馮仁蔚，歐陽誠，龐艷君，李柱正，羅 璇，張 沁，李世銀，周 瑜，程 亮

（1. 中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；2. 中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院；3. 中國石油川慶鉆探工程公司川東鉆探公司；4. 中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院）

層間風(fēng)化殼巖溶發(fā)育演化模式
——以塔中川慶EPCC區(qū)塊奧陶系鷹一段—鷹二段為例

馮仁蔚1，歐陽誠1，龐艷君2，李柱正1，羅 璇3，張 沁1，李世銀4，周 瑜1，程 亮1

（1. 中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；2. 中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院；3. 中國石油川慶鉆探工程公司川東鉆探公司；4. 中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院）

基于塔中川慶EPCC區(qū)塊區(qū)域地質(zhì)背景，結(jié)合鉆井顯示、錄井取心、成像測井、地震反射等特征，分析鷹山組鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶發(fā)育特征及演化過程。研究表明：不整合面附近溶洞充填與否取決于水動力作用的強弱，水動力與縱向上的巖相分布共同決定了層間巖溶內(nèi)幕溶洞的發(fā)育情況；巖溶單元可劃分為高地、次高地、上下斜坡、洼地等一級單元，以及溶峰、陡崖、平臺、溶丘等次一級單元，整體呈北西—南東向帶狀展布；表層風(fēng)化帶僅發(fā)育在EPCC區(qū)塊北部，垂直滲流帶在南北厚度各異，季節(jié)變動帶從南部和中部向北部“相變”為水平滲流帶；沉積微相影響巖溶發(fā)育但非巖溶旋回劃分的決定因素，構(gòu)造隆升、氣候、古水文條件是造成巖溶南北分異的主因；EPCC區(qū)塊鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶可劃分為3期旋回、8級次旋回，最終殘留第3期旋回（第5～8級次旋回），其中第5、8級次旋回從南到北具有明顯“同期異相”特征。圖10表2參15

塔中；川慶EPCC區(qū)塊；奧陶系；層間巖溶；巖溶旋回；發(fā)育模式

0 引言

目前，塔里木盆地輪古、塔中、英買力、塔河等地區(qū)奧陶系巖溶油氣勘探取得了豐碩成果[1-11]。針對塔中北斜坡巖溶，前人開展了大量研究工作：于紅楓等[11]認(rèn)為鷹山組（O1y）大型巖溶不整合面在塔中斜坡區(qū)廣泛分布，具有較好的成層性，且連通性較好，是有利的儲集體；孫崇浩等[6]根據(jù)鉆測井資料分析認(rèn)為大型洞穴分布在鷹山組頂部且大部分被充填，中小型溶洞呈層狀展布；吉云剛等[5]分析了巖相、斷裂、巖溶、白云石化等對鷹山組儲集層的控制作用；劉偉方等[4]認(rèn)為泥質(zhì)條帶中形成的酸性地層水對顆?；?guī)r頂面進行溶蝕可形成順層分布的儲集層；蔣春雷等[9]將巖溶相在垂向上劃為表層巖溶帶、垂直滲流帶、季節(jié)變動帶、水平潛流帶和深部緩流帶5種；屈海洲等[7]認(rèn)為層間巖溶發(fā)育期次與鷹山組上覆良里塔格組沉積有關(guān)；楊海軍等[8]建立了塔中北斜坡奧陶系巖溶型儲集層疊加改造模式。本文在前人研究成果基礎(chǔ)上，旨在建立塔中川慶EPCC（Excogitation/Purchase/Construction/ Commission，川慶公司針對A40和B10構(gòu)造帶進行的設(shè)計、采購、施工、試運行一體化總承包）區(qū)塊奧陶系鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶發(fā)育模式，精細(xì)刻畫層間巖溶儲集層的分布規(guī)律，以準(zhǔn)確定位EPCC區(qū)塊鷹山組層間巖溶儲集層發(fā)育區(qū)、提高油氣層鉆遇成功率、實現(xiàn)塔中下奧陶統(tǒng)凝析氣藏整體開發(fā)。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

EPCC區(qū)塊位于塔中北斜坡，整體為一北東傾的單面山，其上發(fā)育A40構(gòu)造帶和B10構(gòu)造帶兩個北西向近似平行的長軸背斜帶（見圖1）。該區(qū)斷裂系統(tǒng)非常發(fā)育，主要為北西—南東向逆斷層和北東—南西向走滑斷層。中奧陶統(tǒng)一間房組及上奧陶統(tǒng)吐木休克組缺失，下奧陶統(tǒng)鷹山組與上奧陶統(tǒng)良里塔格組呈角度不整合接觸，鷹山組由北東向南西剝蝕程度加大，各亞段出露區(qū)沿平行Ⅰ號坡折帶方向呈條帶狀展布。鷹山組由上至下可劃分為4段，即鷹一段—鷹四段，EPCC區(qū)塊北部主要為鷹一段下亞段出露區(qū)，南部為鷹二段出露區(qū)，其中鷹一段殘余厚度95～290 m，可進一步劃分為上、下亞段，其中下亞段發(fā)育2個油層組、1個隔層；鷹二段殘余厚度195～365 m，可劃分為上、下亞段（發(fā)育5個油層組+4個隔層）。油層組巖性以亮晶砂屑灰?guī)r為主（向深部云質(zhì)含量增大），沉積微相為臺內(nèi)砂屑灘，孔隙度一般大于2%，滲透率大于0.5×10-3μm2，儲集層鉆遇率主要集中在40%～80%，以Ⅱ、Ⅲ類儲集層為主；隔層巖性以泥晶灰?guī)r或泥晶砂屑灰?guī)r為主（見表1），沉積微相為灘間洼地或臺內(nèi)澙湖，孔隙度為1%左右，滲透率為0.1×10-3μm2左右。由于遭受了長達10 Ma的強烈剝蝕、淋濾和風(fēng)化，碳酸鹽巖層間巖溶儲集體多發(fā)育在離鷹山組頂280 m范圍內(nèi)，總體呈自南西向北東變深的趨勢。

圖1 塔中區(qū)域構(gòu)造劃分及川慶EPCC區(qū)塊區(qū)域位置圖

表1 EPCC區(qū)塊鷹一段—鷹二段地層劃分及物性統(tǒng)計表

2 不整合面溶洞充填與層間巖溶發(fā)育關(guān)系

早奧陶世末—晚奧陶世初，受控于昆侖島弧與塔里木板塊的弧-陸碰撞[12-15]，塔中—巴楚臺地整體強烈隆升，鷹山組裸露為灰云巖山地，遭受強烈剝蝕和風(fēng)化淋濾后形成巖溶風(fēng)化殼。不整合面在地震、測井、錄井及古生物資料上有明顯響應(yīng)，由于鷹山組頂和良里塔格組底均為灰?guī)r，主要差別在泥質(zhì)和顆粒含量，故波阻抗相差較小，在地震剖面上呈中—弱振幅、弱連續(xù)性，另外加里東中期運動對鷹山組上部地層大規(guī)模的削蝕使其具有削截反射終止特征（見圖2）。塔中Ⅰ號坡折帶在不整合面之下具丘形、雜亂—空白地震反射特征，不整合面之上見上超充填，以中振幅、較連續(xù)、亞平行地震反射為主，由坡折帶向臺地內(nèi)部可見疊瓦狀前積反射。測井曲線上，絕大部分單井在不整合面以下20 m范圍內(nèi)具有明顯的泥質(zhì)含量增大、自然伽馬值增大、地層真電阻率與沖洗帶電阻率比值降低、密度值降低、井徑擴大等特征。鷹山組頂不整合面以下出現(xiàn)的錄井響應(yīng)特征包括：鉆井液漏失、鉆速加快、放空、蹩跳、井漏、溢流等（見表2）；根據(jù)EPCC區(qū)塊鉆遇鷹山組頂不整合面的23口鉆井資料統(tǒng)計，有4口井無充填，顯示為鉆具放空和鉆井液漏失，5口井為泥質(zhì)全充填（距鷹山組頂0～7 m），5口井為泥質(zhì)半充填（距鷹山組頂3～50 m），4口井為泥質(zhì)+方解石全充填（距鷹山組頂0～20 m），5口井為泥質(zhì)+方解石半充填（距鷹山組頂13～40 m）。綜合以上資料分析，不整合面附近溶洞充填程度取決于水動力作用的強弱，水動力強則溶蝕范圍大，若頂部為較純的易溶顆?；?guī)r，則可在頂面形成大型溶洞（好儲集層），這種大型溶洞在縱向上單個延伸范圍較大。由于地層水向下垂向溶蝕能力逐漸減弱，使得多套溶洞在總體上呈“倒錐狀”形態(tài)，即向深部有變小變窄的趨勢，且上部水體攜帶的泥質(zhì)和碳酸鹽可能在巖溶內(nèi)幕中下部逐漸沉淀，使其儲集性逐漸變差。隨著地層水逐步向深部垂向下滲，不整合面以下碳酸鹽巖溶解性差異趨于明顯——顆?；?guī)r具滲透效應(yīng)而泥質(zhì)（泥晶）灰?guī)r具隔層效應(yīng)，隔層同時也阻礙了地層水中攜帶的泥質(zhì)或碳酸鹽在內(nèi)幕巖溶洞穴中的充填和沉淀，從而發(fā)育垂向上的多套順層狀儲集層，且各溶洞儲集性能差異不大?？傮w上，鷹山組頂面不整合面以下的鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶發(fā)育較好，且EPCC區(qū)塊北部和南部各單井各層段巖溶橫向可對比性較好，表明不整合面對其下伏巖溶帶發(fā)育具有很好的控制作用。

圖2 EPCC區(qū)塊寒武系—奧陶系地震反射特征圖

圖3 EPCC區(qū)塊加里東中期巖溶古地貌

表2 EPCC區(qū)塊部分鉆井溢流放空井段和鉆井液漏失量統(tǒng)計

3 古地貌巖溶單元劃分

下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組沉積后，塔中地區(qū)開始被擠壓逐漸形成隆起雛形，鷹山組為海侵體系域沉積，由四周向隆起超覆并穩(wěn)定沉積。加里東中期運動使塔中地區(qū)整體抬升，中下奧陶統(tǒng)由于長期暴露，形成強烈剝蝕區(qū)，表層巖溶帶和大部分滲流巖溶帶遭受剝蝕。研究區(qū)層間巖溶的平面分布受構(gòu)造抬升和風(fēng)化淋濾作用控制。根據(jù)下奧陶統(tǒng)層間巖溶古地貌恢復(fù)將巖溶單元劃分為巖溶高地（包括溶峰、陡崖、高地平臺）、巖溶上斜坡、巖溶次高地（包括次高溶峰、次高陡崖、次高平臺）、巖溶下斜坡（溶丘）和巖溶洼地（見圖3），整體呈北西—南東向帶狀展布，向北東塔中Ⅰ號坡折帶位置逐漸降低。據(jù)統(tǒng)計，具有“縱向串珠狀”地震反射特征的溶洞體在研究區(qū)南部多分布于A441井和A43井附近的溶峰、陡崖巖溶單元，其原因在于地貌高部位風(fēng)化剝蝕作用強烈，斷層上盤裂縫發(fā)育程度高，走滑斷裂形成雁行或正花狀構(gòu)造，有利于地表水和地下水的下滲作用，與碳酸鹽巖的接觸面積和溶蝕范圍最大，因此溶洞較窄且具有“縱向串珠狀”地震反射特點。而在EPCC北部至Ⅰ號坡折帶，“縱向串珠狀”地震反射則多分布于A14井、A10井、A11井附近的巖溶下斜坡溶丘巖溶單元，其原因在于下斜坡坡度較緩，溶丘可接受地表水垂向下滲溶蝕和深部徑流橫向侵蝕，因此溶洞較寬且具有“橫向串珠狀”地震反射特點，但由于溶蝕時間和程度有限，尚不具備形成地下暗河的規(guī)模。

4 巖溶垂向分帶特征

理論上，一個發(fā)育完整的層間巖溶序列從不整合面向下一般由表層風(fēng)化帶、垂直滲流帶、季節(jié)變動帶、水平潛流帶和深部緩流帶構(gòu)成[9]。但由于區(qū)域構(gòu)造脈動性隆升所導(dǎo)致的鷹山組階段式抬升剝蝕及排泄基準(zhǔn)面多期次下降，造成多期層間巖溶疊加以及垂向分帶的不完整。巖溶帶發(fā)育程度與深度隨地區(qū)、巖性、構(gòu)造部位、古地貌位置、古水文條件以及暴露時間長短等不同而變化，具有強非均質(zhì)性。據(jù)單井統(tǒng)計，表層風(fēng)化帶僅發(fā)育在EPCC區(qū)塊北部，距鷹山組頂面約30～80 m；垂直滲流帶主要發(fā)育在EPCC區(qū)塊南部和中部，距不整合面約160～250 m，而北部則發(fā)育在表層風(fēng)化帶之下150～200 m范圍；季節(jié)變動帶在EPCC區(qū)塊南部和中部均位于垂直滲流帶之下，厚約60～70 m，向北部“相變”為水平滲流帶，總體向古地貌低部位略增厚；由于本區(qū)塊鉆井均在鷹一段或鷹二段底部完鉆，因此推測深部緩流帶可能發(fā)育在鷹三段。

4.1 表層風(fēng)化帶

表層風(fēng)化帶主要發(fā)育在EPCC區(qū)塊北部鷹山組頂部的侵蝕面或不整合面附近，厚約30～80 m。由于頂部地層遭受嚴(yán)重風(fēng)化剝蝕，發(fā)育程度和保存程度在平面上差異較大，在EPCC區(qū)塊北部從構(gòu)造高—較高部位（溶峰、陡崖）到斜坡（溶丘）上均有可能殘留，發(fā)育代表石芽石林垮塌的角礫灰?guī)r或代表紫紅色泥巖、古土壤的垮塌充填，或來自阿爾金沖斷帶火山物質(zhì)沉積的灰綠色黏土質(zhì)泥巖充填（見圖4a）。在溶溝或洼地若出現(xiàn)灰黑色中—薄層狀泥巖則為良里塔格組快速海侵披覆沉積物（見圖4b）。在測井曲線上，自然伽馬測井表現(xiàn)為尖峰狀高值（高鉀、低鈾、高釷），在地震剖面上，若鷹山組頂面地震反射呈非常典型的中—強振幅“片狀”反射特征，則幾乎無溶洞或儲集層發(fā)育（見圖4c）；若鷹山組頂面地震反射呈弱振幅、弱連續(xù)“片狀”特征（見圖4d），則說明表層風(fēng)化帶儲集層發(fā)育，儲集層以Ⅲ類為主，厚度小于10 m，距頂面0～5 m，儲集空間多以斑點—斑塊狀中小型溶洞為主，呈不規(guī)則等軸狀，直徑為數(shù)毫米至數(shù)十厘米，最大不超過井筒直徑。

圖4 EPCC區(qū)塊表層風(fēng)化帶特征圖

4.2 垂直滲流帶

垂直滲流帶指在地表以下、豐水期最高潛水面以上的充氣帶。水流主要沿巖層中的垂直裂隙向下滲透，形成漏斗、豎井、落水洞等垂直形態(tài)，在EPCC區(qū)塊從巖溶高地到巖溶下斜坡均有不同程度發(fā)育。在A441井—A46井—B201C井—A43井一線的溶峰—陡崖（見圖3），由于地勢最高（至高地平臺垂直距離超過400 m，至次高地平臺垂直距離超過700 m），坡度極陡，斷裂和張性節(jié)理、北東向走滑斷層及裂縫發(fā)育，為地表水和地下水的下滲提供了良好的導(dǎo)流通道，故垂直滲流帶的發(fā)育厚度較大，可達100～200 m，縱向上發(fā)育多套中—大型溶洞和縫洞集合體（見圖5a、5b）。若鷹二段頂部深色致密層被剝蝕，則垂直滲流帶發(fā)育在O1y2下-3—

O1y2下-4；若頂部致密層未被剝蝕，則發(fā)育在O1y2上-1—O1y2下-3。儲集層多以Ⅱ類為主，縱向上厚度存在差異，橫向上連續(xù)性較好，可追蹤對比。具有一定規(guī)模且頂?shù)缀投幢诒４孑^好的溶洞在地震上呈“雙峰雙谷”或“雙谷夾一峰”的強反射特征（見圖5c），單個串珠的長半徑為30～100 ms、短半徑為10～30 ms，橫向收斂性好，振幅能量大于2 000，平面上多為點或線狀。FMI圖像上呈暗色條帶、暗色團塊夾局部亮色團塊，測井上井眼局部擴徑、密度大幅降低、聲波時差和中子曲線跳躍、深淺雙側(cè)向電阻率顯著降低，變密度圖像出現(xiàn)嚴(yán)重干涉；測試特征為流壓下降快，壓力有衰竭，一般很難出現(xiàn)徑向流。由于潛水面的旋回性下降，在各溶洞底部均有泥質(zhì)沉積充填，再加上非滲透性巖層（隔層）的遮擋作用，將溶洞在縱向上和橫向上分隔為相對獨立的縫洞單元，儲集層之間及與外圍的連通性較差。若鉆遇單個層狀大洞，開井初期產(chǎn)量高，隨著開采延續(xù)，地層能量虧空衰竭，單井外圍無能量補給，往往導(dǎo)致油壓下降、產(chǎn)量遞減，例如A13井試采5 m后只能通過注水補充地層能量，說明各大型溶洞較為孤立，井間溝通較差，使得該類油氣藏產(chǎn)量多快速遞減。而在高地平臺或次高平臺、上下斜坡，垂直滲流帶則發(fā)育相對較弱，厚度多小于50 m，多發(fā)育中小溶洞集合體。

圖5 EPCC區(qū)塊垂直滲流帶特征圖

圖6 EPCC區(qū)塊季節(jié)變動帶特征圖

4.3 季節(jié)變動帶

季節(jié)變動帶是由于潛水面隨季節(jié)變化上下波動而形成的介于垂直滲流帶和水平滲流帶之間的過渡帶。季節(jié)變動帶范圍大小及巖溶化程度和地下水運移呈反向關(guān)系，在巖溶山區(qū)較厚，巖溶平臺區(qū)較薄。若垂直下滲作用強于橫向滲溶作用，則發(fā)育垂直伸長狀、高角度的裂縫和溶洞（見圖6a），與地層產(chǎn)狀近于正交，若溝通中型溶洞則形成“羊肉串”；若下滲作用弱于或與橫向滲溶同步進行，則可發(fā)育大量水平紋層狀的溶洞與溶孔平行層面（見圖6b），地震上呈中等—弱連續(xù)片狀反射或長軸狀串珠、算珠狀反射（見圖6c）。EPCC區(qū)塊鷹山組為向滿加爾凹陷傾斜的單面山，由于地層坡度較陡（大于5°），故雖然古氣候較為潮濕，但匯水能力不強，巖溶形成時間較短，所以地下廊道、地下河等大型巖溶并不發(fā)育。在EPCC區(qū)塊南部的高地溶峰—高地陡崖—高地平臺—上斜坡區(qū)主要發(fā)育在O1y2下-4—O1y2下-5，厚約30～60 m；在EPCC區(qū)塊北部的次高溶峰—陡崖—次高平臺—下斜坡區(qū)主要發(fā)育在O1y2上-1—O1y2上-2，厚約20～40 m。儲集層以Ⅱ—Ⅲ類為主，橫向上連續(xù)性一般，局部不發(fā)育，基本可追蹤對比。

4.4 水平滲流帶

由于EPCC區(qū)塊目前絕大部分鉆井均在鷹二段或鷹三段頂部完鉆，根據(jù)鄰區(qū)少量鉆井顯示，受上奧陶統(tǒng)良里塔格組沉積初期海侵影響，僅在EPCC區(qū)塊北部鷹二段下部或底部有0～50 m的水平滲流帶；之下的鷹三段巖性以泥晶砂屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r為主，可溶蝕性相對較差，加之鷹二段發(fā)育的數(shù)套隔層起到了“遮擋”效果，地下水活動能力較差，層間風(fēng)化殼巖溶發(fā)育程度較弱或逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭苌畈繜嵋鹤饔每刂频穆癫貛r溶，需通過加深鉆井進行驗證。

5 層間巖溶發(fā)育控制因素

5.1 沉積微相

從鷹山組沉積環(huán)境看，鷹一段下亞段和鷹二段以發(fā)育中—高能臺內(nèi)砂屑灘夾臺內(nèi)澙湖為主，其中O1y1下-1和-2、O-1—O-4為砂屑灘核微相，巖性以亮晶砂屑灰?guī)r為主，在同生期受大氣淡水和海水溶蝕后形成較多原生孔隙，可溶蝕性強，并且沒有受到上覆地層強烈壓實作用，使得在接受加里東中期層間風(fēng)化巖溶作用之前仍保留有相當(dāng)數(shù)量的儲集空間，在受到垂向水體下滲作用和橫向溶蝕作用后易形成各類溶洞；隨4～5級海平面的高頻振蕩，可在灘體頂部相對低洼處及灘間洼地堆積泥質(zhì)含量較高的泥晶灰?guī)r，此類灰?guī)r厚度不大，一般在10～20 m左右，在橫向上成層性較好，局部井段較厚，可追蹤對比（見圖7），其滲透性較差，可作為上下顆粒灘體之間的隔層。但由于碳酸鹽巖自身具有易溶解性，根據(jù)經(jīng)典理論：從礦物成分看，碳酸鹽巖的可溶性由強到弱依次為石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、不純灰?guī)r；從巖石結(jié)構(gòu)看，厚層亮晶內(nèi)碎屑灰?guī)r可溶性強于內(nèi)碎屑白云巖，由結(jié)晶白云巖到泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，可溶性降低。由于鷹一段—鷹二段巖性以亮晶砂屑灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r為主，雖然泥晶灰?guī)r溶解性弱于亮晶砂屑灰?guī)r，但在酸性大氣淡水、海水、地層水長期持續(xù)沖刷侵蝕下，巖石本身的溶解強弱性已不再具有主導(dǎo)作用，是否被水體溶蝕及被溶蝕的程度基本取決于當(dāng)時水體能量的強弱、時間長短及其他突發(fā)因素，具有明顯的跨層性、隨機性和偶然性，例如某一局部深度，可能砂屑灰?guī)r未被溶蝕，而泥晶灰?guī)r卻被溶蝕。巖相的差異主要體現(xiàn)在準(zhǔn)層狀展布規(guī)律，縱向上1套隔層（泥晶灰?guī)r）加1個油層組（砂屑灰?guī)r）對應(yīng)5級海平面的一次短暫升降，同時也控制了一期層間巖溶儲集層發(fā)育的大致層位。因此，鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶層位主要受控于泄水面的下降—暫?！陆档拈g歇長短。

圖7 EPCC區(qū)塊南部鷹山組井間巖溶帶及沉積相對比圖

5.2 構(gòu)造隆升、氣候與古水文條件

寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)，塔里木古板塊處于靠近古赤道的南緯熱帶季風(fēng)地區(qū)，氣候炎熱潮濕[15]，EPCC區(qū)塊乃至整個塔中地區(qū)的古水系呈兩大流向，主流為西南向東北方向，支流為東南向西北方向，而泄水基準(zhǔn)面主要沿主流向滿加爾凹陷方向傾斜，且EPCC區(qū)塊南部坡陡而流速快、流水對巖石作用時間較短，使得溶洞發(fā)育程度中等，但充填物相對較少；向中部和北部坡度逐漸減緩水流流速減慢，水體對巖石作用時間相對變長，使得溶洞發(fā)育程度增強，但充填物相對較多；加里東中期運動對區(qū)域地層的影響大致可劃分為3期：擠壓隆升階段EPCC區(qū)塊南部于Ⅰ期率先隆起，南部和中部于Ⅱ期同步隆起，Ⅲ期EPCC區(qū)塊整體抬升，同時也使得泄水面分階段逐漸下降。泄水面沿構(gòu)造高部位向低部位平緩降低，與鷹山組（油層組、隔層）下傾方向近似，但由于碳酸鹽巖的隨機溶解差異性，使其具有明顯的跨層性。上述幾種因素最終造成了鷹山組層間風(fēng)化殼巖溶儲集層縱橫向上的南北分異。

6 層間風(fēng)化殼巖溶旋回劃分及演化

將區(qū)域內(nèi)垂向上的表層風(fēng)化帶、垂直滲流帶、季節(jié)變動帶作為整體考慮，結(jié)合縱向上洞穴（儲集層）的發(fā)育程度，把在同一期構(gòu)造隆升階段形成的巖溶單元組合劃分為一期巖溶旋回，把同一個穩(wěn)定泄水面水動力條件下形成的巖溶產(chǎn)物劃分為一個巖溶次旋回。基于以上認(rèn)識，將EPCC區(qū)塊鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶共劃分為3期旋回、8級次旋回（C-Ⅰ—C-Ⅷ），到上奧陶世海侵初期，鷹山組最終保留第3期旋回（局部殘留的第2期已轉(zhuǎn)化為第3期）、第5～8級次旋回，局部殘留第4級次旋回。層間巖溶沿南西—北東下傾方向發(fā)育，與地層展布無關(guān)，主要受地塊隆升的南北幅度差異、剝蝕程度不同及泄水基準(zhǔn)面的階段性下降等因素控制，因此具有明顯的穿時性，地層在橫向上具有明顯的“同期異相”特征（相指巖溶單元和垂向分帶）。

6.1 第1期旋回：表層+垂?jié)B組合帶（1～3級次旋回）

早奧陶世末期，隨著鷹一段上亞段沉積結(jié)束，加里東中期運動使塔里木板塊南部與南昆侖板塊相撞，擠壓撓曲使塔中成為塔南前陸盆地向塔里木克拉通盆地過渡的前緣隆起。初期隆起部位構(gòu)造相對平緩，無明顯的構(gòu)造位移發(fā)生，海水向四周逐漸退去，造成塔中低凸起上的沉積間斷，EPCC區(qū)塊南部區(qū)域首先抬升出海平面，在處于巖溶高地—上斜坡的鷹一段上亞段形成厚約30～50 m的第1級次旋回，發(fā)育具地表風(fēng)化帶巖溶特征的石林、石芽、溶溝等形態(tài)，在其之下形成厚約100 m的第2～3級垂直滲流帶；隨著第1期地塊隆升結(jié)束，EPCC區(qū)塊南部O1y1上和O1y1-1以及形成的1～2級次旋回的表層風(fēng)化帶和垂直滲流帶被完全剝蝕，第3級暫被保留；與此同時，EPCC區(qū)塊中部在第1期隆升末也初步抬升，在頂部形成第3級0～20 m厚的具表層風(fēng)化帶特征的次旋回，靠近塔中Ⅰ號坡折帶的EPCC區(qū)塊北部區(qū)域尚處于泄水基準(zhǔn)面之下，鷹一段上亞段尚未被剝蝕，未受到大氣淡水和海水的溶蝕作用，因此不發(fā)育第1期旋回（見圖8）。

圖8 EPCC區(qū)塊鷹山組層間風(fēng)化殼巖溶1期發(fā)育演化模式圖

6.2 第2期旋回：表層+垂?jié)B+季變組合帶（4～5級次旋回）

隨著EPCC區(qū)塊開始經(jīng)歷第2期擠壓隆升，海平面和泄水基準(zhǔn)面繼續(xù)相對下降，EPCC區(qū)塊南部鷹一段上亞段完全剝蝕、-1上部被剝蝕，與EPCC區(qū)塊中部同步形成第4級垂直滲流次旋回，而EPCC區(qū)塊北部依然未開始溶蝕作用；至地塊第2次隆升末期，EPCC區(qū)塊南部O-2已被剝蝕殆盡，鷹二段上亞段頂部致密層也被局部溶蝕，同時EPCC區(qū)塊中部鷹一段上亞段被完全剝蝕，僅保留部分-1。雖然昆侖板塊與塔里木板塊碰撞作用一直持續(xù)至泥盆紀(jì)末，但其對塔中隆起的影響已進入末期，從第5級次旋回開始，EPCC區(qū)塊南、中、北3區(qū)同步發(fā)育，EPCC區(qū)塊南部鷹二段上亞段致密層和被少量剝蝕，EPCC區(qū)塊南部重力水（巖土中在重力作用下能自由運動的地下水）在經(jīng)歷約100 m的下滲作用后變?yōu)榇怪焙退搅鲃又芷谛越惶?，形成?級次旋回的季節(jié)變動帶，以Ⅱ、Ⅲ類儲集層為主，儲集層厚約0～30 m；EPCC區(qū)塊中部抬升后殘留形成巖溶次高地地貌，在第5級次旋回依然為垂直滲流帶；EPCC區(qū)塊北部在鷹一段上亞段形成溝壑交錯古風(fēng)化殼地貌，巖性以泥晶灰?guī)r為主，夾泥晶砂屑灰?guī)r，受大氣淡水和海水的溶蝕作用發(fā)育了第5級次旋回以Ⅲ類儲集層為主的地表風(fēng)化巖溶帶，儲集層厚約0～40 m。因此第5級次旋回在橫向上從南向北具有“同期異相”的過渡特征（見圖9）。

圖9 EPCC區(qū)塊鷹山組層間風(fēng)化殼巖溶2期發(fā)育演化模式圖

6.3 第3期旋回：表層+垂?jié)B+季變+平流組合帶（6～8級次旋回）

加里東中期運動末期，EPCC開始第3期構(gòu)造抬升，至隆起尾期，泄水基準(zhǔn)面仍然下降。隨著上部地層的剝蝕和重力水作用強度的恢復(fù)，EPCC區(qū)塊南部第5級次旋回從季節(jié)變動帶重新轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪睗B流帶，其-3—-4和EPCC區(qū)塊中部的-2—-1以及北部-1—-2在第6～7級次旋回繼續(xù)發(fā)育80～120 m的垂直滲流帶，巖溶儲集層厚度及類型分別為：40～60 m（Ⅱ、Ⅲ類）、30～50 m（Ⅱ類）、50～160 m（Ⅱ、Ⅲ類），儲集性能相對較好；由于地表水下滲到一定深度，隨著垂向上向下侵蝕作用的減弱，3期隆升造成鷹山組巖層坡度增加、隔層滲透性降低，地下水流向由縱向逐漸向橫向轉(zhuǎn)化，因此第8級次旋回在EPCC區(qū)塊南部-4—-5、中部O1y2上-2—3從垂直滲流帶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹窦s50～70 m的季節(jié)變動帶，形成的巖溶儲集層厚度及類型分別為：10～20 m（Ⅱ、Ⅲ類）、10～30 m（Ⅱ、Ⅲ類）。由于晚奧陶世由滿加爾向塔中Ⅰ號坡折帶方向的快速海侵，使得EPCC區(qū)塊北部1—O-2向海一側(cè)的水位上漲，加之從南部和中部高部位向北部的側(cè)向水平流動，使得地下水和海水形成排水-倒灌的交替性混合型溶蝕，使得EPCC區(qū)塊北部在第8級次旋回發(fā)育水平滲流帶，可能形成中—大型水平通道、廊道、暗河，需通過鉆井加以驗證，儲集層厚約10～50 m（Ⅲ類）（見圖10）。

由于EPCC區(qū)塊南部坡度相對較陡，隨著潛水面快速下降，巖溶尤其是溶洞發(fā)育規(guī)模不大，沉積充填的泥質(zhì)較少，可形成良好的儲集空間；而EPCC區(qū)塊北部因為坡度較緩，匯水時間相對較長，因此厚度略大于中部和南部，但沉淀的泥質(zhì)相對較多，因此儲集性不如南部和中部。海西期形成的北東—南西向多組走滑斷裂可溝通深部富含鎂離子的流體，加之受多期巖溶改造后的砂屑灰?guī)r具有良好的滲透性，也是熱液匯聚的部位，使其發(fā)生埋藏白云石化或熱液白云石化，可進一步改善儲集巖物性，中奧陶世末—晚奧陶世區(qū)域大規(guī)模海侵環(huán)境下沉積的良里塔格組五段和四段的泥質(zhì)灰?guī)r可對鷹山組層間巖溶儲集層形成良好的遮蓋，加上后期中下寒武統(tǒng)烴源巖的成熟和油氣運移，最終形成了EPCC區(qū)塊鷹山組大型凝析氣藏。

圖10 EPCC區(qū)塊鷹山組層間風(fēng)化殼巖溶3期發(fā)育演化模式圖

7 結(jié)論

早奧陶世末—晚奧陶世初，昆侖島弧與塔里木板塊的弧-陸碰撞使塔中—巴楚臺地整體強烈隆升，EPCC區(qū)塊鷹山組遭受強烈剝蝕和風(fēng)化淋濾形成層間風(fēng)化殼巖溶。鷹山組頂部不整合面附近溶洞充填與否取決于水動力作用的強弱，水動力與縱向上巖相的差異決定了層間巖溶內(nèi)幕溶洞的發(fā)育情況；巖溶單元可劃分為高地、次高地、上下斜坡、洼地等一級單元，以及溶峰、陡崖、平臺、溶丘等次一級單元，整體呈北西—南東向帶狀展布；表層風(fēng)化帶僅發(fā)育在EPCC區(qū)塊北部，垂直滲流帶在南北厚度各異，季節(jié)變動帶從南部和中部向北部“相變”為水平滲流帶；沉積微相影響巖溶發(fā)育但非巖溶旋回劃分的決定因素，構(gòu)造隆升、氣候、古水文條件是造成巖溶南北分異的主因；EPCC區(qū)塊鷹一段—鷹二段層間風(fēng)化殼巖溶可劃分為3期旋回、8級次旋回，最終殘留第3期旋回（第5～8級次旋回），其中第5、8級次旋回從南到北具有明顯的“同期異相”特征。

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Evolution modes of interbedded weathering crust karst: A case study of the 1stand 2ndmembers of Ordovician Yingshan Formation in EPCC block, Tazhong, Tarim Basin

Feng Renwei1, Ouyang Cheng1, Pang Yanjun2, Li Zhuzheng1, Luo Xuan3, Zhang Qin1, Li Shiyin4, Zhou Yu1, Cheng Liang1
(1. Geological Exploration & Development Research Institute, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd, Chengdu 610051, China; 2. PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu 610051, China; 3. Chuandong Drilling Company, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd, Chongqing 400021, China; 4. PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla 841000, China)

The evolution of interbedded weathering crust karst on the top of the Ordovician Yingshan Formation were described based on the geological background, oil and gas show while drilling, core, log imaging and seismic reflection features in the Tazhong area. The study shows that: Filling features of dissolved caves near unconformities depend on the hydrodynamic strength, which, together with the vertical lithofacies, determines the development degree of the interbedded karst. Karst units are classified into several first order units, namely highland, sub-high, slope, and sub-sag, and some secondary units such as dissolved peak, cliff, platform, and dissolved mound, stretching like a strip from northwest to southeast on the whole. The surface weathering zone developed only in the north of the EPCC block, the vertical vadose zone has different thickness in south and north, while the seasonal variation zone changes to horizontal vadose zone from south to north. Sedimentary microfacies affects karst development, but it is not the deciding factor of karst cycle classification, the main factors resulting in the karst difference between south and north are structural uplift, climate, and ancient hydrological conditions. Three cycles and eight secondary cycles are identified in the interbedded weathering karst in Member Ying1-Ying2 in the EPCC block, among them, the third cycle, including the fifth to the eighth secondary cycles, remains, and the fifth and eighth secondary cycles show obvious “different facies” features from south to north.

Tazhong; EPCC block; Ordovician; interbedded karst; karst cycle; evolution mode

TE122.1

A

馮仁蔚（1982-），男，四川成都人，博士，主要從事石油天然氣地質(zhì)方面研究。地址：四川省成都市建設(shè)北路一段83號，中國石油川慶鉆探公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，郵政編碼：610051。E-mail：18702800801@163.com

2012-12-03

2013-10-28

（編輯 黃昌武 繪圖 劉方方）

1000-0747(2014)01-0045-10

10.11698/PED.2014.01.05

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05059-001）