主页 > 案例大全 >

论文在线分享-川北寒武系沧浪铺组沉积相分析

2021-03-20 10:49


   本文主要对川北寒武系沧浪铺组沉积相进行研究。首先确定研究目的,通过对沉积相研究,分析出地层对形成的生储盖层的条件,为进一步的油气探勘奠定基础。之后分析了国内外对沉积相研究的现状,研究区区域背景,并对研究区地层进行划分。由于沧浪铺组上下段差异较大,通过地层划分,将沧浪铺组分为仙女洞组和阎王碥组。通过分析其岩性,仙女洞组以亮晶鲕粒灰岩为主,含云质鲕粒灰岩和砂质鲕粒灰岩,阎王碥组主要为含砾砂岩,并有少量泥岩夹层和泥晶白云岩。再对仙女洞组所含的古杯生物与微生物藻进行研究。最后通过其岩性分析沉积环境,可知阎王碥组为三角洲相,可细分为三角洲平原相,三角洲前缘相,前三角洲相。而仙女洞组为浅水陆棚,可细分为陆棚边缘礁和陆棚边缘鲕粒滩。由沉积相及其沉积环境分析,由于多次受海侵海退影响,得知沧浪铺组沉积模式为浅水陆棚-滨岸-三角洲沉积。最后通过对仙女洞组和阎王碥组沉积相的综合分析,得知沧浪铺组为良好的储层,为日后油气油气勘探提供了指导。

 
  1.1研究目的及意义
 
  本文在前期野外剖面观察的基础上,结合取样岩心、薄片资料和前人的研究成果,特别是四川盆地北部早寒武世沧浪铺期区域地质背景资料,通过对岩石学特征详细研究,结合其它相标志,认识沧浪铺期沉积相类型以及纵横向的变化,确定不同沉积相带层的影响,从而确定有利沉积相的分布规律。
 
  沉积相主要就是结合使用环境、形成条件以及环境所形成的沉积物的基本特征所组成的,也是一种反映出自然环境的沉积体。沉积相研究的意义主要是:第一,通过空间分布、沉积背景和环境来确定沉积物的岩性特征;第二,研究沉积相可以为油气勘探和开采奠定基础,从而提高效率;第三,油气开发的实践中,通过沉积相分析可以准确掌握盆地尺度,探测出油藏的各种数据,有利于油气开发;第四,沉积相的研究能制作出精准的沉积相图,通过分析砂体的分布情况,可以掌握砂体油水的特征,进而使油田开发的动态信息的了解更加精准,从而有效预测开发时间效果[[[]曹荣亮.油气田开发中沉积相的研究方法和应用[J].中国科技博览,2018,48。
 
  1.2国内外研究现状
 
  1.2.1国内研究现状
 
  二十世纪以后,相的概念已经在沉积岩石学和古地理学领域发展并开始使用,对相的概念的理解也随之形成了不同的观点和学派。鲁欣将相定义为“相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律综合,因此,相是沉积物形成条件的物质表现”。沉积环境是形成沉积岩特征的决定因素,沉积岩特征则是沉积环境的物质表现。换句话说,前者是形成后者的基本原因,后者乃是前者发展变化的必然结果。这就是旧的概念中沉积环境和沉积岩特征的辩证关系。冯增昭认为“在沉积学中,相就是沉积相,二者是同义语,沉积相即是沉积环境及在沉积环境中形成沉积物(岩)特征的综合”[[[]文静,闫军礼,赵玉容等.沉积相及岩相古地理学的研究现状[J].农家参谋,2017.21:267.
 
  ]]。
 
  寒武纪地层研究工作始于20世纪20年代末,解放前先后有赵亚曾(1929)等对米仓山等地进行调查。50年代,地质队伍相继发现矿产,并进行了一些普查、勘探。60年代以来,随1:20万区域地质调查和专题研究工作的逐步开展,寒武系工作逐渐深入。70年代末,四川省地质局科研所编制的《西南地区地层表》(四川分册),西南地质研究所所编制的《西南地区的寒武系》,总结了四川及邻近地区寒武系的岩性、古生物特征,进行了地层区划,建立了各地区代表性地层剖面,研讨了相互对比关系,大大提高了生物地层研究程度。90年代以来,由四川省地矿局川西北地质大队、成都地质矿产研究所、成都理工大学区调队等单位开展了1:5万区域地质调查,取得了区域地质报告茶坝幅、骑马福、竹园镇幅、朝天驿幅、南江幅等成果[[[]莫雄.川北广元地区寒武纪地层及沉积体系差异性研究[D].成都理工大学,2012.
 
  ]]。
 
  1.2.2国外研究现状
 
  相这一概念最早是由丹麦地质学家斯丹诺(Steno,1669)引入地质文献,并认为相是在一定地质时期内地表某一部分的全貌。1838年瑞土地质学家格列斯利(Gressly)开始把相的概念用于沉积岩,他认为相是沉积物变化的总和,它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异。自此相的概念逐渐为地质界所接受和引用"。沉积相的研究对象是沉积物,研究不同环境有何不同的产物及表现,以及如何从产物本身反演出过程和环境,也就成为有关沉积相研究的密切相关的两个方面,前者是后者的前提和根据自Homes(1965)提出沉积体系概念以来,沉积相研究形成了又一个新高潮。近年来,沉积体系的概念在层序地层和沉积学研究中得到了广泛的应用,在不同类型三角洲、深水沉积体系、不同类型河流沉积体系研究与相应砂体油气勘探方面均取得了显著成果。目前,沉积学理论日益丰富和完善研究技术和手段日益先进,学科的交叉渗透出现了一系列与沉积学相关的学科,如沉积动力学、成岩作用和成矿理论、层序地层学、构造沉积学、生物成矿作用的学说和储层沉积学、测井沉积学等。随着沉积学的发展,目前已从对局部沉积环境的研究扩大到了对整个盆地范围的沉积环境进行分析的阶段。此外,随着仪器设备的日益更新和计算机的应用,对沉积学进行定量化研究己成大势所趋[[[]韦贤.四川东北部板东地区长兴组储层研究[D].西南石油大学,2007.
 
  ]]。
 
  1.3主要研究内容
 
  (1)研究区研究层段区域背景
 
  通过查阅前人研究资料了解川北地区的区域概况和沉积背景,并了解沧浪铺组的沉积历史和沉积环境。
 
  (2)研究区域地层划分与地层对比
 
  通过查阅前人资料了解川北地区地层的划分,并且详细叙述沧浪铺组的地层特征。
 
  (3)研究区岩石学类型、沉积相划分
 
  通过查阅资料和岩心,薄片观察,分析出沧浪铺的岩石类型和古生物化石类型,并由此划分出沧浪铺组的沉积相。
 
  (4)根据野外剖面及取样资料,分析沉积相类型和分布、沉积相模式及沉积相在勘探中的意义
 
  通过对研究区沧浪铺组地层的岩石地层特征、生物地层特征和沉积环境系统研究,对比沉积相分布,分析沉积差异性,确定沉积相类型和推导沉积模式,揭示研究区的勘探前景。
 
  1.4研究方法
 
  野外地质研究是进行沉积相分析的必要过程,包括剖面测量、岩样采集和地质填图等工作。除此之外,将野外研究的成果和镜下薄片观察的结果结合也是重要的过程。面对越来越复杂的油气田开发问题,如今沉积相的研究方法日益更新,取得了很大的成过,归纳起来主要包括定性化研究方法、综合地质分析、定量化研究方法3个方面。
 
  (1)定性化研究方法:定型化研究方法就是用偏光显微镜观察薄片进行研究,主要研究内容是观察岩石的组分与其的关系。从而进一步得知其对沉积环境和沉积作用等所起的标志意义,也包括了沉积构造特征分析。随着科技进步,现代化定性化分析方法指利用除普通岩石学显微镜以外的现代分析技术手段进行微相研究的方法,现阶段主要包括扫描电镜分析、阴极发光技术、不溶残渣分析,以及配合电子探针、离子探计进行的微区元素成分和稳定同位素分析等现代分析技术对岩石成因进行的分析。
 
  (2)综合地质分析:通过岩石岩性、结构、层理、颜色、化石生物、以及沉积构造等研究,将其作为标志分析沉积相特征。但如今随开发难度和技术要求的上升,上述参数对于分析沉积相就显得比较片面,有时会很难处理一些问题,如相标志不全等,于是“微相及微相组合指数”便诞生了,其将各种综合因素一起考虑,来定量刻画沉积相组合。用Bayes判别分析方法定量判别单井沉积微相方法、储层沉积微相随机模拟方法,油藏储层沉积微相制图软件,聚类分析法、专家经验参数逻辑判别法等方法,都在特定领域内得到有效应用。此外,还有根据岩心、野外露头及测井曲线等地质信息划分储层微相及微相组合。
 
  (3)综合研究:作为一个综合性很强的研究工作。其主要表现在两个方面:一是利用各种信息,将其综合起来,来研究相类型,建立相模式。二是建立沉积相模式,需要综合多种资料,分析研究区内沉积相的时空分布综合研究区各种资料,从而建立沉积相模式。其步骤有以下两步:了解区域沉积背景,划分和对比地层,分析相、亚相。而微相是亚相之下的沉积单位,所以就需要逐级对沉积相,沉积亚相,沉积微相进行分析。由于沉积相的分析是在一个区域内进行,如果没有相和微相的控制,那么微相的确立就很容易出现问题。其次,通过分析资料和相、亚相,确立微相类型,建立微相模式。通过观察岩性,分析岩心,结合测井资料分析,来确立微相的类型,建立微相模式,包括不同微相的空间组合模式,以及不同微相的测井相模式[[[]杨熙,赵永刚.沉积微相及微相组合研究内容和方法[J].科技创新导报,2011,000(015):6-7.
 
  ]]。
 
  在本文中,采用资料调研的方式,了解川北地区的区域背景和沉积背景,多利用前人的研究成果,将川北地区的地层进行划分。之后对主要研究层段沧浪铺组的岩石、古生物类型和特征进行分析,了解其大概的沉积环境和背景,从而推导出沧浪铺组的沉积相类型。主要采用的是综合地质分析法,并结合定型化研究方法与综合研究方法。
 
  图1-1流程图
 
  2.研究区研究层段区域背景
 
  川北,即四川的北部,主要是指以广元、巴中、南充为中心的四川北部地区,广义上的川北还可包括广安以及达州的部分地区(有时候将广安和达州划入川东地区,也有人将遂宁和绵阳北部划入川北地区,但现阶段普遍认为遂宁属于川中地区,绵阳属于川西地区)。关于川北地区的具体划分仍然有些争议,这主要是由于原"川北行署"的撤销,以及原川东地区合并演变为今天的重庆直辖市的缘故。
 
  2014年7月,《川东北经济区发展规划(2014-2020年)》经四川省政府发布后,区域内广元、巴中、达州、南充和广安,共5市34县(区)被统称为"川东北地区"。川东北这一名词在官方文件中更为常用。
 
  该区幅员6.4万平方公里,占四川省总面积近八分之一,但常住人口占全省的四分之一,人口密度为全省平均水平的近两倍,属于典型的地少人多的区域。该区域属于亚热带季风气候,冬季不结冰,地形以山地和丘陵为主(北部为秦岭和大巴山,其他地区多为丘陵)。整个川北地区的社会经济发展状况与全国平均水平大体持平,但该区劳动力丰富,天然气蕴含量巨大,位于达州市宣汉县的普光气田累计探明天然气储量4121亿立方米,是迄今为止我国已投产规模最大、丰度最高的特大型海相整装高含硫气田。
 
  四川盆地及周缘地区寒武系属于华南地层区扬子地层分区(中国地层典-寒武系,1999;中国各地质时代地层划分与对比,2004),前人进一步将其划分为川西-川中地层小区、雷波地层小区、川南-川东地层小区、米仓山前缘地层小区、大巴山前缘地层小区等5个地层小区,不同小区寒武系的地层特征及命名有着一定的差异[[[]代林呈.四川盆地东部龙王庙组沉积相及与储层的关系[D].2016.
 
  ]]。
 
  川北地区北连汉南推覆构造和秦岭造山带,东接大巴山推覆构造带,西邻龙门山推覆构造带,南至四川盆地内部,位于上扬子北缘特殊构造背景。
 
  早寒武世初期,海水大范围入侵导致四川盆地整体位于海洋陆棚环境,发育了碎屑岩沉积体系,沉积了厚层粉砂-泥岩-页岩的筇竹寺组,受兴凯运动影响在绵阳-长宁一带形成的拉张槽,槽内沉积了含胶磷矿的麦地坪段。筇竹寺组的补偿沉积导致拉张槽近于填平,随着海水缓慢退去,至沧浪铺沉积期,四川盆地整体具有西浅东深的水体特征,盆内西-西北部主要发育滨岸-三角洲相沉积了大范围的紫红色-杂色砂岩(即下红层),往东则发育浅水陆棚相。早寒武世末期,发生了第二次快速海侵导致四川盆地整体位于碳酸盐岩台地环境,随着海水缓慢退去,四川盆地整体位于浅水的碳酸盐岩局限台地环境,靠近康滇古陆及汉南古陆的川西-川西北地区则发育了混积潮坪相,与此同时由于川中地区乐山-龙女寺水下古隆起初具雏形,在其周缘下寒武统龙王庙组发育了大规模的“绕水下古隆起边缘滩”。中寒武世,四川盆地继承了早寒武末期的古地理格局,盆内整体位于碳酸盐岩局限台地内,但由于持续的海退导致盆地中-西部、北部发育了大范围的潮坪相,沉积了杂色碎屑岩(即上红层)。晚寒武世初期发生了第三次海侵导致盆内碎屑岩沉积体系快速消失,四川盆地整体位于碳酸盐岩局限台地内,沉积古地貌平缓,局部地貌高地发育台内点滩[[[]杨雪飞,王兴志,黄梓桑等.四川盆地寒武系沉积特征及岩相古地理研究[C].第十五届全国古地理学及沉积学学术会议摘要集.2018.
 
  ]]。
 
  图1-2川北地区区域地质图(据参考资料[3])
 
  1省界2断层3寒武系露头地层
 
  图1-3川北沧浪铺组厚度等值线图
 
  3.研究区域地层划分与地层对比
 
  以多重地层划分理论为指导,结合前人的地层研究成果,对川北地区的地层露头、测井资料等分析,,将四川盆地寒武系自下而上划分为筇竹寺组、沧浪铺组、龙王庙组、陡坡寺组和洗象池组等五个组。
 
  无论是岩性特征,还是测井曲线特征,震旦系灯影组白云岩、白云质灰岩与寒武系筇竹寺组的泥页岩之间均有明显的界线特征,在井下缺少古生物化石的情况下,可以借助测井曲线很容易进行地层的划分和对比;筇竹寺组的泥页岩与沧浪铺组的粉砂质泥岩、细砂岩之间的岩性和测井曲线特征相对不是很明显,但是筇竹寺组的泥页岩、粉砂质泥岩沉积环境相对稳定导致伽玛曲线稳定形态起伏小相对平直,而沧浪铺组碎屑岩的沉积粒度相对较粗且存在泥质灰岩、鲡粒灰岩等夹层引起伽玛曲线起伏大、呈齿状,同时沧浪铺组底部有比较稳定的所谓“下红层”作为区域性标志层,因此筇竹寺组与沧浪铺组能够进行地层的划分对比;龙王庙组是一套典型的碳酸盐岩沉积,岩性为一套厚层白云岩、鲕状(或豆状)白云岩(灰岩),沉积环境稳定,伽玛值也很稳定,基本上为块状低值,伽玛曲线形态为低幅微齿状或平直状,即所谓的“中灰岩”,很容易与上下地层相区分并与邻井(区)对比;陡坡寺组为--套紫红色泥岩、泥质白云岩、粉砂质泥岩夹薄层灰黄色(风化色)泥质白云岩,向东灰质含量增加,向南东方向膏质、膏岩有所增加,但在大部分区域为典型的“上红层”岩性组合,伽玛曲线形态呈典型的高值高幅齿状,与下伏的龙王庙组和上覆的洗象池组的低值低幅微齿状形成明显的差异,很容易对地层进行划分对比;洗象池组为一大套厚层块状细晶白云岩、鲕粒白云岩、角砾状白云岩夹薄层泥质灰岩、泥质白云岩;伽玛为块状低值,伽玛曲线为低幅微齿状,局部显示中幅齿状,与下伏的陡坡寺组“.上红层”的高伽玛曲线形态容易划分,与上覆桐梓组泥页岩的伽玛曲线形态也容易划分。寒武系内部组与组之间为整合接触关系,与下伏震旦系为平行不整合接触关系,与上覆奥陶系在盆地西部为平行不整合接触、在盆地中部和东部为整合接触[[[]李磊,谢劲松,邓鸿斌等.四川盆地寒武系划分对比及特征[J].华南地质与矿产,2012,028(003):197-202.
 
  ]]。
 
  表1-1四川盆地各小区寒武系地层划分
 
  4.研究区岩石学分析
 
  沧浪铺组属于早寒武世中期地层,不同的地层划分由将其分为下段阎王碥组和上段仙女洞组,为海相泥砂质沉积,由各种鲕粒灰岩,石英质砂岩组成,并夹有少量泥岩和泥晶白云岩,含马龙虫、拟蝙蝠虫、古油栉虫、大古油栉虫等,厚139米。命名于云南马龙县沧浪铺。与下伏筇竹寺组为整合接触。因阎王碥组与仙女洞组岩性差异较大,故此在后文中将其分开分析。
 
  4.1岩石学类型及特征
 
  上段仙女洞组:
 
  沧浪铺组上段岩石类型以多种类型鲕粒灰岩为主,包括灰至深灰色亮晶鲕粒灰岩、灰色云质鲕粒灰岩和浅灰、灰色砂质鲕粒灰岩,并共同产出生屑泥晶灰岩、藻凝块灰岩、古杯灰岩、似瘤状砾屑灰岩和崩塌岩块等和大量受陆源影响的钙质细砂岩夹层,发育少量黄铁矿,厚度约140m。其鲕粒分选好,粒径般0.5mm左右,含量多在65%~70%,为亮晶胶结,偶见泥晶充填宏观上鲕粒灰岩中多发育交错层理和波痕该组上部为砂屑灰岩、砾屑灰岩、灰泥石灰岩及生屑或含生屑灰泥石灰岩。砂、砾屑灰岩中的颗粒成分主要为灰泥,颗粒灰岩常常发生白云化作用,如鲕粒灰岩未完全白云化时形成残余结构颗粒灰岩反映高能的浅滩沉积环境,受波浪作用明显在地台区,水深在浪基面之上的台地边缘是浅滩最发育的部位、在台地内部,水体突然变浅的部位是浅滩发育的部位。该组大量发育透镜状层理,板状、羽状、槽状交错层理和虫孔等,生物类型多样,可见大量(枝状、房室状)表附藻、肾状藻、三叶虫、古杯动物、海百合、腕足类和腹足类等生物及其生物碎屑。该组以不同类型的鲕粒灰岩为特征,其次为其间发育的古杯和微生物藻是否作为造礁(丘)生物的热点探讨。
 
  下段阎王碥组:
 
  沧浪铺组下段以陆源砂岩沉积为主,代表岩性为底部紫红色或灰绿色粉砂质泥岩、泥晶白云岩,上部灰色薄一中层状粉砂岩和细砂岩、含燧石、砾的粗砂岩,厚度约220m。砂岩分选较好,常富含海绿石,具有海相及海侵相的指示意义,沉积构造主要为大型的板状交错层理。滨岸砂岩主要反映陆源碎屑物质供应充足时的滨岸沉积,受波浪作用强烈该组局部可见含残余鲕粒的白云岩。底部紫红色岩层被称作“下红层”,总体体现为紫红色泥岩夹灰绿色细砂岩薄互层,紫红色、浅灰色白云岩中见泥质条带;上部为三角洲环境的典型沉积,发育透镜状层理、波痕和虫孔等,剖面上具下细上粗的沉积结构[[[]沈骋.旺苍县鼓城乡唐家河剖面仙女洞组沉积环境精细研究[D].西南石油大学.
 
  ]]。
 
  4.2由岩相分析沉积环境
 
  沧浪铺组上段仙女洞组主要为各种鲕粒灰岩,其中包括灰至深灰色亮晶鲕粒灰岩、灰色云质鲕粒灰岩和浅灰、灰色砂质鲕粒灰岩。沧浪铺组下段阎王碥组以陆源砂岩沉积为主,代表岩性为底部紫红色或灰绿色粉砂质泥岩、泥晶白云岩,上部灰色薄一中层状粉砂岩和细砂岩、含燧石、砾的粗砂岩。
 
  4.2.1亮晶鲕粒灰岩
 
  亮晶鲕粒灰岩大多呈浅灰至灰色,中厚层到块状。镜下颗粒含量约为75%,鲕粒多为正常的原型鲕,同心圈层可以清晰识别,有的是放射状,核心是生物碎屑或者泥球;少数的鲕粒核心是菱形晶体,应该为白云石,鲕径在0.4~1.6之间,由颗粒支撑,鲕粒间是亮晶胶结,占15%左右,发育有缝合线,少见陆源碎屑。并发育有槽状,板状,羽状等交错层理。
 
  在仙女洞组中亮晶鲕粒灰岩表现为鲕粒丰富,粒径也是各种鲕粒灰岩中最大的,密集分布有球状鲕粒,肉眼可见为毫米级。该岩石中基本不可见陆源碎屑岩,发育有缝合线,但与灰岩和砂岩交互层不同,其缝合线明显分隔了不同粒径的鲕粒,磨光面可见多期缝合线,发育间隔为几厘米,缝合线处的鲕粒形状不完整,应是被溶蚀所致,缝合线两边的鲕粒粒径差异较大,甚至有突变级的变化。该岩相在仙女洞组多与砂质、云质鲕粒灰岩相、灰岩与砂岩互层岩相、底砾岩、藻凝块灰岩相等共同产出。
 
  亮晶鲕粒灰岩相形成于水体能量较高的沉积环境。在沉积时期不仅受波浪水流等的作用,还可能有风暴作用,破碎的和大粒径的鲕粒就是该环境的标志。槽状和羽状交错层理所在的地带为正粒序,有少量板状交错层理,其处于底砾岩上方,是具有典型的潮汐层理和水道沉积特征,可能为潮沟沉积环境;而板状交错层理大量发育的地带,有波状层理,低角度交错层理和逆粒序层理,岩性多为砂质鲕粒灰岩,可能是海浪之上陆源影响较小的环境。
 
  图5-1亮晶鲕粒灰岩
 
  图5-2亮晶鲕粒灰岩交错层理
 
  图5-2交错层理
 
  图5-3亮晶鲕粒灰岩镜下观察
 
  4.2.2云质鲕粒灰岩
 
  云质鲕粒灰岩呈浅灰至灰色,厚层状至块状。其主要特征为具有云化鲕粒,约占岩石体积的60%,无圈层,鲕径较小,大概为300~700um。有分选较差地带,粒径更小,约为50~400um。较小的鲕粒相比于较大鲕粒云化更加明显,较大鲕粒只有少量云化。鲕粒间是亮晶方解石胶结,为2~3世代,有少量灰泥基质,粒内溶孔和铸模孔也为无铁方解石充填,见次生加大现象,方解石胶结充填物大概占35%。发育板状交错层理、似脉状沉积等。
 
  云质鲕粒灰岩同样表现为鲕粒富集,但鲕粒的完好度差,溶蚀性强所致,区别于与砂质和亮晶鲕粒灰岩中的不完整鲕粒有区别,有明显栉状胶结物。其主要分布在仙女洞组的下部和顶部。仙女洞组下部的云质鲕粒灰岩发育板状交错层理,同时具有砂质鲕粒灰岩、亮晶鲕粒灰岩和灰岩与砂岩互层,呈厚层状,并且哟低含量的陆源石英;仙女洞组顶部其整体为块状,无明显沉积构造发育,同时具有亮晶鲕粒灰岩、砂岩与泥岩互层岩相、泥晶云岩,其中的云化鲕粒白云岩化早于胶结物,表明其云化时间可能早于早期暴露的同生或准同生期。
 
  剖面发育的云质鲕粒灰岩,其形成时期海水循环可能被限制,其位于板状交错层理,或者双向交错层理上,位于亮晶鲕粒灰岩之上。经过分析认为其形成于高能鲕粒滩向陆一侧,其水体的能量受到限制;而沧浪铺组下段顶部发育的该岩相则可能是在局限环境中水体安静的地方。
 
  图5-2云质鲕粒灰岩
 
  4.2.3砂质鲕粒灰岩
 
  砂质鲕粒灰岩呈浅灰色至灰色,中厚层至块状,厚度在1~3m。鲕粒难以观察到,有明显的砂岩条带发育,多在2~6cm厚。镜下可观察到大量鲕粒,鲕粒呈圆球形。粒径较小,在120~400um之间,大概占岩石体积一半;鲕粒完好度差,圈层结构无法识别,大多被破坏后被方解石充填,个别鲕粒被云化;鲕粒间的胶结为方解石,约占20%;陆源石英细砂、粉砂和含量较高,占25~30%,并且部分具有撕裂状泥砾。发育板状交错层理和低角度交错层理。
 
  研究剖面中,砂质鲕粒灰岩中有板状交错层理发育,板状交错层理角度约为15°,其中低角度为3~5°,交错层大多砂岩条带平行。仙女洞组中广泛发育,部分有泥质条带夹于其中。
 
  其应该是在水动力力条件很高的环境中沉积,发育有大型交错层理。也受到了陆源的影响,因为其中陆源石英岩的含量较高,并且陆源影响具有间歇性,可从砂岩条带中得知。通过分析可知其大概是地台边缘沉积环境,同时受到高能水动力和陆源碎屑的影响。
 
  图5-3砂质鲕粒灰岩
 
  4.2.4砂岩与泥岩互层
 
  砂岩主要成分是含颗粒钙质砂岩和云质砂岩,泥岩的主要成分是钙质泥岩和云质泥岩。
 
  含颗粒钙质砂岩呈浅灰色至灰色,薄层至厚层状。颗粒大约占总体积的20%,主要是生物碎屑,其次则是鲕粒,粒径较小,颗粒间为重结晶灰泥。砂岩主要是石英细砂,磨圆和分选比较差。发育有水平层理、平行层理等,并有少量波状层理。云质砂岩呈灰绿色至灰色,薄层至中层状,砂岩约占65%,云泥基质填充余下部分。发育波纹层理,并且有泄水状构造,无生物痕迹。钙质泥岩呈灰色至深灰色,薄层,有些为夹层,有些则为互层。有断口呈贝壳状;泥质含量约占70%,石英粉砂30%,发育有水平层理、砂岩透镜体和砂纹层理。云质泥岩呈浅红至紫红色,薄到中层状;泥质含量约为80%,石英粉砂占10%左右,发育有缓波状层理以及泄水构造。
 
  钙质砂岩与泥岩互层主要是水平层理发育并有,缓波状层理,推测其处于低能水体环境,水流作用较小。生物痕迹多表明其沉积慢,泥岩含量多表明其为深水环境。仙女洞组顶部的砂岩与泥岩互层中没有泥砾,发育透镜体,可能为水道沉积环境。结合前人的成果加以分析,其应形成于较深的水体中,并且水体能量低。云质砂岩和云质泥岩的互层几乎平行,可得知水体环境的能量较低。而红色的云质砂泥岩则表明其沉积环境是氧化环境。水体循环受到阻碍后,生物无法正常迁徙与生活,所以该层中无生物痕迹。综上所述,其应该形成于局限台地,该台地水循环较差。
 
  图5-4砂岩与泥岩互层
 
  4.2.5泥晶白云岩
 
  泥晶白云岩主要成分是泥晶白云石,呈紫红色至浅红色,块状。其粒径小于0.005mm,几乎没有生物痕迹,结构较为均匀,具有微小的水平层理,其中含有介形虫。白云石含量约80%、泥质含量约为10%、陆源碎屑石英含量约为5~10%,发育有方解石填充的晶洞,有些为部分填充,有些为全部填充,并有部分云化的方解石。发育有石膏假晶,呈条状或针状,方解石充填其晶洞,并夹有灰绿色砂岩透镜体,没有明显的沉积构造。
 
  晶洞和石膏假晶表明其处于浅水环境中,并且含盐量高,环境的能量较低,经常暴露,水循环可能受到阻碍。其颜色也表明其处于氧化环境。综上分析,推测其可能在干旱的局限水体环境中形成。
 
  图5-5泥晶白云岩
 
  5.研究区古生物特征
 
  5.1生物地层特征
 
  沧浪铺组下段共分为两个组合带,下为Drepanuroides--Mayiella组合带,上为Pseudichangia damiaoensisPaokanmia组合带,两个组合带时限属于沧浪铺期。Drepanuroides--Mayiella组合带在研究区东缘数量较多,层位稳定,与云南东部沧浪铺组红井哨段相当,该生物带底界可作为沧浪铺阶的底界;而Pseudichangia damiaoensis-Paokannia组合带主要分布在研究区下段顶部,与Redlichia nanjianggensis共生,城口下寒武统鹰嘴岩组也有产出,该生物带顶界可作为沧浪铺阶的顶界。
 
  阎王碥组西河剖面中该组厚达227m,本组底部有一层紫红、灰绿色粉砂若互层的“标志层”,与下伏仙女洞组整合过渡。下部产的三叶虫Dre pamuroides sp.,Y iliange 1la nanzhengensis,Mayie 11a shaanxiensis,M.si chucnensi s等是沧浪铺期Dre panuroide s带中常见重要分子;上部产的Chengkouia C ylindrica,M etaredlichioides constrictus,M.yongxiensis等是Meta-red lichioides-Chengkouia带中的重要分子,其层位相当于沧浪铺组乌龙箐段的下部在此上还产有Palaeolenustingi,P.lantenoisi和M egapalaeolenus de prati,M.longis pins等分别属于Pa1aeolenus带和M egapalaeolenus带的重要分子。由此可见,西河剖面的阎王碥组自下而上可划分出Dre panuoides带、M etaredlichioides-Chengkouia带和Palaeolenus带以及Me gap-alaeolenus带,基本代表沧浪铺晚期沉积。福成朱家河剖面的阎王碥组厚约248m,地层组合特征与西河地区相同。该组中上部所产的三叶虫Paokannia angulata,P.micangshanensis,Pseudichangia damiaoensis,Sichuanole-nussp.等是沧浪铺期晚期Paokania-Sichuanolenus带中的重要分子。根据下伏仙女洞组的时限,该剖面阎王碥组下部虽未发现重要化石,但可推断该组下部应包括Dre panuroides带和Metaredlichioides--Chengkouio带。总之,阎王碥组大体相当于沧浪铺组上部的乌龙箐段。
 
  仙女洞组在西河剖面厚度可达150m左右,中上部古杯化石丰富,常见有Coscinocyathus lia-ngshuijingensis,Protopharetra sp.,Archaeofungia sp.,Ajacicyathussp.等,同时产有三叶虫Y iliangellina,Paramalugia,M etaredlichioides等。因为这些三叶虫均是滇东早寒武世沧浪铺早期的重要分子,上述古杯组合与凉水井古杯组合(袁克兴等,1980)无疑相当,而仙女洞组与滇东沧浪铺组红井哨段的时代亦应相当。福成剖面的仙女洞组厚约136m,岩性与西河剖面基本相同,但下部含古杯丰富,可形成礁。近底部产有三叶虫Xingzishania radiata,Eomalungia emeiensis,前者在镇巴高桥水井沱组下部与Hupeidiscus,Zhenbaspis共生;后者见于四川西部峨嵋九老洞组上段的Wutingaspis--Chaoaspis带中(李善姬等,1980),因此,福成的仙女洞组底界时限仍限于筇竹寺晚期为宜。然而该组主体应相当于沧浪铺早期。根据上述情况,仙女洞组底界从福成往北、往西有逐渐变高的趋势[[[]汪明洲,成汉钧.大巴山区寒武系的研究[J].西安地质学院学报,1989,11(4):1-9.
 
  ]]。
 
  5.2由古生物分析沉积环境
 
  5.2.1古杯生物
 
  古杯类具有石灰质多孔的并且常常是很精致的薄板状构造。在已知的各类生物化石中,古杯类显然是正处于精细研究阶段的最新的一-类。它们的骨骼对于世界各国的塞武纪沉积来说,几乎都可作乌非常重要的判定标能。就所产古杯类的生物分类单位如种、属及科的数量而言不算特别多的产地数以百计。由于古杯类幼年时代漂浮生活,因而每个幼虫阶段的个体,--边随着海水自由地移动--边发育,长出骨骼以后,受到增长着的身体比重的影响便沉落到海底,有的在海底上顺利地发育,有的则不能顺利生长。在能够顺利的发育情况下就生长成大大小小的生物礁或者形成广阔的古杯类的原野。据我们现在所知,到它们变成地质学上的遗物以后就成了下塞武系和部分中塞武系沉积岩层的粗成部分,这种沉积物主要见于地槽型发展的地区,在陆台型地区比较稀少[[[]А.Г.沃罗格金,郝诒纯.古杯类及其地层学意义[J].古生物学报,1957(02):3-51+183-224.
 
  ]]。
 
  在仙女洞组有许多灰泥丘发育,其中有大量的古杯生物痕迹。古杯在该层段大量繁殖,并且无除微生物藻外的其他生物痕迹。
 
  图5-1与图5-2古杯化石
 
  5.2.2微生物藻
 
  藻类有的成为生物丘或生物层的主体,有的与其他生物(如珊瑚)一起组成生物丘。藻类主要有表附藻(Epiphyton)、肾行藻(Renalcis)、绒毛藻(Trichophyton)、阿加卡藻(Ajakmajsoria)、管孔藻(Salenopora)和基座藻(Hedstroemia)及叠层石(Stromatalite),它们与珊瑚、层孔虫一起障积灰泥形成生物丘。
 
  绒毛藻与表附藻均可障积灰泥形成障积岩,但这些藻类枝干比较纤细,只能在水动力条件较弱的环境下生存,不适宜在高能带生活。但它们可以适应较浑浊的水体。肾行藻的藻体较微小,可以障积灰泥,与其他藻类一起组成障积岩,有时也分布在床板珊瑚周围,与珊瑚共同障积灰泥。叠层石是由蓝绿藻粘结灰泥而形成的,一般分布在生物礁或生物丘的底部。紧靠礁基底的砂、砾屑滩,他们覆盖在砂、砾屑滩上,可以增加基底的坚固性,为需要在坚硬底质上生长的生物(如珊瑚、层孔虫等)创造了条件。有些珊瑚周边被蓝绿藻包围,起到了增强珊瑚抗浪能力的作用。此外,它还和其他钙藻一起在砾屑滩上粘结灰泥,组成一个个小丘[[[]王文之,杨跃明,文龙等.微生物碳酸盐岩沉积特征研究--以四川盆地高磨地区灯影组为例[J].中国地质,2016,000(001):306-318.
 
  ]]。
 
  仙女洞组中有大量的台缘藻丘发育,主要为微生物藻营造。
 
  6.沉积相划分方案及沉积相特征
 
  6.1沉积相划分
 
  通过对沧浪铺组的岩性与古生物以及沉积背景的研究,将其划分为如下沉积体系。
 
  表6-1沉积相划分
 
  沉积相沉积亚相沉积亚相主要分布层位
 
  三角洲三角洲平原沧浪铺组下段阎王碥组下部
 
  三角洲前缘沧浪铺组下段阎王碥组中部
 
  前三角洲沧浪铺组下段阎王碥组上部
 
  碳酸盐台地浅水路棚陆棚边缘礁沧浪铺组上段仙女洞组上部
 
  陆棚边缘鲕粒滩沧浪铺组上段仙女洞组下部
 
  图6-1阎王碥与仙女洞组横向对比图(据参考文献[3])
 
  图6-2宝龙1井沧浪铺组综合相序图[[[]彭军,褚江天,陈友莲等.四川盆地高石梯——磨溪地区下寒武统沧浪铺组沉积特征[J].岩性油气藏,2020:186.13
 
  ]]
 
  6.2沉积相特征
 
  6.2.1三角洲平原
 
  三角洲平原相是三角洲相沉积亚类型之一。三角洲平原是三角洲的陆上沉积部分,河流大量分叉地方是它与河流系统的分界处。这一地带沉积环境多样,变化较大,沉积物类型也很多,有支流河道沉积、天然堤沉积、决口扇沉积以及牛轭湖、沼泽、湖泊、支流间海湾等沉积。常由砂岩、粉砂岩、泥岩和泥炭、褐煤等组成交替层,其典型沉积物是分流河道砂质沉积和沼泽泥炭、褐煤沉积,两者的共生是三角洲平原沉积的典型特征。
 
  阎王碥组下部为三角洲平原相,其岩性为灰色中厚层中粗粒岩屑砂岩,含砾粗粒岩屑砂岩。砂岩中见槽状交错层理,板状交错层理及底冲刷层理。
 
  图6-2沧浪铺组下段阎王碥组基本层序
 
  a.泥砾岩;b.泥岩;C.砂岩;d.含砾砂岩;e.砾岩;f.粉砂质泥岩。
 
  ①局部底冲刷;②虫迹;③斜层理;④水平层理(来自于参考文献[3])
 
  6.2.2三角洲前缘
 
  三角洲前缘相是三角洲相沉积亚相类型之一。三角洲前缘亚相为水下部分。三角洲前缘围绕三角洲平原的边缘伸向海洋或湖,位于海(湖)平面和浪基面之间,呈环带分布。三角洲前缘一般是三角洲最活跃的沉积中心,由于它位于海岸线地带,河流带入的沉积物迅速的堆积在这里,并经过海洋作用的再改造、再分配,形成分选好、成分纯净的砂质沉积物集中带,沉积物中平均含沙量高达75%以上,泥质和有机质极少,是油气良好的储集体。
 
  三角洲前缘又可细分为水下分流河道、分流间湾、水下天然堤、分流河口砂坝、远砂坝及三角洲前缘席状砂。
 
  阎王碥组中部为三角洲前缘相,其岩性主要为灰-浅灰色中层夹厚层中-细粒岩屑石英砂夹粉砂岩。发育平行层理,斜层理和波痕。
 
  6.2.3前三角洲
 
  前三角洲位于三角洲前缘更向海(湖)的地带,与三角洲前缘的分界线大致在正常天气下的波基面附近,基本不受浅水波浪的干扰。河流携带的悬浮质绝大部分沉积在这里,沉积速率较快,形成向海盆底部缓慢倾斜的、范围广阔而平坦的泥质海底。沉积构造不发育,基本上是水平纹层,偶见透镜状层理。其中发育生物扰动构造和潜穴。滨外地区这一地带的沉积物主要是黏土和细的粉砂,特大洪水期间可能会有细砂沉积,但数量很少,泥质沉积物中富含有机质,呈暗色,埋藏速度快,还原环境,有利于转化为油气,是良好的生油层。它在泥质含量高的大河三角洲中,它是厚度大、分布广的相带。再向前方和三角洲两侧,则变为陆架(或深湖)沉积。海相三角洲中,前三角洲向盆地过渡为浅海陆架泥质沉积,二者的界线很难区分,一般可以狭盐度生物大量出现为标志,表明已从三角洲半咸水海域向正常盐度水域过渡。
 
  阎王碥组上部为前三角洲相,其岩性为灰和灰绿色粉砂泥岩,泥质粉砂岩夹粉细砂岩条带。发育波纹层理和水平层理。见生物遗迹化石,主要为三叶虫。
 
  图6-3南江——沙滩剖面阎王碥组相序图
 
  6.2.4浅水陆棚
 
  波浪和海流是浅水陆棚相沉积中的水动力,并且有较平坦的地形。在浅海沉积中,靠近岸边的地方拥有充足的阳光和氧分,并且水循环很好,所以生物会在此大量繁殖。远岸与近岸则不同,部分地区水较深,循环差,并且缺少氧气,遇风暴时才可大量沉积。
 
  浅水陆棚相主要沉积有粉砂,砂和泥,很少有砾石,碳酸盐岩也有可能大量发育,如本文中仙女洞组则是如此。其有水平层理,浪成波痕和交错层理发育,生物主要为海相生物,并且易于保存,可形成生物礁。本文中仙女洞组的古杯生物与微生物藻就大量发育成藻丘及古杯丘。
 
  仙女洞组的浅水陆棚相可分为陆棚边缘礁和陆棚边缘鲕粒滩相,其中仙女洞组下部为陆棚边缘鲕粒滩,上部为陆棚边缘礁。其主要受海水入侵形成的碳酸盐台地影响,并且随陆地抬升后,海水逐渐退去,鲕粒大量发育,所以形成了该沉积相。其岩性主要为灰色中厚层状生屑鲕粒灰岩,底部见生屑和砂质,往上灰岩中可见较多的古杯礁生物,多呈杯状或锥状。礁滩相灰岩中见大型交错层理和羽状层理。
 
  图6-4碳酸盐台地相序图(来自参考文献[9])
 
  图6-5南郑福成剖面仙女洞组相序图
 
  图6-6浅海陆棚相测井曲线图(据参考文献[13])
 
  6.3沉积相模式分析
 
  沉积相模式是以相序递变规律为基础,以现代沉积环境和沉积物理特征的研究为依据,从大量的研究实例中,对沉积相的发育的演化加以高度的概括,归纳出带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。通过对沉积相岩石学标志,沉积相特征的分析,结合前人研究成果,总结出川北寒武系沧浪铺组具有浅水陆棚-滨岸-三角洲沉积模式。
 
  在早寒武系初期,海水入侵导致四川盆地整体位于海洋陆棚环境,此时仙女洞组与筇竹寺组的沉积模式相同,均为浅水陆棚-滨岸模式。随后在沧浪铺组早-中期,海平面下降后,部分地区形成浅滩。同时受绵阳-长宁拉张槽的遮挡作用影响,仙女洞组的的陆源碎屑岩减少。随后在沧浪铺组中-晚期,海水再次入侵,使川北地区整体位于碳酸盐台地环境。随后古陆抬升,海水持续由西向东退去,海岸线向东推移,古陆地北部明显抬升,形成一定规模的地形高差,古陆受强烈剥蚀,在边缘地区发育有冲积扇,沉积形成了扇三角洲阎王碥组地层,为滨岸-三角洲沉积模式。
 
  图6-7沧浪铺组沉积模式示意图(据参考文献[13])
 
  6.4沉积相在勘探中的意义
 
  通过对沉积相的研究,了解其岩石学特征,并结合地球物理化学,测井,地震等方面的研究,可以推出地层的沉积环境与沉积模式。再通过进一步对岩性和地层覆盖情况的研究,可以知道地层在构成生储盖体系中的作用,了解其生油,储油或油气运移的能力等,为今后油气的勘探打下坚实的基础。
 
  通过对沧浪铺组沉积相的研究分析知道,下段阎王碥组主要为三角洲平原,三角洲前缘和前三角洲沉积,而上段仙女洞组为陆棚边缘礁相和陆棚边缘鲕粒滩。其沉积环境为陆相和浅水沉积环境,水动力较小,有利于连续而致密的沉积。
 
  除此之外,阎王碥的主要岩石为砂岩和含砾砂岩,含少量的泥岩和泥晶白云岩。岩石的分选较好,粒度较大,有利于油气的储集。而仙女洞组主要为亮晶鲕粒灰岩,含少量云质鲕粒灰岩和砂质鲕粒灰岩,但其由于古生物数量极多,发育有古杯丘和藻丘等生物礁,同样为油气的储集提供了良好的条件。
 
  综上所述,通过对沧浪铺组沉积相的研究分析,可以确定川北寒武系沧浪铺组是油气良好的储层。


知网查重福礼


微信扫码关注公众号登录

x
客服QQ 返回顶部