礁滩体与建设性成岩作用.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.第16卷 第1期2009年1月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)Earth Science Frontiers(China University of Geosciences,Beijing;Peking University)Vol.16 No.1Jan.2009收稿日期:2008209225;修回日期:2008211217基金项目:国家重点基础研究发展计划“973”项目(2007CB209502)作者简介:张宝民(1956),男,高级工程师,主要从事海相烃源岩有机相和沉积储层及油气地质综合研究。E2mail:zbm petrochi2na1com1cn礁滩体与建设性成岩作用张宝民1,刘静江2,边立曾3,申银民2,贾进华1,张立平1,曹 宏1,杨晓萍111 中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心,北京10008321 中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆 库尔勒84100031 南京大学 地球科学系,江苏 南京210093Zhang Baomin1,Liu Jingjiang2,Bian Lizeng3,Shen Yinmin2,Jia Jinhua1,Zhang Liping1,Cao Hong1,Yang Xiaoping111Research Institute ofPetroleum Exploration&Development,PetroChina,Beijing100083,China21Research Institute ofPetroleum Exploration and Development,Tarim Oilf ield Company,PetroChina,Korla841000,China31Department of Earth Science,N anjing University,N anjing210093,ChinaZhang Baomin,Liu Jingjiang,Bian Lizeng,et al1Reef2banks and reservoir2constructive diagenesis.Earth Science Frontiers,2009,16(1):2702289Abstract:Reefs,reef2mounds and lime mud mounds are all carbonate buildups,and the reefs and banks are im2portant targets for petroleum exploration1The reefs,banks and mounds should be divided from each other notonly in theory,but also in exploration practice,because of so many differences in sedimentary compositions,fabrics,environments,distribution in time and space,and the characteristics of petroleum geology1If the orig2inal reef or bank itself was fine reservoir rocks,then it would become a better reservoir after the reservoir2con2structive diagenesis1The formation of a high quality carbonate reservoir is controlled by two factors:the sedi2mentary microfacies and the reservoir2constructive diagenesis1The first is the basis for the formation of a highquality reservoir,and with the high energy reef2bank facies as the best;the latter includes the cataclasis,thedolomitization and the karstification1The dolomitization and karstification are the best for the formation of ahigh quality reservoir1The karstification has the widest distribution,profoundest effect,and plays a vital rolein the high quality reservoir forming1The karst types are quite rich in the limestone reef or bank reservoir,in2cluding synsedimentary karst,pene2sedimentary karst,supergene karst and hydrothermal karst,and so doesthe dolomitization reef or bank reservoir1The formation mechanism of synsedimentary karst and pene2sedimen2tary karst is related to the short time exposing and leaching of the cyclical high2frequency shallow2upward se2quence when the reefs or banks are forming1The supergene karst is controlled by the exposing and leaching oftertiary cyclic sequence type I interface after the reefs or banks forming1Thus,there developed a great deal ofsecondary corrosion pores,corrosion fractures and huge caves besides some original pores remained in the reefand bank reservoir1Scarcely there are any original effective pores in reef2mounds and lime mud mounds,espe2cially in senkes among mounds,but secondary pores could be formed by karstification,and there would likelydevelop source rocks with high organic abundance1Key words:reefs;reef2mounds;lime mud mounds;banks;karstification;cataclasis;dolomitization;synsedi2mentary karst;pene2sedimentary karst;supergene karst 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)271摘 要:礁、礁丘、丘同属碳酸盐建隆,礁、滩是重要勘探目的层。但各自在沉积组分、组构、环境和时空分布,以及油气地质条件上迥然不同,因而无论从理论还是勘探实践上,都有必要将其各成体系划分开来。礁滩自身为好储集岩,当建设性成岩作用叠加后可形成好的储层。碳酸盐岩优质储层形成,主要受沉积微相与建设性成岩作用两大因素控制。前者是基础,并以高能的礁滩相带为最好;后者主要包括破裂、白云石化和溶蚀三大类,并以白云石化或溶蚀为最优,其中的溶蚀分布最广泛、影响最深刻而对优质储层形成起决定性作用。礁滩储层中的古岩溶类型最为丰富多彩,包括同生期、准同生期、表生期和埋藏期热流体岩溶的所有类型,白云岩化礁滩体也不例外。其中,同生2准同生期岩溶的形成机制与礁滩沉积时高频层序旋回向上变浅序列的短暂暴露淋溶有关,表生期岩溶则受控于礁滩沉积后三级层序旋回 型界面的暴露淋溶。由此,导致礁滩储层中除了可以也是(碳酸盐岩中)唯一保存原生孔隙外,还发育了次生溶蚀孔洞缝和大型溶洞。礁丘、灰泥丘尤其是丘间洼地中发育高有机质丰度烃源岩;它们自身没有有效的原生孔隙,但岩溶作用可以形成次生孔隙。关键词:生物礁;礁丘;灰泥丘;滩;岩溶作用;破裂作用;白云石化作用;同生期岩溶;准同生期岩溶;表生期岩溶中图分类号:P6181130121;P5881245 文献标志码:A 文章编号:100522321(2009)01202702200 引言海相碳酸盐岩是油气勘探的重要领域,其中在礁滩相带油气最富集。由于礁滩尤其是生物礁中蕴藏了丰富的油气,特别是20世纪初叶至中叶,美国、墨西哥、伊朗、利比亚10口日产万吨油井的发现(详见后述)122,更加激发了人们的研究热情,由此使20世纪成为国外碳酸盐岩研究快速发展、认识突飞猛进、成果浩如烟海和油气勘探大发现的时期。受这一研究热潮及其成果的推动和启发,中国碳酸盐岩尤其是礁滩研究自1970年代至今也取得了迅猛的发展,其成果也是不胜枚举,仅公开发表的论文就达400余篇。其中,1996年川东北上三叠统飞仙关组鲕滩白云岩气藏和塔中 号带上奥陶统良里塔格组台缘礁滩油气藏的同时发现,以及其后川东北罗家寨、渡口河、铁山坡和普光、龙岗大气田及塔中I号带大油气田的发现,进一步推动了研究工作进展3212。礁一词源于挪威语rif,其含义是脊,航海家称为礁。由于突兀于海底之上的岩石脊多由珊瑚和红藻等生物造成,故地质学家借用了这一术语并经演绎而成生物礁(reef,organic reef,organic frame2work reef)的专用术语13214。其研究历史悠久,迄今已有200余年,几乎所有的著名地质学家、古生物生态学家、岩石学家、沉积学家和石油勘探家都被卷入到这一研究中,至今仍方兴未艾15234。而且,在生物礁研究过程中,并与之对比的基础上才出现了滩(bank)的概念19。灰泥丘(mud mound,lime mud mounds,car2bonate mounds,organic mounds),钱宪和称之为微晶丘(micrite mound)35,其成因是非常令人感兴趣的问题,因而在生物礁研究的同时也得到了广泛的关注和深入研究36。例如,美国新墨西哥州密西西比纪厚度超过106 m、由不含大化石的泥屑灰岩所组成的高大灰泥丘曾被详细研究和描述37;泥丘中的层状晶洞(stromatactis)被认为是由宽晶交代的一种未知的造架生物19,或者可能是微生物成因的,并发现泥丘中微生物成因的平底晶洞构造构成了与宏观造礁生物相似的抗浪构造,证实了微生物在灰泥丘形成、演化中的重要作用38;之后的大量实际资料进一步论证了灰泥丘中微生物成岩与造架作用35。但是,灰泥丘术语的首次广泛使用,并用来描述以灰泥为主的碳酸盐建隆、岩隆(buildup,bioconstruction),还是在Wilson(1975)的 Carbon2ate Facies in Geologic History 专著中27。20年后,Monty等(1995)编 著 了Carbonate Mud2mounds:Their Origin and Evolution 研究专辑,较系统总结了灰泥丘成因理论及时空分布方面的研究进展36。中国灰泥丘复合体的系统研究始于江西玉山鸡头山上奥陶统三衢山组426,其研究成果又指导了塔里木盆地上奥陶统良里塔格组生物礁、灰泥丘的研究和当时的油气勘探7。尽管如此,中国灰泥丘的研究程度仍然是较低的,公开发表的论文迄今也不过9篇426,39244。此外,学术界还广泛使用岩隆、建隆的术语,并定义为所有本质上是生物成因的碳酸盐沉积体,其表面具有突起形态20,并进一步认为它沉积在正地形之上,由各种具骨骼的生物原地堆积而成,包括了礁、丘等碳酸盐块体,其组分、结构等不同于周围的 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.272张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)同期地层,厚度也较同期沉积物大21,26。生物礁研究的首要问题是如何定义礁并进行分类34。在其研究的早期阶段,礁的定义明确为仅由造架生物建造的碳酸盐体,即狭义礁的概念15218。之后,随着研究的深入,礁的概念产生了分化,一部分学者仍严格遵循狭义礁的定义,而另一部分学者则泛指包括微生物在内的一切由古生物所建造的碳酸盐体,即广义礁的概念。与此同时,还出现了礁的双重术语,即生态礁(ecologic reef)、地层礁(strati2graphic reef)25,其中前者更接近于礁的原始定义。在国内,曾鼎乾等(1988)最早系统研究总结了中国各地质历史时期生物礁,并明确提出了狭义礁的概念3。之后,受国外生物礁理论的渗透和推动,不同学科(如古生物、古生态与岩石学、沉积学及油气勘探)专家都进行了卓有成效的研究,也出现了狭义礁与广义礁的纷争,直到今天,各自的概念、术语和分类系统也还存在许多分歧13214,45247,范嘉松等(1992)将其归因于“缺乏一个统一的、系统的理论指导”46。近些年,Kiessling和Flgel等(2002)从显生宙古生物生态学与整个地球历史生物礁演化的角度,研究并编著了 Phanerozoic Reef Patterns 专辑,将礁明确定义为“由底栖固着生物生长和生命活动所建造、显示地貌突起和横向上受限制的坚硬的生物成因构造”,并称之为真礁(true reefs)34。“该专辑多数作者同意这个定义,尽管有些作者仍在使用作为礁的同义语的建隆、生物丘(bioherms)等术语”34。在此基础上,专辑作者Webby在其 Pat2terns of Ordovician Reef Development 一文中建立了广义礁的分类系统48。可见,国外礁的概念出现了回归其早期定义并逐渐统一的趋势。然而,这一最新研究进展,还未引起国内学术界的广泛关注。笔者认为,生物礁概念对于学术研究可以“百花齐放、百家争鸣”,但对于油气勘探却需要“泾渭分明”,需要准确地识别和评价礁、丘、滩。特别重要的是,无论国外还是国内,以往研究均具有对沉积微相高度关注而对建设性成岩作用重视不够的现象。因此,有必要结合国外最新研究成果,从油气勘探的应用角度来厘定礁、丘、滩概念及分类系统,特别重视和加强建设性成岩作用研究。综合笔者近些年的研究成果和认识7,11,49252,做如下初步探讨,以期抛砖引玉,促进这方面的研究进展和推动油气勘探发现。1 礁丘滩的分类系统、沉积环境及其区别 笔者在研究华北和四川、塔里木盆地碳酸盐岩的实践中发现,礁、礁丘、丘和滩在沉积组分、结构、构造、环境和油气地质条件等方面迥然不同,因而无论从理论上,还是勘探实践上,同意并一直严格遵循上述狭义礁的定义。而且认为,含油气盆地中礁、礁丘、丘同属碳酸盐建隆,礁、滩是重要勘探目的层,它们均为碳酸盐岩中最重要和最引人注目的沉积体。此外,从碳酸盐建隆发育的地质时代上看,前寒武纪因无造架生物而皆为灰泥丘;早古生代开始出现造架生物而发育生物礁和礁丘,但当时的建隆仍以灰泥丘为特色;晚古生代以来造架生物大量繁生而出现礁、礁丘、丘并存的景观。为此,也有必要将礁、礁丘、丘、滩各成体系划分开来(表1)。111 概念与分类系统11111 生物礁笔者认为,生物礁是由造架生物(如海绵、层孔虫、苔藓虫、珊瑚、水螅、红藻等钙藻类等)、造壳生物(如结壳红藻、蓝藻等)和障积生物(如绿藻、部分珊瑚和部分苔藓虫及固着直立生长的海百合等)所共同建造,具有明显粘结结构,格架构造、障积构造和典型抗浪构造,以及(礁)核、顶、坪、翼分异,特别是亮晶充填胶结的碳酸盐建隆。很显然,它是亮晶骨架生物建隆,礁核的亮晶格架岩和礁坪、礁翼的亮晶(骨架)生物砂砾屑碳酸盐岩是其最直观鉴别标志(图1)。当然,单个亮晶骨架生物建隆的规模可以较小(厚度较薄或面积较小),但它在垂向上反复出现而叠置,或横向上反复出现而迁移叠置,便构成了规模很大(巨厚或面积很大)的礁复合体。同时,由于海平面波动,这种礁复合体中还可出现泥晶灰岩或滩的夹层,但总体上必须以亮晶骨架生物建隆占绝对优势。11112 礁丘与灰泥丘礁丘与灰泥丘,前者属亮晶骨架礁与灰泥丘之间的过渡类型,是指既有微生物、同时也有其他多门类生物尤其是骨架生物(珊瑚、苔藓虫、层孔虫、海绵、棘皮、多门类钙藻、头足、腕足等)所共同建造,主要由灰泥组成、具穹形特征的碳酸盐建隆,并广泛发育于中 晚奥陶世和志留纪;后者指主要由微生 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)273表1 碳酸盐礁、礁丘、丘、滩的分类系统及其对比简表Table 1Systematic classification on reefs,reef2mounds,lime mud mounds and banks and their correlation分类系统特征亚类或说明资料来源狭义生物礁仅指骨架礁亚类以造架生物类型来命名曾鼎乾等(1988)3广义生物礁骨架礁如海绵礁,珊瑚礁,层孔虫礁,苔藓虫礁等生物层原地生物层,异地生物层灰泥丘沃索蒂型(Waulsortion)灰泥丘、海绵2海百合灰泥丘、Epiphyton2Renalcis灰泥丘、珊瑚2层孔虫灰泥丘、凝块石灰泥丘、叠层石灰泥丘据文献7中边立曾等(1996)广义生物礁真礁(truereefs)由造礁生物原地生长骨架所限定、具有坚硬格架的复合构造。奥陶系以珊瑚、层孔虫为主的建隆属此类礁丘(reefmounds)为格架礁与灰泥丘之间的过渡类型,由丰富骨架生物所建造,但仅形成非常有限坚硬格架的碳酸盐建隆。其生物构成与独枝到多枝孤立生长的骨架生物和结壳生物有关,细粒基质支撑成为其引人注目的组分和组构。奥陶系大多数以苔藓虫、海绵、钙藻为主的建隆属此类型灰泥丘(limemud mounds)含有相对稀疏骨架生物、主要由微晶构成的建隆,亮晶方解石充填的层状晶洞构造与之相关联,多形成在50100 m的较深水环境。其中,有些是微生物成因,但有些是流体动力学成因微生物礁(microbial reefs)如有可能应该区别于灰泥丘,但当这种细粒礁形碳酸盐岩遭受成岩变化或弱变质时就不易肯定地认出营建它们的单个特殊微生物及其组构。主要包括叠层石礁和凝块石礁两种主要类型生物层(biostromes)是横向延伸的礁形构造,呈现为原地生长的建造格架,但不具显著的沉积突起。在这里,笔者主要关注的是具有地貌突起的礁,而不是生物层礁复合体(reef complex)、礁丘复合体(reef mound complex)、灰泥丘复合体(mud mound complex):横向或纵向延伸的大型生物礁构造。仅奥陶系的一些实例易确定,也具有前礁、后礁和礁缘等分带Flgel等(2002)34;Webby等(2002)48碳酸盐建隆滩生物礁亚类以造架生物类型命名,包括海绵礁、珊瑚礁、层孔虫礁、苔藓虫礁等,以及礁复合体礁丘(reef2mounds)(造架)生物礁丘、层状2(造架)生物礁丘,如海绵2海百合礁丘、Epiphyton2Renal2cis礁丘、珊瑚2层孔虫礁丘、海绵2苔藓虫礁丘,以及礁丘复合体灰泥丘如块状灰泥丘,层状灰泥丘,凝块石灰泥丘,以及灰泥丘复合体,其中以沃索蒂型为典型代表生物滩原地生物滩,异地生物滩颗粒滩如鲕粒滩,豆粒滩,核形石滩等碎屑滩如生屑滩,砂屑滩,砂砾屑滩,生屑砂屑滩,生屑砂砾屑滩等本文物(蓝藻及其他微观藻类、细菌等)所建造、具穹形特征的泥晶碳酸盐建隆,沃索蒂型和塔里木盆地塔中12井下奥陶统鹰山组顶部蔷薇色微晶凝块灰岩为其典型代表。其中,灰泥是指粒径小于0101 mm或01005 mm的碳酸盐质点,相当于Folk(1962)所称的微晶53,而非陆源粘土矿物,是热带、亚热带静水环境中沉积的特有产物之一,并主要由微生物通过新陈代谢、光合作用并胶结固化而成(此外,也可能有少量化学沉淀或机械破碎磨蚀形成的组分)7,39。简单地说,礁丘实质上是泥晶骨架生物建隆,骨架生物障积灰泥与细粒基质支撑结构48成为其最醒目的鉴别标志。需要指出,尽管礁丘中造架生物,如珊瑚、层孔虫、苔藓虫、海绵和红藻等钙藻类含量较高,甚至达50%60%,但因被灰泥充填胶结而不能称为礁(图2a,b)。通常,灰泥丘的岩性构成包括基本组分(prima2ry sediment)、内沉积组分(internal sediment)和亮晶充填组份(窗格构造、栉壳构造和层状晶洞)三大类。基本组分中的乳白奶油色或蔷薇色的微晶凝块(milky micrite masses)、纹层状或弯曲波状的微生物结构(laminated or curved microbial structures)、海绵或海绵状结构(spongy or sponge2like struc2tures)、隐藻结构(cryptalgal structures)、球粒状结构(pelletoid or pelletoidal structures),以及其中发育的窗格构造(fenestral fabric)和层状晶洞构成其核心判别标志35244。礁丘、灰泥丘均具有核、顶、翼的分异。其中,发育于较深水的灰泥丘,一般为粗枝藻、管孔藻建造的顶脊粘结岩相的藻凝块灰岩(图2d);而发育于较浅水的灰泥丘,丘顶一般是由隐藻泥晶粘结藻砂屑、藻球粒构成,且席状窗格孔极为发育(图2e),或由席 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.274张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)图1 塔里木、四川盆地古生界典型造架生物及其岩性照片(a为中奥陶统一间房组,b2f为上奥陶统良里塔格组)Fig11Typical Palaeozoic framing builders and their lithologic characteristics in Sichuan and Tarim Basins(a:O2y;b2f:O3l)a 托盘海绵礁灰岩,巴楚露头剖面;b 托盘海绵礁灰岩,塔中44井,第4筒心;c 托盘海绵礁中的托盘海绵,塔中44井,4 851m,单偏光 6;d 层孔虫点礁灰岩,塔中23井,第12筒心;e 苔藓虫点礁灰岩,塔中24井,第15筒心;f 珊瑚点礁灰岩,塔中30井,第20筒心;g,h 分别为珊瑚礁礁核灰岩和礁翼生物砂砾屑灰岩,川南古蔺建东剖面,下志留统石牛栏组;i 海绵礁灰岩,川北上二叠统长兴组状藻建造的藻席灰岩构成(图2f)。而无论是较深水还是较浅水的灰泥丘,其丘核皆以微晶凝块灰岩、藻粘结绑结泥晶灰岩为主,并以富含层状晶洞及窗格构造为特征(图2c)。丘翼均以生屑、砂砾屑灰岩为特征7,54。同样,单个礁丘或灰泥丘的规模可以较小(厚度较薄或面积较小),但它也在垂向上反复出现而叠置,或横向上反复出现而迁移叠置,便构成了规模很大(巨厚或面积很大)的礁丘复合体或灰泥丘复合体。需要指出,同样由于海平面波动,垂向剖面上出现礁丘或灰泥丘与亮晶骨架生物建隆的间互现象,不应笼统地称为礁丘复合体,而应严格遵循礁、礁丘、灰泥丘的原始定义而分别命名。11113 滩滩的岩石类型及其沉积相的研究程度很高,概念和术语也比较统一。但对其成因,以及岩石类型及其沉积微相和建设性成岩作用所决定的原生储集性能差异,认识得不够深入。国内曾认为凡是滩相沉积都具有好的(原生)储集物性,但事实上并非如此,而是千差万别。112 特征、区别及油气地质意义11211 特征及区别礁、礁丘、丘和滩的主要特征及区别如表2所列。由表2可见,亮晶充填胶结抑或泥晶充填胶结,不仅是区分建隆类型的重要依据之一,而且成为反映各自所处海域水动力强度(高能或低能)的重要判别 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)275图2 塔里木、四川盆地下古生界典型礁丘、灰泥丘的岩性特征(a2g均为塔中上奥陶统良里塔格组,h为川南下志留统石牛栏组)Fig12Characteristics of low Palaeozoic lime mud mounds in Sichuan and Tarim Basins(a2g:O3l,Tazhong Area,Tarim Basin)a 蠕孔藻礁丘,钙藻骨架间为灰泥充填,塔中62井,4 711194 m,单偏光 1215;b 四分珊瑚礁丘,珊瑚骨架间为灰泥充填,塔中72井,5 062175 m,单偏光 1215;c 灰泥丘丘核微晶凝块灰岩,塔中82井,5 470110 m;d 灰泥丘丘顶顶脊粘结岩,塔中201井,第16筒心;e 灰泥丘丘顶具席状窗格孔的隐藻泥晶藻砂屑、藻球粒灰岩,窗格孔被亮晶方解石充填,单偏光 25;f 灰泥丘丘顶具藻灰泥纹层的泥晶灰岩,塔中37井,第9筒心;g 丘间洼地斜坡部位的黑灰色藻灰泥条带灰岩,塔参1井,第7筒心;h 小型灰泥丘,川南叙永摩尼剖面,下志留统石牛栏组表2 礁、礁丘、丘、滩的主要特征及其油气地质意义对比Table 2Characteristics of reefs,reef2mounds mounds and banks and their significance for petroleum exploration类型形成环境结构构造生物构成时代分布意义灰泥丘与礁丘开阔台地内缓坡、台地边缘及其前缘缓斜坡皆可发育,低能特别是静海环境,水体可深可浅均具有核、顶、翼结构,均为碳酸盐建隆。丘基、丘翼的粒屑分选差,块状无层理。前者粘结结构很发育,格架、障积、抗浪构造可有可无,即使有也不明显;后者具典型障积构造。泥晶(即灰泥)充填胶结前者仅为微生物(细菌、蓝藻及其他微观藻类);后者为微生物与丰富骨架生物,但仅形成非常有限的坚硬格架前者为前寒武纪 全新世;后者为古生代以来丘间 洼 地 发育良 好 烃 源岩,丘 基、丘翼发育储层生物礁台地边缘,强水动力条件,水体浅均具有核、顶、翼结构,均为碳酸盐建隆。格架、障积、抗浪构造和粘结结构极为发育且典型;特别是礁基、礁翼的粒屑分选差;块状无层理。亮晶充填胶结各类造架无脊椎动物和钙藻,造壳粘结藻类与直立生长的各类障积生物(如四分珊瑚等)极为丰富古生代以来良好储层滩开阔台地或台地边缘,较强或强水动力条件,水体浅可单独出现,也可与礁丘共生。由颗粒(豆粒、鲕粒)、磨蚀骨骼(生屑)和粒屑(砂屑、砂砾屑、砾屑)组成;分选好;发育类似砂岩的斜层理、交错层理。亮晶充填胶结生物可有可无,也可极为丰富前寒武纪 全新世的各个地质时期良好储层指标之一。此外,生物碎屑类型、内碎屑分选性以及是否发育泥晶套,也是区分它们的重要标志。国内外的研究均表明,棘屑富集在与礁紧邻的部位,棘屑及其他内碎屑(生屑、砂砾屑)分选差和发育泥晶套,定为与礁相关的微相可能比较合适。例如,美国中西部中志留统,生物碎屑,尤其是棘屑(如海百合茎),构成了碳酸盐建隆的侧翼层,并在建隆背风翼最为发育,这通常被解释为沉积当时盛行风的作 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.276张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)用13;塔里木盆地巴楚中奥陶统一间房组和塔中上奥陶统良里塔格组,海百合茎明显富集在礁基、礁坪和礁侧翼,且分选很差,远离礁含量明显变少甚至踪影全无,而且砂砾屑、生物砂砾屑均发育泥晶套47,49。在含油气盆地,地震剖面反射特征也成为判别礁、礁丘、丘、滩的最重要间接标志。通常,礁、礁丘和丘均具有丘状反射结构,其核部因为由块状碳酸盐岩构成而表现为空白反射,其包络面大致圈定了它的规模,向礁(礁丘、丘)前或礁(礁丘、丘)后,相变为“时间厚度”迅速减薄的层状碳酸盐岩反射(图3a)55。然而,要进一步识别并区分它们,还需要做地震储层反演工作56257;而滩多具层状或板状反射结构,层内或板内又多具有叠瓦状的前积反射(图3b),其成因与碳酸盐砂滩在风暴或盛行风作用下的横向迁移有关,露头剖面上发育典型前积层和类似砂 岩的斜层理、交 错 层 理说 明 了 这 一 点(图4)11,41,55。11212 油气地质意义礁、滩和礁丘、丘的油气地质意义迥异。前两者突出表现为自身是储集岩,当建设性成岩作用叠加后形成良好储层(详见后述);后两者则突出表现为其中发育高有机质丰度烃源岩。例如:(1)塔里木盆地塔中北斜坡,上奥陶统良里塔格组中下部发育开阔台地内缓坡大型层状2(造架)生物礁丘和块状、层状灰泥丘与丘间洼地相黑灰色泥质泥晶灰岩、灰黑色宏观藻灰质泥页岩和具硬石膏夹层的黑色泥质泥晶灰岩、灰质页岩烃源岩。其中,丘间洼地相的突出指相标志是串管海绵,以及介形虫和小薄壳有绞纲腕足,单筒取心厚度在塔中10、12、201井和中古31井分别为413 m(第28筒心底)、410 m(第22筒心底)、115 m(第16筒心下)和117 m(第2筒心),残余有机碳含量为015%5154%、氯仿沥青“A”含量为(1001 395)10-6。(2)广西邕江大沙田剖面,下泥盆统郁江组(D1y)即发育托盘海绵灰泥丘及与之共生的丘间洼地相黑色薄层状泥质泥晶灰岩、泥岩、图3 布莱克海台台地边缘生物礁与路易斯安那北部或阿肯色南部滩的地震反射特征55Fig13Seismic characteristics of platform edge reefs in Black Platform and Banksof North Louisiana or South Arkansas55aE2W向地震剖面的大型丘状体:白垩系碳酸盐建隆,大部分由厚壳蛤组成;形成于 之前的类似的一个丘状体;向着海的方向还有一个相继形成的建隆;礁前相 和礁后相 清晰可见;反映礁核部分块状与礁后层状碳酸盐岩地震相在层序内的相变;礁前与礁核部分发生了同样类型的相变。这是塔礁或堤礁的环境。b 滩的叠瓦状反射:侏罗系Smack2over层浅水陆架边缘的前积层,很多地方是鲕状岩;位于鲕粒岩之下的Louann盐层。这是一个很好的顶超例子,注意叠瓦状反射到达连续同相轴的顶界时的干涉现象 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.张宝民,刘静江,边立曾,等/地学前缘(Earth Science Frontiers)2009,16(1)277图4 四川盆地具大型交错层理和再作用面的典型碳酸盐砂滩的露头剖面照片Fig14Outcrop pictures of large cross bedding and reworking face of carbonate banks in Sichuan Basina 砂屑灰岩,川南古蔺建东剖面,下志留统石牛栏组;b 鲕粒白云岩(沉积时为鲕粒灰岩),单层厚015110 m,川西北渔洞梁剖面,下三叠统飞仙关组页岩烃源岩,其中泥岩的残余有机碳可达2139%,单层厚度一般可达515 m甚至更厚些,呈层状、似层状、透镜状展布,灰泥丘非源岩与丘间洼地相源岩的厚度比例是4121甚至11,源岩纵、横向分布也具有较强的非均质性。(3)前苏联的乌拉尔 伏尔加地区,上泥盆统含有丰富造架动物和钙藻的碳酸盐灰泥丘发育在海底的水下隆起区,而含泥的细层状灰岩(常常含沥青)与暗灰色泥岩、泥质灰岩、灰质泥岩互层沉积在丘间凹陷中,其丘间凹陷中源岩的残余有机碳一般为2%15%,最高可达20%7,54,58。113 沉积环境礁、礁丘、丘和滩的发育与沉积当时的古地理背景、古地貌位置和古水深、古水动力条件等密切相关,是古地貌与海平面升降的综合响应。11311 古地貌背景及水体能量从前人的研究成果和资料,以及经典模式27,29上看,礁、礁丘、丘、滩发育在不同的古地貌位置和不同的古水动力条件下。生物礁可以发育在海域各种古地貌位置的中等 高能环境下,但以台地边缘最为常见。(1)发育在近岸带、形态呈扁平状的称岸礁,或称裙礁。(2)发育在碳酸盐台地边缘、形态呈带状或串珠状的称台缘礁。(3)在台地前缘斜坡区或广海盆地区,在点状古隆起上发育、形态呈“塔”状的称塔礁,而沿着带状古隆起(高断块)发育、形态呈“堤坝”状的称堤礁。(4)沿着环状隆起(小的如火山口,大的如构造隆升与海平面上升背景下的碳酸盐台地)周缘发育、形态呈环型或串珠状环型的称为环礁或环礁群。(5)海域中各种古地貌位置、发育未“成熟”、规模小的称为点礁。需要指出,塔礁和点礁,一般无前礁、后礁之分;环礁的规模可大可小,小的也无前礁、后礁之分3。灰泥丘广泛发育于台地内部(如开阔台地内缓坡、台内洼地)、(台地)前缘缓斜坡和浅水盆地(shallow basin)等能量较低的环境中,但尤以低能甚至静海的较深水缓斜坡(deep2slope environ2ments)最多见。在Wilson(1975)和Tucker(1981)的碳酸盐沉积模式中,灰泥丘主要发育于台地前缘斜坡上27,29。而礁丘属于礁与灰泥丘之间的过渡类型,在纵横向上既可以向礁、也可以向丘演变或相变,其所处水体能量为弱 中等。滩广泛发育于开阔台地(粒屑滩)和台地边缘(浅滩)等中等 高能环境下,浅水区频繁的潮汐、波浪、风暴作用与平坦的沉积底形是必需的,这两个条件缺一不可。在理论上,它既可单独发育,也可作为建隆的基或盖(坪)与之共生。对于后者,它扮演了建隆的奠基者或终结者的角色,是对古地貌变(平)缓、古水深变浅、水动力强度变大的响应。这种情况下,欲准确区分出建隆翼、建隆盖(坪)或滩,往往是比较困难的,但依据颗粒或内碎屑(生屑、砂屑、砂砾屑)构成及其分选性,以及有无泥晶套发育,特别是地震剖面反射是丘形或是叠瓦状等,可以提供有价值的鉴别依据。11312 礁、丘、滩的垂向演替序列塔中 号带的勘探成果表明,上奥陶统良里塔格组台缘相带在垂向上表现为典型的丘、礁丘、礁滩灰岩3类复合体的演变及组合,其中以礁滩复合体为特征。美国中西部中志留世陆架边缘也有这种现 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All r