伊 碩, 黃文輝, 萬 歡
( 1. 中國地質大學(北京) 能源學院,北京 100083; 2. 中國地質大學(北京) 海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室,北京 100083 )
碳酸鹽巖巖溶通常是指酸性流體導致碳酸鹽巖溶解,產生大量孔、洞和縫等的現象,可以形成優質的油氣儲集體,如美國西德克薩斯州Ellenburger(奧陶系)[1]、密歇根Albion-Scipio(奧陶系)[2],意大利Rospo Mare(白堊系)[3],以及我國任丘油田(寒武系和前寒武系)、鄂爾多斯盆地(奧陶系)和塔里木盆地(奧陶系)等[4-12]。傳統的巖溶儲層是指發育于不整合面之下,由長期風化剝蝕和淋濾作用形成的孔、洞、縫體系,也有人[13-17]將準同生巖溶、埋藏巖溶、熱液巖溶等納入巖溶作用的范疇。
塔里木盆地奧陶系巖溶儲層較為發育,具有發育層位多、厚度大、分布面積廣、類型復雜、期次多和非均質性強等特點[18]。人們在巖溶儲層的類型劃分和識別特征[16,19-20]、巖溶期次[18,21-23]、成因機理及發育規律[24-26]等方面開展研究,但是在巖溶儲層的類型及發育控制因素上存在分歧。按照巖溶儲層的巖石類型[27]、成因機理[14,18]、巖溶發育位置[28],以及沉積成巖環境、流體成因、構造演化等因素[23],人們對塔里木奧陶系的巖溶儲層進行分類,由于劃分標準不同,分類方案多且不統一。有關巖溶儲層發育控制因素的研究,主要涉及構造、古地貌、地層結構、沉積相和流體作用等對巖溶儲層發育的控制作用,只是對局部區域、部分層位的巖溶儲層,缺乏盆地奧陶系巖溶儲層發育規律和控制因素的整體認識及區域差異性的對比。塔里木盆地不同區域古巖溶的差異性及其機理研究,對于巖溶儲層的勘探和開發具有重要意義。
筆者分析塔里木盆地奧陶系巖溶發育控制因素,研究盆地奧陶系巖溶發育的差異性及其機理,建立相對完善、實用性和科學性較強的巖溶分類方案,為該盆地及其相關區域的古巖溶儲層的勘探提供依據。
塔里木盆地是位于我國西部的大型疊合盆地,面積約為5.6×105km2,地處天山山脈和昆侖山脈之間[29],由中生界、新生界前陸盆地與古生界克拉通盆地疊加而成,沉積地層主要包括古生界克拉通巨厚海相沉積和中生界、新生界前陸盆地陸相沉積。盆地從古至今依次經歷加里東、海西、印支、燕山和喜山等大規模構造運動,形成現今的多構造分區格局(見圖1[30])。

圖1 塔里木盆地位置及構造分區Fig.1 The location and structural division of Tarim basin
塔里木盆地奧陶系從下至上依次發育下奧陶統蓬萊壩組、中—下奧陶統鷹山組、中奧陶統一間房組,以及上奧陶統吐木休克組、良里塔格組、桑塔木組、鐵熱克阿瓦提組[31-34](見圖2)。
由于經歷多期復雜構造作用的改造,盆地奧陶系地層的缺失和展布差異性較大。下奧陶統蓬萊壩組上覆于寒武系不整合面之上,厚度一般為300.0~500.0 m,最厚可達1 500.0 m,上部巖性主要為白云質砂屑灰巖和灰質砂屑白云巖,下部巖性主要為薄層至中層的灰泥石灰巖,含燧石條帶,向上白云石含量減少。中—下奧陶統鷹山組角度不整合或整合接觸于蓬萊壩組之上,厚度為300.0~700.0 m,最厚可達1 600.0 m,下部巖性為灰泥石灰巖、灰泥顆粒石灰巖及灰質白云巖等不等厚互層,上部主要為泥晶顆粒石灰巖和灰泥石灰巖;鷹山組在盆地內部存在不同程度的缺失,在塔中隆起區剝蝕量最大。中奧陶統一間房組角度不整合或假整合于鷹山組之上,巖性以生物灰巖、顆粒灰巖及亮晶砂屑灰巖為主,由于塔中和塔西南地區長期抬升剝蝕,導致塔中和塔西南地區普遍缺失一間房組。上奧陶統吐木休克組厚度為20.0~50.0 m,巖性主要為灰泥石灰巖和瘤狀灰巖,在塔北隆起南斜坡區發育較為完整,在塔中地區缺失。上奧陶統良里塔格組總體平行不整合于吐木休克組之上,由于塔中地區缺失一間房組和吐木休克組,良里塔格組直接不整合于鷹山組之上,厚度為120.0~900.0 m,全區分布穩定,巖性以深灰色丘狀藻粘結灰巖、顆粒灰巖、生物礁灰巖及泥晶灰巖為主,頂部由大量陸源碎屑注入逐漸轉化為陸源碎屑—碳酸鹽巖混合沉積。上奧陶統桑塔木組平行不整合于良里塔格組之上,巖性以灰黑色鈣質泥頁巖、灰綠色砂質泥巖為主,為一套淺海、半深海陸棚及深海盆地相沉積,后期差異抬升導致局部地區缺失,如塔西南麥蓋提斜坡。奧陶系頂部的鐵熱克阿瓦提組不整合或整合于桑塔木組之上,巖性以灰綠色泥巖、砂質泥巖、砂巖為主,為一套濱淺海或潮坪環境的陸源碎屑沉積,在隆起區遭受明顯剝蝕,普遍缺失。

圖2 塔里木盆地地層表及奧陶系碳酸鹽巖地層綜合柱狀圖
狹義的巖溶作用主要是指水和重力對可溶巖石(碳酸鹽巖為主)的溶蝕作用、搬運作用,以及沉積作用的綜合地質作用[28,35]。人們對巖溶作用的含義進行延伸,將早成巖階段的大氣淡水淋濾溶蝕作用,以及埋藏成巖階段的溶蝕作用也納入巖溶作用的范疇[13-17],稱為廣義的巖溶作用。文中巖溶作用指后者。
由于塔里木盆地經歷復雜的構造演化及強烈的成巖改造,導致奧陶系發育多期次、多類型巖溶作用,并相互疊加改造。在古巖溶儲層類型的劃分方面,人們遵循不同的劃分標準,給出多種劃分方案,如按照巖石類型,郭建華[27]將古巖溶劃分為石灰巖類及白云巖類古巖溶,并將白云巖類古巖溶進一步劃分為背斜潛山型和單面潛山型。根據儲層成因機理和主控因素,沈安江等[10]將塔里木盆地下古生界巖溶型儲層劃分為三類:同生巖溶型、風化殼巖溶型和埋藏巖溶型;按照構造旋回級別及遭受抬升剝蝕時間,將風化殼巖溶型儲層劃分為層間巖溶型和潛山巖溶型;按照熱液類型和來源,將埋藏巖溶型儲層劃分為原源埋藏巖溶型和異源埋藏巖溶型。按照巖溶發育部位,趙文智等[28]將塔里木盆地巖溶儲層劃分為潛山區巖溶型和內幕區巖溶型,根據圍巖巖性,將潛山區巖溶型儲層細分為灰巖潛山巖溶型和白云巖風化殼型;根據成因,將內幕區巖溶型儲層細分為層間巖溶型、順層巖溶型及受斷層控制巖溶型。王招明等[23]考慮沉積成巖環境、流體成因、構造演化等因素,將塔里木盆地奧陶系巖溶劃分為三類:風化殼巖溶型、礁灘體巖溶型及埋藏巖溶型,并將風化殼巖溶型儲層細分為潛山巖溶型和層間巖溶型。其中,趙文智等[28]的分類方案沒有考慮內幕區巖溶儲層與斷層無關、與礁灘沉積等相關的同生巖溶型和埋藏巖溶型;王招明等[23]的分類方案沒有考慮順層巖溶型的影響;并且大多數分類方案沒有考慮不同類型巖溶作用的相互疊加。
根據巖溶儲層的分布及其發育控制因素的差異,將巖溶儲層分為六類(見表1)。

表1 塔里木盆地巖溶儲層分類

續表1
影響古巖溶發育的控制因素包括外部因素和內部因素,外部因素包括氣候、構造及海平面變化等,內部因素主要為受沉積控制的巖性及其組合等。其中,氣候和海平面變化是巖溶作用形成的基礎條件,奧陶紀塔里木盆地位于赤道附近,氣候潮濕、炎熱,有利于巖溶發育[36];海平面變化控制碳酸鹽巖臺地的層序結構演化[29],同時控制溶蝕作用的期次及其垂向分布,與巖溶發育具有良好的耦合關系[37]。對于同一盆地的相同層位,氣候和海平面變化相對一致,對差異性巖溶發育的控制作用有限,而構造和沉積因素是造成塔里木盆地奧陶系巖溶差異性的主要控制因素。
構造因素是控制古巖溶發育的最重要因素,對古巖溶的控制作用主要體現在構造活動、古地貌格局及斷裂等方面。
3.1.1 構造活動
構造活動控制構造格局和古地理的變遷及演化、不整合面發育及分布、斷裂形成和深部熱液活動等,進而控制古巖溶的發育和分布。
在天山、昆侖等古洋盆裂解過程中,逐漸形成塔西南隆起(和田隆起)和塔北隆起等早期的大型隆起,并進一步圍繞大型古隆起發育大型克拉通碳酸鹽巖臺地,同時伴隨北部滿加爾拗拉槽的裂陷作用[29]。早奧陶世至中奧陶世,塔里木盆地的動力學背景總體從弱伸展的被動大陸邊緣向前陸擠壓背景轉化,盆地總體繼承前期的構造格局,沉積受塔西南、塔北古隆起及滿加爾拗拉槽分布的控制,形成近南北向展布的構造古地理。中奧陶世晚期至晚奧陶世是塔里木盆地內加里東中期構造明顯活動的重要階段,古昆侖洋向北擠壓、碰撞,造成盆地多個不整合面的發育,其中最明顯的構造格局變化為近東西向展布的塔中隆起帶、北部坳陷帶及東南緣塘古巴孜斯坳陷的形成。奧陶紀末期,除盆地西南到東南緣受到強烈擠壓外,受南天山洋俯沖消減的影響,塔北、塔西北地區也遭受擠壓而隆起和剝蝕。中泥盆世末,由于南天山洋消亡擠壓,塔北、塔東隆起大幅隆升。
構造活動控制構造格局,構造格局控制作為巖溶發育物質基礎的碳酸鹽巖的分布及其遭受后期風化剝蝕的程度。根據塔里木盆地奧陶系的保存、分布及巖溶發育狀況,奧陶系內部主要發育4個較為顯著的不整合面:鷹山組(O1-2y)/蓬萊壩組(O1p)、一間房組(O2y)/鷹山組(O1-2y)、吐木休克組(O3t)/一間房組(O2y)、桑塔木組(O3s)/ 良里塔格組(O3l),分別對應加里東早期Ⅰ幕、加里東早期Ⅱ幕、加里東中期Ⅰ幕和加里東中期Ⅱ幕,基本上可以歸屬于層間巖溶[23]。由于奧陶系頂部的不整合面地臺大幅抬升、長期風化,導致奧陶系碳酸鹽巖與志留系、石炭系或三疊系碎屑巖直接接觸,對應加里東中期Ⅲ幕及海西早期,屬于潛山巖溶或多期疊加的復合巖溶。
除了與不整合面直接相關的層間巖溶和潛山巖溶外,埋藏巖溶也受構造活動的明顯控制。構造活動不僅為埋藏巖溶提供不整合面及斷裂等熱液運移通道,而且往往與熱液活動存在密切關系,如塔里木盆地廣泛發育的埋藏巖溶與晚海西期—印支期的巖漿—熱液活動密切相關[20,38-39]。
3.1.2 古構造地貌格局
古構造地貌格局是古巖溶發育的基礎,控制巖溶地貌的分區。在中奧陶世末至晚奧陶世早期,受控于昆侖島弧和塔里木板塊的弧—陸碰撞作用,塔中乃至巴楚臺地整體強烈隆升[28],并接受長期的暴露、風化、剝蝕、淋濾及溶蝕,造成中奧陶統一間房組和上奧陶統吐木休克組的缺失,從而形成塔中隆起良好的層間巖溶儲層。塔北地區南部為一北高南低的斜坡,以桑塔木組剝蝕線為界,在未覆蓋區,地表水向下或沿傾斜巖層方向滲流,形成潛山型巖溶;在覆蓋區,由于存在吐木休克組隔水層,地表水沿傾斜巖層發生大面積滲流,形成層間巖溶儲層發育帶。因此,古構造地貌格局與古巖溶儲層的分布密切相關,尤其古隆起及斜坡背景為潛山巖溶和順層巖溶的發育提供地質背景。
3.1.3 斷裂
斷裂主要發育于構造應力集中的部位,是溶蝕性流體(大氣淡水、地層水、熱液等)運移的重要通道,對古巖溶的發育具有重要的控制作用[40-41]。斷裂對巖溶的影響主要表現:
(1)斷裂作用可以形成次生斷裂、裂縫或斷裂破碎帶,延伸至地表可以作為大氣淡水的滲流通道,使斷層帶附近碳酸鹽巖的巖溶作用加強、巖溶發育的深度和廣度增加,是影響潛山巖溶儲層、順層巖溶儲層的重要因素,如塔河油田南部上奧陶統桑塔木組覆蓋區巖溶儲層的平面分布受斷裂帶控制,呈條帶狀展布[24];塔北隆起輪南斷裂帶下奧陶系受風化淋濾,最大巖溶厚度約為250.0 m,巴楚隆起區馬扎塔格斷裂帶上的、和田河氣田奧陶系碳酸鹽潛山在不整合面之下357.0 m網狀裂縫和巖溶發育,電測井解釋表明巖溶發育深度可達風化殼下750 m[41];塔北英買2構造奧陶系碳酸鹽儲層,甚至是由斷層控制的非暴露型大氣淡水巖溶作用的結果[42]。
(2)深部斷裂活動常伴隨深部熱液的活動,同時為侵蝕性地層流體、深部熱液等提供有利通道,從而影響埋藏巖溶的發育。塔中地區存在沿深大斷裂從盆地基底進入盆地內部的深部熱液,與碳酸鹽巖發生交代作用,形成螢石、白云巖等,或發生TSR作用而產生H2S等侵蝕性流體,對原始儲層進行改造,從而改善儲集性能[43-44];有機質熱演化過程中排出大量有機酸、CO2、H2S等侵蝕性流體,侵蝕性流體沿裂縫向上運移,可以形成大量埋藏溶蝕孔、洞[20,39]。
綜上所述,斷裂對于潛山區和內幕區的巖溶發育有重要的影響,總體上塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖基質孔隙(包括礁灘復合體)并不發育,因此裂縫的發育程度和巖溶作用的耦合是決定盆地高產的關鍵因素。
沉積因素是控制古巖溶發生最基礎因素,對古巖溶的控制主要體現在沉積相和巖性及其組合兩個方面。
3.2.1 沉積相
沉積相直接決定作為巖溶作用物質基礎的碳酸鹽巖的展布,一般原始孔滲性較好的灘相和礁灘復合體受后期的巖溶改造作用更加明顯。王招明等[23]將礁灘體巖溶劃分為一類重要的巖溶類型,可見沉積相對古巖溶儲層的控制作用。對于同生巖溶型儲層,由于臺緣及臺內礁灘體易于形成地貌上的相對隆起,在海平面波動過程中,容易發生短暫的暴露和大氣淡水淋濾,發育次生孔、洞,從而改善儲層物性,如塔中Ⅰ號構造帶和塔北南緣良里塔格組的臺地邊緣礁灘體[14,45]。發生或未發生過同生巖溶的礁灘體內部較為發育的原生孔隙或次生孔隙,為后期巖溶流體提供通道,為順層巖溶或埋藏巖溶的發生奠定基礎,如塔中Ⅰ號構造帶的晚加里東至早海西期的埋藏巖溶,主要發育于臺地邊緣礁灘體和大氣成巖透鏡體,表現為有機酸對早期孔、洞的擴溶[14]。總之,塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖巖溶儲層與沉積相關系密切,沉積相帶控制儲層發育的有利部位[46]。
3.2.2 巖性及其組合
不同類型的巖石對巖溶作用的響應程度不同,通常碳酸鹽巖較碎屑巖溶解度大,碳酸鹽巖中灰巖較白云巖溶解度大,隨泥質的增加,灰巖溶解度逐漸下降。雖然塔里木盆地奧陶系的白云巖潛山巖溶儲層和灰巖潛山巖溶儲層成因相似,但是存在較大差異,與白云巖潛山相比,灰巖潛山一般地貌起伏大,峰丘地貌更明顯;縫洞體系更發育,但非均質性更強[28]。
除了巖性對巖溶發育具有明顯的控制作用外,巖性組合對巖溶作用也具有較大影響。塔里木盆地奧陶系一間房組、鷹山組及良里塔格組巖性以易溶解的純灰巖為主,巖溶作用發育,是潛山區的主力儲層;吐木休克組、桑塔木組巖性以溶解性較差的泥質灰巖、泥巖為主,巖溶作用不發育。對于吐木休克組覆蓋區的一間房組灰巖或桑塔木組覆蓋區的良里塔格組灰巖,灰巖層上覆溶解性較差的泥灰巖、泥巖等,阻止或減弱加里東中期Ⅲ幕及海西早期巖溶作用的改造,但同時加里東中期Ⅰ幕和Ⅱ幕的巖溶儲層未被剝蝕[25],從而形成內幕區的主力儲層。因此,不同巖性組合是巖溶作用發育的重要因素之一。
塔里木盆地奧陶系巖溶儲層主要分布在塔北、塔中和塔西南三大主巖溶發育區,由于盆地內部各構造單元的巖溶控制因素存在巨大差異,導致不同區域的古巖溶儲層的發育程度、規模、類型及含油氣性差異較大。
塔北地區在構造上屬于塔里木盆地北部的塔北隆起,南為滿加爾凹陷,北以秋里塔格斷裂為界,與庫車凹陷相鄰,主體在沙雅隆起之上,其上的正向構造單元主要包括庫爾勒鼻隆、輪南低凸起、輪臺凸起、英買力低凸起等(見圖3)。塔北隆起形成于早古生代,自加里東早期開始初具隆起雛形,之后經歷多次隆升剝蝕過程,形成現今殘余古隆起的構造格局[47]。

圖3 塔北地區位置及奧陶系斷裂系統Fig.3 Location and Ordovician fault system of the north Tarim
塔北隆起是天山、昆侖等古洋盆裂解過程中形成的早期大型古隆起,之后經歷多期構造運動的改造,發育多期古巖溶作用,不同階段的巖溶作用發育差異較大。加里東早期,塔北地區主要形成鷹山組(O1-2y)/蓬萊壩組(O1p)、一間房組(O2y)/鷹山組(O1-2y)兩個較為明顯的平行不整合面,分別對應加里東早期Ⅰ幕和Ⅱ幕,由于暴露時間較短并沒有發育大規模的巖溶作用。加里東中期,塔北地區主要形成吐木休克組(O3t)/一間房組(O2y)、桑塔木組(O3s)/ 良里塔格組(O3l)兩個不整合面,分別對應加里東中期Ⅰ幕和Ⅱ幕,其中加里東中期Ⅰ幕,由于塔北板塊距離板塊碰撞邊界較遠,比塔中地區受影響小,地層抬升幅度較小,僅造成一間房組(O2y)頂部的短暫暴露,表現為地層間斷及2~4個牙形刺帶的缺失[48-50];加里東中期Ⅱ幕,主要表現為良里塔格組(O3l)頂部的剝蝕,但總體間斷時間較短。晚加里東期,塔北地區主要形成志留系/桑塔木組(O3s)之間的不整合,由于桑塔木組(O3s)為砂質泥巖,對下伏碳酸鹽巖影響較小。早海西期,南天山洋俯沖造成塔北地區的大幅抬升,造成大范圍和長時間的地層剝蝕,同時伴生大量張性斷裂的強烈活動,形成溶蝕孔、洞、縫等大量發育的優質巖溶儲層。由抬升幅度較小、暴露時期短而形成的不整合面主要為層間巖溶,對內幕儲層具有一定的貢獻;抬升幅度較大、暴露時期長、地層剝蝕范圍較大的早海西運動,是形成塔里木潛山巖溶儲層和伴生順層巖溶的主要控制因素,對塔北奧陶系碳酸鹽巖儲層的貢獻最大(見圖3)。
塔北地區的同生巖溶儲層主要受沉積相帶(潮坪相和礁灘相)、古構造地貌格局及斷裂的控制,主要儲層分布于英買1、英買2和英買3井的吐木休克組,以及哈拉哈塘地區的一間房組頂部等。塔北地區埋藏巖溶與風化殼巖溶、同生巖溶的相互疊加,是塔北巖溶儲層發育的控制因素之一。塔北地區斷裂發育,淺層斷裂溝通表層大氣淡水與早期形成的碳酸鹽內幕層間巖溶,兩者相互疊加、改造,既可以加深潛山巖溶的發育深度,也可以形成優質的內幕儲層,如塔北南緣斜坡;同時,深大斷裂提供深部熱液向上遷移的通道,埋藏巖溶常與風化殼巖溶、同生巖溶疊加、改造,是優質內幕儲層發育的重要組成部分,如塔河油田沙76和沙72等井中較為發育[51],甚至在英買力地區形成大量與熱液相關的白云巖儲層[52]。因此,塔北地區巖溶儲層的發育主要受控于多期構造活動相關的不整合面及斷裂等,尤其是早海西運動對巖溶儲層的發育貢獻最大,形成塔北地區典型的巖溶格局(見圖4[28])。桑塔木組剝蝕線以北的潛山巖溶區垂向分帶明顯;桑塔木組剝蝕線以南的內幕巖溶區側向分帶明顯,順層巖溶發育。

圖4 塔北南緣奧陶系巖溶作用模式及儲層形成Fig.4 Diagram showing the karstification and origin of Ordovician carbonate reservoir in southern area of the north Tarim uplift
塔中地區在構造上屬于塔里木盆地中央隆起帶中部的塔中隆起,東與古城隆起相接,西與巴楚隆起相鄰,南與塘古孜巴斯坳陷呈斜坡過渡關系,北與塔中Ⅰ號斷裂、滿加爾凹陷相鄰,總體展布近北西向,具有東高西低的地理格局,并發育一系列北西走向的沖斷褶皺構造帶和若干北北東向斷裂(見圖5(a))。
與塔北古隆起相比,塔中隆起形成時間相對較晚,特別是在中奧陶世古昆侖洋向北碰撞,塔中地區強烈隆升,造成鷹山組上部和一間房組及吐木休克組在塔北地區的大面積缺失,形成廣泛發育的層間巖溶儲層。塔中地區在海西早期的構造幅度相對較小,表生巖溶的發育區僅限于隆起東段的高陡背沖帶、塔中Ⅱ號構造帶、塔北構造帶等,呈帶狀分布,巖溶儲層的發育程度遠不及塔北隆起的。

圖5 塔中地區奧陶系埋藏熱液溶蝕流體活動平面和Tc1-Tz75-Tz4-7-38-Tz161-Tz162-Tz58-Tz62-Tz44井巖溶剖面
Fig.5 Mapped distribution of hydrothermal/burial dissolution fluid activity for the Ordovician and diagram of paleokarst of well section Tc1-Tz75-Tz4-7-38-Tz161-Tz162-Tz58-Tz62-Tz44 in central Tarim
中—晚奧陶世良里塔格組沉積期,沿塔中Ⅰ號斷裂西側發育呈NW-SE向帶狀展布的碳酸鹽巖臺地邊緣相帶,發育大量的礁灘相沉積[53-54];在不同旋回的礁灘相沉積海退序列中發育4期明顯的同生期大氣淡水溶蝕作用,為后期風化殼巖溶和埋藏巖溶的疊加、改造提供物質基礎,最終形成大量優質巖溶儲層。
由于塔中地區斷裂特別發育,主要的斷層構造有塔中Ⅰ號、塔中Ⅱ號、塔中10號斷裂帶及若干北北東向的斷裂,埋藏熱液溶蝕流體活動對奧陶系碳酸鹽巖地層影響廣泛(見圖5(a)[44]),并且至少發育三期埋藏巖溶作用[45],是重要的儲集類型,尤其對于地質歷史時期未曾暴露地表的碳酸鹽巖儲層尤為重要。
綜上所述,與塔北地區相似,塔中地區的巖溶儲層也具有多期性和類型多樣性等特點,但是受構造響應的差異影響,塔中地區的主要巖溶期為加里東運動中期,而早海西期巖溶發育遠不及塔北地區的;由于斷裂十分發育,埋藏巖溶儲層十分發育(見圖5(b)[44])。
塔西南地區位于塔里木盆地西南部,北西部為南天山褶皺帶,北東部以吐木休克斷裂為界,南部被昆侖山褶皺帶包圍,東接塘古孜巴斯坳陷和塔南隆起[55-57](見圖1)。
以玉北為代表的塔西南地區巖溶儲層存在明顯的東西分異的特征,麥蓋提斜坡西段發育鷹山組、良里塔格組2期不整合,以斷裂和溶洞發育為主;斜坡東段發育良里塔格組、鷹山組和蓬萊壩組3期不整合,裂縫和溶洞相對欠發育。雖然塔西南地區鷹山組頂部受長時期的風化、剝蝕,但是鷹山組總體為臺內低能相的灰泥石灰巖沉積,巖性致密,不利于巖溶儲層的形成[52]。和田河氣田和玉北油田鷹山組儲層主要也是發育在高能相帶的砂屑灰巖和裂縫相對發育的區域,表明裂縫和沉積相對巖溶儲層發育具有明顯的控制作用。
塔西南地區也發育一定的埋藏溶蝕作用,且大多與油氣活動帶來的有機酸等物質有關,主要發育海西晚期和喜山期埋藏巖溶,多沿新形成的裂縫系統進行溶蝕。主要體現在蓬萊壩組及鷹山組擴溶縫、溶蝕孔有油氣充注及被熱液攜帶的硅質充填等特征,如玉北5井。
因此,與塔中和塔北隆起奧陶系相比,塔西南地區奧陶系巖溶儲層的發育有一定的相似性,但更多為差異性[58]。由于塔西南地區不整合發育的鷹山組以臺地低能相帶沉積為主,巖性致密,且沒有像塔北地區的大幅度構造隆升,因此風化殼巖溶儲層整體欠發育;同時,溝通深部熱液的深大斷裂也不甚發育,埋藏巖溶儲層的物性也明顯差于塔中地區的。另外,塔西南“蹺蹺板”式的構造演化過程明顯不同于塔北和塔中地區的繼承性古隆起,遷移式的古隆起不利于油氣藏的形成,且遠離滿加爾生烴凹陷,總體含油氣性較塔北、塔中地區的差。
塔里木盆地寒武系及奧陶系地層的古巖溶現象十分發育[59],但不同區域的巖溶作用也有差別。根據奧陶系地層的沉積特征、構造演化、巖溶作用類型、古巖溶儲層分布及石油地質特征等,對比塔西南、塔中及塔北地區巖溶作用的差異性,結果見表2。

表2 塔里木盆地相鄰地區的巖溶作用差異性
(1)塔里木盆地奧陶系古巖溶儲層十分發育,具有期次多、類型豐富、分布差異大等特點。將塔里木盆地奧陶系古巖溶儲層劃分為潛山型和內幕型,并細分為六類,分別為潛山巖溶、順層巖溶、層間巖溶、同生巖溶、埋藏巖溶及復合巖溶型。
(2)塔里木盆地古巖溶的發育主要受構造因素和沉積因素的控制,前者主要體現為構造活動、古構造地貌格局及斷裂等對巖溶儲層發育的控制作用,后者主要體現為沉積相、巖性及其組合對巖溶儲層發育的控制作用。
(3)塔里木盆地有塔北、塔中和塔西南三大巖溶發育區,巖溶儲層的發育規模、類型及油氣富集特征存在巨大差異。塔北地區以潛山型和層間巖溶為主,埋藏巖溶次之,巖溶規模大;塔中地區以埋藏巖溶為主,潛山巖溶、同生巖溶及層間巖溶也較為發育,巖溶規模大;塔西南地區巖溶儲層整體欠發育,以層間巖溶為主,規模較小。構造因素和沉積因素的差異是控制塔里木盆地古巖溶差異的主控因素。
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