塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空分布特征及其油气地质意义.docx

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塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空分布特征及其油气地质意义

第53卷　第5期

2007年9月

　　地　质

　论　评　　　GEOLOGICALREVIEW　　Vol.

53　No.5

Sept.　200

7

图1　塔里木盆地西北缘及邻区构造纲要图

Fig.1　TectonoicschematicmapofthenorthwesternpartoftheTarimbasinanditsadjacentareas

1—前寒武系;2—寒武系—泥盆系;3—石炭系—二叠系;4—中—新生界;5—蛇绿岩或蛇绿混杂岩;6—榴辉岩;7—板块缝合带;8—沙井子逆冲断层;9—（1~（4表示图2中剖面位置及编号,（5—科克布克三山剖面

1—An∈;2—Cambrian—Devonian;3—Carboniferous—Permian;4—Mesozoic—Cenozoic;5—ophioliteorophioliticmélange;6—eclogite;7—suture;8—Shajingzireversefault;9—locationofthesectionsinFig.2,（5—Kekebukesanshansection收稿日期:

2007-01-22;改回日期:

2007-06-16;责任编辑:

章雨旭。

作者简介:

:

罗金海,1967年生。

副教授,主要从事构造地质、盆地构造和油气地质综合研究等方面的教学和科研工作。

通讯地址:

710069,西安市太白北路229号西北大学地质学系;Email:

luojh@nwu.edu.cn。

塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空

分布特征及其油气地质意义

罗金海

1

车自成

1

周新源

2

李勇

2

李建立

2

张敬艺

1

1大陆动力学国家重点实验室（西北大学,西北大学地质学系,西安,710069;

2中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒,841000

内容提要:

对塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的岩石、岩相、沉积演化和油气地质特征的分析表明,生物礁主要发育于中二叠统栖霞阶昆克拉契组和巴立克立克组,以亮晶藻粘结灰岩为主,具有堤礁的特点。

二叠系礁灰岩较大

的厚度表明,当时礁体生长速率与礁基沉降（或水体加深的速率匹配较好,具有进积型沉积的特点,这与当时塔里木地块内部的退积型沉积特点是不一致的。

礁灰岩的原生孔隙较小,可以作为中等烃源岩,在哈拉峻盆地的东南侧和乌什凹陷北缘的覆盖区之下可能构成与礁灰岩相关的油气远景区。

关键词:

塔里木;西北缘;二叠系;礁灰岩;时空分布;油气地质

　　在塔里木盆地西北缘发育下—中二叠统礁灰

岩,这些礁灰岩主体形成于塔里木地块边缘地带,向北与南天山残余海槽相邻（图1。

它们属于塔里木

盆地西北部石炭纪—二叠纪台地边缘礁滩相的一部

分,是重要的油气勘探目的层系之一（德勒达尔等,2000。

生物礁作为一种特殊的生物沉积建造,在形

DOI:

10.16509/j.georeview.2007.05.012

成过程中记录了一系列的环境、沉积条件和造礁生

物方面的重要信息（钟建华等,2005。

对塔里木盆地西北缘石炭系—二叠系礁灰岩时空演化的研究可以限定当时的塔里木地块北部边界位置,为南天山洋盆的演化提供沉积学证据,并为礁灰岩的油气地质特征研究提供一定的理论基础。

世界上对油气的勘探实践表明,礁灰岩通常是比较好的油气储层,对油气成藏往往具有重要意义

。

表1塔里木盆地西北缘上石炭统上部—二叠系地层划分方案

Table1StratadivisionofCarboniferous—Permianonthe

northwesternmarginoftheTarimbasin

全世界已发现的8口万吨油井中有4口在礁灰岩里,最著名的礁灰岩油田有墨西哥的黄金港油田、美国二叠纪盆地、加拿大西部的泥盆纪生物礁、利比亚的伊特列斯礁块油田等,俄罗斯乌拉尔山前的二叠纪生物礁中也产油气（唐祥华,1998。

塔里木盆地塔中地区奥陶系的生物礁已获得油气发现,生物礁—白云岩（储集层—膏盐（盖层的模式是寻找生物礁油气藏的关键（卫平生等,2006。

塔里木盆地西北缘地区新生代以来由于受到南天山造山带褶皱—冲断作用的强烈改造,古生界地层层序变得错综复杂,一些剖面的古生界地层由于后期剥蚀而残缺不全。

目前虽然在部分剖面上对二叠系礁灰岩的岩性、岩相和油气地质特征研究得比较深入（如柯坪苏巴什剖面,王黎东等,2006,但对二叠系礁灰岩在区域上的分布特征以及礁灰岩随时间的变化规律仍不是十分清楚,这在一定的程度上影响了对礁灰岩的油气地质特征的评价。

本文在综合分析近年来该地区在地层、沉积、岩相和构造等方面进展的基础上,编制了该地区二叠纪不同时期的构造岩相图,进一步系统归纳和总结了该地区二叠系礁灰岩的时空变化规律,并探讨其油气地质意义。

1　塔里木盆地西北缘二叠系

礁灰岩的时空分布规律

1.1　二叠系礁灰岩的层位及岩石学特

征

塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩主要发育在由皮羌、柯坪和阿合奇围限的三角形区域内和乌什东北部（图1。

众所周知,中国的石炭系传统上大多数采用下统、中统和上统的三分方案,二叠系大多数采用下统和上统的二分方案,但

石炭系分为上统和下统两个统7个阶,将中国的二叠系分为下统、中统和上统三个统10个阶。

由于此项变动,加之对该地区上石炭统逍遥阶—二叠系的地层划分方案不完全一致（新疆维吾尔自治区区域地层表编写组;贾承造等,2004,特别是对“康克林组”的适用范围和时代归属的分歧意见导致了对礁灰岩的层位归属比较混乱（表1。

1∶20万博孜艾格山口及伽师幅（喀拉峻幅

和乌什幅

地质图就采用了新疆维吾尔自治区区域地层表（新疆维吾尔自治区区域地层表编写组中的划分方案,认为礁灰岩主要属于上石炭统康克林组。

后来在柯坪苏巴什石炭系—二叠系剖面的康克林组中发现了牙形石treptognathodusisolatus和具有划分界线意义的

化石（如Triticites带、Spheroschwagerina带和Eoparafusulina带,而Streptognathodusisolatus是国际地层委员会确认的二叠系底界标志,康克林组应该是跨越晚石炭世逍遥期到早二叠世隆林期的一个岩石地层单位,而且主体属于下二叠统（张师本等,2006。

此外,塔里木盆地西北缘上石炭

601

第5期罗金海等:

塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空分布特征及其油气地质意义

主要由巴立克立克组浊积相角砾岩与钙质粉砂岩、钙质泥岩互层组成,厚度大于1440m。

礁核位于奥依布拉克至科克布克三山一带,主要由昆克拉契组藻粘结礁灰岩组成,上部出现障积—粘结礁灰岩。

礁后位于科克布克三山至皮羌一带,主要由巴立克立克组开阔台地粒屑滩沉积的粉晶生屑（生物灰岩组成

。

图4　塔里木盆地西北缘早二叠世康克林期构造—古地理图

Fig.4　lithofacies—palaeogeographicmapofKangkelinstageofEarlyPermianofthe

northwesternmarginoftheTarimbasin

1—剥蚀区;2—冲断造山带（构造剥蚀区;3—砂质滨岸沉积;4—碳酸盐岩泥、砂质混合坪;5—开阔台地沉积;6—台地边缘生物礁沉积;7—混积陆棚;8—碳酸盐陆棚;9—钙屑、砂屑浊流沉积;10—岩相界线;11—断裂

1—erosionalarea;2—thrustorogen（structuralerosionalarea;3—littoralsandysediments;4—sandy-carbonatemixingflat;5—openplatformsediments;6—platformmarginreeflimestone;7—mixingsedimentaryshelf;8—carbonateshelf;9—caleareous-andsandy-grainedturbidite;10—litho-faciesboundary;11—importantfault

1.2　二叠系礁灰岩的时空演变特点

在塔里木盆地西北缘地区,早二叠世早—中期（康克林期的礁灰岩虽然厚度不大（图2,但分布范围却比较广（图4,礁灰岩常在厚层生物（生屑灰岩中呈夹层状。

早二叠世晚期—中二叠世初期（巴立克立克期礁灰岩的厚度大幅度增加（图2,但分布范围却比康克林期稍小（图5。

二叠系礁灰岩主要分布在两个区域,分别是阿合奇南—柯坪以西和乌什县克孜勒布拉克以南地区（图4和图5。

克孜勒布拉克以南的礁灰岩带较窄,现今以断裂与周围岩相带相邻且岩相不呈连续过渡,推测该礁灰

岩带可能是构造岩块。

阿合奇南礁灰岩带在康克林

期和巴立克立克期均比较稳定,分布在台地碳酸盐岩的北部边缘,与台地碳酸盐岩连续过渡,应该是原地沉积的产物。

阿合奇南部礁灰岩的分布范围从康克林期到巴立克立克期有所减小（图4和图5。

与此同时,礁灰岩的厚度则显著增加（图2,礁灰岩南部台地碳酸盐岩的分布范围也呈现显著减小的特点,而剥蚀区的范围则显著扩大,在研究区的南部和东南部相当大的范围内发育河流—湖泊相沉积。

这意味着在早二叠世期间,塔里木地块内部的水体逐渐变浅,沉积环境的分异性进一步加强,陆相沉积的范围显著扩大（图5,这与塔里木地块西部当时的沉积环境是一致的。

从康克林期到巴立克立克期,礁灰岩的厚度显著增加,这意味着巴立克立克期（或卡克和昆克拉契期该地区呈现一种利有于藻礁灰岩生长的古地理环境。

对礁灰岩的形成过程来说,稳定的沉降（或水体加深作用就是这种有利的沉积环境之

604

地　质　论　评2007年

第5期罗金海等:

塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空分布特征及其油气地质意义605图5　塔里木盆地西北缘早—中二叠世巴立克立克—卡仑达尔期构造—古地理图Fig.5　lithofacies—palaeogeographicmapofBalikelike—KalundaerstageofEarly—MiddlePermianofthenorthwesternmarginoftheTarimbasin1—冲断造山带（构造剥蚀区;2—剥蚀区;3—曲流河沉积;4—湖沼沉积;5—河口湾、海湾沉积;6—碳酸盐岩混合坪沉积;7—开阔台地沉积;8—台地边缘生物礁;9—碳酸盐岩混积陆棚沉积;10—碳酸盐岩陆棚沉积;11—含碳酸盐岩碎屑流—碎屑浊流沉积;12—含硅质岩碎屑浊流沉积;13—碎屑运动方向;14—岩相界线（虚线表示推测的界线;15—断裂（虚线表示推测的断裂1—thrustorogen（structuralerosionalarea;2—erosionalarea;3—crookedriversediment;4—lacustrainsediment;5—riverestuaryandbaysediment;6—carbonatemixingflatsediment;7—openplatformsediment;8—platformmarginreef;9—carbonatemixingshelfsediment;10—carbonateshelfsediment;11—carbonate-bearingrubble-turbidite;12—silicalite-bearingclasticturbidite;13—directionofdebrismovement;14—litho-faciesboundary（dashedlinemeansconjecturalboundary;15—importantfault（dashedlinemeansconjecturalfault一。

在南天山残余海槽持续沉降的背景下,塔里木地块外缘的水体持续加深,蓝绿藻大量生长,捕获碳酸盐泥,从而造成沉积速率与沉降速率相配匹,最终导致较大厚度的藻礁灰岩的形成。

一般地说,安静的水体之中沉积物的沉积条件较好,有利于生物礁的快速生长（钟建华等,2005。

栖霞期末,由于沉降速率小于沉积速率（或水体变浅,蓝绿藻因水体过浅而不能生长,最终导致礁体消亡,同时碎屑沉积物的含量逐渐增加,具有进积型的沉积特点（图2。

因此,二叠系礁灰岩的时空演变特征表明,早二叠世至中二叠世栖霞期,在塔里木地块内部水体逐渐变浅的背景下,塔里木地块西北缘之外南天山残余海槽的水体则在逐渐变深,从而使塔里木地块西北缘呈现有利于礁灰岩生长的环境,形成了厚度较大的礁灰岩。

根据相对海平面升降速率与礁生长速率之间的关系,生物礁可以分为进积礁、并进礁和退积礁（杨晓宁等,2002,塔里木盆地西北缘早二叠世至中二叠世栖霞期的生物礁属于进积礁。

从图4和图5可以看出,二叠系礁灰岩带的宽度较大,表明当时塔里木地块内的古地形比较平缓。

生物礁由科克布克三山、昆克拉契、丘达依萨依向东北延至克孜勒布拉克南沟,大致呈NEE方向分布,延伸达300km,为大型堤礁。

2　塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的油气地质特征塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的造礁生物主要是藻类,珊瑚、海绵、苔藓虫等骨架类造礁生物较少,导致礁灰岩比较致密,孔隙度较小。

在铸体薄片下可见藻团块及少量生屑（腕足、棘皮等被富藻灰

606地　质　论　评2007年泥粘结为不规则状。

岩石的空腔较发育,空腔被亮晶方解石充填。

镜下可以见到三期裂缝:

压溶缝、方解石充填构造缝和未充填构造缝,未充填构造缝一般都是晚期缝。

但是尽管一些样品的孔隙比较发育,但大多数样品比较致密,孔隙不发育。

昆克拉契组礁灰岩的储集物性较差,孔隙度平均0.99%,平均渗透率小于1.08×10-3（2塔里木盆地西北缘下—中二叠统礁灰岩厚度较大,反映当时礁体生长速率与礁基沉降（或水体加深的速率匹配较好,具有进积型沉积的特点。

这与当时塔里木地块内部的退积型沉积特点是不一致的。

（3塔里木盆地西北缘下—中二叠统礁灰岩可以作为中等烃源岩,但其原生孔隙度较小,在后期经过岩溶作用和构造作用改造过的部位可能形成较好储层。

烃源岩的成熟度相对较高,大量的礁灰岩又在中—高山地区出露,在哈拉峻盆地东南缘和乌什凹陷北缘的覆盖区之下推测应该存在这个时期的礁灰岩,这两个区域是与二叠系礁灰岩相关的油气远景区。

注　释新疆维吾尔自治区区域地层表编写组.1981.西北地区地层表新疆维吾尔自治区分册.北京:

地质出版社.新疆维吾尔自治区地质局区域地质测量大队.1986.博孜艾格山口及伽师幅（喀拉峻幅1∶20万地质图及说明书.新疆维吾尔自治区地质局区域地质测量大队.1986.乌什幅1∶20万地质图及说明书.μm。

因此,塔里木盆地2西北缘二叠系礁灰岩的原生孔隙度较小,对油气成藏而言,其储集物性较差。

只有在后期遭受岩溶作用和构造改造作用之后才有可能变成良好的油气储层,针对该礁灰岩的油气勘探应该着眼于后期储层改造作用比较强烈的部位进行。

但是,这些藻礁灰岩的有机质含量相对较高,可能构成较好的烃源岩。

塔里木盆地西北缘的二叠系藻礁灰岩和泥晶灰岩、生屑灰岩等可以构成中等偏好的烃源岩,礁灰岩可以构成中等物性的储集岩。

在阿图什奥依布拉克剖面,昆克拉契组藻粘结礁灰岩、泥晶灰岩和生屑灰岩,厚度113m,其有机碳平均为0.09%,有机质以腐泥型和腐植—腐泥型为主。

在乌什县东北部的克孜勒布拉克南沟,昆克拉契组藻礁灰岩的有机碳含量为0.21%,按照有机碳的划分标准属好—较好的烃源岩。

δC为-23.24%,干酪根组分中腐泥组77.7%（2个样品,壳质组5.4%（2个样品,镜质组15.7%（2个样品,惰性组1.2%（2个样品,干酪根类型为腐植—腐泥型（Ⅱ1型,生油母质相对较好。

Ro为1.28%,已处于高成熟阶段。

塔里木盆地西北缘的二叠系礁灰岩在南天山山前的中—高山地区广泛出露,这对油气成藏是不利的。

但从图4和图5可以看出,在哈拉峻凹陷东北缘和乌什凹陷的北缘覆盖区之下可能存在相应的礁灰岩,这两个区域的二叠系礁灰岩仍然可能对油气成藏具有积极意义,是塔里木盆地西北缘地区与二叠系礁灰岩相关的油气远景区。

13参　考　文　献　/　References德勒达尔,穆哈泰.2000.塔西南坳陷石炭—二叠纪沉积与古地理特征的关系.新疆石油学院学报,12（3:

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163～231.3　主要结论（1塔里木盆地西北缘的二叠系礁灰岩主要位于中二叠统栖霞阶的昆克拉契组（或与其相当的巴立克立克组中,主要由亮晶藻粘结灰岩组成,礁灰岩厚度大,主要分布在由皮羌、柯坪和阿合奇围限的三角形区域内,在乌什的东北部也有少量出露,具有堤礁的特点。

第5期罗金海等:

塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空分布特征及其油气地质意义607Spatio-temporalDistributionandItsOil—GasSignificancesofPermianReefLimestonesontheNorthwesternMarginoftheTarimBasinLUOJinhai1,CHEZicheng1,ZHOUXinyuan2,LIYong2,LIJianli2,ZHANGJinyi11StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics（NorthwestUniversity,DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi′an,710069;12TarimOilfieldCompanyExploration&DevelopmentResearchInstitute,Korla,Xinjiang,841000AbstractAnalysisofthepetrology,lithofacies,sedimentaryevolutionandpetroleumfe