塔河六七区鹰山组-巴楚组混积特征研究

葛毓柱，钟建华，毛毳

（中国石油大学地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

塔河六七区鹰山组-巴楚组混积特征研究

葛毓柱，钟建华，毛毳

（中国石油大学地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

受加里东期-海西期构造运动及持续海平面升降变化影响，塔河油田六七区沉积环境复杂多变，中下奥陶统鹰山组和下石炭统巴楚组发育陆屑-碳酸盐混积岩。结合岩心、薄片及测井资料综合分析，混积岩据混积强度分为混积型碳酸盐岩、混积型碎屑岩、高度混积岩。据沉积背景及沉积特征，混积岩成因类型可分为岩溶穿插再沉积型（岩溶型）和相缘渐变型（相变型）。其中，混积型碳酸盐岩和混积型碎屑岩为岩溶成因，高度混积岩为相变成因。此外，混积岩储集空间发育，储集类型主要包括原生粒间孔、次生溶蚀孔缝和构造裂隙，岩溶型混积岩较相变型混积岩储集性能较好。混积岩孔缝中见含油显示，相关油气意义值得进一步研究。

塔河油田六七区；鹰山组-巴楚组；混积特征

作为一种沉积机理特殊而常见的地质现象，混积岩具重要沉积意义，可为区域构造运动、沉积动力学、沉积速率、海平面变化、古气候、物源及相互间协调演化关系提供依据。同时，该类沉积中具良好的油气生、储、盖组合，为油气勘探有利区域。塔河油田六七区中下奥陶统鹰山组和下石炭统巴楚组沉积时期，受构造运动和海平面变化等因素影响［1］，沉积环境复杂多变，沉积类型多样，发育混积岩沉积，付美燕等对塔西巴楚-麦盖提地区混积岩进行过研究［2］。对其进行分析有助于研究区复杂沉积现象及沉积特征的解释，加深对混积作用的理解和认识。

1 区域地质背景

塔河油田位于塔里木盆地戈壁荒漠之中，与天山南端相邻，地处新疆库车和轮台间，构造位置属塔里木盆地阿克库勒凸起南部斜坡区，北靠阿克库勒凸起，南接满加尔坳陷，东西两侧分别与草湖凹陷、哈拉哈塘凹陷相邻（图1-a）。塔河油田六七区位于塔河油田西北部，位于库车县境内。加里东运动、海西运动使研究区长期抬升经受风化剥蚀作用，造成地层普遍缺失。钻井资料揭示，研究区缺失上奥陶统、志留—泥盆系、上石炭统、中上侏罗统。受地层抬升剥蚀作用影响，研究区奥陶—石炭系仅发育中下奥陶统蓬莱坝组、中下奥陶统鹰山组、中奥陶统一间房组，下石炭统巴楚组，其中一间房组仅见于七区，一间房组尖灭线以南（图1-b）。奥陶系及下石炭统巴楚组沉积演化史见图2。

图1 研究区地理位置（a）及地层分布（b）Fig.1 Location of the research area（a）and the strata distribution（b）

图2 塔河油田沉积相及沉积演化图Fig.2 Sedimentary facies as well as evolution of Tahe Oilfield

2 混积岩沉积特征

前人对混积岩的定义和分类意见不统一［1，3-8］。关于混积岩定义的问题，集中在以下两个方面：①混积岩成分。国外混积岩定义为碳酸盐与硅质碎屑的混合，而国内定义为碳酸盐与陆源碎屑的混合。近年来，混积岩含义进一步延伸为碳酸盐、陆源碎屑、硅酸盐、硫酸盐、火山碎屑等的混积［5］；②成岩作用后的混积作用形成的岩性是否能够定义为混积岩。混积岩分类方面，Mount、杨朝青及沙庆安、张雄华、付美燕等分别提出不同分类方案。总结前人研究经验并结合本区研究特征，将混积岩定义为碳酸盐与陆源碎屑的混合，并认为碳酸盐岩成岩后经历岩溶等风化作用和陆源碎屑充填形成的岩性也是混积岩。因为其形成同其它混积岩一样经历了地表风化、搬运及埋藏成岩作用。混积岩有广义、狭义之分［9-10］。狭义混积岩指碳酸盐组分与陆源碎屑组分的混合（同一层内）；广义混积岩涵概狭义混积岩，包括碳酸盐岩与陆源碎屑岩间的互层、夹层、零星分布等。区内两种混积岩均有发育。本区广义混积岩在中下奥陶统鹰山组表现为碳酸盐岩与狭义混积物交互沉积，如下石炭统巴楚组表现为泥灰岩、泥岩、砂岩互层沉积（图2）。由于组成、产状及测井响应的不同，据付美燕分类方案［2］，本区狭义混积岩可分为以下3类：

Ⅰ类（混积型碳酸盐岩）岩心中见发育溶蚀碳酸盐角砾，大小不一，分选磨圆差，颗粒支撑，溶蚀角砾间为陆源碎屑物质所充填（图3-a）。镜下可见，碳酸盐岩角砾为亮晶胶结内碎屑灰岩，呈次棱角-次圆状，具一定的溶蚀磨圆边缘，颗粒间被石英粉砂岩和细碎的碳酸盐岩颗粒充填，并被亮晶方解石胶结（图3-b）。其中碳酸盐成分含量78%，颗粒直径最大超出镜下测量范围，石英含量18%，平均粒径40 μm。测井特征，GR值明显增大，一般大于16 API；RS、RD值明显减小，小于100 Ω.m，三者测井曲线段表现为箱型；CNL有扩径显示；AC见明显波动，具箱型形态（图4-a）。

Ⅱ类（高度混积岩）岩心中碳酸盐岩中见明显黑色碎屑岩颗粒（图3-c）。镜下碳酸盐岩中不见溶蚀现象，表现为碳酸盐岩颗粒和硅质颗粒高度混合，碳酸盐成分含量为49%，主要为泥晶组成内碎屑，呈细砂大小，平均粒径120 μm，具分选、磨圆（图3-d）。其中硅质颗粒包括石英和燧石，含量约30%。石英为粉砂大小，平均粒径90 μm，分选中等，具一定磨圆，而燧石为细砂-中砂大小，粒径变化100～1 000 μm，分选、磨圆差，呈明显棱角状，硅质颗粒一定方向排列。测井方面，GR呈漏斗型-箱型，平均值90 API；RS、RD呈钟型，值明显变小，小于40 Ω.m；CNL具扩径现象；AC呈漏斗型，波动明显，一般大于55 μs/ft（图4-b）。

图3 研究区混积作用产物岩心、镜下特征Fig.3 Core and slice character of mixed depositon product in the research area

Ⅲ类（混积型碎屑岩）岩心为灰黄色粉砂岩。镜下主体为粉砂级石英颗粒，含有泥晶灰屑和海绿石（图3-e，f）。其中，石英颗粒含量60%，具一定的分选、磨圆，平均粒径约100 μm，碳酸盐成分含量约20%。测井特征，GR值明显增大，呈锯齿状箱型，平均值54 API；RS、RD值明显减小，箱型显示，一般小于20 Ω.m；CNL显示明显扩径；AC值增大，箱型，一般大于70 μs/ft（图4-c）。

3 混积岩成因类型及沉积环境

针对混积岩成因模式，前人提出多种分类方案（表1）［4，6，9，11，12］。结合研究区混积岩沉积特征及成因，本文采用张雄华的分类方案，将本区混积类型分为岩溶穿插再沉积型（简称岩溶型）和相缘渐变沉积混合型（简称相变型）两类，并结合沉积环境对混积岩成因进行了模式分析（图5，6）。现对研究区混积岩成因类型及相关沉积环境详介如下：

岩溶型指碳酸盐岩由于古岩溶作用出现众多的细小裂隙，大量陆源碎屑物质顺裂隙穿插侵入，随裂隙加宽增多而导致坍塌，造成陆源碎屑物质和碳酸盐岩的混合。在该类混合沉积中，碳酸盐岩通常为角砾，与陆源碎屑物质有较明显的界限［11］。中下奥陶统鹰山组时研究区主要为开阔台地相沉积［13］，据沉积特征进一步分为滩间海亚相和台内浅滩亚相。滩间海位于正常浪基面以下，水深较大，海水能量较低，沉积物以泥晶灰岩为主，并见介形虫类、三叶虫类、腕足类等生屑，生屑含量变化大；台内浅滩发育于台地地势较高处，受水流和波浪作用，海水能量较强，沉积物以颗粒灰岩为主，粒屑丰富，见内碎屑、鲕粒、球粒，生屑包括介形虫类、腕足类、棘屑类、三叶虫类，藻屑类。受海西期构造运动影响，海平面下降，研究区鹰山组暴露地表，遭受风化剥蚀，形成一系列溶蚀洞缝。陆源碎屑物质在地表径流和地下暗河等作用下充填溶洞，形成岩溶型混积岩（图5）［18］。上文中Ⅰ类和Ⅲ类混积岩属这种成因类型，其中Ⅲ类混积岩受后期海侵作用影响，沉积物中见海绿石沉积（图3-f）。

表1 混积岩成因分类Table 1 Classification of origin of mixed deposition rock

图4 混积岩性段测井曲线特征Fig.4 Well-log character of mixed deposition interval

图5 鹰山组岩溶型混合沉积模式图Fig.5 The diagram of mixed deposition model in the Yingshan Formation

相变型指沉积物沿不同相之间的扩散边界发生侧向迁移而产生的混合。相邻的沉积相在横向和纵向上都有边界，在边界上它们并非界限分明。由于沉积物受水流作用发生侧向迁移等，导致相邻的沉积物在相缘（或相边界）发生混合，产生混积岩［11］。石炭系巴楚组沉积时，海平面上升，发生海侵作用，由于构造、物源等因素的改变，研究区沉积环境由碳酸盐开阔台地相变为泻湖-障壁型滨岸相［14-16］，水体能量低，沉积物为粉砂质泥岩、钙质粉砂岩、泥岩、泥灰岩，镜下可见莓球状黄铁矿，表明为一种滞留还原环境［17］。泻湖、台地内侧等相缘处碳酸盐沉积物与陆源碎屑混合沉积，因此易形成相变型混积岩（图6）。上文中Ⅱ类混积岩属该成因类型。

结合前人研究成果［7，11，19］，研究区混积岩成因类型与沉积特征受到构造、海平面变化、物源等因素的控制。加里东-海西运动使研究区地层抬升，地层暴露地表经风化剥蚀，形成不整合，且使古沉积环境由奥陶系碳酸盐岩台地向下石炭统巴楚组混积陆棚、泻湖-障壁型海岸转变［20］，为岩溶型混积岩和相缘型混积岩提供了有利沉积背景。海平面变化使得陆源沉积物不断进积、退积，造成研究区沉积相和沉积体系的复杂多变，进而使得岩溶型和相缘型混积作用得以发生。物源变化则为混积岩的产生提供了物质基础。总体看，构造作用控制了沉积环境，海平面变化控制沉积物分布与沉积相，物源变化控制了沉积物类型。

4 混积岩储集特征

据镜下观察，混积岩储集空间较发育，有油气显示，具储层意义，储集类型包括原生孔隙和次生孔隙。

原生孔隙主要表现为混积型碎屑岩中的粒间孔，孔隙度达15%，大小为5～80µm，平均25µm。

次生孔隙主要表现为溶蚀孔隙和构造裂缝。溶蚀孔隙包括溶蚀缝和溶蚀孔，镜下溶蚀缝19µm，延伸长短不一，具溶蚀边缘，形态不规则，或围绕溶蚀颗粒边缘分布，或在颗粒间分布，内部可见方解石及黄铁矿充填。溶蚀孔多见于灰屑颗粒内部和胶结物，大小变化范围较大。构造裂缝延伸较长，裂缝边缘较平直，形态较规则，延伸较远，宽度变化大，2～110µm，部分被方解石充填。

图6 巴楚组相变型混合沉积模式图Fig.6 The diagram of mixed deposition model in the Bachu Formation

图7 混积岩储集空间类型Fig.7 The reservoir space types of mixed deposition rock

其中，混积型碎屑岩以残留原生粒间溶孔为主（图7-a），见少量灰屑粒内溶孔，混积型碳酸盐岩以溶蚀孔缝为主（图7-b），高度混积岩以构造裂缝为主，但多被方解石充填（图6-e，f）。储集性能方面，混积型碳酸盐岩大于混积型碎屑大于高度混积岩。从成岩作用方面来看，压实和胶结作用对混积作用的储集空间具破坏作用，而溶解、溶蚀和构造作用有积极改善作用。研究区混积作用的储集性能取决于沉积环境、岩性、溶蚀、构造等因素。具体看，鹰山组储集空间受控于岩性及溶蚀作用，巴楚组储集空间受控于沉积环境及构造作用。

混合沉积中粗粒的碳酸盐颗粒和碎屑部分具良好的储集空间，而细粒部分则具盖层意义，因此混积岩可以形成储层、盖层及自生自储组合［7］。本区混积岩沉积与碳酸盐岩沉积环境相邻，储集空间包括原生孔隙和次生孔隙，储集性质相对碳酸盐岩较好，见油类充填，可作为碳酸盐岩中烃类的良好储层。具体来看，岩溶型混积岩与岩溶系统相结合构成较好储层，相变型混积岩对于岩溶型混积岩储集性质较差。针对本区混积岩的沉积特征和空间分布应进行进一步分析和研究，为本区油气工作提供一定帮助。

5 结论

（1）受加里东-海西构造运动及海平面、物源变化等影响，塔河六七区下奥陶统鹰山组发育碳酸盐岩台地相岩溶型混积岩，下石炭统巴楚组发育泻湖-障壁滨岸相相变型混积岩。

（2）由于混积强度不同，混积岩可分为混积型碳酸盐岩、混积型碎屑岩和高度混积岩，其中混积型碳酸盐岩和混积型碎屑岩为碳酸盐岩台地岩溶成因，高度混积岩为泻湖-障壁海岸相变成因。岩溶型混积岩发育受控于溶蚀作用和岩性，相变型混积岩发育受控于海平面变化和构造作用。

（3）混积岩储集空间发育，储集类型主要包括原生粒间孔、次生溶蚀孔缝和构造缝隙。其中岩溶型混积岩发育原生粒间孔、次生溶蚀孔缝，相变型混积岩发育构造缝隙为主。相比之下，岩溶型混积岩储集性能优于相变型混积岩。

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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

项目资助：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）（2006CB202401，2011CB201001）资助

2014-03-12；

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

葛毓柱（1989-），男，山东青岛人，2014级中国石油大学在读硕士，从事地质学研究