鄂西渝东-湘鄂西地区下寒武统石龙洞组储层暴露溶蚀特征研究

【作者】 卢朝进； 刘震； 田海芹； 林娟华； 冯菊芳；

【机构】 中国石油大学(北京)地球科学学院； 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室； 中国石化石油勘探开发研究院；

【摘要】 四川盆地海相碳酸盐岩的勘探实践表明,碳酸盐岩优质储层的发育对油气的分布起重要的控制作用。近年来中石油在川中安岳-磨溪地区下寒武统龙王庙组(石龙洞组)的勘探突破表明,下寒武统龙王庙组勘探潜力和资源量巨大;且川中地区龙王庙组储层的研究结果表明溶蚀作用是龙王庙组优质储层形成的重要控制因素之一,这对四川盆地周缘下寒武统石龙洞组的研究具有一定的启示和指导作用。而该研究通过对野外多条剖面的实测和考察,及室内镜下鉴定、阴极发光、扫描电镜和地球化学的研究,首次识别出鄂西渝东-湘鄂西地区下寒武统石龙洞组顶部暴露溶蚀作用并对其进行详细研究。野外剖面上,庙梁子剖面石龙洞组顶部依次发育石钟乳层和风化黏土层,向上进入高台组含泥砂岩。石钟乳的直径约为10cm,内部见生长纹层,钟乳单个纹层厚约为1mm,石钟乳层下部岩层溶蚀孔洞发育(图1-A,B)。丁寨剖面石龙洞顶部依次发育基岩、弱风化层、强风化层、溶塌层、顶部黏土层的变化特征(图1-C)。杨家坪剖面石龙洞顶部见角砾云岩和砂岩填隙物(图1-D)。茶山洞剖面石龙洞顶部棱角状-次棱角状泥晶白云角砾岩发育,分选差,砾间被亮晶方解石胶结物充填,砾间及洞穴中混有陆源砂泥质充填,见溶孔发育(图1-E)。镜下薄片观察中,丁寨-庙梁子剖面见去白云化特征和圈层结构,去白云化后形成的方解石晶体继承了原白云石晶体的形态,去白云化发生的部位同时也发育溶孔,溶孔形状不规则(图1-F);同时见大量泥粉晶白云石角砾,角砾大小不一,杂乱排列,砾间被多粒状亮晶方解石胶结物充填,并含有少量白云石晶粒;此外,裂缝及孔洞中混有陆源碎屑充填,包括铁泥质条带、棱角状石英砂岩角砾、砂泥质碎屑等(图1-G)。杨家坪剖面中,见陆源石英碎屑角砾,呈棱角-次棱角状(图1-H)。通过对阴极发光薄片观察发现,茶山洞剖面石龙洞组顶部的泥粉晶白云岩角砾发暗红色光;而角砾间的亮晶方解石胶结物基本不发光(图1-I,H)。庙梁子剖面石龙洞组顶部泥粉晶云岩中溶蚀孔洞发育,孔洞中充填的方解石胶结物发橙红-橙黄色光;基质泥粉晶云岩发暗红色光(图1-K)。通过对茶山洞剖面(11-CSD-4)和庙梁子剖面(9-MLZ-15)石龙洞组顶部两块样品的金属元素分析,其Mn元素含量均为0.03%,茶山洞剖面样品(11-CSD-4)Fe元素含量1.03%,而庙梁子剖面样品(9-MLZ-15)Fe元素含量为0.83%,表明茶山洞剖面样品砾间方解石胶结物不发光可能是由于Fe元素含量过高导致阴极发光淬灭。杨家坪剖面石龙洞组泥粉晶云岩中充填的中-细晶方解石胶结物具明显的橙黄色环带发光特征(图1-L)。A.恩施咸丰庙梁子剖面石龙洞顶部依次发育石钟乳层、风化黏土层、高台组砂岩;B.咸丰庙梁子剖面石钟乳之下发育孔洞层;C.咸丰丁寨乡剖面石龙洞顶部弱风化层、强风化层、溶塌层序列;D.杨家坪剖面石龙洞组顶部见角砾云岩中砂岩填隙物;E.茶山洞剖面石龙洞顶部见角砾云岩;F.庙梁子剖面泥晶云岩,渗流通道中白云石被方解石交代,方解石它形,并有圈层结构,10×10,9-MLZ-29,单偏光;G.庙梁子剖面泥粉晶白云岩角砾间充填亮晶方解石胶结物,见石英碎屑和铁泥质充填,10×10,9-MLZ-29,单偏光;H.庙梁子剖面棱角状石英碎屑角砾,10×10,9-MLZ-49,正交光;I.茶山洞剖面石龙洞顶部白云岩角砾及裂缝中充填亮晶方解石,11-CSD-4;J.对应的阴极发光下特征,白云石角砾发暗红色光,亮晶方解石充填物不发光,11-CSD-4;K.庙梁子剖面围岩发暗红色光,溶蚀孔洞中亮晶方解石胶结物发红色-橙红色光,见残余溶蚀孔洞,9-MLZ-15;L.杨家坪剖面亮晶方解石胶结物具橙色-橙红色环带状发光特征,5×10,2-YJP-9.通过对丁寨-庙梁子剖面石龙洞组受暴露溶蚀影响的地层的12个样品碳、氧同位素分析,δ13C值从0.8%~-7.5%,平均值为-2.67%;δ18O值-5.7%~-10.6%,平均值为-8.84%,碳同位素偏负,氧同位素偏高负。对受暴露溶蚀形成的孔洞充填物和围岩进行碳、氧同位素分析,孔洞充填物δ13C值-1.2%,δ18O值-10.6%,围岩δ13C值-0.8%,δ18O值-5.7%,孔洞中充填物的碳、氧同位素值比围岩偏负,表明充填物与围岩受到两期不同性质的成岩流体的影响,故推测孔洞充填物受到大气淡水的影响。更多还原