塔里木盆地東河塘組巖相識別的巖石地層意義

塔里木盆地東河塘組巖相識別的巖石地層意義

1東河塘組或東河塘組新疆塔里木板塊晚古生代的東河砂巖自20世紀(jì)90年代以來一直受到高產(chǎn)性油氣流的影響。這些成果包括上層地層（楊松嶺等，2002）、沉積相（王兆明等，2004；徐杰等，2008）、儲層特征（張惠良等，2006年和2009年）、勘探方向和油氣藏狀模式（康玉柱，1996）等。東河砂巖最早為塔里木石油勘探開發(fā)指揮部生產(chǎn)上使用的地層術(shù)語,指庫車縣東河塘鄉(xiāng)東河1井5726—5983m的灰色巨厚層石英砂巖,即原來的東河砂巖段,現(xiàn)在的東河塘組。該組分為上、下兩段,即底部礫巖段以及之上的塊狀砂巖段,與上覆石炭系褐色泥巖與灰質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r及粉砂巖互層呈整合或假整合接觸。對東河塘組(或東河砂巖)孢子化石的生物地層學(xué)厘定日趨精確(朱懷誠,詹家禎,1996;朱懷誠,李軍,1988;朱懷誠,趙治信,1998;1999;朱懷誠等,1998;朱懷誠等,1999;朱懷誠等,2000;廖衛(wèi)華,1995;廖衛(wèi)華等,2001)。朱筱敏等(2005)將塔中4井為代表的東河砂巖自下而上分為“底部礫巖”、“中部塊狀砂巖”和“上部含礫砂巖”。以東河1井為代表的由“底部礫巖”和“塊狀砂巖”組成的序列稱為狹義的“東河砂巖”;楊松嶺等(2002)亦將東河砂巖劃為3個巖性段,即底礫巖段、非均質(zhì)砂巖段與均質(zhì)砂巖段。以麥蓋提斜坡西段的BKX井為代表,由“下砂巖段”、“中泥巖段”和“上砂巖段”組成的序列則有很大的特殊性。東河塘組(或東河砂巖)的時代可歸納為:晚泥盆世—早石炭世(朱懷誠等,2002;王招明等,2004;王成源,2003);晚泥盆世(張師本等,2004);晚泥盆世弗拉期或前弗拉期(江大勇等,2001;郝維城等,2002)。本文通過對新鉆井(井位見圖1)東河塘組巖相序列的厘定和孢粉組合分析,以期更加清晰地定位其識別標(biāo)志和時代歸屬。2克孜爾塔格組中—古地理背景和沉積相廣布于塔里木板塊上的數(shù)十口井綜合顯示:東河塘組是早海西期(或海西期與加里東期的疊合)構(gòu)造不整合面之上、具有海侵特征的砂(礫)巖—砂泥巖—塊狀砂巖的沉積體。晚泥盆世弗拉期與法門期之交(即早海西Ⅰ幕)的塔里木板塊表現(xiàn)為大規(guī)模的造陸隆升以及不同程度的剝蝕和夷平,形成了區(qū)域角度不整合面(T0660)。構(gòu)造強(qiáng)度的差異性導(dǎo)致東河塘組分別與不同的地層,如下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖(見塔中46井)、上奧陶統(tǒng)桑塔木組(見草2井)、中志留統(tǒng)依木干他烏組(見康2井)呈角度不整合接觸。法門期開始海水呈自西向東的總體方向漫入,草湖地區(qū)局部存在由北而南的海侵(顧家裕等,2006;王招明等,2004;張惠良等,2006)。早海西期的構(gòu)造抬升造成懸殊的古地貌,導(dǎo)致東河塘組先經(jīng)歷“填平補(bǔ)齊”過程,之后才顯現(xiàn)“分布穩(wěn)定、廣泛的濱海灘壩相的石英砂巖”。據(jù)沉積背景上的差異性,可將“填平補(bǔ)齊”的沉積體厘定為下段,而分布穩(wěn)定、廣泛的濱海灘壩相的石英砂巖則為上段,上段的成份成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度顯然要高于下段。東河塘組在大多井中蓋覆中—下泥盆統(tǒng)的克孜爾塔格組,后者的原始定義為磚紅色有時具淺黃色調(diào)的砂巖夾不穩(wěn)定的細(xì)礫巖及粉砂巖,現(xiàn)定義為淺綠色、紅色、紫褐色的細(xì)—粗砂巖、長石石英砂巖夾泥巖、白云質(zhì)細(xì)砂巖—礫巖等(張師本等,2004),指示晚志留世(或晚志留世—中泥盆世)干熱期形成的三角洲—濱岸潮坪相?？俗螤査窠M的巖性組合、砂巖成分、結(jié)構(gòu)及沉積色與東河塘組多有差異,以中2井為例(圖2),克孜爾塔格組頂部呈現(xiàn)風(fēng)化殼的特征:GR漏斗狀,SP值略高,為-40—-30mv,電阻率稍高,達(dá)10Ω·m;克孜爾塔格組主體部分GR較平緩,值約60API;SP值為-60—-50mv;電阻率值2—3Ω·m。東河塘組底部GR塊狀低值,向上漸變?yōu)殓娦螉A尖峰狀;SP平緩,-70—-60mv;電阻率較低,2—5Ω·m;含礫砂巖段GR鐘形,亦反映出海侵的特征;SP值略高,為-45—-35mv,電阻率一般5—10Ω·m,最高達(dá)30Ω·m(圖2)。東河塘組的相變造成其界定標(biāo)準(zhǔn)的分歧,若片面強(qiáng)調(diào)東河砂巖即為濱岸相高成熟度的石英砂巖則失之偏頗。本文認(rèn)為不同相區(qū)的東河塘組呈現(xiàn)不同巖性組合,大致可劃分為3種樣式:1)三段式:即下段為砂巖夾泥巖,中段為泥巖,上段為塊狀砂巖(圖3),主要分布于巴楚地區(qū)西段(BKX井、群6井等),亦構(gòu)成了一個完整的三級層序,只是低位域與海侵域較下文的兩段式更顯著(圖3)。2)兩段式:下段為海侵早期低位域、海侵域的砂(礫)巖與砂泥巖,因沉積環(huán)境不同,如塘古2井區(qū)為扇三角洲,中2井、中12井為三角洲,塔中4—塔中6井區(qū)為河口灣(朱筱敏等,2005),草2井區(qū)為辮狀河—三角洲等(對草湖凹陷草2井5958—6057.5m井段劃分尚存分岐,抑或認(rèn)為屬志留系)。灰色為主并夾少量綠色、褐色等,砂石粒度變化較大,整體序列為礫巖—砂巖—泥巖的正旋回;東河砂巖段巖性以單一的石英砂巖為主;電性上特征亦較明顯(圖2)。層序地層劃分為一個標(biāo)準(zhǔn)的三級層序(許杰等,2008),分布范圍最廣,包括巴楚中東部、塔中、順托果勒、東河塘和草湖等地區(qū)(東河1井、中12井、草2井等)。3)一段式:僅見塊狀砂巖,主要分布于塔河井區(qū)周緣的哈得4井等地。晚泥盆世法門期的早海西Ⅱ幕構(gòu)造抬升影響范圍與強(qiáng)度相對較小并由東而西減弱。塔中大部分井區(qū)東河塘組與上覆巴楚組“含礫砂巖段”呈角度不整合,西至巴楚隆起中東部為微角度或平行不整合,再西至巴楚西部的巴什托,“含礫砂巖段”相變?yōu)槟鄮r或石膏質(zhì)泥巖、白云質(zhì)泥巖,東河塘組與巴楚組呈整合接觸;塔中經(jīng)順托果勒到塔北地區(qū),東河砂巖與其上覆地層的接觸關(guān)系與巴楚相似,躍南1井在該界線處微量元素Co、Ni出現(xiàn)大幅度的異常(許杰等,2008)并呈角度不整合。巴楚組與東河塘組界線易于劃分,或超覆于含礫砂巖段,或在連續(xù)沉積區(qū)與泥質(zhì)巖接觸。3巴楚地區(qū)bkx井各個井段主要培養(yǎng)細(xì)胞系統(tǒng)的出現(xiàn)造成東河塘組的時代歸屬分歧源于其巖性較純且化石匱乏。草2井東河砂巖段5991.25—6021.16m井段產(chǎn)晚泥盆世Apiculiretusisporahunanensis-Ancyrosporafurcula(HF)孢子組合(朱懷誠,1996;1998;1999a,b;2000;朱懷誠等,2002),5991.05—5992.25m井段產(chǎn)繁盛于晚泥盆世的胴甲魚類溝鱗魚科(bothriolepidae)化石(朱懷誠等,2002;張師本等,2004);塔中45井含礫砂巖段見滅絕于泥盆紀(jì)末期的盾皮魚類(Placoderm)(劉靜江,1998;朱懷誠等,2002;張師本等,2004)。滿加爾坳陷阿滿1井巴楚組含礫砂巖段—東河塘組中見Cyclogranisporites-Apiculiretusisporahunanensis-Cymbosporites孢子組合等(朱懷誠,2000;朱懷誠等,2002;張師本等,2004);馬扎塔格井區(qū)的瑪5井、瑪2井巴楚組下泥巖段見Punctatisporites,Api-culiretusispora,Auroraspora,Cymbosporites和Retusotriletes等占優(yōu)勢的孢子組合(朱懷誠,2000;朱懷誠等,2002);塔中401井下泥巖段上部(3649.77—3654.05m)見Cymbosporites-Retusotriletesincohatus(SI)孢子帶(朱懷誠,趙治信,1999,朱懷誠等,2002);塔中10井的下泥巖段(4175.04—4175.67m)見少量的孢子,主要有Punctatisporitesminutus,Raistrickia,Aurorasporamacra,Apiculiretusispora和Tumulispora等,應(yīng)歸入(SI)孢子帶(朱懷誠,趙治信,1999;朱懷誠等,2002);塔中401井下泥巖段頂部至生屑灰?guī)r段(3622.67—3649.28m)見Verrucosisporitesnitidus-Dibolisporitesdistinctus(ND)孢子帶(朱懷誠,趙治信,1999;朱懷誠等,2002);塔中10井生屑灰?guī)r段(井深4137.66m)見少量孢子,可歸入(ND)孢子帶(朱懷誠等,2002)。本文對巴楚地區(qū)巴什托區(qū)塊多口新鉆井進(jìn)行系統(tǒng)的古生物分析。在BKX井東河砂巖段(4989—4992m、4932—4950m)、含礫砂巖段(4918—4950m),BTY井含礫砂巖段(4911—4913m)皆獲保存較好的孢子(圖3),屬Apiculiretusisporahunanensis-Aneurosporatarimensis(HT)組合帶。BKX井HT孢子組合帶中的無腔光面三縫孢子(包括Leiotriletes,Punctatisporites,Retusotriletes,Aneurospora等)總量可達(dá)31%—42%,其次具飾弓脊孢(主要為Apiculiretusispora)占組合34%—38%。孢子組合中的優(yōu)勢分子(大于10%)為Apiculiretusisporahunanensis;主要分子(3%—10%)見Apiculiretusisporararissima,A.fructicosa,A.nitida,Aneurosporatarimensis,Punctatisporitesminutus,P.debilis,P.planus,Puntatosporites,Granulatisporites,Spelaeotriletesmicrosinosus,Latosporites等。常見分子(1%—3%)有Retusotriletesplanus,R.incohatus,Aurorasporamacra,A.corporiga,Grandisporagracilis等。除孢子外還見有數(shù)量較多的疑源類化石。BTY井HT孢子組合帶中的Apiculiretusisporahunanensis占12%,Aneurosporatarimensis占26%,A.asthenolabrata占10%。Apiculiretusisporahunanensis常與A.rarissima以高百分含量值同現(xiàn)于晚泥盆世孢子組合中,為中國晚泥盆世法門期地區(qū)性標(biāo)志分子。Apiculiretusisporafructicosa在塔西南上泥盆統(tǒng)(朱懷誠,1996,1999a)和愛爾蘭上泥盆統(tǒng)法門階—下石炭統(tǒng)杜內(nèi)階均有分布。朱懷誠(1999a,2000)首次記述產(chǎn)于新疆南部莎車晚泥盆世奇自拉夫組的Aneurosporatarimensis,該種特征明顯且豐度較高地產(chǎn)于東河塘組;BKX井、BTY井東河塘組Apiculiretusisporahunanensis-Aneurosporatarimensis(HT)孢子組合帶屬晚泥盆世法門期。Apiculiretusisporahunanensis-Aneurosporatarimensis(HT)孢子組合與草2井5974—6021.2m的Apiculiretusisporahunanensis-Ancyrosporafurcula(HF)孢子組合(朱懷誠,2000;朱懷誠等,2002)面貌相似,相同分子達(dá)65%。草2井HF組合帶的Apiculiretusisporahunanensis的高含量與BKX、BTY井一致,但未出現(xiàn)Ancyrosporafurcula,Ancyrosporafurcula與Hystricosporitestriangulus,Grandisporacornuta,Corbulisporacancellata,Knoxisporites等產(chǎn)于BKX井4880—4910m、巴參1井2479—2480m和2520—2530m巴楚組的下泥巖段(圖4)。孢粉資料顯示東河塘組的穿時特征為自西向東時代由老而新,三段式屬晚泥盆世法門中—晚期,兩段式屬法門晚期,一段式屬法門晚期或法門末期—杜內(nèi)初期。因單井中存在連續(xù)建帶的不易,塔里木覆蓋區(qū)泥盆系與石炭系的界線尚難作高精度確認(rèn)。2009年中國石油化工有限公司西北油田分公司將巴楚地區(qū)東河塘組作為重要的勘探目的層,勘探中確認(rèn)巴楚組下泥巖段均穩(wěn)定發(fā)育一層約2—4m厚的灰?guī)r或白云巖夾層可作為巖性標(biāo)志層。通過對夾層上、下取樣,在BKX井巴楚組下泥巖段(4880—4910m)、巴參1井巴楚組白云巖(2474—2477.5m)夾層之下的下泥巖段(2520—2530m、2479—2480m)獲得數(shù)量較多的孢子,可建立巴楚組Ancyrosporafurcula-Cymbosporitestarimensis(FT)孢子組合帶,為確定泥盆-石炭系界線提供了化石證據(jù)。BKX井巴楚組FT孢子組合帶化石數(shù)量豐富、類型多樣,優(yōu)勢分子(大于10%)計有Apiculiretusisporafructicosa,Cymbosporitestarimensis,主要分子(3%—10%)計有Aneurosporatarimensis,Retusotriletesplanus,R.incohatus,Punctatisporitesdebilis,P.planus,Corbulisporacancellata等;常見分子(1%—3%)為Cymbosporitesbellus,Ancyrosporafurcula,A.baculata,Hystricosporitestriangulus,Grandisporaclandestine,G.cornuta,Corbulisporacancellata,Raistrickiaplatyraphia,Geminosporaspongiata,Knoxisporites等。巴參1井的2520—2530m井段、2479—2480m井段的孢子組合面貌與此相似,僅缺Apiculiretusisporahunanensis,但保存相對較差。巴楚組FT帶與東河塘組HT帶比較,早期分子中Apiculiretusisporahunanensis和A.rarissima含量驟減,僅占1%—3%,而Apiculiretusisporafructicosa以及Cymbosporitestarimensis含量增加,Aneurosporatarimensis和A.asthenolabrata含量減少;出現(xiàn)新分子Ancyrosporafurcula,A.baculata,Hystricosporitestriangulus,Corbulisporacancellata,Grandisporaclandestine,Raistrickiaplatyraphia,Knoxisporites等。晚泥盆世的標(biāo)志分子Retispora尚未見及。Ancyrospora是僅限于泥盆紀(jì)(滅絕于泥盆紀(jì)末期,未能穿越泥盆-石炭紀(jì)界線)的一個重要孢子形態(tài)屬,以具環(huán)和末端錨刺狀分叉的刺為特征。朱懷誠(1999,2000)首次記述于新疆南部莎車晚泥盆世奇自拉夫組的Cymbosporitestarimensis,這也是東河塘組很常見的分子,在巴楚組中含量較高。巴楚組Anc