桐灣運(yùn)動(dòng)形成古風(fēng)化殼對(duì)華南上震旦統(tǒng)儲(chǔ)層的控制作用——以南山坪古油藏?zé)粲敖M儲(chǔ)層為例

張 揚(yáng)，田少亭，吳一凡，李國(guó)輝，王 亮，馮 艷

（1.中國(guó)石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽(yáng) 473132；2.新疆地礦局第一區(qū)調(diào)隊(duì)；3.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院；4.中國(guó)石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

桐灣運(yùn)動(dòng)形成古風(fēng)化殼對(duì)華南上震旦統(tǒng)儲(chǔ)層的控制作用
——以南山坪古油藏?zé)粲敖M儲(chǔ)層為例

張 揚(yáng)1，田少亭2，吳一凡3，李國(guó)輝1，王 亮1，馮 艷4

（1.中國(guó)石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽(yáng) 473132；2.新疆地礦局第一區(qū)調(diào)隊(duì)；3.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院；4.中國(guó)石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

桐灣運(yùn)動(dòng)是燈影組沉積后一次廣泛的地殼抬升運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)對(duì)華南燈影組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成起到了關(guān)鍵作用，桐灣運(yùn)動(dòng)的抬升作用使得燈影組頂部暴露于大氣淡水環(huán)境，形成古巖溶風(fēng)化殼型儲(chǔ)集體。從南山坪古油藏儲(chǔ)層入手，結(jié)合其它地區(qū)上震旦統(tǒng)儲(chǔ)層的巖溶特征，分析討論桐灣運(yùn)動(dòng)對(duì)華南上震旦統(tǒng)燈影組白云巖的控制影響作用，從而為在我國(guó)華南地區(qū)找尋優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層提供參考。

桐灣運(yùn)動(dòng)；南山坪古油藏；古巖溶風(fēng)化殼

上震旦統(tǒng)燈影組儲(chǔ)層是世界上最老的油氣儲(chǔ)集層之一，在我國(guó)華南主要出現(xiàn)在川東、鄂西及下?lián)P子等地區(qū)，這一儲(chǔ)層往往具有成巖時(shí)代久遠(yuǎn)、演化歷史復(fù)雜、非均質(zhì)性差等特點(diǎn)，分布規(guī)律極為復(fù)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(nèi)威遠(yuǎn)氣田和資陽(yáng)氣藏以及樂山—龍女寺古隆起油氣富集帶。

桐灣運(yùn)動(dòng)為劉國(guó)昌（1945）創(chuàng)名，桐應(yīng)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(fā)生諸多變化，黃汲清等將晉寧運(yùn)動(dòng)、澄江運(yùn)動(dòng)和桐灣運(yùn)動(dòng)合稱為揚(yáng)子造山旋回（570～800 Ma）［1］，并認(rèn)為其代表震旦系與寒武系間的大規(guī)模上升運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為兩者之間的假整合面，即前寒武紀(jì)的侵蝕面［2］。結(jié)合最新的研究成果，桐灣運(yùn)動(dòng)的含義已經(jīng)更改，泛指揚(yáng)子區(qū)燈影組沉積后一次廣泛的地殼上升運(yùn)動(dòng)。

1 桐灣運(yùn)動(dòng)形成古風(fēng)化殼特征

受震旦紀(jì)末桐灣運(yùn)動(dòng)抬升作用影響，中國(guó)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(tǒng)燈影組儲(chǔ)層由于受風(fēng)化剝蝕和地表水溶蝕作用影響，在頂部形成古巖溶風(fēng)化殼型儲(chǔ)集體，該儲(chǔ)集體在我國(guó)的川東、鄂西及下?lián)P子地區(qū)發(fā)育廣泛［3］，其成因與海平面的相對(duì)升降及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。由于海平面的相對(duì)下降及區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的抬升，造成下伏碳酸鹽巖地層隆升暴露，發(fā)育大量溶蝕孔洞縫，儲(chǔ)集空間多數(shù)不具有組構(gòu)選擇性，大小差別大，形狀極不規(guī)則，分帶明顯形成古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層，為油氣藏形成提供了條件。

桐灣運(yùn)動(dòng)形成的古巖溶風(fēng)化殼在形成過程中處于大氣水和二氧化碳的環(huán)境，且后期又遭受埋藏作用和構(gòu)造作用的影響，因此具有以下兩個(gè)特征：

（1）古巖溶風(fēng)化殼的不整合剝蝕面形成于大氣淡水環(huán)境，與其他海相沉積和成巖作用有明顯區(qū)別。據(jù)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(fù)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(fù)值，表現(xiàn)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(xiàn)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(zhì)頁(yè)巖及硅質(zhì)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(fēng)化破碎帶，由于被寒武系的地層覆蓋，而且受風(fēng)化作用顯著，保存較差，因此主要表現(xiàn)微巖溶角礫巖，粘土層及泥巖等（圖2a）。滲流帶以發(fā)育垂向或近垂向的巖溶結(jié)構(gòu)為特征，由于滲流帶的水流較快，因此溶蝕孔隙發(fā)育程度較潛流帶為低。潛流帶是儲(chǔ)層孔隙度最好的區(qū)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(qiáng)烈，主要發(fā)育水平狀溶縫及溶孔，甚至發(fā)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(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層的孔隙特征

古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層的孔隙主要受巖溶帶、地層和構(gòu)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(qū)在燈影組距上覆寒武系牛蹄塘組約35～40 m處發(fā)育大型古巖溶帶，層位很穩(wěn)定，古洞溪至雙湖小學(xué)一線均有分布。帶內(nèi)灰?guī)r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(jié)晶的硅質(zhì)（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(fā)生擴(kuò)大，沿裂隙常見次生溶洞。

圖1 湘鄂地區(qū)桐灣運(yùn)動(dòng)形成古巖溶帶（據(jù)梁興2006年 修改）

從南山坪古油藏的白云巖儲(chǔ)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(dòng)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(fā)育，通常沿硅質(zhì)條帶順層分布。地層的層間孔隙也是流體運(yùn)移的重要通道，順層面往往發(fā)育密集溶蝕孔洞。在燈影頂部沿層面發(fā)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(gòu)造作用產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中處可使巖層破裂而形成儲(chǔ)集空間。在壓應(yīng)力集中處可形成構(gòu)造縫合線，該縫合線可溝通儲(chǔ)層孔隙，使孔隙連通性變好。在南山坪一些規(guī)模較小的，走向北東向的背斜核部，軸面劈理發(fā)育，破碎強(qiáng)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(duì)提高儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性尤為重要。如圖2e，其原巖應(yīng)為角礫結(jié)構(gòu)灰?guī)r，由于后期強(qiáng)烈白云石化作用，角礫特征已經(jīng)不明顯，白云石結(jié)晶程度較好，但其晶體大小要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于孔隙大小，由此可知這些晶間孔隙應(yīng)為溶蝕作用所致。而圖2f和圖2g中，其主要為白云巖中經(jīng)過后期溶蝕擴(kuò)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(wǎng)絡(luò)，極大的提高了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性和連通性，而在白云石邊緣則發(fā)育重結(jié)晶的硅質(zhì)。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(fēng)化殼橫向分布

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

桐灣運(yùn)動(dòng)在在四川盆地主要體現(xiàn)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(qiáng)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(shì)［8］。

圖2 南山坪古油藏儲(chǔ)層野外及鏡下照片

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

燈四段在資陽(yáng)-成都一帶殘留為零，資中-威遠(yuǎn)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(wàn)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(tái)地［9］。而在中揚(yáng)子及中上揚(yáng)子地區(qū)，荊門-宜城一帶的隆起為巖溶高地，巖溶作用強(qiáng)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(fā)育（如圖1），如湖北長(zhǎng)陽(yáng)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(qiáng)烈，而處于斜坡帶的巖溶作用也較為發(fā)育，在洼陷帶的巖溶作用發(fā)育較差。

4 結(jié)論

桐灣運(yùn)動(dòng)是燈影組沉積后一次廣泛的地殼抬升運(yùn)動(dòng)，其抬升作用使得燈影組頂部暴露于大氣淡水環(huán)境，形成古巖溶風(fēng)化殼型儲(chǔ)集體。該儲(chǔ)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(gòu)造作用控制。桐灣運(yùn)動(dòng)形成的孔隙一方面是油氣存儲(chǔ)空間，另一方面為上覆地層中的油氣向下運(yùn)移提供了通道，對(duì)上震旦油氣藏的形成起到至關(guān)重要的作用，而對(duì)桐灣運(yùn)動(dòng)在區(qū)域上的影響作用的研究，有助于我們對(duì)華南有利儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。

［1］ 黃汲清，任紀(jì)舜，姜春發(fā)，等.對(duì)中國(guó)大地構(gòu)造若干特點(diǎn)的新認(rèn)識(shí)［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，1974，（1）：36-52.

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

［3］ 梁興.中國(guó)南方海相改造型盆地含油氣保存單元綜合評(píng)價(jià)［D］.成都：西南石油大學(xué)，2006.

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

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

［6］ 張士萬(wàn)，楊振武，梁西文，等.中揚(yáng)子區(qū)海相天然氣勘探層系及突破方向［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2007，（4）：361-366.

［7］ 陳學(xué)時(shí)，易萬(wàn)霞，盧文忠.中國(guó)油氣田古巖溶與油氣儲(chǔ)層［J］.沉積學(xué)報(bào)，2004，（2）：244-253.

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

［9］ 中國(guó)石油學(xué)會(huì)石油地質(zhì)專業(yè)委員會(huì).中國(guó)油氣勘探領(lǐng)域新展望［M］.山東東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)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(yáng)，1982年生，2009年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事構(gòu)造地質(zhì)研究工作。

吳官生