塔里木盆地西克尔地区中奥陶统鹰山组生物礁沉积特征

塔里木盆地西克尔地区中奥陶统鹰山组生物礁沉积特征
周刚;郑荣才;罗平;刘伟;宋金民
【摘要】在塔里木盆地中奥陶统鹰山组上段中发现生物礁(丘),造礁生物主要为Calathium,其次为钙藻、苔藓虫、海绵等.生物礁发育于开阔台地内隆起部位,属于台内点礁,形成于海退的大背景下,但未见暴露痕迹.礁体无礁前、礁后和礁翼之分,但自下而上可划分出礁基、礁核和礁盖3个亚相,礁基以棘屑灰岩为主.礁核以Calathium障积岩、藻-托盘粘结障积岩、缝洞及沟道充填物为主,礁盖以亮晶砂屑灰岩为主.生物礁演化经历了5个阶段,发育2个生态群落.
【期刊名称】《新疆石油地质》
【年(卷),期】2010(031)004
【总页数】4页(P365-368)
【关键词】塔里木盆地;鹰山组;生物礁;沉积特征
【作者】周刚;郑荣才;罗平;刘伟;宋金民
【作者单位】成都理工大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都,610059;成都理工大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都,610059;中国石油,勘探开发研究院,北京,100083;中国石油,勘探开发研究院,北京,100083;中国石油,勘探开发研究院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TE112.221
自塔中地区发现以奥陶系礁滩复合体为储集层的大油气田以来，对礁滩体储集层及其含油气性等方面的研究均取得丰硕成果[1-6]，为了进一步研究盆地奥陶系礁滩
体储集层的内部特征及分布规律，笔者对塔里木盆地西缘西克尔地区鹰山组生物礁进行了研究（图1）。

西克尔地区出露地层为上奥陶统铁热克阿瓦提组紫红色碎屑岩和中奥陶统鹰山组上段灰色灰岩，之间为角度不整合，缺失一间房组、吐木休克组和良里塔格组，其时间跨度超过了20×106a[6]。

研究区内至少出露9处生物礁滩体，礁体呈“扁豆体”形状，其长轴近东西向。

朱忠德先生1998年首次在西克尔地区发现5处Calathium生物礁灰岩[4]。

后经详细的野外勘查，对生物礁特征、含礁层围岩特征以及与含礁层相应层牙形石分析研究，对研究区生物礁时代的划分提出了属于中奥陶统鹰山组的新看法。

（1）邓胜徽2006年对与研究区含礁层位相当的侧翼碳酸盐岩地层进行了3块牙形石样品的分析，结果属于丘里塔格群上亚群的Serratognathoites chuxianensis-Scolopoduseuspinus-Tangshanodus sp.组合，即相当于中奥陶
统鹰山组。

（2）研究区生物礁与相距仅80 km的巴楚地区一间房组生物礁对比，不论从造
礁生物个体还是生物礁本身结构特点都有甚大区别。

研究区生物礁造礁生物个体较小，托盘生物径口一般为3cm×4cm，体长4～6cm，格架间一般由生屑或泥晶球粒灰岩充填。

而巴楚一间房组生物礁造礁生物个体巨大，径口达8 cm×10 cm，
体长达18 cm，格架间主要由灰泥充填。

（3）研究区含礁层系下伏或侧翼地层岩性为灰－深灰色纹层状泥晶藻灰岩、窗格状泥晶藻灰岩、薄-中厚层泥晶藻球粒灰岩，具有典型的鹰山组上段岩性特征，完
全不同于一间房组底部和丘里塔格群顶部分布十分稳定的燧石条带或燧石团块灰岩。

（4）据中国地质科学研究院岩溶地质研究所及邓胜徽等对西克尔地区的研究，认
为研究区铁热克阿瓦提组碎屑岩直接不整合于中奥陶统鹰山组之上。

综上，研究区含礁层位属于中奥陶统下部鹰山组上段，钙藻－托盘－海绵礁为主的造礁生物群落与全球早-中奥陶世早期的同类造礁生物群落特征相符。

研究区礁体的顶界和底界形态复杂多变，同一礁体不同部位可显示出不同的形态，从线形、拱形到侵蚀沟道形均可见到，少量礁体呈锯齿状或指状穿插形分布。

单个礁体呈中间厚两端变薄至尖的小“扁豆体”，大部分小礁体厚0.6～1.5m，长2～7m.若干个小礁体横向延续纵向叠置而成大的礁体，最厚的部位达40m以上，长
轴600m以上，短轴280m以上（表1）。

常见的造礁生物有：①托盘类：主要为Calathium sp.，呈杯状、亚杯状单体，局部的富集量可达60%～80%，一般为40%左右，礁灰岩中所见的托盘类大多呈倒伏状（图2a），并被藻粘结,表明沉积时水动力较强。

②苔藓虫：礁灰岩中苔藓虫类化石常见，但分布较零星，含量不到1%.仅见枝状、包覆状群体，在薄片中可见到皮壳状或层片状苔藓虫，具有连续的层层叠覆粘结和障积灰泥与碎屑的造礁作用，构成粘结、障积－粘结结构（图2b），反映水流扰动强烈，此类造礁生物不能大
量繁殖，因而未成为重要的造礁生物。

③钙藻类：主要起缠绕和粘结作用，有的附生于托盘体壁之外，有的将生物屑或生物碎块粘结起来形成再生礁丘。

薄片中能识别出的钙藻含量为4%（图2c）。

此外，还见少量具有类似海绵结构的生物（图
2d），如：Archaeoscyphia sp..
文献［6］认为，一间房组礁体发育皮壳状藻－托盘类密群落，良里塔格组礁体发育分枝状绿藻密群落和“球状藻”－分枝状绿藻密群落。

西克尔地区鹰山组的造礁生物可划分为2个群落；①Sponges-Palmatozoan群落（S-P群落）：该群落
是塔里木盆地中、上奥陶统广泛分布的群落，产于巴楚－柯坪地区一间房组下部礁基及下伏地层中[4]，群落中包括海绵、腕足、软体动物、棘皮等生物，以海百合
为主。

该群落主要反映浅滩沉积环境。

②Archaeoscyphia-Calathium群落（A-C
群落）：该群落为礁体的主体群落，这是一个广泛分布于北美、西伯利亚及我国扬子、华北、东北等地区的世界性著名的造礁群落[4]。

研究区以较单调的托盘化石
为主，含量常可达80%左右，其次为苔藓虫、腕足、腹足、棘皮和钙藻等，大部
分托盘呈原地倒伏状态保存，反映礁环境水动力强烈。

研究区生物礁属于台内丘礁，自下而上可划分出礁基、礁核和礁盖3个亚相。

（1）礁基亚相这是生物礁的生长基座，水深可能在15～20m，往往由浅滩相的
微－亮晶棘屑灰岩、生屑灰岩和砂屑灰岩组成，以亮晶棘屑灰岩为主（图2e），
反映具有较高能量的正地貌地形条件。

（2）礁核亚相该亚相是生物礁沉积的主体，主要由托盘障积礁灰岩、藻－托盘粘结礁灰岩、泥－微晶球粒灰岩和亮晶棘屑或砂屑灰岩组成，可划分为4个微相：
①托盘障积礁灰岩微相，由厚层块状的托盘障积礁灰岩构成生物礁的抗浪骨架部分（图2f），水深可能在5～15m，该水深范围最适宜生物礁生长和快速堆积，为
礁核的主体部分；②藻－托盘粘结礁灰岩微相，由厚层块状的藻－托盘粘结礁灰岩构成，水深可能在2.0～5.0m，一般发育于托盘障积礁灰岩之上，生物屑、砂屑、球粒和倒伏或倾斜的托盘等（图2g），反映水体较浅，能量较高的礁生长环境，
蓝藻的强烈粘结作用使该体具有更强的抗浪能力；③缝洞充填微相，主要由充填障积礁灰岩和溶蚀缝洞的泥－微晶球粒灰岩、泥－微晶球粒生屑灰岩和泥－微晶球粒砂屑灰岩组成，具有无成层性团块不规则分布特点；④沟道微相，由亮晶棘屑灰岩、亮晶砂屑灰岩组成，分布于托盘障积礁灰岩和藻－托盘礁灰岩之中，断面多呈高大于宽的长条状产出，代表礁核内部海水进退和对礁体侵蚀的沟道微环境，按沟道的延伸方向与礁体走向关系，可分为垂直型、斜交型和平行型水道。

水道充填体高数米，宽数十厘米至数米，侧向与礁灰岩呈突变接触，接触界面呈直线形或不规则齿形。

由于充填体棘屑含量高，具粗粒以上的粒度结构和组分及粒级分层现象，局部发育有交错层理等沉积构造，并呈颜色明显浅于礁灰岩的浅黄灰色，致使沟道微相
的充填体在礁体中的产出非常醒目（图2h）。

（3）礁盖亚相该亚相是指生物礁向上生长到潮间带，低潮时部分或全部出露的礁体顶部宽旷的生物碎屑滩环境，水深0～2.0m，受波浪、潮汐和间歇暴露作用，沉积物主要来自前方被波浪打碎的礁屑，可含有丰富的原地固着生长的造礁生物，岩性以亮晶砂屑灰岩为主（图2i），与下伏礁核呈过渡关系。

4.1 成礁机理
早奥陶世，研究区为浅水半局限-开阔台地正常波基面之下的静水环境，以沉积藻纹层状泥晶球粒灰岩为主。

至鹰山组上段沉积期，相对海平面下降，台地内水体渐浅，生物礁开始发育，经历了5个发育阶段。

（1）生屑滩-礁基发育阶段该阶段由于水体变浅，生长环境适宜，棘皮、软体和腕足类等生物迅速繁盛，快速堆积形成地形上隆的生屑滩，生屑大小差别较大。

岩石类型为泥－亮晶棘屑灰岩、生屑灰岩、砂屑灰岩，以亮晶棘屑灰岩为主（图
3a）。

（2）障积礁发育阶段该阶段为生物礁的早、中期发育阶段，也是生物礁主体的形成阶段。

在礁基滩基础上，由托盘等造礁生物原地生长和快速障积灰泥、泥晶球粒灰岩、生屑等，形成托盘障积礁灰岩和抗浪的地貌隆起（图3b），礁体内的礁灰岩格架空隙和浪蚀缝洞往往被灰泥、球粒生物屑和砂屑充填。

（3）粘结礁发育阶段该阶段为生物礁的晚期发育阶段，在托盘障积礁快速向上生长发育的基础上，水体逐渐变浅，能量变强，由钙藻（绿藻、蓝细菌等）、苔藓虫等粘结包覆托盘类、砂屑、生屑等物质，形成具备更坚固和抗浪骨架的藻－托盘粘结礁灰岩（图3c），以及更明显的地貌隆起，礁体内宽大的沟道环境主要被亮晶生屑和砂屑灰岩充填。

（4）砂屑-棘屑礁坪滩发育阶段生物礁形成后，礁顶面逐渐往上抬升接近潮间带和发生间歇暴露，致使礁顶进入水动力能量更高的礁坪滩环境（图3d），生物或
不适宜生存，或被波浪带向了远处，沉积物主要来自前方浪蚀形成的礁岩碎屑，岩石类型主要为亮晶粒屑灰岩、亮晶生屑灰岩。

（5）沉降和淹没阶段当此礁丘生长到高能环境后，基底迅速沉降和淹没于波基面之下（图3e），在淹没的生物礁顶上重新发生各类泥晶颗粒灰岩的堆积作用和形
成下一轮的礁生长基座。

4.2 生物礁的控制因素
（1）古地貌古地貌是礁形成的首要条件，礁的发育主要受区域构造差异升降造成的地貌凸起控制。

（2）造礁生物早奥陶世Tremadocian期，全球范围内的造礁生物以微生物为主，仅发育少量以藻类为主的灰泥丘及生物层。

中奥陶世Arenigian期造架的Calathium、海绵及苔藓虫等造礁生物广泛发育，全球范围内的中、晚奥陶世生物礁和礁丘的发育比重逐渐增大，在西克尔地区中奥陶统鹰山组生物礁主要发育钙藻-Calathium障积-粘结礁。

（3）海平面升降礁生长在相对海平面上升过程中，生物礁的生长演化可以分为3
个阶段：①奠基期，当海平面下降时，台地内水体渐浅，生物种类除了藻外，角石、腹足、腕足等生物也逐渐繁多，岩性由纹层状泥晶球粒灰岩逐渐变为中厚层亮晶含生屑砂屑灰岩、亮晶生屑灰岩；②发育期，受中奥陶世早期古地貌的制约，鹰山组上段初期沉积因地形差异，沉积速率越来越大，“隆起”越来越高，生物也随之大量繁殖，特别是Calathium成为礁的主要建造者，棘皮类、软体动物、藻类等作用，形成障积-粘结障积礁；③消亡期，由于海退，Calathium开始衰落，迅速发育成棘屑-生屑滩或砂屑滩。

当再次海进时，出现第二个造礁旋回。

（1）在鹰山组中发现的生物礁（丘）吻合于全球早-中奥陶世同类造礁群落的繁
盛期，造礁生物主要为Calathium，其次为蓝藻、苔藓虫、海绵等,托盘类生物的
造礁过程主要起障积作用，而钙藻类生物粘结托盘类生物和其他的生物屑或颗粒，
可起到抗浪作用。

（2）研究区生物礁发育2个生态群落：Sponges-Palmatozoan和Archaeoscyphia-Calathium.
（3）该生物礁为托盘-藻障积-粘结型海侵丘礁，生长发育受古地貌格局、造礁生物种类、海水进退等因素控制，经历了礁基滩、障积礁、粘结礁、礁坪滩和沉降淹没5个生长演化阶段。

对杨式升老师、范嘉松先生、饶红娟同志在薄片鉴定中给予的帮助，在此一并表示诚挚的感谢！
【相关文献】
［1］顾家裕，方辉，蒋凌志.塔里木盆地奥陶系生物礁的发现及其意义［J］.石油勘探与开发，2001，28（4）：1-7.
［2］张兴阳.塔里木盆地奥陶系生物礁滩沉积储层研究［D］.北京：中国石油勘探开发研究院，2003.
［3］顾家裕，张兴阳，罗平，等.塔里木盆地奥陶系台地边缘生物礁、滩发育特征［J］.石油与天然气地质，2005，26（3）：277-283.
［4］李相明，杨申谷.塔里木盆地巴楚地区一间房组生物礁特征［J］.石油天然气学报，2006，28（3）：13-16.
［5］邹才能，李启明，邬光辉，等.塔里木盆地寒武-奥陶系碳酸盐岩基本特征与勘探方向［J］.新疆石油地质.2009，30（4）：450-453.
［6］邓胜徽，黄智斌，景秀春等.塔里木盆地西部奥陶系内部不整合［J］.地质论评，2008，54（6）：741-747.。