0 引言
塔里木盆地寒武系发育巨厚白云岩，以中寒武统膏盐岩为界，可分为盐上白云岩和盐下白云岩2个勘探领域。针对塔里木盆地寒武系中下寒武统优质储盖组合条件，围绕巴楚隆起构造带相继上钻了和4井、和6井、巴探5井等多口井，但均未获得较大突破，仅在部分岩心上发现了少量油气显示与沥青。2013年，中深1井在塔中地区中下寒武统取得重大突破，下寒武统肖尔布拉克组日产气15.8×104 m3，随后中深5井在下寒武统肖尔布拉克组也获得少量油气流；2019年，京能公司在柯坪断隆部署上钻柯探1井，下寒武统吾松格尔组日产气40×104 m3［1］；2020年，轮探1井在寒武系盐下获得突破，完井试油在吾松格尔组中获得高产油流，日产油134 t，日产气4.59×104 m3［2］；表明塔里木盆地盐下白云岩存在巨大勘探潜力。继中深1井获得突破以来，在塔北、巴楚—塔中隆起带上部署的多口钻井相继失利，如玉龙6井、新和1井、楚探1井等［2-3］，表明塔里木盆地寒武系盐下成藏条件还有待进一步落实；而塔中隆起作为寒武系盐下勘探领域最早获得突破的地区，成藏条件良好，且钻井数量相对较多，目前钻遇下寒武统的钻井主要为分布于塔中东部的中深1井、中深1C井、中深5井、中寒1井以及塔参1井5口钻井，其中，中深1井获得工业油气流，中寒1井钻遇水层，中深5井钻遇差储层，表明塔中地区下寒武统的地层分布、沉积相划分和沉积模式等认识还有待进一步深入研究。
针对塔里木盆地下寒武统的沉积相与储层，前人已进行过大量研究工作。例如，乔占峰等［4］认为塔中—巴东肖尔布拉克组整体在“平台”地貌下发育颗粒滩沉积；胡明毅等［5］认为塔中地区肖尔布拉克组以台内滩沉积为主，东部中深井区属于混积潮坪与台内滩过渡相；倪新峰等［6］认为塔里木盆地早寒武世处于“小礁大滩”缓坡弱镶边沉积环境，塔中地区处于台内丘滩体发育区，肖尔布拉克组主要发育台内颗粒滩相白云岩储层，后经各种溶蚀作用改造，呈规模性储层，具有较大储集潜力，其中藻砂屑白云岩储层是最现实的勘探领域。前人进行肖尔布拉克组沉积、层序、储层研究时，将塔中隆起归结为一个整体，没有考虑塔参1井所在的古梁带对沉积相带以及东、西2个部分的储层所造成的影响。为此，本文在前人研究的基础上，利用高密度三维地震资料及钻测井资料，从东、西2个部分岩性及古沉积环境差异入手，在层序格架中讨论2个部分的沉积特征及其控制下的储层差异，建立沉积模式，以期为塔中盐下白云岩规模性油气勘探提供地质资料。
1 地质背景
塔里木盆地处于塔里木板块中部，是发育在前寒武纪基底之上的含油气叠合盆地。其内部可划分为“四隆五坳”9个二级构造单元，分别为塔北隆起、塔中隆起、巴楚隆起、塔东南隆起、库车坳陷、北部坳陷、塘古坳陷、东南坳陷及西南坳陷。塔中地区位于塔里木盆地中央隆起带中段，与满加尔凹陷相邻，西面、南面分别与阿瓦提坳陷和塘古坳陷成斜坡过渡关系，东与塔中东凸起相邻，内部可划分为中央主垒带、北部斜坡带和南部斜坡带。塔中隆起在震旦系沉积前已初具规模，寒武纪继承了震旦纪以来“南高北低、东高西低”的沉积格局［图1（a）］，地层整体表现为由西向东逐渐上超尖灭［5］。经历加里东、海西等多期构造运动，寒武系盐上与盐下构造样式十分复杂。根据构造动力学机制划分，寒武系盐下地层主要发育逆冲断裂与走滑断裂，张性断裂欠发育。在挤压作用的背景下，造成南北分带，走滑断裂切割构造成块，断裂系统由东向西呈“帚状”，平面上表现为“南北分带、东西分段”的构造格局［3］。
塔里木盆地寒武系可划分为2个地层小区：塔东盆地地区和塔西台地地区。塔中地区地处塔西台地中部地区，寒武系按照传统的“三统七组”划分方式，由下往上依次为：下寒武统玉尔吐斯组、肖尔布拉克组和吾松格尔组，中寒武统沙依里克组与阿瓦塔格组及上寒武统下秋里塔格群［图1（b）］。
由于中深1C井在肖尔布拉克组获得油气突破，近几年，众多学者对塔中地区肖尔布拉克组沉积相类型、储层特征、地层分布等方面都做过细致的研究，对塔中地区沉积相的争议主要集中在缓坡与台地沉积模式上。部分学者［3，7］认为塔中地区肖尔布拉克组主要属于内缓坡—中缓坡沉积环境，而另一部分学者［8-9］认为肖尔布拉克期塔中—塔北地区已经具有弱镶边—镶边台地沉积特征，塔中地区属于潮坪—开阔台地沉积环境。本文结合中寒1井、塔参1井、中深1井和中深5井4口钻井资料、岩心资料、地震资料以及前人研究成果，认为早寒武世肖尔布拉克期，塔参1井所在的花岗岩基底带将塔中地区划分为东、西2个区域，东西部分水动力条件与沉积特征有较大的差异，在研究沉积相及其沉积模式时，应对其分别进行研究。
2 层序地层特征
层序是以不整合面及其对应的整合面为界的一套有成因联系的、相对整合的地层组成的地层单元［10］。因此，层序划分的首要任务是识别相关的不整合界面。碳酸盐岩层系中的不整合面按成因可分为4类，即由构造运动引起的构造变形和抬升剥蚀而形成的构造（角度）不整合；由构造大规模隆升、长时间海平面下降造成的长期暴露（平行）不整合；由沉积事件与海平面周期性升降引起的间歇性暴露而形成的同沉积期暴露不整合（沉积间断）；多期构造运动叠加形成的多期（多类型）叠加不整合［11］。本文主要依据岩心、钻测井和三维地震资料反射特征，以及单井、连井对比剖面，通过井、震结合，对研究区内肖尔布拉克组关键界面进行识别，以3个Ⅲ级层序界面将肖尔布拉克组划分为2个Ⅲ级层序（SQ1、SQ2）。
2.1 关键界面识别与层序划分
依据钻井岩性和测井曲线，将塔中地区肖尔布拉克组划分为3段，肖尔布拉克组上段（简称肖上段，下同）由下往上整体泥质含量偏高，陆源碎屑含量增多，以泥质白云岩、含泥白云岩和陆屑泥晶白云岩为主；肖中段以细—粉晶白云岩、泥质白云岩、砂屑白云岩、藻白云岩、（残余）生屑白云岩等为主；肖下段在地震上表现为在塔中西部残留，向东上超尖灭，在钻井上表现为中寒1井肖尔布拉克组下段碎屑岩，岩性为深灰色—灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩，塔中东部的中深1井与中深5井不发育肖下段。
根据中寒1井、中深1井和中深5井的岩心资料，肖尔布拉克组底部与下伏前寒武系花岗岩或变质岩呈不整合接触，界限清楚，在地震上为一区域性构造不整合面，可在全区追踪对比，可作为一个层序界面（SB1）（图2）；在肖尔布拉克组中段顶部，颗粒白云岩、砂质白云岩以及鲕粒白云岩中含有5%~30%石英、长石等陆源碎屑，推测肖尔布拉克组中段沉积末期存在一个由于海平面下降引起的短暂暴露不整合，自然伽马、电阻率曲线在中段顶部也有明显的突变特征，依据测井资料、镜下鉴定以及测试分析等资料综合分析，认为中段顶部存在一个典型层序界面（SB2）［12-13］，在研究区中部—西部（即古梁带以西）地震剖面上可明显识别，研究区东部（即古梁带以东），由于地震分辨率低且沉积厚度薄，在地震剖面上难以识别；顶部为一套有较高泥质、陆源碎屑含量的白云岩，与上覆吾松格尔组晶粒白云岩、颗粒白云岩呈明显分界，自然伽马曲线表现为一个异常突变高值，表明肖尔布拉克组沉积末期发生了一次大规模的海退，存在一个海平面下降造成的长期暴露（平行）不整合，可作为一个层序界面（SB3），在研究区中部—西部地震剖面上可明显识别（图3），在研究区东部，肖上段厚度较薄（<5 m），地震分辨率难以识别，所以在地震剖面上识别不出层序界面（SB3）（图4）。
图2 塔中地区下寒武统地层接触关系Fig.2 Contact relationship of the Lower Cambrian in the Tazhong area |
图3 塔中地区肖尔布拉克组层序结构Fig.3 Stratigraphic structure of the Xiaoerbulake Formation in the Tazhong area |
配合钻井岩心资料与地震上的上超反射终止现象，在肖尔布拉克组的SQ1层序中识别出了一个最大海泛面（MFS），反映了在海平面扩展范围最大时候的沉积特征，沉积粒度在整个层序中最小，在中寒1井为7 465~7 470 m，岩性主要为灰色泥质粉砂岩、深灰色粉砂质泥岩和黑色泥岩，水平层理较为发育，夹有泥质条带，从底部至暗色泥岩段自然伽马曲线表现为箱状—钟形，在暗色泥岩段自然伽马值最大为440 API；从底部至暗色泥岩段电阻率曲线表现为钟形，在暗色泥岩段表现为齿状高值。综上所述，认为肖尔布拉克组下段水体深度逐渐加深，暗色泥岩段为深水沉积环境，属于SQ1最大海泛面期沉积（MFS1）（图5）。
2.2 层序特征及控制因素
体系域是构成层序的重要单元。在研究区，肖尔布拉克组划分的2个Ⅲ级层序中，SQ1识别出海侵体系域和高位体系域2个体系域，由于古地形的影响，未发育低位体系域。其中，中寒1井SQ1的海侵体系域厚24 m，高位体系域残留厚76.4 m，中深1井SQ1高位体系域残留厚43 m，中深5井SQ1高位体系域残留厚35.8 m；SQ2只发育高位体系域，顶部部分被剥蚀，中寒1井残留厚7.8 m，中深1井残留厚6.8 m，中深5井残留厚3 m。根据体系域的沉积厚度与时间，表明塔中地区早肖尔布拉克期整体属于快速海侵，缓慢海退。
根据钻井和地震资料分析认为，海侵体系域主要在塔中地区西部发育，在地震反射特征上表现为上超（图3），测井曲线上表现为钟形，岩性组合表现为向上变细的正粒序，中寒1井可作为典型代表。
中寒1井岩相组合特征证实了塔中地区东部中深井区仅残留肖尔布拉克组中段与上段，西部上、中、下3段保存较为完整，理清了肖尔布拉克组的地层接触关系，落实了地层年代归属问题；下段碎屑砂岩过渡至中段—上段晶粒白云岩沉积，推测肖尔布拉克期，塔中地区由早期的缓坡背景过渡至中晚期碳酸盐岩台地环境，为下一步丘滩体的大规模发育提供了沉积环境，是塔中地区寒武系盐下勘探巨大潜力的有利证据。
利用钻井、地震资料，使用印模法与残余厚度法，得到下寒武统肖尔布拉克组沉积前残余古地貌图（图6）。
中寒1井地貌较高，且距离古陆较近，分析认为早期（即SQ1海侵体系域沉积期）海水快速海侵，古陆提供了大量的碎屑物质，使得中寒1井肖下段主要以灰色粉砂岩、泥岩和泥质粉砂岩沉积为主；中深1井与中深5井在快速海侵早期，仍处于暴露环境，海侵末期，才被海水淹没；中后期（即SQ1高位体系域沉积期）随着陆源碎屑供应减少，塔中地区西部，以中寒1井为例，由早期的灰色—深灰色含砂白云岩、含泥白云岩、泥质白云岩过渡到颗粒白云岩、藻白云岩，在海退的持续作用下，塔中地区东部短暂暴露海面，接受淡水溶蚀，在测井表现为自然伽马和电阻率呈异常高值，岩心上表现为泥质、石英等陆源碎屑含量增高。在肖尔布拉克组沉积末期（即SQ2沉积末期），海水完全退离沉积高地，中寒1井、中深1井和中深5井等高地貌沉积地层暴露地表，接受剥蚀。在前人认识的基础上，利用自然伽马、电阻率、声波时差、密度等测井曲线、岩性变化组合将SQ1、SQ2划分为4个Ⅳ级层序（图7），将层序划分进一步精细化，为下一步的沉积相分析奠定了基础［14］。
在研究区肖尔布拉克组Ⅲ级层序划分的基础上，通过关键界面的控制作用，开展了区内肖尔布拉克组Ⅲ级层序对比，建立了Ⅲ级层序地层格架。总结出了以下特征：
（1）研究区内肖尔布拉克组发育2个Ⅲ级层序（SQ1、SQ2）、4个Ⅳ级层序（PSSQ1—PSSQ4），塔中地区西部主要保存了SQ1的海侵体系域与高位体系域，SQ2仅残留有高位体系域，塔中地区东部主要保存了SQ1与SQ2高位体系域。
（2）由于短时间快速海侵、长时间缓慢海退的特征，区内肖尔布拉克组的SQ1和SQ2海侵体系域的沉积厚度明显小于高位体系域的沉积厚度。
（3）肖尔布拉克组的高位体系域沉积厚度随着沉积前古地貌的增高而逐渐减薄。
层序形成的控制因素主要有4种，分别为构造活动、相对海平面周期性升降、沉积物供给量和古气候［10-11］。震旦纪末期的柯坪运动，造成了塔里木盆地的隆坳格局，塔中地区也形成了东高西低、南高北低的构造格局，这为肖尔布拉克期东西沉积特征差异奠定了基础；早肖尔布拉克期的海侵，使得海水不断逼近塔中地区东部高地貌，导致增大的可容纳空间沉积了大量的陆源碎屑物质，早期的凹陷不断被填平，使得塔中地区由缓坡沉积环境逐渐趋准台地化，早期的浑水沉积逐渐向清水台地沉积转变，为SQ1和SQ2高位期大量丘滩体的形成奠定了基础。综合分析认为，塔中地区肖尔布拉克组层序的发育主体受海平面升降变化的控制，其次还受古构造升降、沉积物供应以及气候变化的影响［15］。
3 沉积相特征
3.1 Ⅲ级层序格架内沉积相演化特征
由于肖尔布拉克组沉积期，塔中地区东部、西部分属于潮汐与波浪2种水动力沉积环境，本文在讨论肖尔布拉克组沉积特征时，主要利用古梁带东西两侧的地震剖面以及中寒1井、中深1井、中深5井共3口钻井资料，在层序格架内分析2种沉积环境的演化特征（图8），进而建立沉积演化模式。
SQ1-TST：肖尔布拉克组快速海侵时期，区内西部发育滨岸沉积与开阔台地碳酸盐岩沉积。以中寒1井为实例，滨岸以灰色粉砂岩、深灰色含泥粉砂岩、深灰色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为主，开阔台地发育丘滩体和滩间海，岩性以颗粒白云岩、晶粒白云岩和泥微晶白云岩为主。依据古地貌图分析，古梁带东部古地貌相对较高，结合中深1井和中深5井岩性特征，在海侵早期—中期，区内东部绝大部分处于暴露环境，未接受沉积，到海侵末期，随着海平面进一步升高，古梁带以东被淹没，开始接受沉积；由于古梁带和塔西南古陆对海水的遮挡作用，使得塔中东部整体类似“海湾”环境，水体循环受阻，水动力以潮汐为主，主要发育含有少量陆源碎屑的含砂白云岩、泥质白云岩、藻白云岩以及颗粒白云岩，表明塔中地区东部陆源碎屑影响较大，指示了周缘的混积潮坪相沉积，向盆地方向水体加深，陆源供应减少，逐渐过渡至藻云坪沉积。
SQ1-HST：在肖尔布拉克早期的海进影响下，古陆提供大量碎屑物质，使得中寒1井一带被填平补齐；在中期—晚期的海退中，由滨岸相过渡至清水碳酸盐岩台地沉积，由东南向西北，水体逐渐加深，受陆源影响逐渐减小，在古地貌高点处发育大量台内丘滩体，地震上表现为中—弱振幅，中—低频，呈丘状反射（图8），结合中寒1井岩性，推测古地貌高点以砂屑白云岩、残余生屑白云岩、鲕粒白云岩和粉晶白云岩为主；随着进一步海退，丘滩体规模也逐渐变大，可形成规模性储集体。根据岩心和镜下微观鉴定分析结果，肖尔布拉克组中部顶部有一套白云岩泥质含量较高，且还含有石英、长石等陆源碎屑矿物，经过镜下鉴定，认为中深1井和中深5井陆源碎屑含量高于中寒1井，表明肖尔布拉克组沉积末期，海水缓慢海退，古梁带东部地区先暴露海面，接受淡水溶蚀，古梁带西部较晚暴露接受淡水溶蚀改造（图4，图9）［16］。
图9 塔中地区下寒武统肖尔布拉克组典型沉积相标志（a）残余颗粒与石英碎屑混杂分布，残余颗粒呈次圆、圆形，粒间发育不规则溶孔，石英碎屑半充填，少量晶间孔，晶间沥青浸染不均匀，陆源石英零星分布，中寒1井，∈1 x，7 387.5 m，单偏光；（b）残余鲕粒白云岩，残余颗粒间溶孔零星分布，溶蚀缝内发育溶孔，呈串珠状延伸，见残余颗粒幻影结构，中寒1井，∈1 x，7 386.8 m，单偏光；（c）粉—细晶白云岩，发育晶间溶孔、晶间孔，构溶缝切割岩石，局部具扩溶特征，未充填，少量陆源石英碎屑，中寒1井，∈1 x，7 392 m，单偏光；（d）残余颗粒细晶白云岩，中寒1井，∈1 x，4-8/49；（e）残余鲕状粉晶白云岩，可见颗粒幻影结构，中深5井，∈1 x，6 794 m，单偏光；（f）残余鲕粒粉晶白云岩，中深1井，∈1 x，6 786 m，单偏光 Fig.9 Typical sedimentary characteristics of the Xiaoerbulake Formation in the Tazhong area |
SQ2：塔中地区SQ2仅残留高位体系域沉积，依据中寒1井、中深1井和中深5井的岩心资料、测井曲线以及古地貌图，中寒1井残留厚7.8 m，中深1井残留厚6.8 m，中深5井残留厚3 m，塔中地区西部沉积厚度整体较东部厚，西部岩性以颗粒白云岩为主，东部在潮汐水动力的“似海湾”环境下，发育以（残余）生屑白云岩、藻白云岩、泥质白云岩为主的潮坪沉积，结合古地貌与钻测井资料分析，中深1井岩性以砂屑白云岩为主，认为发育潮间高能沉积，地震轴特征为中—低频、弱振幅，且沉积厚度较厚，而地震上表现为低频、强振幅、沉积厚度较薄特征推测可能属于潮间低能带（图10），两者在地震上具有明显的区别。
3.2 Ⅲ级层序格架内沉积相平面展布特征以及沉积模式建立
在沉积格局认识的基础之上，通过层序格架内沉积相分析，结合地震相解释，开展塔中地区沉积相演化特征分析。SQ1海侵早期，塔中古梁带以西地区开始发生连续沉积，在较高的古地貌地区，具有更好的水动力和海水循环条件，碳酸盐岩产率更高，尽管未有钻井钻遇，推测其广泛发育高能丘滩相沉积，塔中东部部分高地貌地区还未接受沉积，由台内向古陆沉积相展布依次为开阔台地—滨岸—古陆；SQ1海侵末期，塔中东部部分高地貌地区逐渐接受沉积，形成 “港湾状”古地貌背景，加之更靠近古陆，使其具有更差的水动力和海水循环条件，碳酸盐岩产率较低，广泛发育潮间中高能、潮上低能泥质白云岩沉积，而塔中地区西部低古地貌地区水体深度相对较大，削弱了台内水动力，碳酸盐岩产率降低，使得塔中地区西部丘间、滩间以灰质云岩、云质灰岩以及石灰岩沉积为主。SQ1海退期，塔中地区西部高地貌区丘滩体规模加大并形成多期次，平面上呈“带状”分布，塔中地区东部在“港湾状”地貌影响下，以及较差的水动力与海水循环条件，发育潮坪相沉积，在古陆与海水共同影响下，由台内向古陆沉积相展布依次为开阔台地—藻云坪—混积潮坪—古陆（图12）。
4 结论
（1）层序地层划分及沉积特征分析表明，塔中地区下寒武统肖尔布拉克组划分为2个Ⅲ级层序，4个准层序组。
（2）塔参1井所在古梁带以西，古地貌较低，保存SQ1部分海侵体系域沉积和高位体系域以及SQ2残留的高位体系域；古梁带以东，古地貌较高，海侵早期—中晚期未接受沉积，在海侵末期开始接受沉积，保存SQ1海侵末期沉积和高位体系域以及SQ2残留的高位体系域。
（3）古梁带以东由于古梁带和塔西南古陆的遮挡作用，海水循环不畅，以潮坪相为主，向盆地方向，过渡至开阔台地相；古梁带以西发育滨岸相和开阔台地相，海退时期，开阔台地内丘滩体规模性发育。
（4）塔中地区东部、西部沉积环境不同，水动力影响也不同，所形成储层特征有较大差异，塔中地区西部储集体主要为丘滩体，且大面积发育，可形成规模性储层；塔中地区东部属潮坪环境，储集体物性特征受淡水溶蚀改造影响较大。塔中地区东部、西部储集体都呈规模性分布，且具有良好的物性特征，是该区下一步油气勘探的有利目标。
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