桐灣運動形成古風化殼對華南上震旦統儲層的控制作用——以南山坪古油藏燈影組儲層為例

張 揚，田少亭，吳一凡，李國輝，王 亮，馮 艷

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南南陽 473132；2.新疆地礦局第一區調隊；3.福州大學紫金礦業學院；4.中國石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

桐灣運動形成古風化殼對華南上震旦統儲層的控制作用
——以南山坪古油藏燈影組儲層為例

張 揚1，田少亭2，吳一凡3，李國輝1，王 亮1，馮 艷4

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南南陽 473132；2.新疆地礦局第一區調隊；3.福州大學紫金礦業學院；4.中國石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

桐灣運動是燈影組沉積后一次廣泛的地殼抬升運動，該運動對華南燈影組優質儲層的形成起到了關鍵作用，桐灣運動的抬升作用使得燈影組頂部暴露于大氣淡水環境，形成古巖溶風化殼型儲集體。從南山坪古油藏儲層入手，結合其它地區上震旦統儲層的巖溶特征，分析討論桐灣運動對華南上震旦統燈影組白云巖的控制影響作用，從而為在我國華南地區找尋優質碳酸鹽巖儲層提供參考。

桐灣運動；南山坪古油藏；古巖溶風化殼

上震旦統燈影組儲層是世界上最老的油氣儲集層之一，在我國華南主要出現在川東、鄂西及下揚子等地區，這一儲層往往具有成巖時代久遠、演化歷史復雜、非均質性差等特點，分布規律極為復雜，因此研究難度較大，勘探成功率也較低。目前較為成功的代表主要為四川盆地內威遠氣田和資陽氣藏以及樂山—龍女寺古隆起油氣富集帶。

桐灣運動為劉國昌（1945）創名，桐應為銅，指湘西懷化銅灣、銀藏灣的早寒武世五里牌組和南沱冰噴層間的不整合。后期其含義發生諸多變化，黃汲清等將晉寧運動、澄江運動和桐灣運動合稱為揚子造山旋回（570～800 Ma）［1］，并認為其代表震旦系與寒武系間的大規模上升運動，表現為兩者之間的假整合面，即前寒武紀的侵蝕面［2］。結合最新的研究成果，桐灣運動的含義已經更改，泛指揚子區燈影組沉積后一次廣泛的地殼上升運動。

1 桐灣運動形成古風化殼特征

受震旦紀末桐灣運動抬升作用影響，中國南方寒武系和震旦系普遍為假整合接觸［2］，在不整合面附近的上震旦統燈影組儲層由于受風化剝蝕和地表水溶蝕作用影響，在頂部形成古巖溶風化殼型儲集體，該儲集體在我國的川東、鄂西及下揚子地區發育廣泛［3］，其成因與海平面的相對升降及構造運動密切相關。由于海平面的相對下降及區域構造運動的抬升，造成下伏碳酸鹽巖地層隆升暴露，發育大量溶蝕孔洞縫，儲集空間多數不具有組構選擇性，大小差別大，形狀極不規則，分帶明顯形成古風化殼巖溶儲層，為油氣藏形成提供了條件。

桐灣運動形成的古巖溶風化殼在形成過程中處于大氣水和二氧化碳的環境，且后期又遭受埋藏作用和構造作用的影響，因此具有以下兩個特征：

（1）古巖溶風化殼的不整合剝蝕面形成于大氣淡水環境，與其他海相沉積和成巖作用有明顯區別。據趙宗舉等，南山坪古油藏巖溶角礫白云巖的碳氧同位素值分為兩組，一組以低正碳同位素值和低負氧同位素值為特征，為原生海相白云巖所具有；另一組碳氧同位素均具較高負值，表現出明顯的大氣淡水成巖特征［4］，而一般Li、Mn、Sr含量低，Ba、Ga、Ti等多種元素含量高。

（2）巖溶作用形成的溶孔和溶洞具有明顯的分帶性和差異性，垂向上表現尤為突出（如圖1）。古巖溶帶的封蓋層為寒武系地層，主要為碳質頁巖及硅質巖等致密巖性層組成，向下可分為淋濾帶、滲流帶和潛流帶。淋濾帶即風化破碎帶，由于被寒武系的地層覆蓋，而且受風化作用顯著，保存較差，因此主要表現微巖溶角礫巖，粘土層及泥巖等（圖2a）。滲流帶以發育垂向或近垂向的巖溶結構為特征，由于滲流帶的水流較快，因此溶蝕孔隙發育程度較潛流帶為低。潛流帶是儲層孔隙度最好的區帶，該帶巖溶水受壓力梯度控制，以水平層流為主，溶蝕作用強烈，主要發育水平狀溶縫及溶孔，甚至發育大型溶洞［5］。自潛流帶向下，孔隙度和連通性都逐漸降低，直至基巖或底板巖。

2 古風化殼巖溶儲層的孔隙特征

古風化殼巖溶儲層的孔隙主要受巖溶帶、地層和構造作用控制。巖溶帶普遍存在巖溶角礫巖，包括壓裂角礫巖、壓溶角礫巖和垮塌角礫巖等。南山坪地區在燈影組距上覆寒武系牛蹄塘組約35～40 m處發育大型古巖溶帶，層位很穩定，古洞溪至雙湖小學一線均有分布。帶內灰巖及白云巖角礫含量50%～70%，大小混雜，角礫間充填有大量瀝青，瀝青多呈塊狀、碎渣狀，瀝青往往伴生有重結晶的硅質（如圖2c），與麻江古油藏相似。由于這些角礫之間的裂隙作為流體的通道，因此裂隙往往由于后期的溶蝕作用而發生擴大，沿裂隙常見次生溶洞。

圖1 湘鄂地區桐灣運動形成古巖溶帶（據梁興2006年 修改）

從南山坪古油藏的白云巖儲層中的瀝青分布來看，瀝青分布受地層控制明顯，在燈影組上部瀝青順層間分布，層間一般具順層滑動跡象，部分充填有方解石脈，瀝青層厚2～4 cm，而陡山沱組中順層瀝青也很發育，通常沿硅質條帶順層分布。地層的層間孔隙也是流體運移的重要通道，順層面往往發育密集溶蝕孔洞。在燈影頂部沿層面發育大量呈囊狀、串珠狀平行密集的溶蝕孔洞，其中也充填大量瀝青（如圖2b）。

另一方面，由于構造作用產生的局部應力集中處可使巖層破裂而形成儲集空間。在壓應力集中處可形成構造縫合線，該縫合線可溝通儲層孔隙，使孔隙連通性變好。在南山坪一些規模較小的，走向北東向的背斜核部，軸面劈理發育，破碎強烈，也見有瀝青的賦存（如圖2d）。

從南山坪古油藏的鏡下薄片薄片可以看出，溶蝕作用對提高儲層的儲集性尤為重要。如圖2e，其原巖應為角礫結構灰巖，由于后期強烈白云石化作用，角礫特征已經不明顯，白云石結晶程度較好，但其晶體大小要遠遠小于孔隙大小，由此可知這些晶間孔隙應為溶蝕作用所致。而圖2f和圖2g中，其主要為白云巖中經過后期溶蝕擴大的溶蝕孔洞，而且孔洞通過溶蝕縫相互連接，形成連通的網絡，極大的提高了儲層的儲集性和連通性，而在白云石邊緣則發育重結晶的硅質。圖2h主體為殘余粒屑白云巖，其邊緣由于溶蝕作用而形成溶蝕縫，孔隙中充填瀝青。

3 古巖溶風化殼橫向分布

由于桐灣運動主要表現為區域性的差異升降活動，而且由于各區巖性及所處環境不同，因此形成剝蝕面起伏不平，在各區域造成的巖溶地貌也變化較大［6-7］（如圖3），其主要體現為燈影組頂部燈四段的殘留，其主要表現為東西部高、南北低、中部洼地、主體向中部傾斜的大斜坡。

桐灣運動在在四川盆地主要體現為燈影組和筇竹寺組的不整合，主體呈西北隆起，中部高，東南洼的地形格局，因此在成都-自貢一帶巖溶程度較強烈，剝蝕程度也較大，向東北及西南方向巖溶程度呈 降低趨勢［8］。

圖2 南山坪古油藏儲層野外及鏡下照片

圖3 華南地區震旦系燈影組頂部古巖溶地貌（據汪澤成（2002）、張士萬（2007）等修改）

燈四段在資陽-成都一帶殘留為零，資中-威遠一帶為50 m左右，向東至合川-永川一帶為100 m左右，再向東到萬縣-彭水一帶為200 m左右，反映了川中-渝東-鄂西燈影組頂部古巖溶地貌為古巖溶高地-古巖溶斜坡-古巖溶臺地［9］。而在中揚子及中上揚子地區，荊門-宜城一帶的隆起為巖溶高地，巖溶作用強烈，而在慈利-大庸和恩施-宣恩等巖溶斜坡帶，巖溶作用也較為發育（如圖1），如湖北長陽劉家坪，湖北秭歸廟河和湖南大庸三岔等地。由此得知，在巖溶高地巖溶作用最為強烈，而處于斜坡帶的巖溶作用也較為發育，在洼陷帶的巖溶作用發育較差。

4 結論

桐灣運動是燈影組沉積后一次廣泛的地殼抬升運動，其抬升作用使得燈影組頂部暴露于大氣淡水環境，形成古巖溶風化殼型儲集體。該儲集體的孔隙主要由溶蝕作用形成，而溶蝕作用主要受巖溶破碎帶、地層及構造作用控制。桐灣運動形成的孔隙一方面是油氣存儲空間，另一方面為上覆地層中的油氣向下運移提供了通道，對上震旦油氣藏的形成起到至關重要的作用，而對桐灣運動在區域上的影響作用的研究，有助于我們對華南有利儲層的評價和預測。

［1］ 黃汲清，任紀舜，姜春發，等.對中國大地構造若干特點的新認識［J］.地質學報，1974，（1）：36-52.

［2］ 黃汲清.對四川盆地和鄂爾多斯臺坳找油找氣的初步意見［J］.石油與天然氣地質，1980，（1）：18-25.

［3］ 梁興.中國南方海相改造型盆地含油氣保存單元綜合評價［D］.成都：西南石油大學，2006.

［4］ 馬力，陳煥疆，甘克文，等.中國南方大地構造和海相油氣地質（下）［M］.北京：地質出版社，2004：867.

［5］ 徐世琦，張光榮，李國輝，等.加里東古隆起震旦系的烴源條件［J］.成都理工學院學報，2000，（S1）：131-138.

［6］ 張士萬，楊振武，梁西文，等.中揚子區海相天然氣勘探層系及突破方向［J］.石油實驗地質，2007，（4）：361-366.

［7］ 陳學時，易萬霞，盧文忠.中國油氣田古巖溶與油氣儲層［J］.沉積學報，2004，（2）：244-253.

［8］ 汪澤成.四川盆地構造層序與天然氣勘探［M］.北京：地質出版社，2002：287.

［9］ 中國石油學會石油地質專業委員會.中國油氣勘探領域新展望［M］.山東東營：中國石油大學出版社，2005：261.

As a wide range of crustal uplift movement after the deposition of Dengying formation，Tongwan movement had played a crucial role in formation of the south China Dengying formation quality reservoir.Tongwan uplift movement makes the top of Dengying formation be exposed to the atmosphere freshwater envioronment，which formed palaeo weathering crust reservoir.Starting from the Nanshanping ancient reservoir，combined with the karst features of Sinian reservoir in other regions，the control action to south China upper Sinian Dengying formation dolomite by Tongwan movement has been discussed in the paper，after this recarth，it can provide a guiding significance for searching quality carbonate reservoirs of South China.

29 Controlling of palaeo-weathering crust formed in Tongwan movement towards upper Sinian reservoirs of south China

Zhang Yang et al（Petroleum E＆D Research Institute of Henan Oilfield Branch Company，Sinopec，Nanyang，Henan 473132）

Tongwan movement；reservoir；karst type residuum

TE112.23

A

1673-8217（2012）06-0029-03

2012-06-20；改回日期：2012-07-26

張揚，1982年生，2009年畢業于中國地質大學（武漢）地質學專業，獲碩士學位，現主要從事構造地質研究工作。

吳官生