珠江口盆地珠一坳陷珠江—恩平組成巖相劃分

張靜蕾 曾偉 金民東 陳塵鐘 雨師

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

珠江口盆地珠一坳陷珠江—恩平組成巖相劃分

張靜蕾 曾偉 金民東 陳塵鐘 雨師

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

成巖相的劃分和命名至今尚無統(tǒng)一、明確的認識。通過對珠江口盆地珠一坳陷從淺層珠江組到深層珠海組、恩平組的成巖階段和成巖演化序列研究，首次以成巖階段（環(huán)境）、成巖作用種類、具體成巖作用類型對成巖相進行相、亞相、微相劃分，指出了各成巖微相的特征、發(fā)育控制因素和分布規(guī)律。

儲層 成巖階段 成巖相 微相劃分

0 引言

珠江口盆地在經(jīng)歷20多年的勘探后，淺層有利勘探目標已鉆探完畢，勘探重點轉(zhuǎn)向深層，但深層成巖作用強烈，儲層物性較差，如何劃分成巖相、如何在深層尋找有利儲層發(fā)育帶成為深層油氣勘探成功與否的關(guān)鍵。對于成巖相定義雖然不同研究者表述不一，但基本都涉及到成巖環(huán)境、成巖作用、成巖產(chǎn)物等內(nèi)容［1-3］，總的來看，認識分歧不是很大。但對成巖相的劃分原則和命名至今尚無統(tǒng)一、明確的認識，許多學(xué)者都提出了自己的意見和見解，集中看來可分為根據(jù)巖石礦物成分進行劃分［4-5］、根據(jù)主要成巖事件進行劃分［1，3，6-7］、根據(jù)成巖作用差異導(dǎo)致的現(xiàn)今孔滲條件進行劃分［8］、根據(jù)成巖環(huán)境進行劃分［2，9］。成巖相與沉積相一樣，應(yīng)該有亞相、微相的進一步劃分，這方面的研究報道還比較少。筆者擬用成巖階段（環(huán)境）來命名成巖相，如早成巖相、中成巖相、晚成巖相等；以某成巖階段大的成巖作用類型來命名亞相，如溶蝕亞相、膠結(jié)亞相、壓實亞相等；用具體的成巖作用來命名微相，如顆粒溶蝕微相、方解石膠結(jié)物溶蝕微相、石膏膠結(jié)微相等。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

珠一坳陷位于珠江口盆地北部坳陷帶中，為新生代古近紀開始發(fā)育的單旋回斷陷—坳陷盆地，其中自下而上發(fā)育恩平組、珠海組、珠江組等地層，恩平組為河流—湖泊陸相碎屑巖沉積，巖性上部為深灰色、灰黑色泥巖為主與淺灰、灰色粉砂巖不等厚互層夾薄煤層；下部為灰色、灰白色砂巖、含礫砂巖夾灰色泥巖。珠海組和珠江組均為河控型三角洲—濱岸的海陸交互相碎屑巖沉積，珠海組上部以灰色砂泥巖互層為特征，下段以淺灰色砂巖為主；珠江組中上部為深灰色大段泥巖夾砂巖，中下部主要為淺灰色灰質(zhì)砂巖，下部為大套淺灰色砂巖。恩平—珠海組埋深一般大于3000m，稱為深層；珠江組埋深一般小于3000m，稱為淺層。

2 成巖階段劃分及成巖演化序列

2.1 成巖階段劃分

根據(jù)樣品分析，按照SY／T5477-2003看，珠江組儲層成巖階段大多處于早成巖B亞期，少數(shù)處于中成巖A亞期；珠海組儲層一般處于中成巖A亞期，少數(shù)處于早成巖B亞期；恩平組儲層大多處于中成巖A亞期，少數(shù)處于中成巖B亞期。

2.2 成巖演化序列

儲層中各成巖階段發(fā)生的主要成巖作用類型見圖1，在早成巖B亞期，壓實作用強烈，無鐵方解石膠結(jié)作用，綠泥石環(huán)邊和菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)作用發(fā)

育，有弱的石英加大。在中成巖A亞期，壓實作用減弱，壓溶作用增強。由于有機質(zhì)成熟，產(chǎn)生大量有機酸和CO2［10］，溶蝕作用強烈。該亞期晚期，高嶺石、石英和鐵方解石膠結(jié)物發(fā)育，并出現(xiàn)石膏膠結(jié)物。在中成巖B亞期，石膏膠結(jié)物發(fā)育，石英加大進一步增強，高嶺石膠結(jié)物、鐵方解石膠結(jié)物繼續(xù)發(fā)育。

圖1 成巖作用階段劃分與成巖演化序列圖

3 成巖相劃分及特征

通過大量的巖心觀察和薄片鑒定，結(jié)合掃描電鏡、X—衍射、陰極發(fā)光、包裹體、有機地球化學(xué)等分析數(shù)據(jù)，研究層段儲層共劃分為兩種成巖相、6種成巖亞相、7種成巖微相，各成巖相的巖石學(xué)特征及孔隙特征見表1。

3.1 早成巖相

早成巖相發(fā)生在埋藏較淺的有機質(zhì)未成熟—半成熟的成巖環(huán)境中，可進一步劃分為弱成巖、早期膠結(jié)和早期壓實3個亞相。

3.1.1 弱成巖亞相

成巖作用弱，巖石疏松，未成巖（圖2A）。鏡下觀察顆粒多為點接觸，偶見少量早期無鐵方解石膠結(jié)物斑塊，個別石英有微弱加大現(xiàn)象，零星見有鱗片狀高嶺石充填粒間，膠結(jié)物總量小于1%。儲層原生粒間孔隙很發(fā)育，面孔率為25.11%。

3.1.2 早期膠結(jié)亞相

可進一步分為方解石膠結(jié)、綠泥石環(huán)邊膠結(jié)和菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)3個微相。

1）方解石膠結(jié)微相

成巖作用以強烈的早期方解石膠結(jié)作用為特征

（圖2B），方解石膠結(jié)物含量一般在25%左右。這種方解石膠結(jié)物不含鐵，在陰極射線照射下發(fā)亮紅光，形成時間早，5個樣品包裹體均一溫度小于70℃，并常見其夾于松散的弱成巖亞相之間。由于大量早期無鐵方解石膠結(jié)物對原生粒間孔隙的嚴重充填，儲層孔隙不發(fā)育，僅見有少量粒間孔、生物體腔孔和溶?？?，且連通性很差，平均面孔率為4.66%。

表1 成巖相劃分及特征表

2）綠泥石環(huán)邊膠結(jié)微相

主要成巖作用為綠泥石環(huán)邊膠結(jié)（圖2C、2D），其他成巖作用很弱，巖石較疏松，半固結(jié)。綠泥石環(huán)邊膠結(jié)物含量一般在2%左右，偶見少量早期方解石膠結(jié)物斑塊，未被綠泥石環(huán)邊包裹的石英顆粒有出現(xiàn)加大的現(xiàn)象。環(huán)邊狀綠泥石膠結(jié)物一般為早成巖階段的產(chǎn)物，在顆粒接觸處仍有分布。它對原生粒間孔隙的保護有重要意義，因為它能有效地防止石英增生，延緩石英的膠結(jié)［11-12］，因此該成巖微相儲層孔隙較發(fā)育，平均面孔率為22.69%，以原生粒間孔隙為主，少見粒內(nèi)溶孔。

3）菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)微相

主要成巖作用為微晶菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)（圖2E），其他成巖作用很弱，巖石較疏松，半固結(jié)。微晶菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)物含量一般在3%左右，未被菱鐵礦包裹的石英顆粒有出現(xiàn)加大的現(xiàn)象。菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)物形成時間早，在顆粒接觸處仍有大量分布。與綠泥石環(huán)邊一樣，它也能阻止石英加大，保護原生粒間孔隙［11］，因此該成巖微相儲層孔隙也較發(fā)育，平均面孔率為21%，以原生粒間孔隙為主，少見粒內(nèi)溶孔。

3.1.3 早期壓實亞相

主要的成巖作用為壓實作用，其他成巖作用很弱（圖2F）。對于雜基或塑性巖屑含量高的巖石，早期壓實作用就能使原生粒間孔隙迅速減少，巖層很快處于封閉系統(tǒng)［13］，孔隙水交換能力弱，造成其他成巖作用很難發(fā)生或很微弱。由于泥質(zhì)雜基或塑性巖屑含量高，壓實作用強烈，儲層孔隙不發(fā)育，平均面孔率為6%，主要為雜基內(nèi)微孔。

3.2 中成巖相

中成巖相發(fā)生在埋藏較深的有機質(zhì)低成熟—高成熟的成巖環(huán)境中，可進一步劃分為溶蝕、溶蝕—膠結(jié)和緊密壓實3個亞相。

圖2 珠一坳陷碎屑巖典型成巖相特征圖

3.2.1 溶蝕亞相

根據(jù)被溶蝕的物質(zhì)組分，可進一步劃分為顆粒溶蝕、方解石膠結(jié)物溶蝕、雜基溶蝕等微相，研究層段主要為顆粒被溶蝕，因此僅劃分出顆粒溶蝕一個微相。顆粒溶蝕微相成巖作用以長石顆粒的強烈溶蝕為特征（圖2G），膠結(jié)、充填物少，有少量的鐵方解石、高嶺石膠結(jié)物，含量小于1%，石英加大較弱，石英膠結(jié)物含量在1.5%左右。該微相儲層物性較好，原生孔隙和次生孔隙平均面孔率分別為8.98%和8.22%，總面孔率達17.2%。

3.2.2 溶蝕—膠結(jié)亞相

顆粒溶蝕作用較強烈，但石英、高嶺石、鐵方解石、硬石膏等晚期膠結(jié)物也較發(fā)育，根據(jù)膠結(jié)物類型，可進一步劃分為顆粒溶蝕—硅泥質(zhì)膠結(jié)、顆粒溶蝕—硅鈣質(zhì)膠結(jié)和顆粒溶蝕—硅膏質(zhì)膠結(jié)3個微相。

1）顆粒溶蝕—硅泥質(zhì)膠結(jié)微相

成巖作用以長石顆粒的溶蝕作用及石英和高嶺石的膠結(jié)作用為主（圖2H、2I）。長石顆粒溶蝕后，如果孔隙水交換不暢，或埋深進一步增加，很容易造成石英和高嶺石的沉淀，2個摩爾的長石經(jīng)溶蝕后將產(chǎn)生1個摩爾的高嶺石和4個摩爾的石英［14-15］。根據(jù)189個石英膠結(jié)物樣品包裹體均一溫度數(shù)據(jù)，80%的樣品均一溫度為100～130℃，主要形成溫度與有機質(zhì)成熟或溶蝕作用溫度范圍一致，表明石英和高嶺石膠結(jié)的主要物質(zhì)來源為長石的溶蝕。該成巖微相石英膠結(jié)物和高嶺石膠結(jié)物平均含量分別為4.6%和2.13%，儲層物性較差，原生孔隙和次生孔隙平均面孔率分別為5.94%和5.69%，總面孔率為11.63%。

2）顆粒溶蝕—硅鈣質(zhì)膠結(jié)微相

成巖作用以長石顆粒的溶蝕作用及硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)作用為主（圖2J），溶蝕作用后出現(xiàn)了較強的石英加大，之后又有較多的鐵方解石膠結(jié)物。石英膠結(jié)物含量平均為3.73%，鐵方解石膠結(jié)物含量平均為4.13%。該微相儲層物性差，原生孔隙和次生孔隙平均面孔率分別為4.65%和4.85%，總面孔率為9.5%。

3）顆粒溶蝕—硅膏質(zhì)膠結(jié)微相

成巖作用以長石顆粒的溶蝕作用及硅質(zhì)和膏質(zhì)膠結(jié)作用為主（圖2K），溶蝕作用后出現(xiàn)了較強的石英加大，之后又有較多的硬石膏膠結(jié)物。石英膠結(jié)物和硬石膏膠結(jié)物含量分別為4.65%和5.63%，其他膠結(jié)物少。該微相儲層物性差，原生孔隙和次生孔隙平均面孔率分別為5.42%和3.23%，總面孔率為8.65%。

3.2.3 緊密壓實亞相

主要的成巖作用為壓實作用，其他成巖作用很弱（圖2L）。相當(dāng)于早期壓實亞相的進一步壓實壓溶，由于埋藏更深，壓實壓溶作用更強烈，巖石孔隙更不發(fā)育，平均面孔率為3.77%。這種成巖亞相主要見于雜基或塑性巖屑含量高的巖石中。

4 結(jié)論

1）根據(jù)成巖作用階段劃分標準，珠一坳陷珠江組儲層成巖階段主要處于早成巖B亞期，珠海組和恩平組儲層主要處于中成巖A亞期，少數(shù)處于中成巖B亞期。

2）淺層珠江組儲層主要為早成巖相，包括弱成巖、早期膠結(jié)和早期壓實3個亞相，早期膠結(jié)亞相又分為方解石膠結(jié)、綠泥石環(huán)邊膠結(jié)和菱鐵礦環(huán)邊膠結(jié)3個微相。深層珠海組和恩平組儲層主要為中成巖相，包括溶蝕、溶蝕—膠結(jié)和緊密壓實3個亞相，溶蝕—膠結(jié)亞相又分為顆粒溶蝕—硅泥質(zhì)膠結(jié)、顆粒溶蝕—硅鈣質(zhì)膠結(jié)和顆粒溶蝕—硅膏質(zhì)膠結(jié)3個微相。

［1］陳彥華.成巖相—儲集體預(yù)測的新途徑［J］.石油實驗地質(zhì)，1994，16（3）：274-280.

［2］裘懌楠，薛叔浩.中國陸相油氣儲集層［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：165-169.

［3］許懷先，陳麗華.石油地質(zhì)實驗測試技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：166-171.

［4］Aleta A. Mineralogical descriptions of the bentonite in Balamban， Cebu Province, Philippines［J］. ClayScience, 2000，11（3）：299-316.

［5］Liu Jia, Han Chunrui, Wu Jianzheng, et al. The geo?chemical evidence for the meteoric diagenesis in Pleisto?cene reef limestones of Xisha Islands, South China Sea［J］.Aeta Sedimentologica Sinica， 1998，16（4）：71-77.

［6］申艷，謝繼容，唐大海，等.四川盆地中西部上三疊統(tǒng)須家河組成巖相劃分及展布［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2006，29（3）：21-25.

［7］張莊，曾偉，楊西燕，等.蜀南地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組成巖相劃分［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報，2006，28（6）：13-16.

［8］鄒才能，陶士振，周慧，等.成巖相的形成、分類與定量評價方法［J］.石油勘探與開發(fā)，2008，35（5）：526-540.

［9］樓章華，蔡希源.松遼盆地北東區(qū)扶楊油層孔隙流體地球化學(xué)與砂巖成巖相研究［J］.地質(zhì)學(xué)報，2002，76（4）：557-564.

［10］Surdam.R.C. Organic-inorganic interaction and sand?stone diagenesis［J］. AAPGBull，1989，73（1）：356-361.

［11］Heald.M.T.and Larese.R.E.Influence of coating on quartz cementation.Diagenesis of sandstone:cement-po?rosity relationships［A］.SEPM reprint series，1979，No9：75-93.

［12］Edward.D.P,Richard.E.L.and Milton.T.H.Clay coats: Occurrence and relevance to preservation of porosity in sandstones.Origin,diagenesis,and petrophysics of clay minerals in sandstones［A］.SEPM special publication，1992，No47：241-254.

［13］Stonecipher.S.A.and May.J.A.Facies controls on early diagenesis:Wilcox Group,Texas Gulf Coast.Prediction of reservoir quality through chemical modeling［A］. AAPG Memoir，1990，No49：25-43.

［14］Michael.J.H and James.R.B.Volumetric relations be?tween dissolved plagioclase and kaolinite in sandstones: implications for aluminum mass transfer in the San Joa?quin basin,California.Origin,diagenesis,and petrophys?ics of clay minerals in sandstones［A］.SEPM special publication，1992，No47：111-153.

［15］Knut.B.and Per A.Clay minerals in north sea sand?stones.Origin,diagenesis,and petrophysics of clay min?erals in sandstones［A］.SEPM special publication，1992，No47：74-79.

（編輯：盧櫟羽）

B

2095-1132（2014）03-0005-04

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.03.002

修訂回稿日期：2014－05－21

本文得到四川省重點學(xué)科建設(shè)項目“礦產(chǎn)普查與勘探”（編號：SZD0414）的資助。

張靜蕾（1987－），女，碩士研究生，研究方向為沉積與儲層地質(zhì)。E-mail：373545227@qq.com。