米兰科维奇旋回定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量:以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系为例

马德波 ,  王媛 ,  陈秀艳 ,  王珊 ,  杨敏 ,  杜德道

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (08) : 2933 -2946.

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地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (08) : 2933 -2946. DOI: 10.3799/dqkx.2023.057

米兰科维奇旋回定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量:以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系为例

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Quantitative Restoration of Eroded Carbonate Strata Thickness by Milankovitch Cycle: A Case Study of Ordovician Strata in Lunnan Paleo-Uplift, Tarim Basin

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摘要

剥蚀量定量恢复对盆地构造研究意义重大.以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系一间房-鹰山组为例,通过钍钾比(Th/K)曲线的米兰科维奇旋回分析定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量,取得3项认识:(1)一间房-鹰山组米兰科维奇旋回特征清晰,较长偏心率周期(413 ka、125 ka)不发育,短偏心率周期(95 ka)、斜度周期、岁差周期较为发育. (2)一间房-鹰山组发育86个短偏心率周期旋回,通过对比剥蚀区与内幕区短偏心率周期旋回数量差异,定量恢复8口井剥蚀量. (3)一间房-鹰山组剥蚀区位于H6-TS2-TS1-LG36井以北,存在西北部、北部两个剥蚀中心,剥蚀量分别超过300 m和250 m. 研究成果证实米兰科维奇旋回分析可实现碳酸盐岩地层剥蚀量定量恢复,对海相盆地古构造恢复具有良好的借鉴意义.

关键词

剥蚀量恢复 / 米兰科维奇旋回分析 / 塔里木盆地 / 古构造复原 / 碳酸盐岩 / 构造地质

Key words

restoration of eroded strata thickness / Milankovitch cycle analysis / Tarim Basin / paleo-structure restoration / carbonate strata / structural geology

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马德波,王媛,陈秀艳,王珊,杨敏,杜德道. 米兰科维奇旋回定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量:以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系为例[J]. 地球科学, 2023, 48(08): 2933-2946 DOI:10.3799/dqkx.2023.057

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0 引言

剥蚀作用是沉积盆地中普遍存在的地质现象,剥蚀量恢复对研究盆地的构造演化史、沉积埋藏史、有机质热演化史和地下流体场的形成演化具有重要意义(马永生等,2006),因此,剥蚀量恢复一直是油气地质研究中的一项重要工作. 前人对如何进行剥蚀量恢复开展了大量的工作,总结起来,常用的剥蚀量恢复方法分为4类(袁玉松等,2008):地层结构分析或地层趋势厚度法、地热指标法、测井技术法、沉积波动分析法,这些方法在不同地区剥蚀量恢复中取得了较好的应用效果,但应用在碳酸盐岩地层剥蚀量恢复中具有一定的局限性,特别是应用在塔里木盆地这种多旋回叠合盆地剥蚀量恢复中局限性尤为明显(张小兵等,2011). 具体来看,地层结构分析法或地层趋势厚度法主要基于地层构造变形形态、残留地层的趋势往外延伸恢复被剥蚀地层的厚度. 由于该类方法简单实用,很多学者尝试利用该方法恢复了塔里木盆地不同地区不同时期的剥蚀量(李坤等,2007). 但这类方法受地震资料品质及解释人员主观认识的影响较大,缺乏定量约束,不同人员应用同一方法得到的结果可能差别比较大. 地热指标法利用表征地层古地温信息的指标进行剥蚀量恢复(郭超等,2022王嘉琦等,2022),常用的为镜质体反射率法(R o),碳酸盐岩地层中很难找到类似指标,目前文献中仅见到王铁冠等利用R o数据对塔河-轮南油田关键不整合面的地层剥蚀量进行了恢复(王铁冠等,2010). 测井技术法主要利用剥蚀前后地层孔隙、压力的变化,常用的是利用泥岩的声波时差,该方法常用于碎屑岩地层的剥蚀量恢复,在碳酸盐岩地层中应用较少(李德勇等,2015庞玉茂等,2019). 沉积波动分析法主要基于地层沉积旋回恢复地层剥蚀量,前人尝试利用该方法在塔东地区、满加尔周缘、塔中地区进行地层剥蚀量的恢复,有一定效果,但由于缺乏先验信息的约束,沉积旋回数量的确定有一定的困难(张一伟等,2000金之钧等,2005姜素华等,2007). 综上所述,地层趋势厚度法、地层结构外延法是目前应用较多的剥蚀量恢复方法,但这些方法缺乏单井剥蚀量恢复的定量约束. 对于碳酸盐岩地层剥蚀量恢复,亟需要研发更加定量化、精细化的方法.

近年来,随着旋回地层学的发展,米兰科维奇旋回分析法引入到地层剥蚀量恢复中. 该方法在碎屑岩地层中取得良好应用效果(姚益民等,2011范婕等,2018赵军等,2018),但在碳酸盐岩地层中应用还只是初步的尝试(郭颖等,2015江青春等,2018). 其原因在于碎屑岩地层岩性变化可以较好的记录气候变化,进而记录米兰科维奇旋回信息;但碳酸盐岩地层中缺乏能够记录米兰科维奇旋回信息的有效曲线.

本文针对塔里木盆地轮南古隆起奥陶系一间房-鹰山组碳酸盐岩地层剥蚀量恢复难题,通过选取碳酸盐岩地层气候变化指示性曲线开展频谱分析,挖掘一间房-鹰山组碳酸盐岩地层中蕴含的米兰科维奇旋回信息,以此来定量恢复剥蚀量,取得较好的效果.

1 区域地质背景

轮南古隆起位于塔北隆起中东部,是以寒武系-中下奥陶统碳酸盐岩为主体、北东向展布的前中生界隆起(图1). 北侧以轮台断裂为分界线与轮台凸起分割,南侧以南倾斜坡逐渐过渡至北部坳陷,西侧为英买力低凸起的东斜坡,东侧以东倾陡坡过渡至草湖凹陷,包含轮南低凸起、哈拉哈塘凹陷两个次级构造单元,总面积约1.4万km2.

受盆地周缘多期洋盆闭合影响,轮南古隆起经历寒武纪-早中奥陶世前古隆起、晚奥陶世古隆起形成、晚泥盆-早石炭世叠加改造、晚二叠世-三叠纪古隆起定型、侏罗纪-古近纪古隆起埋藏和新近纪以来构造掀斜6个演化阶段(马德波等,2020). 其中晚奥陶世、晚泥盆-早石炭世、晚二叠世三个控制轮南古隆起演化的关键时期对整体形态影响较大,造成一间房-鹰山组碳酸盐岩地层遭受多期次剥蚀. 地震剖面揭示研究区碳酸盐岩地层最下剥蚀到鹰山组. 多期剥蚀作用下的一间房-鹰山组发育大规模岩溶缝洞型储层,是塔河-哈拉哈塘海相大油气田的主要储集类型(马德波等,2018).

研究区地层发育较为齐全,发育震旦系至泥盆系海相沉积地层、石炭系至二叠系海陆交互相沉积地层和中新生界陆相沉积地层(何登发等,2005). 本文讨论的主要目的层为奥陶系,自上而下可细分为上统桑塔木组(O3 s) 、良里塔格组(O3 l) 及吐木休克组(O3 t),中统一间房组(O2 y),中-下统鹰山组(O1-2 y) 、下奥陶统蓬莱坝组(O1 p). 一间房-鹰山组为一套连续沉积的碳酸盐岩台地沉积,鹰山组下部为含云灰岩、云质灰岩、灰质白云岩,鹰山组上部-一间房组为厚层状粉晶或砂屑灰岩.

2 数据和方法

2.1 所利用的数据

轮南古隆起奥陶系钻井较多,但钻穿一间房-鹰山组的钻井数量有限. 论文选取该区钻穿一间房-鹰山组的12口钻井,开展碳酸盐岩地层剥蚀量恢复(位置见图1b). 这12口钻井的选取基于两方面考虑:一是从平面位置来看(图1b),4口井一间房-鹰山组碳酸盐岩未遭受剥蚀(红点),8口井一间房-鹰山组碳酸盐岩遭受剥蚀(蓝点). 一间房-鹰山组碳酸盐岩未遭受剥蚀的4口井主要用来确定总的米兰科维奇旋回数,另外8口井需要计算其剥蚀量. 二是所选钻井都具有相对较全的测井曲线,特别是具有完整的GR、自然伽马能谱测井曲线,满足后续进行米兰科维奇旋回分析.

2.2 剥蚀量恢复方法

2.2.1 可行性分析

米兰科维奇旋回分析法能否用于轮南古隆起一间房-鹰山组碳酸盐岩地层剥蚀量,取决于两个方面:一是研究区一间房-鹰山组碳酸盐岩地层是否记录了米兰科维奇旋回信息;二是一间房组与鹰山组之间是否为连续沉积. 对此,本文进行了系统调研分析,具体如下:

(1)米兰科维奇理论认为,地球轨道参数的周期性变化引起地球表面日照量的周期性变化,进而导致地球气候的周期性变化,气候的周期性变化又控制着沉积地层的旋回性变化,这些旋回性记录称为米兰科维奇旋回(吴怀春等,2011). 地球轨道参数是影响米兰科维奇旋回的关键因素,主要包括偏心率(eccentricity)、斜度(obliquity)和岁差(precession). 每个参数具有随地质时代变化的时间周期,前人已通过古生物地层、古地磁、同位素年代资料等确定不同地质时代的地球轨道参数(Berger et al., 1992田军等,2022),见表1.

国内外众多研究实例表明,台地相碳酸盐岩沉积序列和远洋/半远洋沉积序列容易保存良好的米兰科维奇旋回信息(Da Silva and Boulvain, 2006Spahn et al., 2013). 诸多学者采用磁化率、自然伽马、钍钾比等测井曲线作为指示性曲线,通过频谱分析证实塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层中包含有与天文轨道周期有关的米兰科维奇旋回信息,且对古水深变化敏感的钍钾比曲线ln(Th/K)是识别旋回信息的有效工具(赵宗举等,2010张运波等,2011Li et al., 2016Fang et al., 2019马雪莹等,2021). 这些工作为本文通过米兰科维奇旋回分析恢复碳酸盐岩地层剥蚀量奠定理论基础.

(2)前人对于塔里木盆地奥陶系一间房组与鹰山组的接触关系开展了大量研究工作,认为一间房-鹰山组之间的接触关系在盆地不同地区有差异. 阿克苏-塔中北坡鹰山组与一间房组之间存在沉积间断(杜品德等,2017赵治信等,2018),但研究区所处的塔北隆起-北部坳陷一间房-鹰山组之间为连续沉积,主要有两方面证据:从塔北隆起-北部坳陷钻井的牙形刺资料来看,鹰山组为弗洛阶上部-大坪阶-达瑞威尔阶底部,一间房组为达瑞威尔阶中下部(赵宗举等,2006Liu et al., 2016尚凯等,2018),两者之间为连续沉积,累计持续时间大约12 Ma. 从测井、地震等地球物理资料来看,钻/测井资料上一间房与鹰山组之间没有明显的测井曲线的变化,地震资料上两者之间也没有明显的反射界面,印证了塔北隆起-北部坳陷一间房-鹰山组为连续沉积的观点.

综上所述,轮南古隆起奥陶系一间房-鹰山组为连续沉积,且记录了米兰科维奇旋回信息,因此,通过米兰科维奇旋回分析恢复一间房-鹰山组碳酸盐岩地层剥蚀量是可行的,且地层缺少的米兰科维奇旋回数代表的就是被剥蚀地层的旋回数.

2.2.2 主要方法步骤

利用米兰科维奇旋回分析恢复地层剥蚀量的主要方法步骤包括确定覆盖区单井米兰科维奇旋回数量、确定剥蚀区单井米兰科维奇旋回数量、计算剥蚀区单井剥蚀量. 具体步骤如下:

(1)调研前人研究成果,确定中奥陶世米兰科维奇旋回固有周期(偏心率周期、斜度周期、岁差周期)及相互之间的比值,如表1所示.

(2)选择对米兰科维奇旋回敏感的指示性曲线,确定适当的采样间隔,进行合理采样. 碳酸盐岩地层常用的指示性曲线为GR曲线、钍钾比曲线ln(Th/K). 钍钾比曲线通过两种元素比值可以尽可能的排除非天文轨道力的影响,更适于作为古气候替代指标. 为保证后续得到好的频谱分析曲线,必须有足够多的数据点. 通过笔者在研究区的实验,一间房-鹰山组ln(Th/K)曲线至少要有150 m,论文用的采样间隔为0.125 m,即至少有1 200个数据点才能得到较理想的频谱曲线.

(3)对指示性曲线ln(Th/K)进行带通滤波预处理、频谱分析(最大熵方法或小波变换),得到频谱分析结果(图2a). 带通滤波预处理的目的是剔除掉低频背景(构造沉降信息,整体趋势)和高频噪声(干扰信号),更好的保留与天文轨道周期有关的米兰科维奇旋回信息. 频谱分析能够估算不同频率的功率谱,定义为单位频带内信号的功率,即信号功率在不同频率范围内的分布情况. 频谱分析的作用就是评估能量较高的非随机频段是否与米兰科维奇旋回的频率吻合,具体操作采用德国不莱梅大学Boris Priehs基于Matlab开发的Redfit软件,选择置信度为90%的峰值频率进行分析(宋翠玉等,2022). 图2a中左侧两列为AD16井GR、ln(Th/K)曲线,第三列为ln(Th/K)曲线的最大熵频谱,代表随深度变化,ln(Th/K)不同频率(旋回个数/米)能量的变化,图中蓝色线所画区域展开即图2b.

(4)通过频谱峰值频率计算旋回厚度,进而得到旋回厚度比. 对所有频谱峰值点进行编号(a、b…f),读取每个峰值谱对应的频率ff af bf f). 计算每个峰值频率对应的旋回厚度hh=采样间隔/峰值频率f),计算旋回厚度相互之间的比值(图2b).

(5)通过地层旋回厚度比值与天文周期参数之间的固有比值对比,确定沉积地层是否记录了轨道旋回周期. 将第(4)步中计算的地层旋回厚度比值与步骤(1)中确定的米氏旋回周期参数比值两者之间进行比对,确定步骤(4)中每个频谱峰值点对应的米氏旋回周期.

(6)地层剥蚀量计算. 选取地层未遭受剥蚀的井,确定出所研究目的层发育的总旋回数. 确定遭受剥蚀钻井残留地层的旋回数,两者相减即为被剥蚀地层的旋回数,乘以旋回厚度,即为被剥蚀地层厚度.

3 结果

3.1 内幕区一间房-鹰山组米兰科维奇旋回数量的确定

为了确定研究区一间房-鹰山组完整的米兰科维奇旋回特征,选取内幕区钻穿鹰山组的4口深钻井(H6、TS1、TS2、LG36),对其一间房-鹰山组ln(Th/K)曲线按照0.125 m采样间隔开展小波变换频谱分析,确定研究区一间房-鹰山组峰值频率、平均旋回厚度,进而确定内幕区一间房-鹰山组米兰科维奇旋回数量.

3.1.1 频谱分析与平均旋回厚度

图3为内幕区4口钻井一间房-鹰山组ln(Th/K)小波变换频谱曲线,可以看出,4口井的ln(Th/K)小波变换频谱曲线都发育一定数量的峰值点. 为了确定这些峰值点与米兰科维奇旋回周期之间的对应关系,读取每个峰值谱对应的频率f,计算出每个峰值频率对应的旋回厚度hh=采样间隔/峰值频率f),最后,得到旋回厚度相互之间的比值. 经过对比,旋回厚度相互之间的比值与中奥陶世米氏旋回基准周期比例基本相近,两者之间的误差均小于5%. 以H6井为例,通过对H6井一间房-鹰山组(6 692~7 415 m井段)的ln(Th/K)测井曲线进行频谱分析表明,H6井一间房-鹰山组存在米兰科维奇旋回周期(图3(a)). 图3a中纵坐标表示相对强度,横坐标表示频率(旋回个数/m),图3a中a、b、c、d、e的峰值频率分别为0.014 8、0.039 0、0.046 0、0.075 0、0.084 0,对应的旋回厚度为8.4 m、3.19 m、2.72 m、1.67 m、1.48 m,对应的旋回厚度比分别为1∶0.380∶0.320∶0.200∶0.176. 根据Berger中奥陶世米兰科维奇旋回周期方案(Berger et al., 1992)计算的天文周期95 ka(E 1)、36.5 ka(O 2)、30.1 ka(O 1)、19.1 ka(P 2)、16.2 ka(P 1)之间的比率为1∶0.385∶0.317∶0.201∶0.171. 虽然根据峰值频率计算出的旋回厚度比较薄,旋回厚度比才是是否包含有米兰科维奇旋回信息的主要参数. 从H6井旋回厚度比来看,图3中a/b/c/d/e旋回厚度比与天文周期E 1O 2O 1P 2P 1之间的比值一致,由此可以认为8.4m的旋回与95 ka的偏心率周期对应,3.19 m、2.72 m的旋回分别与36.5 ka、30.1 ka的地轴斜率周期对应,1.67 m、1.48 m的旋回分别与19.1 ka、16.2 ka的岁差周期相对应.

用同样的方法,对内幕区另外3口井的一间房-鹰山组ln(Th/K)测井曲线进行频谱分析,频谱分析结果见图3,计算出的旋回厚度见表2. 可以看出,内幕区4口井较长偏心率周期都不发育,短偏心率周期、斜度周期、岁差周期都比较发育,且相互之间的比值与中奥陶世米式旋回基准周期比例之间的误差都小于5%,因此认为计算结果可信. 这个结果也与前人对野外露头利用磁化率进行米兰科维奇旋回分析,得出的认识是一致,即较长偏心率周期不发育,95 ka短偏心率周期较为发育.

3.1.2 内幕区一间房-鹰山组旋回数量

H6井一间房-鹰山组6 692~7 415 m,共计723 m,95 ka短偏心率周期平均旋回厚度为8.4 m,因此该井包含86个短偏心率旋回. TS1井一间房-鹰山组5 573~6 557 m,视厚度为984 m,地层倾角15°,所以地层真厚度为950.5 m. TS1井95 ka短偏心率周期平均旋回厚度为10.96 m,因此TS1井包含86.7个短偏心率旋回(图3b). TS2井一间房-鹰山组5 520~5 590 m,共计868 m,95 ka短偏心率周期平均旋回厚度为10 m,因此TS2井包含86.8个短偏心率旋回(图3c). LG36井一间房-鹰山组5 942.5~6 705.0 m,95 ka短偏心率周期平均旋回厚度为7.55 m,视厚度762.5 m,地层倾角为28°,地层真厚度为671 m,因此LG36井包含88.87个短偏心率旋回(图3d). 该井计算出的米兰科维奇旋回数比上述3口井多2个旋回,其原因可能是该井地层倾角过大(28°),造成钍/钾比曲线较真实地层的钍钾比曲线有拉伸,旋回特征有变化.

通过内幕区4口井一间房-鹰山组米兰科维奇旋回的分析,确定研究区一间房-鹰山组共记录了86个95 ka短偏心率周期旋回,以此作为依据恢复剥蚀区8口井一间房-鹰山组的剥蚀量.

3.2 剥蚀区单井一间房-鹰山组地层剥蚀量计算

图4为一间房-鹰山组遭受剥蚀的6口井代表性的ln(Th/K)小波变换频谱曲线,表3为计算出的这8口井的平均旋回厚度. 可以看出,除YQ4井发育413 ka长偏心率周期外,其他井较长偏心率周期不发育,短偏心率周期、斜度周期、岁差周期都比较发育,相互之间的比值与中奥陶世米式旋回基准周期比例之间的误差几乎都小于5%,因此本文认为计算结果可信. 论文接下来利用每口井包含的95 ka短偏心率周期旋回来计算一间房-鹰山组剥蚀量.

QG5井缺失一间房组,鹰山组6 655~7 180 m,共计525 m,95 ka短偏心率周期平均旋回厚度为9.04 m,因此该井包含58个短偏心率旋回,与该区完整的86个短偏心率旋回相比差28个旋回,因此剥蚀量为253 m(图4a). YQ5井也缺失一间房组,该井未钻穿鹰山组,仅钻揭鹰山组182 m. 通过地震计算鹰山组厚度为555 m,95 ka短偏心率周期平均旋回厚度为11.7 m,因此该井包含50.5个短偏心率旋回,与完整旋回相比差35.5个旋回,剥蚀量为390.5 m(图4c). AD16井钻揭鹰山组333.5 m,未钻穿鹰山组,通过地震计算的鹰山组厚565 m,短偏心率旋回平均旋回厚度为10 m,因此该井包含56.5个短偏心率旋回,与完整旋回相比差29.5个旋回,剥蚀量为295 m(图4c). 通过类似的方法,依次算得YQ6、LS2、S88、YQ4、LX4井一间房-鹰山组剥蚀量分别为26.8 m、147.0 m、72.8 m、115.2 m、282.4 m.

3.3 一间房-鹰山组剥蚀量平面分布与合理性分析

3.3.1 一间房-鹰山组剥蚀量分布

图5为研究区一间房-鹰山组地层剥蚀量平面分布图,可以看出,一间房-鹰山组剥蚀区主要位于研究区北部H6-TS2-TS1-LG36井以北,剥蚀量为0~390 m. 剥蚀量最大的地区位于研究区西北侧YQ5-SC2井周围,剥蚀量超过300 m;另外还有1个局部剥蚀厚值区,位于LX4井周围,剥蚀量大于250 m.

3.3.2 合理性分析

研究区中下奥陶统被剥蚀地层主要为一间房-鹰山组,因此图5一间房-鹰山组剥蚀量分布也代表了中下奥陶统地层剥蚀量. 考虑到研究区一间房-鹰山组沉积时为相对稳定的大型碳酸盐岩台地,原始沉积地层厚度变化不大,现今残余厚度的横向变化为构造剥蚀的结果. 因此,残余厚度与剥蚀量有一定的镜像关系,残余厚度可以用来验证剥蚀量恢复结果的合理性.

图6显示中下奥陶统残余厚度存在两个低值区,与图5米兰科维奇旋回法计算的剥蚀厚度高值区具有较好的对应关系. 反映了通过米兰科维奇旋回法计算的一间房-鹰山组剥蚀厚度合理、可信. 通过与前人地层延伸法恢复的剥蚀量对比(李坤等,2007),发现米兰科维奇旋回恢复的地层剥蚀量具有两个优势:一是剥蚀量厚度更加贴近实际. 论文恢复的剥蚀量厚度最大390 m,趋势厚度法恢复的最大剥蚀量500多米,考虑到整个一间房-鹰山组最厚1 000 m左右,残留地层都在600 m以上,因此,最大剥蚀量难以超过500 m. 二是从剥蚀量厚度趋势来看,米兰科维奇旋回恢复的地层剥蚀量更符合区域地质背景. 趋势厚度发恢复的最大剥蚀量中部厚,北部薄,这与北部抬升更强的背景明显不符合. 同时,米兰科维奇旋回恢复的地层剥蚀量具有一个劣势,主要是该方法通过单井的分析来恢复剥蚀量,没有趋势厚度法利用地震数据恢复的剥蚀量资料密度大.

4 讨论

4.1 米兰科维奇旋回分析法恢复碳酸盐岩地层剥蚀量的有效性

通过对轮南古隆起重点钻井一间房-鹰山组ln(Th/K)曲线开展频谱分析,发现一间房-鹰山组碳酸盐岩记录了米兰科维奇旋回信息,且较长偏心率周期不发育,短偏心率周期、斜度周期、岁差周期较为发育. 此认识与房强等以磁化率作为古气候替代指标,对盆地西北部柯坪地区野外露头剖面开展旋回地层学分析的结果一致;也与张运波等人以ln(Th/K)作为古气候替代指标对塔中-巴楚地区鹰山组分析结果一致. 这些都反映了以一间房-鹰山组为代表的台地相碳酸盐岩记录了米兰科维奇旋回信息,为台地相碳酸盐岩开展定量化层序地层划分、定量化剥蚀量恢复等提供了有效的技术方法.

总之,基于米兰科维奇旋回分析可以实现碳酸盐岩地层剥蚀量的定量恢复,对海相碳酸盐岩盆地古构造恢复具有良好的借鉴意义.

4.2 一间房-鹰山组剥蚀量分布的构造指示意义

轮南古隆起是一个以寒武-奥陶系碳酸盐岩为主体的叠合古隆起,经历多期构造运动叠加改造,每一期构造运动都在中下奥陶统碳酸盐岩留下剥蚀痕迹,因此,剥蚀量恢复结果对于该区构造演化具有一定的指示意义.

通过本文对一间房-鹰山组剥蚀量的定量恢复,可以看出轮南古隆起一间房-鹰山组存在两个剥蚀量厚值中心,一个剥蚀中心位于研究区西北部YQ5-SC2井周围,另外一个剥蚀中心位于研究区北部LX4井周围. 研究区一间房-鹰山组剥蚀量的分布特点指示了轮南古隆起可能经历2期古隆起的复合叠加,结合区域地震解释结果,一期为志留纪前古隆起,核部位于研究区西北部YQ5-SC2井周围,另外一期为石炭纪前古隆起,核部位于研究区北部LX4井周围(图7).

5 结论

(1)本文以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系一间房-鹰山组为例,通过Th/K曲线频谱分析挖掘米兰科维奇旋回信息,进而定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量,取得较好的效果.

(2)识别米兰科维奇旋回信息是应用该方法恢复碳酸盐岩地层剥蚀量的关键,其中包含两个重要方面:一是选择有效的古气候、古水深变化指示性曲线,钍钾比曲线Th/K、自然伽马GR曲线是碳酸盐岩地层较好的指示性曲线;二是通过频谱分析挖掘指示性曲线中包含的米兰科维奇旋回信息,主要是通过比较频谱分析得到的旋回厚度相互之间的比值与固有周期(偏心率周期、斜度周期、岁差周期)之间比值的对应关系,确定地层包含的米兰科维奇旋回信息.

(3)轮南古隆起一间房-鹰山组米兰科维奇旋回特征清晰,较长偏心率周期(413 ka、125 ka)不发育,95 ka短偏心率周期、斜度周期、岁差周期都比较发育,尤其是95 ka短偏心率周期,在每口井上都有很好的体现. 研究区内幕区4口井米兰科维奇旋回分析表明一间房-鹰山组发育86个95 ka短偏心率周期旋回.

(4)以米兰科维奇旋回分析为依据,恢复剥蚀区8口井一间房-鹰山组剥蚀量, 明确一间房-鹰山组剥蚀区主要位于研究区北部H6-TS2-TS1-LG36井以北,剥蚀量最大的地区位于研究区西北侧YQ5-SC2井周围,剥蚀量超过300 m;另外一个局部剥蚀厚值区位于LX4井周围,剥蚀量大于250 m. 这种剥蚀量分布特点指示了轮南古隆起可能经历核部分别位于西北部、北部两期古隆起的复合叠加.

参考文献

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基金资助

中国石油天然气股份有限公司“十四五”专项“海相碳酸盐岩致密储层成藏机理、富集规律与勘探评价技术研究”(2021DJ0504)

中国石油天然气股份有限公司科技项目“新区新领域综合地质研究与风险目标评价”(2022KT0406)

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