0 引言

碳酸盐岩储层是重要的油气储层，全球油气储量中约38%的油气储量来自于碳酸盐岩，大油气田中碳酸盐岩油气约占60%^[1]。碳酸盐岩大油气田的储集层主要为碳酸盐岩颗粒滩、生物礁、不整合及岩溶碳酸盐岩^[2-3]。因此，碳酸盐岩颗粒滩是石油地质学家和沉积学家们长期关注的研究热点，颗粒滩储层作为重要油气储层是近10年来油气勘探的新领域。

塔中—顺托果勒地区处于塔里木盆地中央隆起带的中部，面积大约占2.75×10⁴ km²，而发育于塔中Ⅰ号断裂带北斜坡上的台地边缘生物礁和颗粒滩，构成了研究区重要的油气储集层^[4-5]。过去多数研究将礁滩笼统地作为一个整体；随着研究的深入，近年来一些学者将礁和滩作为不同地质体进行分开描述评价^[6-12]。前人对塔中—顺托果勒地区颗粒滩类型、沉积特征以及分布规律都有一定的研究^{[3, 6-10, 12]}，但也存在着一些问题，如颗粒滩划分标准和方案不统一、颗粒滩沉积规律分析不够系统完善等；对于颗粒滩微观沉积特征、地质模式、成因等的研究需要更加深入明确。本文通过薄片分析分类描述了塔中—顺托果勒地区良里塔格组的镜下特征，展示了颗粒滩的纵向叠加特征和横向展布特征，并建立了地质模式，以助于对颗粒滩沉积规律的揭示和颗粒滩储层的预测。

1 地质背景

塔里木盆地处于中国的西北部，是一个具有陆壳基底、由古生代克拉通盆地与中—新生代前陆盆地叠合的大型含油气盆地。碳酸盐岩储层是塔里木盆地油气勘探的主要储层，碳酸盐岩可供勘探面积大于180 000 km²，其地层厚度超过2 km^[13]。塔中—顺托果勒地区位于塔里木盆地中部，构造单元包括：塔中隆起、阿满斜坡、满加尔凹陷、塔东隆起、塘沽凹陷^[14-15](图 1)。塔中—顺托果勒地区古生代地层发育齐全，寒武系和奥陶系均有分布，上奥陶统良里塔格组岩性以灰岩为主。多期复杂的构造运动使得塔里木盆地不整合面十分发育。震旦纪—早古生代，塔里木古地块以张性盆地为格局；早古生代晚期开始，盆地处于区域挤压环境，并经历了加里东早、中、晚构造运动和海西早期构造运动。良里塔格组顶界面T₇₂为Ⅱ级构造不整合面，是由于区域性构造运动或者海平面下降而形成的，因此塔中—顺托果勒地区良里塔格组顶部普遍受到剥蚀^[16-18]。

塔中—顺托果勒地区寒武系—奥陶系台地结构经历了早—中寒武世缓坡型、晚寒武世和早奥陶世弱镶边型、早—中奥陶世镶边型、晚奥陶世孤立型几个演化阶段，有局部台缘存在淹没型的结构^[19-20]。早—中奥陶世，台地边缘生物礁继续发育，台地结构进一步从弱镶边型演变为镶边型，在开阔台地和局限台地也分别发育了内碎屑滩和藻丘^[21]。晚奥陶世良里塔格组沉积时期，台地结构变化为孤立型，台缘呈环带状分布，存在南北两个台地，并呈“U”字型分布，台地边缘生物礁滩体发育，生物碎屑滩也多分布在台地边缘，开阔台地内古隆起或微斜坡处发育内碎屑滩，在台地边缘外侧以及台内内碎屑滩迎风坡会发育一定规模的鲕粒滩^[3]。

2 颗粒滩定义和类型

“滩”自Lowenstam^[22]提出之后，许多学者相继开展了相关研究。对于碳酸盐岩“滩”的定义，国内学者沙庆安^[23]指出，滩为大量生物碎屑或鲕粒组成的沉积物或岩石。Ruf等^[24]认为碳酸盐岩滩指一个碳酸盐岩砂体，聚集在高能水流环境且形成于正向地形结构的沉积(“Carbonate shoal is used to describe a carbonate sand body accumulated under relatively high hydrodynamic energy and forming a positive topographic structure”)。胡晓兰等^[10]将颗粒滩定义为由内碎屑、鲕粒和生物碎屑等颗粒构成，在碳酸盐岩台地或斜坡背景中沉积，并在高能水流作用下形成隆起形态的碳酸盐岩沉积体。滩从位置上来看，又可以分为台缘滩和台内滩。台缘滩处于高能带的台地边缘地区，常与生物礁复合或者叠加，形成生物礁滩；而台内滩常常发育在台地内的局部地貌高点或者凸起带，以及斜坡高能带附近。其中，生物礁滩复合体包括具有生物格架结构的生物礁和不具生物格架结构的颗粒滩两个端元，与生物礁相关的颗粒滩往往由生屑构成，与生物格架生长、破碎和骨屑再沉积密切相关^{[11, 25]}。颗粒滩中的颗粒由一些生物、化学作用形成，并且会经受波浪潮汐的作用而进行短距离的搬运，厚度从几米到几十米不等，多旋回颗粒滩厚度累积可达几百米。现代颗粒滩以巴哈马台地为代表，该台地是一个孤立的镶边型碳酸盐岩台地，颗粒滩在台缘、台地内呈团块状和条带状发育，这与颗粒滩发育的位置以及所受水动力情况有关系^[26-27]。

碳酸盐岩分类方法繁多，主要有化学成分分类法、矿物成分分类法和结构成因分类法三类分类方法，其中结构成因分类法应用最为广泛。颗粒灰岩最适用的分类也是结构成因分类法，按照不同的因素也可以划归不同的类型。目前颗粒灰岩的分类主要有Fork^[28-29]基于成分和结构的分类以及Dunham^[30]的结构分类，另外国内冯增昭^[31]按成分比例对碳酸盐岩进行了更为详细的分类。碳酸盐岩颗粒滩依据发育位置可以分两大类，即台缘滩和台内滩；而根据颗粒滩发育水体能量的高低，也可以将颗粒滩分为高能滩、中高能滩、中低能滩和低能滩。不同学者依据颗粒滩的岩性对于颗粒滩的类型分类也不尽相同，类型名称和数量都存在差异^[7-10]。本文结合前人成果及研究区颗粒滩特征，将砂屑滩和砂砾屑滩合称为内碎屑滩；在薄片分析基础上将塔中—顺托果勒地区良里塔格组颗粒滩主要分为3类：内碎屑滩、生物碎屑滩、鲕粒滩。

3 颗粒滩镜下特征 3.1 内碎屑滩

内碎屑滩由内碎屑构成，有时夹带鲕粒和生物碎屑，形成于高能水动力环境下的碳酸盐岩台缘或台地高能带。碳酸盐沉积物在沉积盆地中沉积不久时，处于半固结或固结状态，当受到波浪和潮汐水流，以及风暴流或者重力流等作用时，发生破碎和磨蚀，通过搬运和再沉积而形成多种类型内碎屑。如果按粒级大小，内碎屑可以分为以下几类：砾屑(大于2.00 mm)、砂屑(2.00~0.10 mm)，粉屑(0.10~0.02 mm)。良里塔格组内碎屑滩以亮晶砂屑灰岩为主，含砾屑，并伴生鲕粒和生物碎屑。顺6井和中2井良里塔格组钻遇内碎屑滩(图 2a、b)，中2井含生物碎屑，亮晶胶结，分选和磨圆较好，反映沉积环境能量较高(图 2b)；而顺3井良里塔格组内碎屑滩分选和磨圆较差，但为亮晶胶结，反映沉积环境能量中等(图 2c、d)。

3.2 生物碎屑滩

生物碎屑滩由生物碎屑构成，包括生物礁骨架碎屑、棘皮类碎屑、介形虫、有孔虫等，生物碎屑是生物或骨粒化石经破碎磨蚀的不完整个体(图 3)。生物碎屑滩通常与生物礁复合发育，或与鲕粒滩、内碎屑滩呈层状叠加发育，多发育在台地边缘，常常与生物礁伴生。塔中—顺托果勒地区良里塔格组生物碎屑滩比较常见，以亮晶生屑灰岩居多，泥晶生屑灰岩也普遍发育，生屑灰岩的胶结类型受到沉积环境及水动力条件的影响。随着波浪强度或水流量的增加，生屑灰岩筛选、分选和磨圆会逐渐变好，岩石结构类型也相应发生变化；波浪由弱变强，岩石结构依次为：泥晶生屑灰岩(图 3a)—水洗差的亮晶生屑灰岩(图 3b)—未分选的亮晶生屑灰岩(图 3c)—分选好的亮晶生屑灰岩(图 3d)—磨圆好的亮晶生屑灰岩(图 3e)。如果波浪强度或流量过大，颗粒会发生结构反转，出现再破碎、再混合及去分选作用，使得颗粒分选、磨圆变差(图 3f)。因此，相对于顺3井、塔中70井和塔中44井，顺6井良里塔格组生物碎屑滩沉积环境能量更高，波浪强度更大(图 3f)。

3.3 鲕粒滩

鲕粒滩由鲕粒构成，通常伴生少量生物碎屑和内碎屑，形成于高能水流环境下的台地边缘或台内高能带。鲕粒是一种由核心和同心层组成的球状颗粒，粒径常常小于2 mm, 有时在一定的环境中也会形成粒径大于2 mm或者小于0.25 mm的鲕粒，但是比较少见。鲕粒核心一般为内碎屑和生物碎屑等，包壳是由化学作用形成的呈同心状或者放射状排列的微晶碳酸盐矿物。塔中—顺托果勒地区良里塔格组中鲕粒较大，多以同心纹为主，发育于开阔台地和广海，部分能见到在低能环境发育中的复鲕(图 4)。顺6井、顺3井良里塔格组钻遇鲕粒滩，并且呈现不同的鲕粒形态：图 4a鲕粒为球形微晶鲕，具薄层状呈切线型的外壳，分选好的颗粒灰岩含有少量化石，在潮间带发育普遍；图 4b和c鲕粒为不规则微晶鲕，薄层状外壳，多为泥粒灰岩，指示浅海、泻湖环境；图 4d鲕粒具薄层良好辐射状的外壳，为分选较差的颗粒灰岩，多在静水环境中沉积。

3.4 藻粒

藻粒在塔中—顺托果勒地区良里塔格组的内碎屑滩和生物碎屑滩中有一些发育，藻粒指示了中—高能水动力环境，藻粒常常会与内碎屑颗粒、生物碎屑颗粒伴生，规模不大(图 5)。藻粒包括藻球粒、藻团粒、藻鲕或藻内碎屑等与藻类有成因联系的颗粒，多形成于中—高能水动力环境下的碳酸盐岩潮坪环境或台缘缓坡带，在顺6井、塔中72井、顺4井良里塔格组中钻遇含藻粒灰岩(图 5a、b、c)，在塔中826井见藻成因的亮晶核形石灰岩(图 5d)。

4 颗粒滩连井对比特征 4.1 识别依据

颗粒滩多沉积在高能环境中，可以通过自然伽马(GR)曲线和深、浅侧向电阻率(R_S、R_D)曲线来判断。GR曲线显示地层中放射性元素含量的变化，能指示泥质含量的变化，因此可以被用作判断沉积环境的能量。高能环境中沉积的颗粒滩多对应低GR值，而且不同部位对应GR曲线形态有差异：主体区对应箱型、漏斗型和钟型；侧缘区对应指型或尖峰型；多期颗粒滩复合叠加GR曲线呈复合形态。滩间海泥质含量高，对应高GR值。而R_S、R_D则与GR值相反，颗粒滩对应高值的箱型、漏斗型和钟型^{[3, 10, 32]}。

利用钻测井资料进行层序划分的依据往往是岩性和测井曲线变化的综合响应。岩性变化例如岩石颜色、成分、垂向叠置关系等的突变；测井曲线变化主要包括曲线幅度、形态特征等测井相在层序界面上下的突变。测井曲线主要反映了地层电阻率(R_S、R_D)、自然伽马(GR)、自然电位(V_SP)以及声波时差(AC)等参数值的变化，由于对环境的变化比较敏感，因此用于层序划分具有较高的分辨率。本文通过层序划分和连井对比，建立了良里塔格组三级层序地层格架。R_S、R_D对于层序界面的响应最为明显，层序界面之下表现为正异常，呈箱型或漏斗型，界面之上则突变为负异常；V_SP在层序界面处表现微弱正异常，呈尖峰型。最大海泛面处岩性多为泥岩层，GR表现为明显正异常，呈指型或钟型；而R_S、R_D则表现为负异常。由于在层序界面上下沉积环境发生剧变，从而导致测井曲线和岩性发生突变；在最大海泛面处，泥岩层最发育，也导致GR值较高(图 6, 图 7)。

4.2 对比特征

从建立的中13井—中1井—中11井—塔中82井—塔中72井—中41井—古隆1井连井剖面(图 6)可以看到，该剖面东西向横穿塔中隆起，横跨了开阔台地相、台地边缘相、斜坡相和陆棚相。其中中13井、中1井和中11井处于台内开阔台地相，塔中82井和塔中72井处于台地边缘相，中41井处于斜坡相，古隆1井处于陆棚相。在台地边缘发育礁滩复合体，厚度较大，塔中82井和塔中72井处礁滩体发育，位于台地边缘。良里塔格组可以划分为3个三级层序，即Sq1, Sq2和Sq3，层序界面之上依次发育低位体系域、海侵体系域和高位体系域，最大海泛面为海侵体系域和高位体系域的分界线。台地边缘处颗粒滩在高位体系域呈现厚层加积的样式；而在海侵体系域呈现薄层退积的样式；在最大海泛面附近颗粒滩最不发育，常常为滩间海沉积，有时也会发育灰泥丘。

塘参1井—中2井—中1井—中15井—塔中35井—塔中85井连井剖面是一条位于塔中西部近南北向的剖面(图 7)，跨越了南北台缘，从南到北跨越的沉积相依次为：陆棚相-斜坡相-南坡台地边缘相-开阔台地相-北坡台地边缘相-斜坡相。南北坡台地边缘分别位于中2井和塔中85井处，都发育礁滩复合或互层体。该剖面也可以划分为3个三级层序，颗粒滩主要发育在台地边缘处，颗粒滩在高位体系域发育呈厚层加积，在海侵体系域呈薄层退积，而在低位体系域少量发育的颗粒滩呈进积和加积；在台地内部最大海泛面处多发育滩间海沉积，并且部分区域还发育了灰泥丘。

良里塔格组所划分的3个三级层序能在整个塔中—顺托果勒地区进行对比。Sq1为良里塔格组下部地层，底部为区域性构造不整合面，该层序地层发育较厚，滩间海沉积范围大，泥质含量也较多，颗粒滩主要发育在台地边缘。Sq2为良里塔格组中部地层，台地边缘向西迁移，礁体发育繁盛，颗粒滩发育范围更广。Sq3为良里塔格组上部地层，顶部为区域性构造不整合面，由于剥蚀作用使得该层序顶部地层缺失，部分旋回发育不完全；该层序台地边缘进一步向西迁移，使得台地范围进一步缩小，颗粒滩在台缘和台内都有发育，最大海泛面处发育一定范围滩间海沉积。

5 颗粒滩沉积模式

塔中—顺托果勒地区良里塔格组存在一个北西—南东向台地，在满加尔凹陷东部地区发育盆地相，塘沽凹陷和满加尔凹陷西部地区主要发育陆棚相，向塔中隆起方向逐渐过渡为斜坡相—台地边缘相—开阔台地相(图 8a)。在台地边缘和台地内部发育了一系列颗粒滩，颗粒滩沿台缘呈“团块状”分布，而在台地内则常常以“条带状”展布。从厚度图(图 8b)可以看出，台地处沉积厚度比较大，在南坡和北坡礁滩发育地区厚度也比较大，南北台缘礁滩发育区等值线图呈“豆荚状”，而其他地区厚度较小。东北部盆地区地层厚度约为200 m，陆棚相地层厚度在100~200 m之间，斜坡相地层厚度在200~300 m之间，台地边缘厚度在500~1 000 m之间，而开阔台地内厚度为300~500 m之间，台地内部分地区，特别是隆起区中部地层剥蚀较严重，地层厚度多在50~100 m之间，礁滩发育的台缘带厚度明显变大，达到700~1 000 m。

塔中—顺托果勒地区良里塔格组沉积相主要由广海陆棚相、开阔台地相和局限台地相组成。在广海陆棚斜坡带发育了滑塌扇、浊积扇和海底扇，垮塌扇靠近坡折带，而浊积扇在坡折带下部，海底扇则是通过坡折带上水下河道将沉积物运移到更远的海盆处形成的(图 9)。在开阔台地中，良里塔格组在台缘发育生物礁，在礁核部位易发育礁滩复合体，礁前水动力比较大，有利于发育鲕粒而形成鲕粒滩，被水流波浪冲碎的生物碎屑被搬运到礁前沉积下来而形成生物碎屑滩；而相临礁前的礁前缘水深加大，坡度更陡，颗粒滩发育少，泥质含量增加，有时发生垮塌作用而形成垮塌扇；礁后水动力相对礁前减弱，主要以生物碎屑滩为主，偶尔会夹带运移来的鲕粒。开阔台地台内颗粒滩主要以内碎屑滩为主，呈团块状，厚度比较大，由于内碎屑滩迎风坡水动力较大，易形成鲕粒或者发育鲕粒滩。而局限台地内水动力较差，在与开阔台地的交界处会发育成片的内碎屑滩，而在靠陆一侧各类藻发育。开阔台地和局限台地中的颗粒滩之间为滩间海沉积，有时会发育成丘形的灰泥丘。

6 讨论 6.1 颗粒滩分类

目前，颗粒滩的具体类型只能通过镜下特征来识别，大多是通过薄片分析胶结物、支撑类型和颗粒含量来进行的成分和结构分类，并且在不同应用环境中采用不同的分类方法。Folk的分类是采用了Grabau的碳酸盐岩“碎屑”论点对碳酸盐岩进行分类^[28-29]。这种分类参考了碎屑岩结构概念，类似于碎屑岩分类方法，将碳酸盐岩基于3个端元进行分类：异化颗粒、微晶方解石胶基质即微晶、亮晶方解石胶结物即亮晶。Fork的分类适用于镜下，将颗粒分类为内碎屑、鲕粒、生物碎屑和藻粒，并结合亮晶方解石胶结、微晶方解石胶结和无异化颗粒3种结构将颗粒滩灰岩分为11种：内碎屑亮晶灰岩、鲕粒亮晶灰岩、生物亮晶灰岩、藻粒亮晶灰岩、内碎屑晶灰岩、鲕粒微晶灰岩、生物微晶灰岩、藻粒微晶灰岩、微晶灰岩、扰动微晶灰岩和生物岩。Dunham^[30]的分类更适用于野外和井场，根据支撑类型(泥支撑、颗粒支撑和无泥晶)，将颗粒灰岩分为灰泥灰岩、粒泥灰岩、泥粒灰岩和颗粒灰岩。冯增昭^[31]根据灰泥和颗粒的比例以及颗粒类型将颗粒-灰泥石灰岩详细化分为30种。

在镜下应用较广泛的是Fork^[28-29]的分类，需要将岩石成分定量化时可以采用冯增昭^[31]的分类，而在野外和井场则可以采用Dunham^[30]的分类法进行定性。另外，胡晓兰等^{[3, 10]}建立了颗粒滩量化判断标准，明确了颗粒体积分数大于50%为颗粒滩主体部位，50%~10%属于颗粒滩侧缘部位，小于10%为非滩区。因此，实际工作中可以根据具体情况来进行颗粒滩分类。

6.2 颗粒滩沉积环境

海相碳酸盐岩的发育和沉积时期的古气候、海洋环境有紧密联系^[33]。晚寒武世末—早奥陶世初，塔里木板块构造活动开始加强，部分地区上升而形成水下隆起，而沉降区形成半深海—深海盆地^[34]。奥陶纪开始经历了早奥陶世早期至中奥陶世中期的海侵、中奥陶世晚期海退、晚奥陶世早期海侵以及晚奥陶世中晚期海退一系列旋回^[35]，生物礁以及滩的发育会受到这一系列海平面变化的影响。奥陶纪塔里木板块中部位于20°S左右^[36]，并且受到东南季风、南半球冷洋流和北半球暖洋流的作用^[37]，气候相对温暖潮湿。适宜的气候不仅促进碳酸盐岩的形成，也会促进藻类发育而形成藻礁，同时也有利于生物礁的发育；而季风和洋流有助于形成波浪和水流，这些都为碳酸盐岩颗粒滩的形成及发育提供了有利的条件。

6.3 颗粒滩储层

塔中Ⅰ号断裂带的北斜坡上的台地边缘生物礁和颗粒滩是目前塔中—顺托果勒地区主要的油气储集层，近年来对于台地内颗粒滩的勘探也取得了一些油气发现，因此相关研究也从台缘向台内扩展。颗粒滩储层发育的宏观条件包括构造环境、沉积环境和古气候影响，构造条件包括不整合面、断裂系统和构造隆起^[38-43]，沉积环境包括台地台缘结构、层序界面以及沉积微相^[44-47]，另外还有不同的古气候，如干热/干燥或者湿热/湿润^[33]，这些条件不同程度上控制着储层的发育。在不整合面、构造隆起和层序界面发育部位，颗粒滩受到区域性的暴露和剥蚀，此过程中的溶蚀作用会促进孔洞的形成^[48-51]。塔中—顺托果勒地区断裂系统比较发育，断裂系统对颗粒滩储层的改造有着重要的影响^[52-53]，主要体现在3个方面：断裂活动形成大量构造裂缝^[54-55]；断裂有利于岩溶作用^[42]；断裂导致热液蚀变^[56-58]。不同沉积相带中发育的颗粒滩类型和丰度不同(图 9)，这种差异会控制储集物性的好坏，根据塔中—顺托果勒地区大量钻井资料和物性测试分析，礁滩以及各类颗粒滩岩石的物性普遍比非颗粒滩岩石的物性好：礁滩、颗粒滩岩石的平均孔隙度在2.0%左右；而非颗粒滩岩石的平均孔隙一般小于1.5%。非颗粒滩岩石包括滩间海微相以及灰泥丘的泥灰岩^[42]。因此颗粒滩沉积特征的精细刻画对于颗粒滩储层预测有着重要指导意义。

7 结论

1) 塔中—顺托果勒地区良里塔格组颗粒滩主要为3类：内碎屑滩、生物碎屑滩和鲕粒滩。内碎屑滩以亮晶砂屑灰岩为主，含砾屑，常常伴生鲕粒和生物碎屑；生物碎屑滩以亮晶生屑灰岩为主，主要发育在台缘带，生屑灰岩的胶结类型受到沉积环境及水动力条件的影响较大；鲕粒滩鲕粒普遍较大，多以同心纹为主，常发育于开阔台地和广海环境。另外，藻粒常常会与内碎屑颗粒、生物碎屑颗粒伴生，规模不大，指示了中—高能水动力环境下的碳酸盐岩潮坪环境或台缘缓坡带。

2) 良里塔格组可以划分为3个三级层序，海侵体系域主要以薄层退积为主，高位体系域以厚层加积为主，而最大海泛面附近多为滩间海沉积，南北坡发育了礁滩复合体或者礁滩互层体。

3) 在台地边缘和台地内部发育了一系列颗粒滩，颗粒滩沿台缘呈“团块状“分布，而在台地内则常常以“条带状”展布，颗粒滩发育的地区也是沉积厚度较大的地区。

致谢: 本研究得到了中石化西北石油局的科研支持，论文撰写中还受到何治亮教授、于炳松教授、黄文辉教授等专家的指导，在此一并表示衷心感谢。