鄂西渝東地區(qū)震旦系燈影組古巖溶作用特征

（中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

沉積·儲(chǔ)層

鄂西渝東地區(qū)震旦系燈影組古巖溶作用特征

盛賢才，郭戰(zhàn)峰，胡曉鳳

（中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

鄂西渝東地區(qū)中寒武統(tǒng)蒸發(fā)巖類蓋層之下的震旦系燈影組海相巖溶地層是我國(guó)南方的重要勘探目的層。基于野外地質(zhì)調(diào)查、系統(tǒng)薄片觀察以及地球化學(xué)資料，認(rèn)為這一地區(qū)存在桐灣運(yùn)動(dòng)兩個(gè)幕次的隆升過(guò)程以及相關(guān)的古巖溶作用。在燈影組上部和中部分別形成了1個(gè)和2個(gè)洞縫帶，其充填作用規(guī)律性強(qiáng)，以化學(xué)沉淀充填為主。上部洞縫帶依次被泥晶白云石、微晶白云石以及粉晶至粗晶白云石三期充填，而中部的兩個(gè)洞縫帶依次被泥晶白云石、微晶白云石、纖狀白云石以及粒狀白云石四期充填。初步認(rèn)為這些充填物發(fā)育與否主要受下滲的飽和碳酸鹽流體的流動(dòng)路徑、流速等因素控制，殘存孔隙是現(xiàn)今儲(chǔ)集層的主要儲(chǔ)集空間。燈影組古巖溶型儲(chǔ)層應(yīng)是今后這一地區(qū)油氣勘探中需要關(guān)注的重點(diǎn)之一。

上震旦統(tǒng)；燈影組；巖溶作用；鄂西地區(qū)；渝東地區(qū)

1 概況

四川盆地資陽(yáng)、威遠(yuǎn)、高石梯等地區(qū)的震旦系燈影組是已知天然氣工業(yè)氣流發(fā)現(xiàn)層系，其中威遠(yuǎn)、資陽(yáng)、川東南以及南江一帶的燈影組均見(jiàn)風(fēng)化殼巖溶［1－4］，與之有關(guān)的溶蝕孔縫盡管遭受晚期充填等成巖改造，但殘留部分經(jīng)過(guò)進(jìn)一步埋藏溶蝕改造后形成相對(duì)孤立的溶蝕孔洞縫，構(gòu)成燈影組重要的儲(chǔ)集空間。鄂西渝東地區(qū)地處四川盆地東緣，是探索下古生界尤其是震旦系燈影組含油氣性的重要地區(qū)之一，由于與桐灣運(yùn)動(dòng)有關(guān)的表生期古巖溶不僅可以在該區(qū)形成與之相關(guān)的儲(chǔ)層，而且還可能形成油氣早期側(cè)向運(yùn)移的主要通道，因此這一地區(qū)燈影組的古巖溶作用一直是石油地質(zhì)工作者關(guān)注的主要方面之一。該區(qū)絕大部分地區(qū)燈影組深埋地腹，僅彭水縣廖家槽有燈影組出露，鉆井資料較少，鉆達(dá)（穿）燈影組的探井僅廖廖幾口（利1井、李2井、鄂參1井等）（圖1），有關(guān)桐灣運(yùn)動(dòng)及其對(duì)燈影組影響的研究較少涉及。郭戰(zhàn)峰等［5］認(rèn)為研究區(qū)利1井震旦系燈影組四段、二段上部的兩套溶蝕孔洞層與古巖溶作用有關(guān)；張林等［6］認(rèn)為研究區(qū)彭水廖家槽震旦系燈影組與寒武系之間存在起伏不平的沉積間斷面，且見(jiàn)與暴露有關(guān)的溶蝕孔洞；包漢勇等［7］亦認(rèn)為研究區(qū)存在古巖溶作用，但改造的深度和規(guī)模有限。

圖1 研究區(qū)位置與晚震旦世燈影期沉積相帶劃分示意圖

本次基于彭水廖家槽、鶴峰白果坪等剖面的野外地質(zhì)調(diào)查，彭水廖家槽、鶴峰白果坪、利1井的大量薄片觀察，以及彭水廖家槽地球化學(xué)分析資料等認(rèn)為,桐灣運(yùn)動(dòng)對(duì)這一地區(qū)的上震旦統(tǒng)燈影組影響較大，發(fā)生過(guò)較強(qiáng)的溶蝕作用，這對(duì)該區(qū)燈影組儲(chǔ)層特征的深化研究以及油氣的勘探具有重要意義。

2 古巖溶形成的地質(zhì)背景

鄂西渝東地區(qū)隸屬揚(yáng)子板塊，中元古代晚期的晉寧運(yùn)動(dòng)形成板塊基底，在南華紀(jì)至中三疊世以克拉通盆地沉積充填為主，晚三疊世至侏羅紀(jì)為前陸盆地充填演化階段，早燕山期后至今為隆升剝蝕階段。研究區(qū)及周緣重要區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及不整合包括：震旦紀(jì)的桐灣運(yùn)動(dòng)造成震旦系內(nèi)部及寒武系與震旦系之間的不整合；志留紀(jì)晚期的廣西運(yùn)動(dòng)造成志留系與上覆石炭系之間的不整合；石炭紀(jì)末的云南運(yùn)動(dòng)造成石炭系與上覆二疊系之間的不整合；中二疊世末的東吳運(yùn)動(dòng)形成了中二疊統(tǒng)與上二疊統(tǒng)之間的不整合；中三疊世晚期的印支運(yùn)動(dòng)造成中三疊統(tǒng)與上三疊統(tǒng)之間的不整合；侏羅紀(jì)晚期的寧鎮(zhèn)運(yùn)動(dòng)致使研究區(qū)及周緣褶皺隆升，且奠定了現(xiàn)今區(qū)域構(gòu)造的格架。

研究區(qū)上震旦統(tǒng)燈影組的下伏地層為下震旦統(tǒng)陡山沱組，上覆地層為下寒武統(tǒng)水井沱組，主要見(jiàn)于少量鉆井以及燕山期以來(lái)強(qiáng)烈隆起與剝蝕區(qū)。燈影組以晶粒白云巖、殘余砂屑、鮞粒白云巖和藻紋層白云巖為主，屬潮坪和小型淺灘相沉積。上揚(yáng)子地區(qū)震旦紀(jì)古地理背景研究［8］表明這一時(shí)期為緩坡碳酸鹽臺(tái)地，結(jié)合研究區(qū)鉆井、露頭綜合分析，筆者認(rèn)為研究區(qū)利川—彭水一線的燈影組應(yīng)屬碳酸鹽淺緩坡沉積，該線以西屬內(nèi)緩坡沉積（圖1），兩個(gè)沉積相帶均處于古地理高部位，易受桐灣運(yùn)動(dòng)影響而產(chǎn)生暴露剝蝕與古巖溶作用，該線以東的李2井—咸2井—鄂參1井區(qū)為深緩坡臺(tái)地沉積，處于古地理相對(duì)較低部位。

3 古巖溶作用的確定

本文將“古巖溶作用”特指為：沉積物成巖后較長(zhǎng)時(shí)間暴露地表，受地表水、地下水作用而發(fā)生的溶蝕充填，而不包括(準(zhǔn))同生期、埋藏期的的溶蝕及充填作用；其產(chǎn)物主要包括風(fēng)化殘積物、（充填的）孔洞層等，常表現(xiàn)出特有的巖石學(xué)特征以及地球化學(xué)特征。古巖溶研究一般采用巖心（露頭）觀察、巖石（鑄體）薄片、掃描電鏡等方法，地球化學(xué)中的穩(wěn)定同位素方法已得到普遍應(yīng)用。研究區(qū)燈影組古巖溶作用的確定主要基于如下幾方面的證據(jù)。

3.1 證據(jù)1——溶蝕洞縫帶集中發(fā)育

對(duì)鄂西渝東地區(qū)利1井薄片的觀察表明，在燈影組上部和中—下部，溶蝕洞、溶蝕縫等集中發(fā)育于三個(gè)層段（分別為4 470～4 516 m、4 686～4 824 m和4 915～5043m井段），鉆厚分別為46m、138m和128m?；趲r石學(xué)觀察，上部的1個(gè)洞縫發(fā)育帶與中部的2個(gè)洞縫發(fā)育帶充填物差別明顯，因此應(yīng)分屬于兩期溶蝕作用。此外，彭水廖家槽剖面（位置見(jiàn)圖1）燈影組中部亦發(fā)育溶蝕洞縫層，大致相當(dāng)于利1井中部的溶蝕洞、溶蝕縫。溶蝕作用多不受組構(gòu)控制，為非組構(gòu)選擇性溶蝕，從而區(qū)別于以組構(gòu)選擇性溶蝕為特征的（準(zhǔn)）同生溶蝕作用。

此次露頭與系統(tǒng)薄片觀察結(jié)果顯示，溶蝕洞、縫出現(xiàn)在一定部位，即距燈影組頂部暴露面不遠(yuǎn)（35 m內(nèi)）或距燈影組中部含泥白云巖段（風(fēng)化殼）不遠(yuǎn)，暗示了這具有與地表水、地下水溶蝕分帶性相一致的特征。

3.2 證據(jù)2——碳氧同位素值負(fù)偏移

大氣淡水與巖石的相互作用，會(huì)使不整合面之下碳酸鹽巖δ13C及δ18O值具有較背景值負(fù)偏的變化趨勢(shì),并具有δ13C負(fù)偏移變化范圍較小而δ18O負(fù)偏移變化范圍較大的特點(diǎn)［9］。彭水廖家槽剖面燈影組頂部2塊白云巖的碳、氧同位素分析結(jié)果表明：δ13C值在0.710‰～1.227‰（PDB，下同），平均0.969‰；δ18O值在-7.405‰～-6.203‰，平均值-6.804‰。這些區(qū)間值和平均值與高科1井（川中地區(qū)）［10］、丁山1井（川東南地區(qū)）［11］的相似；與鄰區(qū)宜昌四溪剖面燈影組上部（即白馬沱段）［12］比較，碳氧穩(wěn)定同位素負(fù)向偏移明顯，反映了巖溶面之下富含輕同位素的大氣淡水與碳酸鹽巖進(jìn)行水-巖作用的地球化學(xué)響應(yīng)。而對(duì)同一剖面燈影組中部洞縫帶中3塊白云巖樣品碳氧同位素分析結(jié)果顯示：δ13C值在1.625‰～4.535‰，δ18O值在-8.783‰～-4.065‰，與高科1井的相似；與鄰區(qū)宜昌棺材崖剖面中同層系（即蛤蟆井段［12］）相比，δ18O穩(wěn)定同位素負(fù)向偏移極為明顯，這同樣反映了與古巖溶有關(guān)的穩(wěn)定同位素的地球化學(xué)響應(yīng)特征。

3.3 證據(jù)3——洞縫充填具規(guī)律性

鄂西渝東一帶（利1井）燈影組上部的1層溶蝕洞、溶蝕縫集中發(fā)育帶與燈影組中下部的2層溶蝕洞、溶蝕縫集中發(fā)育帶均被不同結(jié)晶程度的白云石等充填物所充填，充填物差別明顯。燈影組上部洞縫帶有三期充填物，由早期到晚期依次為泥晶白云石、微晶白云石、粉細(xì)晶白云石。而燈影組中部的兩個(gè)洞縫帶可見(jiàn)四期充填物，依次為泥晶白云石、微晶白云石、纖狀白云石以及粉細(xì)晶白云石。彭水廖家槽剖面燈影組中部的溶蝕洞穴中白云石充填物與四川威遠(yuǎn)—資陽(yáng)等地的相似，共同特點(diǎn)是纖狀白云石充填物（構(gòu)成葡萄狀花邊）發(fā)育，這類充填物一般認(rèn)為與淡水作用有關(guān)［13］。

3.4 證據(jù)4——存在滲流粉砂

在利1井上震旦統(tǒng)燈影組三個(gè)洞縫發(fā)育層上部，少量樣品中可見(jiàn)滲流粉砂（圖2），有時(shí)隱約可見(jiàn)層理，其成因與桐灣運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致燈影組暴露剝蝕以及淡水淋濾形成的非溶解性細(xì)粒物質(zhì)順溶蝕改造的孔、洞、縫下滲有關(guān)，在孔洞縫之間連接部位，下滲速率相對(duì)變緩，導(dǎo)致細(xì)粒物質(zhì)發(fā)生機(jī)械堆積，可形成波狀起伏外形以及流水層理。

圖2 研究區(qū)燈影組溶縫中充填的滲流粉砂

3.5 證據(jù)5——巖溶風(fēng)化殼

在鄂西渝東地區(qū)東緣鶴峰白果坪（位置見(jiàn)圖1），可見(jiàn)震旦系燈影組頂面起伏不平，并出現(xiàn)鐵鋁質(zhì)風(fēng)化殼。利1井鉆達(dá)燈影組近頂部時(shí)未取心，測(cè)井資料顯示距震旦系頂0～4m以及距震旦系頂8～18m處自然伽馬（GR）呈現(xiàn)出相對(duì)高值，顯示為含泥的特征（圖3），而系統(tǒng)的巖屑薄片觀察顯示兩個(gè)井段的白云巖較純，主要為泥晶白云巖、粉晶白云巖。

圖3 研究區(qū)震旦系燈影組頂部桐灣第Ⅱ幕巖溶模式圖

測(cè)井資料與巖屑薄片觀察不太一致，這一現(xiàn)象如果用古巖溶作用產(chǎn)物解釋則較為合理，即燈影組頂部4m為古巖溶作用改造后白云巖礫石與鐵鋁質(zhì)風(fēng)化殘積物等的混合物，而井段8～18m處則可能是白云巖溶洞中出現(xiàn)上覆地層的泥質(zhì)充填物所致。巖屑薄片觀察所見(jiàn)僅代表了燈影組頂部古巖溶改造后的殘留巖塊或基巖，自然伽馬測(cè)井結(jié)果則是古巖溶改造后的綜合效應(yīng)，高伽馬值段之下18.5m即是燈影組最上部的溶蝕洞縫發(fā)育段，暗示風(fēng)化殼與表生巖溶潛流帶存在關(guān)系。利1井震旦系燈影組頂部古風(fēng)化殼特征大體可以與其鄰區(qū)鶴峰白果坪或資陽(yáng)一帶燈四段頂部對(duì)比［2］，它們與桐灣運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕有關(guān)。

此外，研究區(qū)利1井測(cè)井資料顯示：井深4644.5m（距震旦系頂206.5 m）～4 651.5m段亦為一相對(duì)高伽馬值段，亦顯示出含泥的特征。而巖屑薄片觀察表明這一井段以不含泥質(zhì)的粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖為主。兩者的不一致，仍然可以用古巖溶作用的產(chǎn)物來(lái)解釋，即代表了古巖溶作用形成的鐵鋁質(zhì)殘積物與基巖的混合物，大體可以與上揚(yáng)子地區(qū)資陽(yáng)一帶資2井、資4井中風(fēng)化殘積角礫巖相比較［2］，古巖溶作用與桐灣運(yùn)動(dòng)第Ⅰ幕有關(guān)，該高伽馬值段之下34.5m即為洞縫發(fā)育段，亦暗示了風(fēng)化殼與表生巖溶潛流帶的關(guān)系。相似的高伽馬值段還見(jiàn)于與鄂西渝東區(qū)相鄰的江漢平原簰深1井，該井高伽馬值段厚約3m①?gòu)埌貥?，郭?zhàn)峰，盛賢才，等.中揚(yáng)子地區(qū)地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)與選區(qū)［R］.中石化江漢油田分公司，2012.，稍有不同的是簰深1井高伽馬值段之下即為溶蝕洞、溶蝕縫發(fā)育段。

4 古巖溶作用特點(diǎn)討論

上揚(yáng)子地區(qū)上震旦統(tǒng)燈影組大體可分為四段，其中二段多為“葡萄狀”或“雪花狀”構(gòu)造發(fā)育的白云巖，三段為貧藻段，四段為富硅段。研究區(qū)利1井、廖家槽剖面燈影組中下部溶蝕洞、溶蝕縫中纖狀白云石充填物發(fā)育，形成“葡萄狀花邊”構(gòu)造，應(yīng)與上揚(yáng)子地區(qū)燈影組二段相當(dāng)。研究區(qū)燈影組上部硅質(zhì)條帶發(fā)育，大致相當(dāng)于上揚(yáng)子地區(qū)的燈影組四段；研究區(qū)燈影組上部“富硅段”與“葡萄狀花邊”構(gòu)造發(fā)育之間的白云巖，則應(yīng)與上揚(yáng)子地區(qū)的燈影組三段（即貧藻段）相當(dāng)。

桐灣運(yùn)動(dòng)在上揚(yáng)子地區(qū)可分為兩幕，形成了燈影組二段與三段之間以及燈影組四段與寒武系之間的兩個(gè)巖溶暴露面［10、14］，研究區(qū)利1井、廖家槽剖面資料表明：桐灣運(yùn)動(dòng)對(duì)燈影組的影響大致也可以和上揚(yáng)子區(qū)對(duì)比。經(jīng)歷了早期膠結(jié)、壓實(shí)等早期成巖作用之后，晚震旦世中期桐灣運(yùn)動(dòng)第Ⅰ幕導(dǎo)致早期地層的剝蝕，形成了以利1井、廖家槽為代表的中部古巖溶面以及之下的兩層洞縫發(fā)育層。相似的古巖溶作用面以及洞縫發(fā)育層，還見(jiàn)于研究區(qū)以東的江漢平原簰深1井一帶。

從研究區(qū)及周緣相當(dāng)層位的洞縫發(fā)育特點(diǎn)來(lái)看，巖溶作用主要沿早期裂縫進(jìn)行，因此影響深度較大，且伴隨潛水面的變化，可形成多個(gè)與潛流帶有關(guān)的洞縫集中發(fā)育帶。晚震旦世末，受桐灣運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕的影響，研究區(qū)再一次抬升，導(dǎo)致燈影組遭受區(qū)域性剝蝕以及淡水溶蝕，距震旦系頂約100m內(nèi)再一次出現(xiàn)了與潛流帶有關(guān)的洞縫發(fā)育層（圖3），從鄰區(qū)與古巖溶有關(guān)洞縫發(fā)育特點(diǎn)來(lái)看，這應(yīng)是具有區(qū)域性的，由于出現(xiàn)了較多具有和溶蝕洞穴相同充填物的溶縫，可以認(rèn)為這期巖溶作用發(fā)生前應(yīng)有裂縫存在。地表淡水沿裂縫等下滲并在潛流帶形成具有一定分布范圍的洞縫層后，近地表以及淺埋藏階段的化學(xué)沉淀為主的充填作用導(dǎo)致了洞縫帶的儲(chǔ)集空間有較大程度的喪失。

5 溶蝕孔洞縫中化學(xué)充填物的特征

溶蝕洞縫的儲(chǔ)集性能取決于是否被充填，只有半充填或未充填的溶蝕洞縫才可能是有效儲(chǔ)層。識(shí)別洞縫充填物，進(jìn)而揭示其充填規(guī)律是研究古巖溶儲(chǔ)層的關(guān)鍵?；诙跷饔鍠|地區(qū)鉆井、野外露頭的薄片觀察，燈影組中與古巖溶有關(guān)的溶蝕孔、洞、縫中，充填物主體以化學(xué)沉淀充填為主，充填期次性明顯，每一期之間呈現(xiàn)充填結(jié)構(gòu)的特征。其中，燈影組上部的溶蝕洞縫帶中的充填物與燈影組中下部的充填物有所不同。主要差別在于上部洞縫帶的充填物主要為不同粒級(jí)的結(jié)晶白云石，而燈影組中下部的兩層洞縫帶充填物除不同粒級(jí)的結(jié)晶白云石外，還出現(xiàn)纖狀白云石。

5.1 燈影組上部溶蝕洞縫帶中的三期充填物

利1井震旦系燈影組的化學(xué)充填物主要出現(xiàn)在距燈影組頂部35~81 m的溶蝕洞縫帶中，可分為三期：即第1期為泥晶白云石，第2期為微晶白云石，第3期為粉晶—粗晶的亮晶白云石。

第1期泥晶白云石充填物主要沿溶孔、溶洞或溶縫的基巖邊緣分布，近等厚狀（圖4a）或不均勻狀，厚度較大時(shí)該期充填物呈現(xiàn)出多孔狀特征（圖4b），局部可以填滿整個(gè)孔、洞，在較大的洞穴或溶縫中發(fā)育時(shí)可呈游離狀分布。從產(chǎn)狀、成分以及充填次序來(lái)看，該期充填物應(yīng)該是在燈影組頂部的溶蝕孔、洞、縫形成之后，由于地表水下滲過(guò)程中逐漸達(dá)到碳酸鹽過(guò)飽和，從而在潛流帶附近溶洞、溶縫物理?xiàng)l件（如壓力）發(fā)生變化的情形下，泥晶白云石快速沉淀下來(lái)，而大型洞穴中游離狀分布的多孔狀泥晶白云石，其形成可能相似于現(xiàn)代洞穴中石鐘乳、石筍，泥晶白云石發(fā)育與否受碳酸鈣飽和流體的流動(dòng)路徑控制。

第2期微晶白云石充填物在第1期泥晶白云石發(fā)育之后形成，結(jié)晶相對(duì)較粗，顏色相對(duì)較淺，有少部分微晶白云石則直接圍繞溶蝕洞（縫）邊緣的基巖上向洞（縫）內(nèi)生長(zhǎng)。該期充填物在溶蝕洞縫中可呈環(huán)狀分布（圖4c），但絕大部分洞縫中見(jiàn)其發(fā)育于洞穴的一側(cè)，且洞縫之間的連通部位厚度通常較大（圖4d），向洞、縫中央方向充填時(shí)一般呈波狀起伏或圓弧狀外貌。從充填物產(chǎn)狀、成分、外形分析，微晶白云石是流動(dòng)的碳酸鹽過(guò)飽和地下水在潛流帶中晶出所致，充填物的波狀外形正是潛流帶流體流動(dòng)時(shí)白云石晶出的結(jié)果，而其發(fā)育程度受潛流帶流速影響顯著，溶蝕洞縫之間的連通部位流體受阻，流速慢，充填物則相對(duì)發(fā)育。此外，微晶白云石發(fā)育與否受重力的影響也極為明顯：垂直或斜交水平面的溶洞（縫）的斷面上該期充填物多見(jiàn)于洞（縫）的一側(cè)；而在平行于水平面的洞（縫）斷面上，微晶白云石則大致呈環(huán)狀分布。另外，微晶白云石發(fā)育與否無(wú)疑還受流動(dòng)路徑的影響，即在第2期充填物形成期間，流體流動(dòng)路徑中晶出白云石后經(jīng)常得到補(bǔ)充導(dǎo)致充填物相對(duì)發(fā)育，而非流體流動(dòng)路徑中由于無(wú)飽和碳酸鹽流體的補(bǔ)充，必定導(dǎo)致微晶白云石化學(xué)沉淀物不發(fā)育。

第3期粉晶—粗晶白云石充填物廣泛分布溶蝕孔、洞、縫中，晶體潔凈明亮，可見(jiàn)其形成于第2期微晶白云石之后，但亦見(jiàn)其直接形成于基巖或第1期充填物之上，具明顯的充填結(jié)構(gòu)(圖4a、4b、4c、4d)。部分樣品中可見(jiàn)有1期白云石脈體晚于第1、2期充填物，但明顯早于3期充填物，顯示第3期粉細(xì)晶白云石形成之前有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。由于粉—細(xì)晶白云石或者充填于早期化學(xué)充填物形成之后的殘余空間，或者完全充填溶蝕孔、洞、縫，因此是儲(chǔ)集空間難以最終保存下來(lái)的主要原因之一。

5.2 燈影組中下部溶蝕孔洞縫中的四期充填物

利1井以及彭水廖家槽剖面震旦系燈影組中，充填物主要見(jiàn)于中下部洞縫帶中溶蝕孔、洞、縫內(nèi)，依據(jù)充填物特征則可以將充填期次劃分為四期。

第1期泥晶白云石充填物此類充填僅在少部分樣品中見(jiàn)到，且主要見(jiàn)于洞縫發(fā)育帶下部，一般多呈等厚狀環(huán)繞溶蝕洞穴或溶縫邊緣充填（圖4e，4f），其間可夾一層或數(shù)層顏色稍淺的泥晶白云石，形成微細(xì)圈層構(gòu)造（圖4f），一般厚度不大。從成分及其在洞縫帶的發(fā)育位置分析，該期充填物可能是溶蝕洞、縫形成后，流經(jīng)滲流帶的下滲淡水達(dá)到飽和導(dǎo)致白云石在洞縫帶快速晶出的結(jié)果，其發(fā)育與否與飽和碳酸鹽流體流動(dòng)路徑有關(guān)。

第2期微晶白云石充填物此類充填物也僅在少部分樣品中看到，一般圍繞第1期泥晶白云石充填，但厚度變化較大，在洞穴變窄處的厚度相對(duì)較大。從成分以及分布來(lái)看，微晶白云石的成因，推測(cè)與第1期泥晶白云石相似，即洞縫帶淡水下滲過(guò)程中碳酸鹽逐漸過(guò)飽和，隨著壓力減小和CO2的釋放，導(dǎo)致微晶白云石的晶出。與第1期不同的是，白云石晶出速度稍緩，從而導(dǎo)致晶出晶體較第1期稍大。

第3期纖狀白云石充填物即葡萄花邊纖狀白云石，因其立體形態(tài)似葡萄、剖面形態(tài)似花邊而得名，可以在第2期微晶白云石充填物之后形成（圖4f），但大部分樣品中此類充填則直接圍繞溶孔、溶洞及溶縫的邊緣發(fā)育，且厚度變化較大，有較多樣品中的溶蝕洞縫幾乎全為此類充填物。此外，纖狀白云石充填物可以呈現(xiàn)多期次充填特點(diǎn)，因而表現(xiàn)為多圈層的纖狀白云石沿溶孔、溶洞及溶縫中分布，這是儲(chǔ)層孔隙減小的重要化學(xué)結(jié)晶充填作用，充填后的殘余空間是現(xiàn)今震旦系燈影組儲(chǔ)層內(nèi)的主要儲(chǔ)集空間之一。纖狀白云石充填廣泛見(jiàn)于威遠(yuǎn)—資陽(yáng)等地的燈影組洞縫充填物中，具有低Fe2+、低Mn2+、低Sr2+的特征，以及δ13C在0‰值附近和δ18O偏負(fù)值的特征，這些現(xiàn)象均與淡水作用有密切關(guān)系［9］。研究區(qū)應(yīng)與之相似，在洞縫帶淡水下滲過(guò)程中，碳酸鹽逐漸過(guò)飽和，隨著壓力減小以及CO2的釋放，導(dǎo)致微晶白云石的晶出，在充填物形成過(guò)程中可能有海水的參與，其發(fā)育與否與滲流帶、潛流帶流體流動(dòng)路徑有關(guān)。

第4期粒狀白云石充填物廣泛分布于各種次生孔隙中，具明顯的充填組構(gòu),晶體干凈明亮,半自形為主，一般在第3期纖狀白云石充填之后充填殘余孔隙，部分洞縫中可全為粉細(xì)晶白云石，這也是洞縫帶儲(chǔ)集空間減小的一種重要化學(xué)結(jié)晶充填作用。一般認(rèn)為，粒狀白云石與纖狀白云石常常相伴出現(xiàn)，具有低Fe2+、低Mn2+、低Sr2+、以及δ13C在0‰值附近和δ18O偏負(fù)值的特征，它也與淡水作用密切［9］，其形成與富含12C和16O地表下滲淡水有關(guān)，但形成時(shí)期較晚。

圖4 利1井燈影組溶蝕洞縫中化學(xué)沉淀充填物

6 石油地質(zhì)意義

研究區(qū)震旦系燈影組之上發(fā)育下寒武統(tǒng)泥巖直接蓋層以及中寒武統(tǒng)較厚蒸發(fā)巖類間接蓋層，而印支期以來(lái)的構(gòu)造改造較弱，因而具較好的保存條件。此外，鉆井及露頭還揭示研究區(qū)燈影組見(jiàn)較多瀝青，表明該區(qū)發(fā)生過(guò)規(guī)模性油氣聚集。正因如此，震旦系燈影組作為勘探目的層一直備受關(guān)注。四川盆地威遠(yuǎn)、資陽(yáng)等地的油氣勘探實(shí)踐表明：與古巖溶有關(guān)的洞縫帶是氣層賦存的主要層段，一般在距震旦系頂100m的范圍內(nèi)，此次通過(guò)對(duì)研究區(qū)燈影組儲(chǔ)層的進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)與震旦紀(jì)桐灣運(yùn)動(dòng)有關(guān)的兩期古巖溶作用以及與之相關(guān)的洞縫發(fā)育帶，盡管遭受較強(qiáng)的后期化學(xué)沉淀充填作用，但經(jīng)測(cè)井解釋，部分洞縫帶仍為儲(chǔ)層段。此外，研究區(qū)烴源供給主要來(lái)自其東南的湘鄂西烴源巖發(fā)育區(qū)，與桐灣運(yùn)動(dòng)有關(guān)的不整合面及儲(chǔ)層還可能是油氣早期側(cè)向運(yùn)移的主要通道之一，因此它們對(duì)研究區(qū)成藏的影響應(yīng)是今后勘探評(píng)價(jià)的重要關(guān)注內(nèi)容之一。

7 結(jié)語(yǔ)與討論

（1）晚震旦世中期和末期的桐灣運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)發(fā)生了兩次抬升作用，導(dǎo)致震旦系燈影組發(fā)生了暴露、剝蝕以及淡水淋濾，形成了與潛流帶有關(guān)的三個(gè)洞縫發(fā)育帶以及兩個(gè)風(fēng)化殼層。

（2）現(xiàn)有的鉆井、露頭資料顯示，與古巖溶有關(guān)的洞縫發(fā)育帶以化學(xué)沉淀充填為主，規(guī)律性明顯：上部洞縫帶依次為泥晶白云石、微晶白云石以及粉晶至粗晶白云石充填；中部的兩個(gè)洞縫帶依次為泥晶白云石、微晶白云石、纖狀白云石以及粒狀白云石充填。充填物總體形成于潛流帶。

（3）現(xiàn)有資料顯示，盡管與古巖溶有關(guān)的洞縫帶充填作用較強(qiáng)，但測(cè)井解釋仍為儲(chǔ)集層，與燈影組古巖溶有關(guān)的洞縫發(fā)育帶是研究區(qū)油氣勘探需要關(guān)注的主要儲(chǔ)層類型之一。

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編輯：趙國(guó)憲

Paleokarstification Characteristics of Sinian Dengying Formation in Western Hubei-Eastern Chongqing Area

Sheng Xiancai,Guo Zhanfeng,Hu Xiaofeng

The thick Sinian Dengying marine dolostone karst reservoir overlaid by Middle Cambrian evaporate rock is the important target of exploration in the western Hubei-eastern Chongqing area.Two episodes of tectonic uplifting and karstification related with Tongwan movement occurred in this area,which brought in one and two fracture-cave zones respectively in the upper and middle parts of Dengying Formation.These fracture-cave zones are dominantly filled with regular chemical precipitation,including the fillings of micritic dolomite,dolomicrite,fine-coarse crystalline dolomite in the upper part and the fillings of micritic dolomite,dolomicrite,nematodolomite and granular dolomite in the middle part.It is indicated that the development of fillings is influenced by flowing paths and rates of the leaking saturated carbonate fluid,and the residual secondary pores provide space for the present reservoirs.

Upper Sinian;Dengying Formation;Karstification;Western Hubei;Eastern Chongqing

TE122.2+3

A

2013-02-18；改回日期：2013-06-27

本文受國(guó)家科技重大專項(xiàng)專題“中揚(yáng)子地區(qū)海相層系油氣成藏條件與勘探評(píng)價(jià)（二期）”（編號(hào)：2011ZX05005-003-004）資助

盛賢才：1965年生，碩士，高級(jí)工程師，主要從事沉積儲(chǔ)層以及石油地質(zhì)綜合研究。通信地址：430223湖北省武漢市東湖高新區(qū)大學(xué)園路18號(hào)；電話：（027）52307260；E-mail:315609025@qq.com

10.3969/j.issn.1672-9854.2014.02.005

1672-9854(2014)-02-0032-07

Sheng Xiancai：male,MSc,Senior Geology Engineer.Add:Research Institute of Exploration and Development, SINOPEC Jianghan Oilfield Branch Company,Wuhan,Hubei,430223,China