龍門山地區(qū)泥盆系平驛鋪組砂巖儲(chǔ)層特征與評(píng)價(jià)

鄒濤 鄭榮才 曹宏 王昌勇

摘 要：文章以四川盆地龍門山地區(qū)下泥盆統(tǒng)平驛鋪組為研究對(duì)象，以儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)為目的。在實(shí)測(cè)剖面和詳細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，運(yùn)用薄片鑒定、掃描電鏡等測(cè)試技術(shù)手段，按照主要儲(chǔ)集空間類型進(jìn)行分類討論，研究礦物組分以及成巖作用和成巖演化模式對(duì)儲(chǔ)層的控制作用，分析碎屑巖儲(chǔ)層復(fù)雜空隙的成因及其控制因素并對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：石英砂巖；成巖作用；孔隙結(jié)構(gòu)；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)屬于四川盆地龍門山臺(tái)緣凹陷東北段唐王寨向斜的西北翼，總體上出露良好[1，5]。下泥盆統(tǒng)平驛鋪組為一套巨厚層石英砂巖，屬前濱到近濱以及 湖環(huán)境，可見豐富的楔狀交錯(cuò)層理、水平層理、砂紋層理。平驛鋪組上超于泥盆系基底的千枚巖地層之上，主要為一套海陸過渡相沉積，發(fā)育包括河控三角洲、浪控三角洲和河口灣（潮控三角洲）等在內(nèi)的沉積體系，沉積構(gòu)造豐富[2，3，6]。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

該套沉積物雖然沉積相（微相）類型眾多，但主要為一套粉-細(xì)粒石英砂巖，局部含少量泥巖屑[2，4]。該套石英砂巖顆粒多呈鑲嵌狀接觸，非常致密。大部分石英砂巖中的石英顆粒分選和磨圓都非常好，常含有較多的鋯石和電氣石，這些重礦物常呈紋層狀沿層理面富集（圖1A、B）。

3 成巖作用特征

3.1 壓實(shí)作用

研究區(qū)僅泥盆系地層厚度就超過4500m，平驛鋪組位于泥盆系下部，如果算上上覆石炭系-三疊系地層，該套石英砂巖沉積后的最大埋深超過5000m，在上覆地層的巨大壓力之下，該套石英砂巖壓實(shí)程度較強(qiáng)，碎屑顆粒多呈凹凸-縫合線接觸（圖1A）。

3.2 膠結(jié)作用

平驛鋪組石英砂巖遭受了強(qiáng)烈的膠結(jié)作用，但膠結(jié)物類型較為單一，主要為硅質(zhì)膠結(jié)物，以石英次生加大邊的形式出現(xiàn)。但由于強(qiáng)烈的壓實(shí)-壓溶作用，很多石英顆粒變形嚴(yán)重，多呈鑲嵌狀接觸，因此充填于顆粒間縫隙的硅質(zhì)膠結(jié)物數(shù)量相對(duì)較少（圖1C）。除此以外，該套石英砂巖中還發(fā)育少量粘土礦物膠結(jié)物，主要為伊利石，多呈片絲狀集合體充填于殘存的極少量的粒間孔隙之中（圖1D）。

3.3 破裂作用

該套石英砂巖處于龍門山前緣，遭受了強(qiáng)烈的構(gòu)造隆升和擠壓，劈理較為發(fā)育，但巖石薄片中微裂縫卻較為少見（圖1E）。

A：細(xì)粒石英砂巖，含少量泥巖屑，重礦物電氣石、鋯石較多，少量不透明礦物，石英次生加大膠結(jié)。單偏光（-）；B：細(xì)粒石英砂巖，分選和磨園好，石英次生加大膠結(jié)，含較多電氣石、鋯石重礦物，重礦物呈紋層狀分布富集。正交光（+）；C：含鐵質(zhì)中-粗粒石英砂巖，石英85～88%，硅質(zhì)巖屑5～7%，顆粒的分選性中等，磨圓度很好，雜基含量5～6%，偶見鐵泥質(zhì)同生礫石，次生加大和鐵質(zhì)混合膠結(jié)。正交光（+）；D：細(xì)粒石英砂巖，石英顆粒之間呈緊密鑲嵌狀接觸，片絲狀伊利石充填于粒間孔隙中。SEM；E：灰色細(xì)粒石英砂巖，無障壁海岸前濱微相砂體中發(fā)育的平行層理.F：細(xì)粒石英砂巖，石英呈鑲嵌狀接觸，僅發(fā)育極少量貼粒縫和晶間微孔，SEM。

圖1 平驛鋪組成巖作用圖

4 成巖演化模式

平驛鋪組石英砂巖成巖作用種類相對(duì)簡(jiǎn)單，各成巖作用表現(xiàn)的均較為強(qiáng)烈，砂巖中石英碎屑顆粒多呈凹凸接觸甚至縫合線接觸，碎屑顆粒變形嚴(yán)重，粘土礦物種類單一，幾乎權(quán)為伊利石，說明該套石英砂巖已處于晚成巖階段。

早成巖階段A期～中成巖階段A期，平驛鋪組石英砂巖經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓實(shí)-壓溶作用，導(dǎo)致石英碎屑顆粒變形，這一過程一直持續(xù)到構(gòu)造抬升之前。與強(qiáng)烈的壓溶作用相伴生的是石英的次生加大，硅質(zhì)膠結(jié)物擠占了殘余粒間孔隙的大部分空間。粘土礦物的膠結(jié)作用在中成巖階段最為強(qiáng)烈，但隨著埋深的不斷加大，粘土礦物逐漸向伊利石轉(zhuǎn)化（圖2），并且隨著壓實(shí)強(qiáng)度的增大和石英的次生加大，伊利石最終被擠壓至殘存的極小的粒間孔隙之中（圖1D），導(dǎo)致該套石英砂巖進(jìn)一步致密化，幾乎不發(fā)育粒間孔隙。主要考慮對(duì)儲(chǔ)層物性影響最大的主要成巖作用類型，將該套砂巖劃分為強(qiáng)壓實(shí)-硅質(zhì)膠結(jié)成巖相。

5 孔隙類型

平驛鋪組石英砂巖通過鑄體薄片進(jìn)行分析，基本看不到任何孔隙。對(duì)該套砂巖樣品進(jìn)行掃描電鏡分析，也僅能夠看見極少量貼?？p和晶間微孔（圖1F），說明該套砂巖極為致密，可視為致密石英砂巖非儲(chǔ)層。

6 儲(chǔ)層成因機(jī)理分析

該套石英砂巖主要為濱岸或河口灣沉積，其下為志留系千枚巖，其上為關(guān)山坡組、白柳坪組大套濱岸或三角洲沉積。由于上覆地層缺乏碳酸鹽巖的保護(hù)，隨著地層埋深不斷加大，砂巖壓實(shí)壓溶作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化。同時(shí)，伴隨石英的次生加大，粘土礦物逐漸被擠壓至殘余的粒間極小空間，導(dǎo)致儲(chǔ)集空間進(jìn)一步減小，該套砂巖基本不具備儲(chǔ)集性能。

7 結(jié)束語

該套沉積物雖然沉積相類型眾多，但主要為一套粉-細(xì)粒石英砂巖，局部含少量泥巖屑。通過對(duì)砂巖樣品進(jìn)行掃描電鏡分析，也僅能夠看見極少量貼?？p和晶間微孔，說明該套砂巖極為致密。由于儲(chǔ)層致密化。同時(shí)，伴隨石英的次生加大，粘土礦物逐漸被擠壓至殘余的粒間極小空間，導(dǎo)致儲(chǔ)集空間進(jìn)一步減小，該套砂巖基本不具備儲(chǔ)集性能。

參考文獻(xiàn)

[1]張立軍.四川龍門山地區(qū)下泥盆統(tǒng)平驛鋪組的遺跡化石[J].古生物學(xué)報(bào)，2013，52（1）：86-95.

[2]鄭榮才.龍門山平驛鋪組沉積體系及旋回層序研究[J].沉積學(xué)報(bào)，1997，15（3）：1-7.

[3]成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.四川龍門山泥盆紀(jì)地層古生物及沉積相[M].北京：地質(zhì)出版社，1988：1-176.

[4]劉文均，陳源仁，鄭榮才，等.四川龍門山泥盆系（Ⅱ）層序地層[M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1996：1-128.

[5]童崇光.四川盆地構(gòu)造演化與油氣富集[M].北京：地質(zhì)出版社，1992：10-34.

[6]林文球.四川龍門山平驛鋪組沉積環(huán)境及U形蹼狀構(gòu)造潛穴探討[J].礦物巖石，1986，6（3）：121-130.

作者簡(jiǎn)介：鄒濤，在讀成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院碩士研究生。