塔里木盆地寒武纪构造-沉积环境与原型盆地演化

寒武系是塔里木盆地当前油气增储上产的重点层系,恢复寒武纪的盆地原型是油气勘探的重要基础。利用最新的钻井、地震及露头资料,以沉积相为研究实体,将盆地充填与周缘构造演化相结合,由点→线→面进行分析,恢复了塔里木盆地寒武纪不同时期的构造-沉积环境,并建立了相应的盆地充填演化模式。塔里木盆地寒武纪经历了一次完整的海侵-海退旋回,包括早寒武世早期快速海侵→中寒武世海退、晚寒武世缓慢海侵→寒武纪末海退两个次级旋回,分别对应沉积演化的2个阶段：塔西克拉通内坳陷早寒武世的碎屑滨岸-陆棚相→局限台地相→中寒武世的蒸发台地相,晚寒武世的局限台地相→寒武纪末期的台地暴露不整合;塔东克拉通边缘坳陷为深水盆地相,经历了硅质泥岩→泥岩与灰岩薄互层→碳酸盐岩的岩相演化。寒武纪塔里木原型盆地特征及演化主要受控于Rodinia超大陆的裂解,其构造-沉积格局经历了由震旦纪末的南北分异格局向中-晚寒武世的东西分异格局的演变。     

塔里木盆地晚震旦世—中寒武世构造沉积充填过程及油气勘探地位

南华纪初,受罗迪尼亚（Rodinia）超级大陆裂解的影响,塔里木陆块进入强伸展构造演化阶段,陆内发育了北东—南西向裂谷体系,裂谷区与两侧高隆带构成“两隆夹一坳”古构造格局。这一古构造格局持续控制了晚震旦世至中寒武世碳酸盐岩沉积序列的充填、演化及油气成藏组合,应将受前寒武纪裂谷构造—沉积演化控制的系列碳酸盐岩台地作为一个成因整体进行系统研究。结果表明:晚震旦世—中寒武世碳酸盐岩台地先后经历了5个重要演化阶段,即晚震旦世同裂谷充填期、震旦纪末抬升剥蚀阶段、早寒武世初海侵深水缓坡型富泥质碳酸盐岩台地阶段、浅水缓坡型碳酸盐岩台地阶段,以及中寒武世蒸发潟湖占主导镶边型碳酸盐岩台地阶段。控制了两套烃源岩、两套储层及一套区域盖层的发育,即形成于震旦纪裂陷槽内潜在烃源岩和早寒武世深水缓坡阶段玉尔吐斯组烃源岩、震旦纪末期受剥蚀淋滤形成的上震旦统微生物丘滩相白云岩储层和早寒武世受岩相和早期云化联合控制的肖尔布拉克组丘滩相白云岩储层,以及中寒武统蒸发潟湖相蒸发岩盖层,构成了上、下两套有效油气成藏组合。与已获得重大突破的四川盆地同期德阳—安岳克拉通内裂陷沉积演化序列及油气成藏组合类比表明,与之具有良好的相似性,且主力烃源岩品质、直接盖层的封盖性能更优于安岳特大型气藏,认为塔里木盆地这一构造—沉积单元具有重要的勘探前景与地位,上部成藏组合更具现实勘探价值。     

塔里木盆地巴麦地区寒武—奥陶纪碳酸盐岩台地演化

通过对塔里木盆地巴麦地区寒武—奥陶系地震、沉积特征研究,运用地震、钻井岩心资料,对该区层 序特征分析,巴麦地区经历了由碳酸盐岩缓坡型台地向镶边斜坡型台地演化,主要控制因素是构造活动和海平面变化早— 中寒武世为缓坡型台地演化阶段,由于海平面频繁升降变化,台地边缘经历3次迁移;晚寒武世该区处于拉张环境形 成被动大陆边缘,海平面开始上升,发育镶边斜坡型台地,海平面相对上升速率小于沉积物供应速率,台地边缘向 盆地方向迁移;早奥陶世,海平面上升速率加快,大于沉积速率,台地以追补型叠加形式向台地方向迁移.     

库鲁克塔格地区寒武系层序地层与发育模式

新疆塔里木盆地库鲁克塔格断隆区出露的寒武系由一系列半深海-浅海沉积物构成.发育磷酸岩、硅质岩、火山岩、石膏、瘤状灰岩、风暴碳酸盐岩、鲕状灰岩、浊流碳酸盐岩等特殊类型.寒武系可划分为11个三级层序、3个二级层序和2个一级层序,反映出三级不同规模的海平面变化.三级海平面变化控制的层序具有6种发育模式,与特殊的环境和变化相联.二级层序是盆地发育不同构造阶段的产物,盆地发育包括早寒武世裂陷阶段、中寒武世断坳过渡阶段和晚寒武世坳陷阶段,分别控制了二级层序A、B和C的发育和构成.本区寒武纪分别在早寒武世和晚寒武世发生最大海泛,其中晚寒武世的海泛与全球海泛一致,但早寒武世的最大海泛是地方性的.     

贵州省三丹地区中、晚寒武世岩石地层格架

贵州省三丹地区中、上寒武统由台地相娄山关组及其斜坡相都柳江组、杨家湾组和三都组构成，台地相与斜坡相呈相交关系。区域地质填图和地层剖面研究表明：中晚寒武世的台地及其前缘斜坡是在中寒武世早期区域性缓斜坡的基础上发展演化而成。按层序地层学原理，可将三丹地区中、晚寒武世岩石地层划分为三个Ⅰ型层序。由于台地碳酸盐生成率远大于斜坡碳酸盐与细碎屑和泥质的混合沉积速率，因而自中寒武世早期到早奥陶世初期，斜坡的坡度不断增加。饥饿段也随斜坡坡度的变陡逐渐向盆地方向迁移。     

塔里木盆地寒武系层序地层格架

通过露头、钻测井及地震层序地层特征综合分析,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。结合反映全球海平面相对变化的全岩碳同位素旋回与反映沉积古水深相对变化的沉积旋回的对比分析,可将塔里木盆地寒武系三级层序分为主要受全球海平面变化控制形成的全球海平面层序(层序CSQ2、CSQ4、CSQ5、CSQ6)及主要受地区性构造沉降作用控制形成的构造层序(层序CSQ1、CSQ3)2类。塔北轮南地区寒武系台地边缘总体呈现由早寒武世的缓坡向中—晚寒武世的镶边台地的演变以及由西向东的进积叠置型式,推测主要与寒武纪全球海平面总体微弱下降及塔里木盆地基底沉降速率总体稳定且较小有关。     

鄂尔多斯盆地构造沉降特征及对盆地成因的启示

构造沉降作为盆地成因研究中的重要组成部分,对其特征进行分析有助于盆地成因的解析。本次通过对鄂尔多斯盆地内5口典型探井的多期不整合所代表的的剥蚀厚度进行恢复,结合去压实矫正模型以及平均密度、平均古水深等参数的确定,较为精确地刻画出了鄂尔多斯盆地不同构造单元自早寒武世至今的构造沉降特征,同时结合裂谷盆地瞬时拉张模型、裂后热坳陷模型以及前陆盆地挠曲模型对构造沉降曲线进行了模拟,对盆地成因进行分析。鄂尔多斯盆地中寒武世—中生代末期主要由早古生代沉降旋回、二叠—三叠纪沉降旋回与侏罗—白垩纪沉降旋回组成。其中岩石圈热冷却作用引起的沉降贯穿全地质时期。早古生代沉降旋回中,中寒武世的加速沉降主要体现在盆地南部,沉降机制为岩石圈伸展减薄,中奥陶世马家期为全盆地尺度的加速沉降,沉降机制仍为岩石圈伸展减薄。二叠—三叠纪沉降旋回中,晚二叠世—早-中三叠世为该旋回的加速沉降期,该期加速沉降具有多幕裂陷的特征。侏罗—白垩纪沉降旋回中,中侏罗世盆地南部处于缓慢沉降期,沉降机制为岩石圈热冷却作用,晚侏罗世—早白垩世,除伊盟隆起,盆地整体处于加速沉降期,沉降机制为前陆盆地引起的挠曲沉降。     

巴楚隆起与阿瓦提凹陷寒武系及奥陶系沉积古地理分析

根据野外露头、钻井资料分析,对塔里木盆地巴楚隆起东部和阿瓦提凹陷东南部寒武系和奥陶系进行了沉积与古地理分析。研究表明,该区寒武系和奥陶系总体上表现为从深—浅—深的沉积环境演化过程。早寒武世早期经历了短暂的深水盆地环境后,自早寒武世中晚期至中寒武世演变为局限台地——蒸发盐台地环境;晚寒武世至早奥陶世海平面开始逐渐上升,以开阔台地环境为主,至晚奥陶世中期演变为台地边缘斜坡环境。      

上扬子地区寒武纪岩相古地理：对中国小陆块海相盆地演化特点及其控藏效应的启示

岩相古地理重建对认识盆地的沉积环境演化、沉积建造时空分布和油气勘探具有重要意义。为揭示上扬子地区寒武纪古地理背景这一先决条件对新发现的安岳巨型气田的控制作用及其对碳酸盐岩油气勘探的启示,本文综合油气勘探的地震、钻井资料及盆地周缘的露头剖面地质调查成果,重建了寒武纪两个构造层序的岩相古地理,分析了寒武系生储盖组合发育的特征。结果表明：早寒武世早期,伸展背景形成了破碎型克拉通盆地,近南北向的深水槽切割了上扬子克拉通,充填了丰富的富有机质沉积物,成为深层巨型生烃灶;早寒武世晚期—晚寒武世,上扬子板块转变为准稳定的构造背景,盆地性质转换为陆表海型克拉通坳陷盆地,沉积建造以发育潮坪楔及伴生的膏盐为特征,陆表海潮汐作用和古隆起控制了储层宏观分布;构造活跃期的裂陷沉积之上叠加以准稳定期的克拉通内坳陷沉积,形成了类似裂陷盆地的由裂谷层序和后裂谷层序组成的剖面形态像牛头的牛头型沉积建造结构;与大板块若即若离的亲缘过程中,构造活跃期和构造准稳定期交替叠合的盆地古地理特点是我国前晚三叠世小陆块离散演化阶段的一大特色,在沉积建造上形成良好的生-储-盖空间配置,是克拉通油气勘探的两大重要领域。     

皖南东至地区寒武系层序地层研究

皖南东至地区寒武系在地层分区上可以分为下扬子地层分区、过渡地层分区和江南地层分区，生物群上出现了两区特征分子和过渡区的混生现象，并处于台地与盆地交接部位。通过对分别位于台地、斜坡和盆地露头层序地层研究，将寒武纪地层自下而上划分为三个Ⅱ类沉积层序和二个Ⅰ类沉积层序，早寒武世的三个Ⅱ类沉积层序的陆架边缘体系域不发育；中寒武世晚期到晚寒武世的二个Ⅰ类沉积层序皆由低水位体系域、海侵体系域和高水位体系域 组成三元结构。通过层序地层分析和沉积体系演化建立了相应的海平面变化曲线，自早寒武世早期本区海平面达到最高位和最大上升速率后，至寒武纪末研究区海平面总体处于下降过程，即海平面为累进式的缓慢的下降。     

塔里木地区寒武纪岩相古地理及沉积演化

以露头和钻井资料为基础,以地震资料为依托,以“统”为编图单元,分5个步骤完成塔里木地区寒武纪岩相古地理图的编制:①等时地层格架建立、②沉积地质学分析、③地震资料沉积地质特征解释、④地层厚度图分析和⑤综合分析.新的图件揭示了寒武纪塔里木地区的古地理格局:塔西台地位于中西部,是一个大型台地;罗西台地位于东部罗西1井区,规模...     

Distribution Features of the Nanhua‐Sinian Rifts and their Significance to Hydrocarbon Accumulation in the Tarim Basin

On the basis of reprocessing 34 new two-dimensional spliced long sections(20,191 km) in the Tarim Basin, the deep structure features of the Tarim Basin were analyzed through interpreting 30,451 km of two-dimensional seismic data and compiling basic maps. Seismic interpretation and geological analysis conclude that the Nanhua-Sinian strata are a set of rift-depression depositional systems according to their tectonic and depositional features. The rift valley formed in the Nanhua Period, and the transformation became weaker during the late Sinian Period, which eventually turned into depression. From bottom to top, the deposited strata include mafic igneous, tillite, mudstone, and dolomite. Three major depocenters developed inside this basin during the rift stage and are distributed in the eastern Tarim Basin, the Awati area, and the southwestern Tarim Basin. Among them, the rift in the eastern Tarim Basin strikes in the near east-west direction on the plane and coincides with the aeromagnetic anomaly belt. This represents a strong magnetic zone formed by upwelling basic volcanic rock along high, steep normal faults of the Nanhua Period. Controlled by the tectonic background, two types of sedimentary systems were developed in the rift stage and depression stage, showing two types of sequence features in the Sinian depositional stage. The Nanhua System appears as a wedge-shaped formation, with its bottom in unconformable contact with the base. The rifting event has a strong influence on the current tectonic units in the Tarim Basin, and affects the distribution of source rock in the Yuertus Formation and reservoir beds in the Xiaoerbulake Formation in Lower Cambrian, as well as the gypseous cap rock in Middle Cambrian. The distribution features of the rifts have important and realistic significance for determining the direction of oil and gas exploration in the deep strata of the Tarim Basin. Comprehensive analysis suggests that the Tazhong region is the most favorable zone, and the Kalpin-Bachu region is the optimal potential zone for exploring sub-salt oil and gas in deep Cambrian strata.     

Intra-platform tectono-sedimentary response to geodynamic transition along the margin of the Tarim Basin,NW China

The Tarim Basin has experienced three tectonic evolutionary phases from the Cambrian to Ordovician: (1) Regional extension from the late Neoproterozoic to Mid-Early Cambrian, (2) Relatively weak regional compression from the Late Cambrian to Mid-Early Ordovician, and (3) Regional compression during the Late Ordovician. Intra-platform tectonic and sedimentary characteristics indicate a clear linkage to the tectonic evolution of the basin margin during early Paleozoic time. During the Cambrian, small intra-platform rift-related depressions formed during an extensional setting. During the Mid-Early Ordovician, a transition from extension to compression caused formation of the Tazhong and Tabei paleo-uplifts and major unconformities T₇⁴ (base of the Late Ordovician). The evolving paleo-geomorphology led to differentiation of sedimentary facies, and numerous intra-platform shoals formed during deposition of the Early Ordovician Yingshan Formation. During the Late Ordovician, regional compression began, which changed the platform margin slopes into four slopes that surrounded the three isolated island uplifts of Tabei, Tazhong, and Tangnan in the Late Ordovician. Simultaneously, the basin margin dynamic conditions also changed the relative sea level and filling pattern of the basin. In the Early and Middle Cambrian, the Tarim Basin mainly developed a progradational ramp-type platform due to relative sea level fall. From the Late Cambrian to Early Ordovician the relative sea level began to rise, resulting in an aggradational—retrograding rimmed margins-type platform. In the Late Ordovician, along with a further rise in relative sea level, the basin mainly developed isolated platform.     

塔里木盆地库鲁克塔格地区下寒武统西大山组深水沉积序列

以野外剖面为基础,结合区域地质资料,对塔里木盆地库鲁克塔格地区下寒武统西大山组的深水沉积进行了分析,确定了其沉积环境和海平面变化情况。研究表明,库鲁克塔格北部西大山组发育的层状硅质岩及石膏的成因与火山活动及断裂活动具有密切关系,瘤状灰岩是在经洋流及海水溶解作用后经压实作用而形成的;西大山组是一个向上变浅的沉积序列,沉积环境由次深海过渡为台前斜坡;西大山组所反映的长周期海平面变化背景为海侵末期至海退初期。     

Tectonic evolution of the Southern Gulf of Suez, Egypt: a comparison between depocenter and near peripheral basins

The sedimentary pattern of the southern Gulf of Suez, Egypt, especially during the Cenozoic rift stage, was controlled mainly by tectonic activities (subsidence and uplift) and sea level change. The stratigraphic record of the southern Gulf of Suez can be divided into two megasequences: pre-rift and syn-rift. The pre-rift megasequence can be viewed as two distinctive depositional regimes, clastic rocks of continental to braided stream environment during Cambrian and open marine transgression extended from Upper Cretaceous till Eocene. The syn-rift deposits showed a distinctive contrast between the depocenter and peripheral basins. This difference can be shown clearly on the sedimentary sequence of Hilal and Shoab Ali oilfields. The syn-rift megasequence can be differentiated in relation to rift evolution into the following stages: initial rift stage with low subsidence rate, main rift stage with maximum subsidence rate, quiescence stage with the slowest subsidence rate throughout the rift evolution, evaporite stage with restriction conditions, and Pliocene–Recent stage with shallow marine condition.     

塔里木新元古代原型盆地与深层油气勘探意义

震旦系白云岩是当前塔里木深层油气勘探战略突破的潜在层系之一,但是受资料限制,对新元古代原型盆地和烃源岩分布仍存在较大争议.综合重磁电反演和地震解释,开展了塔里木新元古代地层分布、隆坳格局和原型盆地性质研究.地球物理位场异常和联合反演结果显示,塔西南、阿瓦提地区深层都有新元古界广泛分布.新元古代盆地呈隆-坳相间格局,塔北和中央隆起带是前寒武系继承性基底古隆起,北部裂陷带和塔西南裂陷带均以NWW向裂谷为主,纵向上呈现断-坳结构,平面上构成大型垒-堑结构,裂谷形成演化和同沉积断裂的分布与基底岩相组成以及基底断裂分布密切相关.塔里木新元古代原型盆地演化以南华纪裂谷、早震旦世断-坳转换和晚震旦世坳陷为特征,震旦纪末期柯坪运动导致短暂的地壳抬升,构造剥蚀南强北弱.在早震旦世断-坳转换过程中,由多个南华纪分散的裂谷沉降中心逐渐合拢、收缩成宽缓分布的深水凹陷区,晚震旦世伴随周缘洋盆扩张,生烃凹陷开始向大陆边缘迁移.塔西南深层古裂陷内可能发育前寒武系烃源岩,古裂陷与古隆起之间的配置关系是寒武系盐下勘探突破的关键.上震旦统台缘礁滩相和表生岩溶作用形成的规模性碳酸盐岩储集体是当前古老层系勘探的重要目标类型.     

塔里木盆地乌什凹陷西部石炭系—二叠系沉积演化*

根据野外露头剖面,结合区域地质资料,对塔里木盆地乌什凹陷西部的石炭系—二叠系沉积演化进行了分析。乌什凹陷西部在石炭纪夹于南天山残留海盆地和柯坪—温宿隆起之间,其地层和沉积与塔里木盆地内部有较大差异。早石炭世早期,本区为碎屑岩和碳酸盐岩混积的浅海陆棚环境,以索格当他乌断裂为界,早期的柯坪—温宿隆起控制了该时期的沉积作用。早石炭世晚期,本区首次海侵,早期的柯坪—温宿隆起部分被淹没,并伴随着强烈的构造沉降,形成半深水斜坡环境,沉积了一套以库鲁组和索格当他乌组为代表的近端—远端浊积扇的复理石沉积,并一直持续到晚石炭世早期。晚石炭世晚期,本区又一次规模较大的海侵,柯坪—温宿隆起大部分被淹没,原隆起区为开阔海台地环境,北部和西部边缘发育典型的台地边缘相生物礁,向北延伸可达乌什北的克孜布拉克地区,再向北为礁前斜坡和浅海陆棚环境,并持续到中二叠世早期。中二叠世以后,伴随周缘地区大规模的陆内火山喷发,该区发生大规模海退。晚二叠世末,随着塔里木板块与中天山地块的拼合以及海西期天山造山带的形成,南天山洋消失,结束了海相沉积,进入了陆相沉积阶段。     

塔里木盆地西北缘震旦纪构造-沉积演化特征

本文在对塔里木盆地西北缘震旦系开展野外地质剖面实测工作及室内研究基础上,结合区域构造背景分析认为,塔里木盆地西北缘下震旦统苏盖特布拉克组发育河流相、湖泊相、滨海相及三角洲相碎屑岩沉积,上震旦统奇格布拉克组发育局限台地潮坪亚相、台内滩亚相碳酸盐岩沉积,底部发育混积潮坪相沉积。根据震旦系地层岩石组合特征及C同位素演化趋势,将震旦系划分为3个Ⅲ级层序：ZSQ Ⅰ、ZSQ Ⅱ和ZSQ Ⅲ,每个层序顶部分别对应一个不整合面。在此基础上建立塔里木盆地西北缘震旦纪拉张性裂谷沉积模式,并划分为3个构造沉积演化阶段：初始拉张阶段,对应于早震旦世早期,沉积一套粗碎屑岩堆积;快速拉张阶段,对应于早震旦世晚期,沉积一套湖相、滨海相、三角洲相砂岩,泥岩沉积,同时伴随玄武岩喷发;稳定沉降阶段,对应于晚震旦世,形成碳酸盐岩台地沉积。     

琼东南盆地构造沉降的时空分布及裂后期异常沉降机制

为考察琼东南盆地构造沉降的时空分布及裂后期异常沉降机制,利用回剥技术计算了盆内68口井的构造沉降史,并选择15口代表井进行拉张应变速率反演及拉张因子计算。结果表明:琼东南盆地构造沉降空间上表现为中央凹陷带和南部凹陷带强于北部凹陷带;时间上在裂陷期出现局部快速沉降-整体慢速沉降—局部快速沉降的阶段特征,进入裂后期逐渐减缓并在15.5～10.5Ma期间减至最低值,但自10.5～5.5Ma以来又明显增大。裂后期异常沉降在盆地东西部都有明显表现,在北部凹陷带较小,在中央凹陷带内往东区有逐渐增大趋势;时间上裂后异常构造沉降随时间增大,增长过程具有快-慢-快的阶段性。分析认为:裂后阶段早期的快速沉降可能是裂陷期非均匀拉张的结果,而晚中新世以后的快速构造沉降主要与岩浆活动有关。