碳酸盐岩台地颗粒滩的研究是油气勘探的重要内容之一^[1-2]。塔里木盆地塔中地区奥陶系良里塔格组台缘礁滩相油气田以及四川盆地寒武系和三叠系颗粒滩相大气田的发现，展示出碳酸盐岩台地颗粒滩储集层巨大的勘探潜力^[3-5]。塔里木盆地顺托果勒地区中下奥陶统是重要的油气勘探层位，近年来在该区SN4，SN5、GC6等10多口探井已取得油气突破，并在奥陶系鹰山组—一间房组碳酸盐岩中获得天然气流，如SN5井天然气产量最高可达165.8万m³/d，GC9井天然气产量最高达107.8万m³/d，展示了该区良好的油气勘探前景^[6-8]。塔里木盆地中东部奥陶系发育镶边型台地边缘带，但台地边缘的差异演化特征及控制因素有待深入研究，在众多学者^[9-12]对顺托果勒地区及邻区台地边缘带研究的基础上，对该区碳酸盐岩颗粒滩的特征和分布展开研究，以期为该区的油气勘探提供依据。

本次研究区域包括塔里木盆地顺托果勒低隆起、古城低隆起、塔中隆起、满加尔坳陷等的部分地区（图 1）。塔里木盆地寒武纪—早中奥陶世具有东盆西台的格局，东部为深水盆地相区，中西部主要为台地相区^[13]。早奥陶世末，南部昆仑洋和阿尔金洋洋盆向塔里木地块俯冲，在盆地内部形成多个隆起或低凸起；中奥陶世，昆仑洋的消减以及阿尔金沟—弧—盆体系的消亡，使盆地南缘由伸展体制转变为挤压体制^[14-15]；中晚奥陶世，西部台地分异，形成塔中、巴楚、塔北等多个孤立台地，而顺托果勒地区处于台地淹没区，被厚层上奥陶统碎屑岩覆盖。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 塔里木盆地构造区划和研究区范围 Fig. 1 Tectonic division of Tarim Basin and location of study area

顺托果勒地区发育下奥陶统蓬莱坝组，中、下奥陶统鹰山组，中奥陶统一间房组及上奥陶统恰尔巴克组和却尔却克组。塔中、塔北地区发育下奥陶统蓬莱坝组，中、下奥陶统鹰山组，中奥陶统一间房组及上奥陶统良里塔格组和桑塔木组。通过测井相、古生物及露头不整合面等的研究，可将鹰山组分为上、下2段，下段为下奥陶统鹰山组，上段为中奥陶统鹰山组^[16-18]（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 塔里木盆地顺托果勒地区及邻区地层简表 Table 1 Ordovician strata of Shuntuoguole area and adjacent area 系统 组 顺托果勒地区 塔中、塔北地区 奥陶系 上统 却而却克组 桑塔木组 良里塔格组 恰尔巴克组 一间房组 鹰山组 鹰山组 蓬莱坝组 蓬莱坝组

下载CSV 表 1 塔里木盆地顺托果勒地区及邻区地层简表 Table 1 Ordovician strata of Shuntuoguole area and adjacent area

塔里木盆地中东部地区奥陶系主要发育局限台地、开阔台地、台地边缘、斜坡—盆地等沉积相，而颗粒滩主要分布于局限台地、开阔台地、台地边缘带。包括局限台地中低能颗粒滩、开阔台地中低能颗粒滩、开阔台地中高能颗粒滩、台地边缘颗粒滩、台地边缘生物丘-生物礁等。按照颗粒滩的岩性组成主要包括砂屑滩、内碎屑滩、鲕粒滩、生屑滩、藻生物丘、瓶筐石生物礁等。

（1）局限台地中低能颗粒滩

该颗粒滩主要发育颗粒泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩及泥晶球粒砂屑灰岩等[图 2（a）~（b）]，常与局限台地潮坪相交互沉积，见有窗格孔，充填白云石[图 2（c）]。由于局限台地水深较浅、环境局限，常发生混合水白云岩化或渗透回流白云岩化作用，在古城地区常见准同生期的粉细晶白云岩^[19]。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 塔里木盆地中东部地区奥陶系岩性照片 （a）泥晶细砂屑灰岩，SN2井，6 452.60 m，一间房组；（b）泥晶内碎屑灰岩、颗粒泥晶灰岩等，SN1井，6 644.65 m，一间房组；（c）含鸟眼或窗格孔的泥晶灰岩，充填白云石，代表了潮坪相潮间—潮上环境，SN1井，6 673.10 m，鹰山组；（d）亮晶鲕粒灰岩，含有放射状鲕粒、薄皮鲕粒等，SN2井，6 455.50 m，一间房组；（e）泥晶—亮晶球粒灰岩，呈灰黑色—暗灰色，主要为泥球粒和粪球粒，泥球粒表现为无定型和边界等，性质和大小各异，粪球粒见椭圆形、长条形及杆状等，SN3井，7 428.33 m，鹰山组；（f）亮晶砂屑灰岩，SN2井，6 597.26 m，鹰山组；（g）泥晶—亮晶生屑灰岩、砂屑灰岩等，SN3井，7 424.00 m，鹰山组；（h）亮晶棘屑—砂屑灰岩，GC4井，5 587.80 m，一间房组；（j）深灰色泥晶灰岩，见大量泥纹层，SN2井，6 551.04~6 551.20 m，鹰山组 Fig. 2 Photographs of Ordovician carbonates in mid-eastern Tarim Basin

（2）开阔台地中低能颗粒滩

该颗粒滩主要发育由亮晶鲕粒灰岩（放射状鲕粒）构成的低能鲕粒滩，其中放射状鲕粒和薄皮鲕粒大小均为0.2~0.3 mm，体积分数均为55.0%~ 65.0%，代表了盐度较高、环境局限并具有一定水体能量的沉积环境[图 2（c）~（d）]。此外，还发育岩性为颗粒泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩、泥晶球粒—细砂屑灰岩等的中低能内碎屑滩[图 2（e）]。

（3）开阔台地中高能颗粒滩

该颗粒滩主要发育砂屑滩，包括亮晶砂屑灰岩、亮晶生屑灰岩、泥晶砂屑灰岩等[图 2（f）~（g）]。

（4）台地边缘颗粒滩和生物礁

台地边缘颗粒滩主要发育亮晶砂屑灰岩、亮晶细砂屑灰岩、亮晶鲕粒灰岩等[图 2（h）]；生物礁包括隐藻泥晶灰岩、藻团块灰岩等构成的灰泥丘相沉积和表附藻—肾形钙藻—瓶筐石构成的生物丘-生物礁等^{[10, 20]}。

顺托果勒南部地区SN1—SN5—SN2井一带鹰山组发育开阔台地中高能滩-中低能滩-滩间海沉积组合，地层厚度较大，发育泥晶颗粒灰岩、颗粒灰岩等，测井曲线呈较高电阻率、齿化的特征，Th/K值起伏较大（图 3）。在中高能台内滩中，由于水体流动性变差，在高能滩间形成以泥晶—亮晶放射状鲕粒灰岩为代表的中低能滩。往西北方向，水体变深，发育开阔台地滩间海夹低能滩相沉积（如SN3井），岩石类型为灰黑色—黑灰色泥晶灰岩、泥晶球粒灰岩、泥晶藻灰岩等，局部见泥质条带；往东南方向，成像测井见杂乱、不规则图形，并出现斑块状地层现象（如GL1井）。顺托果勒南部地区的SN5，SN2等井在一间房组下段见到以亮晶生屑灰岩和亮晶砂屑灰岩为代表的高能滩相沉积；一间房组上段，水体加深，为开阔台地滩间海相沉积。由图 3可见，GL1井具有相似的测井相特征，由此推测古城地区开始由局限台地向开阔台地演化；结合地层厚度分布，认为一间房组沉积时期，顺托果勒南部地区高能滩相沉积的范围已扩展到古城地区。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 SN3—SN1—SN5—SN2—GL1—GC4连井沉积相对比 Fig. 3 Sedimentary facies contrast section across wells SN3, SN1, SN5, SN2, GL1 and GC4

塔里木盆地中东部地区台地边缘带大致呈南北向展布，自北向南台地边缘带的厚度、结构、构造、地震反射等特征均发生显著变化。在顺托果勒地区，奥陶系坡度缓、斜坡宽，早期生屑滩在一个环境相似的范围内叠置迁移，滩体大面积发育，而生物礁在最适合生物生长的位置快速沉积，礁后滩发育，随着海平面变化，侧向沉积快速迁移，生物礁大面积发育。顺托果勒地区台地边缘带呈现丘状、弱反射及杂乱反射等特征；台地边缘带和开阔台地交界处常见强振幅反射特征；斜坡带呈现楔状结构、强振幅、连续反射等特征（图 4）。由此可见，顺托果勒地区台地边缘带的发育受到海平面变化和可容纳空间的控制。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 顺托果勒地区地震解释剖面（剖面位置见图 6） Fig. 4 Seismic interpretation section of Shuntuoguole area

在古城地区，由于奥陶系早期地貌高，台地相带和斜坡带间形成较大的高差，导致斜坡带不受海平面变化影响，始终水体较深，沉积速率较小，地层厚度较薄，且呈强振幅、连续反射的特征，而台地相带则呈现中—强振幅、弱连续反射的特征。古城地区台地边缘带呈中—弱振幅局部强振幅、弱连续—不连续反射特征，地层厚度和宽度均较小，呈加积式生长，最终形成弱镶边型台地边缘带（图 5）。该地区台地边缘带主要受古地貌和海平面变化的控制，北部台地边缘带坡度小、侧向迁移快且地层厚度大，南部地区台地边缘带坡度大、地层厚度和宽度均较小。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 古城地区地震解释剖面（剖面位置见图 6） Fig. 5 Seismic interpretation section of Gucheng area

塔中地区鹰山组下段主要发育白云岩，通过岩石学和地球化学分析，认为主要以近地表蒸发海水交代成因为主，包括潮坪环境蒸发白云岩化作用和回流渗透白云岩化作用^[21-22]，代表局限台地沉积环境。古城地区GL1井鹰山组下段发育大套白云岩，为局限台地相沉积；顺托果勒地区钻遇鹰山组下段的井位较少，仅SN2井和SN5井钻遇该段部分地层，白云岩化程度较弱，为开阔台地相沉积（参见图 3）。

鹰山组上段沉积期，台地相带内隆凹格局加强，水体开阔，广泛发育开阔台地相沉积^[23-24]，且塔中地区与顺托果勒地区沉积分异愈加明显，以塔中一号断裂带为界，表现为塔中地区水体较浅，顺托果勒地区水体较深^[25]。因此，该沉积时期具备有利于颗粒滩发育的沉积背景。

根据地层厚度分析，顺托果勒南部地区SN1— SN2井附近地层厚度较大，基本大于350 m，局部大于400 m，结合钻井岩性-岩相研究，认为顺托果勒南部一带发育大规模开阔台地颗粒滩。古城地区GL1—GC6井附近地层厚度减小至300~350 m，岩性-岩相发生渐变，主要为半局限—半开阔台地，局部发育中低能颗粒滩[图 6（b）]。顺托果勒西部地区水体加深，地层厚度减小至300 m左右，主要为开阔台地滩间海夹颗粒滩，西部地区临近台地边缘带地层加厚，可能发育颗粒滩[图 6（a）]。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 塔里木盆地中东部地区中下奥陶统沉积相 Fig. 6 Sedimentary facies map of Lower-Middle Ordovician in mid-eastern Tarim Basin

从鹰山组到一间房组，水体快速加深，开阔台地的范围扩大至整个顺托果勒和古城地区，主要发育开阔台地中高能颗粒滩，地层厚度达150 m以上[参见图 6（b）]。随着水体进一步加深，水体能量增加，在一间房组晚期，台地内发育以开阔台地滩间海为主的地层；同时，在顺托果勒北部地区，台地边缘带向盆地方向推进，台地边缘带的宽度减小，由前积式向加积式特征转变，而古城地区台地边缘带的位置基本未发生变化。古城地区台地边缘带宽度窄且地层厚度较小，主要发育台地边缘生物礁。

塔里木盆地古城地区基底为古隆起，地形坡度大，自寒武系开始形成台地边缘，至奥陶系镶边台地边缘加积特征更加明显^[26-27]；顺托果勒北部地区基底为低洼区，由于地形坡度缓，伴随着多次大规模的海平面变化，从寒武系至奥陶系台地边缘向盆地方向迁移^[28-29]。因此，基底隆起导致了古地貌差异，进而导致了台地边缘发育模式的差异（图 7），而海平面变化则控制着台地边缘的生长样式和沉积结构特征。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 塔里木中东部地区碳酸盐岩台地沉积模式（MN和KL剖面位置见图 6） NP.中新元古代结晶基底；∈.寒武系；O1-2.中下奥陶统；O3.上奥陶统；Z.震旦系 Fig. 7 Sedimentary model of carbonate platform in mid-eastern Tarim Basin

早中奥陶世，随着南部昆仑洋和阿尔金洋俯冲消减作用的不断加强，区域构造性质由拉张转为挤压，盆地内构造活动加强，台地内的地形分化进一步增强^[24]。具体表现为，古城—顺托果勒南部地区中下奥陶统构造分异加强，古城地区形成大型宽缓凸起，顺托果勒南部地区则形成一个向西北的缓倾斜坡^[30-31]。顺托果勒南部地区水体流通较好，水动力强，随着高频的海平面升降变化，发育开阔台地中高能颗粒滩、中低能颗粒滩及滩间海交互沉积（参见图 3、图 6）。区域构造运动导致了台地内古地貌的变化，形成了台内缓倾斜坡，是台内颗粒滩发育的决定性因素，而海平面变化对颗粒滩的发育也具有一定影响。

（1）塔里木盆地中东部地区主要发育局限台地中低能颗粒滩、开阔台地中低能颗粒滩、开阔台地中高能颗粒滩、台地边缘颗粒滩、台地边缘生物丘-生物礁等。

（2）古城地区前寒武系发育基底隆起，寒武系—奥陶系发育镶边台地边缘，且台地边缘带呈加积式生长。顺托果勒地区前寒武系无明显基底隆起，因受控于海平面变化，奥陶系台地边缘向盆地方向迁移，台缘礁滩相横向宽度大，纵向地层厚度大。

（3）古地貌决定了碳酸盐岩台内颗粒滩的发育，而海平面的变化导致了台内颗粒滩的迁移和叠置，从而控制了台内颗粒滩的发育。