川東華鎣山地區(qū)長興組臺(tái)內(nèi)礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)及發(fā)育模式

胡忠貴，黎　榮，胡明毅，向小玲，秦　鵬，孫躍東

（1．長江大學(xué)沉積盆地研究中心，武漢430100；2．緊缺礦產(chǎn)資源湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢430100；3.新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆克拉瑪依834000）

川東華鎣山地區(qū)長興組臺(tái)內(nèi)礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)及發(fā)育模式

胡忠貴1，2，黎榮1，胡明毅1，向小玲3，秦鵬1，孫躍東1

（1．長江大學(xué)沉積盆地研究中心，武漢430100；2．緊缺礦產(chǎn)資源湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢430100；3.新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆克拉瑪依834000）

礁灘相帶是碳酸鹽巖油氣勘探的有利沉積相帶，摸清臺(tái)內(nèi)礁灘相帶的分布和演化規(guī)律，對(duì)川東地區(qū)臺(tái)地內(nèi)部油氣勘探具有重要意義。在對(duì)廣安華鎣山地區(qū)天池澗水溝剖面長興組生物礁灘進(jìn)行精細(xì)寫實(shí)和詳細(xì)研究的同時(shí)，對(duì)其礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了深入研究，精細(xì)刻畫出礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)育模式，指出礁灘體內(nèi)部有利儲(chǔ)層的分布規(guī)律。剖面上識(shí)別出了3期生物礁生長旋回，均由粒屑灘沉積的礁基和障積礁或骨架礁組成的礁核構(gòu)成，分別對(duì)應(yīng)于3個(gè)向上變淺的準(zhǔn)層序組，總體構(gòu)成加積—進(jìn)積型生物礁，其中第2期生物礁最為發(fā)育。各期生物礁生長旋回頂部的礁灘復(fù)合體白云石化作用強(qiáng)烈，有利于儲(chǔ)層形成。

臺(tái)內(nèi)礁灘；發(fā)育模式；澗水溝剖面；長興組；華鎣山地區(qū)

0　引言

近年來，川東及川東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量生物礁灘氣藏，特別是以普光、龍崗、元壩等為代表的以長興組礁灘相地層為儲(chǔ)層的大、中型氣田的發(fā)現(xiàn)，在中國南方海相碳酸鹽巖油氣的勘探中取得了重大突破，生物礁作為油氣儲(chǔ)集體也越來越受到人們的關(guān)注。川東地區(qū)長興組為碳酸鹽臺(tái)地沉積，礁灘體主要發(fā)育于臺(tái)地邊緣和臺(tái)內(nèi)高點(diǎn)。該區(qū)野外出露較好的生物礁灘剖面已發(fā)現(xiàn)的有盤龍洞、羊鼓洞、紅花、澗水溝和老龍洞等剖面點(diǎn)，為長興組礁灘的實(shí)地考察和礁灘儲(chǔ)層研究提供了豐富的資料。目前，國內(nèi)對(duì)臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)層的研究已較為精細(xì)和成熟［1-5］，臺(tái)內(nèi)礁灘一般不如臺(tái)緣礁灘的油氣儲(chǔ)集巖發(fā)育，分布零散，但臺(tái)內(nèi)沉積區(qū)的面積遠(yuǎn)比臺(tái)緣區(qū)大，因此其油氣儲(chǔ)集能力不可被輕視。臺(tái)內(nèi)礁灘地形復(fù)雜，控制因素多樣，使得目前對(duì)臺(tái)內(nèi)礁灘相的研究較少［6-7］。筆者擬以川東華鎣山地區(qū)典型臺(tái)內(nèi)礁灘剖面為例，精細(xì)解剖臺(tái)內(nèi)礁灘結(jié)構(gòu)及沉積特征，為進(jìn)一步開展井下臺(tái)內(nèi)礁灘儲(chǔ)層研究提供依據(jù)。

1　區(qū)域沉積背景及剖面概況

長興組沉積時(shí)期，四川盆地東部至中部地區(qū)以碳酸鹽臺(tái)地沉積為主。根據(jù)臺(tái)內(nèi)已知礁灘體分布與沉積相分析成果［8-10］，認(rèn)為在晚二疊世拉張背景下，臺(tái)地內(nèi)部出現(xiàn)拉張坳陷，并提出在四川盆地中部地區(qū)存在2個(gè)適合礁灘發(fā)育的地貌高帶：遂寧臺(tái)內(nèi)地貌高帶和廣安臺(tái)內(nèi)地貌高帶，認(rèn)為臺(tái)內(nèi)高帶之間可能為地貌低洼地區(qū)——蓬溪-武勝臺(tái)凹，其可延伸至方斗山構(gòu)造帶南段。根據(jù)沉積地貌特征將川東地區(qū)開闊臺(tái)地又劃分為3個(gè)沉積地貌單元：相對(duì)平坦水淺的臺(tái)坪區(qū)、相對(duì)低凹水深的臺(tái)凹區(qū)及二者之間的臺(tái)坪邊緣區(qū)（臺(tái)內(nèi)地貌高帶），礁灘具有沿臺(tái)坪邊緣帶發(fā)育的規(guī)律［11］。華鎣山地區(qū)澗水溝剖面位于臺(tái)地內(nèi)部地貌高帶，發(fā)育以臺(tái)內(nèi)礁灘為主的儲(chǔ)層類型（圖1）。

圖1　華鎣山地區(qū)剖面位置及區(qū)域巖相古地理背景Fig.1　Profile location and regional lithofacies paleogeography in Huayingshan area

華鎣山地區(qū)澗水溝剖面地理位置處于廣安市華鎣山旅游區(qū)東北部，交通比較便利。剖面出露的長興組發(fā)育完整，頂、底界線清楚，易于觀測，與下伏龍?zhí)督M和上覆下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組均為整合接觸。長興組剖面厚130.6 m，可以劃分為三段：一段為深灰色（含生物屑）泥—粉晶灰?guī)r夾燧石結(jié)核灰?guī)r，主要為低能沉積；二段以淺灰色生物礁灰?guī)r、生物屑灰?guī)r為主，局部由于白云石化作用可形成良好儲(chǔ)集巖，為主要儲(chǔ)層發(fā)育段；三段礁灘相灰?guī)r相對(duì)二段發(fā)育厚度要小，為次要儲(chǔ)層發(fā)育段（圖2）。

圖2　澗水溝剖面長興組沉積相和層序地層柱狀剖面Fig.2　Sedimentary facies and sequence stratigraphic columnar section of Changxing Formation in Jianshuigou section

2　沉積相及層序地層特征

通過對(duì)該剖面巖石學(xué)、古生物特征及區(qū)域沉積背景分析，認(rèn)為長興組早期，海平面迅速上升，發(fā)生海侵，該時(shí)期未形成臺(tái)地，表現(xiàn)為緩坡沉積模式［12］，以含生物屑泥晶灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r或含硅質(zhì)灰?guī)r等低能沉積為主；長興組中、晚期，水體開始變淺，區(qū)域上轉(zhuǎn)為開闊臺(tái)地沉積，臺(tái)內(nèi)礁灘較為發(fā)育。開闊臺(tái)地相可進(jìn)一步細(xì)分為臺(tái)內(nèi)礁、臺(tái)內(nèi)灘、潮下亞相。臺(tái)內(nèi)礁、灘亞相由淺灰色礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r及顆粒云巖組成；潮下亞相以含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等相對(duì)低能沉積為主（參見圖2）。

層序地層學(xué)理論是礁灘演化規(guī)律研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一。根據(jù)該剖面層序界面識(shí)別及區(qū)域?qū)有虻貙臃治觯?2-13］，將長興組劃分為2個(gè)三級(jí)層序（Sq1，Sq2），每個(gè)層序均可劃分為海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）。Sq1底界面為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M與長興組界面，二者之間為巖性—巖相轉(zhuǎn)換界面，界面之下為龍?zhí)督M煤系地層，界面之上為長興組底部斜坡相深灰色薄層狀含生屑泥晶灰?guī)r沉積。Sq2底界面位于長興組內(nèi)部，界面之下為一套淺灰色塊狀礁云巖，界面之上為淺灰色生屑灰質(zhì)云巖，界面附近具有局部暴露溶蝕作用的標(biāo)志。長興組臺(tái)內(nèi)礁沉積主要分布于三級(jí)層序高位體系域內(nèi)，尤以Sq1-HST最為發(fā)育。精細(xì)層序地層劃分表明：Sq1可細(xì)分為3個(gè)四級(jí)層序sq1，sq2和sq3；Sq2可細(xì)分為2個(gè)四級(jí)層序sq4和sq5（參見圖2）。

3　礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征

通過對(duì)礁灘體內(nèi)部巖性、生物組合特征的深入研究，不僅能識(shí)別出該礁灘體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，而且對(duì)于揭示其沉積環(huán)境演化、生物礁成因模式及有利儲(chǔ)層展布等都具有重要的意義。

3.1四級(jí)層序sq1礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)

sq1由第1～7層組成。sq1-TST由緩坡低能沉積構(gòu)成，代表水體較深環(huán)境，向上顏色變深，下部為褐灰色含生屑泥晶灰?guī)r，上部變?yōu)榛疑蜕罨疑肌⒑菔Y(jié)核泥晶灰?guī)r。sq1-HST自下而上依次由開闊臺(tái)地潮下中—厚層低能、深灰色生屑泥晶灰?guī)r（圖版Ⅰ-1～Ⅰ-2）至臺(tái)內(nèi)生屑灘塊狀、高能淺灰色生物屑灰?guī)r組成，向上生物碎屑含量增加、白云石化作用增強(qiáng)，發(fā)育有孔蟲、藻屑、腕足、棘皮及海綿碎屑（圖版Ⅰ-3）等，反映沉積水體變淺。該套層序主要在高位體系域發(fā)育臺(tái)內(nèi)生屑灘沉積，構(gòu)成了上覆生物礁沉積基底。

3.2四級(jí)層序sq2礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)

sq2由第8～9層組成。沉積礁灘復(fù)合體由2～3期臺(tái)內(nèi)礁—礁頂臺(tái)內(nèi)灘沉積構(gòu)成（白云石化作用普遍），主要為淺灰色障積-骨架礁云巖與生屑云巖互層，造礁生物有串管海綿，少量苔蘚蟲及水螅，串管海綿最大至6 cm，障積-骨架礁云巖原巖藻黏結(jié)結(jié)構(gòu)明顯，生屑含量多，主要由棘屑、腕足構(gòu)成。礁灘白云石化作用增強(qiáng)，可見礁晶洞構(gòu)造，大小為3～5 cm，方解石充填，普遍見殘余瀝青。骨架礁云巖中的不均勻白云巖含油氣性好于上部白云石化較強(qiáng)的灘相云巖。總體該層序的臺(tái)內(nèi)礁灘沉積向上規(guī)模增大，白云石化作用增強(qiáng)，反映了水動(dòng)力條件逐漸變強(qiáng)和水體逐漸變淺，以及生物礁逐漸繁盛的特征。

3.3四級(jí)層序sq3礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)

sq3由第10～11層組成。自下而上依次發(fā)育臺(tái)內(nèi)障積礁—骨架礁—臺(tái)內(nèi)生屑灘—臺(tái)內(nèi)障積礁沉積，向上白云石化作用增強(qiáng)，反映沉積水體變淺。下部的障積-骨架礁灰?guī)r，以塊狀串管海綿礁體為主，總體向上礁體規(guī)模增大，骨架礁造礁生物主要為串管海綿，叢生狀明顯，障積礁被古石孔藻包覆并黏結(jié)串管海綿（圖版Ⅰ-4～Ⅰ-5），附礁生物可見有孔蟲、腕足和菊石（圖版Ⅰ-6～Ⅰ-8）等。上部為淺灰褐色厚層至塊狀藻黏結(jié)生屑含灰云巖，向上白云石化作用增強(qiáng)，下部晶洞發(fā)育，最大可達(dá)0.8 m，下部瀝青少于上部，主要富集于晶洞、構(gòu)造縫、微裂縫、縫合線部位。

3.4四級(jí)層序sq4礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)

sq4由第12～14層組成。TST由臺(tái)內(nèi)灘生屑灰?guī)r構(gòu)成，而HST由白云石化強(qiáng)烈的障積礁灰?guī)r構(gòu)成。第12～13層下部為灰褐色塊狀棘屑云巖、障積-骨架礁云質(zhì)灰?guī)r，中部為塊狀藻黏結(jié)生屑灰質(zhì)云巖夾礁云質(zhì)灰?guī)r。頂面與上覆層間凹凸接觸；底部棘屑云巖瀝青浸染層（圖版Ⅰ-9～Ⅰ-10）；中上部殘留瀝青發(fā)育，沿晶洞、裂縫分布，接近頂部晶洞發(fā)育，垂直層面和斜交層面的晶洞大小可達(dá)30 cm，方解石充填，晶洞發(fā)育層厚0.5 m，晶洞圍巖為藻黏結(jié)云質(zhì)灰?guī)r；中部骨架礁灰質(zhì)云巖中發(fā)育1.00 m× 0.15 m規(guī)模的礁間水道，黃灰色白云巖充填棘屑。第14層為褐灰色塊狀障積礁灰質(zhì)白云巖。該層序總體上沉積水體較淺，自下而上表現(xiàn)為TST的臺(tái)內(nèi)生屑灘—HST的臺(tái)內(nèi)生物礁沉積特征，向上儲(chǔ)層物性變好。

3.5四級(jí)層序sq5礁灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)

sq5由第15～16層組成。為暴露生屑灘的云化生屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r（圖版Ⅰ-11～Ⅰ-12），頂部淡水溶蝕作用強(qiáng)烈；下部棘屑灰質(zhì)白云巖中晶洞發(fā)育，沿裂縫富含瀝青；上部為淺灰色中層粉細(xì)晶白云巖，見0.8 m的黃灰色薄層鮞?；屹|(zhì)云巖。該層序以云化臺(tái)內(nèi)顆粒灘沉積為主，構(gòu)成了下伏臺(tái)內(nèi)礁的礁頂沉積。

4　臺(tái)內(nèi)礁灘發(fā)育模式

晚二疊世長興組早期，天池澗水溝剖面所處地區(qū)為一套碳酸鹽緩坡沉積，隨著長興組中晚期相對(duì)海平面的不斷下降和區(qū)域同生斷裂的活動(dòng)，該區(qū)形成了一套發(fā)育于開闊臺(tái)地背景之上，且規(guī)模較大的加積—進(jìn)積型臺(tái)內(nèi)生物礁組合［14］。根據(jù)生物礁巖石特征、生物組合及沉積環(huán)境演化等，認(rèn)為長興組臺(tái)內(nèi)生物礁下伏的碳酸鹽巖為緩坡低能沉積（圖3）。剖面上識(shí)別出3期生物礁，發(fā)育于長興組2個(gè)三級(jí)層序高位體系域且相對(duì)海平面的下降期，總體上形成加積—進(jìn)積型生物礁組合。生物礁均依托一定的基底生長。在野外剖面上礁基和礁核是比較明顯的標(biāo)志之一，礁基一般呈層狀，而礁核呈塊狀。

圖3　澗水溝剖面臺(tái)內(nèi)礁灘演化模式Fig.3　Evolution model of intra-platform reef and shoal in Jianshuigou section

第1期生物礁不太發(fā)育（由第8～9層構(gòu)成），為造礁生物初期繁殖階段，常與礁灘體互層形成礁灘復(fù)合體，白云石化作用強(qiáng)烈。該套礁灘體發(fā)育于由第6～7層生屑灘組成的礁基之上，生屑灘的大量發(fā)育使沉積水體較淺，繼而在此基礎(chǔ)上形成生物礁?？傮w上，該期發(fā)育規(guī)模不大的礁灘復(fù)合沉積。

第2期生物礁是在第1期生物礁的基礎(chǔ)上持續(xù)發(fā)育（由第10～11層構(gòu)成），為造礁生物繁盛階段，由障積礁—骨架礁的沉積旋回組成，可以進(jìn)一步細(xì)分為2個(gè)次級(jí)旋回。第1個(gè)沉積旋回由第10層構(gòu)成，主要為礁灰?guī)r，以及海綿、苔蘚蟲等造礁生物，呈塊狀，厚度大，以骨架礁為主；第2個(gè)沉積旋回由第11層構(gòu)成，下部為臺(tái)內(nèi)生屑灘，上部為障積礁，白云石化作用強(qiáng)烈，代表沉積水體變淺、生物礁逐漸消亡的特征?？傮w上，該期生物礁最為發(fā)育，造礁生物類型及規(guī)模、沉積厚度等均發(fā)育較好。

第3期生物礁發(fā)育于Sq2高位體系域（由第13～14層構(gòu)成），下伏海侵體系域的臺(tái)內(nèi)生屑灘構(gòu)成礁基，主要為障積礁，但其造礁生物的種類沒有第2期豐富，礁巖厚度也變小。上覆云化生屑灘沉積構(gòu)成礁頂（15～16層）。

總體來看，生物礁的形成與沉積模式具有規(guī)律性。從固結(jié)基底開始，鈣質(zhì)海綿、水螅等造礁生物繁茂生長成礁，經(jīng)過波浪破壞、死亡、鈣質(zhì)藻類的黏結(jié)、重新生長等階段，形成厚層的骨架礁。骨架礁暴露水面后停止生長，在頂部形成塌積巖、粒屑灘和小規(guī)模的骨架礁。至此，長興組生物礁完成其演化。在全部的演化過程中，生物礁的生長速率大于相對(duì)海平面上升的速率，每個(gè)礁體演化的最終都因海侵而結(jié)束，而灘相沉積常構(gòu)成各生物礁旋回的礁基或礁頂部位。

5　結(jié)論

（1）華鎣山地區(qū)長興組生物礁屬于臺(tái)內(nèi)礁灘復(fù)合沉積體，發(fā)育于三級(jí)層序Sq1和Sq2高位體系域內(nèi)。剖面上共識(shí)別出3期礁灘發(fā)育旋回，均由粒屑灘沉積的礁基和障積礁或骨架礁組成的礁核構(gòu)成，分別對(duì)應(yīng)于3個(gè)向上變淺的準(zhǔn)層序組，總體構(gòu)成加積—進(jìn)積型生物礁。在3期礁灘沉積旋回中以第2期礁灘組合最為發(fā)育，進(jìn)一步劃分出2個(gè)進(jìn)積型的次級(jí)生長旋回，該期也構(gòu)成3期礁灘旋回的主體。

（2）華鎣山地區(qū)白云石化作用強(qiáng)烈，尤以各期生物礁生長旋回頂部的礁灘復(fù)合體最為明顯，發(fā)育大量溶蝕孔洞，常見炭化瀝青充填物，為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利部位。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：澗水溝剖面長興組臺(tái)內(nèi)礁灘典型沉積現(xiàn)象。1.殘余生物屑泥晶白云巖，5層，對(duì)角線長度0.32 mm（-）；2.含生物屑藻屑泥晶灰?guī)r，5層，對(duì)角線長度0.8 mm（-）；3.泥—亮晶生物屑灰?guī)r，6層，對(duì)角線長度0.8 mm（-）；4.淺灰色海綿礁灰?guī)r，串管海綿為主，體積分?jǐn)?shù)為30%左右，10層；5.淺灰色海綿礁灰?guī)r，骨架支撐狀，骨架孔洞發(fā)育，10層；6.附礁生物——菊石，10層；7.附礁生物——腕足，11層；8.生物碎屑海綿泥晶灰?guī)r，11層，對(duì)角線長度0.8 mm（-）；9.灰褐色溶孔棘屑云巖，瀝青充填溶孔，12層；10.殘余生物碎屑粉—細(xì)晶含灰白云巖，12層，對(duì)角線長度0.32 mm（-）；11.泥—亮晶海百合白云巖，15層，對(duì)角線長度0.8 mm（-）；12.碎裂狀泥晶生物碎屑海綿云質(zhì)灰?guī)r，16層，對(duì)角線長度0.8 mm（-）

（本文編輯：楊琦）

Internal structure and development model of intra-platform reef and shoal of Changxing Formation in Huayingshan area，eastern Sichuan

Hu Zhonggui1，2，Li Rong1，Hu Mingyi1，Xiang Xiaoling3，Qin Peng1，Sun Yuedong1
（1.Research Center of Sedimentary Basin，Yangtze University，Wuhan 430100，China；2.Hubei Collaborative Innovation Center for Strategic Mineral Resources，Wuhan 430100，China；3.Research Institute of Experiment and Detection，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，Xinjiang，China）

Reef and shoal facies is favorable sedimentary facies about carbonate rock oil and gas exploration.Clarifying the distribution and evolution of intra-platform reef and shoal facies is important for oil and gas exploration in intraplatform.Through a fine realistic and detailed profile study of reef of Changxing Formation in Jianshuigou section，Tianchi of Huayingshan area，this paper studied the characteristics of reef and shoal，depicted the internal structure and the development model of reef and shoal，and pointed out the distribution of favorable reservoir inside the reef. Three stages of growth cycles identified in profile are made up of reef base and baffling reef or reef skeleton deposited by grain debris beach，respectively corresponding to three upward shallowing parasequence groups，and they constituted aggradation-progradation reef.The second stage of reef is the most developed.The dolomitization of reef and shoal complex is strong in the top of growth cycle phases，and it is favorable for the reservoir formation.

intra-platformreefand shoal；development model；Jianshuigou profile；ChangxingFormation；Huayingshanarea

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0067-07

2015-06-03；

2015-07-28

國家自然科學(xué)基金“臺(tái)內(nèi)生物礁儲(chǔ)層非均質(zhì)性形成機(jī)制研究”（編號(hào)：41402090）和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“典型生物礁剖面儲(chǔ)層非均質(zhì)性精細(xì)研究”（編號(hào)：2014006）聯(lián)合資助

胡忠貴（1979-），男，博士，副教授，主要從事儲(chǔ)層沉積學(xué)方面的教學(xué)和科研工作。地址：（430100）湖北省武漢市蔡甸區(qū)大學(xué)路111號(hào)。E-mail：hzg1978@yangtzeu.edu.cn。