眼球狀灰?guī)r成因及其油氣地質(zhì)意義

李 昂，羅開平，李風(fēng)勛，潘文蕾，彭金寧，鄧 模，李龍龍

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061；2.中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126)

在我國(guó)多個(gè)地區(qū)及層系中發(fā)育了具有特殊構(gòu)造的碳酸鹽巖——眼球狀灰?guī)r。眼球狀灰?guī)r通常由顏色較深的“眼皮”和顏色較淺的“眼球”兩部分組成，因其形態(tài)特殊，故在野外剖面和巖心中容易被識(shí)別。我國(guó)南方地區(qū)如云南、貴州、四川、重慶、湖北等地區(qū)的二疊系中廣泛發(fā)育該類碳酸鹽巖。眼球狀灰?guī)r的“眼皮”部分有機(jī)質(zhì)豐度較高，具有較強(qiáng)的生烴潛力，常被視為良好的烴源巖。眼球狀灰?guī)r內(nèi)發(fā)育的溶蝕孔洞、縫合線及裂縫，不僅為油氣的儲(chǔ)集提供了空間，而且也是良好的油氣運(yùn)移通道。目前，四川盆地中二疊統(tǒng)眼球狀灰?guī)r分布的廣泛性和良好的生烴能力，已經(jīng)引起了石油學(xué)家們的高度關(guān)注，將其作為下一個(gè)重點(diǎn)勘探的層系。焦頁(yè)1井二疊系茅口組眼球狀灰?guī)r層段測(cè)試產(chǎn)氣量達(dá)1.67×104m3/d，也證明了該類灰?guī)r可以作為重要的油氣產(chǎn)層。

關(guān)于眼球狀灰?guī)r的成因是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，同時(shí)也是眾多學(xué)者長(zhǎng)期爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。前人在對(duì)不同地區(qū)眼球狀灰?guī)r分析研究之后，總結(jié)出沉積作用為主和差異成巖作用為主的兩種成因觀點(diǎn)。沉積作用又可分為原地沉積和異地沉積。原地沉積是指眼球狀灰?guī)r的形成是由沉積環(huán)境變化導(dǎo)致的。高計(jì)元[1]、張霞等[2]認(rèn)為，海底底流溶解作用是形成該類灰?guī)r的主要原因。一些學(xué)者則認(rèn)為眼球狀灰?guī)r的形成是由于其原始沉積物——灰泥韻律層經(jīng)一系列成巖作用所致，而陸源碎屑輸入、上升流作用、碳酸鹽工廠碳酸鹽泥生產(chǎn)及浮動(dòng)的碳酸鈣補(bǔ)償深度(CCD)界面，導(dǎo)致了灰泥韻律層的形成[3-5]。異地沉積是指眼球狀灰?guī)r的沉積為事件沉積作用。斜坡區(qū)的重力流沉積、淺海碳酸鹽巖臺(tái)地的風(fēng)暴作用及碎屑流作用可以促成眼球狀灰?guī)r的形成[6-9]。差異成巖論者認(rèn)為，眼球狀灰?guī)r的原始沉積物為均一分布的物質(zhì)，形成于相同的沉積環(huán)境。在成巖過程中，富含泥質(zhì)的碳酸鹽沉積物發(fā)生化學(xué)分異，使得鈣離子重新聚集在一起形成“眼球”，泥質(zhì)殘留下來(lái)形成“眼皮”。由于后期壓實(shí)作用的增強(qiáng)，“眼球”在灰?guī)r中呈現(xiàn)連續(xù)串珠狀、斷續(xù)串珠狀或雜亂分布[10-11]。本文在調(diào)研大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前的勘探與研究進(jìn)展，系統(tǒng)分析并闡述眼球狀灰?guī)r的巖石特征、成因及油氣地質(zhì)意義。

1 眼球狀灰?guī)r特征

1.1 巖石學(xué)特征

眼球狀灰?guī)r由“眼皮”和“眼球”兩部分組成，二者特征在宏觀和鏡下存在明顯的差異。“眼球”顏色相對(duì)較淺，為灰色—深灰色，成分為較純的灰?guī)r，泥質(zhì)含量較低，呈枕狀、透鏡狀或瘤狀等形態(tài)連續(xù)、斷續(xù)或雜亂分布。薄片顯示“眼球”巖性主要為泥晶—粉晶生屑灰?guī)r，生物碎屑主要為藻類、腕足類、有孔蟲、蟲筳 類、介形蟲、海百合等，化石組合屬藻類有孔蟲腕足類組合。生物碎屑一般較為破碎，分布雜亂，多為原地堆積；“眼皮”較“眼球”顏色深，且泥質(zhì)含量也相對(duì)要高，為深灰色—灰黑色的泥質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖包裹著“眼球”?！把燮ぁ钡暮穸炔痪?dāng)“眼球”呈透鏡狀或枕狀密集分布時(shí)，“眼皮”的厚度較薄，紋層狀特征明顯；當(dāng)“眼球”呈層狀分散分布時(shí)，“眼皮”的厚度較大?！把燮ぁ眱?nèi)含生物碎屑，主要包括腕足類、有孔蟲及介殼，缺乏藻類，化石組合屬腕足類有孔蟲組合；生屑也較破碎，顯定向排列，多數(shù)為原地堆積(圖1)。

1.2 地球化學(xué)特征

碳酸鹽巖中的礦物常被作為獲取古環(huán)境信息的重要載體，而元素則是組成礦物的基本單元。各種元素在碳酸鹽巖中的富集不僅取決于自身的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也受古環(huán)境、古氣候的影響[14]。因此，礦物中元素的種類及含量能夠反映巖石的古沉積環(huán)境，如古水深、古鹽度、古氧化還原條件以及古生產(chǎn)力等。重建古沉積環(huán)境對(duì)分析碳酸鹽巖的成因機(jī)制具有重要意義。

1.2.1 古氧相指標(biāo)

古氧相是指沉積物形成時(shí)沉積水體中溶氧量特征。U、V、Mo、Cr和Co等對(duì)氧化—還原環(huán)境敏感的元素能夠有效地指示古氧相。這些元素在氧化條件下溶解度較高，在缺氧條件下溶解度變低，因此，缺氧環(huán)境下的沉積物中更容易富集這類元素。Cu和Ni等元素是有機(jī)碳沉降的良好指標(biāo)，若沉積巖中U、V、Mo等元素與Cu、Ni之間具有良好的正相關(guān)性，則沉積環(huán)境為缺氧環(huán)境[15]。此外，V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co、U/Th、黃鐵礦的礦化程度(DOP)，也被廣泛用來(lái)指示古沉積水體的氧化—還原環(huán)境(表1)。通過對(duì)以上指標(biāo)的分析，眼球狀灰?guī)r的“眼球”多為含氧—富氧環(huán)境沉積，少量為貧氧環(huán)境的產(chǎn)物；而“眼皮”多為厭氧環(huán)境沉積，少量為貧氧環(huán)境沉積[16-17]。然而，蘇成鵬[18]在研究川東地區(qū)眼球狀灰?guī)r的古氧相時(shí)發(fā)現(xiàn)，“眼球”和“眼皮”沉積時(shí)水體的化學(xué)性質(zhì)相同，且氧化還原環(huán)境沒有發(fā)生變化。此外，還指出不同指標(biāo)的判別結(jié)果相互矛盾，其原因可能是因?yàn)閂、Ni、Cr、Co、U、Th等元素在碳酸鹽巖中的含量太低，導(dǎo)致測(cè)試分析數(shù)據(jù)存在一定的偏差。

圖1 眼球狀灰?guī)r野外露頭及薄片照片

1.2.2 碳氧同位素指標(biāo)

碳氧同位素特征是碳酸鹽巖重要的地球化學(xué)指標(biāo)之一。碳同位素特征能夠反映全球有機(jī)碳儲(chǔ)量變化、生物總量、CO2含量變化、海平面變化、缺氧時(shí)間及進(jìn)行地層對(duì)比等。氧同位素能夠反映全球氣候變化、冰期時(shí)間、海平面變化、地質(zhì)溫度、成巖作用影響等。然而，受成巖作用的影響，環(huán)境中的碳氧同位素以穩(wěn)定的價(jià)態(tài)形式存在，原始沉積物中的δ13C與δ18O會(huì)發(fā)生同位素交換而導(dǎo)致含量降低[19]，從而影響了碳氧同位素的指示作用，不能較為準(zhǔn)確地反映原始沉積環(huán)境。通常，年代越老的樣品受成巖改造越強(qiáng)烈，δ13C與δ18O值偏移越大，這種效應(yīng)被稱為“年代效應(yīng)”[20-21]。δ18O>-10‰、ω(Mn)/ω(Sr)<10表明碳酸鹽巖樣品基本保持了原始的碳氧同位素組成[22-23]。此外，δ13C與δ18O值的相關(guān)性也能夠反映沉積物受成巖改造的強(qiáng)弱，其相關(guān)性越好表明巖石受后期成巖改造越強(qiáng)烈[24-25]。

(1)古海水鹽度

通常，δ13C與δ18O的值與沉積水體的鹽度具有相同的變化趨勢(shì)，其中δ13C與古鹽度的關(guān)系最為密切，且受溫度影響較小[26-28]。KEITH和WEBER[29]利用δ13C與δ18O建立計(jì)算古鹽度的經(jīng)驗(yàn)公式，來(lái)區(qū)分海相石灰?guī)r和淡水石灰?guī)r：

Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)

式中：Z為鹽度值，當(dāng)Z<120時(shí)為淡水相碳酸鹽巖；當(dāng)Z>120時(shí)為海相碳酸鹽巖。事實(shí)上，該公式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于前侏羅紀(jì)灰?guī)r的古鹽度分析中，并且有學(xué)者認(rèn)為當(dāng)Z值在120左右浮動(dòng)時(shí)，表示古沉積環(huán)境存在淡水、海水交替的現(xiàn)象[30]。四川盆地鹿渡壩剖面、華鎣剖面及石柱剖面茅口組眼球狀灰?guī)r樣品的Z值幾乎全部大于120，僅有極少量樣品Z<120，表明眼球狀灰?guī)r為海相沉積，受淡水影響較小，為深埋藏成巖環(huán)境的產(chǎn)物[31-32]。

(2)古水溫分析

水體溫度也是影響碳酸鹽巖穩(wěn)定同位素組分的重要因素，介質(zhì)溫度對(duì)δ18O值的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對(duì)δ13C值的影響。因此，在鹽度不變的情況下，可以利用δ18O的值作為測(cè)定古溫度的可靠標(biāo)志。當(dāng)碳酸鹽與介質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，δ18O的值隨溫度的升高而下降[33-34]。由EPSTEIN和MAYEDA[35]提出后經(jīng)CRAIG[36]修改的計(jì)算古水體溫度的經(jīng)驗(yàn)公式為：

t=16.9-4.2(δ18O-δ18Ow)+0.13(δ18O-δ18Ow)2

式中：t為古水體溫度，δ18Ow代表當(dāng)時(shí)古水體的δ18O值。利用δ18O對(duì)沉積介質(zhì)進(jìn)行古溫度分析時(shí)，對(duì)中生代以來(lái)的樣品具有較好的效果，而中生代以前的樣品常常受到較強(qiáng)成巖作用的影響，導(dǎo)致δ18O指示古溫度的可靠性降低。梅浩林[17]參考前人對(duì)二疊系灰?guī)r沉積古溫度的校正方法，計(jì)算出二疊系眼球狀灰?guī)r的沉積古溫度為25～35 ℃，個(gè)別樣品超過40 ℃。此外，眼球狀灰?guī)r“眼球”的沉積古溫度與二疊紀(jì)古海水溫度相當(dāng)，而略低于“眼皮”，表明“眼球”的沉積溫度代表著沉積環(huán)境原始的水體溫度，而“眼皮”的較高溫度可能是來(lái)自某種外來(lái)水體的影響。

(3)海平面變化

早在20世紀(jì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)碳氧同位素變化與海平面變化緊密相關(guān)，可以指示古海平面的升降。海洋中的12C主要富集在有機(jī)碳中，當(dāng)海平面上升，生物生產(chǎn)力增高，藻類等生物大量繁殖消耗水體中的12C轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，從而使13C含量相對(duì)升高。此外，海平面上升導(dǎo)致古陸出露面積減小，因剝蝕而帶入海洋中的有機(jī)碳也隨之減少，進(jìn)一步增大了水體中13C含量[37]。因此，13C含量的降低反映了海平面的下降，反之表明了海平面的上升。一般認(rèn)為，碳酸鹽巖中δ18O隨海平面的上升而降低，隨海平面的下降而升高。但δ18O容易受到水體溫度、鹽度及后期成巖改造等因素的影響，而導(dǎo)致海平面升降的指示效果較差[38-39]。通常，δ18O僅作為輔助指示海平面變化的參數(shù)。古水體的深淺變化控制著沉積物的巖性特征，因此海平面變化可以作為研究眼球狀灰?guī)r成因的重要參考。

表1 古水體氧化—還原環(huán)境判別指標(biāo)[17] Table 1 Identification index of oxidation-reduction environment in ancient water body

2 眼球狀灰?guī)r成因探討

不同地質(zhì)歷史時(shí)期的古地理環(huán)境和沉積環(huán)境具有較大差異，從而導(dǎo)致了不同的巖性組合及成巖模式[40-41]。前人對(duì)不同時(shí)期、不同地區(qū)的眼球狀灰?guī)r的成因做了大量的研究，但觀點(diǎn)不一。目前，對(duì)眼球狀灰?guī)r成因的分歧主要包括沉積作用和成巖作用2個(gè)過程。主張沉積成因的學(xué)者認(rèn)為灰?guī)r—泥灰?guī)r韻律層是沉積環(huán)境變化的產(chǎn)物[4,42]。主張成巖作用的學(xué)者認(rèn)為，形成眼球狀灰?guī)r的原始沉積物是均質(zhì)分布的，來(lái)自相同的沉積環(huán)境，眼球狀灰?guī)r形成于后期的成巖作用[43-44]。部分學(xué)者則認(rèn)為沉積作用與成巖作用在眼球狀灰?guī)r形成過程中均有存在[12-13，45]。

2.1 沉積作用

眼球狀灰?guī)r中“眼球”和“眼皮”互層狀韻律層的差異在于沉積過程中原始沉積物組分的不同，即兩者的泥質(zhì)含量相差較大。沉積環(huán)境和物質(zhì)供給共同決定了這種差異的形成?！把燮ぁ钡哪噘|(zhì)含量較高，生物碎屑豐富，反映為靜水沉積，其原始沉積物應(yīng)為滯留的深水環(huán)境下形成；“眼球”的泥質(zhì)含量較低，表明原始沉積物形成時(shí)水動(dòng)力條件較強(qiáng)，泥質(zhì)的供應(yīng)非常有限。這種沉積環(huán)境和物質(zhì)供應(yīng)的周期性變化，導(dǎo)致了“眼球”和“眼皮”原始沉積物的顯著差異。

不同學(xué)者對(duì)引起這種周期性變化的原因具有不同的認(rèn)識(shí)。薛武強(qiáng)等[46]通過對(duì)比重慶南川地區(qū)與四川盆地內(nèi)其他地區(qū)的茅口組眼球狀灰?guī)r的沉積環(huán)境后認(rèn)為，天文周期引起的海平面交替性升降是導(dǎo)致灰泥韻律層發(fā)育的主要原因。靳學(xué)斌等[47]結(jié)合野外剖面巖性變化觀察及實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，也認(rèn)為巢湖地區(qū)早三疊世CCD界面浮動(dòng)頻繁主要是受控于周期性的氣候變化，典型的灰泥韻律層沉積反映了明顯的米蘭柯維奇天文旋回變化。此外，海底底流或洋流對(duì)CCD界面的升降同樣起到了控制作用[1，7，48-49]。羅進(jìn)雄等[16]發(fā)現(xiàn)沉積環(huán)境與物質(zhì)供應(yīng)的間歇性變化的原因在于上升流的作用，“眼皮”應(yīng)為上升流沉積的產(chǎn)物。然而，一些眼球狀灰?guī)r中磷質(zhì)含量低、含有大量的藻類化石，以及上升流沉積的影響范圍等問題還未能做出很好的解釋。上升流對(duì)眼球狀灰?guī)r的形成作用還需要進(jìn)一步研究。原始沉積物灰泥韻律層經(jīng)過各種地質(zhì)作用后形成了眼球狀灰?guī)r。

2.1.1 暴露成因

構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)使得灰泥韻律層間歇性地暴露在地表。受風(fēng)化溶蝕作用的影響，灰泥韻律層常被切割成大小、形狀不規(guī)則的塊體。在埋藏過程中，上覆沉積物重力作用及地下流體溶蝕，將灰質(zhì)塊體進(jìn)一步分割成枕狀、透鏡狀瘤體，即“眼球”。隨后，地下流體中的黏土物質(zhì)充填于“眼球”之間的裂隙中或地層沉降接受黏土物質(zhì)沉積形成了“眼皮”，進(jìn)一步固結(jié)成巖為眼球狀灰?guī)r(圖2a)。

2.1.2 差異壓實(shí)成因

“眼球”與“眼皮”組分的差異必然會(huì)反映在密度和強(qiáng)度的差異上?！把矍颉敝谢屹|(zhì)含量較高，其密度和強(qiáng)度要明顯高于“眼皮”。在準(zhǔn)同生期和成巖早期，未固結(jié)的灰泥互層在重力作用下發(fā)生差異壓實(shí)。沉積界面在差異壓實(shí)的初期相對(duì)平整，若上覆壓力不是很強(qiáng)烈，灰質(zhì)層未被斷開而是發(fā)生細(xì)頸化，呈串珠狀或豆莢狀展布，形成連續(xù)串珠狀的眼球狀灰?guī)r；當(dāng)上覆壓力增大，沉積界面變得不平整，而這種不平整又會(huì)加強(qiáng)差異壓實(shí)作用。泥質(zhì)層塑性流動(dòng)增強(qiáng)，而連續(xù)的串珠狀或豆莢狀灰質(zhì)層受垂向擠壓和泥質(zhì)層不均勻的上竄作用進(jìn)一步斷成塊體，形成斷續(xù)串珠狀的眼球狀灰?guī)r。強(qiáng)烈的差異壓實(shí)常使斷開的“眼球”發(fā)生剪切錯(cuò)移，排列雜亂，最終形成雜亂狀的眼球狀灰?guī)r(圖2b)。在這個(gè)過程中，不僅應(yīng)力作用使得灰質(zhì)層發(fā)生物理變形，壓溶和酸溶作用同樣促進(jìn)了“眼球”的形成。

圖2 眼球狀灰?guī)r暴露成因及差異壓實(shí)成因示意Fig.2 Exposure cause and differential compaction cause of eyeball-shaped limestones

2.1.3 重力流成因

在具有一定坡度的臺(tái)地邊緣斜坡區(qū)，弱固結(jié)的灰泥互層在重力作用下發(fā)生水下滑塌?；?guī)r脆性較大，容易發(fā)生碎裂，而泥質(zhì)巖塑性較好，發(fā)生流動(dòng)變形包裹著灰?guī)r塊體，形成成層性與韻律性較差的眼球狀灰?guī)r[50]。朱洪發(fā)等[51]認(rèn)為灰泥互層受到重力滑塌程度的不同，所產(chǎn)生眼球狀灰?guī)r的類型也不相同。當(dāng)斜坡較緩時(shí)，滑塌作用不強(qiáng)，灰?guī)r的成層性沒有遭到強(qiáng)烈破壞，呈連續(xù)的串珠狀，即形成連續(xù)串珠狀的眼球狀灰?guī)r；當(dāng)中等滑塌強(qiáng)度時(shí)，灰?guī)r層斷裂成分散的塊體，近一步受差異壓實(shí)和壓溶作用的影響，形成斷續(xù)串珠狀的眼球狀灰?guī)r；當(dāng)斜坡的坡度較大時(shí)，灰泥互層經(jīng)強(qiáng)烈的滑塌作用后混合成破碎的、分選性差的雜亂狀眼球狀灰?guī)r(圖3)。

2.2 成巖作用

2.2.1 壓溶成因

在成巖過程中，隨著上覆地層壓力的增大，均質(zhì)的原始沉積物發(fā)生差異溶解作用，形成縫合線構(gòu)造。當(dāng)一條縫合線形成后，局部應(yīng)力發(fā)生改變，在縫合線兩側(cè)的巖石在壓剪性應(yīng)力的作用下，發(fā)生平行其延伸方向的微小錯(cuò)動(dòng)，當(dāng)錯(cuò)動(dòng)多次進(jìn)行時(shí)，便形成了縫合線群或縫合線網(wǎng)[12,41]。網(wǎng)狀微縫合線將原來(lái)均勻的灰泥質(zhì)原始沉積物分割成大小不一的塊體[52-55]。隨著壓溶作用的逐漸增強(qiáng)，縫合線兩側(cè)的鈣質(zhì)溶解向外遷移，在一定位置處聚集成“眼球”，而壓敏性較差的黏土等雜質(zhì)則殘留富集形成“眼皮”，最終以眼球狀灰?guī)r的形式產(chǎn)出。在局部應(yīng)力場(chǎng)作用下，“眼球”發(fā)生變形及錯(cuò)移，使之呈雜亂分布在“眼皮”之中(圖4a)。

2.2.2 成巖分異成因

蘇成鵬[18]在分析川東地區(qū)茅口組眼球狀灰?guī)r的地球化學(xué)指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，“眼球”與“眼皮”形成于相同的沉積環(huán)境，其原始沉積物幾乎沒有差別，認(rèn)為眼球狀灰?guī)r為單純的差異成巖作用所致。差異成巖作用是指在成巖過程中原始沉積物內(nèi)孔隙水的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變[56-57]，導(dǎo)致其內(nèi)部不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物發(fā)生溶蝕，產(chǎn)生鈣離子重新分配，聚集在一起形成瘤體，即為“眼球”。隨著埋深增大，差異壓實(shí)作用顯著增強(qiáng)，“眼皮”發(fā)生塑性流動(dòng)，“眼球”也因所受應(yīng)力由弱到強(qiáng)而依次呈現(xiàn)出順層連續(xù)串珠狀、順層斷續(xù)串珠狀及雜亂狀。此外，“眼球”和“眼皮”會(huì)經(jīng)歷壓溶作用，進(jìn)一步促進(jìn)眼球狀灰?guī)r的形成(圖4b)。

3 油氣地質(zhì)意義

眼球狀灰?guī)r廣泛分布于我國(guó)南方地區(qū)，且厚度穩(wěn)定。迄今為止，在不少地區(qū)的眼球狀灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)了良好的油氣顯示，如蘇南、皖南及川西北等地區(qū)，尤其在四川盆地中二疊統(tǒng)的眼球狀灰?guī)r儲(chǔ)層中取得了較大進(jìn)展。早在20世紀(jì)70年代中期，江蘇句容盆地內(nèi)東風(fēng)3井、東風(fēng)13井分別測(cè)試產(chǎn)油逾l t/d和2.84 t/d[50,58]。此前，川西吳家1井茅一段眼球狀灰?guī)r測(cè)試獲氣0.7×104m3/d。2015年，川東焦石壩地區(qū)焦頁(yè)1井茅一段眼球狀灰?guī)r中測(cè)試獲氣1.67×104m3/d的工業(yè)氣流。同年，位于川東平橋背斜西翼的大石1井，獲得測(cè)試產(chǎn)量5.4×104m3/d。多口鉆井的成功試氣表明，眼球狀灰?guī)r具有生烴能力和儲(chǔ)集性能，勘探前景可觀。然而，對(duì)眼球狀灰?guī)r的研究還處于起步階段。

圖3 眼球狀灰?guī)r重力流成因示意Fig.3 Gravity flow cause of eyeball-shaped limestones

圖4 眼球狀灰?guī)r差異壓溶成因和成巖分異成因示意Fig.4 Differential pressure solution cause and diagenetic differentiation cause of eyeball-shaped limestones

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)眼球狀灰?guī)r的“眼皮”部分能夠生烴這一觀點(diǎn)已達(dá)成共識(shí)?！把燮ぁ敝饕獮楹嗷?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r，具有一定的有機(jī)質(zhì)豐度，且縱橫向分布相當(dāng)廣泛。就有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量而言，眼球狀灰?guī)r的“眼皮”作為烴源巖的意義重大[59-61]。川東南地區(qū)二疊系茅口組一段發(fā)育厚度為50～60 m的眼球狀灰?guī)r，“眼皮”的有機(jī)碳含量分布在0.51%～2.0%，平均值為0.88%；有機(jī)質(zhì)成熟度Ro為1.71%～2.18%，平均值為1.94%，處于高成熟生干氣階段；有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型，少量為Ⅰ型。碳酸鹽巖烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度下限為0.4%～0.5%[62-63]，因此，眼球狀灰?guī)r的“眼皮”為一套中等有機(jī)質(zhì)豐度的高—過成熟烴源巖，具備較好的生烴條件。眼球狀灰?guī)r“眼皮”的孔隙度為0.1%～6.08%，滲透率平均為0.23×10-3μm2，而“眼球”的孔隙度為0.008%～1.44%，滲透率平均為0.16×10-3μm2，“眼皮”的儲(chǔ)集物性要明顯優(yōu)于“眼球”，總體表現(xiàn)為低孔低滲的致密儲(chǔ)層[64]?！把燮ぁ钡膬?chǔ)集空間以滑石成巖收縮孔、礦物粒緣孔等無(wú)機(jī)孔縫為主，有機(jī)質(zhì)孔數(shù)量較少[65]。眼球狀灰?guī)r內(nèi)還發(fā)育低角度滑脫縫、高角度縫及網(wǎng)狀縫，裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性得到改善，具有較好的油氣顯示。如焦頁(yè)30-6井、焦頁(yè)66-1井茅一段的裂縫密度與含氣量存在一定的正相關(guān)性。姚威等[66]氣源對(duì)比的結(jié)果顯示，川東南地區(qū)茅一段氣源來(lái)自于自身，該氣藏為一個(gè)自生自儲(chǔ)的碳酸鹽巖氣藏。此外，四川盆地部分地區(qū)中二疊統(tǒng)茅二段、茅三段發(fā)育巖溶縫洞型儲(chǔ)層，眼球狀灰?guī)r還可以作為烴源巖為該套儲(chǔ)層供烴[67]。因此，眼球狀灰?guī)r作為新的油氣勘探領(lǐng)域應(yīng)該受到高度重視。

4 結(jié)論

(1)眼球狀灰?guī)r的“眼皮”為深灰色—灰黑色的泥質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖，“眼球”為灰色—深灰色的泥晶—粉晶的生屑灰?guī)r?！把矍颉背收頎?、透鏡狀或瘤狀等連續(xù)、斷續(xù)或雜亂分布在“眼皮”中。“眼球”和“眼皮”中元素的種類及含量能夠反映巖石的古沉積環(huán)境，對(duì)于研究眼球狀灰?guī)r的成因具有較大幫助。

(2)眼球狀灰?guī)r的成因主要包括沉積作用和成巖作用。周期性的天文活動(dòng)、氣候變化、海底底流或洋流及上升流等因素控制了原始沉積物灰泥韻律層的沉積，隨后受到暴露侵蝕、重力流及差異壓實(shí)等作用形成眼球狀灰?guī)r；成巖作用包括差異壓溶作用和成巖分異作用，均一分布的原始沉積物受應(yīng)力或化學(xué)梯度的影響，鈣離子運(yùn)移和重新聚集致使灰質(zhì)和泥質(zhì)分異形成眼球狀灰?guī)r。

(3)眼球狀灰?guī)r的“眼皮”為一套中等有機(jī)質(zhì)豐度的高—過成熟烴源巖，具備良好的生烴條件。該套灰?guī)r表現(xiàn)為低孔低滲的特征，“眼皮”的儲(chǔ)集物性要優(yōu)于“眼球”，儲(chǔ)集空間以滑石成巖收縮孔、礦物粒緣孔等無(wú)機(jī)孔縫為主。裂縫改善了眼球狀灰?guī)r的儲(chǔ)集物性，裂縫發(fā)育處含氣量較高。眼球狀灰?guī)r不僅可以自生自儲(chǔ)，還可以作為烴源巖為其他儲(chǔ)層供烴。