南盘江盆地茅口组生物礁碳酸盐岩成岩特征

赵建成，刘树根，李智武，张 萍，万洪成

(1 中石化胜利油田分公司西部新区研究中心，山东 东营 257000；2 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都 610059；3 胜利油田河口采油厂，山东 东营 257200；)

南盘江盆地茅口组生物礁碳酸盐岩成岩特征

赵建成1，刘树根2，李智武2，张 萍3，万洪成2

(1 中石化胜利油田分公司西部新区研究中心，山东 东营 257000；2 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都 610059；3 胜利油田河口采油厂，山东 东营 257200；)

生物礁油气藏是油气勘探的一个重要目标，其储集性能的好坏是控制它能否成藏的关键。中二叠世南盘江盆地发育以海绵类为主要骨架的生物礁，其经历了海底潜流、淡水、埋藏、表生等成岩环境，最后抬升出露地表遭受侵蚀。所发生的成岩作用主要有：胶结、溶蚀、白云化、硅化以及压实、压溶作用。在前两种环境中，主要是胶结作用，伴随溶蚀，这一阶段储层孔隙性遭到了一定程度的破坏；浅埋藏阶段的胶结最终填满孔隙；而中-深埋藏环境下的有机流体充注溶蚀以及相应发生的白云岩化作用有效改造了储层的孔隙性，该区处于埋藏条件下的台缘生物礁是有利的油气勘探目标。

茅口组；生物礁；成岩；南盘江盆地

DO I：10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.004

南盘江盆地二叠纪栖霞期发育大型缓坡台地，深水区发育孤立台地，台地边缘发育滩相；茅口期台地边缘滩相转为海绵生物礁相，开阔台地区后存在孤立台地；吴家坪期发生了东吴运动的第一幕，东南部的钦防海槽关闭，本区开始大面积隆升，发育广泛的陆相沉积体系；长兴期海水由南向北侵进，发育清水碳酸盐台地，在台地边缘和内部形成了不同类型的礁体[4]。本次所采样的茅口期生物礁通位于台地边缘，属于台地边缘型礁（图1）。二叠纪南盘江盆地处于裂陷期，台地边缘往往发育同沉积断裂。

前人对南盘江盆地生物礁的分布、生态做了大量工作[5~7]，对碳酸盐的成岩特征也有所研究，但是往往集中某一个礁或者针对某一种成岩作用[8~11]，这有利于深入分析，但同时存在对比及归纳的缺陷，不能建立起较为完全的成岩序列。本次在南盘江盆地茅口组多个生物礁的核部或顶部取样，其中西部三个，包括广西隆林祥播村、广南打卦寨和广南董那梦村；中部1个位于田阳那坡镇；东部一个在广西宁明县。并对宁明驼龙乡生物礁进行了剖面测量和系统采样。利用偏光显微镜镜下观察，建立成岩序列并讨论不同阶段成岩作用对储层孔隙性的影响。

图1 南盘江盆地茅口期生物礁分布（岩相古地理背景[12]）

1 成岩作用类型及特征

镜下观察识别出该区生物礁碳酸盐成岩作用主要有胶结、溶蚀、白云石化、硅化、压实、压溶。

1.1 胶结作用

是该区普遍的成岩类型，胶结物以方解石为主，具有晶形多样、多世代的特征。

第一世代胶结物形态在各采样点相同，均为纤状，它们以藻类或者泥晶化的颗粒为底质发育，或者沿孔洞壁生长（图板Ⅰ-1，2，3），被认为是形成于海底潜流环境的纤状文石方解石化的结果[13]。

第二世代胶结物主要以中晶柱状或者刃状为主(图板Ⅰ-2c，Ⅰ-3b)，有的则在第一世代之上直接生长出粗晶叶片状胶结物。相对第一世代它们横纵比例比大，与淡水的混合相关。

第三世代胶结物存在两种晶形，一是粗晶叶片状(图板Ⅰ-2)，二是中-粗晶块状(图板Ⅰ-3)，都发育在中晶柱状胶结物之上，前者特征明显。这种表面光洁块状方解石胶结被认为是早期淡水胶结产物[13]。

粗晶块状方解石胶结物作为第四世代胶结物，生长在粗晶叶片状胶结物之上(图板Ⅰ-4)，晶面较粗糙，内部含铁质，判断为浅埋藏环境下的重结晶。

研究区胶结物除表现出世代接触关系外，还伴随有溶蚀（图板Ⅰ-5，6）。图板1-5显示出溶蚀再胶结的过程，早期粗晶叶片状方解石（图板Ⅰ-5d）遭受淡水溶蚀再沉淀出泥晶方解石（图板Ⅰ-5e）形成平顶，然后生长粗晶块状状方解石（图板Ⅰ-5f）。在宁明剖面7层淡水渗流带下部第5层样品中同样可见旋回性的溶蚀胶结，后期胶结物晶体横向增长趋势明显，最终为晶面光洁极粗晶块状方解石。图板Ⅰ-6体现了中晶刃状方解石被溶蚀改造为细晶等轴粒状的过程，晶间浸染了黄铁矿，推测是浅埋藏环境下还原性流体改造的结果，后期重结晶为上述的粗晶块状方解石（图板Ⅰ-4）。

图板I 胶结作用特征

通过以上观察分析并参考张廷山等（1999）对四川盆地南北缘志留纪生物礁胶结作用的研究[14]，得出第一世代纤状胶结物成于海水潜流环境；第二世代胶结，晶体横向长大成叶片或刃状，处于海水与淡水的混合环境。第三世代晶面清洁光亮块状方解石形成于淡水环境；第四世代晶面较粗糙的块状方解石是在浅埋藏环境下重结晶而成。

1.2 溶蚀

溶蚀作用在生物礁内发育较广，既有同生期淡水环境下的溶蚀也见中—深埋藏条件下的溶蚀，又有表生期的岩溶垮塌作用。

早期淡水的溶蚀作用主要表现在与方解石胶结的相互竞争上，上面已经介绍，这里不再赘述。

寓言故事浅显，道理深刻，它是“穿着外衣的真理”(俄国寓言作家陀罗雪维夫语)，这个“外衣”就是故事，“真理”就是蕴涵在故事中的道理和生活经验，为了让一些生活经验和道理能让人明白，寓言常借用生活中常见的情境和情节，用讲故事和谈话的风格娓娓道来，故事浅显，但道理深刻。

中—深埋藏环境的溶蚀表现为有机流体溶解早期方解石胶结物，可见沥青充填溶洞（照片1）。二叠纪南盘江盆地处于裂陷期，张性断层和裂缝及茅口组顶部的不整合面可作为流体运移的良好通道。其次，伴随流体溶蚀产生了一系列成岩反应，如白云石化，硅化，后面将对它们详细描述。

表生期的溶蚀表现为岩石遭受溶蚀垮塌，原岩被切割成角砾状，所产生的空间被外来物充填，后期发育的裂缝被方解石胶结物充填（照片2）。

1.3 白云石化

本次所研究的生物礁位于台地边缘，属于浅水环境，沉积期海进海退较频繁，这就为混合水白云化提供了良好条件，在宁明驼龙生物礁剖面中见淡水渗流带（第 7层），同时其下部存在白云石交代亮晶块状方解石（第 3层），同时见生物个体的泥晶化（图板Ⅱ-1）。

研究区的深水盆地沉积的薄层泥灰岩或泥岩、硅质岩中存在白云岩，普遍认为是埋藏白云化，Mg2+来源于深埋藏过程中从泥页岩中排出来的富含 Mg2+且盐度较高的残余孔隙水(其部分 Mg2+可能是由泥页岩中蒙脱反向伊利石转化所释放出来的)[11]。同时，泥盆—二叠纪台地边缘普遍发生同沉积断裂，这样就为盆地中含有Mg2+的压实流体向台地边缘的生物礁运移提供了通道，从而导致了生物礁内以下几种特征的白云岩化。

照片1，董那梦；a：粗晶叶片状方解石；b：沥青；c：未被充填的溶孔。10x4(-)

照片2，宁明；原岩遭受岩溶，裂缝切割成角砾状；a：原岩；b：外来充填物；c：后期裂缝。10x2(-)

图板II 白云石化作用特征

一种是选择性白云化，可见钙质生物壳被交代，呈泥亮晶形态（图板Ⅱ-2）。也见粉晶粒状白云石交代藻纹层骨架，晶形呈半自形-它形，同时存在层状溶孔，推测是裂缝溶蚀扩大的结果（图板Ⅱ-3）。这种选择性体现了浅埋藏环境的成岩特征[13]。

研究区中—深埋藏环境的白云石化一是表现为白云石交代叶片状胶结物，晶形较好呈半自形-自形，伴随着溶蚀，形成晶间孔或晶间溶孔，内部充填黄铁矿或沥青（图板Ⅱ-4），这种作用有与油气运移同期；二是与热液作用有关的马鞍状白云石，特征是晶面粗糙，波状消光，形成晶间孔或晶间溶孔（图板Ⅱ-5，6）。这种作用见于宁明驼龙生物礁剖面顶部，是生物礁在埋藏过程中，热液通过其与P2w不整合面处的风化壳进行运移，对其下部礁体产生淋滤导致白云石化。

1.4 硅化

一类是选择性硅化，石英颗粒围绕被亮晶方解石所交代的骨架海绵发育，呈半自形-自形晶（图板Ⅲ-1）。形成这种分布原因认为是，交代的生物个体是“硬物质”，而围绕它的藻类或者充填个体间的基质是泥晶态的“软物质”，两者之间的接触面是一个薄弱面，是流体充注的有利场所。

表生期 潜水面附近 岩溶垮塌

图板III 硅化-压实、压溶作用特征

第二类是伴随溶蚀的交代方解石硅化，可见半自形-自形中-粗晶石英分布于蚀变的方解石中，或与沥青一起充填溶洞中，说明了含硅质有机流体的溶蚀与硅化同时进行（图板Ⅲ-2）。

第三类是埋藏岩溶所导致的硅化，所取的样品中见原岩被溶蚀改造为角砾状，角砾边缘均匀分布半自形-自形的细晶石英颗粒，其中心部分仍残留着泥晶方解石（图板Ⅲ-3），同时在这一块样品中见晚期胶结物遭受溶蚀，并充填沥青。

最后一类是硅质交代泥晶方解石，形成六边形硅质环边，裂缝为流体提供了运移通道，并遭受溶蚀扩大，见其中充填或部分充填石英（图板Ⅲ-4）。

表1 成岩序列及成岩环境简述

1.5 压实、压溶

在研究区压实、压溶作用普遍，在董那梦地区比较典型。未被胶结的生物个体被压扁，定向排列，并伴随着溶蚀，空间被沥青所充填（图板Ⅲ-5）；被胶结的生物颗粒变形不强烈，个体之间的压溶缝充填沥青（图板Ⅲ-6）。

2 成岩序列及成岩环境

根据成岩特征分析，研究区的生物礁经历了以下成岩环境：①海底成岩环境；②淡水成岩环境；③埋藏成岩环境；④表生成岩环境（表1）。

海水到淡水环境的转变过程中，依次发生了纤状文石、叶片（刃）状方解石、块状方解石胶结以及混合水白云化，与其相伴随的是淡水溶蚀作用是在浅埋藏阶段，叶片状方解石遭受溶蚀改造成粒状，后期重结晶形成粗晶块状；同时发育白云石交代生物壳，表现为泥晶，或交代藻纹层骨架，呈粉晶粒状，形成白云石规律性的分布。

随后进入中—深埋藏环境，此时盆内的生油岩已经成熟并排烃，伴随地层建造水向台地边缘运移进入生物礁，发生了含硅有机流体的充注，导致了礁内的热液白云岩化、硅化，以及溶蚀作用，成岩作用复杂。在深埋藏环境下发生了较为强烈的压实、压溶作用。

生物礁抬升后在表生成岩期发育岩溶垮塌。

3 成岩作用对储层孔隙性的影响

破坏性的成岩作用主要是早期的胶结以及晚期的压实、压溶作用(图 2A，B，E，F)；建设性成岩作用主要是埋藏环境下溶蚀及白云石化（图2C，D）。但胶结作用对储集层孔隙性影响又不是截然分明的。早期方解石一是发生沉淀充填了孔洞，减小了原始孔隙度，二是交代了生物个体骨架，进入埋藏压实阶段中，胶结方解石起到了支撑作用（图2—②），而且在中—深埋藏环境时，有机流体充注溶蚀早期成岩阶段形成的方解石胶结物（图2—①），同时发生白云石化，形成了溶孔、晶间孔、晶间溶孔以及溶蚀扩大缝（图2—①）。因此，埋藏期的溶蚀，白云石化作用在一定程度上弥补了胶结对孔隙性的破坏。因此，处于中—深埋藏环境的生物礁具有良好的油气储集空间。

图2 主控成岩作用对储集层孔隙性影响示意图

4 结论

1）生物礁首先经历了海底及地表淡水环境（东吴运动第一幕），主要成岩作用为胶结和溶蚀；随后进入了埋藏环境，主要发生了与有机流体的充注溶蚀作用相伴随的白云石化和硅化，以及压实和压溶；最后抬升到地表，在表生期，经历了岩溶作用。

2）对储层孔隙性的起破坏作用的主要是同生期—早成岩期的方解石胶结，而中成岩期的白云石化、溶蚀改善了储集层，因此，现今处于埋藏阶段的台地边缘生物礁是有利的油气勘探目标。

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The Diagenetic Characteristics of Reef Carbonate of the M aokou Formation in the Nanpanjiang Basin

ZHAO Jian-cheng1LIU Shu-gen2LI Zhi-wu2ZHANG Ping3WAN Hong-cheng2
(1-Western New Prospect Research Center, Shengli Oilfield, Sinopec Group, Dongying, Shandong 257000 ; 2-State Key Laboratory of Geology and Exploration of Oil and Gas Reservoir, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 3-He Kou Oil Production plant, Shengli Oilfield, Dongying, Shandong 257200)

The reef oil-gas pools are an important target in the oil and gas exploration. Its reservoir quality is of great importance. Generally, the main controlling factors of development of reef reservoir include deposition, structure and diagenesis. The former two have influence over the distribution of the reservoir and the latter determines the quality. In the Middle Permian, reef constructed mainly by sponges was well developed in the Nanpanjiang basin. This article deals with controls of diagenesis over reef reservoir conditions in the Nanpaniiang basin based on thin section observation. The study indicates that the reef experienced the submarine phreatic, freshwater, buried, epigenetic environments in turn and uplifted to the surface to be eroded at last. The diagenesis happened in those conditions includes cementation, dissolution, dolomitization, compaction and pressure solution. The cementation primarily occurred in the submarine phreatic and freshwater environments and accompanied by dissolution with reservoir porosity destroyed to some extent. Going into the shallow buried environment, pore space in the reef was almost filled with cements. Sanking to the middle-deep buried environment, dolomitization and dissolution took place in the reef, which improved reservoir porosity significantly. So the reef under buried environment will be a favorable exploration target.

Nanpanjiang basin; Maokou Formation; reef; diagenes is

P618.130、2

A

1006-0995（2014）01-0014-06

2012-11-21

中国石化海相前瞻性项目“华南古板块地裂运动与海相油气前景”(编号: PH08001)”

赵建成（1983-），男，河北霸州市人，助理工程师，从事构造解释工作