塔里木盆地下寒武统层序地层特征

塔里木盆地下寒武统层序地层特征
赫英福;赵博;徐博;吕海青;王雷;邹义
【摘要】塔里木盆地早寒武世发育台地相白云岩,是寒武系盐下主要的勘探目的层.在塔里木盆地盆地级地震剖面拼接、处理和解释的基础上,结合钻/测井、露头等资料的研究成果,运用层序地层学、地震地层学的方法和原理,对塔里木盆地下寒武统地层进行了详细的层序地层学研究,建立了寒武系下寒武统层序地层格架,将下寒武统划分为1个完整的二级层序和3个完整的三级层序.三级层序形成主要受控于古构造背景、碳酸盐沉积速率与可容纳空间的变化以及古气候条件.塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组为碳酸盐岩混积潮坪-古陆-混积潮坪-半蒸发云岩坪藻云坪-台缘-缓坡-盆地沉积模式,有利储层主要发育在北部和东部台缘、中部缓坡以及和田古陆北侧.下寒武统内部存在的2套有利储盖组合,即肖尔布拉克组下段/肖尔布拉克组中段与肖尔布拉克组上段/吾松格尔组,是塔里木盆地盐下比较现实的勘探领域.%The platform facies dolostone which occurs in Early Cambrian strata of the Tarim basin is the main target of cambrian subsalt exploration. On the base of the joint processing shaft seismic section and combining with the results of logging and outcrop. The lower Cambrian strata under the Tarim basin is analysed by using of the methods and principles of sequence and seismic stratigraphy,The sequence stratigraphic framework is es-tablished. The lower Cambrain stratum is divided into one second-order sequence and two third-order se-quence. The third-order sequence is mainly controlled by the ancient tectonic setting,changes of the carbonate deposition rate and accommodation space,and ancient climate condition. The sedimentary model of Cambrian Xiaoerbulake formation in the Tarim
basin is the gentle slope-ancient land-restricted platform-open platform-platform margin-gentle slope-deep water continental basin. The favorable reservoir is developed in the platform margin of eastern and northern Tarim basin,the gentle slope of the middle Tarim basin and the southern Heti-anancient land. Two favorable reservoir-seal assemblages have been identified,including:Xiaoerbulake lower-middle formation;Xiaoerbulake upper-wusonggeer formation. It is a mostrealistic exploration field of cambrian subsalt in the Tarim basin.
【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2017(036)006
【总页数】7页(P56-62)
【关键词】塔里木盆地;下寒武统;层序地层特征
【作者】赫英福;赵博;徐博;吕海青;王雷;邹义
【作者单位】中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒841001;中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒841001;中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒841001;中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒841001;中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒841001;中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒841001
【正文语种】中文
【中图分类】P618
塔里木盆地寒武系发育巨厚的白云岩地层，具有优质的生储盖空间配置关系，是塔里木盆地大油气田构想的重点领域。

但是，塔里木盆地构造复杂、埋藏深、勘探程度低、地震资料品质差、基础石油地质认识薄弱等客观问题，严重制约着下古生界白云岩的勘探进展。

近几年寒武系研究不断深入，针对寒武系的钻井已达60多口，共发现9个油气藏。

2012年位于塔中隆起的中深1井突破寒武系盐下白云岩区域，首次发现盆地寒武系深层原生油气藏。

2014年3月中深5井在中寒武统也获得了突破，日产气11 804 m3，目前累产20 416 m3，该层系的突破证实了塔里木盆地寒武系盐下白云岩大型油气田的构想，展示了寒武系盐下巨大的勘探潜力，是塔里木盆地增储上产的重要接替领域。

层序地层学研究对在寒武系盐下寻找大型地层-岩性油气藏具有非常重要的作用。

前人对塔里木盆地寒武系层序地层进行了大量研究，如于炳松等[1-2]对露头层序
地层进行了详细研究，将塔里木盆地北部寒武系划分为2个二级层序和19个三级层序；焦存礼等[3]、樊太亮等[4]主要通过地震资料对塔中和塔北地区寒武系地震
层序进行了详细研究，划分出1个超层序、3个二级层序和11个三级层序；刘家铎等[5]通过露头及盆内钻井岩心的观察共识别出6种层序界面，归结为4种成因
类型，论述了层序界面的研究意义；肖朝辉等[6]通过野外露头观察、钻井及地震
资料，在塔里木盆地寒武系碳酸盐岩识别出的8个三级层序，建立了碳酸盐岩陡
坡型和缓坡型两种层序模式，并对分布特征进行详细刻画；赵宗举[7]通过地震层
序地层特征的详细研究，结合露头、钻/测井资料建立了塔里木盆地寒武系三级层
序地层格架，将寒武系划分出6个可全盆地追踪与对比的三级层序。

本文主要是
以塔里木盆地拼接处理大剖面为基础，进行了详细的地震层序地层特征分析，依据前人钻井层序、露头层序的认识对塔里木盆地下寒武统地层进行了系统的层序地层研究，理清寒武系盐下烃源岩、储层、盖层发育规律和展布特征，为盐下白云岩大型油气田的发现打下坚实的理论基础。

塔里木盆地位于新疆南部，是被昆仑山、阿尔金山和天山所环抱的菱形盆地。

南接柴达木和羌塘板块，北邻西伯利亚和哈萨克斯坦板块，处于多个板块的交汇部位，是构造比较活跃的地区(图1)。

塔里木盆地作为大型克拉通复合叠合盆地，经历了
三期伸展-聚敛构造旋回演化阶段：震旦纪-中泥盆世、晚泥盆世-三叠纪和侏罗纪-第四纪[8]，包括海相和陆相2套沉积体系，沉积厚度在16 000～25 000 m之间，是我国最大的沉积盆地[9]。

寒武纪为东西向的构造格局，发育塔西和塔东2个特大型台地，控制了台地沉积
体系的演化特征。

2.1 地层发育特征
塔里木盆地寒武纪地层以古城-轮南台缘带为界可分为库鲁克塔格地区与柯坪地区
2个分区，均发育下统、中统和上统地层，其地层关系在横向上为相变关系，在地层厚度上具有东西分异特点。

下寒武统柯坪地层分区：下寒武统地层自下而上可划分为玉尔吐斯组(∈1y)、肖尔布拉克组(∈1x)和吾松格尔组(∈1w)3个组；玉尔吐
斯组对应国际地层表中的幸运阶，肖尔布拉克组对应第2阶和第3阶的下段，吾
松格尔组对应第3阶的上段和第4阶的全部。

库鲁克塔格地层分区：自下而上，
下寒武统地层可划分为西山布拉克组(∈1xs)和西大山组(∈1xd)。

西山布拉克组(∈1xs)由下部的硅质岩夹火山岩(含磷)和上部的泥硅质岩为主夹碳酸盐岩组成，厚29～200 m，产疑源类、小壳和海绵骨针等化石(图2(a)，(b))。

西大山组(∈1xd)为一套碳酸盐岩地层，以灰-灰黑色泥粉晶碳酸盐岩夹灰黑色泥硅质粉晶灰岩、白
云岩为主，主要化石为三叶虫(图2(c)，(d))，其中西山布拉克组∈1xs)是由玉尔吐斯组(∈1y)和肖尔布拉克组(∈1x)整体同期相变的产物，西大山组∈1xd)是由吾松格尔组(∈1w)相变的结果。

下寒武统地层厚0～1 000 m，以古城-轮南台缘相带为界，东厚西薄，东西分异
特点清楚，最厚区在柯坪分区满西地区，最薄区在库鲁克塔格地区分区塔东地区，
柯坪分区寒武系下统地层向和田古陆方向减薄。

玉尔吐斯组(∈1y)厚0～30 m，
目前很难准确识别，根据震旦系地层分布和地质背景推测，玉尔吐斯地层主要分布于阿瓦提凹陷、满加尔坳陷、麦盖提斜坡及塔西南山前地区，分布面积约25万
km2；肖尔布拉克组(∈1x)厚度0～600 m，主要分布于古城-轮南台缘带以西的
整个柯坪分区，最厚区在满西地区，向和田古陆方向减薄，分布面积约30万km2；吾松格尔组(∈1w)与肖尔布拉克组沉积环境和分布范围大体相同，一般厚50～200 m；西山布拉克和西大山组主要分布在古城-轮南台缘带以东、罗西以西的库
鲁克塔格地区，厚约50 m，分布面积约10万km2。

2.2 层序地层格架
本次层序地层的研究工作以前期的露头、钻测井资料研究为基础，重点是结合2014—2015年所建立的塔里木盆地地震剖面盆地级拼接、处理和解释的大剖面
格架网进行盆地级寒武系地震地质综合解释研究。

拼接处理后的骨干大剖面不同年度的测线之间不存在闭合差，不同测线的波组特征一致，信噪比一致，振幅均衡，断点干脆，剖面整体波组特征更加清楚，尤其是深层奥陶系、寒武系以及前寒武系内部地震反射同相轴终止关系、连续性、强度以及结构特征的刻画更加精细，信噪比、分辨率以及深层的成像质量与以往资料相比都有明显的提高，为本次研究工作提供了扎实的基础资料。

在研究测井曲线及沉积相特征的基础之上，首先以露头层序地层研究的成果为指导对盆地内钻遇深层的25口探井进行精细的合成记录标定，明确深层各主要界面的波组特征，保证了深层地震地质层位的准确性。

其次，根据寒武及前寒武系内部反射波同相轴终止关系、反射结构特征，结合钻井、测井资料对剖面进行层序解释，确定层序边界和划分地震层序，各种资料相互验证，确定研究区层序地层的划分方案。

本次研究在下寒武统内部共识别5个层序界面，将下寒武统划分为1个二级
层序和3个三级层序，建立寒武系下寒武统内部层序地层格架(表1)。

1个二级层
序对应着寒武系下统，3个三级层序对应玉尔吐斯组和肖尔布拉克组下段、肖尔布拉克组中上段以及吾松格尔组。

2.3 层序特征
∈-SSQ1总体表现为1个完整的二级层序，包含了3个三级层序，以∈-SQ1寒
武系下统玉尔吐斯组的快速、短暂而广泛的海侵和后期∈-SQ2、∈-SQ3持续缓
慢海退为主。

∈-SQ1相当于玉尔吐斯组和肖尔布拉克组下段，发育海侵体系域和高位体系域。

玉尔吐斯组为寒武纪的第一次海侵，与全球海平面上升相对应。

主要以暗色细粒沉积物为主，发育一套以黑色泥页岩为主而且有机质丰度较高的主力烃源岩(图3(a))，主要沉积厚区位于中央隆起带北部，南部的超覆尖灭点由于整体沉积厚度较薄，加上深层资料的品质和地质条件较复杂很难精细落实，但总体表现为整体海侵的过程。

露头上底部以紫色、灰褐色薄层含磷硅质岩和泥质与下伏上震旦统平行不整合或角度不整合接触，中上部为瘤状灰岩、生屑灰岩，钻井揭示的主要为泥岩与细粒砂岩不等厚互层，颜色主要为褐红色，潮坪相沉积环境，偶见硅藻岩，颜色为紫红色。

高水位体系域为肖尔布拉克组下段，主要为粉-细晶白云岩、硅质白云岩(图3(b))，灰-深灰色，中层状，发育水平层理，岩层厚度向上逐渐减薄，为局限台地相泥云
坪沉积环境。

顶部与肖尔布拉克组中段呈角度不整合接触。

∈-SQ2相当于肖尔布拉克组中段和上段，海侵体系域相当于肖尔布拉克组中段，主要为中-细晶白云岩夹藻纹层状白云岩，灰色、中厚层状，微波状层理，为局限
台地相泻湖沉积环境。

高水位体系域为肖尔布拉克组上段，主要为粉细晶含硅云岩、亮晶颗粒云岩、残余颗粒粉晶云岩，灰色、浅灰色波状层理，为水动力较强的高能砂屑滩坝沉积环境。

底部与肖尔布拉克组下段呈角度不整合接触。

∈-SQ3 相当于吾松格尔组，为肖尔布拉克组上段在不断前积背景下随之海侵形成的封闭半封闭的泻湖环境，局部可能发育滩坝沉积环境。

露头区的岩性主要为粒屑
白云岩、微晶-粉晶白云岩夹泥质白云岩，黄灰色、褐灰色(图3c)，钻井钻遇膏岩、泥质云岩、膏盐岩夹云岩，灰色、红褐色，为蒸发台地相沉积环境。

海侵体系域主要为残余颗粒粉-细晶白云岩夹泥质白云岩，灰色，水平层理、波状层理，中厚层
状-薄层状。

高水位体系域岩性特征为亮晶砂屑云岩、泥质白云岩与粉-细晶白云岩互层，灰紫色、灰褐色，薄层状-厚层状。

下寒武统的地震反射特征总体是以平行反射和叠瓦状前积反射为主(图4)。

从拼接
处理南北向大剖面来看，下寒武统玉尔吐斯组主要为平行反射为主，说明早寒武世为宽缓的斜坡沉积背景，从南至北均匀变化，南部古隆起-中宽缓斜坡-北部深水盆地之间没有很明显的地形坡折遮挡。

肖尔布拉克组在盆地中部和南部斜坡区可见明显的两组叠瓦状前积反射纵向上相互叠置、横向上由南至北不断迁移的特征，北部深水区主要为平行反射特征。

两组叠瓦状前积反射结构同相轴以小角度的斜交，由南向北角度略有递增，到了北部碳酸盐岩台地边缘坡度增至最大。

内部结构由南部初始的低角度丘状双向下超结构转变为角度逐渐增大进积型叠瓦状前积反射结构，特征清楚，肖尔布拉克组下段外部几何形态呈由南向北敞开的楔形。

在海平面总体上升的条件下，碳酸盐岩沉积速率(或生长速率)远大于可容纳空间的增长速率，因此形成了该种同相轴反射特征的组合。

肖尔布拉克组中段沉积厚度较薄，在地震上很难识别，但总体表现为与肖尔布拉克组顶面平行的反射特征。

吾松格尔组底部在盆地中部和南部与肖尔布拉克组顶面呈低角度的上超特征，吾松格尔组内部和盆地北部为平行反射结构。

2.4 沉积模式
塔里木盆地和田古陆是震旦纪裂谷作用形成的古陆，是一个震旦纪之后寒武-奥陶
纪继承的古陆(图5)。

通过岩相古地理的研究分析认为：从南至北，早寒武世为混
积潮坪-古陆-混积潮坪-半蒸发云岩坪藻云坪-缓坡或镶边台缘-缓坡-盆地沉积模式
(图6)。

和田古陆南侧为混积潮坪沉积环境，北侧与威尔逊模式相似，从浅到深发
育混积潮坪-半蒸发云岩坪藻云坪-缓坡或镶边台缘-缓坡-深水盆地模式。

康2井井段位于5 491.31～5 498.29 m，岩芯描述为深灰、灰色粉晶-细晶白云岩，薄片
鉴定为残余砂屑云岩，中深1井6 794 m岩芯薄片鉴定为残余鲕粒云岩，经判定
两者均为半蒸发云岩坪藻云坪环境的高能滩微相。

星火1井位于台缘外斜坡，钻
揭肖尔布拉克组55 m，岩性以灰黑色、黑色泥质灰岩、泥晶灰岩为主，说明在该区已经发生相变。

玉尔吐斯组岩性为黑色、灰黑色碳质泥岩和灰色硅质泥岩、含磷硅质岩，测井曲线为高伽马，已具有盆地相沉积特征。

早寒武世早期玉尔吐斯组发生了较为广泛的海侵作用，区域上沉积厚度较薄，随后沉积了肖尔布拉克组，为区域上比较有利的储层。

肖尔布拉克组整体北厚南薄，下段表现为缓坡背景下不断的海退前积的过程，肖尔布拉克组中段为第2次短暂的
海侵事件的开始，沉积一套较薄的泥质灰岩和泥岩和范围较小的半局限的泻湖沉积，肖尔布拉克组上段与下段的沉积特征类似，但总体沉积环境可能由下段的缓坡沉积背景过渡为弱镶边沉积环境。

到了吾松格尔组局限半局限环境边界向北迁移，沉积环境有所扩大，由于蒸发作用沉积了一套膏盐岩盖层。

总的来说，在下寒武统地层中形成了2套非常有利的储盖组合：肖尔布拉克组下段/肖尔布拉克组中段，肖尔
布拉克组上段/吾松格尔组，是塔里木盆地盐下比较现实的勘探领域。

3.1 古构造背景
前寒武系的裂坳结构对寒武系台缘相以及台内高能滩相储层的发育具有重要的控制作用，台缘结构特征又间接控制了储盖组合的空间配置关系[10]。

震旦系裂-坳沉
积体系及其继承性裂谷活动控制了下寒武统玉尔吐斯组烃源岩的分布范围，北部中石化星火1井揭示玉尔吐斯组主要为黑色炭质泥岩和硅质泥岩。

裂谷边界控制了
下寒武统台缘带台缘礁及礁后滩相储层、局限和半局限环境的盐湖相膏盐岩和蒸发潮坪相膏泥质白云岩优质储盖组合的发育及展布范围。

地震剖面上可以见到台缘自
西向东、自南向北的迁移特征，目前钻井未钻穿。

台地内方1井、和4井、和6井在中寒武钻遇膏盐岩与云灰岩互层，为半蒸发和蒸发台地相泻湖亚相膏盐湖微相沉积，主要受列谷边界台缘带的迁移和演化控制，形成的局限和半局限环境。

在南部主要受继承性和田古陆控制，发育高能滩相沉积，康2井和中深1井钻井揭示为残余砂屑云岩，地震剖面上为楔状或透镜状加厚特征。

前寒武这种稳定的构造背景对寒武系层序的发育模式和分布特征起到至关重要的控制作用。

3.2 碳酸盐沉积速率与可容纳空间的变化
从全球海平面变化曲线来看，整个早寒武世处于海平面不断上升的过程。

但是从本次盆地级拼接处理的地震剖面来看总体为叠瓦状不断前积反射结构，碳酸盐岩地层北厚南薄，因此，可以推断塔里木盆地早寒武世碳酸盐在沉积过程中碳酸盐岩的生长速率大于可容纳空间的增长速率，由南向北不断前积。

下寒武统在不断前积过程中逐渐形成局限或半局限沉积环境，且局限范围由南向北不断向北不断扩大，局限环境边界不断向北迁移。

局限台地相与开阔台地相两者的碳酸盐沉积速率在早寒武世时期存在着较大差异[11-12]，外部开阔台地相的沉积速率大于局限台地相的沉积速率，因此，随着时间的推移，地形分异特征越来越显著，造成盆地南部和中部的沉积厚度小于北部，地震剖面上由南至北楔状加厚特征明显。

3.3 古气候条件
早寒武世时期，气候炎热干燥，蒸发量也比较大，海平面波动比较频繁，底部地形也随之不断向北不断迁移，造成沉积环境和沉积范围有所变化。

肖尔布拉克组中段和吾松格尔组局限和半局限的泻湖环境内的卤水浓度高，钻井揭示为厚层、薄互层的膏盐岩沉积，开阔台地环境沉积了白云岩地层、石膏或盐岩夹层，团块状、瘤状的石膏应是在盐沼或潮上带沉积环境中形成的。

到了早寒武世末期，下寒武统台缘带的发育范围达到了最大，吾松格尔组局限和半局限环境的范围也达到了最大。

蒸发盐岩通常具有较高的沉积速率，因此，下寒武统吾松格尔组地层主要是以填平补
齐的方式进行沉积充填，地形差异在台地内部逐渐减小。

(1)本次研究借助塔里木盆地盆地级拼接处理大剖面，建立了下寒武统层序地层格架，将下寒武统划分为1个二级层序和3个三级层序，层序内部反射结构清楚：主要以平行反射和叠瓦状前积反射为主，从南至北由南部初始的低角度丘状双向下超反射结构转变为北部角度逐渐增大的进积型叠瓦状前积反射结构。

(2)早寒武世肖尔布拉克组为混积潮坪-古陆-混积潮坪-半蒸发云岩坪藻云坪-缓坡或镶边台缘-缓坡-盆地沉积模式，形成了两套有利储盖组合：肖尔布拉克组下段/肖尔布拉克组中段，肖尔布拉克组上段/吾松格尔组，是塔里木盆地盐下比较现实的勘探领域。

(3)塔里木盆地下寒武统层序形成主要受控于古构造背景、碳酸盐沉积速率与可容纳空间的变化以及古气候3个主要条件。

【相关文献】
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