塔里木盆地巴楚中奧陶統(tǒng)一間房組生物礁－灘發(fā)育模式和儲(chǔ)集物性

王瑞，焦養(yǎng)泉，榮輝，邢鳳存，曾凡平，李榮，朱筱敏

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249;2.中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，湖北武漢 430074; 3.中國地質(zhì)大學(xué)海洋學(xué)院，北京 100083）

塔里木盆地巴楚中奧陶統(tǒng)一間房組生物礁－灘發(fā)育模式和儲(chǔ)集物性

王瑞1，2，焦養(yǎng)泉2，榮輝2，邢鳳存3，曾凡平2，李榮2，朱筱敏1

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249;2.中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，湖北武漢 430074; 3.中國地質(zhì)大學(xué)海洋學(xué)院，北京 100083）

依據(jù)精細(xì)的露頭寫實(shí)及室內(nèi)分析，對(duì)塔里木盆地巴楚一間房露頭區(qū)中奧陶統(tǒng)一間房組生物礁－灘沉積體系發(fā)育模式及儲(chǔ)集性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明:一間房組自下而上共劃分為5個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)層序均由TST和HST構(gòu)成，生物礁－灘沉積體系主要發(fā)育于層序1至層序3中，由生物礁、生物碎屑灘和臺(tái)緣背景沉積3種成因相組合構(gòu)成;層序1和層序2的HST內(nèi)發(fā)育進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系，以沉積高能帶向盆地方向遷移為特點(diǎn);層序3的TST內(nèi)發(fā)育退積型生物礁－灘沉積體系，以沉積高能帶向臺(tái)地方向遷移為特點(diǎn)，其中早期為海侵追補(bǔ)型，晚期為海侵并進(jìn)型;在生物礁－灘沉積體系中，礁前內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘和礁后內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘具有相對(duì)較好的儲(chǔ)集性能，是潛在的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

塔里木盆地;巴楚地區(qū);一間房組;生物礁－灘;沉積模式;儲(chǔ)集物性

碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣礁－灘體系是重要的油氣儲(chǔ)集體，揭示該沉積組合的空間展布規(guī)律及儲(chǔ)集性分布特征對(duì)相關(guān)的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。塔里木盆地和四川盆地生物礁－灘沉積體系作為油氣的重要儲(chǔ)集體已經(jīng)得到越來越多的關(guān)注［1-4］。巴楚縣一間房露頭區(qū)為生物礁－灘沉積體系的研究提供了有利場所，不同學(xué)者對(duì)該區(qū)生物礁－灘沉積體系做了大量的沉積相［5-9］和層序地層研究［10-11］，但對(duì)于其發(fā)育演化規(guī)律和儲(chǔ)集性能研究尚需深入。筆者通過對(duì)巴楚一間房露頭區(qū)生物礁－灘沉積體系的精細(xì)露頭解剖和室內(nèi)分析，探尋中奧陶統(tǒng)一間房組生物礁－灘的發(fā)育規(guī)律和儲(chǔ)集性能。

1 地質(zhì)概況

巴楚一間房露頭區(qū)位于塔里木盆地西緣，距離阿克蘇市約200 km，沿314國道西行至1175 km處即可到達(dá)（圖1），出露地層主要為中下奧陶統(tǒng)鷹山組、中奧陶統(tǒng)一間房組、上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組和良里塔格組。中奧陶世一間房地區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定［11-12］，生物礁－灘沉積形成于海侵背景下［7］，發(fā)育于相對(duì)低能的臺(tái)地邊緣［5-7］，由黏結(jié)－障積礁及顆?；?guī)r構(gòu)成。

圖1 巴楚一間房露頭研究區(qū)位置Fig.1 Study area location of Bachu Yijianfang outcrop

2 層序地層及沉積體系劃分

選取的一間房組生物礁－灘沉積體系典型剖面底部為鷹山組、上部為一間房組，一間房組未見頂，但附近剖面可將其頂部補(bǔ)充完整。一間房組自下而上可以劃分出5個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)層序均由海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）組成，低位體系域（LST）不發(fā)育（圖2）。層序1和層序2的HST中發(fā)育大規(guī)模進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系，TST中生物礁－灘沉積體系相對(duì)不發(fā)育;層序3的TST內(nèi)發(fā)育了大規(guī)模退積型生物礁－灘沉積體系，HST內(nèi)生物礁－灘沉積體系相對(duì)不發(fā)育。在層序4中，僅在TST內(nèi)發(fā)育小規(guī)模的生物礁－灘沉積體系（圖3）。

通過典型生物礁－灘沉積體系剖面的解剖，在一間房組臺(tái)地邊緣生物礁－灘沉積體系內(nèi)共識(shí)別出9中成因相，以生物礁為中心將其歸納為生物礁、生物碎屑灘和臺(tái)緣背景沉積3種成因相組合。生物礁成因相組合包括礁基和礁核。礁基為棘屑灘沉積，發(fā)育在生物礁骨架的底部;礁核由藻類－托盤類黏結(jié)障積灰泥形成，為生物礁骨架的主體。生物碎屑灘成因相組合發(fā)育在生物礁周圍，依據(jù)沉積構(gòu)造和產(chǎn)出位置進(jìn)一步將生物碎屑灘劃分為礁前灘、礁后灘和潮汐水道3種成因相組合。礁前生物碎屑灘與礁體相鄰并靠近盆地一側(cè)，包括礁前內(nèi)側(cè)礫質(zhì)灘、礁前內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘和礁前外側(cè)砂質(zhì)灘。礁后生物碎屑灘與礁體相鄰并靠近臺(tái)地一側(cè)，包括礁后內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘、礁后外側(cè)砂質(zhì)灘。潮汐水道主要發(fā)育于礁體之間，以發(fā)育大型槽狀交錯(cuò)層理及透鏡狀形態(tài)為特色。臺(tái)地是生物礁－灘沉積體系的背景沉積，它們包圍生物礁和生物碎屑灘（圖3）。

3 生物礁－灘沉積體系演化

通過典型生物礁－灘沉積體系剖面的解剖和區(qū)域追蹤對(duì)比，發(fā)現(xiàn)生物礁－灘沉積體系具有垂向上進(jìn)積和退積交互的特點(diǎn)，前者生物礁－灘沉積體系向盆地方向遷移，后者生物礁－灘沉積體系向臺(tái)地方向遷移，兩者的遷移特點(diǎn)和水體能量變化不盡相同。

3.1 兩類生物礁－灘沉積體系的遷移特征

生物礁－灘沉積體系中生物碎屑灘產(chǎn)出于生物礁周圍，伴隨生物礁的遷移而遷移，因此以被生物碎屑灘包圍、易于識(shí)別的生物礁作為突破口可更好地描述此類沉積體系的發(fā)育規(guī)律。

3.1.1 進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系

層序1 HST進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系中自南向北共發(fā)育3期礁復(fù)合體，記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期，每一期內(nèi)發(fā)育幾個(gè)更次級(jí)的礁體。第Ⅰ期至第Ⅲ期礁復(fù)合體整體遷移距離大、相互不連接，每期礁復(fù)合體內(nèi)單個(gè)礁體向上規(guī)模逐漸變小。層序2 HST生物礁－灘沉積體系自南向北發(fā)育了由7個(gè)礁體構(gòu)成的一期礁復(fù)合體，礁體遷移距離小、相互連接、向上規(guī)模逐漸變小，且早期礁體具障壁作用，礁體間發(fā)育潮汐水道（圖3）。

圖2 一間房組典型臺(tái)緣礁－灘沉積體系剖面垂向序列Fig.2 Integrated vertical sequence of typical profile about platform margin reef-shoal depositional system of Y ijiangfang form ation

層序1 HST內(nèi)三期礁復(fù)合體厚度約為5～6 m，遷移距離大，可達(dá)約70 m。第Ⅰ期礁復(fù)合體發(fā)育4個(gè)礁體（圖3、圖4（a）），礁復(fù)合體尺寸（寬×厚）為14 m×3 m，礁體之間相互連接，4個(gè)礁體分別為:①號(hào)12 m×1.8 m，②號(hào)10 m×1 m，③號(hào)8 m×0.9 m，④號(hào)2 m×0.8 m，自下而上礁體規(guī)模逐漸變小。野外追蹤對(duì)比發(fā)現(xiàn)，同一層位的生物礁－灘沉積體系具有相似的發(fā)育規(guī)律，圖4（c）中發(fā)育的亦是層序1 HST內(nèi)進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系，該礁復(fù)合體由3個(gè)礁體構(gòu)成，礁體向上規(guī)模逐漸減小。

層序2 HST進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系礁復(fù)合體厚度達(dá)12 m，遷移距離較小，約為38 m，礁體之間相互連接（圖3、圖4（b））。7個(gè)礁體分別為:①號(hào)11 m×3.5 m，②號(hào)10 m×3 m，③號(hào)15 m×5 m，④號(hào)5 m×2 m，⑤號(hào)5 m×1.2 m，⑥號(hào)4.8 m×0.8 m，⑦號(hào)4.5 m×0.7 m，由下往上礁體規(guī)模亦逐漸變小。

層序2 HST內(nèi)①號(hào)至③號(hào)礁體間發(fā)育潮道沉積，呈透鏡狀與礁核漸變接觸，見大型交錯(cuò)層理。同期地層追蹤對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在典型臺(tái)緣礁－灘沉積體系剖面東部約20 m出露了大型潮道沉積，寬度可達(dá)十幾米，反映了該期礁體的障壁作用。

3.1.2 退積型生物礁－灘沉積體系

圖4（d）展示了典型生物礁－灘沉積體系剖面層序3 TST退積型生物礁－灘沉積體系，共發(fā)育8個(gè)礁體，①號(hào)和②號(hào)為規(guī)模較小的孤立點(diǎn)礁，①號(hào)4.5 m ×1.6 m，②號(hào)4.2 m×1.5 m。③號(hào)至⑧號(hào)礁體為相互連接的18 m×7.8 m礁復(fù)合體，寬厚比較小，為2.31，礁體分布范圍較窄、后期近于直立生長，自下而上總體礁體規(guī)模逐漸變小。

圖3 一間房組典型臺(tái)緣礁－灘沉積體系剖面寫實(shí)圖Fig.3 Realistic description of typical profile about p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

圖4 一間房組臺(tái)緣生物礁－灘沉積體系遷移特征Fig.4 Reef-shoal depositional system of p latform margin reef-shoal depositional system in Yijiangfang formation

兩類生物礁－灘沉積體系中，生物碎屑灘產(chǎn)出于礁體的周圍，伴隨著礁體遷移而變化。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系礁前灘和礁后灘齊全且規(guī)模較大，層序2中HST的生物礁－灘體比層序1的規(guī)模要大;退積型臺(tái)緣生物礁－灘沉積體系僅發(fā)育礁后灘，且礁后灘規(guī)模隨層位變高而逐漸變小。

3.2 兩類生物礁－灘沉積體系沉積水體能量分析

通過生物礁－灘沉積體系各沉積微相結(jié)構(gòu)特征分析可研究生物礁－灘遷移變化過程中沉積水體能量的變化。分析表明，進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系中沉積水體高能帶不斷向盆地方向遷移，退積型生物礁－灘沉積體系中沉積水體高能帶向臺(tái)地方向遷移。

在進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系中，以典型臺(tái)緣礁－灘沉積體系剖面層序1 HST中第Ⅰ期礁－灘復(fù)合體（圖4（a））為例，對(duì)各微相系統(tǒng)取樣進(jìn)行了結(jié)構(gòu)特征分析。礁基為棘屑灰?guī)r，棘屑含量約70%，呈長條狀、不規(guī)則狀等，粒徑為0.1～1.5 mm，一般小于1 mm，分選差，顆粒間以泥晶充填為主（圖5（a））。礁核由藻類－托盤類黏結(jié)障積灰泥形成，生物骨架之間主要為灰泥和生屑充填，生屑含量約5%，呈不規(guī)則狀（圖5（b））。礁前內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘巖性為粗粒亮晶生屑灰?guī)r，含量約為70%，生屑為0.5～3 mm，一般約為1 mm，分選中等、呈次圓－次棱角狀（圖5（c））。礁前外側(cè)砂質(zhì)灘巖性為細(xì)粒亮晶－泥晶生屑灰?guī)r，生屑含量為50%～60%，粒徑為0.1～2.5 mm，一般小于1 mm，分選差，多呈棱角狀－次棱角狀（圖5（d））。礁后內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘巖性為粗粒亮晶生屑灰?guī)r，生屑含量為70%～80%，粒徑為0.5～5 mm，一般約為1 mm，分選中等，多呈次圓狀或次棱角狀（圖5（e））。礁后外側(cè)砂質(zhì)灘巖性為細(xì)粒泥晶－亮晶生屑灰?guī)r，生屑含量為40%～60%，粒徑為0.1～1.5 mm，一般小于1 mm，分選差，多呈次棱角狀，少數(shù)呈次圓狀（圖5（f））。

各微相結(jié)構(gòu)特征分析對(duì)比表明，亮晶膠結(jié)、較好的分選性代表了水體相對(duì)的高能帶，沉積水體高能帶主要分布于礁前內(nèi)側(cè)灘、礁核和礁后內(nèi)側(cè)灘。遠(yuǎn)離礁核相，生屑的分選性變差、生屑含量和亮晶膠結(jié)物減少，反映遠(yuǎn)離礁核沉積水體能量逐漸減弱。對(duì)比分析，層序2中進(jìn)積型礁－灘沉積體系亦具有相似特征?？v向上，在進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系中沉積水體高能帶逐漸向盆地方向遷移。在層序3 TST退積型生物礁－灘沉積體系中，其礁核、礁基和礁后內(nèi)側(cè)灘與進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系具有相似的結(jié)構(gòu)特征。其礁前側(cè)的臺(tái)地背景沉積為生屑泥晶灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r，生屑含量為30%～50%，粒徑為0.1～1.5 mm，一般約為0.5 mm，分選差，多呈次棱角狀，少數(shù)呈次圓狀（圖5（g））;礁后外側(cè)砂質(zhì)灘為泥晶生屑灰?guī)r，生屑含量為40%～60%，粒徑為0.1～2 mm，平均為0.8 mm，分選差，多呈次棱角狀，少數(shù)呈次圓狀（圖5（h）），此兩種微相具沉積水體能量較弱的特征。在該層序退積型生物礁－灘沉積體系中，水體高能帶主要為礁核相和礁后內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘，沉積水體高能帶分布較窄，且逐漸向臺(tái)地方向遷移。

圖5 一間房組典型臺(tái)緣礁－灘沉積體系剖面礁－灘沉積體系顯微巖石學(xué)特征Fig.5 M icroscopic petrologic charateristics of reef-shoal depositional system in topical p rofile about p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

4 沉積模式

臺(tái)地邊緣遷移和臺(tái)地邊緣類型主要由海平面上升、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和碳酸鹽產(chǎn)率等因素綜合控制［5］。研究區(qū)一間房組沉積時(shí)期構(gòu)造穩(wěn)定，海平面升降和生物礁－灘生長速率是控制臺(tái)緣礁－灘演化和臺(tái)地邊緣類型的主要因素。

層序1和層序2沉積時(shí)期，TST和HST特征相似，TST為低能臺(tái)地背景沉積，局部見小規(guī)模點(diǎn)礁，HST內(nèi)大規(guī)模生物礁－灘沉積體系發(fā)育，沉積水體高能帶向盆地方向遷移，此時(shí)生物礁－灘生長速率大于海平面上升速率。層序3 TST早期見規(guī)模較小的點(diǎn)礁不斷退積，晚期見礁復(fù)合體退積，末期礁復(fù)合體近于直立加積生長，表現(xiàn)了生物礁－灘生長速率從遠(yuǎn)小于海平面上升速率向與海平面上升速率相當(dāng)?shù)难莼?。海平面上升速率與生物礁生長速率的變化，可形成海侵追補(bǔ)型和海侵并進(jìn)型生物礁［14］，層序3 TST內(nèi)生物礁早期表現(xiàn)為海侵追補(bǔ)特征，晚期則表現(xiàn)出海侵并進(jìn)特征（圖6）。

層序1和層序2的HST進(jìn)積型礁－灘體同為在生物礁－灘生長速率大于海平面上升速率時(shí)形成，但進(jìn)積方式不同。前者礁復(fù)合體遷移距離大、相互不連接，單期礁復(fù)合體規(guī)模小、沉積水體高能帶較窄;后者礁復(fù)合體內(nèi)礁體遷移距離小、相互連接，沉積水體高能帶較寬，且礁－灘復(fù)合體規(guī)模大、礁體間發(fā)育潮汐水道，礁體具一定障壁作用、水體循環(huán)受限。兩者同形成于緩坡型臺(tái)地邊緣，前者相對(duì)水體較深、能量較低，后者相對(duì)水體較淺、能量較高。相對(duì)海平面變化對(duì)前者的礁體遷移距離影響較大，對(duì)后者影響相對(duì)較小，可推測由于生物礁－灘本身的沉積作用使得臺(tái)緣地貌發(fā)生了由緩變陡的變化（圖6）。

圖6 一間房組生物礁－灘沉積體系發(fā)育模式Fig.6 Depositionalmodel of p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

5 儲(chǔ)集性能

通過露頭生物礁－灘沉積體系的精細(xì)解剖，不僅要研究其空間演化規(guī)律，更重要的是了解優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集相帶的分布，這對(duì)相關(guān)的油氣勘探開發(fā)有重要指導(dǎo)意義。

在一間房組典型臺(tái)緣生物礁－灘體系剖面中，共取樣53件。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，礁前內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘和礁后內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘具有較好的儲(chǔ)集性，前者孔隙度和滲透率分別為5.19%和56.59×10－3μm2，后者孔隙度和滲透率分別為5.10%和59.96×10－3μm2（圖7），它們是潛在的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。由前述分析可知，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育帶位于沉積水體高能帶，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成與原始沉積環(huán)境水體能量密切相關(guān)。

圖7 一間房組生物礁－灘沉積體系的孔隙度和滲透率統(tǒng)計(jì)Fig.7 Histogram of porosity and permeability in p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

6 結(jié)論

（1）一間房組共發(fā)育5個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)層序均由海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）組成，低位體系域（LST）不發(fā)育。臺(tái)緣生物礁－灘沉積體系主要發(fā)育于層序1至層序3中，由生物礁、生物碎屑灘和臺(tái)緣背景沉積3種成因相組合構(gòu)成。生物礁包括礁基相、礁核相。生物碎屑灘產(chǎn)出于生物礁周圍，遠(yuǎn)離礁核相，生屑的分選性差、生屑含量和亮晶膠結(jié)物減少。沉積水體的高能帶主要發(fā)育于礁核相、礁前內(nèi)側(cè)灘和礁后內(nèi)側(cè)灘相，遠(yuǎn)離礁核沉積水體能量逐漸減弱。

（2）層序1和層序2的HST發(fā)育了大型進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系，前者發(fā)育于水體較深、相對(duì)低能緩坡型臺(tái)地邊緣，后者形成于水體較淺、相對(duì)高能緩坡型臺(tái)地邊緣;層序3 TST內(nèi)發(fā)育大規(guī)模退積型生物礁－灘沉積體系，其中早期為海侵追補(bǔ)型，晚期為海侵并進(jìn)型。進(jìn)積型生物礁－灘沉積體系礁前灘和礁后灘齊全且規(guī)模較大，退積型臺(tái)緣生物礁－灘沉積體系規(guī)模小且僅發(fā)育礁后灘，礁后灘規(guī)模隨層位變高而逐漸變小。進(jìn)積型礁－灘沉積體系中沉積水體的高能帶向盆地方向遷移，退積型礁－灘沉積體系中沉積水體高能帶向臺(tái)地方向遷移。

（3）在生物礁－灘沉積體系中，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成與原始沉積水體能量密切相關(guān)，礁前內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘和礁后內(nèi)側(cè)砂質(zhì)灘具有相對(duì)較好的儲(chǔ)集性能，是潛在的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，對(duì)油氣勘探開發(fā)有重要指導(dǎo)意義。

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Reef-shoal depositionalmodel and reservoir qualities ofm iddle Ordocician Yijianfang formation in Bachu，Tarim Basin

WANG Rui1，2，JIAO Yang-quan2，RONG Hui2，XING Feng-cun3，ZENG Fan-ping2，LIRong2，ZHU Xiao-min1
（1.College of Geosciences in China University of Petroleum，Beijing 102249，China; 2.Faculty of Earth Resources in China University of Geosciences，Wuhan 430074，China; 3.School of Ocean Sciences in China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Fine outcrop description aswell as laboratory analysis were carried out to reveal the depositionalmodel and the features of reservoir quality distribution of p latform margin reef-shoal depositional system of themiddle Ordocician Yijiangfang formation in Bachu Yijiangfang outcrop.The results show that Yijianfang formation is divided into five three-order sequences from bottom to top，each of which is comprised of TST and HST.Formed by three genetic facies namely reef，bioclastic beach and background deposit of platform，the reef-shoal depositional system mainly develops at the carbonate platform margins of sequence 1 to sequence 3.The prograding reef-shoal depositional system is featured by themovement of high energy zone towards basin direction，and developed in the HST of sequence 1 and sequence 2.In the TST of sequence 3，the retrograding reef-shoal depositional system is developed with the constantmoving of high energy zone to the platform.In such a sequence，catch-up transgression reef-shoal complex develops in the early period，whereas keep-up transgression reef-shoal complex grows in the later one.In the reef-shoal depositional system，the reef-front interior arenaceous beachesand reef-back interior arenaceous beaches are usually potentially high-quality reservoirs.

Tarim Basin;Bachu area;Yijianfang formation;reef-shoal;depositionalmodel;reservoir qualities

TE 122.2

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2012.01.008

1673-5005（2012）01-0047-06

2011－06－09

中國石油化工集團(tuán)公司前瞻性項(xiàng)目（YPH08114）

王瑞（1983－），男（漢族），安徽淮南人，博士研究生，主要從事沉積學(xué)和層序地層學(xué)研究。

（編輯 徐會(huì)永）