阿克库勒凸起上奥陶统地层多期剥蚀的剖分与古构造复原

第33卷第5期物探化探计算技术2011年9月基金项目：国家自然科学基金面上项目（40874053）；四川省学术和技术带头人培养基金资助（2011－045）收稿日期：2011－05－27改回日期：2011－06－20文章编号：1001—1749（2011）05—0536—08阿克库勒凸起上奥陶统地层多期剥蚀的剖分与古构造复原何建军1，李琼1，赵锡奎1，李宗杰2（1．成都理工大学，四川成都610059；2．中石化西北分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐830011）摘要：阿克库勒凸起下古生界地层遭受多期构造运动的剥蚀，其中对油气有重大作用的主要有加里东中期和海西早期构造运动。

运用地层厚度趋势法原理，首先计算出上奥陶统在海西早期的剥蚀量，反映出剥蚀发生在阿克库勒凸起中部塔河主体部位，向南北方向减薄。

并恢复出海西早期前的构造特征为北西高南东低且在北西地区为剥蚀暴露区的特征，在此基础上按厚度趋势法进行二次剥蚀计算，获得加里东中期的剥蚀量，揭示出该期剥蚀发生在全区且具北强南弱特征，恢复出加里东中期前的古构造特征为北西高南东低特征，证实了阿克库勒凸起在此时期已经形成。

方法对还原古地理环境，对储层的油气评价有重要的指导作用。

关键词：阿克库勒凸起；多期构造运动；剥蚀恢复与剖分；构造复原；油气评价中图分类号：P 542文献标识码：A0前言阿克库勒凸起位于新疆维吾尔自治区库车县和轮台县境内，面积近6600km 2，构造位置隶属于塔里木盆地北部沙雅隆起中段南翼的次一级构造单元，西邻哈拉哈塘凹陷，东靠草湖凹陷，南接满加尔坳陷和顺托果勒隆起，北部为雅克拉 轮台断凸。

勘探成果表明，早古生界碳酸盐岩是阿克库勒地区最重要的勘探目标之一，但阿克库勒凸起及其周缘地区经历了加里东期、海西期及印支 燕山期及喜山期构造运动，形成了复杂的地层组合和生储盖组合［1］。

其中，最重要的是加里东中期和海西早期构造运动（见下页图1）。

加里东中期运动使塔里木盆地性质改变而结束了塔河油田早古生代碳酸盐台地的发育，并对塔河油田奥陶系中统一间房组滩、礁相溶蚀孔隙型储层及上奥陶统良里塔格组藻丘、藻礁相溶蚀孔隙型储层的形成具有重要意义。

海西早期运动使早古生代碳酸盐岩发生了最主要的喀斯特化，而对塔河油田北部奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型储层形成具有重要意义［2］。

因此能从现今残存的地层中，剖分出不同期次的剥蚀特征，恢复不同时期的原型盆地面貌，对油气运移与聚集的认识有重要意义。

1地震厚度趋势法剥蚀恢复计算的基本原理对被剥蚀的地层进行相应的厚度恢复，可以再现沉积盆地在某一时期的地质面貌。

目前有很多计算剥蚀量的分析方法和技术，如声波时差法、裂变径迹法、镜质体反射率法、钻井地质分层对比法、地震地层学法、最优化方法、天然气平衡浓度法、粘土矿物法、宇宙成因核素法、包体法、沉积速率法、波动方程法、地质构造法等多种方法［3 12］。

经分析它们均受所需资料的限制，其应用都存在一定的图1阿克库勒凸起南北向区域地震测线AKKL －SN4多期剥蚀组合形式示意图Fig．1Sketch diagram of multi －period denudation combination on AKKL －SN4seismic section in the AKEKULE lobe局限性。

因为它们多是针对某一个小型且稳定盆地或一个小区块提出来的，对塔里木这种大型且受多期构造运动共同影响的盆地，此分析并不适用［3］。

从现今复杂的“复合”变形体中，恢复和分离出每一期次的构造“原型”非常困难。

对于认定加里东期和海西期构造形迹，古构造恢复仍属于构造学的难题［2］。

为此作者在大量文献分析基础上，以地质构造法为基础进行改造和完善，称之为“地震地层厚度趋势法”［13］。

将其使用范围推广到大型叠合沉积盆地的的多期剥蚀剖分和恢复中。

任何一个盆地，在某一地史时期，总会有一个或多个沉积中心。

在这些中心位置，沉积的地层比其相邻区域沉积的地层要厚，而且向盆地边缘沉积层的厚度变薄，直至尖灭。

在特殊情况下，在盆地斜坡地带，由沉积中心向盆地边缘变薄（除了某些盆地的断裂边缘有时陡然截断）。

因此在假设剥蚀前地层的厚度均一或均匀变化的条件下，依据区域地震资料上地层的地球物理成像特征，在区域剖面上找出全区较易追踪的、厚度稳定的地层段（BA'），从未被剥蚀地层（B 点）开始追踪寻找初始剥蚀点（A'），计算出该地层段的沉积变薄率，再依据几何学原理推算其地层厚度变化趋势，从而求算地层的原始沉积厚度（如图2所示（见下页））。

研究区位于塔里木盆地北缘，沉积特征与此相近，因此适用此原理求取剥蚀厚度并进行剥蚀恢复。

剥蚀恢复计算过程如下：（1）找出地层剥蚀原点A'（内剥点）和A （外剥点）。

由于地震剖面长度限制，不一定能找到未剥蚀地层和剥蚀地层的准确界面，一般找到的是地震剖面上最接近盆地中心的那个视剥蚀原点A'和A 。

当地层下部有上超时，原始厚度应不包含上超部份（见下页图2），一般选取最靠近剥蚀线的最远上超点（A ）为另一个剥蚀原点。

（2）确定地层变薄率。

由视剥蚀原点A'向盆地找出地层厚度相对稳定变化的视层段（BA'），A'B'的距离为L ，A'点和B 点下视层段厚度为H ’和H ，利用以下公式求出变薄率K 。

K =（H –H'）/L ˑ100%（3）计算剥蚀地段原始厚度（Hi ）。

由视剥蚀原点A'向被剥蚀地段计算剥蚀点C 1、C 2、C 3、…、Cn 和各点到B 的距离L 1、L 2、L 3、…、Ln 。

利用以下公式可求出各点地层原始厚度。

Hi =H －K ˑLi （i =1、2、3…、n ）2多期剥蚀剖分计算前面介绍了厚度趋势法计算剥蚀量原理，理论上对多期剥蚀计算同样适用。

但是前提条件是必须存在可识别且较完整的原始地层，或检测出两个可靠的起剥点（见下页图3）。

但由于工区位置位于塔里木盆地北侧边缘地带，这两个条件不一定能够完全满足（如O 3地层）。

为了简化运算过程，采用了以下两步计算模型。

第一步。

可识别出两个起剥点，因首先计算海西早期的剥蚀量（如下页图3所示）。

可以把T 70'与T 60起剥点之间的地层视为海西早期前的完整原始地层（见图3（a ）），按厚度趋势法求出图3（b ）7355期何建军等：阿克库勒凸起上奥陶统地层多期剥蚀的剖份与古构造复原图2地震地层厚度趋势法恢复剥蚀原理示意图Fig．2Sketch diagram of eroded thickness restoration by seismic －stratigraphy trendmethod图3阿克库勒凸起O 3海西早期剥蚀计算示意图Fig．3Sketch diagram of denudation calculation of O 3in early Hercynian of the AKEKULE lobe中方格网所示的剥蚀地层。

第二步。

计算加里东中期剥蚀。

如下页图4（a ）所示，研究区只能识别出一个起剥点（T 70'），且起剥点T 70'以南地层可视为O 3最原始地层，通过这部份最原始地层通过厚度趋势法，可求出加里东中期的剥蚀（见图4（b ））。

然而在研究区内，三维地震数据区这段最原始地层并不多，不能求出准确的地层变薄率，因此无法准确地求出加里东剥蚀量。

观察图4（a ）发现，剥蚀部份与海西早期恢复地层厚度存在良好的线性比例关系，即h /H 是常数。

因此首先在区域骨干剖面上，把按厚度趋势法求出（恢复出）加里东期的剥蚀量（见下页图4（b ）），与海西后的原始厚度相比，求出线性关系式（见下页图4（c ）），并代入前期求出的三维海西原始厚度，即可计算出研究区加里东中期的剥蚀量（见下页图4（d ））。

图5（见下页）是过研究区南北向一条区域大剖面AKKL08－NNE5上O 3剥蚀分期计算结果。

3阿克库勒凸起上奥陶统加里东中期剥蚀特征与古构造复原阿克库勒凸起上奥陶统（O 3）地层由于受加里东 海西构造动抬升而遭受剥蚀，在塔北地区普遍835物探化探计算技术33卷5期何建军等：阿克库勒凸起上奥陶统地层多期剥蚀的剖份与古构造复原935图6阿克库勒凸起O3现今厚度图Fig．6The current thickness chart of O3in the AKEKULE lobe缺失，近二分之一的地层被加里东和海西运动所剥蚀（见图6）。

根据上述原理计算出的剥蚀厚度见下页图7，加上现今残厚和海西剥蚀厚度得到加里东中期运动前O3的原始厚度（构造复原）平面分布见下页图8。

从图7可以看出，研究区上奥陶统地层被剥蚀的地层厚度在0m 800m范围内，剥蚀强度达10m/km。

总体上从SE往NW剥蚀程度增大，剥蚀较厚的主要为艾丁 于奇地区，其厚度达600m 800m左右，到工区南剥蚀厚度逐渐减薄至0m，反映出该加里东中期构造运动具有北强南弱的特点。

图8（见下页）是加里东中期前的O3原始地层厚度分布图。

从图8中可以看出，研究区上奥陶统原始地层总体表现为NW薄SE厚的特征，反映此时期在艾丁－于奇地区已经为隆起高部位，沉积中心在满加尔凹陷地区，厚度大于1000m。

厚度的变化趋势反映出加里东中期运动前阿克库勒凸起已经开始发育，这与前人结果一致［14］。

4阿克库勒凸起上奥陶统海西早期剥蚀特征与古构造复原根据前面理论计算出海西早期对上奥陶统地层的剥蚀主要研究区中部的塔河主体区，剥蚀厚度为300m 500m，分别向南北减薄（见后面图9）。

这说明在海西早期时阿克库勒凸起已经形成，塔河地区处于构造高部位，因而剥蚀量更大。

从恢复出的原始厚度看，海西早期运动前的原始地层厚度为0m 1000m，从北往南增加。

研究区北部仍是构造高部位，且研究区北部的艾丁 于奇地区已经处于祼露状态（见后面图10），反映出该地区在海西早期并不存在O3地层，即在加里东早期时遭受强烈的剥蚀而使该区长期暴露于地表，也为后期S直接往北往东超覆在于O3和O1+2之上提供了条件。

从研究区北部的连井剖面（见后面图11）上看，位于出露区的S82、YQ2、YQ5井，进入奥陶系即钻到白云岩，而有O3覆盖区的井均先钻到厚度不等的灰岩，且灰岩厚度也是从西往东增厚，这可能正是由于海西早期运动前O3的覆盖，遮挡了雨水的淋滤而使白云岩化减弱，而直接暴露的地区，接受带Mg离子地表水的淋滤，而白云化形成大量的白云岩，这从另一角度验证了本次剥蚀剖分结果的可靠性。

5结论阿克库勒凸起晚奥陶系地层主要经历了两期045物探化探计算技术33卷5期何建军等：阿克库勒凸起上奥陶统地层多期剥蚀的剖份与古构造复原145图9阿克库勒凸起O3海西早期剥蚀厚度图Fig．9The denudation thickness chart of O3in early Hercynian of the AKEKULE lobe图10阿克库勒凸起O3海西早期前原始厚度图Fig．10The primitive thickness chart of O3before early Hercynian in the AKEKULE lobe构造运动的剥蚀：加里东中期运动使全区均遭剥蚀，剥蚀量为0m 800m左右，具北强南弱的剥蚀特征。