华北地区龙王庙期岩相古地理分析

董俊昌 （中国石油勘探开发研究院，北京100083）

陈庆春 （中石化胜利油田分公司临盘采油厂，山东 临邑251507）

牟乃夏 （山东科技大学测绘科学与工程学院，山东 青岛266590）

林玉祥，李 燕，迟小燕 孙维凤，张 璐 （山东科技大学地质科学与工程学院，山东 青岛266590）

华北地区龙王庙期岩相古地理分析

董俊昌 （中国石油勘探开发研究院，北京100083）

陈庆春 （中石化胜利油田分公司临盘采油厂，山东 临邑251507）

牟乃夏 （山东科技大学测绘科学与工程学院，山东 青岛266590）

林玉祥，李 燕，迟小燕 孙维凤，张 璐 （山东科技大学地质科学与工程学院，山东 青岛266590）

以层序地层学理论为指导，根据野外露头和钻井资料，建立了华北地区龙王庙期层序地层格架，并在等时地层格架内对岩相古地理特征进行了详细分析，指出龙王庙阶地层以杂色云泥岩、泥云岩、白云岩、页岩和灰岩为主，认为该期地层具有明显的南北厚中间薄、东厚西薄的特点，且研究区东北部和东南部是当时的沉积沉降中心，沉积厚度较大。研究发现，该期沉积相类型主要有陆棚相和潮坪相 （泥坪、云坪、泥灰坪和灰坪），华北地台东南部和东侧郯庐断裂附近基底沉降较为强烈，发育陆棚相沉积，其余大部分地区广泛发育潮坪，尤以泥坪相最为发育。值得指出的是，华北地区龙王庙期石家庄－济南一带发育云坪沉积，形成了优质白云岩储层发育区。

华北地区；龙王庙期；岩相古地理；优质储层

对华北地区下古生界海相碳酸盐岩的研究早在20世纪80年代就做了大量工作，关士聪等［1］在研究中国海陆变迁海域沉积相与油气时，编制了中国早寒武世海陆分布及海域沉积相图。冯增昭等［2］采用单因素综合分析作图法编制了华北地块寒武纪岩相古地理图。前人对华北地区寒武纪岩相古地理的研究大多是以岩石地层为单位，等时性地层单元的研究相对薄弱。笔者研究时将对研究区地层进行年代地层划分，并在等时地层格架内进行岩相古地理研究。由于油气的生成及分布与岩相古地理密切相关，因此华北地区龙王庙期岩相古地理的研究，对于指导油气勘探具有重要的理论意义和实际应用价值。

1 地质背景

研究区范围为华北陆块东部，南至栾川－信阳断裂，西至鄂尔多斯盆地东缘离石断裂，东至郯庐断裂带和陆地国界，北至华北地台北缘，面积约80×104km2，包括北京、天津、河北、山东、河南北部、安徽北部、山西、辽宁西部及渤海海域。

华北地台在前古生代经历了3个演化阶段：①太古宙陆核形成期，由小的陆块拼合形成较大的陆核，太古宙末的阜平运动扩大了结晶基底的范围，形成太古宙陆核［3］。②古元古代华北陆块的初步形成时期，由地体或地块拼合形成联合地块，古元古代末，经吕梁运动的碰撞、拼合，形成统一的华北陆块。③中新元古代拉张环境下的盖层形成期，在准稳定状态下形成长城纪、蓟县纪和青白口纪沉积地层。震旦纪末受少林运动的影响，华北地区整体抬升剥蚀，形成地势高差小、稳定而平缓的泛大陆。

华北地区在早寒武世早期是古陆，没有接受沉积，直到沧浪铺期开始了古生代以来的第一次海侵，海水从华北的南部和东北部侵入，在南部豫淮地区和东北部地区接受沉积，沉积地层具有典型被动大陆边缘的层序特征和演化序列。沧浪铺期沉积末期，华北地台整体抬升，但是各地的抬升幅度大小不一，导致北部地区形成了短暂的沉积间断。在此背景上，沉积了龙王庙期地层。

2 地层发育特征

2.1 地层划分

2.1.1 岩石地层划分

以鲁中南地区为例，该时期地层包括朱砂洞组上部和馒头组下部 （表1）。朱砂洞组整合在李官组之上、馒头组之下，其岩性特征是下部为浅红色含燧石薄层泥灰岩，中部为泥质灰岩、粉砂质泥灰岩夹页岩，上部为深红色 （含云斑）灰岩，顶部为浅红色中厚层灰岩、粉砂质泥灰岩夹页岩。馒头组大多数情况下以紫红色片状页岩、粉砂质页岩和泥岩为主，但常夹有厚度不定的各种灰岩、含生物碎屑鲕粒灰岩、藻灰岩、泥云岩、白云岩、砂岩、粉砂岩等。

2.1.2 生物地层与年代地层划分

华北地区寒武纪地层中含有丰富的三叶虫化石，各个地区所含的化石种类不同，龙王庙期共建4个化石带 （表2）。根据三叶虫的时代属性，Redlichia Chinensis带、Redlichia murakamii、Yaojiayuella带和Tingyuania带，其地质时代主要属早寒武世龙王庙期。

2.1.3 层序地层划分

通过对研究区野外露头剖面和钻井岩心观察，龙王庙阶层序界面主要表现为渣状层、冲刷侵蚀面、最大海泛面、超覆面和岩性、岩相转换面等，其中对层序划分起决定作用的为最大海泛面和岩性、岩相转换面。研究区龙王庙阶最大海泛期产物主要为含磷泥晶灰岩、薄板状泥灰岩或生物化石密集层。岩性、岩相转换面主要表现为页岩与泥晶灰岩、泥粉晶白云岩与页岩和云泥岩与页岩等组成的转换界面（见表1）。以地层学、沉积学、古生物学、层序地层学理论为指导，根据古生物组合 （表2）、层序界面和岩性特征，对地层进行年代地层划分，建立龙王庙阶等时地层格架 （图1）。考虑到华北地区寒武系沉积演化的一致性，干旱、潮湿气候变化所导致岩层氧化和还原色的变化应具有等时性特征，这个特征也可作为地层划分的重要依据［4］。

图1 华北地区龙王庙期地层多重划分对比图

综上所述，龙王庙期地层以杂色云泥岩、泥云岩、白云岩、页岩和灰岩互层为特征，底以杂色页岩或泥云岩出现划界，顶以灰岩或白云岩结束、大套紫红色页岩出现划界 （图2）。

2.2 地层展布

龙王庙期海侵到达河北省和山西省的南部，只有山西的中部和北部当时处于隆起剥蚀状态，没有接受沉积。地层厚度具有明显的南北厚中间薄，东厚西薄的特点，东南部合肥盆地的沉积厚度最大超过300m，东北部有2个沉积中心，分别位于沈阳和大连附近，沉积厚度都超过180m （图3）。在邯郸－济南一带，等值线比较宽缓，厚度较小，该区沧浪铺期没有接受沉积，龙王庙期海水首次侵入，以紫红色页岩、灰黄色泥晶白云岩沉积为主，当时应该属于水下隆起区。自东南、东北向古陆方向地层厚度逐渐减小，远离古陆的方向地层厚度逐渐增大。从以上特点分析可以看出，该时期的古地理格局，具有 “南北低中间高”的特点。邯郸－济南一带龙王庙期为水下高地；华北的东北部和南部的合肥盆地是龙王庙期的沉积沉降中心，沉积厚度最大，在东北部的沉积中心内有局部隆起。

3 沉积相

利用野外剖面、钻井、测井等资料，根据沉积岩的岩石类型、结构及沉积构造特点，识别出华北地区龙王庙期的沉积相类型有潮坪相和浅海陆棚相两种 （图4）。潮坪相带分布范围极广，依据岩性特征可将潮坪相进一步细分为泥坪、云坪、泥灰坪和灰坪。

3.1 沉积相类型

3.1.1 潮坪相

潮坪相沿古陆边缘分布，介质能量主要来自间歇性的潮汐作用。此带海水极浅，有时暴露，蒸发作用强，盐度高，不宜于生物繁殖，常接受来自古陆剥蚀区的陆源砂、泥物质，藻席普遍发育。常见波痕、泥裂、鸟眼构造等暴露构造，是潮坪相的重要鉴别标志。

泥坪主要发育在海侵扩大时的古陆边缘，含陆源碎屑岩比例较高，可占地层厚度的60%以上，岩石类型主要为泥岩、页岩，夹有泥灰岩，甚至灰岩。云坪形成于干旱炎热气候条件，岩性特征为准同生白云岩占60%以上，夹少量泥页岩、泥质灰岩、云斑灰岩。泥灰坪的主要岩性是泥灰岩、泥质条带－泥纹泥晶灰岩。灰坪主要为由中－厚层泥晶灰岩、藻纹层灰岩组成的较纯碳酸盐潮坪沉积。

图2 龙王庙期地层对比图

图3 华北地区龙王庙期地层等厚图

图4 华北地区龙王庙期岩相古地理图

3.1.2 浅海陆棚相

浅海陆棚相沉积物通常有泥岩、泥质条带灰岩，夹薄层泥晶灰岩，有时夹有粉砂岩。广泛的生物扰动、潜穴、结核状和脉状层是陆棚沉积中的典型构造［5］。

3.2 沉积相展布

龙王庙期海侵进一步加大，华北绝大部分地区被海水淹没接受沉积，只有山西的中部和北部海水一直未达到 （图4），没有接受沉积，被称为吕梁古陆［6］。吕梁古陆遭受强烈的剥蚀，使其接近准平原，向东部古海域中提供了大量的泥和粉砂等细粒物质。龙王庙期的吕梁古陆是沧浪铺期的延续，但是面积已经大为缩小。

泥坪广泛发育是龙王庙期古地理的主要特征之一，在华北南部围绕吕梁古陆一带和华北北部均有大面积的泥坪分布 （图4），主要岩石类型为紫红色泥岩、页岩、夹有泥灰岩及白云质灰岩，具有波痕、石盐假晶、帐篷构造等沉积构造。

云坪分布局限，主要分布于石家庄－济南一带和研究区北部，岩石类型主要为泥质白云岩、泥晶白云岩及泥岩、云泥岩，呈薄层状、藻纹层状，其中准同生白云岩含量超过60%。

灰坪主要分布于郑州－潍坊－沧州一带和沈阳以东地区，主要以灰色中厚层微晶灰岩、灰黄色薄层微晶灰岩为主，夹少量紫红色页岩、泥灰岩、白云岩。泥灰坪围绕灰坪呈S形分布，岩性以紫色、黄色薄层泥灰岩、灰色白云质灰岩、泥灰岩夹棕红色页岩为主。

华北地台边缘基底强烈沉降，水体较深，在华北东南部和郯庐断裂附近发育陆棚相沉积，主要岩石类型为钙质页岩、瘤状灰岩、泥质条带灰岩夹海绿石灰岩。

整体来看，研究区东南部和郯庐断裂带附近水体最深，发育浅海陆棚环境，中部水体较深，主要为泥灰坪、灰坪沉积环境，西侧和北侧水体最浅，泥岩、白云岩较为发育，主要为泥质潮坪环境。

4 沉积环境对储层的控制作用

对华北东部地区下古生界碳酸盐岩的不同岩性孔隙度和渗透率的研究表明，白云岩的孔、渗性最好，是优质储层［7，8］。白云岩型储层的孔隙类型主要为晶间孔、溶蚀孔隙和裂缝，脆性通常比石灰岩大，容易形成裂缝，且常具有粉晶至细晶结构，晶间孔发育。

华北地区龙王庙期白云岩主要分布在石家庄－济南一带，主要以含燧石条带白云岩、泥质泥晶白云岩为主。龙王庙期河北石家庄东方岭地区白云岩厚度为17.5m，白云岩厚度百分率为66.5%；山东济南长清地区白云岩厚度达88.74m，白云岩厚度百分率为63.8%。

白云岩的分布受沉积环境的控制，云坪环境地势平缓，水体较浅，气候干旱炎热，蒸发作用强，有利于泥晶、粉晶白云岩的沉积，准同生白云岩达60%以上，因此云坪是白云岩储层发育的有利相带。

综合白云岩的厚度和有利形成环境，预测石家庄－济南一带为优质白云岩储层发育区。

5 结 论

1）根据层序地层研究成果，建立了华北地区龙王庙阶等时地层格架，龙王庙期沉积地层具有南北厚中间薄，东厚西薄的特点，华北地区东北部和东南部是当时的沉降沉积中心，沉积厚度较大。

2）华北地区龙王庙期的沉积相类型有陆棚相和潮坪相 （泥坪、云坪、泥灰坪和灰坪），泥坪广泛发育是该期岩相古地理的重要特征之一。华北地台边缘基底沉降强烈，在华北的东南部和东部郯庐断裂附近发育陆棚相沉积。

3）华北地区龙王庙期的储层类型为白云岩储层，综合白云岩的有利形成环境和白云岩厚度，预测石家庄－济南一带为优质白云岩储层发育区。

［1］关士聪.中国海陆变迁海域沉积相与油气 ［M］.北京：科学出版社，1984.35～38.

［2］冯增昭.华北地区早古生代岩相古地理 ［M］.北京：地质出版社，1990.31～33.

［3］牛树银，孙爱群，张建珍.华北古陆的形成与构造演化 ［J］.地学前缘，1997，4（3－4）：291～298.

［4］祝有海，马丽芳.华北地区下寒武统的划分对比及其沉积演化 ［J］.地质评论，2008，54（6）：731～739.

［5］姜在兴.沉积学 ［M］.北京：石油工业出版社，2008.421～426.

［6］郭绪杰，焦贵浩，马天泉，等.华北古生界石油地质 ［M］.北京：地质出版社，2002.65～66.

［7］杨赏，焦养泉，吴立群，等.华北东部冶里组和亮甲山组白云岩型储层分析与预测 ［J］.地质科技情报，2007，26（5）：61～66.

［8］徐辉.华北地区下古生界白云岩类型与储集性 ［J］.石油实验地质，1992，14（1）：68～77.

Analysis on Lithofacies Palaeogeography at Longwangmiao Stage in North China

DONG Jun－chang，CHEN Qing－chun，MU Nai－xia，LIN Yu－xiang，LI Yan，CHI Xiao－yan，SUN Wei－feng，ZHANG Lu（First Author's Address：Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Beijing100083，China）

Under the guidance of sequence stratigraphic theory and based on outcrops and well drilling data，the sequence stratigraphic framework at Longwangmiao Stage in North China was established，the lithofacies palaeogeographic characters within isochronous stratigraphic framework were analyzed in detail.It was pointed out that during the period there were mainly variegated dolomitic mudstone，argillaceous dolomite，dolomite，shale and limestone，and strata were obviously thicker in the north and south；and thinner in the middle and thicker in the east while thinner in the west.The sedimentary settlement center was in the northeast and southeast of the studied area，where it was the thickest position of deposition.According to the research，there are mainly two kinds of sedimentary facies in the period，such as the shallow continental shelf and tidal flat.Because the areas nearby the Tanlu Fault is subsided more intensively in the southeast and the east of North China platform，continental shelf facies is mostly developed.Tidal flat facies is mostly developed in the rest of areas，especially the mud flat is developed.It is worth to point out that dolomite flat deposits are developed in Shijiazhuang－Jinan Area，where high－quality dolomite reservoirs are developed.

North China；Longwangmiao Stage；lithofacies palaeogeography；good quality reservoir

TE121.3

A

1000－9752 （2012）03－0016－05

2011－11－15

国家油气重大专项 （2008ZX05004－003）；国家自然科学基金项目 （41172108）。

董俊昌 （1962－），男，1986年中国石油大学 （华东）毕业，高级工程师，现主要从事油田开发地质研究工作。

［编辑］ 宋换新