塔里木盆地油气资源丰富,具有生油层系多、储集层系多的特点,目前,其基础地质研究已不能满足勘探开发的需要。本文以塔里木盆地上泥盆统一石炭系为研究对象,以经典的层序地层学理论为指导,结合前人研究成果,充分利用塔里木盆地及其周边地区的野外露头资料、地震资料和测钻井资料,运用先进的技术手段和方法,在层序地层学综合研究的基础上,建立了塔里木克拉通拗陷盆地层序地层沉积模式,弄清了层序格架内沉积体系、沉积相分布规律及其演化特征,并对层序格架中生储盖组合进行分析评价,提出了有利的勘探区块。通过地震、露头、钻测井及岩芯相结合的层序地层学综合研究,在盆地范围内,首次拉通了上泥盆统一石炭系层序地层,并将其划分为6个标准的三级层序。其中上泥盆统东河砂岩段为1个完整的三级层序(D3sq),为Ⅰ型层序;石炭系为5个三级层序(Csq1、Csq2、Csq3、Csq4、Csq5),Csq1和Csq4为完整的Ⅰ型三级层序,Csq2和Csq3为Ⅱ型层序,发育海侵体系域和高位体系域,Csq5为Ⅱ型层序,仅发育海侵体系域,高位体系域多被剥蚀。这种三级层序划分方案符合Vail经典层序地层学模式。“东河砂岩”沉积时期其古地理地貌是一个广义的深切谷,呈NEE-SWW向展布,结合盆地周边地层及沉积相分析表明,这是一个向两端开口与海洋连通的大海峡,南、北两侧为古隆起所夹持。“东河砂岩”的沉积环境与沉积岩相变化复杂,并不只是用简单的滨岸沉积可以解释,目前至少可识别出浪控滨岸、潮控滨岸、河口湾(或潮控三角洲)、扇三角洲、陆棚等环境。石炭系沉积体系研究表明,碎屑岩沉积相包括潮坪相、泻湖相、河流相、冲积扇相以及扇三角洲相;碳酸盐沉积相包括蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘浅滩。总体来看,海侵体系域主要发育碳酸盐岩沉积,如生屑灰岩段、标准灰岩段和小海子灰岩段均发育在海侵体系域,而高位体系域主要为碎屑潮坪相和扇三角洲沉积,充分反映了海水进退直接影响到碎屑岩与碳酸盐岩的相互消长。平面上东河砂岩段的物性变化较大,塔中地区东河砂岩段的物性明显好于塔北地区,这主要是因为塔北地区东河砂岩段碳酸盐岩胶结严重,直接影响到储层的物性。同一地区东河砂岩段纵向上的物性变化也较大,一般高位体系域发育的储层物性远比海侵体系域储层好,沉积体系对储层的控制作用表现得非常明显。石炭系的储层类型包括碎屑岩储层和碳酸盐岩储层,碎屑岩储层主要分布在巴楚组含砾砂岩段和卡拉沙依组砂泥岩段,同一地区的砂泥岩段物性明显好于含砾砂岩段储层,也就是说扇三角洲储层的物性好于河流相和冲积扇相。碳酸盐岩储层中蒸发台地相沉积的白云岩和灰质云岩、开阔台地相以及台地边缘浅滩相沉积的亮晶颗粒灰岩的物性较好。层序格架内主要有三套大的储盖组合:第一套储盖组合为石炭系砂泥岩段与小海子灰岩段组合,为较好的组合;第二套储盖组合为石炭系生屑灰岩段和中、上泥岩段组合,为较差的组合;第三套储盖组合为石炭系含砾砂岩段、下泥盆统东河砂岩段和下泥岩段组合,为最好的组合。石炭系在Csq2和Csq4层序海侵体系域发育较好的烃源岩,平面上,有两个较好的烃源岩发育带:a、和田1井—玛4井区,b、塔西南西部地区。无论是东河砂岩段和石炭系碎屑岩储层,还是石炭系碳酸盐岩储层,塔中地区塔中18—塔中40—塔中4井区周围都是非常有利的勘探区域,该区储层物性好,圈闭类型多样。巴楚地区西部蒸发台地相云岩沉积区也是有利区块。综合来看,油源和油气运移的通道是塔里木盆地形成大油田的关键因素。