王 瀚，李智武，劉樹(shù)根，宋金民，冉 波，葉玥豪，韓雨樾，姜 巽

(成都理工大學(xué) 油氣成藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059)

MOUNT[1]提出“混合沉積(mixed sediments)”的概念，用來(lái)表征陸源碎屑和碳酸鹽巖混合沉積的產(chǎn)物?；旌铣练e主要分布于湖相、海陸過(guò)渡帶、陸表海、淺海陸棚及斜坡帶等環(huán)境，受海(湖)平面波動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及潮汐、波浪、風(fēng)暴、氣候等多因素綜合控制[2]。前人研究多聚焦于混積巖概念、分類(lèi)、成因及其模式與層序劃分、古氣候恢復(fù)等問(wèn)題[3]；部分學(xué)者對(duì)混積作用背景下與油氣相關(guān)的巖相特征、儲(chǔ)層特征及成巖作用進(jìn)行了研究，表明混合沉積整體物性差、較為致密，各類(lèi)巖相決定儲(chǔ)層的原始微觀孔隙結(jié)構(gòu)，但在優(yōu)勢(shì)巖相的物質(zhì)基礎(chǔ)下，結(jié)合溶蝕作用、裂縫改造作用及烴類(lèi)的有效充注，仍能成為有效儲(chǔ)層[4-5]。但很少有學(xué)者針對(duì)碳酸鹽巖緩坡的混合沉積及其儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究[6]。

2012年，四川盆地磨溪8井在下寒武統(tǒng)龍王廟組獲得日產(chǎn)逾百萬(wàn)立方米的高產(chǎn)天然氣流，在四川盆地海相碳酸鹽巖領(lǐng)域新層系的勘探上取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了迄今為止我國(guó)單體規(guī)模最大的特大型海相古老碳酸鹽巖單層整裝氣藏——安岳氣田，使得龍王廟組成為四川盆地油氣勘探的一個(gè)新的重點(diǎn)領(lǐng)域。前人主要對(duì)四川盆地中部(川中)龍王廟組沉積相、顆粒灘發(fā)育模式、沉積環(huán)境及巖相古地理做了大量的工作[7-9]，部分學(xué)者對(duì)儲(chǔ)層特征、成巖作用及成藏過(guò)程進(jìn)行了研究[10-12]。這些研究結(jié)果表明川中地區(qū)龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育于顆粒灘相，受同生(準(zhǔn)同生)期白云石化和淡水溶蝕作用、加里東運(yùn)動(dòng)影響的表生期巖溶作用及成巖中—晚期有機(jī)酸充注進(jìn)一步溶蝕作用的疊加改造。同時(shí)少數(shù)學(xué)者注意到川中龍王廟組普遍具有混合沉積的特征[13]，但對(duì)盆地內(nèi)其他地區(qū)龍王廟組的沉積特征、混合沉積及儲(chǔ)層控制因素尚不明確。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)依據(jù)露頭、鉆井資料，通過(guò)野外沉積特征觀察及室內(nèi)薄片鏡下鑒定統(tǒng)計(jì)分析，從巖石學(xué)、沉積學(xué)特征出發(fā)，對(duì)川北地區(qū)龍王廟組混合沉積成因分類(lèi)、相分析、相模式及混合沉積分布規(guī)律、混合沉積對(duì)儲(chǔ)層的影響進(jìn)行初步探討，最后對(duì)川北地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層發(fā)育的整體情況做出初步評(píng)價(jià)，以期為該區(qū)下一步油氣勘探提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

四川盆地及其周緣地區(qū)，下寒武統(tǒng)上部龍王廟組整體表現(xiàn)為一套以緩坡背景下的碳酸鹽巖沉積為主的地層[7]，在不同地區(qū)巖性及沉積特征有所差別。如川西地區(qū)主要為白云巖、砂質(zhì)白云巖，命名為“龍王廟組”；川東—渝南地區(qū)，中下部以灰?guī)r為主，而上部以白云巖為主，命名為“清虛洞組”；城口—巫溪地區(qū)及川東—渝南部分地區(qū)，整體以灰?guī)r為主，僅上部發(fā)育少量白云巖，稱(chēng)為“石龍洞組”；而在米倉(cāng)山地區(qū)為碎屑巖夾白云巖或白云巖夾碎屑巖，命名為“孔明洞組”[14-15]。本文研究區(qū)橫跨米倉(cāng)山地區(qū)以及城口地區(qū)(圖1)，為了論述方便，把該套地層統(tǒng)稱(chēng)為龍王廟組。

川北地區(qū)早寒武世梅樹(shù)村期整體表現(xiàn)為東高西低的沉積格局，西側(cè)寧強(qiáng)地區(qū)沉積較厚的寬川鋪組，而東側(cè)鎮(zhèn)巴地區(qū)缺失梅樹(shù)村期地層，稱(chēng)為“鎮(zhèn)巴上升”[16]；而早寒武世筇竹寺期，海平面上升，海水由西至東侵入，全區(qū)接受沉積；滄浪鋪早期發(fā)育仙女洞組，為臺(tái)地邊緣生物礁、邊緣顆粒灘沉積，整體巖性為淺灰色中—厚層狀生屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r[17]。滄浪鋪晚期發(fā)育閻王碥組，由于西側(cè)摩天嶺古陸上升，研究區(qū)由西至東發(fā)育礫巖、含礫粗砂巖、中—粗粒砂巖，粒度逐漸變細(xì)，地層逐漸變厚[18]，整體表現(xiàn)為北西高—南東低的沉積格局；而龍王廟期，雖西側(cè)古陸隆升—?jiǎng)兾g作用減弱，但仍繼承北西高、南東低的沉積格局[15,19]，靠近西側(cè)古陸近端仍有陸源供給，龍王廟組為北西側(cè)受混積影響的碳酸鹽巖緩坡沉積[7](圖1)。

圖1 川北地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及資料點(diǎn)位置

2 混合沉積分類(lèi)

MOUNT[1]將混合沉積分為相緣混積、事件混積、原地混積及源區(qū)混積。根據(jù)野外露頭實(shí)測(cè)觀察及室內(nèi)薄片鑒定分析，研究區(qū)龍王廟組主要存在相緣混積和事件混積。本文在微觀尺度下將混合沉積與碳酸鹽巖緩坡模式相結(jié)合，分析不同緩坡沉積相中的混積特征。根據(jù)距離陸源區(qū)遠(yuǎn)近以及混積特征的不同，由北西至南東方向進(jìn)一步將混合沉積分為潮坪相相緣Ⅰ型、灘間海相相緣Ⅱ型及顆粒灘相相緣Ⅲ型、開(kāi)闊海相事件Ⅰ型和開(kāi)闊海相事件Ⅱ型。

2.1 潮坪相相緣Ⅰ型

該類(lèi)混合沉積主要分布于內(nèi)緩坡潮間—潮上帶，主要巖性為紋層狀砂質(zhì)泥晶白云巖、(含砂)泥質(zhì)泥晶白云巖，石英含量可高達(dá)50%。碎屑石英以細(xì)—中粒為主，分選較差，以次棱角狀為主，由碎屑石英與碳酸鹽巖組成明暗相間的互層沉積(圖2a)。此類(lèi)混積作用表明，由于(混積)潮坪相靠近陸源區(qū)，碎屑供給充足，且受頻繁潮汐作用影響，混積作用最強(qiáng)，為近源混合沉積。

2.2 灘間海相相緣Ⅱ型

該類(lèi)混合沉積主要分布于內(nèi)緩坡灘間海相，碎屑石英含量高達(dá)30%，為含砂(砂質(zhì))砂屑泥晶白云巖、砂質(zhì)泥晶白云巖。陸源石英以中—細(xì)粒為主，分選中等，以次棱角狀—次圓狀為主；碳酸鹽巖為顆粒泥晶結(jié)構(gòu)或泥晶粒結(jié)構(gòu)，基質(zhì)支撐?；旆e特征表現(xiàn)為碎屑石英環(huán)繞分布于內(nèi)碎屑顆粒周緣(圖2b)或碎屑石英呈不連續(xù)紋層分布于泥晶白云巖中。此類(lèi)混合沉積靠近混積潮坪，為波浪、潮汐將沿岸(混積潮坪)陸源碎屑卷入灘間海低能區(qū)域。

2.3 顆粒灘相相緣Ⅲ型

該類(lèi)混合沉積主要分布于內(nèi)緩坡顆粒灘相，碎屑石英含量低于10%。陸源石英以細(xì)粒為主，分選較好，以次棱角狀—次圓狀為主；碳酸鹽巖為亮晶顆粒白云巖，顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒支撐，重結(jié)晶作用明顯?；旆e特征為陸源石英分布于內(nèi)碎屑核部(圖2c)或分布于顆粒周緣(圖2d)。此類(lèi)混積與灘間?；蚧旆e潮坪相鄰，為風(fēng)暴、波浪作用對(duì)內(nèi)緩坡局部高地貌進(jìn)行強(qiáng)烈的沖刷、淘洗作用，形成顆粒灘。與此同時(shí)，風(fēng)暴、波浪作用也將相鄰區(qū)域陸源碎屑卷入顆粒灘，從而使得顆粒灘的形成與陸源輸入具有同時(shí)性。

圖2 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組混合沉積分類(lèi)

a.潮坪相相緣Ⅰ型混合沉積，由陸源石英與白云巖組成明暗相間紋層，南江橋亭；b.灘間海相相緣Ⅱ型混合沉積，陸源石英沿顆粒周緣分布，南鄭福成；c.顆粒灘相相緣Ⅲ型混合沉積，石英分布于顆粒核心，南江橋亭；d.顆粒灘相相緣Ⅲ型混合沉積，石英分布于顆粒周緣(殘余顆粒結(jié)構(gòu))，南江橋亭；e.開(kāi)闊海相事件Ⅰ型混合沉積，粉砂級(jí)陸源石英與鈣質(zhì)生屑呈雜亂堆積，城口高觀；f.開(kāi)闊海相事件Ⅱ型混合沉積，鈣質(zhì)碎屑呈正粒序分布，城口高觀

Fig.2 Classification of mixed sedimentation of Lower Cambrian Longwangmiao Formation, northern Sichuan Basin

2.4 開(kāi)闊海相事件Ⅰ型

該類(lèi)混合沉積主要發(fā)育于正常浪基面與風(fēng)暴浪基面之間中緩坡區(qū)域，主要巖性為(含砂)生屑泥晶灰?guī)r、生屑泥質(zhì)泥晶灰?guī)r等，石英含量低于5%，生物碎屑含量20%～40%。生物碎屑較為破碎，呈雜亂狀分布于(泥質(zhì))泥晶中，鏡下可見(jiàn)粉砂級(jí)石英呈分散狀分布于(泥質(zhì))生屑泥晶中(圖2e)。此類(lèi)混積作用，可能為風(fēng)暴事件將鄰區(qū)粉砂級(jí)陸源碎屑及生物碎屑沖刷—侵蝕后搬運(yùn)至中緩坡區(qū)域，因重力分異作用而沉積[21]。

2.5 開(kāi)闊海相事件Ⅱ型

該類(lèi)混合沉積主要發(fā)育于風(fēng)暴浪基面之下的外緩坡區(qū)域，主要巖性為鈣質(zhì)泥巖，碳酸鹽巖含量大于20%，石英含量低于5%，鏡下可見(jiàn)極細(xì)粒—粉砂鈣質(zhì)碎屑呈薄層狀分布于泥質(zhì)沉積中，鈣質(zhì)碎屑呈明顯正粒序分布(圖2f)。此類(lèi)混積作用表明，沉積水體較深，主要為風(fēng)暴末端作用攜帶中緩坡鈣質(zhì)碎屑在低能外緩坡形成鈣質(zhì)濁積巖。

3 相分析

本文對(duì)川北地區(qū)由北西至南東方向南江楊壩、南江橋亭、南鄭福成、馬深1井、鎮(zhèn)巴撈旗河、紫陽(yáng)麻柳及城口高觀等龍王廟組野外露頭及鉆井巖心進(jìn)行宏觀觀察，對(duì)600余件薄片鏡下的巖性、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、生屑含量、陸源石英含量、顆粒特征及混積類(lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，劃分出14個(gè)巖相，分別屬于潮坪、灘間海、顆粒灘和開(kāi)闊海相(表1)，并對(duì)不同沉積相中的混積特征進(jìn)行分析，認(rèn)為川北地區(qū)龍王廟組整體為一混積背景下北西高—南東低的碳酸鹽巖緩坡沉積。

3.1 潮坪相

主要特征：紋層狀砂質(zhì)泥晶白云、紋層狀泥晶白云巖及含砂泥質(zhì)泥晶白云巖，碎屑石英含量最高可達(dá)50%，未見(jiàn)生物碎屑，發(fā)育紋層狀構(gòu)造(圖2a)，鏡下可見(jiàn)窗格孔，發(fā)育竹葉狀礫屑，為風(fēng)暴對(duì)潮上干裂白云巖沖刷形成(圖3a，表1)。

靠近陸源碎屑供給區(qū)，主要為潮坪相相緣Ⅰ型混積。無(wú)生物碎屑紋層狀砂質(zhì)泥晶白云巖，主要受平均低潮面與平均高潮面控制，間歇性沉積或暴露，對(duì)應(yīng)于FLUGEL[22]的RMF-22。泥晶結(jié)構(gòu)、陸源碎屑含量較高、缺乏生物碎屑、紋層發(fā)育、可見(jiàn)窗格孔構(gòu)造及竹葉狀礫屑，且露頭上主要分布于向上變淺旋回的頂部(圖3a)，這些特征均表明其為靠近陸源區(qū)的低能潮坪相[23]。

3.2 灘間海相

主要特征：主要巖性為砂質(zhì)砂屑泥晶白云巖、砂質(zhì)泥—粉晶白云巖、砂屑泥晶白云巖等，陸源碎屑含量最高達(dá)30%，碳酸鹽巖顆粒分選較差，泥晶顆粒結(jié)構(gòu)或泥晶結(jié)構(gòu)，為雜基支撐，陸源石英分布于內(nèi)碎屑顆粒雛形周緣(圖2b)，亦可見(jiàn)陸源石英呈不連續(xù)紋層狀或分散狀分布于泥晶白云巖中。

由于鄰近(混積)潮坪相，陸源碎屑含量較高，以灘間海相相緣Ⅱ型混積為主。灘間海處于顆粒灘之間的局限環(huán)境，由于受顆粒灘的障壁作用，整體表現(xiàn)為低能沉積或低能沉積向高能顆粒灘之間的過(guò)渡沉積，對(duì)應(yīng)于FLUGEL[22]的RMF-16?？v向上，常由灘間海向上變淺過(guò)渡為顆粒灘相(圖3b)。

3.3 顆粒灘相

根據(jù)巖性、結(jié)構(gòu)特征，可進(jìn)一步將顆粒灘類(lèi)型分為3種。第一種顆粒灘主要以內(nèi)碎屑白云巖為主，具顆粒結(jié)構(gòu)，未見(jiàn)生物碎屑，顆粒分選中等—較好，以圓狀—次圓狀為主；沉積環(huán)境相對(duì)較為局限，為顆粒灘靠近內(nèi)緩坡一側(cè)的高能沉積[23]。第二種顆粒灘以豆粒白云巖(圖3c)、含生屑內(nèi)碎屑云質(zhì)灰?guī)r為主，具顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒直徑中等，顆粒分選中等，磨圓以次圓狀為主，亮晶膠結(jié)為主，可見(jiàn)三葉蟲(chóng)生物碎屑(圖3d)，發(fā)育斜層理，表明沉積環(huán)境相對(duì)開(kāi)闊，海水流通性相對(duì)較好。第三種顆粒灘以鮞?；?guī)r為主，為顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒直徑較大，主要為同心圈層狀鮞，為顆粒支撐，亮晶膠結(jié)，形成于鄰近開(kāi)闊海的高能顆粒灘沉積。顆粒灘相碎屑石英含量均低于10%，可見(jiàn)粉砂級(jí)碎屑石英分布于內(nèi)碎屑顆粒核心或周緣(圖2c，d)。

由于距離陸源區(qū)逐漸變遠(yuǎn)，陸源碎屑輸入降低，為顆粒灘相相緣Ⅲ型混積。顆粒灘發(fā)育于正常浪基面附近(或之上)，水動(dòng)力較強(qiáng)，且具有明顯的障壁、阻擋作用，將內(nèi)緩坡與中—外緩坡(開(kāi)闊海)分隔開(kāi)，對(duì)應(yīng)于FLUGEL[22]的RMF-29。川北地區(qū)龍王廟組從北西至南東方向，整體具有由第一種顆粒灘、第二種顆粒灘向第三種顆粒灘逐漸過(guò)渡的規(guī)律，體現(xiàn)了由局限向開(kāi)闊環(huán)境逐漸變化的特征。

3.4 開(kāi)闊海相

主要特征：根據(jù)巖性、結(jié)構(gòu)及沉積構(gòu)造可以進(jìn)一步分為2類(lèi)。第一類(lèi)主要巖性為礫屑灰?guī)r，其中礫屑以橢圓狀—長(zhǎng)條狀或角礫狀為主，雜亂堆積，局部可見(jiàn)典型的撕扯狀、菊花狀礫屑(圖3e)，丘狀層理(圖3f)，為典型風(fēng)暴沉積；第二類(lèi)主要巖性為含生屑(泥質(zhì))泥晶灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖，主要為泥晶結(jié)構(gòu)，粉砂級(jí)陸源碎屑以及生物碎片，呈雜亂狀分布于(泥質(zhì))泥晶中，亦可見(jiàn)鈣質(zhì)碎屑呈正粒序分布于泥質(zhì)沉積之中。

表1 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相分析

由正常浪基面至風(fēng)暴浪基面之下，由內(nèi)緩坡至中—外緩坡，隨著水體深度逐漸增加，逐漸受風(fēng)暴作用影響明顯，主要發(fā)育開(kāi)闊海相事件Ⅰ型和開(kāi)闊海相事件Ⅱ型混積。巖性由顆粒灰?guī)r、泥晶顆粒灰?guī)r逐漸向顆粒(生屑)泥晶灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖過(guò)渡，水動(dòng)力由高能(波浪作用，風(fēng)暴事件)、向低能(風(fēng)暴濁流沉積)沉積過(guò)渡，對(duì)應(yīng)于FLUGEL[22]的RMF-7?？v向上可見(jiàn)由中—深灰色薄層狀鈣質(zhì)泥巖組成的外緩坡沉積，過(guò)渡為中灰色薄層狀生屑泥晶灰?guī)r組成中緩坡沉積的向上變淺旋回。

4 相模式及混積主控因素

4.1 縱向混積分布特征

川北地區(qū)龍王廟組自下而上可以劃分為2個(gè)向上變淺的沉積旋回，單個(gè)旋回內(nèi)依次發(fā)育開(kāi)闊海、灘間海、顆粒灘及潮坪相沉積；受陸源供給、海平面變化及沉積相等因素影響，不同地區(qū)龍王廟組縱向上混合沉積具有不同分布特征。

通過(guò)對(duì)南江橋亭和南鄭福成龍王廟組野外露頭實(shí)測(cè)觀察和室內(nèi)薄片鏡下鑒定統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為，西側(cè)南江橋亭剖面自下而上由2個(gè)灘間海相相緣Ⅱ型混積至顆粒灘相相緣Ⅲ型混積至潮坪相相緣Ⅰ型混積向上變淺沉積旋回構(gòu)成，其中混積作用最強(qiáng)的潮坪相相緣Ⅰ型混積主要分布在龍王廟組中部和上部，其累計(jì)厚度約40 m，占總厚度的42.1%，而灘間海相相緣Ⅱ型和顆粒灘相相緣Ⅲ型累計(jì)厚度分別為35 m和20 m，占總厚度的36.8%和21.1%(圖4a)；東側(cè)福成剖面整體由灘間海相相緣Ⅱ型至顆粒灘相相緣Ⅲ型向上變淺沉積旋回構(gòu)成，其中灘間海相相緣Ⅱ型和顆粒灘相相緣Ⅲ型累計(jì)厚度分別約27 m和87 m，占總厚度的18.1%和58.4%，而潮坪相相緣Ⅰ型混積僅僅發(fā)育在龍王廟組的底部和上部，總厚度約26 m，占總厚度的17.4%，開(kāi)闊海相事件Ⅰ型混積約9 m，占總厚度的6%(圖4b)。

圖3 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相標(biāo)志

a.潮間至潮上構(gòu)成向上變淺旋回，頂部為干裂角礫，南江橋亭；b.由薄層砂質(zhì)白云巖與中層狀砂屑白云巖構(gòu)成向上變淺旋回，南鄭福成；c.豆粒白云巖，南鄭福成；d.生屑灰?guī)r，顆粒內(nèi)部被白云石化，南鄭福成，茜素紅染色；e.由風(fēng)暴作用形成撕扯狀、破碎狀、可拼接狀礫屑，鎮(zhèn)巴撈旗河；f.丘狀交錯(cuò)層理，鎮(zhèn)巴撈旗河

Fig.3 Signs of sediment facies of Lower Cambrian Longwangmiao Formation, northern Sichuan Basin

4.2 相模式及橫向—平面分布規(guī)律

川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組受距離陸源區(qū)遠(yuǎn)近及沉積相帶變化的影響，混合沉積橫向上呈規(guī)律分布(圖5)。西側(cè)南江楊壩等區(qū)域靠近物源區(qū)，以陸源碎屑含量最高的(混積)潮坪相為主，潮坪相相緣Ⅰ型混積累厚占總厚為40%～70%，混積作用較強(qiáng)；橋亭地區(qū)以緊鄰(混積)潮坪與顆粒灘之間的灘間海相為主，陸源碎屑含量中等，主要為潮坪相相緣Ⅰ型和灘間海相相緣Ⅱ型混積，混積強(qiáng)度低于西側(cè)楊壩地區(qū)；而福成、鎮(zhèn)巴地區(qū)，逐漸過(guò)渡為顆粒灘相，由于距離陸源區(qū)逐漸變遠(yuǎn)，以顆粒灘相相緣Ⅲ型和灘間海相相緣Ⅱ型混積為主，混積強(qiáng)度進(jìn)一步降低。東側(cè)城口、高觀地區(qū)，逐漸變?yōu)殚_(kāi)闊海相沉積，由于距離陸源區(qū)最遠(yuǎn)，僅受特大風(fēng)暴作用影響而攜帶陸源碎屑或內(nèi)(中)緩坡鈣質(zhì)碎屑進(jìn)入中(外)緩坡低能(泥質(zhì))泥晶沉積中，最終表現(xiàn)為碳酸鹽巖與碎屑巖混積，為開(kāi)闊海相事件Ⅰ型、開(kāi)闊海相事件Ⅱ型混積，混積作用最弱。平面上，川東北地區(qū)由北西至南東方向沉積相由混積潮坪—內(nèi)緩坡—中緩坡—外緩坡逐漸過(guò)渡變化，而混積類(lèi)型則以潮坪相相緣Ⅰ型至灘間海相相緣Ⅱ型混積、顆粒灘相相緣Ⅲ型至開(kāi)闊海相事件Ⅰ型至開(kāi)闊海相事件Ⅱ型混積逐漸過(guò)渡變化，由陸源碎屑與碳酸鹽巖混積向碳酸鹽巖與碎屑巖混積轉(zhuǎn)換，而混積作用強(qiáng)度逐漸降低(圖5)。

4.3 混積主控因素分析

川北地區(qū)龍王廟組混合沉積受陸源碎屑供給、海平面變化及搬運(yùn)營(yíng)力等多因素綜合控制。龍王廟組下伏滄浪鋪組，受西側(cè)摩天嶺古陸抬升影響，呈現(xiàn)西北高、東南低的沉積格局，以碎屑巖沉積為主[24]。隨著古陸被夷平以及龍王廟期初始海侵作用，龍王廟組與下伏滄浪鋪組為海侵上超不整合接觸[25]，使得龍王廟組在靠近西側(cè)區(qū)域仍具有較強(qiáng)的陸源碎屑供給，以相緣型混積為主，而遠(yuǎn)離陸源供給區(qū)的東側(cè)區(qū)域則以事件型混積為主；高頻層序海侵域時(shí)，因海平面逐漸升高而海域面積逐漸增大，可將陸源區(qū)或沿岸源于滄浪鋪組的陸源碎屑搬運(yùn)至龍王廟期海域，主要為潮坪相或?yàn)╅g海相，以潮坪相相緣Ⅰ型或?yàn)╅g海相相緣Ⅱ型混積為主。而隨著海侵作用繼續(xù)，海平面最高而海域范圍最大，主要為顆粒灘或開(kāi)闊海相，以顆粒灘相相緣Ⅲ型與開(kāi)闊海相事件型混積為主。在高位域或海退域，隨著海平面下降、陸源供給增加，主要為顆粒灘或潮坪相，以顆粒灘相相緣Ⅲ型或潮坪相相緣Ⅰ型混積為主；混積受潮汐、波浪及風(fēng)暴作用的共同影響，潮汐作用于近岸帶且搬運(yùn)較頻繁，發(fā)育紋層，以潮坪相相緣Ⅰ型或?yàn)╅g海相相緣Ⅱ型為主；波浪作用沖刷、淘洗作用較強(qiáng)，主要形成顆粒灘相相緣Ⅲ型及灘間海相相緣Ⅱ型混積；風(fēng)暴作用為事件沉積，搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，以開(kāi)闊海相事件型混積為主。

圖4 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組綜合柱狀圖

圖5 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組混合沉積發(fā)育模式及橫向分布規(guī)律

5 混積對(duì)儲(chǔ)層的影響

5.1 儲(chǔ)層特征分析

本次研究在福成、橋亭剖面龍王廟組共采集87件物性樣品，其中橋亭38件、福成49件，進(jìn)行物性測(cè)試。其孔隙度為0.07%～4.81%，平均值1.51%，其中0.07%～2%所占比例為76%；滲透率為(0.000 1～0.053)×10-3μm2，平均值0.003×10-3μm2，其中(0.000 1～0.002)×10-3μm2所占比例73%(圖6a，b)。綜合分析認(rèn)為，川北地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層物性較差，整體屬于低孔低滲、低孔特低滲儲(chǔ)層，較為致密。

圖6 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組儲(chǔ)層物性特征(a-b)、物性交會(huì)圖(c)以及陸源石英、內(nèi)砂屑(鮞粒)含量與壓實(shí)作用、孔隙特征關(guān)系分析(d)

將孔隙度、滲透率值按照不同巖性分類(lèi)進(jìn)行交會(huì)分析，可以將孔隙類(lèi)型分為3類(lèi)(圖6c)。其中以A類(lèi)為主體，其特征表現(xiàn)為：顆粒白云巖孔隙度、滲透率值明顯優(yōu)于其他巖性，表明物性受顆粒白云巖控制明顯，且隨著孔隙度的增大，滲透率具有明顯增加，表明該類(lèi)孔隙多為連通性、滲透性較好的有效孔隙；B類(lèi)孔隙所占比例較小或基本不發(fā)育，該類(lèi)孔隙為較低孔隙度值卻擁有較高滲透率值，為裂縫型儲(chǔ)層；C類(lèi)孔隙主要為混積作用較強(qiáng)的砂質(zhì)砂屑(鮞粒)白云巖，擁有中等孔隙度，但滲透率極低。

川中地區(qū)龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層均主要發(fā)育于顆粒灘相[11]，因而本文主要探討混積作用對(duì)顆粒白云巖儲(chǔ)層有效性的影響。顆粒白云巖具有明顯等厚環(huán)邊膠結(jié)，由多期次纖維狀、柱狀或馬牙狀白云石分布于顆粒周緣。一般情況下，這些膠結(jié)物未能完全充填粒間孔，有利于抑制后期壓實(shí)作用，保護(hù)殘余粒間孔，易形成有效儲(chǔ)層。通過(guò)對(duì)600余件薄片鏡下觀察，對(duì)顆粒含量、碎屑石英含量及膠結(jié)情況、顆粒接觸關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以看出隨著碎屑石英含量的增加，顆粒白云巖之間的環(huán)邊膠結(jié)作用減弱(圖6d)，剛性的碎屑石英與塑性的碳酸鹽巖顆粒呈線線(凹凸)接觸程度增加，使得砂質(zhì)顆粒白云巖粒間孔隙降低。因此，由于碎屑石英含量增加，顆粒白云巖(A類(lèi))之間環(huán)邊膠結(jié)作用降低，抗壓實(shí)作用減弱，進(jìn)而成為連通性、滲透性較差的無(wú)效孔隙(C類(lèi))，不利于原始孔隙的保存(圖6c)。

溶蝕作用為龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利成巖作用，特別是成巖中—晚期隨著有機(jī)質(zhì)成熟而產(chǎn)生的大量有機(jī)酸流體具有明顯溶蝕效應(yīng)，對(duì)原始儲(chǔ)集空間的改善具有重要意義[10]。但在酸性環(huán)境中石英顆粒為較穩(wěn)定礦物，難以被溶蝕從而改善儲(chǔ)集空間[26-27]。因此，在等同條件下，等體積混合沉積顆粒白云巖的抗溶蝕能力遠(yuǎn)強(qiáng)于純凈顆粒白云巖。

5.2 混積對(duì)儲(chǔ)層的影響

根據(jù)相模式及混積主控因素分析認(rèn)為，川北地區(qū)龍王廟組為北西—南東向混積背景下碳酸鹽巖緩坡沉積，以陸源碎屑—碳酸鹽巖混積為主。四川盆地磨溪地區(qū)龍王廟組縱向上可劃分為2～3個(gè)三級(jí)海侵—海退(TST—HST)旋回，具有快速海侵、緩慢海退特點(diǎn)，而顆粒灘相優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層則主要發(fā)育于每個(gè)海退旋回(HST)[7-12]。同時(shí)，在碳酸鹽巖緩坡模式中，處于正常浪基面附近(之上)的區(qū)域受波浪掏蝕、沖刷作用較強(qiáng)，為顆粒灘發(fā)育優(yōu)勢(shì)區(qū)[22]。但通過(guò)對(duì)研究區(qū)龍王廟組橫向和縱向混積特征分析可知，在內(nèi)緩坡相區(qū)每個(gè)海退旋回(HST)上部存在大量陸源碎屑與顆粒白云巖混積現(xiàn)象，且陸源碎屑含量與碳酸鹽巖顆粒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明在海退期(HST)隨著西北側(cè)古陸抬升剝蝕作用或河流回春作用增強(qiáng)，導(dǎo)致陸源碎屑輸入增加，較高的陸源碎屑稀釋了碳酸鹽巖濃度(或稀釋了微生物分泌鈣質(zhì)黏液)[28]，從而抑制內(nèi)緩坡相區(qū)碳酸鹽巖顆粒(鮞粒、核型石或砂屑等)的形成[22]，不利于顆粒灘型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的原始沉積。同時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)層特征分析認(rèn)為，在混積背景下，較高陸源石英含量不利于顆粒白云巖原始孔隙的保存，也不利于成巖中—晚期的有機(jī)酸對(duì)顆粒白云巖儲(chǔ)層溶蝕改造作用。因此，混積作用對(duì)龍王廟組顆粒灘疊加溶蝕型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成具有不利因素。宋金民等[13]根據(jù)風(fēng)暴沉積特征，對(duì)川中高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組劃分出3期由風(fēng)暴作用導(dǎo)致的混合沉積，并認(rèn)為風(fēng)暴潮流主要來(lái)自四川盆地東北緣。結(jié)合本文陸源碎屑來(lái)源方向的分析，綜合判斷四川盆地風(fēng)暴—混合沉積物源主要來(lái)自西側(cè)或西北側(cè)，并經(jīng)歷了北東向潮流的改造，因此，川北地區(qū)龍王廟組混合沉積強(qiáng)度應(yīng)遠(yuǎn)大于川中高石梯—磨溪地區(qū)。據(jù)此推測(cè)，川北地區(qū)龍王廟組不具備發(fā)育大規(guī)模顆粒灘疊加巖溶型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的地質(zhì)條件。

6 結(jié)論

(1)川北地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組混合沉積可分為潮坪相相緣Ⅰ型、灘間海相相緣Ⅱ型、顆粒灘相相緣Ⅲ型和開(kāi)闊海相事件Ⅰ型、開(kāi)闊海相事件Ⅱ型混積。

(2)川北地區(qū)混合沉積相模式：縱向上混積作用較強(qiáng)的潮坪相相緣Ⅰ型主要分布于龍王廟組底部、中部和上部；橫向上，西側(cè)楊壩地區(qū)以混積作用較強(qiáng)的潮坪相相緣Ⅰ型混積為主；橋亭地區(qū)以灘間海相相緣Ⅱ型或潮坪相相緣Ⅰ型為主；福成、鎮(zhèn)巴地區(qū)為顆粒灘相相緣Ⅲ型混積作用為主；而東側(cè)城口、高觀地區(qū)為開(kāi)闊海相事件Ⅰ型及開(kāi)闊海相事件Ⅱ型混積為主。龍王廟組整體表現(xiàn)為混合沉積背景下北西—南東向碳酸鹽巖緩坡沉積。

(3)川北地區(qū)龍王廟組混合沉積受西側(cè)陸源碎屑供給、高頻海平面變化以及潮汐流、波浪、風(fēng)暴作用等搬運(yùn)營(yíng)力多因素綜合控制。

(4)隨著陸源碎屑石英含量增加，不利于碳酸鹽巖顆粒灘的原始沉積，而且對(duì)顆粒白云巖原始孔隙的保存以及有機(jī)酸對(duì)儲(chǔ)層的溶蝕改造作用具有不利因素。與川中地區(qū)相比，川北地區(qū)龍王廟組混積作用較強(qiáng)，因此其不具備發(fā)育大規(guī)模顆粒灘疊加溶蝕型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的地質(zhì)條件。

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