天津薊縣霧迷山組凝塊石特征以及沉積環(huán)境

袁天晶, 金廷福,2

（1.成都理工大學(xué), 四川成都 610059； 2.中國石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083）

1 研究現(xiàn)狀

凝塊石一詞，最早由Aitken提出，稱thrombolite，其命名依據(jù)加拿大南部落基山寒武紀-奧陶紀巖石，系指與疊層石相關(guān)的隱藻組構(gòu)，但缺乏紋層，以宏觀/中觀凝塊結(jié)構(gòu)為特征的一類巖石［1］。發(fā)育時代不同的凝塊石差異明顯，主要表現(xiàn)于：①始現(xiàn)于中元古代，為微生物（白云石化嚴重，缺乏藍細菌/隱藻證據(jù)）捕捉、粘結(jié)沉積物為特征［2-4］；②廣泛發(fā)育于晚寒武世至早奧陶世，主要為表附菌、葛萬菌捕捉、粘結(jié)沉積物為特征［5-10］。關(guān)于前寒武系凝塊石的成因，震旦系燈影組、蘭花組和里菲系凝塊石可能為微生物活動或鈣化作用所形成的原生凝塊石［11-12］。而中元古界各種形狀的凝塊石，是由于水動力條件、波浪、潮汐的變化，使得瀉湖中的原生凝塊石近源搬運、拉長、定向排列而形成［13］。

在凝塊石類型劃分上，主要以巨觀、宏觀/中觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)造為依據(jù)。Parcell將smackover組凝塊石按微生物生長形式及其結(jié)構(gòu)分為五種類型：層狀凝塊石，網(wǎng)絡(luò)狀/雜亂狀凝塊石，樹枝狀凝塊石，疊層石包殼和核形石［14］。國內(nèi)學(xué)者通過詳細的研究魯西寒武系張夏組凝塊石特征研究后，將該組微生物巖中凝塊進一步分為斑塊狀、樹枝狀以及網(wǎng)狀［5］，而在華北地區(qū)，曾有學(xué)者對霧迷山組中凝塊石有所提及，但針對凝塊石的詳細研究仍相對少，凝塊石類型劃分仍沒有統(tǒng)一。

現(xiàn)代凝塊石形成的水深一般大于疊層石，常發(fā)育于淺潮下帶環(huán)境。據(jù)此推測，古老的凝塊石也可能具有相似的形成環(huán)境［10］。Mancini E A等對美國阿拉巴馬州中上侏羅統(tǒng)凝塊石礁進行詳細研究，建立了凝塊石建造為內(nèi)緩坡邊緣向深水外緩坡形成的相關(guān)沉積模式［15］。而對華北地區(qū)霧迷山組凝塊石的研究，雖然以往有所涉及，但考慮到該組巖石中凝塊石類型豐富，凝塊石類型仍然需要進一步細分，相對應(yīng)的沉積環(huán)境模式還需建立［3］。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

華北地區(qū)霧迷山組屬中元古代中期沉積形成，沉積厚度1030m～5400m。研究區(qū)天津薊縣則處于燕遼裂陷槽強烈坳陷中心地帶，沉積厚度可達3300m以上［10，16］。此外，據(jù)先前華北油田資料，霧迷山組由下至上可細分為12段。本次研究選取霧迷山組的下、中、上段（分別為王莊子2段、狐貍峪8段、小嶺子11段）中凝塊石白云巖進行研究。

3 凝塊石白云巖類型

3.1 疊層狀凝塊石白云巖

3.1.1 層狀凝塊/凝塊質(zhì)層狀疊層石白云巖

霧迷山組下、中、上典型段剖面中均見有產(chǎn)出，巖石的顏色從淺至深色均有，厚度從薄層狀至塊狀不等。疊層由亮、暗紋層組成，大致呈水平狀，連續(xù)性較強。其中，亮紋層主要由晶粒白云石構(gòu)成，暗紋層主要由微生物捕捉的泥晶白云石、凝塊構(gòu)成（圖1-b）。

3.1.2 凝塊質(zhì)層紋石白云巖

霧迷山組中下部局部層位可見，如王莊子2段中，其巖石的厚度小。發(fā)育的疊層由亮、暗紋層組成，大致呈水平狀，連續(xù)性較強。其中，暗紋層主要由微生物捕獲的泥晶白云石構(gòu)成，亮紋層主要由顯微凝塊和晶粒白云石構(gòu)成（圖1-d）。

3.1.3 錐狀凝塊疊層石白云巖

主要發(fā)育于霧迷山組中部，即狐貍峪8段，厚度約4.7m。巖石的顏色為深灰色、厚度呈塊狀。疊層由亮、暗紋層組成，呈錐狀，高度范圍為20cm～30cm（圖1-c）。其中暗紋層主要由砂級凝塊（0.5mm～2mm）定向排列構(gòu)成，亮紋層則由晶粒白云石構(gòu)成。該巖石中，發(fā)育的儲集空間類型主要為凝塊之間的溶蝕孔、溶蝕縫以及構(gòu)造縫，且在華北地區(qū)廣泛發(fā)育，厚度較大，可成為規(guī)模性的有效儲集體。

3.1.4 柱狀凝塊疊層石白云巖

霧迷山組中部可見，即狐貍峪8段，厚度約2.6m，巖石的顏色為深色、厚度呈塊狀（圖1-e）。疊層由亮、暗紋層組成，呈柱狀，高度范圍為20cm～37cm，其生長方向大致垂直巖層面向上。其中，亮紋層為微-中晶白云石構(gòu)成，暗紋層為中-粗粒凝塊及粉晶白云石所構(gòu)成。

3.2 非疊層狀凝塊石白云巖

3.2.1 微生物包殼狀凝塊/砂屑白云巖

見于霧迷山組頂部，即小嶺子11段中，發(fā)育的總厚約3.4m。巖石的顏色為淺色、厚度呈塊狀?？梢娢⑸锛y層圍繞一個或多個砂級凝塊、砂屑不規(guī)則的生長呈隨機、均勻分布于微生物包殼狀凝塊/砂屑白云巖中，微生物包殼之間為泥-中晶白云石構(gòu)成。其中，微生物包殼形狀呈圓狀、橢圓狀甚至不規(guī)則狀，大小為0.2cm～3cm不等。此外，微生物包殼又由亮暗紋層所組成，亮紋層往往由晶粒白云石構(gòu)成，局部也可見少量溶蝕孔、洞；暗紋層則是由微生物捕獲的泥晶白云石所構(gòu)成（圖1-f）。該巖石中，儲集空間類型主要為微生物包殼內(nèi)的溶蝕孔。

3.2.2 雜亂狀凝塊石白云巖

霧迷山組下、中、上部均見有發(fā)育，厚度相對大，約22m。巖石的顏色為深色、厚度從中層-塊狀均有，且以凝塊呈隨機或均勻分布在巖石中為特征。凝塊呈圓狀、橢圓狀、集合狀甚至呈不規(guī)則凝塊集合狀，一般大于0.25cm，最大可達2cm。該巖石中可見儲集空間類型主要為溶蝕孔、洞。

4 凝塊石沉積環(huán)境

華北地區(qū)薊縣霧迷山組凝塊石白云巖為陸表海碳酸鹽巖潮坪沉積產(chǎn)物，鑒于該組凝塊石微生物巖類型豐富，各自所表現(xiàn)的沉積環(huán)境具分帶性、相標志詳細如下：

圖1 天津薊縣霧迷山組疊層狀凝塊石白云巖宏觀特征Fig.1 The characteristics of clotted dolomite of the Wumishan Formation in Jixian,Tianjin.

（1）潮間帶：巖性主要為淺-深色層狀凝塊疊層石白云巖。判別標志主要為：紋層呈斷續(xù)狀、常發(fā)育硅質(zhì)紋層。

（2）潮下瀉湖：巖石所表現(xiàn)出的顏色較深，巖石類型有凝塊質(zhì)層狀疊層石白云巖、層狀凝塊疊層石白云巖、凝塊石白云巖以及兩者之間的伴生組合，且構(gòu)成疊層的亮暗紋層往往呈水平狀，連續(xù)性好，沉積構(gòu)造厚層-塊狀為特征。此外，形成時的水動力條件不同，凝塊形狀也有差異，例如集合體狀凝塊較單一圓狀和橢圓狀凝塊形成時的能量高。

（3）潮下高能帶（微生物礁灘）：以凝塊微生物巖石類型較多為而明顯區(qū)別于其它帶。據(jù)凝塊石白云巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征研究，該帶中水體能量從低至高，由凝塊和白云石所構(gòu)成的微生物紋層形狀有一定規(guī)律，表現(xiàn)出呈雜亂狀、包殼狀、小柱狀、錐狀依次變化的特征。

5 沉積環(huán)境意義

對于凝塊石白云巖的孔隙發(fā)育和展布。凝塊與微生物疊層石伴生、凝塊定向排列形成的疊層石白云巖中，孔隙主要沿微生物紋層的邊界分布，儲集空間類型以凝塊間的溶蝕孔最為發(fā)育，小柱狀凝塊疊層石間的溶蝕孔次之。微生物包殼狀凝塊/砂屑白云巖中，以微生物包殼內(nèi)的溶蝕孔發(fā)育為特征。構(gòu)造縫/溶蝕縫的發(fā)育相對而言，不具規(guī)律。

野外宏觀露頭觀測和鏡下鑒定分析比較，孔徑小于8mm的凝塊石白云巖，為凝塊石原生孔隙易受次生溶蝕，在凝塊形成的紋層界面附近與紋層呈大致平行的孔、洞層。溶蝕洞穴，孔徑為0.8cm～20cm者，分布不均，宏觀上呈水平分布，微觀上難以測定和展現(xiàn)，初步推測受古潛水面升降控制。

本文在霧迷山組凝塊石白云巖孔隙研究方面，手段較為單一，主要為直觀性觀察、統(tǒng)計、分析，認識不夠全面，只能初步判定霧迷山組微生物白云巖儲層為孔洞縫型，有效儲集體發(fā)育于潮下瀉湖-微生物礁灘相。儲集空間發(fā)育主要受凝塊石自身結(jié)構(gòu)、沉積相帶控制。

6 結(jié)論

明確了霧迷山組凝塊石白云巖為潮坪沉積，類型上，可劃分為疊層狀凝塊石白云巖和非疊層狀凝塊石白云巖兩大類型，六個亞類。明確了構(gòu)成儲層的巖石主要包括凝塊與微生物紋層伴生/組合的白云巖和凝塊定向排列形成的紋層狀白云巖，其儲集巖石中主要的儲集空間類型有粒間溶蝕孔、溶蝕孔縫、粒內(nèi)溶蝕孔。