川東地區(qū)長(zhǎng)興組臺(tái)地內(nèi)生物礁沉積特征研究

李世臨，馮青平，張文濟(jì)，廖 軍，蔡家蘭，陸秀林

（中國(guó)石油西南油氣田分公司，重慶江北400021）

1 概況

生物礁油氣藏儲(chǔ)量約占世界油氣探明儲(chǔ)量的10%，具有豐度大、產(chǎn)能高的特點(diǎn)，一直倍受?chē)?guó)內(nèi)外勘探家們的重視。國(guó)外生物礁研究起源于18世紀(jì)末到19世紀(jì)初，20世紀(jì)20 年代，由于在生物礁中發(fā)現(xiàn)了大量的油氣（1916在墨西哥黃金帶內(nèi)的阿蘇爾4號(hào)井鉆獲的日產(chǎn)原油高達(dá)35 620 t，我國(guó)于20世紀(jì)90年代初于珠江口盆地珠一坳陷流花4-1井鉆獲的中新世生物礁油藏日產(chǎn)原油也曾高達(dá)萬(wàn)噸以上），生物礁的研究普遍受到重視，特別是生物礁油氣藏的有關(guān)研究成果大量涌現(xiàn)［1-17］。

中國(guó)古生代海相碳酸鹽巖地層生物礁發(fā)育非常廣泛，但生物礁相的油、氣藏較為少見(jiàn)，目前主要在四川盆地東、東北部上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組發(fā)現(xiàn)了一系列生物礁氣藏［1-7］。而目前所發(fā)現(xiàn)的臺(tái)地內(nèi)生物礁，大多為兼探所獲，近幾年進(jìn)行了一系列的臺(tái)緣生物礁的勘探，并取得了一定的認(rèn)識(shí)，但是對(duì)臺(tái)地內(nèi)生物礁很少開(kāi)展系統(tǒng)的研究。本文主要通過(guò)野外露頭、巖心、錄井資料，對(duì)川東地區(qū)臺(tái)地內(nèi)生物礁的巖石學(xué)特征、沉積相特征、發(fā)育規(guī)模、沉積模式及分布規(guī)律進(jìn)行了研究，為川東地區(qū)長(zhǎng)興組臺(tái)地生物礁氣藏的勘探開(kāi)發(fā)提供更為可靠的地質(zhì)依據(jù)。

川東地區(qū)長(zhǎng)興組以開(kāi)闊臺(tái)地沉積相為主，生物礁主要發(fā)育在臺(tái)地邊緣和臺(tái)地內(nèi)部相對(duì)隆起的部位。川東地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)黃龍、天東、鐵山、七里、梁平、云安、馬槽壩、龍崗、高峰場(chǎng)、雙龍、臥龍河、板東、大池干、龍駒壩、廣安等地下和大巴山前緣、華鎣山、老龍洞等地表的長(zhǎng)興組生物礁（圖1）。在地面礁體中，臺(tái)地邊緣礁以宣漢盤(pán)龍洞和利川見(jiàn)天壩生物礁最具特色，臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁以澗水溝和老龍洞生物礁最具特色［8-10］。

圖1 研究區(qū)地理位置及部分野外露頭、沉積相帶

2 臺(tái)地內(nèi)生物礁巖石學(xué)及沉積相特征

通過(guò)大量的野外剖面觀察、系統(tǒng)的鉆井巖心觀察及室內(nèi)鏡下薄片鑒定分析，川東地區(qū)長(zhǎng)興組臺(tái)地內(nèi)生物礁巖性主要為泥晶海綿礁灰?guī)r［11］，礁體多由障積巖組成，造礁生物以囊狀海綿、串珠狀海綿為主，附礁生物以棘屑、腕足、腹足、有孔蟲(chóng)為主，造礁生物間以灰泥充填為主，少量生屑充填。礁體無(wú)礁前礁后之分，礁體即為礁核，單個(gè)礁體發(fā)育厚度薄，以0.1～1.0m 為主。

臺(tái)地內(nèi)生物礁多為點(diǎn)狀分布（圖2），單體點(diǎn)狀礁的沉積微相特征以澗水溝長(zhǎng)興組生物礁地表剖面為例，可劃分出礁基、礁核、礁坪諸亞相，其中礁基主要由生物碎屑灘組成，是生物礁的生長(zhǎng)基座，礁核是形成生物礁抗浪塊體的主體部分，主要由障積礁組成，少量骨架礁和粘結(jié)礁。

圖2 研究區(qū)生物礁分布

礁基亞相：為生物礁生長(zhǎng)的基座，主要由生屑灘微相組成。巖性特征主要為深灰色、灰褐色生物屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r，生物碎屑包括棘皮、蜓、瓣鰓、有孔蟲(chóng)、藻類(lèi)、介形蟲(chóng)、骨針、鈣球、苔蘚蟲(chóng)、管殼石等。

礁核亞相：障積礁主要由淺灰色塊狀海綿礁灰?guī)r，夾淺灰色亮晶砂屑生物屑灰?guī)r，造礁生物主要為海綿，部分為苔蘚蟲(chóng)和水螅，大多數(shù)呈垂直或斜交層面的生長(zhǎng)形態(tài)特征，形成障積礁，局部地區(qū)發(fā)育骨架礁和粘結(jié)礁。

礁坪亞相：礁坪是指低潮時(shí)部分或全部出露的由死亡的生物礁巖組成的寬曠平地，水深1～2 m，沉積物主要來(lái)自前方被波浪打碎的礁屑，但可含有豐富的原地固著生長(zhǎng)的造礁生物，以及各種生物碎屑。

3 典型臺(tái)地內(nèi)生物礁沉積學(xué)特征

在華鎣市東北華鎣山的高頂山背斜上，二疊統(tǒng)傾末端有數(shù)個(gè)長(zhǎng)興組生物礁出露地表。老龍洞生物礁于1983 年由西南石油學(xué)院強(qiáng)子同教授最先發(fā)現(xiàn)［13］，出露寬度接近2 km，相帶分布對(duì)稱(chēng)。過(guò)老龍洞生物礁礁核的長(zhǎng)興組剖面厚178 m，礁核厚40 m，顯示一個(gè)大的旋回，礁體于長(zhǎng)興組第二段開(kāi)始發(fā)育，下部是由棘屑、腕足屑、藻屑及有孔蟲(chóng)等組成的生屑灘，往上過(guò)渡為以串管海綿為主的障積巖。礁核相的主體是由各種海綿、水螅以及苔蘚蟲(chóng)、管殼石、硬海綿、古石孔藻等組成的海綿障積巖、粘結(jié)-障積巖，最上以礁頂?shù)某逼撼练e與飛仙關(guān)組黃灰色薄層鈣質(zhì)泥巖過(guò)渡。礁核相灰?guī)r的原生孔隙都已被灰泥或多期膠結(jié)物充填。顆粒灰?guī)r主要發(fā)育在礁基，有斑狀白云石化［13-15］，孔隙發(fā)育較差。

澗水溝生物礁出露最全（圖3），礁體出露長(zhǎng)度700 m 左右，礁核相厚度最厚的地方約120 m，在橫向展布上，礁核厚度變化較大，過(guò)礁體核部的長(zhǎng)興組剖面厚大于135 m，而距礁體1 km 左右的非礁相長(zhǎng)興組剖面厚度僅厚83 m。由于礁體的存在，在野外可以明顯地看到由它引起的沉積地貌的隆起和被上覆飛仙關(guān)組披覆的沉積現(xiàn)象。

澗水溝生物礁相灰?guī)r的巖石學(xué)特征與老龍洞等生物礁基本相同，造礁生物組合特征也十分一致，其沉積相帶的分布也是對(duì)稱(chēng)的。在縱向上表現(xiàn)出兩個(gè)顆粒巖-障積巖-骨架巖組成的成礁旋回。下成礁旋回的頂部有因暴露而受到大氣淡水溶蝕的洞穴。上成礁旋回頂部有厚約7 m 的飛仙關(guān)組的藻紋泥晶云巖沉積。其灘相顆粒巖較為發(fā)育，特別是第二成礁旋回的棘屑顆粒巖，它從礁核一直延伸到兩翼。兩個(gè)成礁旋回的灘局部都有白云石化，但總體上并不強(qiáng)烈。在礁核中一些溶洞、裂縫中充填的滲流粉砂級(jí)碎屑物，白云石化強(qiáng)烈，有的晶間孔發(fā)育且晶間孔中充填有瀝青，在剖面巖石中發(fā)現(xiàn)了64個(gè)充填有瀝青的巖石孔隙發(fā)育點(diǎn)。

4 生物礁沉積模式

生物礁的形成和發(fā)展與成礁期古構(gòu)造（特別是同生斷裂）及古地理格架有密切的制約關(guān)系［16］，結(jié)合本區(qū)長(zhǎng)興組生物礁時(shí)空展布特點(diǎn)及其與古構(gòu)造、古地理的制約關(guān)系，針對(duì)隱伏礁體及礁型油氣藏的預(yù)測(cè)，長(zhǎng)興組生物礁沉積模式如圖4。

階梯式斷陷使臺(tái)地邊緣逐步后退，發(fā)育多條成熟的臺(tái)緣堤礁或鏈狀堤礁帶；在臺(tái)緣隆起后方發(fā)育不成熟的或半成熟的臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁。晚二疊世沉積前，川黔運(yùn)動(dòng)或峨眉地裂運(yùn)動(dòng)使臺(tái)地邊緣的某些基底斷裂（七躍山及方斗山斷裂）處于持續(xù)活動(dòng)狀態(tài)，臺(tái)地內(nèi)部也可能有由次級(jí)斷裂造成的局部隆起，它們對(duì)川東-鄂西的古地理格架起了重要控制作用。

圖3 華鎣澗水溝臺(tái)內(nèi)丘礁剖面

晚二疊世早期，本區(qū)為一陸緣碳酸鹽緩坡，水體介質(zhì)條件及生物（造礁及復(fù)礁生物）的分異度均不具備成礁條件。長(zhǎng)興初期海水向陸侵進(jìn)，盆地的相對(duì)沉陷使臺(tái)地邊緣変陡，適宜的介質(zhì)條件及繁殖的造礁生物與附礁生物使臺(tái)地邊緣的個(gè)別地段發(fā)育不成熟的點(diǎn)礁，它們與礁間的碎屑灘組成陸棚的鑲邊。隨著盆地下陷，海水向陸侵進(jìn)（P2ch），臺(tái)地邊緣逐漸后移，形成新的臺(tái)緣鑲邊。而在老的臺(tái)地邊緣，由于相對(duì)海平面上升，部分點(diǎn)礁將被淹沒(méi)而死亡（如彭水）；而另外一些點(diǎn)礁（如利川吳家灣）則因?yàn)槟承┯欣麠l件而得以繼續(xù)向上營(yíng)造。臺(tái)地邊緣礁體迎著風(fēng)浪生長(zhǎng)，抗浪能力強(qiáng)，養(yǎng)料豐富，能形成堅(jiān)固的格架；加之發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)，故多發(fā)育為成熟的堤礁或鏈狀堤礁。

由于海水向陸侵進(jìn)，臺(tái)地邊緣后退，在老的臺(tái)緣后方的合適地帶（如同生斷裂活動(dòng)）又將形成新的臺(tái)地邊緣。在新的臺(tái)地邊緣上的合適地段（如豐都太運(yùn)），上述演化過(guò)程由臺(tái)緣點(diǎn)礁到臺(tái)緣堤礁重復(fù)出現(xiàn)。

長(zhǎng)興末期，臺(tái)地邊緣礁體被相對(duì)海平面的持續(xù)上升所淹沒(méi)而停止發(fā)育，但適合成礁的海水可漫過(guò)臺(tái)地邊緣隆起進(jìn)入臺(tái)地內(nèi)部，在某些微地貌隆起上也可以成礁，但由于發(fā)育時(shí)間短，成礁層位高，且成礁物質(zhì)分散在廣闊的陸棚瀉湖內(nèi)，因而只能形成不成熟或半成熟的臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁。

圖4 川東地區(qū)生物礁形成模式

5 川東長(zhǎng)興組臺(tái)內(nèi)生物礁分布規(guī)律

臺(tái)內(nèi)礁多為規(guī)模較小的點(diǎn)礁，部分為具有一定發(fā)育規(guī)模的丘礁，多由障積巖和粘結(jié)巖組成，如板東丘礁群、老龍洞丘礁群和臥龍河丘礁群等，大多數(shù)發(fā)育于長(zhǎng)2中期［12］。川中華鎣山地區(qū)的地表露頭此類(lèi)礁也普遍發(fā)育，以天池鎮(zhèn)澗水溝丘礁為代表。另外在井下也有普遍發(fā)育，如板東4、廣3、淶1、雙15、雙18、臥117、臥118、臥061-1、馬槽2、張23、池37等。臺(tái)內(nèi)生物礁中的主要造礁生物以囊狀和串珠狀海綿為主，沒(méi)有或很少柱狀海綿，代表低能弱動(dòng)蕩的淺海沉積環(huán)境，造礁生物豐度也明顯低，礁體的發(fā)育規(guī)模小，分布范圍一般都小于1 km2。

6 結(jié)論

（1）川東地區(qū)生物礁巖性主要為泥晶海綿礁灰?guī)r，礁體多由障積巖組成，造礁生物以囊狀海綿、串珠狀海綿為主，附礁生物以棘屑、腕足、腹足、有孔蟲(chóng)為主，造礁生物間充填灰泥及生屑。

（2）川東地區(qū)臺(tái)內(nèi)生物礁相可劃分出礁基、礁核、礁坪諸亞相，其中礁基主要由生物碎屑灘組成，礁核主要由障積礁組成，礁坪富含各種生物碎屑。

（3）澗水溝生物礁相灰?guī)r的巖石學(xué)特征與老龍洞等生物礁基本相同，造礁生物組合特征也十分一致，其沉積相帶的分布對(duì)稱(chēng)。在縱向上表現(xiàn)出兩個(gè)顆粒巖-障積巖-骨架巖組成的成礁旋回。其灘相顆粒巖較為發(fā)育，白云石化不強(qiáng)烈。礁核白云石化強(qiáng)烈，有的晶間孔發(fā)育且晶間孔中充填有瀝青。

（4）川東地區(qū)長(zhǎng)興組臺(tái)內(nèi)生物礁成礁時(shí)間短，多為不成熟或半成熟的臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁。

（5）長(zhǎng)興組臺(tái)內(nèi)礁多為規(guī)模較小的點(diǎn)礁，部分為具有一定發(fā)育規(guī)模的丘礁，多由障積巖和粘結(jié)巖組成，大多數(shù)發(fā)育于長(zhǎng)2中期。礁體分布范圍一般都小于1 km2。

［1］ 韋賢，王興志，張帆.川東北板東地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁型儲(chǔ)層研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2007，21（4）：16-19.

［2］ 王書(shū)，胡明毅，胡治華.重慶石柱打風(fēng)坳二疊系沉積相研究和層序地層分析［J］.石油地質(zhì)與工程，2008，22（5）：22-25.

［3］ 周剛，鄭榮才，王炯.川東-渝北地區(qū)長(zhǎng)興組礁、灘儲(chǔ)層預(yù)測(cè)［J］.巖性油氣藏，2009，21（1）：15-21.

［4］ 劉海林，徐明華，李燦平.川東黃龍場(chǎng)構(gòu)造長(zhǎng)興組生物礁分布地震預(yù)測(cè)研究［J］.物探化探計(jì)算技術(shù)，2002，24（2）：10-14.

［5］ 康保平，黎華繼，廖開(kāi)貴.四川盆地東部板東構(gòu)造長(zhǎng)興組生物礁的研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2008，30（5）：222-224.

［6］ 劉大成，李書(shū)舜.川東鄂西晚二疊世長(zhǎng)興期沉積相與生物礁含油氣有利相帶特征探討［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，l989，11（2）：152-160.

［7］ 李登華，唐躍，殷積峰.川東黃龍場(chǎng)構(gòu)造上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁特征與潛伏礁預(yù)測(cè)［J］.中國(guó)地質(zhì)，2006，33（2）：211-219.

［8］ 梁西文，鄭榮才，張濤.建南構(gòu)造晚二疊世長(zhǎng)興期點(diǎn)礁和灘的高精度層序地層與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，33（4）：81-87.

［9］ 王生海，強(qiáng)子同.四川華鎣山澗水溝上二疊統(tǒng)生物礁［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1992，13（2）：26-33，117-118.

［10］ 郭川，李國(guó)蓉，楊瑩瑩，等.川東南地區(qū)長(zhǎng)興組層序地層與沉積相特征［J］.斷塊油氣田，2011，18（6）：722-725.

［11］ 吳亞生，范嘉松.對(duì)一些二疊紀(jì)-三疊紀(jì)房室海綿屬種的分類(lèi)厘定［J］.古生物學(xué)報(bào)，2004，43（4）：144-149.

［12］ 劉為，徐國(guó)盛，黃小瓊，等.川東地區(qū)黃草峽構(gòu)造飛仙關(guān)組沉積相與儲(chǔ)層特征［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：173-177.

［13］ 雷卞軍，強(qiáng)子同，陳季高.川東上二疊統(tǒng)生物礁成巖作用與孔隙演化［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1991，12（4）：17-28，126.

［14］ 雷卞軍，強(qiáng)子同，文應(yīng)初.川東及鄰區(qū)上二疊統(tǒng)生物礁的白云巖化［J］.地質(zhì)論評(píng)，1994，40（6）：54-63，103.

［15］ 鄭榮才，胡忠貴，馮青平.川東北地區(qū)長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層的成因研究［J］.礦物巖石，2007，20（4）：80-86.

［16］ 牟傳龍，譚欽銀，余謙.川東北地區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁組成及成礁模式［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2004，24（3）：66-72.

［17］ 陸嫣，薛懷艷，古莉，等.珠江口盆地A 油田生物礁灰?guī)r儲(chǔ)層的精細(xì)油藏描述［J］.石油地質(zhì)與工程.2012，26（3）：53-56.