塔河六七區(qū)鷹山組-巴楚組混積特征研究

葛毓柱，鐘建華，毛毳

（中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

塔河六七區(qū)鷹山組-巴楚組混積特征研究

葛毓柱，鐘建華，毛毳

（中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

受加里東期-海西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及持續(xù)海平面升降變化影響，塔河油田六七區(qū)沉積環(huán)境復(fù)雜多變，中下奧陶統(tǒng)鷹山組和下石炭統(tǒng)巴楚組發(fā)育陸屑-碳酸鹽混積巖。結(jié)合巖心、薄片及測(cè)井資料綜合分析，混積巖據(jù)混積強(qiáng)度分為混積型碳酸鹽巖、混積型碎屑巖、高度混積巖。據(jù)沉積背景及沉積特征，混積巖成因類(lèi)型可分為巖溶穿插再沉積型（巖溶型）和相緣漸變型（相變型）。其中，混積型碳酸鹽巖和混積型碎屑巖為巖溶成因，高度混積巖為相變成因。此外，混積巖儲(chǔ)集空間發(fā)育，儲(chǔ)集類(lèi)型主要包括原生粒間孔、次生溶蝕孔縫和構(gòu)造裂隙，巖溶型混積巖較相變型混積巖儲(chǔ)集性能較好。混積巖孔縫中見(jiàn)含油顯示，相關(guān)油氣意義值得進(jìn)一步研究。

塔河油田六七區(qū)；鷹山組-巴楚組；混積特征

作為一種沉積機(jī)理特殊而常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象，混積巖具重要沉積意義，可為區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、沉積動(dòng)力學(xué)、沉積速率、海平面變化、古氣候、物源及相互間協(xié)調(diào)演化關(guān)系提供依據(jù)。同時(shí)，該類(lèi)沉積中具良好的油氣生、儲(chǔ)、蓋組合，為油氣勘探有利區(qū)域。塔河油田六七區(qū)中下奧陶統(tǒng)鷹山組和下石炭統(tǒng)巴楚組沉積時(shí)期，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和海平面變化等因素影響［1］，沉積環(huán)境復(fù)雜多變，沉積類(lèi)型多樣，發(fā)育混積巖沉積，付美燕等對(duì)塔西巴楚-麥蓋提地區(qū)混積巖進(jìn)行過(guò)研究［2］。對(duì)其進(jìn)行分析有助于研究區(qū)復(fù)雜沉積現(xiàn)象及沉積特征的解釋?zhuān)由顚?duì)混積作用的理解和認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔河油田位于塔里木盆地戈壁荒漠之中，與天山南端相鄰，地處新疆庫(kù)車(chē)和輪臺(tái)間，構(gòu)造位置屬塔里木盆地阿克庫(kù)勒凸起南部斜坡區(qū)，北靠阿克庫(kù)勒凸起，南接滿加爾坳陷，東西兩側(cè)分別與草湖凹陷、哈拉哈塘凹陷相鄰（圖1-a）。塔河油田六七區(qū)位于塔河油田西北部，位于庫(kù)車(chē)縣境內(nèi)。加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)長(zhǎng)期抬升經(jīng)受風(fēng)化剝蝕作用，造成地層普遍缺失。鉆井資料揭示，研究區(qū)缺失上奧陶統(tǒng)、志留—泥盆系、上石炭統(tǒng)、中上侏羅統(tǒng)。受地層抬升剝蝕作用影響，研究區(qū)奧陶—石炭系僅發(fā)育中下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組、中下奧陶統(tǒng)鷹山組、中奧陶統(tǒng)一間房組，下石炭統(tǒng)巴楚組，其中一間房組僅見(jiàn)于七區(qū)，一間房組尖滅線以南（圖1-b）。奧陶系及下石炭統(tǒng)巴楚組沉積演化史見(jiàn)圖2。

圖1 研究區(qū)地理位置（a）及地層分布（b）Fig.1 Location of the research area（a）and the strata distribution（b）

圖2 塔河油田沉積相及沉積演化圖Fig.2 Sedimentary facies as well as evolution of Tahe Oilfield

2 混積巖沉積特征

前人對(duì)混積巖的定義和分類(lèi)意見(jiàn)不統(tǒng)一［1，3-8］。關(guān)于混積巖定義的問(wèn)題，集中在以下兩個(gè)方面：①混積巖成分。國(guó)外混積巖定義為碳酸鹽與硅質(zhì)碎屑的混合，而國(guó)內(nèi)定義為碳酸鹽與陸源碎屑的混合。近年來(lái)，混積巖含義進(jìn)一步延伸為碳酸鹽、陸源碎屑、硅酸鹽、硫酸鹽、火山碎屑等的混積［5］；②成巖作用后的混積作用形成的巖性是否能夠定義為混積巖。混積巖分類(lèi)方面，Mount、楊朝青及沙慶安、張雄華、付美燕等分別提出不同分類(lèi)方案。總結(jié)前人研究經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合本區(qū)研究特征，將混積巖定義為碳酸鹽與陸源碎屑的混合，并認(rèn)為碳酸鹽巖成巖后經(jīng)歷巖溶等風(fēng)化作用和陸源碎屑充填形成的巖性也是混積巖。因?yàn)槠湫纬赏渌旆e巖一樣經(jīng)歷了地表風(fēng)化、搬運(yùn)及埋藏成巖作用?；旆e巖有廣義、狹義之分［9-10］。狹義混積巖指碳酸鹽組分與陸源碎屑組分的混合（同一層內(nèi)）；廣義混積巖涵概狹義混積巖，包括碳酸鹽巖與陸源碎屑巖間的互層、夾層、零星分布等。區(qū)內(nèi)兩種混積巖均有發(fā)育。本區(qū)廣義混積巖在中下奧陶統(tǒng)鷹山組表現(xiàn)為碳酸鹽巖與狹義混積物交互沉積，如下石炭統(tǒng)巴楚組表現(xiàn)為泥灰?guī)r、泥巖、砂巖互層沉積（圖2）。由于組成、產(chǎn)狀及測(cè)井響應(yīng)的不同，據(jù)付美燕分類(lèi)方案［2］，本區(qū)狹義混積巖可分為以下3類(lèi)：

Ⅰ類(lèi)（混積型碳酸鹽巖）巖心中見(jiàn)發(fā)育溶蝕碳酸鹽角礫，大小不一，分選磨圓差，顆粒支撐，溶蝕角礫間為陸源碎屑物質(zhì)所充填（圖3-a）。鏡下可見(jiàn)，碳酸鹽巖角礫為亮晶膠結(jié)內(nèi)碎屑灰?guī)r，呈次棱角-次圓狀，具一定的溶蝕磨圓邊緣，顆粒間被石英粉砂巖和細(xì)碎的碳酸鹽巖顆粒充填，并被亮晶方解石膠結(jié)（圖3-b）。其中碳酸鹽成分含量78%，顆粒直徑最大超出鏡下測(cè)量范圍，石英含量18%，平均粒徑40 μm。測(cè)井特征，GR值明顯增大，一般大于16 API；RS、RD值明顯減小，小于100 Ω.m，三者測(cè)井曲線段表現(xiàn)為箱型；CNL有擴(kuò)徑顯示；AC見(jiàn)明顯波動(dòng)，具箱型形態(tài)（圖4-a）。

Ⅱ類(lèi)（高度混積巖）巖心中碳酸鹽巖中見(jiàn)明顯黑色碎屑巖顆粒（圖3-c）。鏡下碳酸鹽巖中不見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為碳酸鹽巖顆粒和硅質(zhì)顆粒高度混合，碳酸鹽成分含量為49%，主要為泥晶組成內(nèi)碎屑，呈細(xì)砂大小，平均粒徑120 μm，具分選、磨圓（圖3-d）。其中硅質(zhì)顆粒包括石英和燧石，含量約30%。石英為粉砂大小，平均粒徑90 μm，分選中等，具一定磨圓，而燧石為細(xì)砂-中砂大小，粒徑變化100～1 000 μm，分選、磨圓差，呈明顯棱角狀，硅質(zhì)顆粒一定方向排列。測(cè)井方面，GR呈漏斗型-箱型，平均值90 API；RS、RD呈鐘型，值明顯變小，小于40 Ω.m；CNL具擴(kuò)徑現(xiàn)象；AC呈漏斗型，波動(dòng)明顯，一般大于55 μs/ft（圖4-b）。

圖3 研究區(qū)混積作用產(chǎn)物巖心、鏡下特征Fig.3 Core and slice character of mixed depositon product in the research area

Ⅲ類(lèi)（混積型碎屑巖）巖心為灰黃色粉砂巖。鏡下主體為粉砂級(jí)石英顆粒，含有泥晶灰屑和海綠石（圖3-e，f）。其中，石英顆粒含量60%，具一定的分選、磨圓，平均粒徑約100 μm，碳酸鹽成分含量約20%。測(cè)井特征，GR值明顯增大，呈鋸齒狀箱型，平均值54 API；RS、RD值明顯減小，箱型顯示，一般小于20 Ω.m；CNL顯示明顯擴(kuò)徑；AC值增大，箱型，一般大于70 μs/ft（圖4-c）。

3 混積巖成因類(lèi)型及沉積環(huán)境

針對(duì)混積巖成因模式，前人提出多種分類(lèi)方案（表1）［4，6，9，11，12］。結(jié)合研究區(qū)混積巖沉積特征及成因，本文采用張雄華的分類(lèi)方案，將本區(qū)混積類(lèi)型分為巖溶穿插再沉積型（簡(jiǎn)稱(chēng)巖溶型）和相緣漸變沉積混合型（簡(jiǎn)稱(chēng)相變型）兩類(lèi)，并結(jié)合沉積環(huán)境對(duì)混積巖成因進(jìn)行了模式分析（圖5，6）?，F(xiàn)對(duì)研究區(qū)混積巖成因類(lèi)型及相關(guān)沉積環(huán)境詳介如下：

巖溶型指碳酸鹽巖由于古巖溶作用出現(xiàn)眾多的細(xì)小裂隙，大量陸源碎屑物質(zhì)順裂隙穿插侵入，隨裂隙加寬增多而導(dǎo)致坍塌，造成陸源碎屑物質(zhì)和碳酸鹽巖的混合。在該類(lèi)混合沉積中，碳酸鹽巖通常為角礫，與陸源碎屑物質(zhì)有較明顯的界限［11］。中下奧陶統(tǒng)鷹山組時(shí)研究區(qū)主要為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積［13］，據(jù)沉積特征進(jìn)一步分為灘間海亞相和臺(tái)內(nèi)淺灘亞相。灘間海位于正常浪基面以下，水深較大，海水能量較低，沉積物以泥晶灰?guī)r為主，并見(jiàn)介形蟲(chóng)類(lèi)、三葉蟲(chóng)類(lèi)、腕足類(lèi)等生屑，生屑含量變化大；臺(tái)內(nèi)淺灘發(fā)育于臺(tái)地地勢(shì)較高處，受水流和波浪作用，海水能量較強(qiáng)，沉積物以顆?；?guī)r為主，粒屑豐富，見(jiàn)內(nèi)碎屑、鮞粒、球粒，生屑包括介形蟲(chóng)類(lèi)、腕足類(lèi)、棘屑類(lèi)、三葉蟲(chóng)類(lèi)，藻屑類(lèi)。受海西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，海平面下降，研究區(qū)鷹山組暴露地表，遭受風(fēng)化剝蝕，形成一系列溶蝕洞縫。陸源碎屑物質(zhì)在地表徑流和地下暗河等作用下充填溶洞，形成巖溶型混積巖（圖5）［18］。上文中Ⅰ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)混積巖屬這種成因類(lèi)型，其中Ⅲ類(lèi)混積巖受后期海侵作用影響，沉積物中見(jiàn)海綠石沉積（圖3-f）。

表1 混積巖成因分類(lèi)Table 1 Classification of origin of mixed deposition rock

圖4 混積巖性段測(cè)井曲線特征Fig.4 Well-log character of mixed deposition interval

圖5 鷹山組巖溶型混合沉積模式圖Fig.5 The diagram of mixed deposition model in the Yingshan Formation

相變型指沉積物沿不同相之間的擴(kuò)散邊界發(fā)生側(cè)向遷移而產(chǎn)生的混合。相鄰的沉積相在橫向和縱向上都有邊界，在邊界上它們并非界限分明。由于沉積物受水流作用發(fā)生側(cè)向遷移等，導(dǎo)致相鄰的沉積物在相緣（或相邊界）發(fā)生混合，產(chǎn)生混積巖［11］。石炭系巴楚組沉積時(shí)，海平面上升，發(fā)生海侵作用，由于構(gòu)造、物源等因素的改變，研究區(qū)沉積環(huán)境由碳酸鹽開(kāi)闊臺(tái)地相變?yōu)闉a湖-障壁型濱岸相［14-16］，水體能量低，沉積物為粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r，鏡下可見(jiàn)莓球狀黃鐵礦，表明為一種滯留還原環(huán)境［17］。瀉湖、臺(tái)地內(nèi)側(cè)等相緣處碳酸鹽沉積物與陸源碎屑混合沉積，因此易形成相變型混積巖（圖6）。上文中Ⅱ類(lèi)混積巖屬該成因類(lèi)型。

結(jié)合前人研究成果［7，11，19］，研究區(qū)混積巖成因類(lèi)型與沉積特征受到構(gòu)造、海平面變化、物源等因素的控制。加里東-海西運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)地層抬升，地層暴露地表經(jīng)風(fēng)化剝蝕，形成不整合，且使古沉積環(huán)境由奧陶系碳酸鹽巖臺(tái)地向下石炭統(tǒng)巴楚組混積陸棚、瀉湖-障壁型海岸轉(zhuǎn)變［20］，為巖溶型混積巖和相緣型混積巖提供了有利沉積背景。海平面變化使得陸源沉積物不斷進(jìn)積、退積，造成研究區(qū)沉積相和沉積體系的復(fù)雜多變，進(jìn)而使得巖溶型和相緣型混積作用得以發(fā)生。物源變化則為混積巖的產(chǎn)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)?？傮w看，構(gòu)造作用控制了沉積環(huán)境，海平面變化控制沉積物分布與沉積相，物源變化控制了沉積物類(lèi)型。

4 混積巖儲(chǔ)集特征

據(jù)鏡下觀察，混積巖儲(chǔ)集空間較發(fā)育，有油氣顯示，具儲(chǔ)層意義，儲(chǔ)集類(lèi)型包括原生孔隙和次生孔隙。

原生孔隙主要表現(xiàn)為混積型碎屑巖中的粒間孔，孔隙度達(dá)15%，大小為5～80μm，平均25μm。

次生孔隙主要表現(xiàn)為溶蝕孔隙和構(gòu)造裂縫。溶蝕孔隙包括溶蝕縫和溶蝕孔，鏡下溶蝕縫19μm，延伸長(zhǎng)短不一，具溶蝕邊緣，形態(tài)不規(guī)則，或圍繞溶蝕顆粒邊緣分布，或在顆粒間分布，內(nèi)部可見(jiàn)方解石及黃鐵礦充填。溶蝕孔多見(jiàn)于灰屑顆粒內(nèi)部和膠結(jié)物，大小變化范圍較大。構(gòu)造裂縫延伸較長(zhǎng)，裂縫邊緣較平直，形態(tài)較規(guī)則，延伸較遠(yuǎn)，寬度變化大，2～110μm，部分被方解石充填。

圖6 巴楚組相變型混合沉積模式圖Fig.6 The diagram of mixed deposition model in the Bachu Formation

圖7 混積巖儲(chǔ)集空間類(lèi)型Fig.7 The reservoir space types of mixed deposition rock

其中，混積型碎屑巖以殘留原生粒間溶孔為主（圖7-a），見(jiàn)少量灰屑粒內(nèi)溶孔，混積型碳酸鹽巖以溶蝕孔縫為主（圖7-b），高度混積巖以構(gòu)造裂縫為主，但多被方解石充填（圖6-e，f）。儲(chǔ)集性能方面，混積型碳酸鹽巖大于混積型碎屑大于高度混積巖。從成巖作用方面來(lái)看，壓實(shí)和膠結(jié)作用對(duì)混積作用的儲(chǔ)集空間具破壞作用，而溶解、溶蝕和構(gòu)造作用有積極改善作用。研究區(qū)混積作用的儲(chǔ)集性能取決于沉積環(huán)境、巖性、溶蝕、構(gòu)造等因素。具體看，鷹山組儲(chǔ)集空間受控于巖性及溶蝕作用，巴楚組儲(chǔ)集空間受控于沉積環(huán)境及構(gòu)造作用。

混合沉積中粗粒的碳酸鹽顆粒和碎屑部分具良好的儲(chǔ)集空間，而細(xì)粒部分則具蓋層意義，因此混積巖可以形成儲(chǔ)層、蓋層及自生自儲(chǔ)組合［7］。本區(qū)混積巖沉積與碳酸鹽巖沉積環(huán)境相鄰，儲(chǔ)集空間包括原生孔隙和次生孔隙，儲(chǔ)集性質(zhì)相對(duì)碳酸鹽巖較好，見(jiàn)油類(lèi)充填，可作為碳酸鹽巖中烴類(lèi)的良好儲(chǔ)層。具體來(lái)看，巖溶型混積巖與巖溶系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成較好儲(chǔ)層，相變型混積巖對(duì)于巖溶型混積巖儲(chǔ)集性質(zhì)較差。針對(duì)本區(qū)混積巖的沉積特征和空間分布應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步分析和研究，為本區(qū)油氣工作提供一定幫助。

5 結(jié)論

（1）受加里東-海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及海平面、物源變化等影響，塔河六七區(qū)下奧陶統(tǒng)鷹山組發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地相巖溶型混積巖，下石炭統(tǒng)巴楚組發(fā)育瀉湖-障壁濱岸相相變型混積巖。

（2）由于混積強(qiáng)度不同，混積巖可分為混積型碳酸鹽巖、混積型碎屑巖和高度混積巖，其中混積型碳酸鹽巖和混積型碎屑巖為碳酸鹽巖臺(tái)地巖溶成因，高度混積巖為瀉湖-障壁海岸相變成因。巖溶型混積巖發(fā)育受控于溶蝕作用和巖性，相變型混積巖發(fā)育受控于海平面變化和構(gòu)造作用。

（3）混積巖儲(chǔ)集空間發(fā)育，儲(chǔ)集類(lèi)型主要包括原生粒間孔、次生溶蝕孔縫和構(gòu)造縫隙。其中巖溶型混積巖發(fā)育原生粒間孔、次生溶蝕孔縫，相變型混積巖發(fā)育構(gòu)造縫隙為主。相比之下，巖溶型混積巖儲(chǔ)集性能優(yōu)于相變型混積巖。

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Research about the Yingshan-Bachu Formation Characters of Mixed Deposition about Debirs and Carbonate in the Six and Seven Area of Tahe Oilfield

Ge Yuzhu，Zhong Jianhua，Maocui
（College of Geosciences in China University of Petroleum，Qingdao，Shandong，266000，China）

The six and seven area of Tahe Oilfield experienced complicated sedimentary environment and developed mixed deposition about debirs and carbonate because of Caledonian movement and Hercynian movement.The product of mixed deposition was divided into mixed clastic，mixed carbonate and high-mixed rocks via observation of core and slices.According to sedimentary background and characters，mixed deposition could be classified into two kinds:by gardual facies change（for mixed clastic，mixed carbonate）and by palaeokarst（for high-mixed rocks）.Moreover，the peperite has a better reservoir property，the reservoir space include primary pore，which existed as intergranular pore of mixed clastic，and secondary pore，which was mainly corrosive void and structural fracture in mixed carbonate and high-mixed rocks that were more meaningful.Oil exited in the mixed product，which implied the reservoir meaning in the mixed deposition，and further research should be conducted.

The six and seven area in Tahe Oilfield，；Yingshan-Bachu Formation，mixed deposition

1000-8845（2015）01-101-06

P588.36

A

項(xiàng)目資助：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）（2006CB202401，2011CB201001）資助

2014-03-12；

2014-05-07；作者E-mail：xiannizhike@163.com

葛毓柱（1989-），男，山東青島人，2014級(jí)中國(guó)石油大學(xué)在讀碩士，從事地質(zhì)學(xué)研究