塔中地區晚奧陶世碳酸鹽臺緣與臺內沉積差異
——定性和定量的碳酸鹽巖微相綜合分析

付坤榮，黃理力，祝怡，馮翔藝藍，章巧，4，關小麗，高達,5

1.長江大學地球科學學院，武漢 430100 2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083 3.中國石油杭州地質研究院，杭州 310023 4.中國地質大學(北京)能源學院，北京 100083 5.長江大學沉積盆地研究中心，武漢 430100

0 引言

碳酸鹽臺地通常具有復雜的沉積構成，特別是臺地邊緣與臺地內部的交互帶往往具有最豐富的沉積組合類型，這是造成碳酸鹽巖儲層非均質性的重要因素之一。因此精細揭示臺地的沉積特征，特別是剖析臺地邊緣與臺地內部的沉積差異，是闡明儲層發育機制和預測有利儲層分布的重要基礎。

塔里木盆地晚奧陶世發育了多個碳酸鹽巖臺地，其中位于盆地中部塔中地區的碳酸鹽臺地邊緣呈北西—南東走向，綿延約200 km[1]。晚奧陶世良里塔格組沉積期，受塔中Ⅰ號斷裂帶控制的臺地邊緣的結構從早期的寬緩型演變為晚期的窄陡型[2]，沉積了厚層的以生物礁、灰泥丘、粒屑灘和灘間海等沉積類型為主的礁、灘復合體，臺地內部主要發育低能潟湖、潮坪及臺內灘沉積[3- 4]。由于良里塔格組臺緣礁灘體主要構成了塔中油氣田的重要油氣產層，因此前人對本區的研究主要集中在臺緣礁灘相沉積特征及有利儲層控制機制方面[5- 8]，從微相分析的角度對比臺地邊緣和臺地內部的沉積差異的研究則較少。本文利用塔中地區東部鉆井的巖芯和薄片資料，對塔中地區東部的碳酸鹽巖開展定性和定量的微相分析[9]，進而探討臺地邊緣和臺地內部的沉積差異，最終建立沉積模式。研究結果對于深化認識塔中地區晚奧陶世臺地的精細沉積構成具有重要意義。

1 區域地質概況

塔中地區位于塔里木盆地中央隆起帶中部，古生代經歷了多期的構造變革(圖1)。中奧陶世至早奧陶世早期，板塊周邊洋盆縮減、構造背景由弱伸展演變為強烈擠壓，塔中地區顯著隆升，造成早—中奧陶世的碳酸鹽巖臺地的暴露和剝蝕[10]。晚奧陶世海侵使古隆起再次淹沒，在前期的隆起和斜坡之上形成了新的碳酸鹽巖臺地，前期的古隆起斜坡邊緣即塔中Ⅰ號斷裂帶控制了晚奧陶世臺地邊緣帶的發育[1,11- 12]。晚奧陶世末期持續的海侵導致碳酸鹽臺地的淹沒，塔中地區沉積環境轉變為深水陸棚—盆地[11]。

圖1 塔中地區構造綱要圖(a)與良里塔格組層序劃分與巖相特征柱狀圖(b)Fig.1 Tectonic framework of Tazhong area (a) and sequence stratigraphy and lithofacies of the Lianglitage Formation (b)

上奧陶統良里塔格組被限定在下部的角度不整合與上部的淹沒不整合之間，沉積時限為4.8 Ma，沉積厚度約120～880 m。主要依據鉆井資料可將良里塔格組分為3個三級層序(SQ1、SQ2和SQ3)[8,11]。SQ1主要發育薄—中層泥晶灰巖、含泥泥晶灰巖與泥?；規r的巖相組合；SQ2主要發育各種顆?；規r、生物灰巖、泥?；規r與粒泥灰巖的巖相組合；SQ3主要發育含泥質條帶的粒泥灰巖、泥?；規r與泥晶灰巖巖相組合。

2 微相分析

根據8口鉆井的約100個薄片的觀察分析，識別出晚奧陶世塔中碳酸鹽臺地東區的9種微相類型(MF1～MF9，詳見圖2、圖3)，這些微相類型分別能與Flügel[9]修訂的鑲邊碳酸鹽臺地的26種標準微相類型(SMF1～SMF26)中的9種有良好的對應。它們的特征描述與環境解釋分述如下：

2.1 生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)

描述：顆粒支撐，顆粒含量>70%，顆粒間為亮晶方解石膠結。顆粒分選較好，磨圓度高，粒徑主要分布在0.2～0.5 mm。顆粒類型以生物碎屑和砂屑為主，其次為少量核形石(粒徑1～2 mm)和鮞粒。砂屑粒徑主要集中在0.2～0.4 mm，包括暗色泥晶構成的球度較高的內碎屑或球粒；生物碎屑約占顆粒的40%～60%不等，生物類型以鈣藻、雙殼、棘皮動物的碎屑為主，磨圓度為次圓狀，表面多具泥晶套(圖2a,b)。相當于標準微相SMF11。

解釋：較高的顆粒含量、較好的分選和磨圓程度共同反映持續高能的水動力，較高的生物碎屑含量指示臨近生物礁，沉積環境為臺地邊緣高能顆粒灘。

2.2 生屑礫屑灰巖微相(MF2)

描述：顆粒支撐，顆粒含量>60%，粒間為亮晶方解石膠結。顆粒分選中等，磨圓度為次圓狀，粒徑主要分布在0.5～2 mm，其中超過2 mm的顆粒占40%，故為礫屑灰巖(Rudstone)。顆粒類型主要為保存程度不一的生物骨粒(通常1～2 mm)，類型包括棘皮(主要為海百合碎屑)、鈣藻(完整個體較多，粒徑2～5 mm)、苔蘚蟲(保存較好)、和少量雙殼碎片。少部分生物碎屑見較薄泥晶套。生物骨粒間可見少量較小的球粒和內碎屑(0.2～0.3 mm)(圖2c,d)。相當于標準微相SMF6。

解釋：較高的顆粒含量、較粗的粒徑與不含泥晶基質反映受強烈的波浪和潮汐作用影響的持續高能水動力背景，保存較好的生物骨粒含量較高指示緊臨生物礁，泥晶套欠發育反映快速的沉積速率，沉積環境應為臺地邊緣礁前礫屑灘。

2.3 鮞粒顆?；規r微相(MF3)

描述：顆粒支撐，顆粒含量>70%，粒間為亮晶方解石膠結。顆粒分選極好，圓度較高，粒徑主要分布在0.4～0.6 mm。絕大多數顆粒為鮞粒(真鮞為主，偶見復鮞)，鮞粒核心多為粒度不等的球粒，圈層為切向排列的文石所形成，圈層數量多大于2。局部亦可見少量球粒，極少見生物化石(圖2e)。相當于標準微相SMF15- C。

解釋：分選極好的切向鮞粒反映受強烈波浪和潮汐作用影響的持續高能水動力背景和快速的沉積速率，極少見化石表明沉積環境中較少發育生物且遠離生物礁，沉積環境為臺地邊緣高能鮞粒灘。

2.4 棘屑泥?；規r—漂浮巖微相(MF4)

描述：顆粒支撐，顆粒含量>70%，粒間部分為亮晶方解石膠結物、部分為泥晶基質。顆粒分選中等—較差，磨圓度主要為次圓—次棱，粒徑主要分布在0.3～1 mm，其次為2～10 mm的顆粒(約占10%)漂浮在泥?；規r基質。顆粒類型主要為保存程度中等的生物骨粒，以棘皮為主(主要為海百合碎片)，其次為鈣藻碎屑、苔蘚蟲(保存較好)和腹足碎屑、介形碎屑。顆粒還包括細小的球粒、偶見核形石(圖2f,g)。相當于標準微相SMF12- CRIN。

解釋：分選和磨圓程度不高、包含泥晶基質與球粒表明未受持續穩定水動力影響，生物碎屑較粗的粒度表明與高能相帶毗鄰，較高的生物碎屑含量、豐富的生物類型和指示沉積于生物礁附近，沉積環境為臺地邊緣生物礁后中—高能生屑灘。

2.5 球粒顆?；規r微相(MF5)

描述：顆粒支撐，顆粒含量>60%，粒間為亮晶方解石膠結。顆粒分選好，磨圓度為次圓狀至圓狀或橢圓狀，粒徑主要分布在0.1～0.2 mm。顆粒類型主要為球粒及糞球粒，其次為泥晶化程度較高的細小的生物碎屑，包括腹足類和棘皮類生物(圖2h,i)。相當于標準微相SMF16- 無紋層。

解釋：較細的顆粒、較好的分選和磨圓程度代表持續穩定的中等強度的水動力，沉積環境位于受臺地邊緣礁和灘壩所障壁的臺地內部顆粒灘。

2.6 鈣藻屑粒泥—泥?；規r(MF6)

描述：顆粒支撐，顆粒含量>50%，粒間主要為泥晶基質。顆粒分選差，粒徑主要分布在0.05～0.2 mm。顆粒大多為生屑，以鈣藻碎屑為主(如蠕孔藻、密孔藻、絨枝藻等)，其次為少量棘皮碎屑和介形蟲(圖3a)。相當于標準微相SMF18。

解釋：生屑間泥晶基質的存在表明受波浪和潮汐影響較弱，以底棲的鈣藻為主的生物類型表明位于受障壁的臺地內部，沉積環境為位于正常浪基面以下臺地內部潟湖。

2.7 珊瑚障積巖—生屑粒泥灰巖微相(MF7)

描述：主要為保存較完整的各種生物泥晶基質構成，生物類型主要為四分珊瑚、介形蟲、鈣藻、苔蘚蟲，少量腹足、腕足、三葉蟲，其中珊瑚。苔蘚蟲、鈣藻、腕足、腹足個體較大，可達1～5 mm，珊瑚、腹足和介形蟲體腔內部分為亮晶方解石充填，生物間均為泥晶基質。珊瑚、苔蘚蟲和鈣藻主要起到障積灰泥的作用，相當于標準微相SMF7- BAFFLESTONE。另有一些薄片中顯示的生物類型相同，但生物碎屑散布在泥晶基質中，為生屑粒泥灰巖(圖3b,c)。

解釋：保存較完整的和較大個體的生物化石、大量的泥晶基質共同指示沉積于正常浪基面以下的較低水動力環境中，該微相的沉積環境解釋為臺地內部局部發育的障積礁及鄰近的低能水體中。

2.8 黏結巖與黏結狀球粒泥?；規r微相(MF8)

描述：由暗色的、大小不等的球粒(0.1～0.3 mm)、泥晶和亮晶組成，球粒的含量不等，極少見生物化石，均發育窗格孔和鳥眼孔構造故定名為黏結巖或黏結狀泥?；規r。多數鳥眼孔內可見細粒的亮晶膠結物環邊，部分孔內可見滲流粉砂充填(圖3d,e)。相當于標準微相SMF21- FEN。

解釋：窗格孔、鳥眼孔、滲流粉砂和環邊狀膠結物共同指示間歇性暴露的環境，該微相為是典型的潮坪環境產物，主要沉積在潮間帶—潮上帶。

2.9 薄層含泥灰巖(MF9)

描述：主要由泥晶構成，可見黏土質紋層和細粉砂質陸源碎屑，生物化石極少(圖3f)。與標準微相SMF1接近。

解釋：沉積于水循環局限、浪基面以下、水動力低、深水的臺內洼地環境。

3 高能顆粒灘微相的粒度分析

在定性的微相分析基礎上，對幾種反映高能顆粒灘的微相類型(MF1，MF2，MF3和MF5)開展了基于薄片圖像的粒度分析。選取了13個薄片樣品，每個樣品逐一量取300～400個點，并對薄片量取的粒度使用弗里德曼提出的公式(φ1=φ2×0.902 7+0.381 5)[13]進行校正，對校正后的結果分別制作粒度累積曲線和概率累積曲線，圖像疊加后顯示，相同微相粒度曲線重合度高，分別選取4個樣品代表以上4種微相的粒度分析圖疊加如圖4。同時，根據?？撕臀值绿岢龅姆椒╗14]計算了粒度參數，計算公式和結果見表1。

3.1 粒度分析圖像

從累積百分比曲線來看：總體各曲線均呈現“S”形，其中生屑礫屑灰巖微相(MF2)的粒度范圍略寬、曲線最緩，生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)的粒度范圍較窄、曲線較陡，鮞粒顆?；規r微相(MF3)和球粒顆?；規r微相(MF5)的粒度范圍最窄、曲線最陡。從絕對粒徑值范圍來看，從大到小依次為MF2、MF3、MF1和MF5，與薄片的觀察一致。

從概率累積百分比曲線來看：生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)包含兩個斜率明顯不同的粒度次總體，粗尾部分即滾動次總體占2%～10%，跳躍組分斜率較大；生屑礫屑灰巖微相(MF2)總體上斜率較小，滾動次總體約占到10%～15%，其余為跳躍次總體，無懸浮組分；鮞粒顆?；規r微相(MF3)表現為明顯的三段式，主體位于中部的較高斜率的跳躍次總體，滾動次總體<2%，懸浮次總體<5%；球粒顆?；規r微相(MF5)僅包含斜率較大的跳躍次總體和中等斜率的懸浮次總體，懸浮次總體占20%～30%。

3.2 粒度參數

從計算的各個樣品的粒度參數統計表明，各微相之間，平均粒徑和中值差別較明顯，偏度和尖度(峰度)十分接近，標準差(分選系數)有一定差別。單個樣品的平均粒徑和中值十分接近，以平均粒徑為例來看，生屑礫屑灰巖微相(MF2)的平均粒徑最大，范圍為0.57～1.11 mm(極粗—粗砂)，平均粒徑平均值為0.84 mm；鮞粒顆?；規r微相(MF3)的平均粒徑其次，為0.5 mm(粗—中砂)；生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)平均粒徑再次，范圍為0.21～0.29 mm(中—細砂)，平均粒徑平均值為0.25 mm；球粒顆?；規r微相(MF5)的平均粒徑最小，范圍為0.1～0.12 mm(細砂)，平均值為0.11 mm。從標準差數據來看，鮞粒顆?；規r微相(MF3)的標準差為0.42，分選好；其次為球粒顆?；規r微相(MF5)標準差范圍為0.46～0.54，平均值為0.48，分選好—較好；生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)標準差范圍為0.58～0.80，平均值為0.66，分選中等—較好；生屑礫屑灰巖微相(MF2)標準差范圍為0.67～1.17，平均值為0.96，分選較差—中等。從偏度數據來看，各樣品的偏度值均介于-0.1～0.1之間，頻率曲線近于對稱，其中生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)具有輕微的負偏(-0.08～0.01)，存在粗尾缺乏細尾；球粒顆?；規r微相(MF5)具有輕微的正偏(-0.08～0.15)，存在細尾缺乏粗尾。從峰度來看，大多數樣品介于0.90～1.11之間，曲線中等，粒度分布為典型正態分布，個別樣品(如鮞粒顆?；規r)的峰度略大于1.11，曲線尖銳。

《麥克白》是莎士比亞四部悲劇作品中最短的一部作品，也是最震撼人心的一部作品?！尔溈税住愤@部作品給人們帶來很多思考，中外讀者對作品中麥克白的悲劇分析也眾口不一，有的人說是因為命運，有的人認為是性格所致。筆者試圖從人性這一角度揭示麥克白悲劇的主要歸因。

表1 塔中地區良里塔格組顆粒灘典型微相的粒度參數

4 討論

4.1 臺地邊緣與臺地內部微相組合的差異

微相分析表明，晚奧陶世塔中地區碳酸鹽巖臺地的臺緣沉積與臺內沉積的微相組合差異明顯，與典型的鑲邊型碳酸鹽臺地的沉積相組合相似，微相分布即沉積模式見圖5。MF1～MF4代表著臺地邊緣高能顆粒灘沉積的微相類型，除鮞粒顆?；規r微相(MF3)以外，均包含相當含量的生物骨粒(占顆粒含量的40%以上)。其中的生物組合類型主要為鈣藻、棘皮、苔蘚蟲等，與前人識別的臺緣生物礁的生物群落接近[2,16- 17]。表明這些灘體主要發育在臨近臺地邊緣生物礁的區域，生物礫屑灰巖(MF2)是典型的礁前礫屑灘沉積，棘屑泥?；規r—浮巖微相(MF4)則是典型礁后生屑灘沉積，不同類型顆粒灘與生物礁垂向上疊置、橫向上交互共同構成了臺緣礁灘復合體。薄片未揭示到發育良好的臺緣礁，可能與臺地東部邊緣以斷控型臺緣有關[3,18]，該背景不利于生物礁的大規模生長，因此主要發育各種類型的臺緣灘。臺緣礁灘體在地震剖面上主要表現為波狀—丘狀外形、弱連續和中等—強振幅的地震反射特征，與斜坡和臺內沉積明顯區分，指示明顯加積和前積礁灘體沉積，且良里塔格組沉積中—晚期是礁體建造的主要時期(圖6)。高達等[8]，Gaoetal.[19]利用臺緣鉆井較連續的取芯和薄片資料，總結了高頻層序內臺緣礁灘復合體的典型相序，陳軒等[3]和王振宇等[4]對礁灘體的發育模式及孔隙分布開展過細致的分析。受高頻海平面升降變化的影響，高能顆粒灘的儲集物性通常優于生物礁[8,17,20- 21]。因此，對于臺緣灘的精細的微相分析還需要進一步加強。

MF5～MF9代表著受臺緣礁灘復合體障壁的廣闊的臺地內部發育的各種沉積類型。其中球粒顆?；規r微相(MF5)是發育于臺地內部、受中等能量的波浪持續擾動形成的臺內灘沉積，其發育可能受控于臺內的高地貌帶[12,22]。鈣藻屑粒泥—泥?；規r微相(MF6)以發育不同含量的、類型較為單一的底棲的鈣藻生物為主，結合相當比例的泥晶基質的存在，代表臺地內部中—低能的沉積水動力[9]；大量發育四分珊瑚、苔蘚蟲、鈣藻、介形蟲、腹足、腕足等生物的珊瑚障積巖—生屑粒泥灰巖微相(MF7)則是良里塔格組常見的臺內礁或臺內丘沉積[16]；以黏結構造為特征的MF8是典型的潮坪沉積；薄層的含泥灰巖(MF9)主要發育于臺內較深水潟湖沉積。臺地內部的各種沉積在地震剖面上主要表現為以平行—亞平行、中等—強連續性和中等振幅的地震反射特征為主，局部可見小規模的丘狀反射，指示臺地內部以潟湖—潮坪沉積為主，局部發育小型點礁(圖6)。高達等[8]，Gaoetal.[19]總結了良里塔格組臺內潟湖—潮坪沉積微相組合的典型相序。

4.2 臺緣灘與臺內灘的差異

在精細的微相分析基礎上，可以將良里塔格組的臺緣灘劃分為生屑—砂屑灘(MF1)、礁前礫屑灘(MF2)、鮞粒灘(MF3)和礁后生屑灘(MF4)；臺內灘則主要為球粒灘(MF5)。定量的粒度分析所得到的平均粒徑大小、懸浮組分的比例能直接反映水動力的強弱。礫屑灘(MF2)的沉積水動力最強，其次為鮞粒灘(MF3)和生屑—砂屑灘(MF1)，而臺內球粒灘(MF5)的粒度最細并且含有較多的懸浮組分，因此沉積水動力相對最弱。將概率曲線與維謝爾的典型環境粒度概率圖對比不難發現，鮞粒灘(MF3)和生屑—砂屑灘(MF1)的概率曲線與沖流帶環境(前濱)的概率曲線十分相似，均包含分選中等的少量滾動組分、主體為分選很好的跳躍組分。礁前礫屑灘(MF2)概率曲線中主體跳躍組分的斜率小于典型沖流帶環境的跳躍組分的斜率，但是這種較小的斜率可能與薄片粒度分析是以計量不同粒度區間顆粒的數目百分比而非重量百分比有關，分析認為其沉積水動力與沖流帶亦十分接近，結合大量生物化石的存在，認為該微相發育于具有明顯正向隆起的臺緣礁前帶。塔中地區良里塔格組臺緣灘的縱橫向的分布特征及組合模式見參考文獻[5]。臺內球粒灘(MF5)的概率曲線與Visher[15]的典型淺海波浪帶砂的粒徑范圍和分選十分接近，不同的是該微相缺乏分選較差的粗尾部分、且細尾懸浮部分比例較大，反映其沉積于受障壁的臺地內部局限海，受中等能量的波浪擾動。這種臺內灘可能受控于臺地內部的局部構造高部位，晚奧陶世塔中地區發育多組斷層，臺緣的塔中Ⅰ號斷裂帶控制了臺緣礁灘相的發育分布，臺內的斷隆如中央隆起帶附近為臺內灘發育的有利場所[12,22](圖5)。

圖5 塔中地區東部晚奧陶世鑲邊型碳酸鹽巖臺地沉積模式剖面圖Fig.5 Depositional model for the Late Ordovician carbonate rimmed- platform, eastern Tazhong area

圖6 塔中地區晚奧陶世鑲邊型碳酸鹽巖臺地地震剖面的沉積解釋Fig.6 Facies interpretation based on the 3- D seismic profile of the Late Ordovician carbonate rimmed- platform in the Tazhong area

5 結論

定性的微相分析表明，塔中地區東部晚奧陶世碳酸鹽巖臺地邊緣與臺地內部主要發育9種微相類型，微相劃分均在Flügel[9]修訂的鑲邊碳酸鹽臺地的26種標準微相類型(SMF1～SMF26)中有對應，分別指示特定的沉積微環境。

臺地邊緣主要發育生屑砂屑顆?；規r微相(MF1)、生屑礫屑灰巖微相(MF2)、鮞粒顆?；規r微相(MF3)和棘屑泥?；規r—漂浮巖微相(MF4)，它們與生物礁交互構成臺緣礁灘復合體；臺地內部主要發育球粒顆?；規r微相(MF5)、鈣藻粒泥—泥?；規r(MF6)、珊瑚障積巖—生屑粒泥灰巖(MF7)、黏結巖與黏結狀球粒泥?；規r微相(MF8)和薄層含泥灰巖微相(MF9)，解釋為潟湖—潮坪沉積。

基于顆粒灘的定性和定量的微相分析，將臺緣灘劃分為生屑—砂屑灘(MF1)、礁前礫屑灘(MF2)、鮞粒灘(MF3)和礁后生屑灘(MF4)，臺內灘則主要為球粒灘(MF5)。粒度曲線表明4種顆粒灘的顆?；規r在平均粒徑、分選性、滾動—跳躍—懸浮次總體的含量方面均明顯區別。臺緣灘的沉積水動力背景與前濱帶接近，臺內灘的沉積水動力表現為中等能量的波浪擾動，指示發育于受障壁的臺地內部。

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