塔里木盆地巴楚中奥陶统一间房组生物礁－滩发育模式和储集物性

王瑞，焦养泉，荣辉，邢凤存，曾凡平，李荣，朱筱敏

（1.中国石油大学地球科学学院，北京 102249;2.中国地质大学资源学院，湖北武汉 430074; 3.中国地质大学海洋学院，北京 100083）

塔里木盆地巴楚中奥陶统一间房组生物礁－滩发育模式和储集物性

王瑞1，2，焦养泉2，荣辉2，邢凤存3，曾凡平2，李荣2，朱筱敏1

（1.中国石油大学地球科学学院，北京 102249;2.中国地质大学资源学院，湖北武汉 430074; 3.中国地质大学海洋学院，北京 100083）

依据精细的露头写实及室内分析，对塔里木盆地巴楚一间房露头区中奥陶统一间房组生物礁－滩沉积体系发育模式及储集性能进行研究。结果表明:一间房组自下而上共划分为5个三级层序，每个层序均由TST和HST构成，生物礁－滩沉积体系主要发育于层序1至层序3中，由生物礁、生物碎屑滩和台缘背景沉积3种成因相组合构成;层序1和层序2的HST内发育进积型生物礁－滩沉积体系，以沉积高能带向盆地方向迁移为特点;层序3的TST内发育退积型生物礁－滩沉积体系，以沉积高能带向台地方向迁移为特点，其中早期为海侵追补型，晚期为海侵并进型;在生物礁－滩沉积体系中，礁前内侧砂质滩和礁后内侧砂质滩具有相对较好的储集性能，是潜在的优质储层。

塔里木盆地;巴楚地区;一间房组;生物礁－滩;沉积模式;储集物性

碳酸盐岩台地边缘礁－滩体系是重要的油气储集体，揭示该沉积组合的空间展布规律及储集性分布特征对相关的油气勘探具有重要的指导意义。塔里木盆地和四川盆地生物礁－滩沉积体系作为油气的重要储集体已经得到越来越多的关注［1-4］。巴楚县一间房露头区为生物礁－滩沉积体系的研究提供了有利场所，不同学者对该区生物礁－滩沉积体系做了大量的沉积相［5-9］和层序地层研究［10-11］，但对于其发育演化规律和储集性能研究尚需深入。笔者通过对巴楚一间房露头区生物礁－滩沉积体系的精细露头解剖和室内分析，探寻中奥陶统一间房组生物礁－滩的发育规律和储集性能。

1 地质概况

巴楚一间房露头区位于塔里木盆地西缘，距离阿克苏市约200 km，沿314国道西行至1175 km处即可到达（图1），出露地层主要为中下奥陶统鹰山组、中奥陶统一间房组、上奥陶统恰尔巴克组和良里塔格组。中奥陶世一间房地区构造稳定［11-12］，生物礁－滩沉积形成于海侵背景下［7］，发育于相对低能的台地边缘［5-7］，由黏结－障积礁及颗粒灰岩构成。

图1 巴楚一间房露头研究区位置Fig.1 Study area location of Bachu Yijianfang outcrop

2 层序地层及沉积体系划分

选取的一间房组生物礁－滩沉积体系典型剖面底部为鹰山组、上部为一间房组，一间房组未见顶，但附近剖面可将其顶部补充完整。一间房组自下而上可以划分出5个三级层序，每个层序均由海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）组成，低位体系域（LST）不发育（图2）。层序1和层序2的HST中发育大规模进积型生物礁－滩沉积体系，TST中生物礁－滩沉积体系相对不发育;层序3的TST内发育了大规模退积型生物礁－滩沉积体系，HST内生物礁－滩沉积体系相对不发育。在层序4中，仅在TST内发育小规模的生物礁－滩沉积体系（图3）。

通过典型生物礁－滩沉积体系剖面的解剖，在一间房组台地边缘生物礁－滩沉积体系内共识别出9中成因相，以生物礁为中心将其归纳为生物礁、生物碎屑滩和台缘背景沉积3种成因相组合。生物礁成因相组合包括礁基和礁核。礁基为棘屑滩沉积，发育在生物礁骨架的底部;礁核由藻类－托盘类黏结障积灰泥形成，为生物礁骨架的主体。生物碎屑滩成因相组合发育在生物礁周围，依据沉积构造和产出位置进一步将生物碎屑滩划分为礁前滩、礁后滩和潮汐水道3种成因相组合。礁前生物碎屑滩与礁体相邻并靠近盆地一侧，包括礁前内侧砾质滩、礁前内侧砂质滩和礁前外侧砂质滩。礁后生物碎屑滩与礁体相邻并靠近台地一侧，包括礁后内侧砂质滩、礁后外侧砂质滩。潮汐水道主要发育于礁体之间，以发育大型槽状交错层理及透镜状形态为特色。台地是生物礁－滩沉积体系的背景沉积，它们包围生物礁和生物碎屑滩（图3）。

3 生物礁－滩沉积体系演化

通过典型生物礁－滩沉积体系剖面的解剖和区域追踪对比，发现生物礁－滩沉积体系具有垂向上进积和退积交互的特点，前者生物礁－滩沉积体系向盆地方向迁移，后者生物礁－滩沉积体系向台地方向迁移，两者的迁移特点和水体能量变化不尽相同。

3.1 两类生物礁－滩沉积体系的迁移特征

生物礁－滩沉积体系中生物碎屑滩产出于生物礁周围，伴随生物礁的迁移而迁移，因此以被生物碎屑滩包围、易于识别的生物礁作为突破口可更好地描述此类沉积体系的发育规律。

3.1.1 进积型生物礁－滩沉积体系

层序1 HST进积型生物礁－滩沉积体系中自南向北共发育3期礁复合体，记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期，每一期内发育几个更次级的礁体。第Ⅰ期至第Ⅲ期礁复合体整体迁移距离大、相互不连接，每期礁复合体内单个礁体向上规模逐渐变小。层序2 HST生物礁－滩沉积体系自南向北发育了由7个礁体构成的一期礁复合体，礁体迁移距离小、相互连接、向上规模逐渐变小，且早期礁体具障壁作用，礁体间发育潮汐水道（图3）。

图2 一间房组典型台缘礁－滩沉积体系剖面垂向序列Fig.2 Integrated vertical sequence of typical profile about platform margin reef-shoal depositional system of Y ijiangfang form ation

层序1 HST内三期礁复合体厚度约为5～6 m，迁移距离大，可达约70 m。第Ⅰ期礁复合体发育4个礁体（图3、图4（a）），礁复合体尺寸（宽×厚）为14 m×3 m，礁体之间相互连接，4个礁体分别为:①号12 m×1.8 m，②号10 m×1 m，③号8 m×0.9 m，④号2 m×0.8 m，自下而上礁体规模逐渐变小。野外追踪对比发现，同一层位的生物礁－滩沉积体系具有相似的发育规律，图4（c）中发育的亦是层序1 HST内进积型生物礁－滩沉积体系，该礁复合体由3个礁体构成，礁体向上规模逐渐减小。

层序2 HST进积型生物礁－滩沉积体系礁复合体厚度达12 m，迁移距离较小，约为38 m，礁体之间相互连接（图3、图4（b））。7个礁体分别为:①号11 m×3.5 m，②号10 m×3 m，③号15 m×5 m，④号5 m×2 m，⑤号5 m×1.2 m，⑥号4.8 m×0.8 m，⑦号4.5 m×0.7 m，由下往上礁体规模亦逐渐变小。

层序2 HST内①号至③号礁体间发育潮道沉积，呈透镜状与礁核渐变接触，见大型交错层理。同期地层追踪对比发现，在典型台缘礁－滩沉积体系剖面东部约20 m出露了大型潮道沉积，宽度可达十几米，反映了该期礁体的障壁作用。

3.1.2 退积型生物礁－滩沉积体系

图4（d）展示了典型生物礁－滩沉积体系剖面层序3 TST退积型生物礁－滩沉积体系，共发育8个礁体，①号和②号为规模较小的孤立点礁，①号4.5 m ×1.6 m，②号4.2 m×1.5 m。③号至⑧号礁体为相互连接的18 m×7.8 m礁复合体，宽厚比较小，为2.31，礁体分布范围较窄、后期近于直立生长，自下而上总体礁体规模逐渐变小。

图3 一间房组典型台缘礁－滩沉积体系剖面写实图Fig.3 Realistic description of typical profile about p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

图4 一间房组台缘生物礁－滩沉积体系迁移特征Fig.4 Reef-shoal depositional system of p latform margin reef-shoal depositional system in Yijiangfang formation

两类生物礁－滩沉积体系中，生物碎屑滩产出于礁体的周围，伴随着礁体迁移而变化。对比发现，进积型生物礁－滩沉积体系礁前滩和礁后滩齐全且规模较大，层序2中HST的生物礁－滩体比层序1的规模要大;退积型台缘生物礁－滩沉积体系仅发育礁后滩，且礁后滩规模随层位变高而逐渐变小。

3.2 两类生物礁－滩沉积体系沉积水体能量分析

通过生物礁－滩沉积体系各沉积微相结构特征分析可研究生物礁－滩迁移变化过程中沉积水体能量的变化。分析表明，进积型生物礁－滩沉积体系中沉积水体高能带不断向盆地方向迁移，退积型生物礁－滩沉积体系中沉积水体高能带向台地方向迁移。

在进积型生物礁－滩沉积体系中，以典型台缘礁－滩沉积体系剖面层序1 HST中第Ⅰ期礁－滩复合体（图4（a））为例，对各微相系统取样进行了结构特征分析。礁基为棘屑灰岩，棘屑含量约70%，呈长条状、不规则状等，粒径为0.1～1.5 mm，一般小于1 mm，分选差，颗粒间以泥晶充填为主（图5（a））。礁核由藻类－托盘类黏结障积灰泥形成，生物骨架之间主要为灰泥和生屑充填，生屑含量约5%，呈不规则状（图5（b））。礁前内侧砂质滩岩性为粗粒亮晶生屑灰岩，含量约为70%，生屑为0.5～3 mm，一般约为1 mm，分选中等、呈次圆－次棱角状（图5（c））。礁前外侧砂质滩岩性为细粒亮晶－泥晶生屑灰岩，生屑含量为50%～60%，粒径为0.1～2.5 mm，一般小于1 mm，分选差，多呈棱角状－次棱角状（图5（d））。礁后内侧砂质滩岩性为粗粒亮晶生屑灰岩，生屑含量为70%～80%，粒径为0.5～5 mm，一般约为1 mm，分选中等，多呈次圆状或次棱角状（图5（e））。礁后外侧砂质滩岩性为细粒泥晶－亮晶生屑灰岩，生屑含量为40%～60%，粒径为0.1～1.5 mm，一般小于1 mm，分选差，多呈次棱角状，少数呈次圆状（图5（f））。

各微相结构特征分析对比表明，亮晶胶结、较好的分选性代表了水体相对的高能带，沉积水体高能带主要分布于礁前内侧滩、礁核和礁后内侧滩。远离礁核相，生屑的分选性变差、生屑含量和亮晶胶结物减少，反映远离礁核沉积水体能量逐渐减弱。对比分析，层序2中进积型礁－滩沉积体系亦具有相似特征。纵向上，在进积型生物礁－滩沉积体系中沉积水体高能带逐渐向盆地方向迁移。在层序3 TST退积型生物礁－滩沉积体系中，其礁核、礁基和礁后内侧滩与进积型生物礁－滩沉积体系具有相似的结构特征。其礁前侧的台地背景沉积为生屑泥晶灰岩和泥晶生屑灰岩，生屑含量为30%～50%，粒径为0.1～1.5 mm，一般约为0.5 mm，分选差，多呈次棱角状，少数呈次圆状（图5（g））;礁后外侧砂质滩为泥晶生屑灰岩，生屑含量为40%～60%，粒径为0.1～2 mm，平均为0.8 mm，分选差，多呈次棱角状，少数呈次圆状（图5（h）），此两种微相具沉积水体能量较弱的特征。在该层序退积型生物礁－滩沉积体系中，水体高能带主要为礁核相和礁后内侧砂质滩，沉积水体高能带分布较窄，且逐渐向台地方向迁移。

图5 一间房组典型台缘礁－滩沉积体系剖面礁－滩沉积体系显微岩石学特征Fig.5 M icroscopic petrologic charateristics of reef-shoal depositional system in topical p rofile about p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

4 沉积模式

台地边缘迁移和台地边缘类型主要由海平面上升、构造运动和碳酸盐产率等因素综合控制［5］。研究区一间房组沉积时期构造稳定，海平面升降和生物礁－滩生长速率是控制台缘礁－滩演化和台地边缘类型的主要因素。

层序1和层序2沉积时期，TST和HST特征相似，TST为低能台地背景沉积，局部见小规模点礁，HST内大规模生物礁－滩沉积体系发育，沉积水体高能带向盆地方向迁移，此时生物礁－滩生长速率大于海平面上升速率。层序3 TST早期见规模较小的点礁不断退积，晚期见礁复合体退积，末期礁复合体近于直立加积生长，表现了生物礁－滩生长速率从远小于海平面上升速率向与海平面上升速率相当的演化。海平面上升速率与生物礁生长速率的变化，可形成海侵追补型和海侵并进型生物礁［14］，层序3 TST内生物礁早期表现为海侵追补特征，晚期则表现出海侵并进特征（图6）。

层序1和层序2的HST进积型礁－滩体同为在生物礁－滩生长速率大于海平面上升速率时形成，但进积方式不同。前者礁复合体迁移距离大、相互不连接，单期礁复合体规模小、沉积水体高能带较窄;后者礁复合体内礁体迁移距离小、相互连接，沉积水体高能带较宽，且礁－滩复合体规模大、礁体间发育潮汐水道，礁体具一定障壁作用、水体循环受限。两者同形成于缓坡型台地边缘，前者相对水体较深、能量较低，后者相对水体较浅、能量较高。相对海平面变化对前者的礁体迁移距离影响较大，对后者影响相对较小，可推测由于生物礁－滩本身的沉积作用使得台缘地貌发生了由缓变陡的变化（图6）。

图6 一间房组生物礁－滩沉积体系发育模式Fig.6 Depositionalmodel of p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

5 储集性能

通过露头生物礁－滩沉积体系的精细解剖，不仅要研究其空间演化规律，更重要的是了解优质储集相带的分布，这对相关的油气勘探开发有重要指导意义。

在一间房组典型台缘生物礁－滩体系剖面中，共取样53件。统计分析发现，礁前内侧砂质滩和礁后内侧砂质滩具有较好的储集性，前者孔隙度和渗透率分别为5.19%和56.59×10－3μm2，后者孔隙度和渗透率分别为5.10%和59.96×10－3μm2（图7），它们是潜在的优质储层。由前述分析可知，优质储层发育带位于沉积水体高能带，优质储层的形成与原始沉积环境水体能量密切相关。

图7 一间房组生物礁－滩沉积体系的孔隙度和渗透率统计Fig.7 Histogram of porosity and permeability in p latform margin reef-shoal depositional system of Yijiangfang formation

6 结论

（1）一间房组共发育5个三级层序，每个层序均由海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）组成，低位体系域（LST）不发育。台缘生物礁－滩沉积体系主要发育于层序1至层序3中，由生物礁、生物碎屑滩和台缘背景沉积3种成因相组合构成。生物礁包括礁基相、礁核相。生物碎屑滩产出于生物礁周围，远离礁核相，生屑的分选性差、生屑含量和亮晶胶结物减少。沉积水体的高能带主要发育于礁核相、礁前内侧滩和礁后内侧滩相，远离礁核沉积水体能量逐渐减弱。

（2）层序1和层序2的HST发育了大型进积型生物礁－滩沉积体系，前者发育于水体较深、相对低能缓坡型台地边缘，后者形成于水体较浅、相对高能缓坡型台地边缘;层序3 TST内发育大规模退积型生物礁－滩沉积体系，其中早期为海侵追补型，晚期为海侵并进型。进积型生物礁－滩沉积体系礁前滩和礁后滩齐全且规模较大，退积型台缘生物礁－滩沉积体系规模小且仅发育礁后滩，礁后滩规模随层位变高而逐渐变小。进积型礁－滩沉积体系中沉积水体的高能带向盆地方向迁移，退积型礁－滩沉积体系中沉积水体高能带向台地方向迁移。

（3）在生物礁－滩沉积体系中，优质储层的形成与原始沉积水体能量密切相关，礁前内侧砂质滩和礁后内侧砂质滩具有相对较好的储集性能，是潜在的优质储层，对油气勘探开发有重要指导意义。

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Reef-shoal depositionalmodel and reservoir qualities ofm iddle Ordocician Yijianfang formation in Bachu，Tarim Basin

WANG Rui1，2，JIAO Yang-quan2，RONG Hui2，XING Feng-cun3，ZENG Fan-ping2，LIRong2，ZHU Xiao-min1
（1.College of Geosciences in China University of Petroleum，Beijing 102249，China; 2.Faculty of Earth Resources in China University of Geosciences，Wuhan 430074，China; 3.School of Ocean Sciences in China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Fine outcrop description aswell as laboratory analysis were carried out to reveal the depositionalmodel and the features of reservoir quality distribution of p latform margin reef-shoal depositional system of themiddle Ordocician Yijiangfang formation in Bachu Yijiangfang outcrop.The results show that Yijianfang formation is divided into five three-order sequences from bottom to top，each of which is comprised of TST and HST.Formed by three genetic facies namely reef，bioclastic beach and background deposit of platform，the reef-shoal depositional system mainly develops at the carbonate platform margins of sequence 1 to sequence 3.The prograding reef-shoal depositional system is featured by themovement of high energy zone towards basin direction，and developed in the HST of sequence 1 and sequence 2.In the TST of sequence 3，the retrograding reef-shoal depositional system is developed with the constantmoving of high energy zone to the platform.In such a sequence，catch-up transgression reef-shoal complex develops in the early period，whereas keep-up transgression reef-shoal complex grows in the later one.In the reef-shoal depositional system，the reef-front interior arenaceous beachesand reef-back interior arenaceous beaches are usually potentially high-quality reservoirs.

Tarim Basin;Bachu area;Yijianfang formation;reef-shoal;depositionalmodel;reservoir qualities

TE 122.2

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2012.01.008

1673-5005（2012）01-0047-06

2011－06－09

中国石油化工集团公司前瞻性项目（YPH08114）

王瑞（1983－），男（汉族），安徽淮南人，博士研究生，主要从事沉积学和层序地层学研究。

（编辑 徐会永）