陸西凹陷九佛堂組混積巖的巖石學(xué)特征及分類
——以遼河油田廟35井為例

江 淮 王振宇 冉 波 張甲明 裴家學(xué) 劉 邦

(1. 西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 成都 610500； 2. 中國石油遼河油田公司勘探開發(fā)研究院， 遼寧 盤錦 124010)

混積巖，通常是指由陸源碎屑、碳酸鹽組分等混合沉積形成的一類巖石。20世紀(jì)50年代以來，有眾多學(xué)者對混積巖的概念、分類、成因等進(jìn)行了研究，形成了以Mount、沙慶安等為代表的分類方案[1-3]。與海相混積巖相比，湖相混積巖對構(gòu)造背景、物源、湖平面波動(dòng)等更為敏感，其成分、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、顏色、垂向演化等亦更加復(fù)雜。陸西凹陷下白堊統(tǒng)九佛堂組下段湖相混積巖，既包括碳酸鹽、陸源碎屑、火山物質(zhì)等組成的成分混積巖，又包括碳酸鹽巖、陸源碎屑巖等組成的混積層序?，F(xiàn)以廟35井下白堊統(tǒng)九佛堂組下段為研究對象，綜合應(yīng)用巖心、薄片、電子探針等，分析湖相混積巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等，建立分類方案，希望可以為該區(qū)的油氣勘探提供巖石學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

陸西凹陷位于內(nèi)蒙古哲里木盟和昭烏達(dá)盟交界處，呈北東 — 南西向展布，為開魯盆地陸家堡坳陷的一個(gè)次級負(fù)向構(gòu)造單元，是在海西褶皺基底上形成的中生代單斷箕狀凹陷，構(gòu)造走向呈北東向，為南陡北緩的構(gòu)造格局[4]。廟35井位于陸西凹陷中部，下白堊統(tǒng)九佛堂組下段厚337 m，為受河流、三角洲周期性影響的湖盆沉積，巖石成分復(fù)雜、類型多樣(見圖1)。

本次研究，完成巖心觀察25 m、薄片鑒定158片、電子探針成分測定46點(diǎn)。薄片觀察應(yīng)用Zeiss SCOPE A1顯微鏡，電子探針型號為JXA-8230，實(shí)驗(yàn)測試在西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

2 巖石礦物成分及結(jié)構(gòu)特征

2.1 巖石礦物成分

關(guān)于巖石的礦物成分，識別出的有白云石、方解石、石英、長石、巖屑以及黏土礦物、凝灰質(zhì)等(見圖2)。白云石，以晶粒和膠結(jié)物形式存在。其中，晶粒包括泥晶、粉晶、細(xì)晶等，自形程度差 — 中等(圖2 a)，它們可以組成晶粒白云巖、殘余顆粒顆粒白云巖；膠結(jié)物常出現(xiàn)在粒間孔(圖2 b、e)或不規(guī)則溶孔中，呈櫛殼狀或分散狀分布，有時(shí)可見與硅質(zhì)、方解石等共生(圖2 c)，或內(nèi)部被交代(圖2 d)。方解石，以灰泥(圖2 f)和溶蝕縫洞膠結(jié)物為主(圖2 g、h)，后者局部可見白云化。石英，可見碎屑顆粒及膠結(jié)物2種形式，前者粒徑一般為0.05～0.2 mm，多呈不規(guī)則狀(圖2 i)；后者充填于孔、縫中(圖2 j、m)，并可見與白云石、隱晶硅質(zhì)等共生組合。長石，分布較廣，多以顆粒形式存在，呈板條狀自形晶形，略有定向性。部分長石可見溶蝕、方解石或者硅質(zhì)交代的現(xiàn)象(圖2 q)。部分以膠結(jié)物形式存在的長石，包含鈣長石、鉀長石、鈉長石、條紋長石等(圖2 l — p)。巖屑，分布較廣，以中酸性噴出巖巖屑為主，基質(zhì)多為玻璃質(zhì)，常含定向排列的長條狀長石微晶(圖2r)。黏土礦物，以綠泥石為主(圖2 s、t)。凝灰質(zhì)，以方沸石為主，一般形成于溶蝕孔洞或火山巖氣孔中，粒度較大，多呈板片狀(圖2 u)。另外，偶見海綠石(圖2 v)、黃鐵礦、磷灰石(圖2 w、x)等。主要礦物元素含量如表1所示。

2.2 巖石組分結(jié)構(gòu)

關(guān)于廟35井九佛堂組巖石組構(gòu)，共識別出了顆粒、泥、填隙物3個(gè)大類及若干個(gè)具體類型(見圖3)。

(1) 顆粒。包括礫屑、砂屑、粉屑、鮞粒、生屑等盆內(nèi)顆粒和巖屑、長石、石英以及火山碎屑等盆外顆粒。礫屑、砂屑成分基本上為白云石，分選性較好，磨圓度通常為中等 — 好。部分礫屑具有一定的定向性(圖3 a、b)。鮞粒類型包括表皮鮞、空心鮞、橢形鮞等，粒度集中分布在0.1～0.8 mm。鮞粒核心包括內(nèi)碎屑、生屑及陸源的石英屑、長石屑、巖屑等。鮞粒同心紋層普遍發(fā)生白云化及重結(jié)晶作用，多以定向排列的白云石晶體形式呈現(xiàn)(圖3 c、d)。生屑主要為雙殼類，局部富集，可形成生物遮蔽孔(圖3 e)。石英顆粒含量相對較少，多呈分散狀，粒度為0.1～0.3 mm；部分內(nèi)部有裂紋，可見氣液包裹體(圖3 f)。顆粒形式存在的長石以基性斜長石為主，板條狀，表面局部可見絹云母化(圖3 g)。巖屑以巖性噴出巖巖屑、燧石巖屑為主，粒度為0.2～2.5 mm(圖3 h、i)。

(2) 泥?？蓜澐譃樵颇嗪完懺此樾寄?，它們既可單獨(dú)形成泥晶白云巖(圖3 j)、泥巖，亦可以填隙物形成充填于顆粒間(圖3 k)。

(3) 膠結(jié)物。膠結(jié)物類型多樣，存在于顆粒間。同一膠結(jié)物可見世代性，如自孔隙邊緣向中部呈現(xiàn)出櫛殼狀 — 葉片狀 — 等軸粒狀的世代特征(圖3 k)。不同的膠結(jié)物呈現(xiàn)共生組合關(guān)系，如硅質(zhì)、白云石、方沸石等的共生組合，反映了埋藏期熱液流體對孔隙的溶蝕膠結(jié)作用(圖3 l)。

圖1 研究區(qū)位置及地質(zhì)背景

圖2 九佛堂組下段巖石成分特征

表1 九佛堂組下段巖石所含礦物元素原子百分比數(shù)據(jù)

圖3 九佛堂組下段巖石組構(gòu)特征

3 巖石類型

結(jié)合九佛堂組下段巖石的成分、組構(gòu)及前人研究的分類方案[5-9]，按碳酸鹽組分、陸源碎屑組分、火山碎屑組分3端元及相對含量，對廟35井九佛堂組下段巖石類型進(jìn)行劃分，共劃分出碳酸鹽巖、陸源碎屑巖、混積巖等類型。其中，碳酸鹽巖包括礫屑云巖、砂屑云巖、鮞粒云巖、泥晶云巖等；陸源碎屑巖包括礫巖、砂巖、粉砂巖及泥巖等；混積巖包括陸源碎屑-碳酸鹽混積巖、碳酸鹽-陸源碎屑混積巖。將各組分含量投點(diǎn)，巖石類型及分布如圖4所示。剖面上表現(xiàn)為多個(gè)顆粒云巖、泥晶云巖、細(xì)砂巖、凝灰?guī)r的旋回；單個(gè)泥晶云巖-顆粒云巖、泥晶云巖-細(xì)砂巖的旋回，通常在0.5～2.0 m，部分可達(dá)4 m以上(見圖5)。

a — 純碳酸鹽巖； b — 火山碎屑巖； c — 陸源碎屑巖； d — 含碳酸鹽火山碎屑巖； e — 碳酸鹽巖質(zhì)火山碎屑巖； f — 火山碎屑質(zhì)碳酸鹽巖； g — 含火山碎屑碳酸鹽巖； h — 含碳酸鹽陸源碎屑巖； i — 碳酸鹽質(zhì)陸源碎屑巖； j — 陸源碎屑質(zhì)碳酸鹽巖； k — 含碳酸鹽陸源碎屑巖； l — 含火山碎屑陸源碎屑巖； m — 火山碎屑質(zhì)陸源碎屑巖； n — 陸源碎屑質(zhì)火山碎屑巖； o — 含陸源碎屑火山碎屑巖

圖5 九佛堂組下段取心井段剖面

4 結(jié) 論

(1) 廟35井下白堊系九佛堂組下段的巖石成分包括白云石、方解石、石英、長石、巖屑以及黏土礦物、凝灰質(zhì)等。不同成分的存在形式不同，主要包括顆粒和膠結(jié)物。

(2) 巖石組構(gòu)形式方面，主要可識別顆粒、泥、填隙物3個(gè)大類。其中，顆粒包括礫屑、砂屑、粉屑、鮞粒、生屑等盆內(nèi)顆粒和巖屑、長石、石英及火山碎屑等盆外顆粒；泥可劃分為云泥和陸源碎屑泥；膠結(jié)物類型多樣，具有一定的世代性及共生組合關(guān)系。

(3) 九佛堂組下段巖石主要為碳酸鹽巖、陸源碎屑巖、混積巖。其中，碳酸鹽巖包括礫屑云巖、砂屑云巖、鮞粒云巖、泥晶云巖等；混積巖包括陸源碎屑-碳酸鹽混積巖、碳酸鹽-陸源碎屑混積巖。垂向上表現(xiàn)為多個(gè)顆粒云巖、泥晶云巖、細(xì)砂巖、凝灰?guī)r的旋回。