川东地区长兴组台地内生物礁沉积特征研究

2013-12-23李世临冯青平张文济蔡家兰陆秀林

石油地质与工程 2013年3期

李世临，冯青平，张文济，廖军，蔡家兰，陆秀林

（中国石油西南油气田分公司，重庆江北400021）

1 概况

生物礁油气藏储量约占世界油气探明储量的10%，具有丰度大、产能高的特点，一直倍受国内外勘探家们的重视。国外生物礁研究起源于18世纪末到19世纪初，20世纪20 年代，由于在生物礁中发现了大量的油气（1916在墨西哥黄金带内的阿苏尔4号井钻获的日产原油高达35 620 t，我国于20世纪90年代初于珠江口盆地珠一坳陷流花4-1井钻获的中新世生物礁油藏日产原油也曾高达万吨以上），生物礁的研究普遍受到重视，特别是生物礁油气藏的有关研究成果大量涌现［1-17］。

中国古生代海相碳酸盐岩地层生物礁发育非常广泛，但生物礁相的油、气藏较为少见，目前主要在四川盆地东、东北部上二叠统长兴组发现了一系列生物礁气藏［1-7］。而目前所发现的台地内生物礁，大多为兼探所获，近几年进行了一系列的台缘生物礁的勘探，并取得了一定的认识，但是对台地内生物礁很少开展系统的研究。本文主要通过野外露头、岩心、录井资料，对川东地区台地内生物礁的岩石学特征、沉积相特征、发育规模、沉积模式及分布规律进行了研究，为川东地区长兴组台地生物礁气藏的勘探开发提供更为可靠的地质依据。

川东地区长兴组以开阔台地沉积相为主，生物礁主要发育在台地边缘和台地内部相对隆起的部位。川东地区目前已发现黄龙、天东、铁山、七里、梁平、云安、马槽坝、龙岗、高峰场、双龙、卧龙河、板东、大池干、龙驹坝、广安等地下和大巴山前缘、华蓥山、老龙洞等地表的长兴组生物礁（图1）。在地面礁体中，台地边缘礁以宣汉盘龙洞和利川见天坝生物礁最具特色，台内点礁以涧水沟和老龙洞生物礁最具特色［8-10］。

图1 研究区地理位置及部分野外露头、沉积相带

2 台地内生物礁岩石学及沉积相特征

通过大量的野外剖面观察、系统的钻井岩心观察及室内镜下薄片鉴定分析，川东地区长兴组台地内生物礁岩性主要为泥晶海绵礁灰岩［11］，礁体多由障积岩组成，造礁生物以囊状海绵、串珠状海绵为主，附礁生物以棘屑、腕足、腹足、有孔虫为主，造礁生物间以灰泥充填为主，少量生屑充填。礁体无礁前礁后之分，礁体即为礁核，单个礁体发育厚度薄，以0.1～1.0m 为主。

台地内生物礁多为点状分布（图2），单体点状礁的沉积微相特征以涧水沟长兴组生物礁地表剖面为例，可划分出礁基、礁核、礁坪诸亚相，其中礁基主要由生物碎屑滩组成，是生物礁的生长基座，礁核是形成生物礁抗浪块体的主体部分，主要由障积礁组成，少量骨架礁和粘结礁。

图2 研究区生物礁分布

礁基亚相：为生物礁生长的基座，主要由生屑滩微相组成。岩性特征主要为深灰色、灰褐色生物屑灰岩、藻屑灰岩，生物碎屑包括棘皮、蜓、瓣鳃、有孔虫、藻类、介形虫、骨针、钙球、苔藓虫、管壳石等。

礁核亚相：障积礁主要由浅灰色块状海绵礁灰岩，夹浅灰色亮晶砂屑生物屑灰岩，造礁生物主要为海绵，部分为苔藓虫和水螅，大多数呈垂直或斜交层面的生长形态特征，形成障积礁，局部地区发育骨架礁和粘结礁。

礁坪亚相：礁坪是指低潮时部分或全部出露的由死亡的生物礁岩组成的宽旷平地，水深1～2 m，沉积物主要来自前方被波浪打碎的礁屑，但可含有丰富的原地固着生长的造礁生物，以及各种生物碎屑。

3 典型台地内生物礁沉积学特征

在华蓥市东北华蓥山的高顶山背斜上，二叠统倾末端有数个长兴组生物礁出露地表。老龙洞生物礁于1983 年由西南石油学院强子同教授最先发现［13］，出露宽度接近2 km，相带分布对称。过老龙洞生物礁礁核的长兴组剖面厚178 m，礁核厚40 m，显示一个大的旋回，礁体于长兴组第二段开始发育，下部是由棘屑、腕足屑、藻屑及有孔虫等组成的生屑滩，往上过渡为以串管海绵为主的障积岩。礁核相的主体是由各种海绵、水螅以及苔藓虫、管壳石、硬海绵、古石孔藻等组成的海绵障积岩、粘结-障积岩，最上以礁顶的潮坪沉积与飞仙关组黄灰色薄层钙质泥岩过渡。礁核相灰岩的原生孔隙都已被灰泥或多期胶结物充填。颗粒灰岩主要发育在礁基，有斑状白云石化［13-15］，孔隙发育较差。

涧水沟生物礁出露最全（图3），礁体出露长度700 m 左右，礁核相厚度最厚的地方约120 m，在横向展布上，礁核厚度变化较大，过礁体核部的长兴组剖面厚大于135 m，而距礁体1 km 左右的非礁相长兴组剖面厚度仅厚83 m。由于礁体的存在，在野外可以明显地看到由它引起的沉积地貌的隆起和被上覆飞仙关组披覆的沉积现象。

涧水沟生物礁相灰岩的岩石学特征与老龙洞等生物礁基本相同，造礁生物组合特征也十分一致，其沉积相带的分布也是对称的。在纵向上表现出两个颗粒岩-障积岩-骨架岩组成的成礁旋回。下成礁旋回的顶部有因暴露而受到大气淡水溶蚀的洞穴。上成礁旋回顶部有厚约7 m 的飞仙关组的藻纹泥晶云岩沉积。其滩相颗粒岩较为发育，特别是第二成礁旋回的棘屑颗粒岩，它从礁核一直延伸到两翼。两个成礁旋回的滩局部都有白云石化，但总体上并不强烈。在礁核中一些溶洞、裂缝中充填的渗流粉砂级碎屑物，白云石化强烈，有的晶间孔发育且晶间孔中充填有沥青，在剖面岩石中发现了64个充填有沥青的岩石孔隙发育点。

4 生物礁沉积模式

生物礁的形成和发展与成礁期古构造（特别是同生断裂）及古地理格架有密切的制约关系［16］，结合本区长兴组生物礁时空展布特点及其与古构造、古地理的制约关系，针对隐伏礁体及礁型油气藏的预测，长兴组生物礁沉积模式如图4。

阶梯式断陷使台地边缘逐步后退，发育多条成熟的台缘堤礁或链状堤礁带；在台缘隆起后方发育不成熟的或半成熟的台内点礁。晚二叠世沉积前，川黔运动或峨眉地裂运动使台地边缘的某些基底断裂（七跃山及方斗山断裂）处于持续活动状态，台地内部也可能有由次级断裂造成的局部隆起，它们对川东-鄂西的古地理格架起了重要控制作用。

图3 华蓥涧水沟台内丘礁剖面

晚二叠世早期，本区为一陆缘碳酸盐缓坡，水体介质条件及生物（造礁及复礁生物）的分异度均不具备成礁条件。长兴初期海水向陆侵进，盆地的相对沉陷使台地边缘変陡，适宜的介质条件及繁殖的造礁生物与附礁生物使台地边缘的个别地段发育不成熟的点礁，它们与礁间的碎屑滩组成陆棚的镶边。随着盆地下陷，海水向陆侵进（P2ch），台地边缘逐渐后移，形成新的台缘镶边。而在老的台地边缘，由于相对海平面上升，部分点礁将被淹没而死亡（如彭水）；而另外一些点礁（如利川吴家湾）则因为某些有利条件而得以继续向上营造。台地边缘礁体迎着风浪生长，抗浪能力强，养料丰富，能形成坚固的格架；加之发育时间长，故多发育为成熟的堤礁或链状堤礁。

由于海水向陆侵进，台地边缘后退，在老的台缘后方的合适地带（如同生断裂活动）又将形成新的台地边缘。在新的台地边缘上的合适地段（如丰都太运），上述演化过程由台缘点礁到台缘堤礁重复出现。

长兴末期，台地边缘礁体被相对海平面的持续上升所淹没而停止发育，但适合成礁的海水可漫过台地边缘隆起进入台地内部，在某些微地貌隆起上也可以成礁，但由于发育时间短，成礁层位高，且成礁物质分散在广阔的陆棚泻湖内，因而只能形成不成熟或半成熟的台内点礁。

图4 川东地区生物礁形成模式

5 川东长兴组台内生物礁分布规律

台内礁多为规模较小的点礁，部分为具有一定发育规模的丘礁，多由障积岩和粘结岩组成，如板东丘礁群、老龙洞丘礁群和卧龙河丘礁群等，大多数发育于长2中期［12］。川中华蓥山地区的地表露头此类礁也普遍发育，以天池镇涧水沟丘礁为代表。另外在井下也有普遍发育，如板东4、广3、涞1、双15、双18、卧117、卧118、卧061-1、马槽2、张23、池37等。台内生物礁中的主要造礁生物以囊状和串珠状海绵为主，没有或很少柱状海绵，代表低能弱动荡的浅海沉积环境，造礁生物丰度也明显低，礁体的发育规模小，分布范围一般都小于1 km2。