順北地區中-下奧陶統英安巖特征及地質意義

(中石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

順北地區自2013年在SHB1井奧陶系7000m以下發現油氣以來[1]，該區多口井獲得高產工業油氣流，證實為油氣富集區(見圖1)。近期，在中-下奧陶統鷹山組底部發現有英安巖，該井段硅質含量異常，掉塊頻繁，嚴重影響鉆井工程進度，而先前文獻[2]僅有塔里木盆地東河12井相當層位有玄武巖發現的報道。

圖1 研究區構造區劃及位置圖

早期的研究表明，火山巖在油氣成藏早期，火山活動熱源有利于有機物轉化為烴類，并為油氣運移提供動力[3]。在油氣運移過程中，火成巖可以作為儲集層，在有利蓋層-圈閉配合下，形成大油氣田[4]。英安巖是一種中酸性噴出巖，SiO2質量分數一般大于53%，在碳酸鹽巖儲集層中與英安巖有關的研究僅限于構造環境解析[5，6]和巖石學特征[7，8]，而對于油氣勘探的意義研究較少。Bayliss等[9]對火成巖熱液等富硅流體與圍巖的相互作用進行了研究，獲得了蒙脫石形成的化學條件；洪才均等[10]研究認為，硅質熱液與碳酸鹽巖相互作用能夠形成硅質巖；李映濤等[11]報道了在鉆井巖心碳酸鹽巖裂縫壁形成了顯晶質石英礦物；金之鈞等[12]研究認為，熱液與碳酸鹽巖發生溶蝕作用形成溶蝕孔洞，生成黏土礦物，并形成晶間孔隙，改善碳酸鹽巖儲集性能；王小林等[13]用富硅流體與白云巖反應，獲得了滑石礦物。筆者對英安巖在油氣勘探中的意義及其對碳酸鹽巖儲集層的改造作用原理進行了探討。

1 區域地質概況

順北地區構造上位于順托果勒低隆起北部順北緩坡，西鄰阿瓦提凹陷，東望滿加爾坳陷(見圖1)。受加里東、海西、印支-燕山、喜山等多期構造運動影響[14]，該區發育北北東向和北北西向走滑斷裂，尤以加里東中期及海西晚期斷裂活動較強。區內整體缺失侏羅系、志留系、泥盆系，白堊系也有不同程度的缺失。二疊系鉆遇厚層英安巖或厚層英安巖與頂底為薄層玄武巖的組合，厚度多為200～500m，志留系、上奧陶統鉆遇薄層輝綠巖侵入體，而在SHBY1井中-下奧陶統內幕目前認為是整合接觸關系，但在其8450m位置鉆遇了英安巖(見圖2)，在區內尚屬首次。

2 英安巖薄片特征及地震剖面特征

SHBY1井二疊系火成巖段厚度為350m，自下而上依次為灰黑色玄武巖29m，灰色凝灰質泥巖52m，深灰色英安巖245m和棕褐色英安巖24m，而在志留系和上奧陶統均未鉆遇輝綠巖。

表1 SHBY1井中-下奧陶統英安巖樣品巖石薄片特征

SHBY1井中-下奧陶統火成巖樣品具有典型的英安巖特征：斑狀結構，基質由長英質組成，體積分數在80%以上，斑晶由長石、輝石、石英等組成，斑晶體積分數5%～15%，副礦物為磁鐵礦，體積分數<1%。圍巖有灰巖和中-細晶白云巖，其中白云巖中白云石體積分數為65%～95%，方解石體積分數為5%～35%，白云石多呈半自形，部分白云石邊緣發生去白云石化作用，而灰巖為白云石化泥晶灰巖，方解石體積分數為65%，白云石體積分數為35%，白云石半自形、他形細晶粒狀。

在SHBY1井地震剖面(見圖4)上，英安巖出現8450m附近，該段元素錄井硅質質量分數突然增加。過井“十字”地震剖面顯示同相軸為斷續強軸，局部有同相軸明顯錯斷，有別于連續同相軸地震反射特征，同時AFE(自動斷層提取)屬性平面圖顯示在井口與井底之間靠近井底位置有斷裂(見圖4右下角小圖，紅虛線所示)，圖2中測井曲線顯示在8420m處有明顯井徑擴徑，地震解釋和測井曲線特征結合，說明在該位置附近有斷裂發育，還異常地震反射體與斷裂有關，但由于掉塊頻繁，沒有取心。異常地震反射體縱向上厚約300m，振幅變化率屬性平面圖顯示其長寬分別為1020m和810m。

3 地質意義初步探討

3.1 火成巖與盆地熱事件有關

陳漢林等[2]通過對40Ar/39Ar研究發現，塔里木盆地在震旦紀-寒武紀、奧陶紀、早二疊世、白堊紀發生過4期重要地質熱事件，其中位于東河12井的一套伊丁石化橄欖玄武巖的K-Ar年齡測定為(488.5±9.3)Ma，相當于中-下奧陶統，被下奧陶統白云巖所覆蓋。此外，鉆井資料也證實發生于海西晚期的二疊紀火山活動在整個塔里木盆地廣泛存在。

圖3 SHBY1井奧陶系8415～8456m巖屑薄片照片

圖4 SHBY1井英安巖地震剖面特征

圖5 過SHBY1、SHBP1井地震剖面(剖面位置見圖1)

3.2 熱液對碳酸鹽巖儲集層的影響

富硅質巖漿熱液沿斷裂及裂縫進入碳酸鹽巖，與圍巖發生水巖反應，交代碳酸鹽巖，形成殘余原巖結構組分的硅質巖[10]或硅質脈[15]。據李映濤等[11]研究，在塔里木盆地順南地區順南4井發現有2～4cm顯晶質石英礦物和大量分布在斷裂面上石英顆粒。巖漿作用過程中分異大量熱液流體，將接觸面附近的地層爐體加熱改造成熱液流體，奧陶系碳酸鹽巖在熱液溶蝕作用下會產生大量微小溶蝕孔洞，改善儲層物性，同時巖漿與碳酸鹽巖會發生復雜化學反應，生成黏土礦物，可以形成一些晶間孔隙，改善儲集層物性[12]。據王小林等[13]對白云石與富硅流體的研究發現，白云石與富硅流體反應會生成富鎂硅酸鹽礦物滑石，而據Bayliss等[9]在1971年的研究，Al3+、K+的存在或富集會促使碳酸鹽巖與含硅熱液反應形成蒙脫石及其他黏土礦物。

SHBP1井8450.75m采集有樣品，在掃描電鏡下，可見白云石、石英、伊利石、伊-蒙混層等礦物共生(見圖6)，蒙脫石可能是白云石與硅質熱液發生化學反應形成，反應過程中，伴隨著白云石局部去白云石化。蒙脫石隨著埋深的增加、溫度升高，在富集K+、Al3+的環境下脫水，并且K+進入晶層形成伊-蒙混層，最后形成伊利石[16，17]以及其他黏土礦物，如綠泥石。掃描電鏡圖中可見晶體間存在一些孔隙空間，在深埋藏下，這些晶間孔隙富集到一定程度，對于油氣勘探也是具有意義的。

4 結論

1)SHBY1井中-下奧陶統英安巖出現位置位于斷裂附近，地震響應特征為“短板狀”強振幅，并且與其上100m左右的“串珠狀”地震反射特征截止面有一定的關聯，推測該地震截止面為不整合面，地質歷史上可能存在短期暴露。

2)與英安巖有關的富硅流體與白云石發生化學反應，可形成蒙脫石，而蒙脫石在富含Al3+、K+等情況下，可形成伊-蒙混層，進而形成伊利石，礦物體積由片狀縮小為纖維狀，形成晶間孔隙，可以作為油氣賦存的儲集體。