陆西凹陷九佛堂组混积岩的岩石学特征及分类——以辽河油田庙35井为例

江 淮 王振宇 冉 波 张甲明 裴家学 刘 邦

(1. 西南石油大学 地球科学与技术学院， 成都 610500； 2. 中国石油辽河油田公司勘探开发研究院， 辽宁 盘锦 124010)

混积岩，通常是指由陆源碎屑、碳酸盐组分等混合沉积形成的一类岩石。20世纪50年代以来，有众多学者对混积岩的概念、分类、成因等进行了研究，形成了以Mount、沙庆安等为代表的分类方案[1-3]。与海相混积岩相比，湖相混积岩对构造背景、物源、湖平面波动等更为敏感，其成分、结构、沉积构造、颜色、垂向演化等亦更加复杂。陆西凹陷下白垩统九佛堂组下段湖相混积岩，既包括碳酸盐、陆源碎屑、火山物质等组成的成分混积岩，又包括碳酸盐岩、陆源碎屑岩等组成的混积层序。现以庙35井下白垩统九佛堂组下段为研究对象，综合应用岩心、薄片、电子探针等，分析湖相混积岩的成分、结构、构造等，建立分类方案，希望可以为该区的油气勘探提供岩石学依据。

1 研究区概况

陆西凹陷位于内蒙古哲里木盟和昭乌达盟交界处，呈北东 — 南西向展布，为开鲁盆地陆家堡坳陷的一个次级负向构造单元，是在海西褶皱基底上形成的中生代单断箕状凹陷，构造走向呈北东向，为南陡北缓的构造格局[4]。庙35井位于陆西凹陷中部，下白垩统九佛堂组下段厚337 m，为受河流、三角洲周期性影响的湖盆沉积，岩石成分复杂、类型多样(见图1)。

本次研究，完成岩心观察25 m、薄片鉴定158片、电子探针成分测定46点。薄片观察应用Zeiss SCOPE A1显微镜，电子探针型号为JXA-8230，实验测试在西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室完成。

2 岩石矿物成分及结构特征

2.1 岩石矿物成分

关于岩石的矿物成分，识别出的有白云石、方解石、石英、长石、岩屑以及黏土矿物、凝灰质等(见图2)。白云石，以晶粒和胶结物形式存在。其中，晶粒包括泥晶、粉晶、细晶等，自形程度差 — 中等(图2 a)，它们可以组成晶粒白云岩、残余颗粒颗粒白云岩；胶结物常出现在粒间孔(图2 b、e)或不规则溶孔中，呈栉壳状或分散状分布，有时可见与硅质、方解石等共生(图2 c)，或内部被交代(图2 d)。方解石，以灰泥(图2 f)和溶蚀缝洞胶结物为主(图2 g、h)，后者局部可见白云化。石英，可见碎屑颗粒及胶结物2种形式，前者粒径一般为0.05～0.2 mm，多呈不规则状(图2 i)；后者充填于孔、缝中(图2 j、m)，并可见与白云石、隐晶硅质等共生组合。长石，分布较广，多以颗粒形式存在，呈板条状自形晶形，略有定向性。部分长石可见溶蚀、方解石或者硅质交代的现象(图2 q)。部分以胶结物形式存在的长石，包含钙长石、钾长石、钠长石、条纹长石等(图2 l — p)。岩屑，分布较广，以中酸性喷出岩岩屑为主，基质多为玻璃质，常含定向排列的长条状长石微晶(图2r)。黏土矿物，以绿泥石为主(图2 s、t)。凝灰质，以方沸石为主，一般形成于溶蚀孔洞或火山岩气孔中，粒度较大，多呈板片状(图2 u)。另外，偶见海绿石(图2 v)、黄铁矿、磷灰石(图2 w、x)等。主要矿物元素含量如表1所示。

2.2 岩石组分结构

关于庙35井九佛堂组岩石组构，共识别出了颗粒、泥、填隙物3个大类及若干个具体类型(见图3)。

(1) 颗粒。包括砾屑、砂屑、粉屑、鲕粒、生屑等盆内颗粒和岩屑、长石、石英以及火山碎屑等盆外颗粒。砾屑、砂屑成分基本上为白云石，分选性较好，磨圆度通常为中等 — 好。部分砾屑具有一定的定向性(图3 a、b)。鲕粒类型包括表皮鲕、空心鲕、椭形鲕等，粒度集中分布在0.1～0.8 mm。鲕粒核心包括内碎屑、生屑及陆源的石英屑、长石屑、岩屑等。鲕粒同心纹层普遍发生白云化及重结晶作用，多以定向排列的白云石晶体形式呈现(图3 c、d)。生屑主要为双壳类，局部富集，可形成生物遮蔽孔(图3 e)。石英颗粒含量相对较少，多呈分散状，粒度为0.1～0.3 mm；部分内部有裂纹，可见气液包裹体(图3 f)。颗粒形式存在的长石以基性斜长石为主，板条状，表面局部可见绢云母化(图3 g)。岩屑以岩性喷出岩岩屑、燧石岩屑为主，粒度为0.2～2.5 mm(图3 h、i)。

(2) 泥。可划分为云泥和陆源碎屑泥，它们既可单独形成泥晶白云岩(图3 j)、泥岩，亦可以填隙物形成充填于颗粒间(图3 k)。

(3) 胶结物。胶结物类型多样，存在于颗粒间。同一胶结物可见世代性，如自孔隙边缘向中部呈现出栉壳状 — 叶片状 — 等轴粒状的世代特征(图3 k)。不同的胶结物呈现共生组合关系，如硅质、白云石、方沸石等的共生组合，反映了埋藏期热液流体对孔隙的溶蚀胶结作用(图3 l)。

图1 研究区位置及地质背景

图2 九佛堂组下段岩石成分特征

表1 九佛堂组下段岩石所含矿物元素原子百分比数据

图3 九佛堂组下段岩石组构特征

3 岩石类型

结合九佛堂组下段岩石的成分、组构及前人研究的分类方案[5-9]，按碳酸盐组分、陆源碎屑组分、火山碎屑组分3端元及相对含量，对庙35井九佛堂组下段岩石类型进行划分，共划分出碳酸盐岩、陆源碎屑岩、混积岩等类型。其中，碳酸盐岩包括砾屑云岩、砂屑云岩、鲕粒云岩、泥晶云岩等；陆源碎屑岩包括砾岩、砂岩、粉砂岩及泥岩等；混积岩包括陆源碎屑-碳酸盐混积岩、碳酸盐-陆源碎屑混积岩。将各组分含量投点，岩石类型及分布如图4所示。剖面上表现为多个颗粒云岩、泥晶云岩、细砂岩、凝灰岩的旋回；单个泥晶云岩-颗粒云岩、泥晶云岩-细砂岩的旋回，通常在0.5～2.0 m，部分可达4 m以上(见图5)。

a — 纯碳酸盐岩； b — 火山碎屑岩； c — 陆源碎屑岩； d — 含碳酸盐火山碎屑岩； e — 碳酸盐岩质火山碎屑岩； f — 火山碎屑质碳酸盐岩； g — 含火山碎屑碳酸盐岩； h — 含碳酸盐陆源碎屑岩； i — 碳酸盐质陆源碎屑岩； j — 陆源碎屑质碳酸盐岩； k — 含碳酸盐陆源碎屑岩； l — 含火山碎屑陆源碎屑岩； m — 火山碎屑质陆源碎屑岩； n — 陆源碎屑质火山碎屑岩； o — 含陆源碎屑火山碎屑岩

图5 九佛堂组下段取心井段剖面

4 结 论

(1) 庙35井下白垩系九佛堂组下段的岩石成分包括白云石、方解石、石英、长石、岩屑以及黏土矿物、凝灰质等。不同成分的存在形式不同，主要包括颗粒和胶结物。

(2) 岩石组构形式方面，主要可识别颗粒、泥、填隙物3个大类。其中，颗粒包括砾屑、砂屑、粉屑、鲕粒、生屑等盆内颗粒和岩屑、长石、石英及火山碎屑等盆外颗粒；泥可划分为云泥和陆源碎屑泥；胶结物类型多样，具有一定的世代性及共生组合关系。

(3) 九佛堂组下段岩石主要为碳酸盐岩、陆源碎屑岩、混积岩。其中，碳酸盐岩包括砾屑云岩、砂屑云岩、鲕粒云岩、泥晶云岩等；混积岩包括陆源碎屑-碳酸盐混积岩、碳酸盐-陆源碎屑混积岩。垂向上表现为多个颗粒云岩、泥晶云岩、细砂岩、凝灰岩的旋回。