川東華鎣山地區長興組臺內礁灘內部結構及發育模式

胡忠貴，黎　榮，胡明毅，向小玲，秦　鵬，孫躍東

（1．長江大學沉積盆地研究中心，武漢430100；2．緊缺礦產資源湖北省協同創新中心，武漢430100；3.新疆油田公司實驗檢測研究院，新疆克拉瑪依834000）

川東華鎣山地區長興組臺內礁灘內部結構及發育模式

胡忠貴1，2，黎榮1，胡明毅1，向小玲3，秦鵬1，孫躍東1

（1．長江大學沉積盆地研究中心，武漢430100；2．緊缺礦產資源湖北省協同創新中心，武漢430100；3.新疆油田公司實驗檢測研究院，新疆克拉瑪依834000）

礁灘相帶是碳酸鹽巖油氣勘探的有利沉積相帶，摸清臺內礁灘相帶的分布和演化規律，對川東地區臺地內部油氣勘探具有重要意義。在對廣安華鎣山地區天池澗水溝剖面長興組生物礁灘進行精細寫實和詳細研究的同時，對其礁灘內部結構特征進行了深入研究，精細刻畫出礁灘內部結構和發育模式，指出礁灘體內部有利儲層的分布規律。剖面上識別出了3期生物礁生長旋回，均由粒屑灘沉積的礁基和障積礁或骨架礁組成的礁核構成，分別對應于3個向上變淺的準層序組，總體構成加積—進積型生物礁，其中第2期生物礁最為發育。各期生物礁生長旋回頂部的礁灘復合體白云石化作用強烈，有利于儲層形成。

臺內礁灘；發育模式；澗水溝剖面；長興組；華鎣山地區

0　引言

近年來，川東及川東北地區發現了大量生物礁灘氣藏，特別是以普光、龍崗、元壩等為代表的以長興組礁灘相地層為儲層的大、中型氣田的發現，在中國南方海相碳酸鹽巖油氣的勘探中取得了重大突破，生物礁作為油氣儲集體也越來越受到人們的關注。川東地區長興組為碳酸鹽臺地沉積，礁灘體主要發育于臺地邊緣和臺內高點。該區野外出露較好的生物礁灘剖面已發現的有盤龍洞、羊鼓洞、紅花、澗水溝和老龍洞等剖面點，為長興組礁灘的實地考察和礁灘儲層研究提供了豐富的資料。目前，國內對臺緣礁灘儲層的研究已較為精細和成熟［1-5］，臺內礁灘一般不如臺緣礁灘的油氣儲集巖發育，分布零散，但臺內沉積區的面積遠比臺緣區大，因此其油氣儲集能力不可被輕視。臺內礁灘地形復雜，控制因素多樣，使得目前對臺內礁灘相的研究較少［6-7］。筆者擬以川東華鎣山地區典型臺內礁灘剖面為例，精細解剖臺內礁灘結構及沉積特征，為進一步開展井下臺內礁灘儲層研究提供依據。

1　區域沉積背景及剖面概況

長興組沉積時期，四川盆地東部至中部地區以碳酸鹽臺地沉積為主。根據臺內已知礁灘體分布與沉積相分析成果［8-10］，認為在晚二疊世拉張背景下，臺地內部出現拉張坳陷，并提出在四川盆地中部地區存在2個適合礁灘發育的地貌高帶：遂寧臺內地貌高帶和廣安臺內地貌高帶，認為臺內高帶之間可能為地貌低洼地區——蓬溪-武勝臺凹，其可延伸至方斗山構造帶南段。根據沉積地貌特征將川東地區開闊臺地又劃分為3個沉積地貌單元：相對平坦水淺的臺坪區、相對低凹水深的臺凹區及二者之間的臺坪邊緣區（臺內地貌高帶），礁灘具有沿臺坪邊緣帶發育的規律［11］。華鎣山地區澗水溝剖面位于臺地內部地貌高帶，發育以臺內礁灘為主的儲層類型（圖1）。

圖1　華鎣山地區剖面位置及區域巖相古地理背景Fig.1　Profile location and regional lithofacies paleogeography in Huayingshan area

華鎣山地區澗水溝剖面地理位置處于廣安市華鎣山旅游區東北部，交通比較便利。剖面出露的長興組發育完整，頂、底界線清楚，易于觀測，與下伏龍潭組和上覆下三疊統飛仙關組均為整合接觸。長興組剖面厚130.6 m，可以劃分為三段：一段為深灰色（含生物屑）泥—粉晶灰巖夾燧石結核灰巖，主要為低能沉積；二段以淺灰色生物礁灰巖、生物屑灰巖為主，局部由于白云石化作用可形成良好儲集巖，為主要儲層發育段；三段礁灘相灰巖相對二段發育厚度要小，為次要儲層發育段（圖2）。

圖2　澗水溝剖面長興組沉積相和層序地層柱狀剖面Fig.2　Sedimentary facies and sequence stratigraphic columnar section of Changxing Formation in Jianshuigou section

2　沉積相及層序地層特征

通過對該剖面巖石學、古生物特征及區域沉積背景分析，認為長興組早期，海平面迅速上升，發生海侵，該時期未形成臺地，表現為緩坡沉積模式［12］，以含生物屑泥晶灰巖、燧石結核灰巖或含硅質灰巖等低能沉積為主；長興組中、晚期，水體開始變淺，區域上轉為開闊臺地沉積，臺內礁灘較為發育。開闊臺地相可進一步細分為臺內礁、臺內灘、潮下亞相。臺內礁、灘亞相由淺灰色礁灰巖、生屑灰巖及顆粒云巖組成；潮下亞相以含生屑泥晶灰巖、泥晶灰巖等相對低能沉積為主（參見圖2）。

層序地層學理論是礁灘演化規律研究的基礎內容之一。根據該剖面層序界面識別及區域層序地層分析［12-13］，將長興組劃分為2個三級層序（Sq1，Sq2），每個層序均可劃分為海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）。Sq1底界面為上二疊統龍潭組與長興組界面，二者之間為巖性—巖相轉換界面，界面之下為龍潭組煤系地層，界面之上為長興組底部斜坡相深灰色薄層狀含生屑泥晶灰巖沉積。Sq2底界面位于長興組內部，界面之下為一套淺灰色塊狀礁云巖，界面之上為淺灰色生屑灰質云巖，界面附近具有局部暴露溶蝕作用的標志。長興組臺內礁沉積主要分布于三級層序高位體系域內，尤以Sq1-HST最為發育。精細層序地層劃分表明：Sq1可細分為3個四級層序sq1，sq2和sq3；Sq2可細分為2個四級層序sq4和sq5（參見圖2）。

3　礁灘內部結構特征

通過對礁灘體內部巖性、生物組合特征的深入研究，不僅能識別出該礁灘體的內部結構特征，而且對于揭示其沉積環境演化、生物礁成因模式及有利儲層展布等都具有重要的意義。

3.1四級層序sq1礁灘內部結構

sq1由第1～7層組成。sq1-TST由緩坡低能沉積構成，代表水體較深環境，向上顏色變深，下部為褐灰色含生屑泥晶灰巖，上部變為灰色和深灰色含生屑、含燧石結核泥晶灰巖。sq1-HST自下而上依次由開闊臺地潮下中—厚層低能、深灰色生屑泥晶灰巖（圖版Ⅰ-1～Ⅰ-2）至臺內生屑灘塊狀、高能淺灰色生物屑灰巖組成，向上生物碎屑含量增加、白云石化作用增強，發育有孔蟲、藻屑、腕足、棘皮及海綿碎屑（圖版Ⅰ-3）等，反映沉積水體變淺。該套層序主要在高位體系域發育臺內生屑灘沉積，構成了上覆生物礁沉積基底。

3.2四級層序sq2礁灘內部結構

sq2由第8～9層組成。沉積礁灘復合體由2～3期臺內礁—礁頂臺內灘沉積構成（白云石化作用普遍），主要為淺灰色障積-骨架礁云巖與生屑云巖互層，造礁生物有串管海綿，少量苔蘚蟲及水螅，串管海綿最大至6 cm，障積-骨架礁云巖原巖藻黏結結構明顯，生屑含量多，主要由棘屑、腕足構成。礁灘白云石化作用增強，可見礁晶洞構造，大小為3～5 cm，方解石充填，普遍見殘余瀝青。骨架礁云巖中的不均勻白云巖含油氣性好于上部白云石化較強的灘相云巖。總體該層序的臺內礁灘沉積向上規模增大，白云石化作用增強，反映了水動力條件逐漸變強和水體逐漸變淺，以及生物礁逐漸繁盛的特征。

3.3四級層序sq3礁灘內部結構

sq3由第10～11層組成。自下而上依次發育臺內障積礁—骨架礁—臺內生屑灘—臺內障積礁沉積，向上白云石化作用增強，反映沉積水體變淺。下部的障積-骨架礁灰巖，以塊狀串管海綿礁體為主，總體向上礁體規模增大，骨架礁造礁生物主要為串管海綿，叢生狀明顯，障積礁被古石孔藻包覆并黏結串管海綿（圖版Ⅰ-4～Ⅰ-5），附礁生物可見有孔蟲、腕足和菊石（圖版Ⅰ-6～Ⅰ-8）等。上部為淺灰褐色厚層至塊狀藻黏結生屑含灰云巖，向上白云石化作用增強，下部晶洞發育，最大可達0.8 m，下部瀝青少于上部，主要富集于晶洞、構造縫、微裂縫、縫合線部位。

3.4四級層序sq4礁灘內部結構

sq4由第12～14層組成。TST由臺內灘生屑灰巖構成，而HST由白云石化強烈的障積礁灰巖構成。第12～13層下部為灰褐色塊狀棘屑云巖、障積-骨架礁云質灰巖，中部為塊狀藻黏結生屑灰質云巖夾礁云質灰巖。頂面與上覆層間凹凸接觸；底部棘屑云巖瀝青浸染層（圖版Ⅰ-9～Ⅰ-10）；中上部殘留瀝青發育，沿晶洞、裂縫分布，接近頂部晶洞發育，垂直層面和斜交層面的晶洞大小可達30 cm，方解石充填，晶洞發育層厚0.5 m，晶洞圍巖為藻黏結云質灰巖；中部骨架礁灰質云巖中發育1.00 m× 0.15 m規模的礁間水道，黃灰色白云巖充填棘屑。第14層為褐灰色塊狀障積礁灰質白云巖。該層序總體上沉積水體較淺，自下而上表現為TST的臺內生屑灘—HST的臺內生物礁沉積特征，向上儲層物性變好。

3.5四級層序sq5礁灘內部結構

sq5由第15～16層組成。為暴露生屑灘的云化生屑灰巖和鮞粒灰巖（圖版Ⅰ-11～Ⅰ-12），頂部淡水溶蝕作用強烈；下部棘屑灰質白云巖中晶洞發育，沿裂縫富含瀝青；上部為淺灰色中層粉細晶白云巖，見0.8 m的黃灰色薄層鮞粒灰質云巖。該層序以云化臺內顆粒灘沉積為主，構成了下伏臺內礁的礁頂沉積。

4　臺內礁灘發育模式

晚二疊世長興組早期，天池澗水溝剖面所處地區為一套碳酸鹽緩坡沉積，隨著長興組中晚期相對海平面的不斷下降和區域同生斷裂的活動，該區形成了一套發育于開闊臺地背景之上，且規模較大的加積—進積型臺內生物礁組合［14］。根據生物礁巖石特征、生物組合及沉積環境演化等，認為長興組臺內生物礁下伏的碳酸鹽巖為緩坡低能沉積（圖3）。剖面上識別出3期生物礁，發育于長興組2個三級層序高位體系域且相對海平面的下降期，總體上形成加積—進積型生物礁組合。生物礁均依托一定的基底生長。在野外剖面上礁基和礁核是比較明顯的標志之一，礁基一般呈層狀，而礁核呈塊狀。

圖3　澗水溝剖面臺內礁灘演化模式Fig.3　Evolution model of intra-platform reef and shoal in Jianshuigou section

第1期生物礁不太發育（由第8～9層構成），為造礁生物初期繁殖階段，常與礁灘體互層形成礁灘復合體，白云石化作用強烈。該套礁灘體發育于由第6～7層生屑灘組成的礁基之上，生屑灘的大量發育使沉積水體較淺，繼而在此基礎上形成生物礁。總體上，該期發育規模不大的礁灘復合沉積。

第2期生物礁是在第1期生物礁的基礎上持續發育（由第10～11層構成），為造礁生物繁盛階段，由障積礁—骨架礁的沉積旋回組成，可以進一步細分為2個次級旋回。第1個沉積旋回由第10層構成，主要為礁灰巖，以及海綿、苔蘚蟲等造礁生物，呈塊狀，厚度大，以骨架礁為主；第2個沉積旋回由第11層構成，下部為臺內生屑灘，上部為障積礁，白云石化作用強烈，代表沉積水體變淺、生物礁逐漸消亡的特征。總體上，該期生物礁最為發育，造礁生物類型及規模、沉積厚度等均發育較好。

第3期生物礁發育于Sq2高位體系域（由第13～14層構成），下伏海侵體系域的臺內生屑灘構成礁基，主要為障積礁，但其造礁生物的種類沒有第2期豐富，礁巖厚度也變小。上覆云化生屑灘沉積構成礁頂（15～16層）。

總體來看，生物礁的形成與沉積模式具有規律性。從固結基底開始，鈣質海綿、水螅等造礁生物繁茂生長成礁，經過波浪破壞、死亡、鈣質藻類的黏結、重新生長等階段，形成厚層的骨架礁。骨架礁暴露水面后停止生長，在頂部形成塌積巖、粒屑灘和小規模的骨架礁。至此，長興組生物礁完成其演化。在全部的演化過程中，生物礁的生長速率大于相對海平面上升的速率，每個礁體演化的最終都因海侵而結束，而灘相沉積常構成各生物礁旋回的礁基或礁頂部位。

5　結論

（1）華鎣山地區長興組生物礁屬于臺內礁灘復合沉積體，發育于三級層序Sq1和Sq2高位體系域內。剖面上共識別出3期礁灘發育旋回，均由粒屑灘沉積的礁基和障積礁或骨架礁組成的礁核構成，分別對應于3個向上變淺的準層序組，總體構成加積—進積型生物礁。在3期礁灘沉積旋回中以第2期礁灘組合最為發育，進一步劃分出2個進積型的次級生長旋回，該期也構成3期礁灘旋回的主體。

（2）華鎣山地區白云石化作用強烈，尤以各期生物礁生長旋回頂部的礁灘復合體最為明顯，發育大量溶蝕孔洞，常見炭化瀝青充填物，為優質儲層發育的有利部位。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：澗水溝剖面長興組臺內礁灘典型沉積現象。1.殘余生物屑泥晶白云巖，5層，對角線長度0.32 mm（-）；2.含生物屑藻屑泥晶灰巖，5層，對角線長度0.8 mm（-）；3.泥—亮晶生物屑灰巖，6層，對角線長度0.8 mm（-）；4.淺灰色海綿礁灰巖，串管海綿為主，體積分數為30%左右，10層；5.淺灰色海綿礁灰巖，骨架支撐狀，骨架孔洞發育，10層；6.附礁生物——菊石，10層；7.附礁生物——腕足，11層；8.生物碎屑海綿泥晶灰巖，11層，對角線長度0.8 mm（-）；9.灰褐色溶孔棘屑云巖，瀝青充填溶孔，12層；10.殘余生物碎屑粉—細晶含灰白云巖，12層，對角線長度0.32 mm（-）；11.泥—亮晶海百合白云巖，15層，對角線長度0.8 mm（-）；12.碎裂狀泥晶生物碎屑海綿云質灰巖，16層，對角線長度0.8 mm（-）

（本文編輯：楊琦）

Internal structure and development model of intra-platform reef and shoal of Changxing Formation in Huayingshan area，eastern Sichuan

Hu Zhonggui1，2，Li Rong1，Hu Mingyi1，Xiang Xiaoling3，Qin Peng1，Sun Yuedong1
（1.Research Center of Sedimentary Basin，Yangtze University，Wuhan 430100，China；2.Hubei Collaborative Innovation Center for Strategic Mineral Resources，Wuhan 430100，China；3.Research Institute of Experiment and Detection，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，Xinjiang，China）

Reef and shoal facies is favorable sedimentary facies about carbonate rock oil and gas exploration.Clarifying the distribution and evolution of intra-platform reef and shoal facies is important for oil and gas exploration in intraplatform.Through a fine realistic and detailed profile study of reef of Changxing Formation in Jianshuigou section，Tianchi of Huayingshan area，this paper studied the characteristics of reef and shoal，depicted the internal structure and the development model of reef and shoal，and pointed out the distribution of favorable reservoir inside the reef. Three stages of growth cycles identified in profile are made up of reef base and baffling reef or reef skeleton deposited by grain debris beach，respectively corresponding to three upward shallowing parasequence groups，and they constituted aggradation-progradation reef.The second stage of reef is the most developed.The dolomitization of reef and shoal complex is strong in the top of growth cycle phases，and it is favorable for the reservoir formation.

intra-platformreefand shoal；development model；Jianshuigou profile；ChangxingFormation；Huayingshanarea

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0067-07

2015-06-03；

2015-07-28

國家自然科學基金“臺內生物礁儲層非均質性形成機制研究”（編號：41402090）和大學生創新創業訓練計劃項目“典型生物礁剖面儲層非均質性精細研究”（編號：2014006）聯合資助

胡忠貴（1979-），男，博士，副教授，主要從事儲層沉積學方面的教學和科研工作。地址：（430100）湖北省武漢市蔡甸區大學路111號。E-mail：hzg1978@yangtzeu.edu.cn。