黔南坳陷安順1井泥盆系生物礁灘溶孔溶洞型白云巖發(fā)育機(jī)制

王 強(qiáng)，羅彥萍

（中國(guó)石化勘探分公司研究院）

1 問題的提出

2012 年黔南坳陷的安順1 井（位置見圖1）鉆遇中泥盆統(tǒng)獨(dú)山組厚636 m （井深4 842.0～5 478.0 m，未鉆穿）的生物礁灘溶孔溶洞型白云巖（圖2），兩次取心(4 906.00～4 909.67 m 和5 178.00～5 180.28 m)均見到溶孔溶洞不均勻分布，孔洞大小1.5 cm×2.5 cm～1.8 cm×3.5 cm，直徑最大可達(dá)8.5 cm，多呈半圓形、長(zhǎng)條形，垂直層面分布，少量沿層面分布，且多發(fā)育垂直縫、斜交縫，以垂直縫為主，部分為高角度裂縫。溶蝕孔洞大部分未充填，部分被白云石半充填或全充填（圖3）；裂縫多被白云石不完全充填；裂縫與溶蝕孔洞溝通，連通性好；這套巖層為良好儲(chǔ)集體。 生物礁灘白云石化強(qiáng)烈，生物結(jié)構(gòu)被破壞，層孔蟲宏觀特征明顯，但鏡下不易識(shí)別。

研究區(qū)的獨(dú)山組臺(tái)緣礁灘露頭和其它鉆井中均未見這種大規(guī)模的溶蝕孔洞及強(qiáng)烈白云石化現(xiàn)象，紫云（縣）的貓營(yíng)、獨(dú)山（縣）的下司、六寨（鎮(zhèn)）的拉要等地露頭生物礁灘都為灰?guī)r（圖4），鉆達(dá)中泥盆統(tǒng)的鉆井有谷超深1 井、安參井、雅超深1 井、火參井、王深1 井、桑深1 井、羊深1 井等（圖1），它們都以灰?guī)r、泥頁(yè)巖類為主。

圖1 黔南坳陷中泥盆世獨(dú)山期雞窩寨時(shí)沉積相平面圖

圖2 黔南坳陷安順地區(qū)中—上泥盆統(tǒng)地層柱狀圖

因此，安順地區(qū)獨(dú)山組生物礁灘的溶蝕孔洞發(fā)育機(jī)制以及其強(qiáng)烈白云石化作用的機(jī)理值得深入探討，對(duì)此的研究將有助于對(duì)本區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育帶的預(yù)測(cè)。

2 安順1 井獨(dú)山組生物礁灘溶孔溶洞發(fā)育機(jī)理

安順地區(qū)獨(dú)山組生物礁灘溶孔溶洞的發(fā)育機(jī)理，可從準(zhǔn)同生期和埋藏期兩個(gè)階段來分析。

中晚泥盆紀(jì)受海西運(yùn)動(dòng)影響，黔北與黔中地區(qū)隆起成陸，海水向南退縮，形成了較長(zhǎng)時(shí)間跨度的沉積間斷［1］；在黔南地區(qū)則表現(xiàn)為局部差異性升降，海平面變化頻繁，其中，中、晚泥盆紀(jì)過渡時(shí)期出現(xiàn)了一次較明顯的海平面下降過程（圖2）。 準(zhǔn)同生期的成巖作用以膠結(jié)作用為主, 但受高頻海平面變化及層序界面的影響，礁灘體可暴露地表，接受大氣淡水的淋濾溶蝕作用，形成溶孔、溶洞等［2］。

圖3 黔南坳陷安順1 井獨(dú)山組白云巖溶孔溶洞特征

圖4 黔南坳陷安順1 井—貓營(yíng)—下司—拉要獨(dú)山組生物礁灘對(duì)比剖面A—A′剖面位置見圖1

黔南的安順地區(qū)靠近黔中古隆起，獨(dú)山組沉積時(shí)期，生物礁灘處于水動(dòng)力強(qiáng)的相對(duì)高部位，準(zhǔn)同生成巖期，較大規(guī)模的海退使礁灘暴露，接受淡水淋濾溶蝕作用，形成大量溶孔溶洞。 但從整個(gè)區(qū)域上看，礁灘露頭的溶孔溶洞并不發(fā)育，這說明該期海西運(yùn)動(dòng)對(duì)黔南坳陷的整體影響并不明顯，它只是選擇性地使局部相對(duì)高部位出現(xiàn)暴露。 因此，準(zhǔn)同生期的海平面頻繁變化和局部反復(fù)暴露淋濾溶蝕，對(duì)安順地區(qū)生物礁灘溶孔溶洞的早期發(fā)育具有重要的控制作用。

埋藏成巖期的白云石化作用過程可能進(jìn)一步加劇了這種溶孔溶洞發(fā)育情況的差異。

3 安順1 井獨(dú)山組白云巖成因機(jī)制——熱液白云石化

3.1 巖礦證據(jù)

（1）鞍狀白云石

鞍狀白云石是熱液成因白云石的直接證據(jù)［3］。安順1井獨(dú)山組發(fā)育中—細(xì)晶白云巖，由中晶到粗晶的半自形—自形白云石組成，其中可見鞍狀白云石（圖5），呈彎刀狀充填于溶蝕孔洞中，可見內(nèi)生裂紋（圖5a—5c）；陰極發(fā)光下，鞍狀白云石發(fā)橙紅色光，溶蝕縫中充填的白云石發(fā)淡橙紅色亮光，部分裂縫破裂后重結(jié)晶愈合（圖5d）。

圖5 安順1 井獨(dú)山組白云巖中鞍狀白云石發(fā)育特征

（2）斑馬狀構(gòu)造、次生黃鐵礦

安順1井5 178.00～5 180.28 m巖心見與熱液白云巖有關(guān)的巖石結(jié)構(gòu)——斑馬狀構(gòu)造，灰白色白云巖與深灰色白云巖呈雜亂堆積狀、互相嵌入狀成巖（圖6a）；黃鐵礦呈顆粒狀、塊狀充填于溶蝕孔洞中（圖6b）。

3.2 白云石脈碳氧同位素

在安順1井4 906.33 m和5 179 m處白云石脈中取樣，碳氧同位素分析表明，δ18O 為－4.75‰～－17.04‰，表現(xiàn)為小值；δ13C為－1.62‰～3.96‰，值變化大；白云石脈的碳氧同位素明顯高于背景值（圖7），這說明其中有深部熱液的參與［4-5］。

圖6 安順1 井獨(dú)山組白云巖斑馬狀構(gòu)造及次生礦物特征

圖7 安順1 井巖樣自生礦物碳氧同位素關(guān)系圖

3.3 流體運(yùn)移通道

安順1 井靠近區(qū)域性的深大斷裂——埡（都）—紫（云）—羅（甸）斷裂和貴陽(yáng)—鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂［6］（圖1），據(jù)安順1 井巖心及測(cè)井統(tǒng)計(jì)，高角度縫走向以北西—南東向和北北東—南南西向?yàn)橹?，這與深大斷裂的走向一致，巖心中可見到大量斷層、 裂隙及滑塌現(xiàn)象，且多見白云石完全或不完全充填（圖8，圖6a）。這說明本區(qū)斷層、 裂隙與早期溶蝕孔洞可構(gòu)成深部流體運(yùn)移的通道。

3.4 熱液白云石化發(fā)生時(shí)期及期次

從安順1 井方解石流體包裹體分析（圖9）看，流體包裹體的均一溫度在122.4～179.2 ℃，熱液流體活動(dòng)至少有3 期： 第一期，122.4～133.3 ℃，平均128.7 ℃；第二期，138.2～158.3 ℃，平均149.1 ℃；第三期，167.6～179.2 ℃，平均173.2 ℃。 結(jié)合安順1 井的埋藏史分析，三期熱液流體充注中，第一期為二疊紀(jì)晚期，第二期為三疊紀(jì)早期，第三期為三疊紀(jì)中晚期。白云石的結(jié)晶溫度表明，它是在深埋藏環(huán)境下形成的，屬于熱液范疇［7］。

圖8 安順1 井獨(dú)山組白云巖中的斷層發(fā)育特征

圖9 安順1 井獨(dú)山組方解石包裹體均一溫度

熱液白云石化主要發(fā)生在三疊紀(jì)中晚期的深埋藏時(shí)期，印支運(yùn)動(dòng)階段構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂再次開啟，深部熱液沿著埡—紫—羅斷裂和貴陽(yáng)—鎮(zhèn)遠(yuǎn)深大斷裂向上運(yùn)移，促成了安順地區(qū)生物礁灘的白云石化。

3.5 安順地區(qū)生物礁灘熱液白云石化模式

泥盆紀(jì)獨(dú)山期的準(zhǔn)同生階段，海平面頻繁變化、局部反復(fù)暴露和大氣淡水淋濾溶蝕促成了安順地區(qū)生物礁灘早期溶孔溶洞的發(fā)育，同期，正斷裂發(fā)育（分布廣泛，未切穿到上覆的下石炭統(tǒng)擺佐組泥巖蓋層）。 海西期末—印支期，深部富鎂熱液流體通過埡—紫—羅斷裂、貴陽(yáng)—鎮(zhèn)遠(yuǎn)深大斷裂向上運(yùn)移，受上覆擺佐組泥巖的封蓋，區(qū)內(nèi)流體運(yùn)移減緩甚至停滯，熱液沿再次活動(dòng)的早期正斷裂以及早期溶蝕孔洞運(yùn)移（圖10），促使獨(dú)山組生物礁灘及圍巖發(fā)生白云石化，加之從烴源層中運(yùn)移來的酸性地層水溶蝕，孔洞進(jìn)一步擴(kuò)大；在安順1井巖心中見到早期溶孔溶洞被大量的白云石完全或不完全充填（圖8）。

圖10 安順地區(qū)獨(dú)山組生物礁灘熱液白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式C1b 擺佐組； D3r 融縣組； D2d 獨(dú)山組

4 結(jié) 語(yǔ)

安順1 井揭示了中泥盆統(tǒng)獨(dú)山組的厚層生物礁灘溶孔溶洞型白云巖，其溶孔溶洞為準(zhǔn)同生成巖時(shí)期局部反復(fù)暴露遭淡水淋濾溶蝕而成，晚期又受深埋熱液溶蝕改造作用明顯，白云巖為深埋熱液白云石化的結(jié)果，深大斷裂及早期的溶孔溶洞是深埋富鎂熱液流體運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道。這種獨(dú)特的發(fā)育機(jī)制，對(duì)預(yù)測(cè)本區(qū)生物礁灘良好儲(chǔ)層發(fā)育帶具有一定指示意義。

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