塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组北部台缘带展布及其油气勘探意义

礁滩型白云岩是世界范围内油气勘探开发效果最好的领域之一。塔里木盆地震旦-寒武系具备规模礁滩型白云岩发育基础,但其特征与分布研究基础十分薄弱。本文采用野外剖面观察、单井资料分析、地震资料刻画等手段,落实了柯坪-塔北西部存在下寒武统台缘带,命名为北部台缘带,该台缘带呈北东走向,长约330 km,宽约7 km。野外露头资料显示,下寒武统北部台缘带发育两期微生物礁,岩性以针孔状白云岩为主,溶蚀孔洞发育;地震剖面上,可见丘状前积反射特征。北部台缘带具有得天独厚的生储盖配置优势,位于长期继承性发育的古隆起之上,具备形成大油气田的有利条件。北部台缘带的展布特征为该区下古生界白云岩的区带评价及目标优选指明了方向。     

北京西山下苇甸中寒武统张夏组生物丘发育特征及其地质意义

北京西山下苇甸剖面寒武系地层出露完整,中寒武统张夏组底部和顶部发育两期生物丘地层.通过野外观察及薄片鉴定发现,张夏组底部发育的生物丘为凝块石生物丘,顶部发育的为叠层石生物丘,两期生物丘的造丘生物主要为藻类.凝块石生物丘生长在低能的潮下带环境,而叠层石生物丘则形成于海水能量较高的潮间带或潮下带上部.不同的沉积环境造成了两期生物丘内部结构的差异,主要体现在造丘生物的排列方式上.根据该剖面两期生物丘的特征,总结了生物丘的发育模式,并对其地质意义进行了探讨.     

塔里木盆地肖尔布拉克露头区下寒武统肖尔布拉克组沉积相模式及其勘探意义

塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组储集层主要受沉积相控制,而丘滩是储集层发育的有利相带,因此明确丘滩特征及其分布规律对该地区勘探具有重要意义。以柯坪肖尔布拉克露头区肖尔布拉克组为研究对象,实测7条剖面,基于野外露头描述和薄片观察,系统分析了肖尔布拉克组沉积特征,建立了沉积相模式。露头区肖尔布拉克组厚158~178m,主要发育层纹石、凝块石、泡沫绵层石、叠层石、核形石5种微生物白云岩和藻砂屑白云岩及粒泥白云岩,整体上为1个向上变浅的三级沉积序列。肖尔布拉克组沉积时期,研究区为发育“微生物席丘滩潮坪”沉积体系的缓坡型碳酸盐岩台地,沿温宿古隆起向盆地方向依次发育内缓坡、中缓坡和外缓坡。中缓坡是中高能微生物丘和藻砂屑滩的有利发育区,丘滩体厚度在70~85m之间,滩地比达到44%~51%,进一步佐证了塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组白云岩领域具有良好的勘探潜力。     

华北地台东北缘寒武系芙蓉统叠层石生物丘中的钙化蓝细菌

华北地台东北缘的芙蓉统,大致为长山组和凤山组所组成,可以进一步划分为3个三级沉积层序;层序划分主要基于沉积相序列的旋回性所代表的沉积趋势,较深水的陆棚相钙质泥岩和深缓坡相条带状泥晶灰岩和泥灰岩组成的凝缩作用序列、与高水位体系域和强迫型海退体系域的中至浅缓坡相碳酸盐岩组成的总体向上变浅序列,是这些三级沉积层序的基本构成,从而形成了较为典型的淹没不整合型层序。那些典型的叠层石生物丘,类似于微生物礁,主要发育在长山组和凤山组下部构成的三级层序的强迫型海退体系域之中,代表了缓坡型台地中相对海平面下降阶段的沉积记录。这些叠层石生物丘中的叠层石,泥晶和微亮晶是其基本构成,最为特征的是发育着一些典型的钙化蓝细菌化石,表明了这些寒武纪芙蓉世的叠层石生长于蓝细菌主导的微生物席的钙化作用之中。最为重要的是,在构成叠层石生物丘的粗糙纹层柱状和穹窿状叠层石中,较为普遍地发育着"石松藻(Lithocodium)";这种谜一样的钙化蓝细菌化石,与其他的钙化蓝细菌化石一起,表明了寒武纪叠层石形成过程中复杂的微生物沉淀作用,成为窥视叠层石生长和石化过程中重要的微生物作用信号。就像其名称所蕴含着的高级绿藻中的松藻(Codium)的涵义一样,"石松藻(Lithocodium)"状的钙化蓝细菌,多描述于中生代的微生物碳酸盐岩中,而且还常常被解释为结壳状有孔虫或"海绵骨针的网状物",其生物亲和性还存在着剧烈的争论。因此,华北地台东北缘寒武系芙蓉统中的叠层石生物丘,特殊的层序地层位置代表了较为典型的强迫型海退沉积记录,特别的钙化微生物构成代表着叠层石生长和石化过程中复杂的微生物作用信号,成为深入了解"寒武纪-早奥陶世微生物碳酸盐岩复苏期"和"显生宙早期第一幕蓝细菌钙化作用事件"中的微生物造礁和成丘作用的典型实例。     

塔里木盆地塔中-古城地区寒武系沉积体系发育特征与演化

塔里木盆地寒武系油气勘探在塔中与古城地区相继获得较大发现,但对该地区沉积体系的刻画仍以盆地尺度的岩相古地理编图为依据,缺乏多资料约束下的精细研究。通过岩石学分析对塔中—古城地区寒武系白云岩的原岩进行了细致恢复,其中塔中中下寒武统原岩以泥灰岩、(含膏)粒泥灰岩为主,上寒武统则以粒泥灰岩及颗粒灰岩为主;古城地区原岩多为粒泥灰岩、泥粒灰岩及颗粒灰岩。以地球化学研究为手段,恢复了寒武纪碳酸盐岩沉积期古环境,总体上从早寒武世到晚寒武世,水体深度逐渐增加,盐度降低,蒸发作用减弱。在此基础上,以威尔逊碳酸盐岩综合相模式为指导,划分出了3类沉积相、4类亚相、6类微相。利用三维地震资料的精细解释,刻画了古城地区台缘带礁滩体的发育特征及演化规律,4期礁滩体呈进积式向盆地方向迁移。台缘带礁滩体的迁移演化与台内沉积物的发育特征表明古城台缘带的礁滩体的发育与消亡对塔中台内沉积环境存在较大影响。台缘带的快速生长对台内水体形成围陷,造成了含膏碳酸盐岩的沉积,台内与台缘沉积物形成了良好的对应关系。     

塔里木盆地肖尔布拉克剖面下丘里塔格组层序地层及其油气勘探意义

塔里木盆地晚寒武世台地沉积区发育大量的白云岩,其中蕴涵着大量白云岩储层。以柯坪地区肖尔布拉克剖面为例,首次提出了以地层单层厚度为划分依据划分层序地层的方法,结合岩石学分析结果,确定了肖尔布拉克剖面寒武系下丘里塔格组白云岩的层序地层四分方案,塔中地震资料表明该四分方案可能适用于塔里木盆地整个西部台地区。根据肖尔布拉克剖面下丘里塔格组白云岩的岩石学分析,埋藏岩溶作用产生的溶蚀空间为该白云岩段的主要储集空间,因此可将下丘里塔格组白云岩储层定义为"埋藏岩溶型白云岩储层",该储层发育位置与层序界面有密切关系,一般沿层序界面之下发育。根据上寒武统白云岩的层序地层四分方案,与层序地层对储层的控制作用,提出了塔里木盆地西部台地区上寒武统"埋藏岩溶型复式白云岩储层"概念,并给予了阐释。     

寒武纪芙蓉统均一石沉积组构及环境特征——以河北涞源长山组为例

均一石以隐晶质岩性、无纹层与凝块结构发育为特征,与叠层石、凝块石、树形石并列为典型的微生物岩。然而,由于均一石在1995年命名以来很少在地层记录中得到识别和描述,并且缺乏现代实例的类比物,使得关于均一石的报道极具研究价值。为研究华北地台寒武系均一石沉积组构与形成环境特征,系统性地针对河北涞源祁家峪剖面芙蓉统长山组均一石生物丘进行研究。芙蓉统长山组从下部陆棚相钙质泥岩向上变浅至浅缓坡相厚层块状泥晶灰岩,组成了一个淹没不整合型三级层序。三级层序顶部的浅缓坡相厚层块状泥晶灰岩层,代表强迫型海退过程沉积,其内部发育一系列米级均一石生物丘。研究结果表明,这些生物丘主体为致密泥晶及少量微量晶组成,其中可见到附枝菌(Epiphyton)、葛万菌(Girvanella)、肾形菌(Renalcis)等钙化微生物化石。这些钙化微生物(蓝细菌)化石的出现,代表了显生宙第一幕蓝细菌钙化作用事件的证据,同时间接的说明均一石生物丘形成于蓝细菌主导的微生物席的钙化作用过程之中。同时,生物丘内还局部集中发育底栖鲕粒与草莓状黄铁矿颗粒,表明了生物丘形成过程中复杂的微生物沉积作用机制。因此,河北涞源长山组顶部的均一石生物丘,尽管泥晶和微亮晶是其基本构成,但是各种钙化蓝细菌化石以及底栖鲕粒与草莓状黄铁矿颗粒的局部出现表明了在蓝细菌主导的微生物席中复杂的微生物活动信号,成为了解生物丘形成机制、显生宙第一幕蓝细菌钙化作用事件的典型实例。     

北京西郊寒武系凤山组叠层石生物层

叠层石是微生物碳酸盐岩的典型代表,同时也是岩石记录中的"藻席"(微生物席)的建造物。在北京西山寒武系芙蓉统凤山组下部,见一层厚度为2~3m的叠层石生物层。宏观上,该生物层主要为大型柱状叠层石所组成;微观上,表现为致密泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩构成的泥晶相叠层石。在叠层石内部,各种特殊的颗粒如底栖鲕粒、核形石和凝块石的发育,表明了微生物席内颗粒的多样性,而三叶虫骨屑的发育则意味着叠层石生长过程中较为强烈的泥晶粘聚作用;致密泥晶中的黄铁矿晶体,间接地反映了泥晶的异养细菌成因。因此,凤山组中的叠层石生物层,作为"贫乏骨骼的寒武纪风暴海"中典型的沉积学现象,成为较深水背景之中微生物造礁作用的典型实例,也成为理解微生物席内微生物成因颗粒多样性的典型岩石记录。     

塔里木盆地苏盖特布拉克地区下寒武统肖尔布拉克组碳酸盐岩微生物建造特征*

塔里木盆地苏盖特布拉克地区下寒武统肖尔布拉克组发育3种类型碳酸盐岩微生物（蓝细菌）建造,即下部微生物丘状和层状建造、中上部微生物礁和顶部叠层石建造。微生物丘状和层状建造的特点是似层状孔洞和纹层结构发育,形成于潮下高能带,与微生物席粘结有关,分布相对稳定。微生物礁是由枝状或丛状微生物骨架生长和微生物席粘结两种方式形成,分布较广,可分为两大期：第1大期发育在海退背景下,呈宏观块状建造特征;第2大期则发育在较大的海侵背景下,呈现两期点礁特征。叠层石建造发育在更大范围的海侵背景下,超覆于点状建造之上,要求的水动力条件相对较强,由微生物粘结作用形成,其中叠层石和核形石是其重要标志,仅分布在研究区北部的苏Ⅱ、苏Ⅲ和苏Ⅳ剖面近顶部。     

河北承德寒武系凤山组叠层石生物丘中的沉积组构

河北承德路通沟剖面芙蓉统凤山组中部发育厚层块状叠层石生物丘,构成一个淹没不整合型层序的强迫型海退体系域,指示这些叠层石形成于中高能浅海环境。该生物丘宏观上主要由柱状叠层石组成,叠层石内部纹层较粗糙,在构成叠层石的致密泥晶和微亮晶组构中,还见到球粒、底栖鲕粒及凝聚颗粒等多种生物成因颗粒类型,代表着复杂的微生物活动特征,以此而区别于前寒武纪的叠层石。更为重要的是,叠层石生物丘中的致密泥晶基质中发育一些“石松藻(Lithocodium)”状的钙化蓝细菌菌落残余物,以及一些丝状钙化蓝细菌化石,指示了形成叠层石的微生物席为蓝细菌所主导的微生物席。因此,凤山组叠层石生物丘内复杂而特殊的碳酸盐岩沉积组构为研究叠层石形成过程中复杂的微生物代谢活动所产生的钙化作用机制提供了一个宝贵的地质实例。     

同生-准同生期大气淡水溶蚀对微生物碳酸盐岩储层的控制作用:以塔里木盆地下寒武统为例

微生物碳酸盐岩是中国震旦—寒武纪古老地层的重要组成部分,勘探已经证实微生物碳酸盐岩可以形成储层,明确这类储层成因并进行有效预测对于古老碳酸盐岩勘探有重要意义。然而针对塔里木盆地寒武系微生物碳酸盐岩储层成因,尚未形成统一的认识,不同学者提出了诸如同生-准同生期溶蚀、埋藏/热液溶蚀或多种流体综合作用等成因解释。本次研究选择塔里木盆地西北缘什艾日克和肖尔布拉克剖面寒武系肖尔布拉克组为重点研究对象,通过露头和薄片观察、阴极发光和碳氧同位素分析等手段,研究了早成岩期大气淡水溶蚀作用对微生物碳酸盐岩储层形成的影响。结果表明:(1)研究区寒武系肖尔布拉克组识别出4种微生物碳酸盐岩岩石类型,分别是叠层石白云岩、凝块石白云岩、泡沫绵层白云岩和与蓝细菌相关的(含砾)颗粒白云岩;微生物碳酸盐岩建造具有复杂的孔隙系统,常见的孔隙类型包括晶间孔、溶孔、不同尺度的溶洞以及裂缝等,但是溶蚀孔洞是最主要的孔隙类型。(2)同生-准同生期大气淡水溶蚀是孔隙形成的主要原因,有三方面证据。一是微生物碳酸盐岩建造顶部发育小型溶蚀坑。二是新月形胶结物和胶结不整合现象表明经历了短期暴露。新月形胶结物通常被看作是渗流带成岩作用的产物。胶结物不整合是指在颗粒与埋藏期形成的粒状胶结物之间部分缺失了纤状等厚环边胶结物,这些缺失的纤状胶结物可能是准同生期被大气淡水溶解了。三是胶结物具有斑状中等亮度阴极发光特征,明显有别于表生岩溶与埋藏环境胶结物的阴极发光特征;此外大气淡水是导致微生物丘顶部样品氧同位素值较原岩负漂的原因。(3)储层具有非均质性,分布受微生物丘沉积结构和相对海平面变化控制。微生物丘可以分为丘基、丘核和丘盖三部分。其中丘基主要由凝块石白云岩组成,丘核以泡沫绵层白云岩为主,丘盖主体是含砾颗粒白云岩。储层物性丘核最好,其孔隙度平均为5.47%;丘盖次之,为4.27%;丘基较差,为2.01%。微生物建造岩石组成差异是造成储层非均质性的主要原因。     

塔里木盆地乌什地区上震旦统奇格布拉克组地球化学特征及其地质意义*

塔里木盆地寒武系盐下地层资源量巨大,上震旦统奇格布拉克组是该领域风险勘探的重要层系之一,但当前该层系勘探尚未取得重大突破,其中岩相古地理格局及储集层主控因素认识不深是制约勘探突破的重要因素之一。文中以乌什地区昆盖阔坦剖面为研究对象,通过地层精细描述和104块岩石薄片分析,并优选样品开展常微量元素、稀土元素、碳氧锶同位素、白云石有序度及U-Pb同位素年龄测试,分析了奇格布拉克组沉积环境及白云岩成因。结果表明: (1)塔里木盆地乌什地区昆盖阔坦剖面奇格布拉克组厚约141 m,主要发育叠层石、凝块石、泡沫绵层石3种微生物白云岩和鲕粒、粘结颗粒2种与微生物作用相关的颗粒岩,并根据相序组合可以划分为4个段,自下而上构成碳酸盐缓坡背景下的内缓坡潮坪—微生物丘滩沉积序列;(2)地球化学分析表明,奇格布拉克组沉积时期研究区整体处于温暖、干旱气候条件下的近岸浅水环境,海水具有较高盐度、较高水温和氧化—弱氧化特征,海平面先逐渐上升后快速下降;(3)奇格布拉克组白云岩形成于准同生—浅埋藏期,白云石化流体为具有较高盐度的海水。该研究成果不仅可以为塔里木盆地晚震旦世岩相古地理研究提供依据,还可以为储集层主控因素分析提供依据。     

塔里木盆地阿克苏-柯坪地区寒武系-奥陶系的沉积环境

本文讨论了塔里木西北缘厚一千余米的寒武系-奥陶系暗色碳酸盐岩夹细碎屑岩系的沉积环境。寒武系以粉-细晶白云岩、微晶叠层石白云岩夹细碎屑岩为主;奥陶系以含硅粉-细晶白云岩、内碎屑岩、细碎屑岩与灰岩的混合岩互层为主。根据矿物成分、生物化石、结构构造、岩石的元素、稳定同位素、矿物组合等判断,其沉积环境为半封闭的潮坪环境至开阔的陆棚沉积环境。     

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.     

塔东南地区寒武系海退背景下微生物丘沉积演化特征

微生物丘作为新型的碳酸盐岩油气储层,是现今深层油气勘探和研究的热点。以塔东南地区寒武系微生物丘为例,综合利用岩心、测井、分析测试和高精度三维地震数据,在微生物丘微相组成和外部形态分析基础上,探究海退背景下微生物丘的发育期次、叠置样式及其生长发育、迁移演化特征。研究结果表明:1）研究区寒武系处于相对高能的台地边缘相带,有利于微生物丘的生长发育。钻井揭示微生物丘岩性为菌藻类微生物颗粒白云岩（局部硅化）,储集空间为晶间（溶）孔、溶蚀孔洞及微缝隙。2）中、上寒武统发育4期微生物丘复合体,依次向广海方向推进叠置,近南北向条带状展布,叠合面积大于1 400 km2。3）①期微生物丘形成于早寒武世缓坡台地之上,“三明治”式垂向加积生长,形成较对称的丘状,生长规模大。②期发育在丘前塌积岩之上,古地貌坡度陡,可容纳空间大,水动力强,垂向加积—弱前积生长,形成不对称丘状。随着相对海平面快速下降和生物丘建隆进一步发展,③期丘体楔状前积于②期丘的靠海一侧,侧向叠置分布。④期丘体生长具有继承性,规模变小。寒武纪末期,海侵作用加强,微生物丘停止发育。总体上反映海退背景下研究区由缓坡—镶边型台地—淹没型台地的变化特征。     

塔里木盆地早古生代构造古地理演化与烃源岩

塔里木陆块为一具前寒武系基底的克拉通盆地,早震旦世—寒武纪陆块内和边缘发生裂解,至中奥陶世转为被动大陆边缘,组建塔北和塔中两个遥相对应的碳酸盐台地和边缘斜坡,其间的阿瓦提—满加尔地区为克拉通内浅海—深水盆。满参1井以东至满加尔为欠补偿的深海槽盆,早期沉积了富生物营养链的烃源岩,晚奥陶世克拉通转为前陆碎屑岩沉积,满加尔坳陷反转为浊流盆地。碎屑岩由东向西、由南东向北西迁移,造成向塔北和塔中海侵上超,结束碳酸盐台地演化的同时,沉积了局限台地型和台缘斜坡灰泥丘相的烃源岩。奥陶纪时塔里木盆地演化和沉积相的配置,是加里东期盆山转换的重要反响,形成多个沉积-构造转换面。早加里东运动,造成下早奥陶统与寒武系的假整合;中加里东运动即晚奥陶世始,塔里木转为前陆盆地,塔北和塔中分别为前陆隆起,阿瓦提—满加尔为复合隆间盆地;晚加里东运动(始于早志留世)发生了大规模的海退。     

塔里木盆地塔东地区下古生界碳酸盐岩储层特征与勘探领域

塔里木盆地塔东地区下古生界碳酸盐岩勘探虽已获得突破,但储层类型和主控因素不清、有效储层分布规律不明一直是制约该区勘探领域评价和井位部署的瓶颈之一。基于露头、岩心、薄片、钻井、测试和地震等资料,综合地球化学分析数据,指出塔东地区发育5类储层,分别为奥陶系一间房组—鹰山组上段的灰岩礁滩溶蚀型储层、鹰山组下段—蓬莱坝组的溶蚀型白云石化储层、寒武系台缘丘滩白云岩储层、塔东低凸起上寒武统斜坡深水重力流型白云岩储层和上震旦统微生物丘滩白云岩储层。其中溶蚀型白云石化储层和台缘丘滩白云岩储层是塔东地区重要的储层类型,礁(丘)滩体和溶蚀作用是这两类储层发育的主控因素。在此基础上评价了两个现实勘探领域和三个风险勘探领域。     

苏盖特布拉克剖面肖尔布拉克组储层建模研究及其勘探意义

明确塔里木盆地肖尔布拉克组储层的品质、规模及分布规律对指导寒武系盐下领域的勘探具有重要意义。通过对柯坪地区苏盖特布拉克剖面的解剖,阐明了肖尔布拉克组主要发育与藻(蓝细菌)有关的微生物白云岩(层纹石白云岩、凝块石白云岩、叠层石白云岩和藻格架白云岩)、黏结藻屑白云岩、藻砂屑白云岩、泥—粉晶白云岩和含砂屑泥—粉晶白云岩,自下而上的岩相组合指示缓坡型台地沉积特征;孔隙类型主要为溶蚀孔洞,粒(晶)间溶孔和藻格架溶孔,总体具有中高孔—中低渗的特征,孔隙的发育与岩相具有明显的相关性,其中藻砂屑白云岩和具有格架结构的微生物白云岩储层物性最好;通过二维地质建模及基于数字露头的三维地质建模,揭示了肖尔布拉克组储层具有较好的层位性、相控性和规模性,古隆起围斜部位的中缓坡丘滩体是储层发育的有利相带。