Question

沉积演化与台地类型演化分析

Answer 1

依据上述分类系统和鉴别标志, 通过岩心观察描述和测井沉积相分析, 进行单井沉积相分析。在此基础上, 利用地震资料进行地震沉积学研究, 可以得出研究区沉积相纵向演化的基本规律及沉积相平面分布的总体特征。

(一)地震资料的处理解释及其适用性

塔中三维工区的地震剖面信噪比很低, 原始资料主频仅为17Hz, 有效带宽较窄。 为了提高地层层序的解释精度, 在现有地震资料的基础上采用小波分频叠后处理技术对研究区三维地震资料进行了高分辨率小波处理, 将地震资料分辨率提高至30Hz, 为地震沉积学研究奠定了良好的基础 (图4-2-2)。

图4-2-2 叠后地震资料处理前(上图)、后(下图)的地震剖面分辨率对比

1. 地层厚度解释

碳酸盐岩沉积厚度取决于浅水光照带碳酸盐工厂的产率。若不考虑构造沉降因素,则意味着沉积厚度大的地方,水浅、高能而产率高;沉积厚度小的地方,水深、低能而产率低。 地层厚度的解释, 还应注意以下两个方面:

1)在一定的地域, 特别是在大陆架边缘, 碳酸盐岩沉积厚度变化较大。 因为这里不断的沉降而形成有利于碳酸盐岩沉积的条件。在一般情况下, 碳酸盐岩厚度突然增大的地方, 往往是沉积古地势下降的地方。而穿过大陆架向广海方向较远的地方, 地层又变薄,且厚度变化不定。塔中Ⅰ号带外带及其前缘斜坡, 完全符合“碳酸盐岩厚度突然增大的地方, 往往是沉积古地势陡然下降的地方” 这一规律。所不同的是, “穿过” 塔中Ⅰ号带向古城鼻隆和满西凹陷方向, 地层显著变厚并相变为超补偿的斜坡-盆地相碎屑岩沉积。

2)碳酸盐岩地层可以在正向构造上或侧向的部位增厚, 但在强烈正向构造上,碳酸盐岩地层又可以变得很薄;缓慢沉降的盆地可以具有很厚的碳酸盐岩地层, 但强烈下沉的槽地, 由于海水太深而缺乏碳酸盐的沉积。 因此, 在解释碳酸盐岩地层等厚图时要加倍小心。

2.地震属性的适用性、可靠性分析

以单井沉积微相分析为基础, 结合地震相特征和地震属性分析, 在高频层序单元内编制塔中Ⅰ号带重点层段沉积微相图, 从而使塔中礁滩体沉积相研究由纯地质向地质与地震相结合发展。要实现这一目标, 对礁滩相较为敏感的地震属性的甄选称为关键。 由于并非所有地震属性都能刻画礁滩复合体的相带及其空间展布, 因而需要对不同类型的地震属性进行对比分析, 以遴选能较好刻画和反映礁滩相带的地震属性。不同参数分析结果表明,均方根振幅可以较好地刻画和反映良里塔格组礁滩相的空间展布。

(二)四级层序Ⅰ——良里塔格组沉积早期

1. 地震地层厚度特征

三维地震资料时深转换的结果表明, 四级层序Ⅰ具有6个地层厚度高值区(图4-2-3)。

厚度高值区①:分布在塔中82井西北地区, 大致沿Ⅰ号带呈串珠状展布, 自北西向向SE向减薄,其中中古2井区最厚(达440m),塔中822井区最薄 (280m)。

厚度高值区②: 分布在塔中823井至塔中62井区, 总体上沿Ⅰ号带呈带状、串珠状展布, 塔中44井、62井区西侧最厚, 为260～400m。

厚度高值区③: 分布在Ⅰ号带内带的塔中83井—塔中84井—塔中724井区,具有呈面状分布的特点, 厚度为260～340m;

厚度高值区④: 位于中古42井及其以西地区, 其厚度为260～360m, 呈面状分布。

厚度高值区⑤: 分布在毗邻主垒带的塔中77井、中古4井区, 沉积厚度最大, 达260～500m。

厚度高值区⑥: 分布在塔中主垒带以南的南斜坡, 即塔中79井的北西方向, 厚度达260～360m。

在上述厚度高值区的外围, 为沉积厚度薄的地区, 厚度多为140～240m;沉积最薄的地区为主垒带上的塔中408-75井区, 厚度仅40～60m。

2.地震沉积相特征

四级层序Ⅰ (相当于良5+4段)的钻井资料支撑很弱。一是钻遇的井很少, 例如在三维地震工区仅在东南部Ⅰ号带内带有塔中83井、塔中721井、塔中162井等井钻遇,台内有塔中77井、塔中12井等井钻遇, 而在外带, 则暂无井钻遇。二是近些年新的钻井在良里塔格组取心很少。

图4-2-3 良里塔格组四级层序Ⅰ(相当于良5+4段)地震地层厚度图

自四级层序Ⅱ (相当于良3段)底界面向下15ms、20ms、35ms沿层共3层地震属性切片显示 (图4-2-4), 均方根振幅自上而下总体上具有振幅变弱 (由黄色逐渐变为绿色、蓝色)的趋势, 但在塔中82井区、中古7井区、塔中77井区和中古42井区变化不大, 均为斑块状的较强振幅分布区。这些表明自下而上沉积环境经历了低能到较高能的变化, 并在层序Ⅰ高位域沉积了较高能的粒屑滩; 另一方面, 四级层序Ⅰ的总体沉积环境表现为灰泥丘为主夹粒屑滩的格局, 粒屑滩既可以单独发育, 也可以作为灰泥丘的丘翼沉积, 因此沿层切片在每一层都能切到较高能的粒屑滩。此外, 台地内部较强斑块状振幅分布区, 灰泥丘建造可能更发育。

综合地震地层厚度、沿层均方根振幅和实钻地质资料, 编制了四级层序Ⅰ地层厚度、均方根振幅属性及其沉积相解释图 (图4-2-4,4-2-5)。 由图可得出如下初步认识。

(1)台地边缘丘-滩复合体与丘-滩间洼地

在中古2井—塔中822井—塔中44井—塔中62井一线发育带状、串珠状厚度高值带, 标志着镶边台地的形成。此外, 塔中83井、84井、723井区, 发育呈面状分布的厚度高值区。对应于厚度高值区, 为呈斑块状分布的较强均方根振幅区, 呈现以较强振幅为主 (黄色)、其间斑杂分布弱振幅 (绿色)的复杂分布格局。

图4-2-4 良里塔格组四级层序Ⅰ不同时间切片均方根振幅属性特征(自上而下分别为自四级层序Ⅱ底界面向下15ms、20ms、35ms)

图4-2-5 良里塔格组四级层序Ⅰ地震沉积相图

因此, 可初步将Ⅰ号带内、外带解释为台地边缘丘-滩复合体与丘-滩间洼地。其古地理景观可复原为高大的丘-滩复合体为主且相间分布, 丘-滩间洼地 “星罗棋布”。塔中83井层序Ⅰ海平面下降半旋回发育的灰色亮晶砂砾屑灰岩、砂屑灰岩高能沉积与微晶凝块灰岩、具席状窗格孔的微晶凝块灰岩低能沉积不等厚间互是这种地震现象的直接证据(图版Ⅳ-1, 2)。

(2)开阔台地灰泥丘与点滩及丘-滩间洼地

中古4井、中古5井区沉积厚度不大, 以斑块状黄色所代表的较强振幅与以豆绿色、蓝色所代表的较弱、弱振幅的相间分布更为突出, 可初步解释为开阔台地灰泥丘与点滩及丘-滩间洼地。

(3)开阔台地丘- (滩)间海与小型灰泥丘-点滩

在中古41井、42井和塔中12井、塔中80井、塔中77井等井区, 沉积厚度较大, 但均方根振幅总体以绿色、蓝色所代表的较弱、弱振幅为主, 零星分布一些较强振幅斑点。据此, 可综合解释为丘-滩间海为主, 并零星分布一些小型的灰泥丘-点滩。塔中77井层序Ⅰ下部沉积以泥晶灰岩、泥质纹层泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩和微晶凝块灰岩为特征, 并发育水平虫孔是其钻井证据。

(4)开阔台地内缓坡灰泥丘和丘间洼地

毗邻主垒带的图区东南角, 以及塔中69井、塔中162井、塔中169井区, 沉积厚度为全区最大, 达260～500m。其均方根振幅以黄色所代表的较强振幅为主、其间斑杂分布豆绿色所代表的较弱振幅。据此, 可综合解释为开阔台地内缓坡灰泥丘和丘间洼地, 其间并发育点滩。

3. 沉积与台地演化特征

良里塔格组沉积初期, 在塔中低凸起古地貌较低的部位, 如塔中243井区, 沉积了四级层序Ⅰ底部的泥质泥晶灰岩, 高能相带可能位于Ⅰ号带内带甚至更靠台地内部的地区,古水文位置为经常性波浪作用带, 高能沉积类型可能主要为滩。 而自此向台地方向, 为泥质泥晶灰岩沉积; 向Ⅰ号带外带方向, 发育高大的低能环境下的灰泥丘建造。塔中缓坡型碳酸盐岩台地初始形成 (图4-2-6)。

图4-2-6 塔中良里塔格组沉积期台地演化模式与Ⅰ号带高能相带迁移规律(据塔里木油田公司,2006;增改)

四级层序Ⅰ海平面上升半旋回 (相当于良5段), 海平面上升, 海水逐渐淹没了整个塔中地区,沉积了厚层灰色、深灰色泥晶灰岩、泥晶藻屑灰岩和泥质灰岩, 总体上以低能沉积为主, 标志着塔中缓坡型碳酸盐岩台地的发育达到了鼎盛。

四级层序Ⅰ海平面下降半旋回 (相当于良4段), 海平面略微下降, 从而在Ⅰ号带内外带沉积颗粒灰岩, 标志着镶边碳酸盐岩台地的奠基和初始形成。

(三)四级层序Ⅱ——良里塔格组沉积中期

1.地震地层厚度特征

四级层序Ⅱ的厚度如图4-2-7所示, 三个厚度高值区分别位于塔中82井—塔中42井一线以北、塔中50井—塔中77井和塔中721井—塔中62井地区。 在高值区内, 局部为地层厚度低值, 如中古4井区。高值区厚度介于240～400m之间。厚度高值区的外围,为沉积厚度薄的地区, 如中古42井、塔中12井和中古41井等井区, 它们的厚度介于60～200m。 主垒带上的塔中408井—塔中75井区遭后期剥蚀。

图4-2-7 良里塔格组四级层序Ⅱ(相当于良3段+良2段)地震地层厚度图

2. 地震沉积相特征

四级层序Ⅱ (相当于良3+2段)钻遇井较多, 取心资料也很丰富, 尤其是Ⅰ号带内、外带, 所以地质证据相当充分。

钻探结果表明, 层序Ⅱ沉积厚度很大。而且Ⅰ号带外带之外缘的厚度梯度带形成并连成一体。层序Ⅱ海平面上升半旋回, 总体上以灰泥丘-礁丘-粒屑滩复合体为特征, 海平面下降半旋回则以礁丘-生物礁-粒屑滩复合体为特征。

自四级层序Ⅲ(相当于良1段)底界面向下10ms、20ms、30ms沿层共3层切片显示(图4-2-8), 其均方根振幅相类似, 差异很小, 表明这一段沉积环境稳定、沉积相类型没有大的改变。

综合地层厚度、沿层均方根振幅和实钻地质资料, 编制了四级层序Ⅱ沉积相图(图4-2-9), 具有以下特点:

(1)台地边缘礁滩与礁滩间洼地

沿中古2井和塔中54井—塔中44井—塔中62井发育的带状、串珠状厚度高值带,以及其外缘的厚度梯度带, 标志着镶边台地发育到鼎盛。此外, 塔中721-塔中724井区, 发育呈面状分布的厚度高值区, 与之对应的是呈斑块状分布的较强均方根振幅区, 间夹斑杂分布的较弱、弱振幅的复杂分布格局。特别是均方根振幅显示Ⅰ号带外带为呈脊状凸起、带状甚至线状展布的红黄色强振幅。

依据上述, 可将Ⅰ号带内、外带解释为台地边缘礁滩, 之间的部分解释为礁滩间洼地。其古地理景观可复原为: Ⅰ号带外带为呈脊状凸起、带状展布的高大礁滩体, 内带为呈带状、面状分布的低缓礁滩体, 且礁滩间洼地“星罗棋布”。

(2)礁滩后潟湖与点礁、点滩

在Ⅰ号带内、外带之间, 均方根振幅表现为以绿色较弱振幅为主、其间零星分布红黄色的强振幅斑点,其总体形态虽不规则, 但大致沿Ⅰ号带呈带状展布, 可解释为礁滩后潟湖与点礁、点滩。这一点可从中古1井的取心地质资料来获得进一步证明。 中古1井该段岩心为浅灰色藻粘结粉屑灰岩、砂屑灰岩、生屑砂砾屑灰岩, 夹微晶凝块灰岩, 未遭受过早成岩浅埋藏(即同生—准同生期)大气淡水溶蚀作用, 表明沉积过程中及沉积后也从未露出过海面, 可作为礁滩后潟湖内点滩的典型代表。

(3)开阔台地滩间海与点礁、点滩

在中古4井—中古7井区和研究区西南部, 以及塔中83井、塔中84井区, 突出表现为沉积厚度很大(200～400m), 均方根振幅以浅蓝色、绿色的弱-较弱振幅为主、其间星散分布强振幅斑点的特征。形态上既可呈带状, 也可呈圆形, 在空间上分布于大面积颗粒滩之间或灰泥丘与滩之间。 据此, 可综合解释为开阔台地滩间海与点礁、点滩。 塔中84井层序Ⅱ海平面下降旋回的岩心为具泥质纹层瘤状藻粘结粉屑灰岩, 具黑灰色泥质纹层、条带的藻粘结粉屑灰岩、含核形石生屑粉屑灰岩, 属低能沉积, 沉积过程中及沉积后从未露出过海面。

图4-2-8 良里塔格组四级层序Ⅱ不同时间切片均方根振幅属性特征(自上而下分别为自四级层序Ⅲ底界面向下10ms、20ms、30ms)

图4-2-9 良里塔格组四级层序Ⅱ地震沉积相图

(4)开阔台地内缓坡丘-滩复合体与丘-滩间洼地

中古41井、中古42井和塔中12井、塔中80井等井区, 层序Ⅱ厚度尽管不大(120～280m),但等厚线呈封闭的圆形、椭圆形。其均方根振幅表现为红黄色强振幅为主, 间夹绿色、浅蓝色较弱—弱振幅。 因此, 可解释为开阔台地内缓坡丘-滩复合体与丘—滩间洼地。

塔中12井层序Ⅱ海平面上升旋回取心下部为深灰色丘间洼地相的泥质泥晶灰岩, 向上演变为灰泥丘主体; 海平面上升旋回取心为灰泥丘夹粒屑滩, 且以灰泥丘为主, 并发育典型灰泥丘的顶脊粘结岩微相 (图版4, 图3)。塔中80井层序Ⅱ岩石类型皆以浅灰色微晶凝块灰岩、藻微晶凝块灰岩和具窗格孔的微晶凝块灰岩、席状窗格孔的微晶凝块灰岩,以及浅灰色微晶凝块灰岩、具窗格孔的微晶凝块灰岩, 并夹藻砂屑灰岩、藻粉屑灰岩和藻粘结球粒、粉屑灰岩为特征。

3.沉积与台地演化特征

良里塔格组沉积中期 (四级层序Ⅱ), 因碳酸盐岩沉积自身的加积作用, 导致海水逐渐变浅、能量增高,在紧邻塔中Ⅰ号断层西侧形成了呈带状展布的台地边缘沉积, 以发育厚度为80～300m的丘滩复合体、礁滩复合体为特征, 岩性主要为生物灰岩和粒屑灰岩,同时还发育有条带状的礁丘—滩间洼地沉积,岩性以泥晶灰岩、粒屑泥晶灰岩为主。

在海平面上升半旋回, 由于持续缓慢海侵和碳酸盐的高生产率而加积-进积, 在Ⅰ号带内带发育含泥灰岩段上部的镶边型台地,并在此开始发育丘-滩、礁-滩复合体,标志着镶边型碳酸盐岩台地的进一步发育和完善。

在海平面下降半旋回, 由于海平面缓慢下降、海域水体进一步变浅所导致的碳酸盐产率的增大,特别是碳酸盐岩沉积的“保持和追赶” 作用, 台地的“镶边” 增生至Ⅰ号带外带,并迅速加积-进积而形成颗粒灰岩段的巨大礁滩复合体,并形成了明显的台地边缘转折带,标志着镶边型台地演化至鼎盛(图4-2-6)。在台地边缘内侧为台内洼地和开阔台地内缓坡沉积, 岩性为泥质灰岩和泥晶灰岩; 台地边缘带向外为斜坡、盆地相区。

(四)四级层序Ⅲ——良里塔格组沉积晚期

1.地震地层厚度特征

四级层序Ⅲ (良1段)的厚度, 事实上为良里塔格组在桑塔木组“黑被子” 沉积前遭剥蚀后的残余厚度。其残厚分布大致以中古42井—塔中80井—塔中84井—塔中69井为界,具有西南方向的台内厚, 东北方向的近台缘薄的总体特点 (图4-2-10)。

2.地震沉积相特征

四级层序Ⅲ的钻揭井最多, 因而取心地质资料极为翔实、地质证据极为充分。综合分析岩心资料、地层厚度、沿层均方根振幅 (图4-2-11), 编制了四级层序Ⅲ沉积相图(图4-2-12)。 四级层序Ⅲ沉积相具有如下特征:

(1)台地边缘礁滩与礁滩间洼地

四级层序Ⅲ残余厚度小。而且可能由于四级层序Ⅱ沉积完后的隆升剥蚀作用, 以及四级层序Ⅲ的海进沉积作用,使其“填平补齐”, Ⅰ号带外带之外缘的厚度梯度带“消失”。其沉积相,在塔中54井—中古7井—塔中823井—塔中42井—塔中724井一线总体上为台缘礁滩。

图4-2-10 良里塔格组四级层序Ⅲ(相当于良1段)地震地层厚度图

均方根振幅, 以强振幅的红黄色为主、其间斑杂分布以绿色所代表的较弱振幅的复杂分布格局, 特别是在塔中54井—塔中822井一线的Ⅰ号带外带仍呈脊状凸起、带状甚至线状展布, 但在中古7井和塔中42井—塔中82井—塔中721井区内外带几乎连成一体而呈面状分布。 因此可以将其解释为台地边缘礁滩与礁滩间洼地。

(2)礁滩后潟湖与点礁-滩

在中古1井、中古4井区北侧, 其残余厚度不大, 均方根振幅以绿色较弱振幅为主,其间星散分布斑块状红黄色强振幅与呈圆形、椭圆形或带状分布的蓝色弱振幅, 空间上位于塔中54井—塔中822井一线的台缘礁滩之后。 因此可解释为礁滩后潟湖与点礁、点滩。

图4-2-11 良里塔格组四级层序Ⅲ均方根振幅属性特征

(3)开阔台地滩间海与点礁、点滩

在研究区南侧, 中古42井—塔中80井—塔中723井一线以南, 突出表现为残余厚度为全区最厚, 达70～160m。均方根振幅则突出表现为以浅蓝色、绿色弱-较弱振幅为主、其间星散分布红黄色的强振幅斑点。在空间上位于台内, 不仅面积大, 而且其均方根振幅总体上较礁滩后潟湖变得更弱。 因此可综合解释为开阔台地滩间海与点礁、点滩。塔中12井钻遇该相带, 四级层序Ⅲ岩性特征为灰白色微晶凝块灰岩、具席状窗格孔的微晶凝块灰岩与具红藻、管孔藻格架的微晶凝块灰岩和泥质纹层、条带瘤状泥晶灰岩和瘤状生屑灰岩。前一类属于内缓坡灰泥丘相, 后一类则属于丘间洼地相。

3.沉积与台地演化特征

良里塔格组晚期 (四级层序Ⅲ)由于海平面上升而礁滩主体具有向内迁移的趋势,在Ⅰ号带内、外带形成退积型的高能礁滩沉积, 但在塔中低凸起广大的范围内形成退积型的泥质条带灰岩沉积(图4-2-6)。

图4-2-12 良里塔格组四级层序Ⅲ地震沉积相图

然而, 由于塔里木盆地开始遭受构造挤压作用, 东南抬升而西北倾伏, 以及良里塔格组沉积期后的全球性海平面下降事件,致使塔里木盆地地壳抬升,塔中、轮南等古地貌高部位演变为突兀于海平面之上的古隆起,塔中低凸起良里塔格组层序Ⅲ遭受强烈剥蚀作用而仅残存下部 (相当于良1段), 塔中24-26井区甚至整个层序Ⅲ被完全剥蚀。