川東地區長興組臺地內生物礁沉積特征研究

李世臨，馮青平，張文濟，廖 軍，蔡家蘭，陸秀林

（中國石油西南油氣田分公司，重慶江北400021）

1 概況

生物礁油氣藏儲量約占世界油氣探明儲量的10%，具有豐度大、產能高的特點，一直倍受國內外勘探家們的重視。國外生物礁研究起源于18世紀末到19世紀初，20世紀20 年代，由于在生物礁中發現了大量的油氣（1916在墨西哥黃金帶內的阿蘇爾4號井鉆獲的日產原油高達35 620 t，我國于20世紀90年代初于珠江口盆地珠一坳陷流花4-1井鉆獲的中新世生物礁油藏日產原油也曾高達萬噸以上），生物礁的研究普遍受到重視，特別是生物礁油氣藏的有關研究成果大量涌現［1-17］。

中國古生代海相碳酸鹽巖地層生物礁發育非常廣泛，但生物礁相的油、氣藏較為少見，目前主要在四川盆地東、東北部上二疊統長興組發現了一系列生物礁氣藏［1-7］。而目前所發現的臺地內生物礁，大多為兼探所獲，近幾年進行了一系列的臺緣生物礁的勘探，并取得了一定的認識，但是對臺地內生物礁很少開展系統的研究。本文主要通過野外露頭、巖心、錄井資料，對川東地區臺地內生物礁的巖石學特征、沉積相特征、發育規模、沉積模式及分布規律進行了研究，為川東地區長興組臺地生物礁氣藏的勘探開發提供更為可靠的地質依據。

川東地區長興組以開闊臺地沉積相為主，生物礁主要發育在臺地邊緣和臺地內部相對隆起的部位。川東地區目前已發現黃龍、天東、鐵山、七里、梁平、云安、馬槽壩、龍崗、高峰場、雙龍、臥龍河、板東、大池干、龍駒壩、廣安等地下和大巴山前緣、華鎣山、老龍洞等地表的長興組生物礁（圖1）。在地面礁體中，臺地邊緣礁以宣漢盤龍洞和利川見天壩生物礁最具特色，臺內點礁以澗水溝和老龍洞生物礁最具特色［8-10］。

圖1 研究區地理位置及部分野外露頭、沉積相帶

2 臺地內生物礁巖石學及沉積相特征

通過大量的野外剖面觀察、系統的鉆井巖心觀察及室內鏡下薄片鑒定分析，川東地區長興組臺地內生物礁巖性主要為泥晶海綿礁灰巖［11］，礁體多由障積巖組成，造礁生物以囊狀海綿、串珠狀海綿為主，附礁生物以棘屑、腕足、腹足、有孔蟲為主，造礁生物間以灰泥充填為主，少量生屑充填。礁體無礁前礁后之分，礁體即為礁核，單個礁體發育厚度薄，以0.1～1.0m 為主。

臺地內生物礁多為點狀分布（圖2），單體點狀礁的沉積微相特征以澗水溝長興組生物礁地表剖面為例，可劃分出礁基、礁核、礁坪諸亞相，其中礁基主要由生物碎屑灘組成，是生物礁的生長基座，礁核是形成生物礁抗浪塊體的主體部分，主要由障積礁組成，少量骨架礁和粘結礁。

圖2 研究區生物礁分布

礁基亞相：為生物礁生長的基座，主要由生屑灘微相組成。巖性特征主要為深灰色、灰褐色生物屑灰巖、藻屑灰巖，生物碎屑包括棘皮、蜓、瓣鰓、有孔蟲、藻類、介形蟲、骨針、鈣球、苔蘚蟲、管殼石等。

礁核亞相：障積礁主要由淺灰色塊狀海綿礁灰巖，夾淺灰色亮晶砂屑生物屑灰巖，造礁生物主要為海綿，部分為苔蘚蟲和水螅，大多數呈垂直或斜交層面的生長形態特征，形成障積礁，局部地區發育骨架礁和粘結礁。

礁坪亞相：礁坪是指低潮時部分或全部出露的由死亡的生物礁巖組成的寬曠平地，水深1～2 m，沉積物主要來自前方被波浪打碎的礁屑，但可含有豐富的原地固著生長的造礁生物，以及各種生物碎屑。

3 典型臺地內生物礁沉積學特征

在華鎣市東北華鎣山的高頂山背斜上，二疊統傾末端有數個長興組生物礁出露地表。老龍洞生物礁于1983 年由西南石油學院強子同教授最先發現［13］，出露寬度接近2 km，相帶分布對稱。過老龍洞生物礁礁核的長興組剖面厚178 m，礁核厚40 m，顯示一個大的旋回，礁體于長興組第二段開始發育，下部是由棘屑、腕足屑、藻屑及有孔蟲等組成的生屑灘，往上過渡為以串管海綿為主的障積巖。礁核相的主體是由各種海綿、水螅以及苔蘚蟲、管殼石、硬海綿、古石孔藻等組成的海綿障積巖、粘結-障積巖，最上以礁頂的潮坪沉積與飛仙關組黃灰色薄層鈣質泥巖過渡。礁核相灰巖的原生孔隙都已被灰泥或多期膠結物充填。顆粒灰巖主要發育在礁基，有斑狀白云石化［13-15］，孔隙發育較差。

澗水溝生物礁出露最全（圖3），礁體出露長度700 m 左右，礁核相厚度最厚的地方約120 m，在橫向展布上，礁核厚度變化較大，過礁體核部的長興組剖面厚大于135 m，而距礁體1 km 左右的非礁相長興組剖面厚度僅厚83 m。由于礁體的存在，在野外可以明顯地看到由它引起的沉積地貌的隆起和被上覆飛仙關組披覆的沉積現象。

澗水溝生物礁相灰巖的巖石學特征與老龍洞等生物礁基本相同，造礁生物組合特征也十分一致，其沉積相帶的分布也是對稱的。在縱向上表現出兩個顆粒巖-障積巖-骨架巖組成的成礁旋回。下成礁旋回的頂部有因暴露而受到大氣淡水溶蝕的洞穴。上成礁旋回頂部有厚約7 m 的飛仙關組的藻紋泥晶云巖沉積。其灘相顆粒巖較為發育，特別是第二成礁旋回的棘屑顆粒巖，它從礁核一直延伸到兩翼。兩個成礁旋回的灘局部都有白云石化，但總體上并不強烈。在礁核中一些溶洞、裂縫中充填的滲流粉砂級碎屑物，白云石化強烈，有的晶間孔發育且晶間孔中充填有瀝青，在剖面巖石中發現了64個充填有瀝青的巖石孔隙發育點。

4 生物礁沉積模式

生物礁的形成和發展與成礁期古構造（特別是同生斷裂）及古地理格架有密切的制約關系［16］，結合本區長興組生物礁時空展布特點及其與古構造、古地理的制約關系，針對隱伏礁體及礁型油氣藏的預測，長興組生物礁沉積模式如圖4。

階梯式斷陷使臺地邊緣逐步后退，發育多條成熟的臺緣堤礁或鏈狀堤礁帶；在臺緣隆起后方發育不成熟的或半成熟的臺內點礁。晚二疊世沉積前，川黔運動或峨眉地裂運動使臺地邊緣的某些基底斷裂（七躍山及方斗山斷裂）處于持續活動狀態，臺地內部也可能有由次級斷裂造成的局部隆起，它們對川東-鄂西的古地理格架起了重要控制作用。

圖3 華鎣澗水溝臺內丘礁剖面

晚二疊世早期，本區為一陸緣碳酸鹽緩坡，水體介質條件及生物（造礁及復礁生物）的分異度均不具備成礁條件。長興初期海水向陸侵進，盆地的相對沉陷使臺地邊緣変陡，適宜的介質條件及繁殖的造礁生物與附礁生物使臺地邊緣的個別地段發育不成熟的點礁，它們與礁間的碎屑灘組成陸棚的鑲邊。隨著盆地下陷，海水向陸侵進（P2ch），臺地邊緣逐漸后移，形成新的臺緣鑲邊。而在老的臺地邊緣，由于相對海平面上升，部分點礁將被淹沒而死亡（如彭水）；而另外一些點礁（如利川吳家灣）則因為某些有利條件而得以繼續向上營造。臺地邊緣礁體迎著風浪生長，抗浪能力強，養料豐富，能形成堅固的格架；加之發育時間長，故多發育為成熟的堤礁或鏈狀堤礁。

由于海水向陸侵進，臺地邊緣后退，在老的臺緣后方的合適地帶（如同生斷裂活動）又將形成新的臺地邊緣。在新的臺地邊緣上的合適地段（如豐都太運），上述演化過程由臺緣點礁到臺緣堤礁重復出現。

長興末期，臺地邊緣礁體被相對海平面的持續上升所淹沒而停止發育，但適合成礁的海水可漫過臺地邊緣隆起進入臺地內部，在某些微地貌隆起上也可以成礁，但由于發育時間短，成礁層位高，且成礁物質分散在廣闊的陸棚瀉湖內，因而只能形成不成熟或半成熟的臺內點礁。

圖4 川東地區生物礁形成模式

5 川東長興組臺內生物礁分布規律

臺內礁多為規模較小的點礁，部分為具有一定發育規模的丘礁，多由障積巖和粘結巖組成，如板東丘礁群、老龍洞丘礁群和臥龍河丘礁群等，大多數發育于長2中期［12］。川中華鎣山地區的地表露頭此類礁也普遍發育，以天池鎮澗水溝丘礁為代表。另外在井下也有普遍發育，如板東4、廣3、淶1、雙15、雙18、臥117、臥118、臥061-1、馬槽2、張23、池37等。臺內生物礁中的主要造礁生物以囊狀和串珠狀海綿為主，沒有或很少柱狀海綿，代表低能弱動蕩的淺海沉積環境，造礁生物豐度也明顯低，礁體的發育規模小，分布范圍一般都小于1 km2。

6 結論

（1）川東地區生物礁巖性主要為泥晶海綿礁灰巖，礁體多由障積巖組成，造礁生物以囊狀海綿、串珠狀海綿為主，附礁生物以棘屑、腕足、腹足、有孔蟲為主，造礁生物間充填灰泥及生屑。

（2）川東地區臺內生物礁相可劃分出礁基、礁核、礁坪諸亞相，其中礁基主要由生物碎屑灘組成，礁核主要由障積礁組成，礁坪富含各種生物碎屑。

（3）澗水溝生物礁相灰巖的巖石學特征與老龍洞等生物礁基本相同，造礁生物組合特征也十分一致，其沉積相帶的分布對稱。在縱向上表現出兩個顆粒巖-障積巖-骨架巖組成的成礁旋回。其灘相顆粒巖較為發育，白云石化不強烈。礁核白云石化強烈，有的晶間孔發育且晶間孔中充填有瀝青。

（4）川東地區長興組臺內生物礁成礁時間短，多為不成熟或半成熟的臺內點礁。

（5）長興組臺內礁多為規模較小的點礁，部分為具有一定發育規模的丘礁，多由障積巖和粘結巖組成，大多數發育于長2中期。礁體分布范圍一般都小于1 km2。

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