顺南缓坡为塔里木盆地内一个三级构造单元,位于塔里木盆地塔中地区Ⅰ号断裂带下降盘,塔中北坡东南段,西部以Ⅰ号断裂带为界与卡塔克隆起相邻,北邻顺托果勒低凸起,南接古城墟低凸起,东部连通满加尔凹陷。本文以塔里木盆地顺南地区中-下奥陶统碳酸盐岩为研究对象,基于地震、钻井、岩心、薄片、包裹体测试、稳定同位素分析、微量元素和稀土元素测试资料,在构造地质学、含油气盆地构造学、岩石学、石油地质学、地球化学等理论指导下,首先在宏观上分析顺南地区构造活动特征和演化过程,其次在微观上总结顺南地区中-下奥陶统多期成岩作用类型,分析深成岩溶作用流体体制及来源,最后将宏观和微观相结合,分析走滑断裂带深成岩溶作用主控因素,总结顺南地区深成岩溶作用发育模式。通过对顺南地区构造地质特征综合分析和多口钻井岩石矿物分析,取得了以下主要成果认识。塔里木盆地顺南地区主要经历了4期构造运动：加里东早期、加里东中期、加里东晚期-海西早期和海西晚期。加里东早期构造应力作用强度相对适中；加里东中期和加里东晚期-海西早期这两期构造运动相对最强烈；海西晚期构造活动相对最弱。在多期构造作用叠加作用下,顺南地区断裂垂向上具有明显的阶段性,多期断裂在不同的层位表现出不同的构造样式特征。加里东早期,顺南地区主要受加里东早期周缘古天山洋、古昆仑洋和阿尔金洋拉张裂解运动的影响,寒武系地层中主要发育地堑式、半地堑式、断阶式、正花状、直立型等断裂构造样式；断裂的主要发育区域位于顺南地区东南部,断裂的走向为NEE向、NE向和NW向。加里东中期,受压扭性构造应力作用,中-下奥陶统中主要发育正花状、负花状、半地堑式、地堑式、直立型以及正花状与负花状相互叠合等断裂构造样式；平面上,区内发育2组6条走滑断裂带,SN3、SN1、SN4断裂带为一组,走向为NE向,该组断层叠加于加里东早期NE向断裂之上；NEE1、NEE2、NEE3为另一组,走向为NEE向；除此之外,区内还发育有大量NEE向小型断裂。加里东晚期-海西早期,顺南地区受张扭性构造应力作用,中上奥陶统地层中主要发育负花状、似负花状、正花状、断阶式、地堑式、直立型等断裂构造样式；断裂主要分布在SN3、SN1、SN4等多条NE向走滑断裂带,早期NEE向走滑断裂带则未发生继承性活动。海西晚期,塔中地层整体处于弱张性环境,顺南地区经历了较弱的构造调整,二叠系中主要发育少量地堑式和断阶式正断层,走向为NNW向和NE向,断层活动强度较弱。通过对SN3、SN1、SN4等3条走滑断裂带平面、剖面、三维空间精细刻画认为,NE向走滑断裂是加里东中期Ⅰ幕、加里东晚期-海西早期两期构造活动综合作用的产物,并且两期构造作用构造主应力方向发生明显变化,断裂性质也发生明显反转。加里东中期Ⅰ幕,走滑断裂应力表现为右旋压扭性质,主应力方向σ1为NE-SW向。SN3、SN1主位移带走向与应力方向基本一致,因此在平面上表现为条带状；而SN4断裂带主位移带走向为NNE向,与σ1方向呈锐角相交,因此在平面上并不是表现为单一条带状,相应的最大主压应力σ3的方向为SEE向。加里东晚期-海西早期,走滑断裂应力为左旋张扭性质,主应力方向σl为NNW向,相应的最大主张应力σ3的方向为NEE向,在此应力作用下,多条NE向走滑断裂带平面上表现出多种组合样式：SN3断裂带在研究区整体表现为左旋右阶雁列式断裂；SNl断裂带平面组合特征在走向上具有明显的分段差异性,北段表现为左旋右阶雁列式断裂,中段为条带状走滑断裂,南段则表现为马尾状构造；SN4断裂带平面组合特征也具有一定的分段性,其北段为雁列状构造,南段为马尾状构造。三维可视化分析结果表明,3条NE向走滑断裂带在奥陶系内上下两套构造断裂的空间组合样式沿走向存在明显的分段性。SN3断裂带上下两套构造断裂组合样式主要分为4种类型：①上部为张性断层,下部为张性断层；②上部为张性断层,下部为压性断层；③上部为压性断层,下部为压性断层；④上部为张性断层,下部为纯走滑性质。其下部地层主干断裂在两期构造应力的作用下由南至北依次表现为张性→纯走滑→压性→纯走滑转换。SN1断裂带上下两套构造断裂组合样式主要分为2种类型：①上部为张性断层,下部为压性断层；②上部为压性断层,下部也为压性断层。由于晚期张扭应力下切作用较弱,因此该断裂带下部地层主干断裂整体均表现为压性性质。SN4断裂带奥陶系上部地层只发育张性断层,下部地层中发育有张性断层、压性断层、复合断层。在后期构造应力的作用下,SN4断裂带中-下奥陶统地层主干断裂由南至北依次表现为走滑→张性→压性→张性→走滑→压性→张性。顺南地区鹰山组上段碳酸盐岩储层热液溶蚀作用以及硅质岩、方解石脉、石英脉、冰洲石和板状硬石膏等成岩矿物的生成是深成岩溶作用的重要证据。硅化作用较强,由自形、半自形石英晶体组成的硅质岩具有很好的岩石物性,有效孔隙度最高可达20%以上；硅化作用较弱或不发育的泥晶灰岩中,岩石物性受裂缝控制,围岩的有效孔隙度几乎为O。在埋藏阶段依次发育的主要成岩作用有：硅化作用、方解石胶结、白云石化作用；其中硅化作用和方解石胶结的发育与深部流体侵入有关,为主要的两种深成岩溶作用现象。地球化学分析结果表明,深成岩溶作用流体来源主要由两部分组成：一部分为与火成岩活动驱动的远端热液,代表矿物为高Y/Ho值、低Th/U值的硅化岩和低Y/Ho值、低La/Ho值的石英脉；另一部分为寒武系深部地层热卤水,代表矿物为高Th/U值、低Y/Ho值的层状硅质岩和高Y/Ho值的方解石脉。两种不同来源的流体在海西早期之后相继贯入顺南地区中-下奥陶统,由此发育大量深成岩溶作用。在加里东晚期-海西早期左旋走滑构造活动中,深成岩溶作用在SN4走滑断裂主干断裂带拉分区非常发育,拉分区形成的局部张性环境为深部流体的向上运移提供了非常便利的通道。精确刻画深成岩溶储层与差异构造演化的走滑断裂的空间展布关系表明,该地区深成岩溶作用有主次断裂、枝状输导、纵横结合、层状分布和花状形态的发育特征。主次断裂对深成岩溶作用的发育均具有积极的意义；深部热流体主要沿多级断裂向上枝状输导；深成岩溶作用在纵向上和横向上均有较好发育,横向上表现为沿层状分布;中-下奥陶统中断裂和深成岩溶具有非常好的空间匹配关系,在SN4井附近区域次级反转断裂与深成岩溶储集体成对发育。由于断层垂向上的输导作用远优于有效碳酸盐岩储集层的侧向输导作用,流体在向上运移的过程中,会优先选择有效开启的断裂进行输导,因此深成岩溶作用多发育在开启的断裂末端。尽管主干断裂遭受后期张扭应力作用改造的程度最大,但由于其与上部断层相通,不利于流体的保存,因此深成岩溶作用在主干断裂发育相对较弱；而在开启的侧向断裂,由于上部具有较好的碳酸盐岩盖层,封堵了深部热流体继续向上运移,使上升流体在该区域地层中发生热液蚀变作用；其中流体的侧向活动主要受横向次级断裂和先存渗透层的控制,先存物性较好的砂屑灰岩中的深成岩溶作用明显强于泥晶灰岩。总之,顺南地区中-下奥陶统走滑断裂与深成岩溶作用的耦合关系表现为：加里东晚期-海西早期,在张扭性应力作用下,SN4断裂带局部地区中-下奥陶统地层内早期正花状构造断裂发生构造反转,形成非常有利于流体运移的断裂输导体系；此时,基底之下的火成岩活动驱动的酸性流体,在流体势的作用下沿切穿基底的走滑断裂向上运移,进入中-下奥陶统与围岩发生不同程度的深成成岩作用；深部流体运移至开启的侧向断裂末端,受到上部上奥陶统盖层的封堵作用,流体停止向上运移,开始汇集；在中-下奥陶统,流体对围岩有充分的溶蚀作用时间,同时流体会选择先存渗透性较好的地层发生侧向运移,因此中-下奥陶统砂屑灰岩段发育丰富的热液蚀变作用,形成了良好的深成岩溶型储集体,成为深层-超深层油气勘探有利目标。