南羌塘毕洛错地区中侏罗统布曲组岩相古地理研究

魏云虓 ,  谢渊 ,  宋春彦 ,  付小东 ,  刘宝嵩

高原科学研究 ›› 2025, Vol. 9 ›› Issue (4) : 62 -74.

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高原科学研究 ›› 2025, Vol. 9 ›› Issue (4) : 62 -74. DOI: 10.16249/j.cnki.2096-4617.2025.04.007
高原生态

南羌塘毕洛错地区中侏罗统布曲组岩相古地理研究

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Study on the Lithofacies Palaeogeography of the Middle Jurassic Buqu Formation in the Biluocuo Area, Southern Qiangtang

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摘要

布曲组是羌塘盆地侏罗系油气勘探中的重要层位,当前制约该层位油气勘探的关键因素为沉积相的精细刻画。该研究通过对南羌塘毕洛错地区大量岩心的观察与120块岩石薄片的鉴定与分析,总结了研究区内8种典型的岩相组合类型,进一步分析了布曲组发育的沉积相类型及其分布特征。结果表明:(1)毕洛错地区中侏罗统布曲组可划分出台地边缘、开阔台地、台前斜坡、局限台地、潮坪等5种沉积相,进一步细分为9种沉积亚相和8种沉积微相;(2)在沉积相垂向演变与连井剖面结合观察的基础上,编制了毕洛错地区布曲组岩相古地理图,建立了碳酸岩台地到斜坡-陆棚相的沉积模式。该研究对布曲组岩相古地理进行了深入研究,可为羌塘盆地油气勘探开发提供地质依据。

Abstract

The Buqu Formation represents a significant stratigraphic horizon for the Middle Jurassic hydrocarbon exploration in the Qiangtang Basin. At present, the primary challenge in this context is the detailed characterization of sedimentary facies. Through the examination of numerous core samples and the analysis of 120 rock thin sections, this study identifies 8 typical lithofacies association types within the study area. The research further analyzes the sedimentary facies present in the Buqu Formation and their spatial distribution. Specifically, the Middle Jurassic Buqu Formation in the Biluocuo area can be classified into 5 sedimentary facies: platform margin, open platform, platform slope, restricted platform, and tidal flat. These are further subdivided into 9 sedimentary subfacies and 8 sedimentary microfacies. An in-depth analysis of the lithofacies palaeogeography of the Buqu Formation provides a theoretical foundation for oil and gas exploration and development in the Qiangtang Basin.

Graphical abstract

关键词

羌塘盆地 / 毕洛错地区 / 岩相古地理 / 岩相组合 / 布曲组

Key words

Qiangtang Basin / lithofacies paleogeography / lithofacies association / Buqu Formation

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魏云虓,谢渊,宋春彦,付小东,刘宝嵩. 南羌塘毕洛错地区中侏罗统布曲组岩相古地理研究[J]. 高原科学研究, 2025, 9(4): 62-74 DOI:10.16249/j.cnki.2096-4617.2025.04.007

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引 言

羌塘盆地作为青藏高原北部重要的中生代海相沉积盆地[1],其侏罗系因保存完整且油气资源潜力显著[2],长期以来备受关注,已成为地质学与能源勘探领域的研究热点。作为关键层位的中侏罗统布曲组,其岩相古地理特征不仅记录了盆地的演化历史与沉积环境的变迁,更制约着油气的成藏条件。然而,受限于青藏高原复杂的地质构造与自然条件,目前对毕洛错地区布曲组的岩相古地理研究仍较为不足,尤其缺乏针对该区域沉积体系演化规律与空间展布的系统研究。从构造背景与沉积格局来看,在南羌塘盆地布曲组沉积期已进入坳陷盆地稳定发育阶段,基底沉降速率趋于均衡,为大规模碳酸盐台地发育提供了构造条件[3]。2012年,伊海生等[4]研究表明,在羌塘盆地南部地区发现的碳酸盐岩含油层为中侏罗统布曲组,其含油岩性为白云岩。该研究圈定了区域内34处白云岩分布区,总出露面积约为130 km²,预测地质资源量达55万吨,含油量约2.5万吨。毕洛错地区位于羌塘盆地坳陷带的构造隆起部位,是油气运移的有利指向区。该区域具备良好的生储盖配置条件,分布着迄今发现的羌塘盆地最优质碳酸岩储层,同时也是盆地内已探明古油藏分布的主要区域[5]

本文基于岩心、薄片及测录井等资料,遵循“点-线-面”研究思路,系统梳理青藏高原南羌塘毕洛错地区布曲组沉积特征。在此基础上,对研究区连井沉积相进行了详细分析,并结合该地区古地貌特征,编制了区域侏罗统布曲组岩相古地理图,明确了各沉积相特征及分布规律,旨在为布曲组层位的油气勘探部署提供可靠的地质依据。

1 基本地质情况

羌塘盆地位于青藏高原北部(图1),北靠松潘地块,南邻拉萨地块,是我国陆域中生代最大的海相残留盆地[6]。已有研究根据盆地的地面地质调查、地球物理勘探、钻井资料验证、地层古地理分析、构造热事件解析、基底性质等研究,将羌塘盆地构造格局定位为“两坳一隆”样式[7]。侏罗纪时期,羌塘盆地进入持续均匀沉降阶段,南侧班公湖-怒江洋盆地海水大规模向北海侵并越过中央隆起带,将南北羌塘坳陷连接成统一的被动大陆边缘坳陷盆地,并且在炎热与干旱-半干旱的古气候背景下,发育一套稳定的碳酸盐岩台地沉积[8]。现有的钻井资料统计显示,布曲组厚度在1421 446 m之间,岩性包括生屑灰岩、结晶灰岩等,并广泛发育有含油砂糖状白云岩,且白云岩内可见沥青脉,该套白云岩为羌塘盆地的优质油气储层。

2 岩性特征

通过研究区钻井岩心的详细观察以及系统的岩石薄片鉴定,可以确认该区域布曲组的岩性主要为灰岩与白云岩。研究区灰岩颜色以灰色、浅灰色、深灰色为主,灰岩结构类型主要为泥晶灰岩,其次为生物碎屑灰岩,少量的微晶灰岩亦有分布。灰岩成分以方解石为主,含量约为90%,且方解石脉较为发育,沿节理、裂缝可见白色方解石细脉,局部出现鸟眼构造(图2A)。此外,岩石中含有少量石英、黏土等矿物及生物化石(图2B)。灰岩多呈中层状产出,局部发育平行层理(图2C)。研究区白云岩颜色以灰白色、灰色、黄褐色为主。岩石类型以砂糖状白云岩(图2D)为主,砂糖状颗粒大小不一,直径介于2.0~8.4 mm之间,成分以细晶白云岩为主(图2E)、含有少量粉晶云岩(图2F),颗粒多呈棱角状分布,角砾间呈“漂浮”状接触。填隙物主要为碳酸盐晶粒,以白云石居多,含少量方解石,晶粒粒径为0.1~1.2 mm,推测为原岩破碎后沉积形成。岩石裂缝中可见少量亮晶方解石充填,局部含深褐色-黑褐色有机质,经判定为炭质沥青。岩石局部发育方解石脉,方解石以放射状、柱状形态充填于缝隙内(图2G)。此外,研究区布曲组白云岩中藻纹层较为发育(图2H),局部可见藻丘构造(图2I)

3 岩相组合特征

结合前述岩石类型,在研究区共识别出8种主要的岩相组合类型(图3),以此为基础,进一步探讨毕洛错地区布曲组沉积期的环境演化特征,从而为该地层沉积相的划分提供依据。8种岩相组合类型分述如下:

(1)岩相组合Ⅰ:底部发育深灰色厚层泥灰岩,向上发育深灰色中厚层含燧石结核泥晶灰岩。单层岩石厚度介于2637 cm之间,岩石中燧石结核含量为5%10%,大小约1×1.5 cm3.6×5.7 cm,长轴方向顺层展布,岩石致密质纯。上部为厚层泥灰岩与中厚层泥晶灰岩交互发育,其中泥灰岩发育水平纹层。该岩相组合反映区域水体循环良好,主要出露于哈日阿隆根、曲瑞恰乃等区域。

(2)岩相组合Ⅱ:底部发育深灰色厚层泥灰岩,向上过渡为中部中厚层泥晶灰岩,发育水平层理,上部深灰色厚层泥灰岩夹同色中厚层内碎屑微晶灰岩,两者接触面平直。岩石中可见斜交层面的虫迹及腕足等化石,形成负地形地貌。内碎屑灰岩含约30%的内碎屑及5%的骨屑,内碎屑成分主要为泥微晶方解石,骨屑包括棘屑、介形虫等碎片。自下而上,岩层单层厚度逐渐增大,内碎屑含量亦递增。该岩相组合反映浅水高能环境[9],主要出露于哈日阿隆根等地区。

(3)岩相组合Ⅲ:底部发育深灰色薄-厚层状球粒泥晶灰岩,球粒含量约40%,骨屑含量约8%,骨屑以有孔虫为主。中部为深灰色中厚层生屑泥晶球粒灰岩与灰色泥晶灰岩交互发育,生屑仍以有孔虫为主,亦可见棘屑、介形虫等,风化后呈薄板状。上部发育深灰色中厚层细粒岩屑砂岩夹紫红色薄-中层钙质石英粉砂岩。岩屑砂岩顶部与粉砂岩呈渐变过渡关系,底部与粉砂岩呈凸凹不平接触。岩屑砂岩层自下而上厚度逐渐变薄,岩石中的石英含量约65%,岩屑约28%,粒度以细粒为主,填隙物为方解石,偶见腕足化石,其与粉砂岩接触处附近含约5%的斜交层面的虫管;粉砂岩单层厚825 cm,自下而上单层厚度逐渐增大,岩石中含约20%的虫迹,多为平直状,斜交层面。该岩相组合反映环境水动力条件逐渐减弱,主要出露于哈日阿隆根等地区。

(4)岩相组合Ⅳ:底部为灰黑色云灰岩,局部可见重结晶和白云岩化作用,中部为灰黑色泥晶灰岩与砂糖状白云岩、灰质云岩交互发育,砂糖状白云岩敲击具剧烈油气味,顶部发育灰白色内碎屑灰岩。该岩相组合反映水循环不畅,主要出露于巴格底加日等地区。

(5)岩相组合Ⅴ:底部发育灰白色内碎屑灰岩,中部为砂糖状白云岩与泥晶灰岩交互发育。其中砂糖状白云岩为中晶结构,厚层、块状产出,风化面可见大量刀砍纹,敲击时产生浓烈的油气味,品质较好。岩石针孔状孔隙发育,岩层侧向延伸稳定。上部发育灰黑色生物碎屑灰岩,岩石呈生物碎屑结构,厚层块状产出,生物碎屑类型为海百合茎、介壳等。该岩相组合反映沉积早期有较强的水动力条件,后期水动力条件减弱,主要出露于巴格底加日、碾扎等地区。

(6)岩相组合Ⅵ:底部为黄褐色砂糖状白云岩,敲击时产生浓烈的油气味,向上渐变为含生物碎屑的白云岩,生物碎屑含量约10%,类型以双壳类为主。中部为白云岩化灰岩与黄褐色砂糖状白云岩互层。上部为白色粗晶与细晶白云岩互层。该岩相组合揭示完整的蒸发台地序列:①初始高位期发育潮上带蒸发白云岩;②海平面上升形成潮间带灰岩白云岩互层;③最大海泛期形成低能潟湖环境[10]。该岩相组合主要出露于扎仁东等地区。

(7)岩相组合Ⅶ:底部为灰色内碎屑灰岩,发育不规则裂隙,被铁质浸染,呈不规则条带,向上渐变为灰色生屑灰岩(生屑为介屑,含量约为10%15%),之后依次发育亮晶、泥晶灰岩、鲕粒灰岩等,其中的鲕粒灰岩中含少量生屑,鲕粒含量为80%85%,鲕径为0.81.7 mm,为24圈层同心鲕,圈层由灰白、紫红两种颜色相间组成。鲕粒为颗粒支撑,亮晶基质。该岩相组合记录完整的海退旋回特征:①早期潮道滞留沉积;②中期局限台地生物沉积;③晚期高能浅滩建设[11]。该岩相组合主要出露于日阿梗等地区。

(8)岩相组合Ⅷ:底部发育浅肉红色泥晶灰岩,层间夹有薄层紫红色泥灰岩,呈透镜状展布。中部发育浅灰色中厚层微晶灰岩夹浅肉红色薄层泥质灰岩,层间可见12 cm厚的浅紫红色泥灰岩夹层,含生屑条带,显正粒序特征,岩层面凸凹不平。上部发育浅灰色厚层微晶灰岩。该岩相组合反映了三级海侵旋回早期的沉积特征,主要出露于日阿梗等地区。

4 沉积相类型及特征

基于研究区布曲组的岩石类型、岩相组合特征,结合典型的沉积相标志,在研究区共划分出台地边缘、开阔台地、台前斜坡、局限台地、潮坪等5种沉积相,并细分为9种沉积亚相和8种沉积微相(表1)。

4.1 台地边缘相

台地边缘处于浅水高能环境,一般分布于前缘斜坡和开阔台地间,是碳酸盐岩台地与深水环境的过渡区域,水动力条件强,受潮汐、海流和波浪的影响较显著[12]。研究区中部的格鲁关那-巴格底加日-司仁一带发育台地边缘相,根据岩石物性和水体能量又可将台地边缘划分为浅滩、滩间海和滩后亚相,台地边缘岩性为灰岩与白云岩,可根据其含生物碎屑与内碎屑划分微相,生物碎屑对应生屑滩,内碎屑对应砂屑滩。

4.1.1 浅滩亚相

研究区浅滩多发育在台地顶部水体较浅的水域,一般位于正常浪基面之上,发育在礁滩微相的外围,其颗粒成分也和礁滩密切相关,水体整体能量较强,受风浪、风驱水流的搬运和改造,一般颗粒分选、磨圆等均相对较好[13]。岩心呈块状,基本不显层理,主要由生屑灰岩、内碎屑灰岩、砂糖状白云岩组成。颗粒的主要成分为生物碎屑或内碎屑,其次还包括介壳化石。其岩相组合特征类型主要为Ⅲ型和Ⅴ型。

4.1.2 滩间海亚相

滩间海亚相的发育范围与浅滩的范围大体一致,集中分布于滩体之间的相对低能区域[14],其形成主要受礁滩对波浪作用的障壁作用控制[13]。成分上以泥晶灰岩、重结晶灰岩为主,与浅滩相比,其簸选作用较弱,泥晶含量相对较高,可见较完整的介壳或完整的生物化石。岩心观察显示,岩石呈块状致密形,基本无显层理,偶见小型冲刷构造。此外,部分重结晶灰岩中偶见轻微白云岩化现象。

4.1.3 滩后亚相

沿滩主体向岸一侧分布,水体较浅且水动力较弱[15],主要岩性包括内碎屑灰岩、砂糖状白云岩、重结晶灰岩、泥晶灰岩及云灰岩等,多具薄层状构造。岩石中含内碎屑,含量约10%,颗粒大小不均、分布杂乱。内碎屑分选及磨圆较差,颜色较基质深,其岩相组合类型主要为Ⅳ型。

4.2 开阔台地相

低潮-浅水潮的边缘礁滩及斜坡区域主要发育开阔台地相,沉积界面位于低潮线与浪基面之间,水循环良好,盐度为正常海水盐度,为中-高能水动力环境,该环境被认为是主要发育碳酸盐岩的沉积相环境。根据研究区古环境距离海水的远近,将研究区内的开阔台地相分为滩间海和台内浅滩两个亚相,又根据岩性划分为鲕粒滩、生屑滩、灰泥3个微相。研究区中部的隆鄂尼-角陇错-碾扎一带的条带形区域发育开阔台地相。

4.2.1 滩间海亚相

滩间海位于浪基面之下,地理位置较开阔台地低,是台内浅滩之间的深水区,水体能量较弱[16],研究区岩性主要为微晶灰岩。

4.2.2 台内浅滩亚相

台内浅滩位于开阔台地古地貌的较高部位,水体较浅,受风暴、波浪和潮汐影响,水动力条件较强,水体能量较高[16]。研究区主要发育鲕粒灰岩、内碎屑灰岩和生屑灰岩等。鲕粒灰岩中含少量生屑条带,鲕粒含量约为80%85%,鲕径为0.81.7 mm,为24圈层的同心鲕,圈层由灰白与紫红两种颜色相间组成。生屑以腕足、海百合茎等为主,岩石中腕足化石保存较好。内碎屑灰岩单岩层下部具水平纹层,其中砂粒径为0.070.10 mm,含量约60%70%,呈次圆状,颗粒支撑,亮晶基质,单岩层呈正粒序特征。其岩相组合类型主要为Ⅶ型。

4.3 台前斜坡相

碳酸盐岩台前斜坡相一般靠近盆地的边缘地带,称为斜坡、下斜坡。在地貌上表现为台地边缘向广海方向的显著下倾,其处于正常浪基面与风暴浪基面之间,受海浪作用影响较小,水动力强度中等,光照和氧气含量较为充足[17]。该相带内原地生存的生物均为底栖型,以海百合和䗴为主。研究区中下部哈日阿隆根-曲瑞恰乃一带发育台前斜坡相。

4.3.1 上斜坡亚相

研究区上斜坡亚相主要发育泥灰岩与泥晶灰岩。岩石中含生物碎屑,含量约为60%,以棘屑为主,其次为腕足与腹足类,其岩相组合类型主要为Ⅱ型。

4.3.2 下斜坡亚相

研究区下斜坡亚相主要发育泥晶灰岩与泥灰岩,其中泥灰岩发育水平纹层,其岩相组合类型主要为Ⅰ型。

4.4 局限台地相

局限台地常见于台地内部,分布于潮间带的高位区,由于受到颗粒滩遮挡或水下小幅隆起作用的影响,水体循环受限且动力较弱[18],发育潮坪和泻湖亚相,岩性以白云岩和泥晶灰岩为主,常见鸟眼、泥裂和交错层理等沉积构造。局限台地主要位于研究区北部的扎日阿布-扎仁一带。

4.4.1 潮坪亚相

潮坪主要发育在波浪能量较低的平缓倾斜海岸地区[18],研究区潮坪主要发育泥晶灰岩、微晶灰岩和白云岩等碳酸盐岩。根据水体深浅,潮坪可被划分为潮上带、潮间带和潮下带,研究区布曲组潮坪亚相常发育潮间带。也可根据岩性的不同,潮坪相被划分为云坪、灰云坪、泥云坪和泥坪。研究区常见云坪,岩相组合类型主要为Ⅷ型。

4.4.2 泻湖亚相

泻湖主要分布于地势低平区,形成于正常浪基面之下,水动力微弱且封闭性较高,水体盐度易升高,生物种类单调且相对匮乏[19],其岩性主要为泥晶灰岩,偶见珊瑚化石。

4.5 潮坪相

潮坪是海岸带受潮汐作用影响而形成的平坦沉积区,属于海陆过渡的沉积环境,多发育于沿岸沙坝或障壁沙坝后侧的障壁海岸带潟湖、海湾中,该相带主要发育于研究区北部,其岩性主要为砂糖状白云岩、鲕粒灰岩与生物碎屑灰岩,发育潮上-潮间带与浅滩亚相。

4.5.1 潮上-潮间带亚相

研究区潮上-潮间带主要发育砂糖状白云岩,岩石类型较为单一,敲击后有浓烈的油气味,该岩性可被进一步划分为云坪微相。

4.5.2 浅滩亚相

研究区浅滩微相多发育在台地顶部水体较浅的水域,一般位于正常浪基面之上[13]、云坪微相之间,颗粒成分也与云坪密切相关,在平面上呈长条状分布,且分布范围较小。其岩性主要为鲕粒灰岩与生物碎屑灰岩,该岩性可进一步划分为鲕粒滩与生屑滩。

5 沉积相分析

5.1 单井沉积相分析

根据薄片鉴定和测井等资料,对研究区重点剖面沉积相进行划分,以巴格底加日、哈日阿隆根、扎仁东和日阿梗等4条剖面中的布曲组沉积为例,分析其垂直向上的沉积相发育情况。

巴格底加日剖面中布曲组整体为重结晶灰岩、泥晶灰岩、砂糖状白云岩沉积(图4A),指示从低能环境向高能边缘带演化的过程。底部发育岩相组合Ⅳ,整体厚度可达200 m,可见内碎屑等颗粒,向上白云岩增多,为滩后沉积。中部发育岩相组合Ⅴ,常见内碎屑,可见生物碎屑,白云岩较为发育,其厚度可达40 m,敲击油气味较为浓烈,向上灰岩发育增多,为浅滩沉积。上部主要发育重结晶灰岩,整体厚度可达300 m,局部见有白云岩化现象,为滩间海沉积。根据由下至上岩相组合变化的特征,判断巴格底加日位于台缘礁滩。

哈日阿隆根剖面中布曲组整体为泥晶灰岩、生屑球粒泥晶灰岩、含燧石结合泥晶灰岩、泥灰岩沉积(图4B),记录了浅水高能向深水低能的转变过程。下部发育岩相组合Ⅲ,整体厚度可达200 m,常见生屑、球粒,局部见较完整的腕足化石,为浅滩沉积。中部为泥灰岩与泥晶灰岩交互发育,属于岩相组合Ⅱ,厚度可达200 m,偶见腕足化石,为上斜坡沉积。上部发育岩相组合Ⅰ,整体厚度可达300 m,可见燧石结核,水平纹层发育,为下斜坡沉积。根据由下至上岩相组合变化的特征,判断哈日阿隆根垂向序列记录了碳酸盐台地边缘向深水盆地的转型过程,位于斜坡相-陆棚相。

扎仁东剖面沉积相图特征如图5A所示,该剖面以白云岩为主,颜色类型较单一,主体为黄褐色,灰白色和肉红色次之。剖面内发育水平层理、波状层理及透镜状层理,综合指示潮坪相沉积环境。该剖面整体为潮坪相沉积,包含潮上-潮间带和浅滩2个沉积亚相,以及云坪、鲕粒滩、生屑滩3个沉积微相。剖面底部发育潮上-潮间带亚相云坪微相,岩性为砂糖状白云岩,厚度5 m,现场敲击岩石可闻到浓烈的油气味。中下部为浅滩亚相生屑滩微相,岩性为生物碎屑灰岩,厚度2.5 m,生物碎屑含量约40%,主要为介壳、藻类及少量有孔虫,偶见珊瑚、腹足类化石。中部为潮上-潮间带亚相云坪微相。岩性主要为砂糖状白云岩,厚度15 m,含生物碎屑白云岩,厚度5 m,对应岩相组合类型为Ⅵ型。中上部为浅滩亚相鲕粒滩微相,岩性为鲕粒灰岩,厚度2.5 m。上部为潮上-潮间带亚相云坪微相,其岩性为白云岩,厚度7.5 m:砂糖状白云岩,厚度15 m:白云岩化灰岩夹介壳灰岩,厚度5 m。

日阿梗剖面沉积相特征如图5B所示,该剖面以灰岩沉积为主,颜色类型丰富,主体为浅灰色、灰色,肉红色、浅紫红色及黄色次之。剖面垂向呈现明显的相带分异,下部为开阔台地相,上部为局限台地相。开阔台地相自下而上分为台内浅滩亚相和滩间海亚相,沉积特征差异显著。台内浅滩亚相的岩相组合类型为Ⅶ型,下部发育生屑滩,上部发育鲕粒滩。生屑滩的岩性为生屑灰岩、内碎屑灰岩。内碎屑灰岩单层岩石厚度为1525 cm,发育不规则裂隙,局部被铁质浸染,岩石呈不规则条带状;生屑灰岩的生屑以介屑为主,含量约10%15%,单岩层呈逆粒序构造。鲕粒滩的岩性为泥晶鲕粒灰岩,厚度10 m,含少量生屑条带,鲕粒含量80%85%,鲕径0.81.7 mm,多为24圈层同心鲕,圈层由灰白、紫红两色相间组成,呈颗粒支撑结构,基质为亮晶。滩间海亚相,岩性为浅灰色中薄层泥质灰岩与浅灰色薄层泥灰岩不等厚互层,其厚度约8 m,泥质灰岩呈透镜状产出,岩石中含少量生屑,泥灰岩层面发育细小虫迹,分为水平和倾斜穿层两种类型,呈短柱状或树枝状,泥灰岩内部具水平纹层构造。局限台地相自下而上依次为潮坪亚相、泻湖亚相、潮坪亚相。潮坪亚相发育潮间带微相,垂向分带清晰。潮间带微相下部岩性为浅灰-浅肉红色中-薄层泥晶灰岩,厚度约20 m,岩石中含少量生物碎片,部分保存较好,岩层间夹透镜状薄层紫红色泥灰岩。中部为浅灰色中厚层微晶灰岩夹浅肉红色薄层泥质灰岩,厚度约9 m,岩层间夹12 cm厚的浅紫红色泥灰岩,含生屑条带,具正粒序构造。上部岩性为浅灰色厚层微晶灰岩夹浅灰色中薄层泥晶灰岩,厚度约5 m,夹0.51.0 cm厚的紫红色泥质层,呈透镜状分布于岩层间。该亚相岩相组合类型为Ⅷ型。中部为泻湖亚相,发育浅湖微相,岩性主要为浅灰色中厚层泥晶灰岩,厚度约为64 m,偶见珊瑚化石。上部为潮坪亚相,发育云坪微相,岩性为灰色中厚层粗-中晶白云岩,厚度为20 m,岩石重结晶作用强烈,呈晶粒结构,发育少量晶洞,部分晶洞被方解石晶体充填。

5.2 连井沉积相分析

为深入探究沉积相在横向与纵向上的展布及演化规律,本文以日阿梗-扎仁东-碾砸-哈日阿隆根-曲瑞恰乃连井沉积相对比剖面为例(图6)进行系统阐述。

从日阿梗至曲瑞恰乃一线的纵向展布来看,布曲组中下部以灰岩沉积为主,且表现为灰岩厚度向南显著递增的规律。该沉积的形成,主要与中侏罗世南羌塘拗陷的差异沉降作用密切相关。当时,拗陷基底呈向南倾斜的构造形态,形成了南深北浅的沉积洼地,使得有效可容纳空间自北向南持续增大。毕洛错地区因更靠近拗陷沉降中心,构造沉降速率显著高于北部区域,为碳酸盐岩的长期连续沉积提供了充足的空间条件。这种“构造沉降主导下的沉积填充”特征,与被动大陆边缘典型的“沉降-补偿”沉积模式高度吻合[20],最终导致该线布曲组中下部灰岩沉积厚度呈现向南递增的分布趋势。

在中部的碾扎地区,布曲组主要发育局限台地相与开阔台地-台地边缘相两大沉积类型。其中,该区域沉积的砂糖状白云岩等礁滩相白云岩,因储集空间发育、孔渗条件优良,具备良好的储集性能,已成为羌塘盆地油气勘探的重点区域之一[21]。从垂向沉积序列来看,研究区整体以局限台地相和开阔台地-台地边缘相沉积为主体,沉积厚度在区域内变化较小,呈现出较为稳定的分布特征。

5.3 沉积相平面分布

在对沉积相垂向演变规律与连井剖面特征进行系统综合分析的基础上,结合研究区优势相带发育规律及前人相关研究成果,本研究系统编制完成毕洛错地区布曲组岩相古地理图(图7)。通过对该图的分析可见,布曲组沉积期研究区呈现出清晰的南北向相带分异格局:自北向南依次发育古隆起-局限台地相-开阔台地相-台地边缘相-斜坡-陆棚相,海侵方向整体表现为自南向北推进。

研究区最北部出露的地层以中上三叠统土门格拉组为主,未发现布曲组沉积,基于这一地质事实,推测该区域为布曲组沉积期的古隆起核心区域。相较于中侏罗世曲色组、色哇组沉积期,布曲组沉积期研究区发生了区域性大面积海侵。同时,考虑到布曲组未发育边缘相碎屑岩,进一步佐证了当时北部可能为古隆起区。

毕洛错-扎仁一带是布曲组沉积期的局限台地相核心沉积区,岩性以白云岩、膏溶角砾状灰岩、藻白云岩为主,部分灰岩呈现肉红色。此外,鸟眼构造、石膏假晶等沉积构造较为常见,上述特征共同指示该区域为局限台地相沉积。区内还发育一系列呈近东西向展布的台内浅滩,沉积类型以砂屑滩和生屑滩为主,单个滩体规模相对较小。

隆鄂尼-碾扎一带主体为开阔台地相沉积。该区域广泛发育由泥晶灰岩、砂屑灰岩、生物碎屑白云岩及微生物颗粒等构成的开阔台地相沉积组合,鲕粒灰岩整体含量较低,藻灰岩与珊瑚礁灰岩仅局部零星出露。与局限台地相区相比,该区灰岩颜色整体更深,岩层厚度呈增加趋势。开阔台地内部,礁滩微相与滩间、礁间微相呈互层产出,平面上表现为相间分布的特征。

格鲁关那、巴格底加日、司仁等地构成台地边缘相区,整体呈近东西向展布。该相区宽度整体较窄,内部发育一系列近东西向、不连续分布的台地边缘生物礁和浅滩沉积体。其中,生物礁以珊瑚礁为主,单个礁体规模整体较小。在巴格底加日等地还发育有藻丘沉积,前人研究中将其归为藻礁[21]

哈日阿隆根、曲瑞恰乃等地位于台地边缘相区南侧,海水深度呈快速加深趋势。该区域内主要发育深灰色薄-中层状泥晶灰岩,局部可见少量含燧石条带、燧石结核的泥晶灰岩,昂达尔错南侧偶见少量扁豆状、瘤状灰岩。综合上述沉积特征,推断该区域为台前斜坡相-陆棚相沉积环境。值得关注的是,该区域未发现白云岩产出,储层整体不发育。

6 沉积模式

根据岩相组合、单剖面沉积相分析及连井分析,结合沉积体系时空演化,最终绘制研究区布曲组碳酸盐台地沉积模式图[22]图8)。布曲组早期,研究区海平面开始上升,区域气候整体呈现干旱特征,在此背景下发育局限台地沉积体系。而随着海平面的大规模抬升,区域沉积转变为温暖湿润模式,为开阔台地沉积提供了有利条件。该时期研究区的地形总体平缓,整体表现为缓坡碳酸盐岩台地的典型特点[23],强水动力环境形成生屑滩体,同时研究区北部潮坪环境内,发育多套砂糖状白云岩与含生物碎屑白云岩,共同构成布曲组第一套储层。布曲组中期,受沉积填充与区域构造运动的双重作用,研究区内部差异性升降运动显著加剧。其中南部区域下沉幅度显著大于其他区域,导致局部水体明显加深,使得早期缓坡碳酸盐岩台地逐步向镶边碳酸盐岩台地转化[24],这一沉积体系的转变,直接促使南部台地边缘及中部台地内部广泛发育高能浅滩,生物礁则以高能浅滩为依托,开始逐渐发育。布曲组后期,研究区稳定发育镶边台地沉积体系,台地边缘的分布范围进一步扩大,生物礁集中发育于研究区南部局部区域,该发育格局可能与研究区先期存在的古潜山古地貌背景密切相关[25];此阶段浅滩沉积的分布范围也更为广阔。研究区生物礁、滩体呈现出“早期成滩,晚期成礁”“前礁后滩”的规律性沉积格局,该套礁滩组合也是目前已发现物性最优的储层段。布曲组末期,区内沉积环境再度向干旱化转变,全区广泛沉积一套具有一定厚度的蒸发台地潮坪相地层,岩性以泥灰岩、云质灰岩与粉晶云岩互层为特征,这套地层构成了研究区区域性盖层,为下部储层提供了良好的封盖条件。

7 结 论

(1)依据野外岩石鉴定,指出羌塘盆地毕洛错地区布曲组主要发育灰岩、白云岩两大类岩石,并总结出8种典型的岩相组合类型。

(2)羌塘盆地毕洛错地区布曲组可划分出台地边缘、开阔台地、台前斜坡、局限台地、潮坪等5种沉积相,进一步细分为浅滩、滩间海、滩后、台内浅滩、上斜坡、下斜坡、潮坪、泻湖、潮上-潮间带等9种亚相及8种沉积微相。

(3)羌塘盆毕洛错地区布曲组沉积期,从北向南依次发育古隆起-局限台地相-开阔台地相-浅台地边缘相-斜坡-陆棚相,海侵方向为由南向北,属于典型的碳酸盐岩台地沉积模式。

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基金资助

西藏自治区科技重大专项项目(XZ202201ZD0004G05)

西藏科技厅重点研发计划项目(XZ202101ZY0014G)

国家自然科学基金项目(41502112)

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