塔中奧陶系鷹山組海相碳酸鹽巖成巖及充填特征?

李倩倩， 邢 磊

(1.中國海洋大學海底科學與探測技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100;2.青島海洋科學與技術(shù)國家實驗室海洋礦產(chǎn)資源評價與探測技術(shù)功能實驗室，山東 青島 266100)

塔中隆起西與巴楚斷隆相接，東與塔東低隆相連，北部靠近滿加爾坳陷，南部為塘古孜巴斯坳陷，呈北西向展布。自北向南塔中隆起可分為北部斜坡、中部凸起及南部斜坡三個次級構(gòu)造帶，研究區(qū)位于北斜坡中部的勘探Ⅱ區(qū)(見圖1)。前人分析表明，在早奧陶世末期至晚奧陶世早期，塔中地區(qū)發(fā)生整體隆升，北西向古隆起已具雛形，在隆起高部位地層剝蝕缺失，下奧陶統(tǒng)鷹山組裸露遭受強烈剝蝕和風化、淋濾，由于鷹山組為一套較純灰?guī)r，暴露風化殼附近形成了大量縫洞，塔中隆起中絕大部分缺失了中奧陶統(tǒng)及上奧陶統(tǒng)底部的吐木休克組，下奧陶統(tǒng)鷹山組從北向南剝蝕量逐漸增大。至晚奧陶世早期塔中開始接受上奧陶統(tǒng)良里塔格組沉積[1-6]。

奧陶系鷹山組縫洞型儲層發(fā)育，是近年來塔里木油田勘探開發(fā)的重點區(qū)域之一[7]。目前勘探實踐表明，該地區(qū)縫洞充填嚴重，鷹山組頂部風化殼面附近縫洞基本被泥質(zhì)充填物充填，而較好儲層卻分布于此之下[8-10]。泥質(zhì)充填物來源、古環(huán)境、與下部縫洞儲層發(fā)育關系、甚至與巖溶作用關系等問題一直是該地區(qū)石油地質(zhì)研究的難點。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖

塔中地區(qū)地層分布特征：自上而下為新生界、中生界白堊系、三疊系、上古生界二疊系、石炭系、泥盆系、下古生界志留系、奧陶系、寒武系。奧陶系地層主要為下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組、鷹山組及上奧陶統(tǒng)良里塔格組、桑塔木組。上奧陶統(tǒng)與上覆的志留系和下伏的下奧陶統(tǒng)均為不整合接觸(見圖2)。近年來，塔中地區(qū)勘探表明，下奧陶統(tǒng)鷹山組發(fā)育有大型縫洞儲層，是該地區(qū)碳酸鹽巖油氣產(chǎn)層[11]。

(1)桑塔木組

巖性以深灰色泥巖、鈣質(zhì)泥巖為主，夾有少量粉砂巖及薄層灰?guī)r。中古8井區(qū)厚392～913 m。桑塔木組的泥巖直接覆蓋于良里塔格組灰?guī)r之上，是一套優(yōu)質(zhì)蓋層。電性上以高自然伽瑪和低電阻率為特征，在測井響應上較為容易識別，區(qū)域?qū)Ρ攘己谩?/p>

(2)良里塔格組

巖性主要為淺灰色亮晶砂屑生屑灰?guī)r、生物骨架巖、生屑砂屑粘結(jié)巖、隱藻泥晶灰?guī)r、隱藻凝塊石灰?guī)r及泥晶灰?guī)r。良里塔格組可細分五個巖性段(從上而下為良一段～良五段)。中古8、中古10井區(qū)良里塔格組厚度177～321 m，局部缺失良四段～良五段，中古8井區(qū)還缺失良一段，地層厚度從東向西、從北向南厚度略有增加。中古43、中古51井、中古5井區(qū)良里塔格組厚度274～641 m，地層厚度從西向東有增厚的趨勢，良一～良五未缺失。

(3)鷹山組

下奧陶統(tǒng)鷹山組巖性以淺灰、灰、深灰色薄-厚層狀泥晶灰?guī)r、藻粘結(jié)泥晶灰?guī)r、細粉晶灰?guī)r、泥粉晶砂屑灰?guī)r、亮晶粒屑灰?guī)r為主，夾薄層粉晶白云巖、砂屑白云巖。

前人研究顯示鷹山組自上而下可分為四段。鷹山組一段：較低GR、高電阻，泥晶砂屑灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r，層厚350 m左右；鷹山組二段：平直低GR夾尖峰高電阻，砂屑灰?guī)r和云質(zhì)灰?guī)r，層厚300 m左右；鷹山組三段：鋸齒尖峰高值GR，電阻率高值鋸齒狀，云質(zhì)灰?guī)r，層厚200 m左右。鷹山組四段：較平直夾尖峰GR，云質(zhì)砂屑灰?guī)r夾薄層云巖，層厚220 m左右。

塔中地區(qū)鷹山組主要鉆遇鷹一段及鷹二段，自下至上巖性、電性變化特征可分為4個亞段，①鷹二下亞段：巖性為褐灰、灰色厚層狀云巖、泥-粉晶灰?guī)r及云質(zhì)灰?guī)r，夾燧石結(jié)核云巖、灰?guī)r。自然伽瑪曲線跳躍。②鷹二上亞段：巖性以灰色結(jié)晶云巖、灰色灰質(zhì)云巖、泥晶灰?guī)r、泥晶顆?；?guī)r、亮晶顆?；?guī)r不等厚互層為特征。自然伽瑪曲線為低值跳躍狀，電阻率曲線呈高值跳躍狀。③鷹一下亞段：以褐灰、灰褐色巨厚層泥-粉晶灰?guī)r為主，夾含泥灰?guī)r、灰質(zhì)云巖、砂屑灰?guī)r。自然伽瑪曲線較為平直，電阻率曲線無明顯特點。為儲層發(fā)育相對集中的層段。④鷹一上亞段段巖性以褐灰、灰褐色巨厚層泥-粉晶灰?guī)r為主，夾含泥灰?guī)r、灰質(zhì)云巖。本層段自然伽瑪曲線呈低值平直狀態(tài)，與其上覆良里塔格組交界處自然伽瑪往往出現(xiàn)一個高峰值，可能與隆起暴露缺失有關[12]。

1 鷹山組碳酸鹽巖充填物特征及充填時期

1.1 縫洞充填物類型

根據(jù)巖芯觀察、薄片鑒定塔中Ⅱ區(qū)奧陶系縫洞充填物可歸納為以下三種類型：(1)化學充填物：主要為方解石，其次還包括螢石、石英等(見圖3，4)。(2)機械充填物：主要有兩類，一是成巖早期殘余泥質(zhì)，一般含殘余有機質(zhì)，主要見于儲集意義不大成巖微縫中。另一類是縫洞中充填的鈣泥巖、角礫巖(見圖5)，為流水機械搬運成因，或垮塌成因，測井上一般為高GR。(3)其它充填物：包括有機充填物如有機質(zhì)、干瀝青、油侵，特殊成巖自生礦物，如黃鐵礦等。

圖3 高角度裂縫被粗晶方解石充填，寬約10mm

對取芯井縫洞充填物總結(jié)發(fā)現(xiàn)，總體上塔中Ⅱ區(qū)鷹山組化學充填物欠發(fā)育，主要以高GR的泥質(zhì)充填物為主。

圖4 偏光鏡顯示巖心薄片縫內(nèi)方解石包裹體

圖5 溶洞鈣泥質(zhì)及角礫充填物

1.2 高GR段測井特征及類型劃分

高GR段為測井曲線上GR值相對上下泥巖基線有較顯著增高，而電阻率值降低的一段。因此通過GR曲線可以識別GR段，對各井GR測井曲線形態(tài)進行分析，發(fā)現(xiàn)高GR曲線形態(tài)多樣，總體上按曲線形態(tài)可分為齒狀和峰狀高GR段，劃分標準為曲線最高峰GR值是否大于75API。其中齒狀又分為單齒狀、多齒狀，峰狀分為單峰狀、雙峰狀及鐘型多峰狀、錐型多峰狀及山型多峰狀(見表1)。

表1 高GR段形態(tài)分類

1.3 高GR段巖石學及地球化學特征

高GR段取芯較少，僅在ZG43-1、TZ201-1H取到部分樣品。ZG43-1取樣位置位于內(nèi)部高GR段上部、TZ201-1H為上部高GR中下部，因此取樣僅具有一定代表性。

1.3.1 巖石學特征 通過對ZG43-1充填物巖芯觀察及薄片鑒定，發(fā)現(xiàn)高GR段主要為灰色-灰綠色泥質(zhì)及小角礫充填，泥質(zhì)滴酸起泡。顯微定名充填物巖性為含砂礫巖、砂巖、含砂泥巖及泥巖。其中角礫成分主要為泥微晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，泥質(zhì)成分為顯微鱗片狀的絹云母、高嶺石等粘土礦物組成物質(zhì)，膠結(jié)物為鈣質(zhì)。整體上由泥微晶或砂屑灰?guī)r屑組成碎屑物含量約70%～80%，雜基為粘土礦物組成含量約12%～18%，膠結(jié)物為5%～8%，其中顆粒支撐物中無長石和石英，灰?guī)r屑具有一定分選，磨圓為次棱角狀-次圓狀(見圖6)。

((巖石主要由碎屑物和雜基、膠結(jié)物組成。碎屑物主要為灰?guī)r巖屑(A)，主要由顯微粒狀的方解石(粒度多在0.004～0.03 mm間)嵌布組成，含量約80%，雜基為顯微鱗片狀的絹云母、高嶺石(C)，含量約18%膠結(jié)物為他形粒狀的方解石(D)，含量約2%顯微鑒定無石英礦物。Rocks are mainly composed of debris,impurities and cements.The debris is mainly composed of limeclast(A),which is mainly composed of microcrystalline calcite(with a mainly grain size of 0.004-0.003 mm)with a content of about 80%.The impurities are micro-scale sericite and kaolinite(C).The content of microcrystalline calcite(D) is about 18% with other granular calcite.The content of (D)is quartz-free minerals with microscopically identified. )

圖6 溶洞中含礫砂巖，ZG43-1

Fig.6 Gravel bearing sandstone in karst cave, ZG43-1

對TZ201-1H的充填物巖芯觀察及鑒定顯示，與ZG43-1高GR成分有所不同，從巖芯觀察上發(fā)現(xiàn)二者具有一定區(qū)別，ZG43-1充填物泥巖污手、質(zhì)軟，而TZ201-1H質(zhì)脆、硬，幾乎不污手。顯微鑒定TZ201-1H充填物泥質(zhì)含量低于ZG43-1，深色細粒物質(zhì)主要為灰?guī)r巖屑與粘土礦物的混合物，顯微鑒定雜基為粘土礦物，屑物質(zhì)為泥微晶或砂屑灰?guī)r屑(見圖7)。

(灰?guī)r礫為砂屑(A)、凝塊(B)、礫屑(C)，礫間主要由他形粒狀的亮晶方解石及顯微鱗片狀的水云母及高嶺石(E)填隙膠結(jié)。Limestone gravel is composed of sandy debris(A),agglomerate(B) and gravel(C).The interstitial cementation between the gravels is mainly composed of other-shaped granular sparking calcite,micro-scale hydromica and kaolinite(E).)

圖7 溶縫泥質(zhì)及角礫充填，角礫為亮晶粒屑灰?guī)r(右)，TZ201-1H

Fig.7 The mudstone and breccia are filled in the dissolution joint, and the breccia is bright grain limestone (right), TZ201-1H

1.3.2 孢粉鑒定 從植物界的演化觀點分析，在泥盆紀以前植物界均為海生的藻菌植物，為微古植物，前泥盆紀微古植物研究一直是難點[13]。陸生植物的發(fā)育是在泥盆紀以后，因此目前技術(shù)下奧陶紀沉積物中無法鑒定出孢粉。在ZG43-1溶洞中取泥質(zhì)充填物進行孢粉植物化石鑒定，發(fā)現(xiàn)有1粒三角錐刺孢屬Lophotriletes、1粒單束松粉屬Abietineaepollenites、3粒兩氣囊花粉Disacciatrileti和3粒未知類型的化石(見圖8)。

三角錐刺孢屬Lophotriletes全球分布于古生代至中生代，單束松粉屬Abietineaepollenites全球分布于中、新生代，所以該樣品孢粉組合反映的時代為中生代[14]。即如樣品無污染的情況下，泥質(zhì)充填物可能來源于中生代地層，但塔中地區(qū)構(gòu)造史及埋藏史分析發(fā)現(xiàn)，除非受斷裂影響，中生代泥巖一般不會進入古生代碳酸鹽巖中， 因此上述鑒定結(jié)果表明樣品可能為取樣時受污染。

(32μ，ZG43-1(左圖)；兩氣囊花粉Disacciatrileti，32μ，ZG43-1(右圖。ZG43-1 (left); Two air bag pollen Disacciatrileti, 32, ZG43-1 (right).)

圖8 三角錐刺孢屬
Fig.8 The genus Lophotriletes

1.3.3 碳氧同位素特征 對塔中地區(qū)縫洞泥質(zhì)充填物及其附近基巖取樣分析，按泥質(zhì)充填物、基巖及角礫充填物三類進行碳氧同位素交匯。出現(xiàn)帶狀分布，即除7號樣外，其余樣品δ18O值較集中分布于-6‰～-8‰之間，而δ13C值分布于-1‰～1‰。取樣的基巖為鷹山組灰?guī)r，形成于海相沉積環(huán)境，因此可以用充填物碳氧同位素值與基巖值對比，以此判斷環(huán)境?；鶐rδ13C值-0.8‰～0.5‰，δ18O值-6‰～-8‰，說明在這范圍的充填物可能形成于海相環(huán)境如1、6、9、8、3號。而7號δ18O值更偏負，可能受淡水影響(見圖9)。

對ZG43-1高GR段及上下基巖碳氧同位素分析，溶洞上下基巖碳氧同位素值較接近，位于交匯圖左邊(10-13號樣及18號樣)，而溶洞泥質(zhì)充填物碳氧同位素值與基巖具有差別，主要體現(xiàn)在基巖δ13C值為負值(-0.86‰～0‰)，而溶洞泥質(zhì)充填物為正值(0.6‰～1.04‰)，因此主要位于分布圖右邊(14～17號樣)，說明溶洞充填物形成環(huán)境與基巖形成不同。而δ18O值基巖與溶洞泥巖充填物差別不大，為-5.5‰～-8.5‰。上部層間縫泥質(zhì)充填物(9號樣)碳氧同位素值與基巖值差別不大，說明二者形成環(huán)境差別不大。

圖9 奧陶系基巖及縫洞泥質(zhì)、角礫充填物碳氧同位素交匯圖

因此，結(jié)合上述數(shù)據(jù)比較，δ13C是判斷溶洞泥質(zhì)充填物形成環(huán)境的關鍵。首先δ13C的來源與鹽度有關。如果δ13C 來自淡水，那么此環(huán)境中沉積的淡水碳酸鹽沉積物的δ13C多介于-5～-15之間；如果大氣中CO2含量很小，溶解在淡水中的CO2多來自土壤和腐植質(zhì)，那么δ13C為高負值。如果來自海相灰?guī)r，則δ13C值介于-5～+5之間，所以CO2的來源環(huán)境不同，那么δ13C值就差別較大。其次是隨著埋深的加大，溫度和壓力的增加，δ13C相對較為穩(wěn)定。成巖過程中主要影響δ13C值因素是巖石中有機碳的含量和碳氫化合物(CH4)的轉(zhuǎn)化和成因。溶洞泥質(zhì)充填物由于吸附性好一般比溶洞基巖有機質(zhì)含量高，因此必須考慮有機質(zhì)含量及成巖過程中有機質(zhì)轉(zhuǎn)化引起δ13C原始值的變化，該因素降低了其指示原始環(huán)境的可靠性。

綜合上述分析，ZG43-1溶洞鈣泥質(zhì)充填物沒有出現(xiàn)典型的淡水環(huán)境條件下δ13C極大負偏值，溶洞鈣泥質(zhì)充填物δ13C為正值，說明泥巖充填物可能充填于海相環(huán)境。溶洞中小角礫δ13C為-0.13‰，δ18O為-6.29‰(見圖10中5號樣)，與基巖值幾乎一致，說明了溶洞中小角礫與基巖密切相關(基巖角礫)，薄片鑒定發(fā)現(xiàn)小角礫巖性為微晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，與基巖巖性也較一致，因此可以認為溶洞內(nèi)小角礫為基巖垮塌或破碎形成。

1.3.4 稀土元素REE組合特征 為認識鷹山組溶洞泥質(zhì)充填物的來源，對塔中地區(qū)奧陶系良里塔格組底部泥灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r中泥質(zhì)條帶、一間房組灰?guī)r、鷹山組灰?guī)r及良里塔格組和鷹山組縫洞充填泥巖進行了系統(tǒng)采樣，并進行綜合分析。碎屑巖中REE含量主要受控于它的物源區(qū)巖石成分，并反映物源區(qū)的地球化學特征[15-17]。

REE分配模式，通常利用一種選定的參照物中相應的REE濃度(含量)，對巖石或礦物樣品的REE濃度進行標準化(本次選擇北美頁巖REE標準化)，其目的在于消除原子序數(shù)為奇數(shù)和偶數(shù)的REE間的豐度變化(元素奇偶效應-Oddo-Harskin法則)，使成分—豐度曲線得到平滑；識別巖石樣品相對參照物的REE分餾情況；將樣品中每種REE的豐度除以參照物中各REE的豐度，得到標準化豐度，然后以10為底取對數(shù)，再以此對數(shù)值為縱坐標及以原子序數(shù)為橫坐標作圖，連接每個投影點，便得到樣品的REE分配模式圖(見圖10，11，12)。

圖10 ZG43-1鷹山組縫洞鈣泥質(zhì)REE分配模式圖

圖11 鷹山組灰?guī)rREE分配模式圖

圖12 良里塔格組底部泥灰?guī)rREE分配模式圖

通過比較分配模式圖，縫洞鈣泥巖與鷹山組基巖REE分配模式相差較大，而與良里塔格組底部泥灰?guī)rREE分配模式，二者曲線形態(tài)近似，相似度較高。個別差異主要是：(1)溶洞泥，δEu<1，銪虧損，而良里塔格組底部泥灰?guī)rδEu>1。(2)二者各元素值相差較大。溶洞泥δEu虧損原因為，受環(huán)境影響，Eu，Ce是變價元素，溶洞泥巖埋藏期成烴、細菌等引發(fā)偏酸性還原環(huán)境，使得3價Eu轉(zhuǎn)化為2價Eu，造成了溶洞泥巖Eu虧損。

上述特征表明，溶洞泥巖與良里塔格組底部泥灰?guī)rREE分配曲線相似，說明它們之間具有較大的親緣關系，溶洞泥巖物源很可能來自良里塔格組泥灰?guī)r。

1.3.5 微量元素特征 溶洞充填物中以CaO含量最高35%～40%，其次SiO2、Al2O3、Fe2O3也具有較高含量。粘土礦物的主要成分為鋁硅酸鹽，因此粘土礦物含量近似等于SiO2+Al2O3+Fe2O3含量之和。溶洞充填物粘土礦物含量約為12%～27%，與基巖測試結(jié)果相差較大。整體上溶洞充填物鈣質(zhì)含量高，粘土質(zhì)次之。這與薄片鑒定結(jié)果較為一致，說明塔中溶洞充填物主要為大量大小不一的碳酸鹽巖碎屑，這些碎屑為泥微晶或砂屑灰?guī)r破碎形成，這與鷹山組基巖巖性較為一致，碎屑物間含粘土物質(zhì)。

除常量元素外，對充填物微量元素進行測試，本文選取Sr、Ba兩個參數(shù)作為判斷充填環(huán)境依據(jù)。Sr/Ba比值隨著鹽度增加存在明顯增大的趨勢，研究表明在粘土或泥巖中該比值大于1者為海洋沉積，小于1為大陸沉積。測試結(jié)果顯示研究區(qū)溶洞充填物Sr含量為100×10-6～108×10-6，Ba為3×10-6～7×10-6，Sr/Ba為22～25，值遠大于1，說明充填物為海洋環(huán)境形成。

綜上通過多項測試，對高GR段充填物成分、充填環(huán)境及泥巖來源進行了探討，認識到高GR段主要巖性為泥砂巖、砂礫巖。其中顆粒物主要為大小不一泥微晶或砂屑灰?guī)r屑，雜基為粘土礦物，膠結(jié)物為鈣質(zhì)，ZG43-1膠結(jié)物含量低于TZ201-1H，因此更松散污手。而充填角礫成分為灰?guī)r屑顆粒與圍巖巖性幾乎一致，說明角礫來源于鷹山組地層。碳氧同位素判斷泥巖充填環(huán)境主要為海相環(huán)境，微量元素Sr/Ba值也說明充填物與海相環(huán)境有關。而ZG43-1稀土元素分析表明高GR泥巖物質(zhì)來源并非鷹山組地層或?qū)娱g縫泥質(zhì)，因此推測溶洞泥巖可能來源于良里塔格期海洋，即暴露期溶洞形成后，良里塔格期海水上漲將泥質(zhì)帶入洞穴。此外，海水沖擊打碎了鷹山組弱成巖灰?guī)r，破碎顆粒充填于溶洞中，形成了碳酸鹽巖角礫或碎屑與泥質(zhì)巖混合的高GR段。

2 鷹山組高GR段泥質(zhì)充填物地質(zhì)成因

在塔中北斜坡多數(shù)井在測井上鷹一、鷹二段見0.2～20 m不等的高GR段?？碧奖砻鳎逩R附近，尤其下部是鷹山組儲層集中發(fā)育段。因此，分析高GR特征及成因，掌握高GR與下部儲層甚至與古巖溶作用關系，對指導該地區(qū)油氣勘探具有重要作用。

2.1 方解石充填物碳氧同位素特征及充填環(huán)境分析

通過分析化學充填物碳氧同位素地球化學特征以及方解石包裹體地球化學特征，以此判斷充填物充填期次。采集樣品16塊，取樣主要為溶洞及溶縫中方解石充填物。一般來說，影響δ13C的因素主要取決于介質(zhì)水中13C的來源即與鹽度有關。

Schopf總結(jié)出如下特征[18]：如果13C來自淡水，那么此環(huán)境中沉積的淡水碳酸鹽沉積物的δ13C多介于-5‰～ -15‰之間；如果大氣中CO2含量很小，溶解在淡水中的CO2多來自土壤和腐植質(zhì)，那么δ13C為高負值[19]。如果來自海相灰?guī)r，則δ13C值介于-5‰～-5‰之間。所以13C的來源環(huán)境不同，那么δ13C值就差別較大。原理是因為海水在與大氣交換過程中，趨于更多地逸散12C至大氣中，致使大氣CO2的δ13C明顯偏輕，海水偏重。當隨大氣淡水環(huán)境降至地表后，其值偏負。土壤中，主要靠陸生植物光合作用提取大氣中的CO2，造成有機質(zhì)δ13C為高負值。其次后期成巖作用過程中有機質(zhì)的氧化作用所產(chǎn)生的有機碳對其影響較大，成巖作用本身溫壓對其影響較弱。受表層有機質(zhì)氧化形成CH4或深部石油裂解形成CH4，常使得δ13C為較高負值。

而δ18O值為負值，既可以為低溫淡水成因，也可以為高溫盆地流體或熱液流體形成。主要是由于方解石氧同位素值受原始沉積環(huán)境及后期成巖溫度影響。

研究區(qū)充填物方解石δ13C為-2.95‰～0.98‰，δ18O為-15.09‰～-5.76‰，一般來說，δ13C和δ18O均隨介質(zhì)鹽度升高而升高，其中δ13C與古鹽度關系最為密切，且受溫度影響較小。而16，12樣品δ13C，δ18O明顯出現(xiàn)負漂移，δ18O為負值, 既可以為低溫淡水成因, 也可以為高溫盆地流體或熱液流體成因。考慮到塔里木盆地目前處于地質(zhì)歷史上北緯最高處，計算顯示，加里東期塔里木盆地淡水的δ18O值約比現(xiàn)今重2.5‰，約為-7‰～-11‰，12號樣為淡水成因。按照O’N eil 等的方程[19]：1000 ln a =2.78×106 /T2-2.89，δ18O為-14.5‰的方解石不可能是<50℃加里東期淡水環(huán)境下沉淀的，很可能來自深埋藏條件下深部高溫流體，如樣品16，5，6。16號樣受石油裂解影響，δ13C比5，6偏負，而其余樣方解石為淺埋藏成因(見圖13)。

圖13 塔中Ⅱ區(qū)充填物碳氧同位素交匯圖

綜上，方解石充填物碳氧同位素分析表明塔中Ⅱ區(qū)經(jīng)歷了多期化學充填作用，測試結(jié)果一方面為判斷充填環(huán)境提供依據(jù)，另一方面認識了塔中地區(qū)鷹山組縫洞充填過程。研究認為塔中化學充填作用主要經(jīng)歷了淡水充填環(huán)境、海水充填環(huán)境、埋藏環(huán)境及熱液作用環(huán)境，多環(huán)境多期次的充填作用造成塔中鷹山組儲層儲集性變差。

2.2 高GR段成因分析

塔中地區(qū)高GR段成因，主要分為以下兩類：

(1)含泥地層：正常沉積的泥質(zhì)灰?guī)r層、泥巖層。

(2)充填物：裂縫或溶洞充填泥巖，也包含密集發(fā)育溶孔段泥質(zhì)充填、洞穴中具層理的泥巖層。

此外結(jié)合高GR段發(fā)育位置，可具體分為：上部高GR泥灰?guī)r沉積成因及上部高GR縫洞層充填泥質(zhì)成因、上部高GR泥灰?guī)r層+縫洞充填泥混合成因、內(nèi)部高GR縫洞充填泥質(zhì)成因及內(nèi)部高GR含泥灰?guī)r沉積成因。

2.2.1 上部高GR泥灰?guī)r沉積成因 高GR段歸為良里塔格組底部地層。成像測井顯示這類高GR段具有暗黃色與亮色互層顯示，表現(xiàn)為沉積層理結(jié)構(gòu)，與上覆地層連續(xù)，無明顯不整合，而與下伏鷹山組亮黃色塊狀地層呈削截或波浪狀不整合接觸關系。因此這類高GR歸為良里塔格組底部泥質(zhì)灰?guī)r層。GR形態(tài)特征一般為單齒狀、低峰狀或鐘型多峰狀在良里塔格組及鷹山組界線附近分布(見圖14)。

2.2.2 上部高GR縫洞泥質(zhì)充填成因 GR段為良里塔格組/鷹山組界面以下0～20 m縫洞泥質(zhì)充填成因。成像測井顯示這類高GR段位于大套亮黃色塊狀顯示內(nèi)部，具有暗色、暗黃色及班點狀顯示，上下為不規(guī)則與亮黃色顯示接觸，應歸為溶洞或溶縫泥質(zhì)充填，此外斑點狀顯示還可能指示溶洞內(nèi)有灰?guī)r角礫充填。GR形態(tài)特征一般為峰狀或多峰狀在良里塔格組及鷹山組界面及下部分布，其中每一較高縫為一層溶洞(縫)泥質(zhì)充填(見圖15)。

圖14 ZG44上部高GR為良里塔格組泥質(zhì)灰?guī)r層

圖15 ZG441上部高GR為表層溶洞泥質(zhì)充填

2.2.3 上部高GR泥灰?guī)r層+縫洞充填泥混合成因 即一段高GR上部為良里塔格組底部泥灰?guī)r成因下部為鷹山組頂部縫洞充填泥巖成因。成像測井顯示上部高GR段具有暗黃色與亮色互層顯示，表現(xiàn)為沉積層理結(jié)構(gòu)，與上覆地層連續(xù)，無明顯不整合，而下部出現(xiàn)暗色塊狀內(nèi)亮色-亮黃色斑狀或斑點狀顯示。上部部分低GR處位于良里塔格組泥巖基線內(nèi)，而下部低GR處已具有鷹山組較低基線的特征。說明上部高GR成因為良里塔格組底部泥灰?guī)r，而下部為鷹山組頂部溶洞充填，斑狀顯示可能為洞穴角礫充填(見圖16)。

圖16 上部高GR為良里塔格組泥灰?guī)r及鷹山組頂部溶洞泥巖

2.2.4 內(nèi)部高GR縫洞充填泥質(zhì)成因 為鷹山組頂面20 m以下縫洞泥質(zhì)充填成因。成像測井顯示這類高GR段位于大套亮黃色塊狀顯示內(nèi)部，具有一段或多段暗色、暗黃色及班點狀顯示，上下為不規(guī)則與亮黃色顯示接觸。為溶洞或溶縫泥質(zhì)充填，此外斑點狀顯示還可能指示溶洞內(nèi)有灰?guī)r角礫充填。GR形態(tài)特征一般為單峰狀、雙峰或多峰狀在鷹山組界面20 m下部分布，其中每一較高縫可能為一層溶洞(縫)泥質(zhì)充填。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)40余口井內(nèi)部高GR段是溶洞(縫)成因，普遍內(nèi)部高GR段具有多峰特征(見圖17)。

圖17 內(nèi)部多峰狀高GR段每峰代表一層溶洞泥質(zhì)充填

2.2.5 內(nèi)部高GR泥灰?guī)r沉積成因 為鷹山組內(nèi)部泥灰?guī)r沉積地層。成像測井顯示這類高GR 段具有暗黃色與亮色互層顯示，表現(xiàn)為沉積層理結(jié)構(gòu)，與上、下地層連續(xù)，無明顯洞穴邊界特征。因此這類高 GR 歸為鷹山組內(nèi)部泥質(zhì)灰?guī)r層。 GR 形態(tài)特征一般為鐘型或錐形多峰狀，代表泥質(zhì)含量漸變過程(見圖18)。

圖18 內(nèi)部鐘型多峰狀高GR段為逆粒序沉積

3 結(jié)論

(1)塔中地區(qū)充填物類型包括化學充填物、機械充填物及其它充填物三類，主要以高GR的泥質(zhì)充填物為主，方解石充填物為輔。高GR段主要巖性為泥砂巖、砂礫巖，碳氧同位素、微量元素Sr/Ba值及稀土元素分析表明，泥巖充填發(fā)生于暴露期溶洞形成后良里塔格期海水上漲將泥質(zhì)帶入洞穴。

(2)成像測井分析高GR具有兩大類四小類成因：上部高GR泥灰?guī)r沉積成因及上部高GR縫洞層充填泥質(zhì)成因、上部高GR泥灰?guī)r層+縫洞充填泥混合成因、內(nèi)部高GR縫洞充填泥質(zhì)成因及內(nèi)部高GR含泥灰?guī)r沉積成因。垂向上高GR在鷹山組頂面以下0～40 m發(fā)育，儲層則在40 m以下。

(3)巖溶作用是高GR和儲層形成的前提，后期差異充填作用是導致高GR段形成及其下部儲層發(fā)育的直接原因。暴露期溶蝕孔洞的發(fā)育，主要受巖溶地形地貌、水動力條件、海平面變化控制，發(fā)育非均一，后期充填作用也具有選擇型，因此高GR段的分布受巖溶作用和后期選擇性充填作用共同控制。