塔里木盆地古城—肖塘地區(qū)寒武系—奧陶系碳酸鹽臺(tái)地類(lèi)型、差異演化過(guò)程及油氣地質(zhì)意義

劉藝妮，胡明毅，張三

（長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100）

0 引言

20世紀(jì)50—70年代，在石油工業(yè)的推動(dòng)下，現(xiàn)代碳酸鹽沉積理論逐漸形成和完善，古老海相碳酸鹽巖沉積研究取得了巨大發(fā)展[1-2]，其中尤以 Wilson[3]的碳酸鹽沉積標(biāo)準(zhǔn)相模式影響深遠(yuǎn)，其將碳酸鹽巖沉積環(huán)境劃分為碳酸鹽臺(tái)地、臺(tái)緣和深水 3個(gè)大的相區(qū)、9個(gè)相帶，并建立了碳酸鹽臺(tái)地的沉積標(biāo)準(zhǔn)相模式，得到廣泛認(rèn)可與引用[4-5]。20世紀(jì)80年代人們逐漸認(rèn)識(shí)到構(gòu)造背景和海平面變化對(duì)碳酸鹽巖沉積具有重要的影響，相繼提出了碳酸鹽緩坡、鑲邊臺(tái)地、孤立臺(tái)地的概念[6]，且隨著生物礁丘的發(fā)育，碳酸鹽緩坡可以演變?yōu)殍傔吪_(tái)地，而海平面上升或構(gòu)造沉降又可促使鑲邊臺(tái)地向緩坡的轉(zhuǎn)化[7]。中國(guó)沉積學(xué)者在引進(jìn)這些相模式的同時(shí)，結(jié)合中國(guó)古海域發(fā)育特點(diǎn)建立了相應(yīng)的碳酸鹽巖綜合相模式，極大地推動(dòng)了塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、揚(yáng)子克拉通海相油氣勘探進(jìn)程[8-10]。

隨著塔里木盆地塔中奧陶系臺(tái)緣生物礁油氣田、四川盆地普光、元壩和安岳臺(tái)緣礁灘氣田的勘探成功，人們逐漸認(rèn)識(shí)到相對(duì)高能的臺(tái)緣區(qū)（淺水臺(tái)地向深水盆地過(guò)渡地帶）是碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的有利相帶，而這種相控型碳酸鹽臺(tái)緣帶勘探潛力取決于臺(tái)地類(lèi)型、丘（礁）、灘的規(guī)模[11-12]。古城—肖塘地區(qū)位于塔里木盆地下古生界塔西臺(tái)地向塔東盆地的過(guò)渡部位，發(fā)育大型丘灘建隆臺(tái)緣結(jié)構(gòu)[13-14]，且經(jīng)歷了不同類(lèi)型臺(tái)地的相互演變，發(fā)育碳酸鹽緩坡云化灘和鑲邊臺(tái)地臺(tái)緣丘灘兩類(lèi)重要儲(chǔ)集層[15-17]。研究區(qū)南部古城地區(qū)GC6、GC8、GC9等井相繼于奧陶系鷹山組云化灘相白云巖儲(chǔ)集層獲高產(chǎn)油流，實(shí)現(xiàn)了奧陶系碳酸鹽巖油氣勘探的重大突破[14]；CT1、CT2、CT3等井分別鉆遇巨厚寒武系臺(tái)緣丘灘體，且均見(jiàn)到良好的氣測(cè)顯示，證實(shí)了寒武系具有巨大油氣潛力[18]。然而，同為臺(tái)地—盆地過(guò)渡區(qū)的研究區(qū)北部肖塘地區(qū)一直未取得突破。近期研究發(fā)現(xiàn)，肖塘地區(qū)和古城地區(qū)寒武系—奧陶系臺(tái)地類(lèi)型和沉積發(fā)育特征、尤其是臺(tái)地演化過(guò)程存在明顯的差異，導(dǎo)致該區(qū)儲(chǔ)集體分布發(fā)育和油氣富集存在明顯的不同。因此，本文利用研究區(qū)最新的鉆井巖心、薄片、測(cè)井及地震資料，開(kāi)展精細(xì)的碳酸鹽巖巖相及地震相分析，明確不同碳酸鹽臺(tái)地特征及識(shí)別標(biāo)志，剖析古城—肖塘地區(qū)臺(tái)緣結(jié)構(gòu)發(fā)育特征、臺(tái)地差異演化過(guò)程，結(jié)合研究區(qū)及鄰區(qū)最新勘探進(jìn)展及測(cè)試數(shù)據(jù)，明確有利儲(chǔ)集體類(lèi)型及分布，為塔里木盆地碳酸鹽臺(tái)盆過(guò)渡區(qū)油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景

古城—肖塘地區(qū)位于塔里木盆地塔中隆起、滿(mǎn)西低凸起與滿(mǎn)加爾凹陷之間（見(jiàn)圖 1a、圖 1b），發(fā)育厚度達(dá)數(shù)千米的碳酸鹽巖地層[19]。自下而上依次為下寒武統(tǒng)泥頁(yè)巖、泥晶灰?guī)r、砂屑白云巖及石膏質(zhì)白云巖組合，中寒武統(tǒng)泥晶白云巖、藻白云巖、砂屑白云巖與石膏質(zhì)白云巖組合，上寒武統(tǒng)泥晶白云巖、砂屑白云巖及藻白云巖組合，下奧陶統(tǒng)泥晶白云巖與砂屑白云巖組合，中奧陶統(tǒng)砂屑灰?guī)r與泥晶灰?guī)r組合，上奧陶統(tǒng)泥灰?guī)r、泥巖及粉砂質(zhì)泥巖組合（見(jiàn)圖1c）。

圖1 塔里木盆地構(gòu)造圖（a）、古城—肖塘地區(qū)構(gòu)造位置圖（b）和寒武系—奧陶系綜合柱狀圖（c）

早寒武世初期受柯坪運(yùn)動(dòng)的影響，塔里木盆地形成南北分異構(gòu)造格局，南部強(qiáng)烈隆起形成塔南隆起，北部形成以滿(mǎn)加爾凹陷為沉積中心的馬蹄形深水富泥質(zhì)碳酸鹽緩坡沉積，發(fā)育 1套暗色泥頁(yè)巖層，為優(yōu)質(zhì)烴源巖；之后隨著海平面逐漸下降，沉積了 1套碳酸鹽巖與膏鹽巖互層結(jié)構(gòu)，與下伏烴源巖共同構(gòu)成塔里木盆地良好的生儲(chǔ)蓋組合[20-22]。中寒武世，塔里木盆地逐漸演化為碳酸鹽鑲邊臺(tái)地沉積，出現(xiàn)“西臺(tái)東盆”沉積格局，古城—肖塘地區(qū)即位于臺(tái)緣—盆地過(guò)渡帶區(qū)，發(fā)育大型菌藻類(lèi)生物丘灘體，構(gòu)成了連綿數(shù)百公里的臺(tái)緣高能帶[23-24]；正是由于該高能帶的障壁作用，塔西臺(tái)地逐漸由開(kāi)闊臺(tái)地演變?yōu)檎舭l(fā)臺(tái)地，沉積大范圍的膏鹽巖層與白云巖互層結(jié)構(gòu)，形成了良好的鹽間儲(chǔ)蓋組合[25]。而塔東坳陷區(qū)仍以暗色泥巖及泥灰?guī)r深水沉積為主，成為重要的烴源灶[11,14]。晚寒武世，發(fā)育繼承性沉積，以鑲邊碳酸鹽臺(tái)地沉積為主[24]；至晚寒武世末期，受中昆侖板塊俯沖影響，塔西臺(tái)地局部構(gòu)造抬升，古城—肖塘地區(qū)臺(tái)緣丘灘體及臺(tái)內(nèi)灘遭受暴露剝蝕，形成大量溶蝕孔洞，成為重要儲(chǔ)集空間類(lèi)型[18,25-27]。早奧陶世，伴隨著新一輪海侵，塔里木盆地沉積格局逐漸演變?yōu)檫h(yuǎn)端變陡的碳酸鹽緩坡沉積，發(fā)育大量云化灘儲(chǔ)集層，成為古城地區(qū)奧陶系主要油氣產(chǎn)層[28-29]；中奧陶世，區(qū)域擠壓應(yīng)力逐漸增強(qiáng)，塔中地區(qū)強(qiáng)勢(shì)崛起，塔西臺(tái)地逐漸演變?yōu)槿蹊傔吿妓猁}臺(tái)地，沉積巨厚致密灰?guī)r[26]；晚奧陶世，海平面快速上升，早期碳酸鹽臺(tái)地遭受淹沒(méi)，塔里木盆地發(fā)育淹沒(méi)臺(tái)地相和混積陸棚相泥質(zhì)沉積，其與中奧陶統(tǒng)致密灰?guī)r組合構(gòu)成了塔里木盆地下古生界重要蓋層[17,30]。

2 碳酸鹽臺(tái)地類(lèi)型和沉積特征

基于巖心和薄片精細(xì)觀察，結(jié)合地震資料解釋和地震相分析表明，塔里木盆地古城—肖塘地區(qū)寒武系—奧陶系碳酸鹽巖沉積環(huán)境主要為碳酸鹽緩坡和鑲邊臺(tái)地，據(jù)結(jié)構(gòu)形態(tài)，可將緩坡進(jìn)一步分為均斜緩坡和遠(yuǎn)端變陡緩坡，遠(yuǎn)端變陡的緩坡在深水坡折帶下部可見(jiàn)富含深水斜坡相碎屑的重力流沉積（見(jiàn)表 1、圖 2）。鑲邊臺(tái)地是以斜坡上角度突變處為界，沿陸棚邊緣發(fā)育高能擾動(dòng)帶的淺水臺(tái)地，其向海方向發(fā)育坡度明顯變陡的斜坡相帶，繼而過(guò)渡到深水盆地區(qū)，其臺(tái)緣帶發(fā)育連續(xù)帶狀分布的臺(tái)緣生物丘灘建隆，臺(tái)內(nèi)多發(fā)育局限的膏鹽湖沉積，臺(tái)地前緣斜坡—盆地區(qū)易發(fā)育由淺水地帶搬運(yùn)來(lái)的重力流沉積。碳酸鹽緩坡是一平緩斜坡的淺水陸棚，其地形坡度總體較為平緩，坡度一般小于 1°，高能帶位于近岸地帶，不發(fā)育大型連續(xù)帶狀的丘灘建隆及大面積膏鹽湖。

表1 不同類(lèi)型碳酸鹽臺(tái)地主要沉積特征及識(shí)別標(biāo)志

2.1 鑲邊臺(tái)地沉積特征

基于古城地區(qū)高精度三維地震數(shù)據(jù)，編制了過(guò)井剖面 AA′，依據(jù)鉆井分層數(shù)據(jù)標(biāo)定地震解釋層位，建立研究區(qū)地層格架，繼而采用層拉平技術(shù)，對(duì)不同類(lèi)型臺(tái)地沉積特征進(jìn)行精細(xì)解釋?zhuān)ㄒ?jiàn)圖2、圖3）。

圖2 不同類(lèi)型碳酸鹽臺(tái)地地震響應(yīng)特征（剖面位置見(jiàn)圖1）

圖3 古城—肖塘地區(qū)不同類(lèi)型碳酸鹽臺(tái)地測(cè)井響應(yīng)特征（GR—自然伽馬；Rt—地層電阻率；剖面位置見(jiàn)圖1）

如圖2a所示，將下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組標(biāo)志層（T90）拉平，中—上寒武統(tǒng)具明顯的鑲邊臺(tái)地特征。GC7井至GC4井之間，自下而上依次于浪基面與海平面之間發(fā)育進(jìn)積型相互疊置的大型菌藻類(lèi)微生物丘灘體，其丘灘體長(zhǎng)度為7～10 km，厚度可達(dá)600 m，形成構(gòu)造相對(duì)凸起的臺(tái)緣建隆，因其相對(duì)凸起，常易遭受準(zhǔn)同生期暴露溶蝕及后期抬升巖溶作用，溶蝕孔洞發(fā)育。如CT1井于6 742.8 m鉆遇近500 m厚上寒武統(tǒng)下丘里塔格群丘灘體（未鉆穿），測(cè)井表現(xiàn)為齒狀中—低自然伽馬、箱型低電阻率特征（見(jiàn)圖3），地震呈大型丘狀雜亂弱反射特征（見(jiàn)圖2a），巖心、薄片顯示其巖性主要為表附菌枝狀藻白云巖且溶蝕孔洞發(fā)育（見(jiàn)圖 4a、圖4b）。位于CT1井北東2.6 km處的CT2井于6 621.5 m鉆遇下丘里塔格群臺(tái)緣丘灘體（未鉆穿），其巖性同樣為表附菌枝狀藻白云巖（見(jiàn)圖 4c、圖 4d）。GC4井以東地層驟然減薄，發(fā)育坡度達(dá) 56.8°的坡折帶——斜坡相區(qū)，繼而逐漸過(guò)渡到相對(duì)平緩的深水盆地相區(qū)，其地震表現(xiàn)為同相軸連續(xù)層狀強(qiáng)反射特征，明顯不同于臺(tái)緣帶雜亂反射。然而如此高陡的臺(tái)緣—斜坡組合結(jié)構(gòu)極易因微弱的地震等構(gòu)造活動(dòng)而發(fā)生滑塌，導(dǎo)致高聳的臺(tái)緣丘灘體沿坡折帶滑塌形成深水重力流沉積，其地震反射表現(xiàn)為層狀強(qiáng)反射背景中雜亂弱反射透鏡體，易于識(shí)別。如位于臺(tái)緣斜坡帶上的GC4井，鉆井巖心資料揭示，其于6 508.32 m鉆遇角礫狀白云巖，瀝青充填礫間孔隙，且發(fā)育瀝青收縮孔隙及殘余粒內(nèi)溶孔（見(jiàn)圖4e、圖4f），角礫成分為表附菌枝狀藻白云巖，分選磨圓差，具滑塌堆積特征，屬斜坡重力流沉積；測(cè)井解釋6 449.2～6 600.0 m均為滑塌角礫狀白云巖（未鉆穿），表現(xiàn)為齒狀低伽馬、鋸齒狀低電阻特征，地震表現(xiàn)出層狀雜亂弱反射特征，明顯不同于上下層狀強(qiáng)反射（見(jiàn)圖2a、圖3）。

圖4 古城—肖塘地區(qū)寒武系—奧陶系不同類(lèi)型碳酸鹽臺(tái)地沉積特征

GC7井以西地區(qū)構(gòu)造平緩，地層厚度穩(wěn)定，局部零星發(fā)育相對(duì)凸起的丘型顆粒灘，為臺(tái)內(nèi)灘，同樣易遭受準(zhǔn)同生期白云石化及暴露溶蝕。如GC7井于6 762.5 m鉆遇82 m臺(tái)內(nèi)灘，巖心薄片顯示其巖性為殘余砂屑結(jié)構(gòu)粗—中晶白云巖及細(xì)晶白云巖，且晶間孔及溶孔發(fā)育（見(jiàn)圖 4g、圖 4h），測(cè)井表現(xiàn)為齒狀低伽馬、鋸齒狀低電阻特征（見(jiàn)圖3），地震顯示為相對(duì)凸起的丘狀—亞平行弱反射特征（見(jiàn)圖2a）。

2.2 緩坡臺(tái)地沉積特征

同樣基于古城地區(qū)AA′過(guò)井剖面，將蓬萊壩組底界（T80）拉平。結(jié)果顯示，中—下奧陶統(tǒng)厚度自西向東出現(xiàn)減薄趨勢(shì)，且在GC4井以東地區(qū)地層驟然減?。ㄒ?jiàn)圖2b），自陡坡帶以西剖面長(zhǎng)度63 km，坡降0.24 s，約720 m，計(jì)算坡度約0.68°，小于1°，即呈一遠(yuǎn)端變陡的緩坡結(jié)構(gòu)。鉆井揭示，在該緩坡上鉆遇大量云化灘及顆?；?guī)r灘，呈退積型相互疊置，規(guī)模不等，長(zhǎng)為100～1 500 m，厚為30～200 m。其中云化灘巖性以殘余砂屑結(jié)構(gòu)粗—中晶白云巖為主，主要分布在近岸帶（淺緩坡）平均海平面附近，準(zhǔn)同生期易出露水面遭受大氣淡水溶蝕，溶蝕孔洞發(fā)育（見(jiàn)圖4i）；顆?；?guī)r灘主要分布在平均浪基面附近，發(fā)育塊狀亮晶砂屑灰?guī)r、亮晶鮞?；?guī)r及泥—亮晶細(xì)砂—粉屑灰?guī)r，不易暴露，溶蝕孔隙欠發(fā)育[28]。

GC10井于 6 698.5～6 869.8 m 鉆遇蓬萊壩組171.3 m厚云化灘，巖心薄片顯示其巖性為殘余砂屑結(jié)構(gòu)的細(xì)—中晶白云巖，溶蝕孔洞及晶間孔發(fā)育（見(jiàn)圖4j），地震表現(xiàn)為相對(duì)凸起的丘型雜亂弱反射特征（見(jiàn)圖2b），預(yù)測(cè)丘灘長(zhǎng)約4.3 km。CT1井分別于6 126.2 m和 6 322.4 m分別鉆遇鷹四段 136.6 m和蓬萊壩組143.9 m厚淺緩坡顆粒灘，發(fā)育亮晶鮞?；?guī)r（見(jiàn)圖4k），測(cè)井曲線(xiàn)為低平自然伽馬、箱型中—低電阻特征（見(jiàn)圖3），地震剖面表現(xiàn)為寬緩丘型雜弱反射特征（見(jiàn)圖2）。另外，GC7井于5 920.3 m鉆遇上奧陶統(tǒng)16.2 m厚的深緩坡風(fēng)暴灘，巖性為泥—亮晶含礫屑灰?guī)r，其中礫石成分主要為低能環(huán)境泥晶灰?guī)r（見(jiàn)圖4l）；測(cè)井曲線(xiàn)為低伽馬、中—低電阻特征（見(jiàn)圖3），由于厚度較薄，在地震中響應(yīng)不明顯，可隱約表現(xiàn)出相對(duì)凸起丘狀形態(tài)（見(jiàn)圖2b）。

值得注意的是，圖2a顯示在將T90標(biāo)志層拉平后，下寒武統(tǒng)表現(xiàn)出緩坡特點(diǎn)，其地層厚度自西向東依次減薄，并未出現(xiàn)突變帶，即為一均斜緩坡臺(tái)地。地震上可以看出在GC10井處出現(xiàn)丘狀—亞平行反射特征，推測(cè)其為淺緩坡云化灘。目前研究區(qū)內(nèi)對(duì)于該類(lèi)型臺(tái)緣結(jié)構(gòu)尚未有鉆井揭示，然而塔中地區(qū)的中深 1井和塔北地區(qū)輪探 1井均已鉆遇下寒武統(tǒng)均斜緩坡云化灘儲(chǔ)集層，并取得可喜成果[22,25]。

綜上所述，不同碳酸鹽臺(tái)地發(fā)育不同的沉積組合，表現(xiàn)出不同的地質(zhì)-地球物理響應(yīng)特征。碳酸鹽緩坡以發(fā)育近岸帶孤立分布的顆?；?guī)r灘、云化灘為特征，鑲邊臺(tái)地以發(fā)育臺(tái)緣帶連續(xù)分布相互疊置的大型丘灘為特征；斜坡—盆地相層狀連續(xù)強(qiáng)反射末端的大型丘狀雜亂弱反射是鑲邊臺(tái)地臺(tái)緣丘灘體的重要地震響應(yīng)特征，也是區(qū)分碳酸鹽緩坡與鑲邊臺(tái)地的重要標(biāo)志；與高陡臺(tái)緣帶毗鄰的斜坡—盆地相層狀強(qiáng)反射背景中的雜亂弱反射透鏡體是滑塌重力流識(shí)別的重要標(biāo)志；臺(tái)內(nèi)相對(duì)凸起的丘型亞平行弱反射是臺(tái)內(nèi)顆粒灘及云化灘的重要識(shí)別標(biāo)志。

3 研究區(qū)臺(tái)緣結(jié)構(gòu)和臺(tái)地差異演化過(guò)程

3.1 臺(tái)緣結(jié)構(gòu)及縱向演變與疊置特征

依據(jù)古城—肖塘地區(qū)豐富的二維地震測(cè)線(xiàn)數(shù)據(jù)，在井震結(jié)合基礎(chǔ)上，自南向北對(duì)橫切下古生界臺(tái)緣帶的地震測(cè)線(xiàn)逐條解釋?zhuān)l(fā)現(xiàn)研究區(qū)南部和北部寒武系—奧陶系臺(tái)緣結(jié)構(gòu)存在明顯差異（見(jiàn)圖5）。

圖5 研究區(qū)寒武系—奧陶系南北臺(tái)緣結(jié)構(gòu)剖面特征（剖面位置見(jiàn)圖1）

下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖沉積厚度自西向東均逐漸減小，為均斜緩坡結(jié)構(gòu)，發(fā)育云化灘，且灘體規(guī)模自南向北依次增大。

中—上寒武統(tǒng)碳酸鹽巖沉積厚度整體西厚東薄，且中間發(fā)育厚度較大的丘灘建隆，為鑲邊臺(tái)地結(jié)構(gòu)。其發(fā)育5期大型臺(tái)緣生物丘灘及臺(tái)內(nèi)灘，且自南向北5期丘灘體逐漸由進(jìn)積向弱加積—弱進(jìn)積轉(zhuǎn)變，其中南部呈進(jìn)積型排列，北部呈弱加積—弱進(jìn)積疊置，反映該期南部古地形較北部緩，同一海平面下降背景下南部臺(tái)緣丘灘橫向遷移距離大。第③、④、⑤期丘灘體頂部均存在不同程度的缺失，表明其經(jīng)受了不同程度的剝蝕作用，且在其斜坡帶內(nèi)部和地層界面處均發(fā)育多期重力流沉積。自南向北，其剝蝕程度依次加大，而重力流發(fā)生頻率逐漸增大。由此可見(jiàn)研究區(qū)重力流沉積成因既可能與同沉積期的地震、風(fēng)暴誘導(dǎo)相關(guān)，也可能與沉積后期的構(gòu)造抬升、暴露剝蝕相關(guān)。如圖5a顯示，研究區(qū)南部?jī)H第③、④期丘灘體頂部遭受明顯暴露剝蝕與溶蝕作用，且其斜坡帶伴生發(fā)育 1期重力流沉積，而第⑤期丘灘體形態(tài)完整并未缺失，未發(fā)生規(guī)模暴露剝蝕。研究區(qū)中部第③、④期丘灘體遭受明顯剝蝕，其斜坡帶發(fā)育 1期較大規(guī)模重力流沉積，而第⑤期丘灘體頂部也存在少量缺失（見(jiàn)圖 5b）。北部第③、④、⑤期丘灘體均遭受明顯剝蝕，導(dǎo)致相對(duì)凸起的臺(tái)緣帶厚度驟減，而具有層狀連續(xù)強(qiáng)反射特征的較低的斜坡—盆地區(qū)地層厚度較大，表明其經(jīng)歷了大規(guī)模不均衡抬升。同時(shí)在其斜坡帶發(fā)育多期重力流沉積，且規(guī)模明顯增大（見(jiàn)圖5c）。

下奧陶統(tǒng)研究區(qū)各段碳酸鹽臺(tái)地結(jié)構(gòu)類(lèi)型存在差異。南部為遠(yuǎn)端變陡型緩坡，陡坡帶以東地層驟然變薄，以西仍為平緩單斜，且在近岸帶發(fā)育退積型臺(tái)內(nèi)灘，如GC16井區(qū)附近的云化灘（見(jiàn)圖5a）；中部為發(fā)育兩期臺(tái)緣丘灘建隆的鑲邊臺(tái)地結(jié)構(gòu)，丘灘體呈退積型疊置，且形態(tài)完整，未見(jiàn)剝蝕現(xiàn)象（見(jiàn)圖5b）；北部為發(fā)育3期退積型丘灘建隆的鑲邊臺(tái)地結(jié)構(gòu)，丘灘體未見(jiàn)剝蝕，不發(fā)育斜坡重力流沉積（見(jiàn)圖5c）。中奧陶統(tǒng)碳酸鹽沉積西厚東薄，不發(fā)育臺(tái)緣丘灘建隆，即南北均為遠(yuǎn)端變陡緩坡結(jié)構(gòu)。

3.2 古地貌和臺(tái)緣帶平面分布及遷移特征

基于研究區(qū)豐富的二維地震資料及統(tǒng)計(jì)插值技術(shù)，依據(jù)殘厚法[15]，恢復(fù)出寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)地貌（見(jiàn)圖 6）。結(jié)果顯示，古城—肖塘地區(qū)早寒武世末期為一西高東低、北高南低的斜坡，其與該期碳酸鹽緩坡結(jié)構(gòu)一致（見(jiàn)圖6a）。中寒武世繼承了早期西高東低的地貌格局，且研究區(qū)中部出現(xiàn)1條長(zhǎng)達(dá)436 km、寬為7～10 km貫穿南北的地貌高帶，其與該期碳酸鹽鑲邊臺(tái)地結(jié)構(gòu)一致，其中MC1井西側(cè)的高帶恰巧對(duì)應(yīng)著微生物丘灘建隆構(gòu)造（見(jiàn)圖6b）。晚寒武世地貌格局仍為西高東低，其中的古地貌高帶明顯向東遷移至MC1井區(qū)，且北部的丘灘體建隆寬度為28～35 km，明顯大于南部20～25 km的寬度，可能與該期南北臺(tái)緣結(jié)構(gòu)差異相關(guān)（見(jiàn)圖6c）。

早奧陶世，在西高東低的背景下，南北構(gòu)造格局出現(xiàn)了差異，研究區(qū)南部的中部高帶消失，轉(zhuǎn)為向東南傾斜的緩坡，且向東南方向出現(xiàn)了構(gòu)造急劇降低的陡坡帶，與該期南部遠(yuǎn)端變陡緩坡結(jié)構(gòu)一致；研究區(qū)北部仍繼承性發(fā)育古地貌高帶，且高帶寬度略有減?。ㄒ?jiàn)圖6d）。中奧陶世，研究區(qū)內(nèi)中部高帶徹底消失，呈一遠(yuǎn)端變陡的西傾緩坡（見(jiàn)圖6e）。

圖6 古城—肖塘地區(qū)寒武紀(jì)—中奧陶世古地貌圖

3.3 臺(tái)地差異演化過(guò)程

早古生代正值羅迪尼亞大陸裂解—岡瓦納大陸匯聚之際，寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)塔里木板塊經(jīng)歷了伸展—聚斂的構(gòu)造演化旋回，而這種構(gòu)造旋回體制具有很強(qiáng)的不均一性，導(dǎo)致海平面的多期升降變化[26]。早寒武世，塔里木地區(qū)海平面在經(jīng)歷了大規(guī)模上升后保持在相對(duì)較高水平[6]，此時(shí)古城—肖塘地區(qū)為一整體西高東低、北高南低的大型碳酸鹽緩坡，圍繞近岸帶發(fā)育零散分布的云化灘和顆粒灰?guī)r灘等高能顆粒灘，其中北部發(fā)育淺緩坡云化灘，南部發(fā)育水下顆粒灰?guī)r灘（見(jiàn)圖7、圖8a）。隨著海平面高頻震蕩，北部云化灘極易暴露而發(fā)生準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕作用，發(fā)育溶蝕孔隙，而南部顆粒灰?guī)r灘因處于水下一定深度，不易暴露溶蝕，溶蝕孔隙欠發(fā)育。

中寒武世，隨著海平面緩慢下降，大量菌藻類(lèi)微生物聚集在淺水高能的淺緩坡近岸帶，逐漸形成連續(xù)分布的帶狀碳酸鹽巖建隆，實(shí)現(xiàn)了碳酸鹽緩坡向鑲邊臺(tái)地的轉(zhuǎn)化（見(jiàn)圖8b）。由于北部地形坡度大于南部，在相同的海退背景中，南部臺(tái)緣帶發(fā)育兩期相對(duì)平緩的進(jìn)積型丘灘，而北部發(fā)育兩期相對(duì)高聳的弱加積—進(jìn)積型丘灘。如此疊置結(jié)構(gòu)，使南北臺(tái)緣結(jié)構(gòu)在形態(tài)和坡度上的差異不斷加劇。當(dāng)海平面小幅度下降時(shí)，北部丘灘更易出露水面發(fā)生大氣淡水溶蝕作用，形成大量溶蝕孔洞（見(jiàn)圖7）。

晚寒武世早—中期，研究區(qū)繼承性的發(fā)育了第③、④期丘灘，北部為相對(duì)高聳的加積—進(jìn)積型鑲邊臺(tái)地，南部為仍為相對(duì)平緩的進(jìn)積型鑲邊臺(tái)地。而后由于中昆侖的強(qiáng)烈俯沖，塔西臺(tái)地發(fā)生規(guī)模抬升[21]，導(dǎo)致南北臺(tái)緣第③、④期丘灘體均遭受暴露剝蝕與溶蝕作用，形成大量溶蝕孔洞，同時(shí)在前緣斜坡—盆地區(qū)發(fā)育1期富含丘灘碎屑的滑塌重力流沉積，且高陡的北部臺(tái)緣斜坡帶重力流沉積規(guī)模明顯大于南部。該階段末期構(gòu)造漸趨穩(wěn)定，南北臺(tái)緣帶繼承性發(fā)育了第⑤期丘灘體（見(jiàn)圖7）。

晚寒武世晚期，塔西臺(tái)地再次抬升[26]，導(dǎo)致研究區(qū)南北發(fā)生差異抬升。北部發(fā)生大規(guī)模抬升，使第③、④、⑤期丘灘自上而下依次遭受?chē)?yán)重剝蝕與溶蝕，近乎夷平，形成大量溶蝕孔洞，發(fā)育大型重力流沉積；南部?jī)H僅發(fā)生小幅度抬升，使第⑤期丘灘頂部遭受溶蝕，而第③、④期丘灘幾乎不受影響（見(jiàn)圖 7）。該期構(gòu)造差異抬升使南北構(gòu)造格局發(fā)生劇烈變化，北部為一近乎夷平化的剝蝕型鑲邊臺(tái)地，南部仍為相對(duì)東傾的進(jìn)積型弱鑲邊臺(tái)地。

至早奧陶世，伴隨著塔里木盆地大規(guī)模海侵，南部弱鑲邊臺(tái)地逐漸被淹沒(méi)，演變?yōu)檫h(yuǎn)端變陡的東傾碳酸鹽緩坡，發(fā)育兩期退積型云化灘；北部剝蝕型鑲邊臺(tái)地前端逐漸演變?yōu)楦吣軠\水區(qū)，發(fā)育兩期退積型丘灘，演變?yōu)槿蹊傔吪_(tái)地結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖7、圖8d）。中奧陶世，隨著海平面再次快速上升，北部弱鑲邊臺(tái)地逐漸被淹沒(méi)，演變?yōu)闁|傾緩坡，與南部一起構(gòu)成了遠(yuǎn)端變陡型緩坡環(huán)境，發(fā)育貫穿南北的間斷似帶狀分布的云化灘及顆?；?guī)r灘（見(jiàn)圖7、圖8e）。晚奧陶世初期，塔里木盆地海侵規(guī)模達(dá)到鼎盛，古城—肖塘地區(qū)均被海水淹沒(méi)，發(fā)育淹沒(méi)臺(tái)地型混積陸棚沉積，結(jié)束了該區(qū)碳酸鹽臺(tái)地沉積歷史。

圖8 古城—肖塘地區(qū)下寒武統(tǒng)—中奧陶統(tǒng)巖相古地理圖

綜上所述，構(gòu)造與海平面的差異升降是古城—肖塘下古生界碳酸鹽臺(tái)緣結(jié)構(gòu)差異演化的關(guān)鍵；早寒武世南緩北陡的古構(gòu)造差異，導(dǎo)致南北臺(tái)緣丘灘疊置樣式的差異；晚寒武世的南北差異抬升，導(dǎo)致南北丘灘體改造程度及斜坡重力流發(fā)育規(guī)模存在差異，同時(shí)影響著早奧陶世南北臺(tái)緣結(jié)構(gòu)類(lèi)型的差異演化。

4 油氣地質(zhì)意義

4.1 緩坡臺(tái)地發(fā)育大面積準(zhǔn)連續(xù)云化灘規(guī)模儲(chǔ)集體

古城地區(qū)早—中奧陶世為一遠(yuǎn)端變陡緩坡沉積，于近岸帶海平面附近高能帶發(fā)育沿岸線(xiàn)間斷分布的顆粒灘；由于海平面的高頻震蕩，該顆粒灘極易發(fā)生準(zhǔn)同生白云石化及暴露溶蝕作用，儲(chǔ)集物性得到進(jìn)一步改善，形成粒間孔及溶孔發(fā)育的具殘余砂屑結(jié)構(gòu)的云化灘儲(chǔ)集層；且隨著海平面的持續(xù)下降或上升，云化灘儲(chǔ)集層相互疊置、拼接，形成大面積準(zhǔn)連續(xù)分布的規(guī)模優(yōu)質(zhì)云化灘儲(chǔ)集層[28]。疊置連片的優(yōu)質(zhì)云化灘體往往能形成相對(duì)獨(dú)立的大中型巖性圈閉，且鄰近烴源灶，有利于油氣規(guī)模成藏，油氣前景樂(lè)觀。如2012年以來(lái)，古城地區(qū)先后部署的GC6、GC8和GC9等井相繼于鷹山組鉆遇云化灘型儲(chǔ)集層，并獲高產(chǎn)氣流，揭示下奧陶統(tǒng)云化灘優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的存在，晶間孔和準(zhǔn)同生期溶蝕孔洞為其主要儲(chǔ)集空間類(lèi)型，巖心測(cè)試孔隙度最大可達(dá)8.7%（見(jiàn)圖9b）；隨后部署的GC17、GC16和GC601等井均于鷹山組云化灘儲(chǔ)集層獲得氣流，證實(shí)了碳酸鹽緩坡近岸帶云化灘儲(chǔ)集層具有大面積準(zhǔn)連續(xù)分布、油氣階梯式運(yùn)聚特征。同理，根據(jù)古城—肖塘地區(qū)臺(tái)緣結(jié)構(gòu)演化歷程（見(jiàn)圖7），相對(duì)于古城地區(qū)，肖塘地區(qū)中奧陶世同樣發(fā)育遠(yuǎn)端變陡緩坡沉積，亦可發(fā)育規(guī)模云化灘儲(chǔ)集體，可作為該區(qū)重點(diǎn)勘探對(duì)象。

圖9 古城—肖塘地區(qū)碳酸鹽臺(tái)緣丘灘（a）、臺(tái)內(nèi)云化灘（b）、斜坡重力流（c）儲(chǔ)集層孔隙度分布直方圖

4.2 鑲邊臺(tái)緣丘灘遭受溶蝕后儲(chǔ)集條件優(yōu)越

自2014以來(lái)，古城地區(qū)先后完鉆的CT1井、CT2井及CT3井分別鉆遇寒武系第③期、第④期和第②期丘灘體，均見(jiàn)良好油氣顯示，證實(shí)了研究區(qū)鑲邊臺(tái)地臺(tái)緣丘灘體的具大油氣勘探潛力，然而不同期次丘灘體間仍然存在著差異（見(jiàn)圖9a）。CT1井揭示第③期丘灘體發(fā)育孔洞型白云巖儲(chǔ)集層（見(jiàn)圖4a），鉆井全烴值高達(dá)91.7%，巖心測(cè)試孔隙度最大可達(dá)9.2%（見(jiàn)圖9a），且由于后期溶蝕改造丘灘頂部物性最好，遺憾的是因工程事故而未試氣。CT2井揭示第④期丘灘體溶蝕現(xiàn)象普遍，卻因遭受深大斷裂改造破壞，溶蝕孔洞遭受?chē)?yán)重的熱液型硅質(zhì)充填，巖心測(cè)試孔隙度大部分小于1%（見(jiàn)圖9a），鉆井全烴值為48.4%，未獲氣流。CT3井揭示第②期丘灘體，發(fā)育溶蝕孔隙-孔洞型儲(chǔ)集層，全烴值達(dá) 84.5%，巖心測(cè)試孔隙度最大可達(dá)5.8%（見(jiàn)圖9a），且受準(zhǔn)同生期或同沉積期溶蝕作用影響，丘灘體中部物性好，然而因鉆井壓裂溝通底部水層，僅獲少量天然氣，出水嚴(yán)重，未獲突破。剔除CT2井硅質(zhì)充填的影響，不難發(fā)現(xiàn)古城地區(qū)晚寒武世第③期發(fā)育的丘灘體油氣儲(chǔ)集性能優(yōu)于第②期，且這一發(fā)現(xiàn)與研究區(qū)南部古城地區(qū)臺(tái)緣結(jié)構(gòu)演化規(guī)律是一致的。因?yàn)楣懦堑貐^(qū)第③、④期丘灘體沉積后發(fā)生了規(guī)模抬升剝蝕，形成大量溶蝕孔洞，而第②期丘灘體形成后并未遭受大規(guī)模暴露溶蝕，僅可能發(fā)育有限規(guī)模的準(zhǔn)同生期溶蝕孔洞。因此，古城地區(qū)寒武系第③、④期丘灘體儲(chǔ)集空間發(fā)育；加之其緊鄰斜坡—盆地相烴源灶，具備良好的油氣富集條件，有望形成規(guī)模氣藏，可作為古城地區(qū)增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要現(xiàn)實(shí)勘探領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)重點(diǎn)評(píng)價(jià)。

同理，根據(jù)古城—肖塘地區(qū)臺(tái)緣結(jié)構(gòu)演化差異，肖塘地區(qū)第③、④、⑤期丘灘規(guī)模更大，且遭受更大規(guī)模的抬升溶蝕，溶蝕孔洞更發(fā)育（見(jiàn)圖7），有望形成大規(guī)模地整裝氣藏。然而，由于其埋藏深度大（推測(cè)大于8 000 m），目前尚未有鉆井揭示，可作為重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)勘探領(lǐng)域。

此外，臺(tái)緣丘灘體在滑塌再沉積后，仍保持一定的儲(chǔ)集能力。加積—進(jìn)積型鑲邊臺(tái)地邊緣丘灘體極易遭受沉積期地震、風(fēng)暴或沉積后期構(gòu)造活動(dòng)破壞（改造），使其破碎巖屑極易沿高陡臺(tái)緣斜坡滑塌至深水斜坡—盆地區(qū)，形成富含淺水丘灘碎屑的重力流沉積，其礫間孔隙及碎屑中的早期溶孔、晶間孔可作為油氣重要儲(chǔ)集空間。如位于塔東羅西臺(tái)地斜坡帶上的米蘭1井于上寒武統(tǒng)鉆遇富含藻砂屑白云質(zhì)滑塌角礫巖，溶孔及粒間孔隙發(fā)育，巖心測(cè)試孔隙度最大可達(dá) 3.4%（見(jiàn)圖9c）；肖塘地區(qū)晚寒武世斜坡—盆地區(qū)發(fā)育多期因抬升剝蝕成因的滑塌重力流沉積，其空間規(guī)模大，有望形成一定規(guī)模的巖性油氣藏，可作為風(fēng)險(xiǎn)勘探領(lǐng)域。

5 結(jié)論

塔里木盆地古城—肖塘地區(qū)寒武系—奧陶系發(fā)育緩坡和鑲邊臺(tái)地兩種類(lèi)型碳酸鹽臺(tái)地；緩坡在近岸帶發(fā)育具殘余結(jié)構(gòu)細(xì)—中晶白云巖云化灘，溶蝕孔洞及晶間孔發(fā)育；鑲邊臺(tái)地以發(fā)育大型臺(tái)緣生物丘灘建隆為特征，丘灘體溶蝕孔洞發(fā)育，且在其前端坡折帶發(fā)育富含丘灘碎屑的斜坡重力流沉積。

古城—肖塘地區(qū)寒武系—奧陶系南北臺(tái)緣結(jié)構(gòu)演化存在明顯差異，其早寒武世為一均斜緩坡；中—晚寒武世演變?yōu)殍傔吪_(tái)地，發(fā)育 5期臺(tái)緣丘灘體，南部古城地區(qū)臺(tái)緣丘灘沉積呈進(jìn)積排列，第③、④期丘灘遭受暴露溶蝕，北部肖塘地區(qū)臺(tái)緣丘灘呈弱加積—進(jìn)積疊置，第③、④、⑤期丘灘遭受抬升溶蝕；早奧陶世，北部演變?yōu)橥朔e型弱鑲邊臺(tái)地，南部演變?yōu)檫h(yuǎn)端變陡緩坡；中奧陶世整體演變?yōu)檫h(yuǎn)端變陡緩坡。

臺(tái)地演化的差異性及生儲(chǔ)蓋配置組合研究區(qū)是寒武系—奧陶系油氣成藏的關(guān)鍵因素。中—下奧陶統(tǒng)碳酸鹽緩坡大面積準(zhǔn)連續(xù)規(guī)模云化灘是古城地區(qū)現(xiàn)階段最現(xiàn)實(shí)的勘探領(lǐng)域，寒武系加積—進(jìn)積型鑲邊臺(tái)地臺(tái)緣丘灘體是肖塘地區(qū)重點(diǎn)勘探對(duì)象，上寒武統(tǒng)臺(tái)緣斜坡重力流沉積可作為古城—肖塘地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)勘探領(lǐng)域。