2.1 北西向走滑-逆沖斷裂

塔中Ⅰ號斷裂、塔中10號斷裂、塔中Ⅱ號斷裂和塔中南緣斷裂活動初期多具逆沖性質，其后疊加走滑運動，為走滑-逆沖性質斷層[14,16-19](圖1)。

塔中Ⅰ號斷裂帶是塔中隆起北部邊界斷裂，整體走向北西，傾向南西，形成于加里東中期[16]。斷裂的構造變形強度自東向西呈現(xiàn)減弱的趨勢，并具有分段性的變形特點。東段斷距大，主斷層切入前寒武系基底，屬基底卷入型。中西段(除塔中45井區(qū)外)斷距較小，斷裂未切入前寒武系基底，屬蓋層滑脫型，且后期疊加了右旋走滑變形[14,16-19]。

塔中10號斷裂帶位于塔中隆起北斜坡的中部，整體走向北西，傾向北東，斷裂活動可能始于加里東中期，在加里東晚期—海西早期和海西晚期都有活動[6]。依據地震剖面，其主斷層由北向南逆沖，向上斷至石炭系，并伴生反沖斷層，形成背沖斷塊構造帶，并存在明顯走滑特征的花狀構造，具右旋壓扭性質[14,17-19]。受地震資料品質影響，其主斷層向下是消失于寒武系滑脫層中(蓋層滑脫型)[17,20]，還是直接切入前寒武系基底(基底卷入型)[18]，目前還存在爭議。

塔中Ⅱ號斷裂帶位于塔中隆起的軸部，與塔中Ⅰ號斷裂帶共同控制了塔中隆起的發(fā)育。整體走向北西，主斷層傾向北東，向上斷入二疊系，與背沖斷層組合形成斷背斜構造，背斜軸部遭受抬升剝蝕并缺失中-上奧陶統(tǒng)。斷裂活動可能始于加里東中期，在加里東晚期—海西早期和海西晚期都有活動[6]。自東向西構造變形強度呈減弱趨勢，也具有分段性和先逆沖后右旋壓扭的變形特點，存在明顯走滑特征的正花狀構造[14,16-19]。不過，其主斷層屬于基底卷入型還是蓋層滑脫型同樣存在爭議[17-18,20]。

2.2 北東向走滑斷裂

除北西向走滑-逆沖斷裂外，塔中隆起上還發(fā)育一系列北東向走滑斷裂，將北西向走滑-逆沖斷裂帶分割成段，在形成網狀斷裂系統(tǒng)的同時，也將北斜坡切割為不同的塊體。自西向東依次發(fā)育塔中49、塔中86、中古15、中古8、中古10、中古5、中古6和塔中82等走滑斷裂(圖1)。

北東向走滑斷裂垂直斷距較小，多介于50～150 m，二維地震資料較難識別，僅在三維地震數據采集之后，才逐漸被識別。這類斷裂多斷至志留系—泥盆系，西部少量斷至二疊系，主斷面陡立，向上與分支走滑組合形成負花狀構造，向下收斂合并切入前寒武系基底。除負花狀構造外，拉分地塹和尾羽斷裂也廣泛發(fā)育。部分走滑斷裂在中加里東期末(中-晚奧陶世)可能已經開始活動[2,11]，在加里東晚期和海西期(志留紀—泥盆紀和晚二疊世)活動得到繼承和加強[2-3,17]。塔中隆起中西部地區(qū)走滑斷裂為左旋張扭性質，東部地區(qū)局部因受力變化等因素影響，表現(xiàn)為右旋性質[3]。

圖1 塔中隆起構造單元劃分(據文獻[14]修改)Fig.1 Structural units of the Tazhong Uplift(modified from reference[14])a.塔中隆起構造位置；b.塔中隆起斷裂和構造單元分布；c.北東-南西向構造剖面

系組厚度/m巖性構造期次石炭系泥盆系小海子組卡拉沙依組巴楚組0～6900～241細砂巖夾泥巖,粗砂巖泥巖,粉砂巖、細砂巖泥巖,灰?guī)r,石英砂巖細砂巖海西中期海西早期志留系奧陶系桑塔木組良里塔格組鷹山組蓬萊壩組0～5170～7480～10010～6970～1572泥質粉砂巖,泥巖巨厚層狀灰色泥巖藻粘結灰?guī)r,厚層生物骨架巖,厚層泥質灰?guī)r、泥晶灰?guī)r中-厚層狀白云質灰?guī)r灰質白云巖,白云質灰?guī)r加里東晚期加里東中期寒武系0～2918厚層白云巖為主加里東早期

本次研究以北西向的塔中Ⅰ號和塔中10號斷裂、北東向的中古15和塔中82走滑斷裂之間的奧陶系碳酸鹽巖儲層和相關的走滑斷裂為研究對象。

3 兩組走滑斷裂與巖溶儲層發(fā)育空間關系

塔中隆起奧陶系良里塔格組發(fā)育礁灘體儲層，而鷹山組則發(fā)育不整合風化殼巖溶型儲層。巖溶儲層的發(fā)育受到巖性-沉積相、古地貌-不整合巖溶和古構造-斷裂等因素的控制，各因素在不同層位、不同區(qū)域表現(xiàn)出不同程度的控制作用。前兩者可控制巖溶儲層的區(qū)域分布范圍，而斷裂因素則可以控制局部地區(qū)大型縫洞系統(tǒng)的發(fā)育。

3.1 均方根振幅屬性預測塔中巖溶儲層

根據各種地震屬性參數對碳酸鹽巖巖溶儲層的不同特征反應敏感性的不同，有多種地震參數可供儲層研究工作[21]。依照地震屬性優(yōu)化原則，優(yōu)選出對所預測儲層最敏感、屬性個數最少的地震屬性或地震屬性組合，來提高地震屬性的預測精度。在碳酸鹽巖巖溶儲層發(fā)育區(qū)，尤其是孔洞型儲層發(fā)育區(qū)，總體振幅強度會明顯高于非儲層發(fā)育區(qū)，振幅類屬性預測儲層最有效[21]。其中，均方根振幅屬性是反映縫洞型儲層的主要敏感性地震參數[22]，能很好地指示儲層的展布特征，且預測可靠性和信噪比相對較高。

為了驗證均方根振幅屬性在塔中奧陶系縫洞儲層預測中的有效性，對比中古8井鉆井資料、串珠狀反射特征以及均方根振幅屬性預測儲層的關系(圖2)。①中古8井自鷹山組頂界(Tg52)向深部發(fā)育強振幅的垂向復合型串珠狀反射，自Tg52向下發(fā)育長度約135 ms(圖2a)。②Tg52上下各30 ms提取的均方根屬性識別出中古8井周圍巖溶儲層發(fā)育(圖2b)，Tg52以下30～90 ms均方根振幅屬性也預測儲層發(fā)育(圖2c)。③鉆井在鷹山組遭遇了氣測升高、溢流、井漏、鉆具放空及無法測井等現(xiàn)象。首先，從良里塔格組底段開始，直至鷹山組6 145.58 m井底深度，因溢流、井漏嚴重無法開展測井工作。其次，6 129.00～6145.58 m井段放空16.58 m，放空過程中發(fā)生溢流0.9 m3，鉆井液累計漏失3 776.30 m3，表明縫洞儲層異常發(fā)育，而該井段是鷹山組頂界以下第一個串珠強反射的上半部分，該串珠從地震剖面時間段上剛好對應圖2b所示的均方根振幅屬性異常。最后，5 893.00～6 145.58 m井段未行改造措施試油，日產油約為160 m3,日產氣約為150 000 m3。中古8井的鉆井、串珠反射、均方根振幅屬性預測儲層的相互對比，以及研究區(qū)內其它大量鉆井的驗證，證實了均方根振幅屬性在塔中預測奧陶系縫洞儲層的有效性和可靠性。

圖2 塔中隆起中古8井鉆井資料、串珠狀地震反射與均方根振幅屬性預測儲層對比Fig.2 Comparison of reservoir prediction results from drilling data of Well ZG8,string beads seismic response and root mean square amplitude in the Tazhong Uplifta.中古8井發(fā)育的串珠狀地震反射；b.Tg52上、下各30 ms提取均方根屬性預測的巖溶儲層；c.Tg52以下30～90 ms提取均方根振幅屬性預測的巖溶儲層

圖3 塔中隆起奧陶系儲層與鷹山組斷裂分布疊合圖Fig. 3 Map of the Ordovician reservoir in the Tazhong Uplift with the faults in the Yingshan Formation overlappeda.奧陶系淺部儲層與斷裂分布；b.奧陶系中部儲層與斷裂分布；c.奧陶系深部儲層與斷裂分布

3.2 走滑斷裂與巖溶儲層平面分布關系

以研究區(qū)下奧陶統(tǒng)鷹山組斷裂分布圖為底圖，選取不同的時窗范圍，依據地震屬性優(yōu)化原則，用均方根振幅屬性分別對塔中奧陶系淺、中、深三層碳酸鹽巖儲層進行預測。對奧陶系淺部儲層，分析時窗選取在桑塔木組底面(Tg51地震反射界面)以下15 ms到良里塔格組底面(Tg52)以上30 ms(圖3a)。對奧陶系中部儲層，分析時窗為鷹山組頂的風化殼(Tg52)上、下各30 ms(圖3b)。對奧陶系深部儲層，分析時窗為鷹山組頂面風化殼(Tg52)以下30～90 ms(圖3c)。

對比奧陶系淺、中、深巖溶儲層預測結果發(fā)現(xiàn)：

1) 整體上，奧陶系淺部儲層連片性最好，呈片狀分布，與良里塔格組礁灘體沉積相有關。中部儲層呈片狀或條帶狀分布，分布范圍較廣，該層段的巖溶儲層包括塔中巖溶儲層較發(fā)育的良里塔格組底部與鷹山組頂部。深部巖溶儲層呈散點狀發(fā)育，相對較弱。前述表明均方根振幅屬性揭示的巖溶儲層特征符合塔中隆起目前的勘探認識。

2) 奧陶系淺、中、深部巖溶儲層在區(qū)域上主要圍繞包括塔中Ⅰ號斷裂帶和塔中10號斷裂帶在內的構造帶發(fā)育。這些區(qū)域是巖溶古地貌相對高部位和臺地邊緣沉積相的發(fā)育區(qū)，表明古地貌和沉積相等因素對巖溶儲層的區(qū)域分布具有控制作用[23]。但巖溶儲層并非沿塔中Ⅰ號帶和塔中10號帶周圍隨意分布，大量巖溶儲層主要繼承發(fā)育于北西向和北東向斷裂的交匯區(qū)域，特別是主干斷裂所夾持塊體的東北和西南對角區(qū)域，而塊體的中央區(qū)域，巖溶儲層則相對最不發(fā)育。這種現(xiàn)象在中古5塊體和中古10塊體的奧陶系深層最為明顯(圖3c)，巖溶儲層幾乎局限發(fā)育于塊體的東北和西南對角區(qū)域。這種現(xiàn)象并非古地貌和沉積相等因素所能解釋。將中古5塊體和中古10塊體的奧陶系深部巖溶儲層與鷹山組巖溶古地貌和沉積相疊合(圖4，圖5)，發(fā)現(xiàn)其沉積相和巖溶古地貌呈北西-南東向的條帶狀展布，每個塊體的西北角和東北角之間、西南角和東南角之間，沉積相和古地貌特征差異不大，但巖溶儲層發(fā)育規(guī)模差異較大，表明沉積相和古地貌之外的因素在具體控制每個塊體對角區(qū)域巖溶儲層的發(fā)育。走滑斷裂活動可以解釋這種現(xiàn)象：因為走滑斷裂活動導致其夾持塊體的對角區(qū)域形成局部應力拉張區(qū)，另一對角區(qū)域形成局部應力擠壓區(qū)，相較應力擠壓區(qū)，拉張區(qū)巖石更易拉張破裂成縫，提供溶蝕流體運移通道，同時也增加了流體與巖石的接觸面積，進而促進巖溶儲層的發(fā)育。

圖4 塔中隆起奧陶系深部儲層與鷹山組沉積相疊合圖(據文獻[23]修改)Fig.4 Map of the deep Ordovician reservoirs in the Tazhong Uplift with the Yingshan Formation sedimentary facies overlapped(modified from reference[23])

圖5 塔中隆起奧陶系深部儲層與巖溶古地貌疊合圖(古地貌據文獻[24]修改)Fig.5 Map of the deep Ordovician reservoirs in the Tazhong Uplift with the Yingshan Formation palaeogeomorphology overlapped(modified from reference[24])

3.3 走滑斷裂與巖溶儲層發(fā)育規(guī)模的關系

分別統(tǒng)計鉆井的測井解釋儲層厚度、鉆井液的漏失量與北東向主干走滑斷裂距離的關系，發(fā)現(xiàn)越靠近北東向主干走滑斷裂，奧陶系(鷹山組和良里塔格組)測井解釋的儲層厚度、鉆井液的漏失量均呈現(xiàn)增加的趨勢(圖6)，表明距離主干走滑斷裂越近，巖溶儲層的發(fā)育規(guī)模有增加的趨勢。

圖6 塔中隆起奧陶系鉆井巖溶儲層發(fā)育規(guī)模與走滑斷裂距離關系Fig. 6 Relationship between karst reservoir scale defined by well data and distance of well to strike slip fault in the Ordovician of the tazhong Uplifta.鉆井測井解釋儲層厚度與主干走滑斷裂距離關系；b.鉆井泥漿漏失量與主干走滑斷裂距離關系

塔中地區(qū)走滑斷裂活動與奧陶系巖溶儲層平面分布的關系以及與巖溶儲層縱向發(fā)育規(guī)模的相關性表明，走滑斷裂及其活動產生的局部應力區(qū)，與沉積相、古地貌因素一樣，是塔中隆起奧陶系巖溶儲層發(fā)育過程中的關鍵控制因素。局部地區(qū)的局部層段，如中古10塊體和中古5塊體的奧陶系深層，走滑斷裂在巖溶儲層發(fā)育過程中占據了主導的地位，其影響程度甚至超過了沉積相和古地貌等因素，故走滑斷裂及其伴生的相關活動是塔中隆起奧陶系巖溶儲層發(fā)育的控制因素之一，其對奧陶系深層巖溶儲層發(fā)育的控制作用更加明顯。下文將試論兩組走滑斷裂對巖溶儲層發(fā)育的控制機制。

4 走滑斷裂對巖溶儲層發(fā)育控制機制

4.1 斷裂和裂縫在巖溶儲層改造中的作用

碳酸鹽巖儲層溶蝕改造的過程，是多種內在和外在因素共同控制和作用的結果。前人研究認為，塔中隆起奧陶系碳酸鹽巖儲層主要受到沉積相、古地貌和不整合因素的控制[23-25]。此外，斷裂及其伴生裂縫因素也逐漸受到關注，楊海軍等[23]認為塔中隆起中-下奧陶統(tǒng)鷹山組巖溶風化殼儲層，不整合巖溶雖然控制了儲層的橫向展布，但埋藏溶蝕才是優(yōu)化儲集性能的關鍵，優(yōu)質儲層主要沿斷裂(包含走滑斷裂)和裂縫發(fā)育帶分布。劉忠寶等[26]則強調了裂縫在塔中奧陶系風化殼巖溶和埋藏巖溶的發(fā)育過程中具有控制作用，溶蝕孔洞與裂縫密切共生。前述表明斷裂(包含走滑斷裂)和伴生裂縫在塔中奧陶系巖溶儲層改造過程中是具有控制作用的。

對于斷裂和裂縫對巖溶儲層發(fā)育具有控制作用的原因，由于碳酸鹽巖基質本身滲透性相對較差，不利于流體的大規(guī)模流入和流出，進而溶蝕并改善儲層，但斷裂和裂縫可以大大改善碳酸鹽巖基質的滲透性能，在儲層巖溶過程中扮演了流體滲濾通道的角色。大氣淡水和深部流體(酸性流體、熱液)可以獲得運移通道，溶蝕碳酸鹽巖，使埋藏巖溶、熱液改造作用得以發(fā)生[23]，沒有斷裂及其裂縫帶的溝通，上述巖溶作用難以大規(guī)模推進和發(fā)展[27]。在巖溶發(fā)育過程中，多條裂縫相交處，更容易形成溶孔，而在多組斷裂交匯的地帶，往往能夠形成縫洞共生的優(yōu)質儲集層[26,28-29]，因為斷裂或裂縫的交叉切割，多期斷裂或裂縫的疊置發(fā)育，不僅降低了巖石的強度，更利于后期的碎裂破壞，同時也增加了巖溶滲濾通道以及流體與巖石的接觸面積，更利于巖溶作用的推進。

4.2 距離走滑斷裂越近裂縫越發(fā)育

斷裂會導致兩側巖層的破裂，裂縫自然增加，距離斷裂越近影響越強，裂縫越發(fā)育，走滑斷裂也不例外。利用FFA裂縫檢測相干技術，識別中古5塊體的鷹山組裂縫，獲得了鷹山組地震可識別裂縫的平面分布圖(圖7)。分別統(tǒng)計12個1 km×8 km條帶內裂縫的數量。結果顯示，距離主干走滑斷裂越近，鷹山組裂縫越發(fā)育，在距離主干走滑斷裂1.5～2.0 km之外，裂縫發(fā)育密度出現(xiàn)驟減的趨勢，反映出主干走滑斷裂對兩側地層裂縫化的影響范圍可能在1.5～2.0 km，范圍之外的裂縫多為區(qū)域構造因素影響。

4.3 應力拉張區(qū)裂縫發(fā)育

兩組走滑斷裂活動除了增加兩側地層裂縫的發(fā)育程度外，還會導致夾持塊體的對角區(qū)域產生的局部應力拉張區(qū)(圖8)，可發(fā)育小型的張斷裂[30]，也最容易發(fā)育張裂縫。因為巖石的抗壓應力強度遠遠大于抗張應力強度，抗剪應力強度則介于兩者之間[31]。如石灰?guī)r的單軸抗壓強度通常為30～250 MPa，而抗拉強度僅為5～25 MPa。因此，拉張較擠壓更容易使巖層產生破裂，故應力拉張區(qū)相對最容易產生裂縫。若早期存在裂縫，巖石的抗拉張強度會降至更低。

圖7 塔中隆起中古5塊體鷹山組裂縫分布特征Fig. 7 Fracture distribution characteristics of the Yingshan Formation in ZG5 block in the Tazhong Uplifta. FFA裂縫檢測技術識別的裂縫平面分布及裂縫統(tǒng)計分區(qū)；b.裂縫統(tǒng)計區(qū)的裂縫柱狀分布

圖8 走滑斷裂誘發(fā)局部拉張區(qū)發(fā)育模式(據文獻[30]修改)Fig.8 Development model of local extension areas induced by strike-slip faults (modified from reference[30])

4.4 走滑斷裂對巖溶儲層發(fā)育的控制機制

綜上所述，斷裂和裂縫在碳酸鹽巖儲層改造過程中起著流體通道的關鍵作用，控制巖溶作用的推進和發(fā)育，而北西向走滑-逆沖斷裂和北東向走滑斷裂將塔中隆起北斜坡切割為多個塊體。塊體的東北和西南對角區(qū)域不僅為北西向走滑-逆沖斷裂和北東向走滑斷裂所誘發(fā)裂縫帶的交匯區(qū)域，同時疊置了張裂縫發(fā)育區(qū)，成為塊體的裂縫密集區(qū)，具有占優(yōu)勢的溶蝕流體運移通道。此外，北西向的塔中Ⅰ號斷裂帶與北東向主干走滑斷裂交匯部位，被證實為油氣充注點[32-33]，同時也是深部溶蝕流體的注入點[9]，為塊體東北和西南對角區(qū)域的裂縫密集區(qū)帶來溶蝕流體，使之成為巖溶發(fā)育區(qū)(圖9)。

結合塔里木盆地周緣造山帶的演化歷史、塔中隆起走滑斷裂活動期次以及生排烴史，總結出走滑活動對塔中隆起巖溶儲層發(fā)育的控制過程。

1) 加里東中期Ⅰ幕(早奧陶世末期)

受古昆侖洋俯沖消減產生的強大擠壓應力，與西昆侖造山帶有關的斷裂系統(tǒng)逐漸開始發(fā)育，塔中隆起北西向斷裂逆沖活動[18,20]，北西走向的裂縫伴生發(fā)育，并控制形成西高東低的構造格局。隨后的中奧陶世，構造隆升得以繼續(xù)，下奧陶統(tǒng)鷹山組儲層遭受廣泛的剝蝕，發(fā)生大規(guī)模的不整合巖溶作用，風化殼型巖溶儲層廣泛發(fā)育。

2) 加里東中期Ⅱ幕(晚奧陶世末期)

古阿爾金洋俯沖消減閉合[18,20]，東南方向擠壓作用開始占據優(yōu)勢，塘古坳陷和塔中隆起東南部向西北凸起的弧形沖斷帶已經開始活動，導致塔中隆起東部強烈隆升，中西部地區(qū)北西向的逆沖斷層開始右旋壓扭(走滑)變形[14,17-19]，包括塔中Ⅰ號斷裂、塔中Ⅱ號斷裂、塔中10號斷裂的右旋壓扭變形，誘發(fā)基底薄弱帶發(fā)育北東向左旋走滑斷裂，北西向裂縫繼承發(fā)育，北東向伴生裂縫以及塊體的東北和西南對角區(qū)域張裂縫開始發(fā)育，為其后的溶蝕作用提供良好的滲濾通道。奧陶系儲層在桑塔木組泥巖沉積期處于淺埋藏階段，埋藏巖溶作用雖有發(fā)生，但較弱。

3) 加里東晚期—海西早期(晚志留世—中泥盆世)

來自東南方向的沖斷構造進一步加強，特別是中-晚志留世，塘古坳陷和塔中隆起東南部大規(guī)?；⌒螞_斷帶形成。中泥盆世阿爾金斷隆又強烈隆升[17]，使得塔中隆起中西部地區(qū)北西向右旋壓扭(走滑)斷裂活動、北東向左旋走滑斷裂活動得到繼承和加強，北東向和北西向的斷層伴生裂縫以及斷裂間塊體的對角區(qū)域張裂縫繼承發(fā)育。寒武系烴源巖在志留紀進入第一期排烴高峰期，酸性流體沿先期形成的斷裂和裂縫運移并溶蝕沿途的碳酸鹽巖儲層，第一期埋藏巖溶作用得以發(fā)生，該期巖溶作用全區(qū)分布，但溶蝕作用較弱[34]。

圖9 塔中隆起走滑斷裂與中古5、中古10塊體均方根振幅預測巖溶儲層關系Fig.9 Relationship between strike-slip faults and karst reservoirs predicted by seismic attribute of root mean square amplitude in ZG5 and ZG10 blocks in the Tazhong Uplifta.塊體位置；b.走滑斷裂與巖溶儲層關系

4) 海西晚期

受南天山洋閉合的影響，塔里木盆地的斷裂活動總體由盆地南部向北部遷移，導致南部的塔中隆起和塘古坳陷等地區(qū)斷裂活動微弱[18,20]，北西向斷裂的右旋壓扭變形變得微弱，北西向斷層的伴生裂縫和塊體對角區(qū)域張裂縫化作用減弱。但南天山洋的閉合，北東向的擠壓占據優(yōu)勢，少部分北東向走滑斷裂繼續(xù)活動斷至二疊系。塔中隆起中西部地區(qū)在二疊紀廣泛發(fā)生火山活動，巖漿熱液沿包括走滑斷裂和裂縫帶在內的通道上涌并改造圍巖儲層[35]。此外，寒武系烴源巖進入第二期排烴高峰期，奧陶系烴源巖也進入第一期排烴高峰期，巖漿熱液和酸性流體使得第二期埋藏巖溶作用得以大規(guī)模發(fā)生。

5) 喜馬拉雅期

寒武系烴源巖進入大規(guī)模生氣階段，而奧陶系烴源巖則進入大規(guī)模生油階段，酸性流體可以利用先期的運移通道，促進第三期埋藏巖溶作用的發(fā)生。第三期埋藏巖溶作用受走滑斷裂和裂縫發(fā)育的控制非常明顯，在走滑斷裂或塔中Ⅰ號、塔中10號斷裂帶附近較為發(fā)育，遠離走滑斷裂表現(xiàn)較弱。

5 結論

1) 利用均方根振幅屬性，對塔中隆起北斜坡三維地震采集區(qū)奧陶系淺、中、深部的碳酸鹽巖巖溶儲層進行預測，發(fā)現(xiàn)大量巖溶儲層繼承性分布于北西和北東斷裂所夾持塊體的東北和西南角區(qū)域，特別是中古5塊體、中古10塊體的奧陶系深部，這種現(xiàn)象尤為明顯。

2) 沉積相和古地貌等因素無法解釋中古5和中古10塊體的巖溶儲層分布現(xiàn)象，分析認為走滑斷裂活動及其誘發(fā)局部應力區(qū)導致了這種現(xiàn)象。因為北西向斷裂的右旋壓扭活動，誘發(fā)北東向斷裂的左旋走滑運動，而兩組斷裂活動導致其東北和西南、西北和東南區(qū)域分別形成局部應力拉張區(qū)、局部應力擠壓區(qū)，應力拉張區(qū)更易拉張破裂并發(fā)育裂縫。此外，應力拉張區(qū)還處于北東向、北西向斷裂的交匯區(qū)域，交錯疊加了斷裂誘發(fā)的裂縫帶，成為裂縫密集區(qū)。裂縫提供溶蝕流體通道的同時，也增加了流體與巖石的接觸面積，使得塊體的東北和西南角區(qū)域巖溶儲層異常發(fā)育。研究表明，走滑斷裂是塔中隆起巖溶儲層發(fā)育的控制因素之一。

3) 加里東中期Ⅰ幕，塔中隆起北西向斷裂開始逆沖活動，北西向裂縫伴生發(fā)育。加里東中期Ⅱ幕，北西向逆斷層開始右旋壓扭活動，并誘發(fā)北東向左旋走滑斷裂活動，走滑活動相關的裂縫開始發(fā)育。加里東晚期—海西早期，壓扭、走滑和伴生裂縫的發(fā)育得到繼承和加強，并發(fā)生了第一期大規(guī)模埋藏巖溶作用。海西晚期，走滑斷裂活動及伴生變形開始減弱，但巖漿熱液主導的第二期埋藏巖溶作用得以發(fā)生。喜馬拉雅期，第三期埋藏巖溶作用沿走滑斷裂和裂縫帶發(fā)生。

4) 塔中隆起中西部奧陶系深層的巖溶儲層預測和油氣勘探可多關注北西向和北東向走滑斷裂的交匯區(qū)域，特別是兩者所夾持塊體的東北和西南角區(qū)域(局部應力拉張區(qū))。

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(編輯 張玉銀)

Controlling mechanism of two strike-slip fault groups on the development of the Ordovician karst reservoirs in the Tazhong Uplift,Tarim Basin

Zhang Yanping1,Lyu Xiuxiang2,3,Yu Hongfeng4,Jing Bing4,Zhang Chunlin1,Cai Jun1

(1.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2.CollegeofGeoscience,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;3.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;4.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChinaTarimOilFieldCompany,Korla,Xinjiang841000,China)

Controlling mechanisms of strike-slip faults on development of the Ordovician karst reservoirs in the Tazhong Uplift,Tarim Basin are poorly understood.Seismic attribute of root mean square amplitude was used to predict karst reservoir distribution in the shallow,middle and deep Ordovician on the North Slope of Tazhong Uplift.The results show that most of the karst reservoirs distribute with inheritance in the northeastern and southwestern ends of blocks which are bounded by the NW- and NE-trending faults,especially the deep Ordovician in ZG5 and ZG10 blocks.Such distribution characteristics cannot be interpreted by sedimentary facies and palaeogeomorphology,while strike-slip fault activity could provide a possible interpretation: Right-lateral compress-shear activity of the NW-trending faults induces left-lateral strike-slip activity of the NE-trending faults.The northeastern and southwestern ends of blocks bounded by the NW- and NE-trending faults are located in the intersection area of the NW- and NE-trending faults,where crossed fracture zones induced by faults are well developed.In addition,the strike-slip movements led to local extension in the northeastern and southwestern ends of blocks,while local compression in the northwestern and southeastern ends.Extensional fracturing of rock in local extension area is much easier than compressional fracturing of rock in local compression area for that the tensile strength of rock is much smaller than its compressive strength.The extensional fractures provide migration pathway to dissolution fluid and increases contact area of dissolution fluid and rock,so the northeastern and southwestern ends of blocks have well developed karst reservoirs.The research suggests that the strike-slip fault is one of controlling factors on development of karst reservoirs in the Tazhong Uplift.

strike slip fault,karst reservoir,carbonate rock,Ordovician,Tazhong Uplift

0253-9985(2016)05-0663-11

10.11743/ogg20160506

2016-04-06;

2016-06-06。

張艷萍(1977—)，女，博士，油氣藏形成與分布、地震資料解釋。E-mail:zhyphh@163.com。

簡介：呂修祥(1963—)，男，教授、博士生導師，油氣藏形成與分布。E-mail:luxx@cup.edu.cn。

國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃(973計劃)項目(2012CB214804)；國家自然科學基金項目(41372146，41572100)。

TE121.2

A