2018, Vol. 36扩展功能
文章信息
- 任娜娜, 韩波, 张军涛, 冯菊芳, 王晓涛, 朱爽, 马强, 田海芹, 何治亮
- REN NaNa, HAN Bo, ZHANG JunTao, FENG JuFang, WANG XiaoTao, ZHU Shuang, MA Qiang, TIAN HaiQin, HE ZhiLiang
- 海水进退、滩坪出没、云化岩溶等与碳酸盐岩储层关系研究——以上扬子地台龙王庙组为例
- Study on Correlation between Carbonate Reservoirs and Transgression or Regression of Sea water, Uplifting or Sinking of Shoal Flat, and Dolomitized Karst——A case study of the Longwangmiao Formation of the Yangtze Platform
- 沉积学报, 2018, 36(6): 1190-1205
- ACTA SEDIMENTOLOGICA SINCA, 2018, 36(6): 1190-1205
- 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.068
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文章历史
- 收稿日期：2017-07-01
- 收修改稿日期: 2018-09-01
2. 中国石油大学(北京)地球科学学院, 北京 102249;
3. 中国地质大学(北京)能源学院, 北京 100083
2. School of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;
3. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
国内外大量油气勘探实践均已证实碳酸盐岩储层类型主要包括礁滩储层、白云岩储层、岩溶储层及裂缝性(灰岩)储层[1-9]。能否成功预测这些储层的分布及评价就成为了进一步勘探开发的关键任务。特别是对礁、滩相带而言，除常规的地球物理技术外，沉积相、古地理以及储层研究仍是重要的环节。前人对四川盆地龙王庙组储层特征做了大量的研究工作，但仍存在较大的争议，如早寒武世扬子碳酸盐岩台地模式[10-14]；台地沉积格局[15-19]；台内滩的分布特征[20-21]；滩相储层的形成机制[23-24]以及储层的成岩作用[24-26]等。本文采用碳酸盐岩台地滩坪组合快速沉积相分析法对研究区内6条野外基干剖面进行实测，并通过2口钻井基干剖面描述、81个露头和钻井等资料点的重新解释(图 1)以及室内岩石薄片、阴极发光、SEM、电子探针、X-Ray、稳定同位素、铸体薄片、孔隙度、渗透率等分析，编制了一系列图件，经过综合研究，总结出了滩、云滩、云溶滩等碳酸盐岩储层物性的变化规律。
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| 图 1 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组露头基干剖面、钻井基干剖面及其他资料点分布示意图 Figure 1 Sketch of the main outcrop profiles, main well sections, and other various information points for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation, in Sichuan Basin and its periphery area, China |
滩，即碳酸盐岩颗粒滩，是指鲕粒滩、砂屑滩、藻屑滩等砂级的颗粒滩，主要发育在潮下高能带。其水体不太浅，如潮间带，水体不能反复悬浮颗粒(核心及小颗粒)，颗粒不能变大；水体也不能太深，水体能量不足以拖起大的砾屑反复分选磨圆[27-29]。因此，滩发育的环境需要特殊的环境条件范围。本文根据近年来世界潮差观测资料和波浪作用分析，选用“相对水深”条件数值，暂定颗粒滩发育相对水深约为5~15 m，也可取10 m水深平均值。中国沿海最大潮差10 m左右，世界最大潮差约为19.6 m，在地史上，最大潮差一般小于30 m。风浪、涌浪和近岸波的波高几厘米到20余米，最大可达30 m以上。不同的波浪作用形成的层理也反映了水动力的强弱和沉积相的类型，如平行层理与交错层理的共生反映了滩相的发育等。潮差和波浪作用的意义，一方面可大体判断某时期内平均海平面的升降变化规律，另一方面根据碳酸盐岩结构成因类型及发育规律可进一步明确潮下高能带的规模和位置[30]。
1.1 滩—滩作原点根据成滩环境条件要求，本文把复杂的环境古地理恢复细节简化为三个要点：
(1) 以滩作原点，如取相对水深10 m(图 2)。
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| 图 2 滩相发育的相对古水深与水动力条件关系示意图 Figure 2 Relative paleowater depth related to the hydrodynamic conditions |
(2) 假设海平面相对上升，水体变深。水体能量也相应减小、颗粒含量降低、颜色加深、层理可由(大型)板状层理变为波状甚至水平层理。沉积环境或沉积相则由滩演变为开阔台地(或陆棚)。相对水深可取值10~25 m(甚至更深)。
(3) 假设海平面相对下降，水体变浅甚至出露水面。水体能量相应减小、颗粒含量降低、颜色变浅甚至出现氧化色、层理可由(大型)板状层理变为波状甚至水平层理甚至发育藻纹层。尤其出现准同生白云岩、白云岩发育，则可判断沉积环境或沉积相由滩演变为局限台地(或潟湖，在一定的条件下)、潮间坪(有竹叶状砾屑、贝壳、柱状叠层石等)、潮上坪(藻)准同生白云岩、白云岩。相对水深可取值10~0 m(甚至遭受剥蚀)。
如上，在0~25 m之间有规律地取值，可代表某一时期相对海平面的升降变化特征。此方法既是碳酸盐岩台地滩坪组合快速沉积相分析法，也是滩坪储层演化研究的基础。
1.2 基干剖面实测前人对扬子地区尤其是四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组沉积、储层的研究成果十分丰富。本文从最基本的基干剖面入手，为研究奠定了扎实的资料基础。由于研究区山高沟深、植被发育，尽管也有全取芯井，但观察视野受限，因此，露头基干剖面的优选就显得十分重要。所选基干剖面满足如下三个条件：1)顶底清楚；2)剖面连续(无断层)；3)可获取资料(无不可处理的覆盖)。优选出贵州金沙岩孔、贵州习水土河、湖北宣恩高锣、湖南慈利南山坪、四川南江沙滩、四川城口杨寺桥、MX8井、ED2井8条基干剖面。
1.2.1 基干剖面实测程序基干剖面描述分为以下三个层次：
(1) 踏勘(粗)分层，控制宏观规律。确定顶底，识别大的旋回层序如层序、四级层序边界，识别划分体系域。
(2) 细描分层，沉积层序细描。这是关键一步。根据本文提出的“滩坪组合快速沉积相分析法”，对每一层进行沉积相、相对古水深分析并野外赋值，如对贵州金沙岩孔下寒武统龙王庙组露头基干剖面的实测和分析就较好的应用了该方法。
(3) 精描定层，取全、取准各种资料，特别是定量资料。
碳酸盐岩台地相中，因颗粒滩的特殊结构和构造，更容易区分和鉴定，故首先根据沉积岩性、沉积构造、生物标志等综合分析识别该沉积微相，以滩相作原点，赋值水深10 m。识别标志如下：沉积岩性为颗粒云岩、颗粒灰岩为主，藻屑、砾屑、生物屑和鲕粒等；沉积构造为大型板状层理；典型标志—大量颗粒组成。在金沙岩孔剖面龙王庙组底部，第一层发育较纯的鮞粒亮晶灰岩，约30 cm厚，鮞粒直径约0.8 mm，夹少量泥晶白云岩条带，其中见黄铁矿团块。第二层开始出现夹白云质条带的亮晶鮞粒灰岩，且向上白云质、泥质条带增多，并发育有层状分布的豆粒，粒径大于2 mm，响应于海侵体系域的水进过程。因此根据滩坪组合分析法判断，第一、二层为高能颗粒滩相(图 3a，b)。
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| 图 3 贵州金沙岩孔下寒武统龙王庙组野外露头图 a.第一层，鮞粒亮晶灰岩，见黄铁矿团块、结核；b.第二层，层状分布的豆粒，粒径大于2 mm；c.第二层上部，白云质条带灰岩，云质、泥质条带增多；d.第八层，中厚层纹层状白云岩，见层状叠层石 Figure 3 Outcrop for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Jinsha, Guizhou province, China |
沉积环境或沉积相由滩演变为相对深水环境，周边有颗粒滩间断展布，即海平面相对上升，水体变深，水体能量相应减小，通过对典型标志综合分析确定环境，进而相对水深最大赋值20 m。识别标志如下：沉积岩性为泥灰岩、泥岩为主；岩石颜色为深色；沉积构造为波状层理、水平层理；典型标志为滩条组合(颗粒滩—泥质条带组合沉积特征)；生物标志以狭盐性生物为主，如海百合、珊瑚等。第二层的上部可见泥质含量升高，见滩条组合(图 3c)。在第三层出现薄层泥质条带泥晶灰岩，根据分析法判断该层处于一个相对较深的水体环境，第三层的沉积末期，对应最大海泛面。该剖面第四至七层根据分析法可判断为颗粒滩相。
沉积环境或沉积相由滩演变为浅水环境(坪)，即海平面相对下降，水体变浅甚至出露水面，水体能量减小，通过对典型标志综合分析确定环境，进而相对水深最小赋值0 m。识别标志如下：沉积岩性为泥粉晶云岩为主；岩石颜色为浅色，甚至出现氧化色；沉积构造为波状层理、水平层理或发育藻纹层；典型标志为滩纹组合(颗粒滩—藻纹层组合沉积特征)；生物标志为广盐性生物，如瓣鳃类、腹足类。剖面的第八层为中厚层准同生白云岩，发育纹层状层理，见层状叠层石(图 3d)。判断为浅水环境，沉积相为云坪相。
以此类推到该剖面的30个小层进行沉积相的快速识别和层序的划分，绘制综合柱状图(图 4)，进而赋值恢复古水深，绘制出相对海平面的升降变化曲线，建立沉积模式，为储层的成因和分布研究奠定基础。
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| 图 4 贵州金沙岩孔下寒武统龙王庙组露头基干剖面实测图 a.样品YK1-1，鲕粒灰岩，单偏光；b.样品YK-3-1，准同生白云岩，单偏光；c.样品YK-7-6，砂屑云岩，原岩为颗粒灰岩，后期颗粒发生白云石化，铸体片，单偏光；d.样品YK-8-1，砂质泥晶云岩，石英呈条带状展布，单偏光；e.样品YK-16-1，亮晶鲕粒细晶白云岩，含砂屑，鲕粒，粒内溶孔发育，铸体片，单偏光；f.样品YK-17-1，泥粉晶白云岩，藻纹层发育，单偏光；g.样品YK-18-1，亮晶砾屑粉细晶白云岩，粒内溶孔发育，铸体片，单偏光；h.样品YK-21-1，泥粉晶白云岩，藻纹层发育，见鸟眼构造，单偏光；i.样品YK-23-1，灰泥亮晶颗粒粉细晶白云岩，单偏光；j.样品YK-24-1，准同生泥粉晶白云岩，单偏光；k.样品YK-26-1，颗粒粉细晶白云岩，晶间孔和晶间溶孔发育，铸体片，单偏光；l.样品YK-29-2，准同生白云岩，含石英粉砂，正交光 Figure 4 The main outcrop profile for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Jinsha, Guizhou province, China |
基干剖面要选用三类样品：
(1) 代表性样品。剖面上每层的顶底界面处分别取能代表该层岩性、沉积构造等特征的典型样品。以小见大，代表整个剖面各个层的分层标准和依据，使后续的室内工作更全面系统。如宣恩高锣剖面划分为15个小层，选取了30个代表性样品，可以表示15个小层每一层的顶底界面差异和基本岩性特征。
(2) 证据样品。选取小层中具典型的沉积特征、生物标志等为该层后续的室内解释提供依据。如图 4中的YK-02-01即为鲕粒的证据样品，进行薄片观察所得典型现象，为金沙岩孔剖面第二小层判断为滩相提供了有力的证据。
(3) 疑问样品，深入分析研究。该研究在野外基干剖面中存在的最大疑问是某些层内石灰岩和白云岩的野外区分。因为岩层中方解石和白云石的发育分布相互消长、相互穿插，石灰岩、白云岩既可同层而变，也可上下相异又相同。不仅宏观如此，鲕粒、颗粒与“条”、与“斑”也是如此。如用盐酸点到“斑”上，可显示为白云岩；而在非斑区又显示为石灰岩。针对类似这样的疑问于野外采集相关样品，便于后期通过室内分析，如阴极发光、电子探针等方法进行进一步的研究。通过这一样品的选取，为以后研究豹斑灰岩等问题提供了基础支持。
1.2.3 基干剖面室内研究对基干剖面所取样品进行岩石薄片、阴极发光、SEM、电子探针、X-Ray、稳定同位素、铸体薄片、孔隙度、渗透率等分析，编制各类图件。经过综合研究，本次野外实测岩石定名与室内分析化验十分吻合，方解石含量基本反映了海平面升降变化(图 5)。
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| 图 5 贵州金沙、习水下寒武统龙王庙组基干剖面野外、室内海平面升降变化赋值与成分分析 Figure 5 Sea level fluctuation curves drawn based on the main outcrop profile and the laboratory composition analyses coincide very well |
基干剖面的研究，起到了基础、核心和对比标准的作用。用基础剖面的研究成果对三类资料进行重新认识和处理：
(1) 覆盖区钻井资料。
(2) 区域地质志有关露头剖面资料。
(3) 现有各类生产资料及研究报告等。
统一对各类资料如厚度、岩性、单因素等进行统计，通过“碳酸盐岩台地滩坪组合快速沉积相分析法”对上述资料进行沉积相的快速划分；在各资料点沉积微相确定的基础上，统一层序、体系域划分和对比，分体系域沉积相平面投点。编制单剖面图、剖面对比图(图 6，7)和岩相古地理图(图 8)。
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| 图 6 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组层序地层沉积相综合对比(东西向) Figure 6 Correlations between the sequence stratigraphy and facies for the Longwangmiao Formation of the Lower Cambrian, Sichuan Basin and its periphery area, China(from west to east) |
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| 图 7 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组南北向层序地层沉积相综合对比(南北向) Figure 7 The correlations of the sequence stratigraphy and facies of the Longwangmiao Formation of the Lower Cambrian, Sichuan Basin and its periphery area, China(from south to north) |
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| 图 8 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组构造—岩相古地理图 Figure 8 Tectonic-palaeogrography for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation, Sichuan Basin, China |
Sq1海侵体系域时期，海水入侵方向为南东至北西向，盆地东缘主要发育开阔潮下沉积；盆地中部为一套潟湖沉积；潟湖西侧为云坪沉积，湖北宜昌—十堰地区也为云坪沉积；受控于盆地西南部的康滇古陆和西北部的汉南古陆和摩天岭古陆，盆地西侧为混积潮坪；盆地边缘的金沙习水地区和鄂西地区发育局部颗粒滩，主要为鲕粒滩和砂屑滩(图 8a)；Sq1的高位体系域时期，由于相对海平面下降，可容纳空间变小，云坪沉积范围扩大，盆地东南部的仁怀—毕节地区也出现了云坪沉积；颗粒滩范围也有所扩大，特别是川中地区颗粒滩广泛分布；川东缘仍以开阔潮下沉积为主；在盆地东南地区出现局部膏质潟湖微相(图 8b)。Sq2海侵体系域时期，颗粒滩范围进一步扩大，不但金沙习水地区的颗粒滩展布范围发展到赤水地区，在黔江咸丰地区更是有大片颗粒滩，宜昌地区的颗粒滩仍是继承性发育；盆地西南部的膏质潟湖又演化为潟湖沉积(图 8c)。Sq2的高位体系域时期，先期有部分颗粒滩沉积，但后期主要是云坪沉积，整体来看颗粒滩发育程度比不上海侵时期；同时由于水体相对变浅，潟湖多演化为膏质潟湖沉积(图 8d)。Sq3时期由于发生大规模持续性海退，盆地内部和东缘大部分的地层暴露出地表被剥蚀，仅在东缘地区靠近斜坡地带有所沉积，沿着湄潭—秀山和慈利—石门地区沉积云坪(图 8e)。从四川盆地及周缘龙王庙组综合岩相古地理图上可以看出，盆地东缘及南缘广泛发育开阔台地沉积，以灰坪沉积为主；颗粒滩主要发育在潟湖两侧，在潟湖沉积东侧颗粒滩多呈条带状展布，在潟湖沉积西侧颗粒滩多叠置于云坪沉积之上(图 8f)。
以“碳酸盐岩台地滩坪组合快速沉积相分析法”识别的沉积微相为基础，进行单井相、连井相分析，划分层序和体系域，最终绘制综合沉积相图，恢复岩相古地理。该方法所得结果较前人的研究更全面的识别出高能滩相，滩相的增多使研究区的有效储层范围扩大，为后期的储层研究和勘探开发提供了重要依据。
1.4 沉积模式建立在上述研究的基础上，根据“碳酸盐岩台地滩坪组合快速沉积相分析法”识别沉积相，进行单井相、连井相、平面相的分析，恢复岩相古地理。结合台地格局，根据该分析法进行赋值、恢复古水深，从而建立了扬子地区沉积模式。赋值依据如下：在典型沉积相确定的基础上(坪：0 m；滩：10 m；相对深水环境：20 m)，以滩为中心原点，通过颗粒含量、颗粒类型和胶结方式这三个要素对颗粒滩相进行细化，通过沉积相以及不同要素所占比重进行古水深值的加权整合。这样，通过对典型沉积环境的识别与细化，在0~20 m之间有规律地取值计算，可获得碳酸盐岩台地上各个位置的古水深数据，对多点数据进行整理和优选，最终绘制出碳酸盐岩台地的古水深平面展布图，建立起碳酸盐岩沉积模式。
针对该研究区，通过赋值和计算，制定了具体的标准和数值(图 9)，根据台地格局及岩相古地理研究，恢复完沉积水深后，结合海平面变化情况，建立各体系域沉积演化模式图(图 10)。在海侵期，盆地大范围被海水覆盖，局部高地处于水体动荡环境，连片发育颗粒滩。在高位期，相对海平面由高变低，颗粒滩变少，潮坪相发育，部分地区甚至发育有暴露标志。
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| 图 9 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组沉积古水深赋值依据 Figure 9 The Sedimentary depth assignment basis for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation, Sichuan Basin and its periphery area, China |
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| 图 10 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组综合沉积模式示意图 Figure 10 The comprehensive sedimentary model for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation, Sichuan Basin and its periphery area, China |
综合分析认为，在龙王庙期，扬子地区基本是台平、坡陡、盆深的沉积模式。三三两两，高低有序：南北纵向上，至少有川西海陆交互边缘、川东及台地边缘三条相对突起高能带；东西横向上，至少有川北、川中和贵州三条相对突起高能带；由此相对突起高能带所限形成四个(两两)相对洼地。对于“相对”这一概念，在台地上，地形高差并不是太大；滩随着海平面升降的变化，在空间上也发生迁移和叠加，在洼地地区(赋值20 m左右)也有滩的发育，在突起地区也有开阔台地、局限台地甚至潟湖的发育。随着海平面的降低，之前的高能滩发生暴露和剥蚀，出现潮坪相的发育条件；之前的洼地在水深相对变浅的情况下若符合高能滩相的发育条件，也会出现颗粒滩的沉积，类似于“潮汐层理”中砂层、泥层的分布关系，这也是龙王庙组层序地层的基本格架和岩相分布规律。
2 云滩——储层改造由上文可知，滩相、坪(潟湖)相均可发育白云岩，但滩发育的初期基本上还是石灰岩。在室内研究储层物性与岩石类型之间关系时，清晰地显示出由泥晶(灰泥)石灰岩——颗粒石灰岩——泥粉晶白云岩——中粗晶(颗粒)白云岩到粉细晶(颗粒)白云岩，储层物性一般逐渐变好的规律。即对于白云岩并不是晶粒越粗大越好，即使是颗粒石灰岩，不遭受云化作用，储层物性一般也不理想。由此可见，云化(或称白云化、白云石化和白云岩化)作用可以改善储层物性(图 11，12)。
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| 图 11 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组主要岩石类型与孔隙度的关系 Figure 11 Relationship between the lithology and the porosity for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation, Sichuan Basin and its periphery area, China |
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| 图 12 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组岩石类型、云化作用与储集物性之间的关系 a.样品YK-02-01亮晶鲕粒灰岩，鲕粒呈放射状，正交光；b.样品YK-01-01亮晶鲕粒灰岩，鲕粒内部发生白云岩化作用，单偏光；c.样品GL-13-02颗粒云岩，粒间孔、粒间溶孔发育，铸体薄片；d.样品YK-24-01泥晶白云岩，见一条微裂缝，单偏光；e.样品YK-04-03粉晶白云岩，部分发生白云岩化作用，单偏光；f.样品YK-25-01粉细晶白云岩，晶粒大小0.01~0.15 mm，可见晶间孔发育，铸体薄片。 Figure 12 Relationship between lithology, dolomitization, and reservoir properties for the Lower Cambrian Longwangmiao Formation, Sichuan Basin and its periphery area, China |
潮坪，或称蒸发潮坪、萨布哈(潟湖)，最易发生白云化作用[29]。换言之，浅水蒸发环境有利于白云化作用，反之，滩如果总是在潮下，就不易发生白云化作用。海平面的不断升降变化，导致滩出露水面，遭受大气淡水的溶蚀(瞬时)，提供滩发生云化作用的环境条件(较长时间)，甚至发生淡水与海水的混合。即在海平面不断升降变化过程中，至少发生三种最重要的白云化作用：潮坪蒸发泵准同生白云化作用、回流渗透白云化作用及混合白云化作用，也可能部分发生调整白云化作用或产生少量淡水白云石[29]。之所以在一个层序的高位体系域中经常见到滩坪组合韵律，即此环境组合的综合产物(图 7)，该岩相组合可简称为“滩纹”组合，纹层主要为藻(叠层石)纹层或黏土粉砂杂质富集的沉积微韵律层。
另外，在一个层序的海侵体系域中多发育“滩条”组合，实际可看作石灰岩与泥岩页岩的“潮汐层理”构型：即灰岩夹页岩为条、页岩加灰岩为瘤、灰岩页岩互层为链(条)。
综上，滩的云化环境即滩出露水面变成了潮坪环境。
2.2 滩的云化过程云化作用为交代作用，而交代作用的实质为原矿物遭受溶解新矿物发生沉淀。因此要发生溶解作用，需要流体、孔隙系统予以支持，同时还要保证对方解石不饱和而对白云石饱和的流体能不断流动。所以，综合暴露环境，蒸发环境、镁离子富集等方面，滩坪最适宜发生白云化作用。
滩的云化过程即原来的滩相颗粒石灰岩出露水面遭受淡水淋滤和蒸发作用，在初始空隙系统影响下，在发育(潮坪潟湖)准同生白云岩的同时，发生回流渗透及混合等白云石化作用。研究区白云岩的类型主要为颗粒白云岩、泥粉晶白云岩和粉细晶白云岩。颗粒白云岩的颗粒和胶结物均发生白云石化，可见残余颗粒结构幻影，有序度为0.77(图 12c)；泥晶白云岩，发育藻纹层理，可见少量陆源石英，有序度0.52(图 12d)；粉细晶白云岩，晶粒大小0.05~0.15 mm，晶间孔发育，有序度0.68(图 12f)，研究区白云岩有序度值普遍较低。
对研究区龙王庙组样品碳氧同位素分析，龙王庙组灰岩与早寒武海水的碳氧同位素范围(图 13a)基本一致，δ13C值受成岩作用过程中同位素交换作用的影响微弱，而δ18O值受沉积后成岩作用影响显著，Kaufman et al.[31]提出当δ18O < -10‰时，样品已遭受严重成岩蚀变，数据不能使用。对龙王庙109个样品测试，剔除了6个δ18O < -10‰的样品，其他103个原岩样品δ18O为-9.9‰~-5.7‰，平均值为-8.07‰。
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| 图 13 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组氧同位素与白云石含量交会图(a)和氧同位素含量与碳同位素含量交会图(b) Figure 13 Cross plot of oxygen isotope to dolomites(a) and strontium content to dolomites(b), from the Lower Cambrain Longwangmiao Formation, Sichuan Basin and its periphery area, China |
利用δ18O计算古地温的经验公式为：T(℃)=15.976 - 4.2×δ18O + 0.13×(δ18O+0.22)2，应用此公式计算古生代以来的样品，而年代古老的样品易受成岩蚀变的影响，因此利用“年代效应”校正的方法，把古生代样品校正为第四纪海相灰岩的δ18O值，计算出的结果比较符合地质实际。本次采用的龙王庙组样品的δ18O平均值为-8.07‰，第四纪海相灰岩的δ18O平均值为-1.2‰，两者差值Δδ18O=6.87‰，校正后计算出的古地温分布范围是10 ℃~28 ℃，平均值为21 ℃，说明当时为温暖或炎热的亚热带气候，与古板块揭示的扬子板块在寒武纪时位于30°N，105°E的结论一致[32]，同时也说明白云石化作用发生的温度较低，发生的时间主要在准同生期和成岩阶段早期。
龙王庙组氧同位素与白云石含量呈正相关(图 3b)，白云石含量高的地方δ18O值明显正偏，推测温暖或炎热的亚热带气候，加之干旱条件导致海水蒸发作用强烈，海水浓缩形成盐度较高的富镁流体，使得白云石化作用得以进行，这也为白云石化作用主要形成于早期成岩阶段提供了有利证据。
综上可知，岩石的初始孔隙系统非常重要。石灰岩能否发生白云化作用、白云化作用能否进行彻底、规模白云化形成的白云岩以后还能否发生组构再优化以及油气能否发生早期充注等都可能受到初始孔隙系统的影响。由于早期孔隙系统的差异，导致了石灰岩与白云岩之间的各种过渡岩石类型、各类岩石复杂的结构构造。进而，夹在大套颗粒白云岩中的石灰岩夹层也可能因为其初始孔隙系统不发育而形成(图 14)。对于大规模白云化作用时期都未发生白云化的石灰岩或云化不彻底的白云岩，其再埋藏后，孔隙系统变好的可能性也很小。因此，初始孔隙系统发育、早期云化、早期岩溶是滩优质储层发育的三个最有利的条件。
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| 图 14 四川盆地及周缘ED2井龙王庙组综合柱状图 Figure 14 Comprehensive column of ED 2 well, the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin, China |
ED2井龙王庙组厚150 m，仅有一层厚度约17 m的泥晶石灰岩，云化的很彻底，但几乎不见潮坪(潟湖)准同生白云岩，看似“不符合滩坪组合”的基本规律，极有可能是滩坪组合的极端典型。理由如下：一是滩可能是一种“漏滩”，即初始孔隙系统非常发育，暴露、蒸发、回流(渗透)形成了动态平衡，同生、准同生白云化作用与回流渗透和混合白云化作用同步进行，边蒸发、边云化，无需太长时间；二是同生、准同生白云岩与近地表的准同生后回流渗透白云岩、混合白云岩，可能在风暴以及滩发育期间被高能水流打碎、磨蚀，因而“消失”。初始孔隙系统的发育也为后期的岩溶作用打下了基础。
2.3 云化滩的储层物性改造(颗粒)石灰岩云化成白云岩，一般而言都会对储层物性起到改善作用，通过物性测试可以看出(图 11)，颗粒白云岩的平均孔隙度6.4%，颗粒灰岩的平均孔隙度为2.8%；泥粉晶白云岩的平均孔隙度为3.3%，泥晶灰岩的平均孔隙度为1.7%。即便只有部分发生白云石化的云斑石灰岩或含斑的灰质白云岩，储层物性都会大大变好[33-34]，通过扫描电镜观察发现(图 15)，发生斑状白云石化的部分发育晶间孔，而为发生云化的基质灰岩则岩性致密，几乎不存在孔隙。
上文所述岩溶为云化交代作用的本质属性岩溶，本章所述可不与交代作用在本质属性上有必然联系。
3.1 云溶滩的同生、准同生、准同生后早期的岩溶前文论述滩的云化环境和过程时，也隐含了同生、准同生、准同生后早期的岩溶作用。在同生、准同生白云岩发育时，可以发生大气淡水的淋滤作用；在准同生后期的早期，岩溶作用更复杂，与再后期地表岩溶作用几乎完全相同。金沙岩孔、习水土河、安岳气田等龙王庙组(甚至震旦系)滩白云岩储层，以及ED2井龙王庙组白云岩的岩溶作用可能包含这几种岩溶作用[35-38]。
3.2 云溶滩的表生岩溶通过对龙王庙组层序地层学研究发现，四川盆地及周缘地区大部分缺失第三个(Ⅳ级)层序(图 8e)，这是由于龙王庙期末期发生的一次规模海退，海岸线已退到台地斜坡之外，甚至贵州三都地区也发育了准同生白云岩[39]。在研究区多地、多井区都发现了地表龙王庙组岩溶。龙王庙组表生岩溶至少还可划分两种类型、两类地区，一类是盆地内部和东部地区，以龙王庙期之后这次暴露岩溶为主(图 16)；另一类地区则在后期叠加了加里东期岩溶、海西期岩溶[37, 40]、甚至包括燕山、喜山期的岩溶，可成为复合叠加岩溶区，磨溪地区、宜昌地区等盆地东部边缘、北部边缘及特殊高地地区都可能发生这种复合叠加岩溶。表生岩溶对储层物性的优化起到了极为重要的作用，但初始孔隙系统及后期孔隙系统的演化仍是影响后期各期岩溶作用的重要因素。对于地史覆盖区的川东地区，龙王庙期末期的这次岩溶在某种意义上来说，是地表岩溶的重要事件。为此，第三个(Ⅳ级)层序的存留及岩溶作用强度还都有待细化、深化。
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| 图 16 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙后期暴露岩溶标志 a.咸丰庙梁子石龙洞组顶部石钟乳，见生长纹层；b.湖南石门杨家坪剖面石龙洞顶部见角砾云岩中砂岩填隙物；c.贵州习水土河剖面顶部第19层见溶蚀孔洞层，孔洞多呈椭圆扁平状，多约0.5 cm×1 cm，部分溶蚀孔洞发生完全充填、半充填，或未充填 Exposed karst signs of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin, China |
滩白云岩叠加裂缝系统改造，储层物性无疑会得到更大的改善和强化[41]。裂缝可以分为构造缝和非构造缝，构造缝是在构造应力下岩石破裂形成的缝隙，贯穿岩石的能力比较强；非构造缝是指成岩缝，如层理缝和缝合线等。裂缝既可以作为天然气的储集空间，又可以作为渗流通道，改善储层的渗流能力。研究区龙王庙组叠加了多期构造运动，产生了多期构造裂缝，后期被方解石充填，多以亮晶方解石充填为主。
综合分析四川盆地及周缘龙王庙组储层发育的基本成因规律。除了滩、云滩、云溶滩等内因进行储层的改造和优化以外，其外因构造活动、大不整合等也增加了裂缝、利于再生孔隙系统发生，对储层进一步强化。内因、外因有利结合，综合作用产生优质储层。
5 结论(1) 扬子台地龙王庙组，在特殊气候异常蒸发风暴发育时期，海水进退、滩坪出没、云化岩溶等因素共同控制了滩体储层的发育、云化、岩溶等储层优化作用。
(2) 滩、云滩、云溶滩(加裂缝)是滩石灰岩经不同程度白云化作用和早期岩溶作用，储层物性渐次改善的规律。同生、准同生及准同生后早期的白云化作用及岩溶作用，因初始孔隙系统的重要性及其对后期演化提供有利条件，特别重要；表生岩溶作用(及裂缝)，既可大大改善储层物性，也可形成新的储集空间。
(3) 扬子台地龙王庙期滩相发育的特殊时期和环境条件——台平、坡陡、盆深的古地理沉积格局，适用“碳酸盐岩台地滩坪组合快速沉积相分析法”。即“以滩为原点”取相对古水深10 m(最佳区间在5~15 m之间)、根据滩条组合或滩坪组合定量赋值取20 m或0 m，快速绘制相对海平面升降变化曲线，识别层序、划分体系域。
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