塔里木盆地东河塘组岩相识别的岩石地层意义

塔里木盆地东河塘组岩相识别的岩石地层意义

1东河塘组或东河塘组新疆塔里木板块晚古生代的东河砂岩自20世纪90年代以来一直受到高产性油气流的影响。这些成果包括上层地层（杨松岭等，2002）、沉积相（王兆明等，2004；徐杰等，2008）、储层特征（张惠良等，2006年和2009年）、勘探方向和油气藏状模式（康玉柱，1996）等。东河砂岩最早为塔里木石油勘探开发指挥部生产上使用的地层术语,指库车县东河塘乡东河1井5726—5983m的灰色巨厚层石英砂岩,即原来的东河砂岩段,现在的东河塘组。该组分为上、下两段,即底部砾岩段以及之上的块状砂岩段,与上覆石炭系褐色泥岩与灰质白云岩、泥灰岩及粉砂岩互层呈整合或假整合接触。对东河塘组(或东河砂岩)孢子化石的生物地层学厘定日趋精确(朱怀诚,詹家祯,1996;朱怀诚,李军,1988;朱怀诚,赵治信,1998;1999;朱怀诚等,1998;朱怀诚等,1999;朱怀诚等,2000;廖卫华,1995;廖卫华等,2001)。朱筱敏等(2005)将塔中4井为代表的东河砂岩自下而上分为“底部砾岩”、“中部块状砂岩”和“上部含砾砂岩”。以东河1井为代表的由“底部砾岩”和“块状砂岩”组成的序列称为狭义的“东河砂岩”;杨松岭等(2002)亦将东河砂岩划为3个岩性段,即底砾岩段、非均质砂岩段与均质砂岩段。以麦盖提斜坡西段的BKX井为代表,由“下砂岩段”、“中泥岩段”和“上砂岩段”组成的序列则有很大的特殊性。东河塘组(或东河砂岩)的时代可归纳为:晚泥盆世—早石炭世(朱怀诚等,2002;王招明等,2004;王成源,2003);晚泥盆世(张师本等,2004);晚泥盆世弗拉期或前弗拉期(江大勇等,2001;郝维城等,2002)。本文通过对新钻井(井位见图1)东河塘组岩相序列的厘定和孢粉组合分析,以期更加清晰地定位其识别标志和时代归属。2克孜尔塔格组中—古地理背景和沉积相广布于塔里木板块上的数十口井综合显示:东河塘组是早海西期(或海西期与加里东期的叠合)构造不整合面之上、具有海侵特征的砂(砾)岩—砂泥岩—块状砂岩的沉积体。晚泥盆世弗拉期与法门期之交(即早海西Ⅰ幕)的塔里木板块表现为大规模的造陆隆升以及不同程度的剥蚀和夷平,形成了区域角度不整合面(T0660)。构造强度的差异性导致东河塘组分别与不同的地层,如下奥陶统碳酸盐岩(见塔中46井)、上奥陶统桑塔木组(见草2井)、中志留统依木干他乌组(见康2井)呈角度不整合接触。法门期开始海水呈自西向东的总体方向漫入,草湖地区局部存在由北而南的海侵(顾家裕等,2006;王招明等,2004;张惠良等,2006)。早海西期的构造抬升造成悬殊的古地貌,导致东河塘组先经历“填平补齐”过程,之后才显现“分布稳定、广泛的滨海滩坝相的石英砂岩”。据沉积背景上的差异性,可将“填平补齐”的沉积体厘定为下段,而分布稳定、广泛的滨海滩坝相的石英砂岩则为上段,上段的成份成熟度与结构成熟度显然要高于下段。东河塘组在大多井中盖覆中—下泥盆统的克孜尔塔格组,后者的原始定义为砖红色有时具浅黄色调的砂岩夹不稳定的细砾岩及粉砂岩,现定义为浅绿色、红色、紫褐色的细—粗砂岩、长石石英砂岩夹泥岩、白云质细砂岩—砾岩等(张师本等,2004),指示晚志留世(或晚志留世—中泥盆世)干热期形成的三角洲—滨岸潮坪相。克孜尔塔格组的岩性组合、砂岩成分、结构及沉积色与东河塘组多有差异,以中2井为例(图2),克孜尔塔格组顶部呈现风化壳的特征:GR漏斗状,SP值略高,为-40—-30mv,电阻率稍高,达10Ω·m;克孜尔塔格组主体部分GR较平缓,值约60API;SP值为-60—-50mv;电阻率值2—3Ω·m。东河塘组底部GR块状低值,向上渐变为钟形夹尖峰状;SP平缓,-70—-60mv;电阻率较低,2—5Ω·m;含砾砂岩段GR钟形,亦反映出海侵的特征;SP值略高,为-45—-35mv,电阻率一般5—10Ω·m,最高达30Ω·m(图2)。东河塘组的相变造成其界定标准的分歧,若片面强调东河砂岩即为滨岸相高成熟度的石英砂岩则失之偏颇。本文认为不同相区的东河塘组呈现不同岩性组合,大致可划分为3种样式:1)三段式:即下段为砂岩夹泥岩,中段为泥岩,上段为块状砂岩(图3),主要分布于巴楚地区西段(BKX井、群6井等),亦构成了一个完整的三级层序,只是低位域与海侵域较下文的两段式更显著(图3)。2)两段式:下段为海侵早期低位域、海侵域的砂(砾)岩与砂泥岩,因沉积环境不同,如塘古2井区为扇三角洲,中2井、中12井为三角洲,塔中4—塔中6井区为河口湾(朱筱敏等,2005),草2井区为辫状河—三角洲等(对草湖凹陷草2井5958—6057.5m井段划分尚存分岐,抑或认为属志留系)。灰色为主并夹少量绿色、褐色等,砂石粒度变化较大,整体序列为砾岩—砂岩—泥岩的正旋回;东河砂岩段岩性以单一的石英砂岩为主;电性上特征亦较明显(图2)。层序地层划分为一个标准的三级层序(许杰等,2008),分布范围最广,包括巴楚中东部、塔中、顺托果勒、东河塘和草湖等地区(东河1井、中12井、草2井等)。3)一段式:仅见块状砂岩,主要分布于塔河井区周缘的哈得4井等地。晚泥盆世法门期的早海西Ⅱ幕构造抬升影响范围与强度相对较小并由东而西减弱。塔中大部分井区东河塘组与上覆巴楚组“含砾砂岩段”呈角度不整合,西至巴楚隆起中东部为微角度或平行不整合,再西至巴楚西部的巴什托,“含砾砂岩段”相变为泥岩或石膏质泥岩、白云质泥岩,东河塘组与巴楚组呈整合接触;塔中经顺托果勒到塔北地区,东河砂岩与其上覆地层的接触关系与巴楚相似,跃南1井在该界线处微量元素Co、Ni出现大幅度的异常(许杰等,2008)并呈角度不整合。巴楚组与东河塘组界线易于划分,或超覆于含砾砂岩段,或在连续沉积区与泥质岩接触。3巴楚地区bkx井各个井段主要培养细胞系统的出现造成东河塘组的时代归属分歧源于其岩性较纯且化石匮乏。草2井东河砂岩段5991.25—6021.16m井段产晚泥盆世Apiculiretusisporahunanensis-Ancyrosporafurcula(HF)孢子组合(朱怀诚,1996;1998;1999a,b;2000;朱怀诚等,2002),5991.05—5992.25m井段产繁盛于晚泥盆世的胴甲鱼类沟鳞鱼科(bothriolepidae)化石(朱怀诚等,2002;张师本等,2004);塔中45井含砾砂岩段见灭绝于泥盆纪末期的盾皮鱼类(Placoderm)(刘静江,1998;朱怀诚等,2002;张师本等,2004)。满加尔坳陷阿满1井巴楚组含砾砂岩段—东河塘组中见Cyclogranisporites-Apiculiretusisporahunanensis-Cymbosporites孢子组合等(朱怀诚,2000;朱怀诚等,2002;张师本等,2004);马扎塔格井区的玛5井、玛2井巴楚组下泥岩段见Punctatisporites,Api-culiretusispora,Auroraspora,Cymbosporites和Retusotriletes等占优势的孢子组合(朱怀诚,2000;朱怀诚等,2002);塔中401井下泥岩段上部(3649.77—3654.05m)见Cymbosporites-Retusotriletesincohatus(SI)孢子带(朱怀诚,赵治信,1999,朱怀诚等,2002);塔中10井的下泥岩段(4175.04—4175.67m)见少量的孢子,主要有Punctatisporitesminutus,Raistrickia,Aurorasporamacra,Apiculiretusispora和Tumulispora等,应归入(SI)孢子带(朱怀诚,赵治信,1999;朱怀诚等,2002);塔中401井下泥岩段顶部至生屑灰岩段(3622.67—3649.28m)见Verrucosisporitesnitidus-Dibolisporitesdistinctus(ND)孢子带(朱怀诚,赵治信,1999;朱怀诚等,2002);塔中10井生屑灰岩段(井深4137.66m)见少量孢子,可归入(ND)孢子带(朱怀诚等,2002)。本文对巴楚地区巴什托区块多口新钻井进行系统的古生物分析。在BKX井东河砂岩段(4989—4992m、4932—4950m)、含砾砂岩段(4918—4950m),BTY井含砾砂岩段(4911—4913m)皆获保存较好的孢子(图3),属Apiculiretusisporahunanensis-Aneurosporatarimensis(HT)组合带。BKX井HT孢子组合带中的无腔光面三缝孢子(包括Leiotriletes,Punctatisporites,Retusotriletes,Aneurospora等)总量可达31%—42%,其次具饰弓脊孢(主要为Apiculiretusispora)占组合34%—38%。孢子组合中的优势分子(大于10%)为Apiculiretusisporahunanensis;主要分子(3%—10%)见Apiculiretusisporararissima,A.fructicosa,A.nitida,Aneurosporatarimensis,Punctatisporitesminutus,P.debilis,P.planus,Puntatosporites,Granulatisporites,Spelaeotriletesmicrosinosus,Latosporites等。常见分子(1%—3%)有Retusotriletesplanus,R.incohatus,Aurorasporamacra,A.corporiga,Grandisporagracilis等。除孢子外还见有数量较多的疑源类化石。BTY井HT孢子组合带中的Apiculiretusisporahunanensis占12%,Aneurosporatarimensis占26%,A.asthenolabrata占10%。Apiculiretusisporahunanensis常与A.rarissima以高百分含量值同现于晚泥盆世孢子组合中,为中国晚泥盆世法门期地区性标志分子。Apiculiretusisporafructicosa在塔西南上泥盆统(朱怀诚,1996,1999a)和爱尔兰上泥盆统法门阶—下石炭统杜内阶均有分布。朱怀诚(1999a,2000)首次记述产于新疆南部莎车晚泥盆世奇自拉夫组的Aneurosporatarimensis,该种特征明显且丰度较高地产于东河塘组;BKX井、BTY井东河塘组Apiculiretusisporahunanensis-Aneurosporatarimensis(HT)孢子组合带属晚泥盆世法门期。Apiculiretusisporahunanensis-Aneurosporatarimensis(HT)孢子组合与草2井5974—6021.2m的Apiculiretusisporahunanensis-Ancyrosporafurcula(HF)孢子组合(朱怀诚,2000;朱怀诚等,2002)面貌相似,相同分子达65%。草2井HF组合带的Apiculiretusisporahunanensis的高含量与BKX、BTY井一致,但未出现Ancyrosporafurcula,Ancyrosporafurcula与Hystricosporitestriangulus,Grandisporacornuta,Corbulisporacancellata,Knoxisporites等产于BKX井4880—4910m、巴参1井2479—2480m和2520—2530m巴楚组的下泥岩段(图4)。孢粉资料显示东河塘组的穿时特征为自西向东时代由老而新,三段式属晚泥盆世法门中—晚期,两段式属法门晚期,一段式属法门晚期或法门末期—杜内初期。因单井中存在连续建带的不易,塔里木覆盖区泥盆系与石炭系的界线尚难作高精度确认。2009年中国石油化工有限公司西北油田分公司将巴楚地区东河塘组作为重要的勘探目的层,勘探中确认巴楚组下泥岩段均稳定发育一层约2—4m厚的灰岩或白云岩夹层可作为岩性标志层。通过对夹层上、下取样,在BKX井巴楚组下泥岩段(4880—4910m)、巴参1井巴楚组白云岩(2474—2477.5m)夹层之下的下泥岩段(2520—2530m、2479—2480m)获得数量较多的孢子,可建立巴楚组Ancyrosporafurcula-Cymbosporitestarimensis(FT)孢子组合带,为确定泥盆-石炭系界线提供了化石证据。BKX井巴楚组FT孢子组合带化石数量丰富、类型多样,优势分子(大于10%)计有Apiculiretusisporafructicosa,Cymbosporitestarimensis,主要分子(3%—10%)计有Aneurosporatarimensis,Retusotriletesplanus,R.incohatus,Punctatisporitesdebilis,P.planus,Corbulisporacancellata等;常见分子(1%—3%)为Cymbosporitesbellus,Ancyrosporafurcula,A.baculata,Hystricosporitestriangulus,Grandisporaclandestine,G.cornuta,Corbulisporacancellata,Raistrickiaplatyraphia,Geminosporaspongiata,Knoxisporites等。巴参1井的2520—2530m井段、2479—2480m井段的孢子组合面貌与此相似,仅缺Apiculiretusisporahunanensis,但保存相对较差。巴楚组FT带与东河塘组HT带比较,早期分子中Apiculiretusisporahunanensis和A.rarissima含量骤减,仅占1%—3%,而Apiculiretusisporafructicosa以及Cymbosporitestarimensis含量增加,Aneurosporatarimensis和A.asthenolabrata含量减少;出现新分子Ancyrosporafurcula,A.baculata,Hystricosporitestriangulus,Corbulisporacancellata,Grandisporaclandestine,Raistrickiaplatyraphia,Knoxisporites等。晚泥盆世的标志分子Retispora尚未见及。Ancyrospora是仅限于泥盆纪(灭绝于泥盆纪末期,未能穿越泥盆-石炭纪界线)的一个重要孢子形态属,以具环和末端锚刺状分叉的刺为特征。朱怀诚(1999,2000)首次记述于新疆南部莎车晚泥盆世奇自拉夫组的Cymbosporitestarimensis,这也是东河塘组很常见的分子,在巴楚组中含量较高。巴楚组Anc