西昌盆地奥陶系沉积体系与生储盖组合特征研究

2025-05-05 01:30:21
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西昌盆地奥陶系主要分布于康滇古陆东侧,越西、甘洛,以及布拖南一带,以甘洛新基姑(厚819.67m)、普格洛乌沟(厚995.20m)沉积最厚;而布拖拖觉日则村较薄(515.26m)。其三分性明显,下统为红石崖组(O1h)、巧家组下段(O1q);中统为巧家组上段(O2q)、大箐组(O2d)及上统临湘组(O3l),见表5.14。无论在沉积相上,岩石组合上,生物丰度上均显一定的差异性,这无疑是区内构造制约的结果。

笔者先后于2007年4月20日~5月初、9月1日~20日对布拖拖觉日则村、甘洛玉田新基姑剖面进行了实测。

表5.14 日则村、新基姑奥陶系划分

5.3.1 剖面岩石学特征

奥陶系的岩石类型较为齐全多样,计有碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩以及鲕状赤铁矿层、鲕绿泥石岩等等。各组岩石类型详见表5.15。

表5.15 新基姑、日则村剖面奥陶系岩石类型表

注:斜线上方为岩石组分含量(%),斜线下方为岩石厚度(m)。

红石崖组主要为石英砂岩、粉砂岩及泥质岩。巧家组下段在布拖拖觉日则村剖面主要为粒屑灰岩及少量的石英砂岩,新基姑剖面则主要为石英砂岩、粉砂岩、泥质岩及少量的粒屑灰岩。巧家组上段在日则村剖面为较单一的粒屑灰岩,而在新基姑剖面则显多样性,有石英砂岩、长石砂岩、粉砂岩及粒屑灰岩、含云灰岩、含硅灰岩,以及灰云岩等。大箐组在日则村剖面为粒屑灰岩及白云岩,在新基姑剖面则主要为晶粒白云岩,次为含硅云岩及残余生屑晶粒云岩。临湘组在日则村剖面则为微晶灰岩及含生屑、生屑微晶灰岩;在新基姑剖面为残余砂屑白云岩及晶粒白云岩。

5.3.1.1 碎屑岩

(1)石英砂岩类

1)石英砂岩,主要见于红石崖组,巧家组下段有少量分布。浅灰、灰白色薄—厚层,碎屑含量占岩石的90%~95%,以单晶石英为主,少量多晶石英,具波状消光,可见包体及次生加大边。斜长石及微斜长石一般含量1%~2%,重矿物为锆石、电气石等。填隙物含量5%~10%,以化学胶结物为主,主为硅质,次为钙质、铁质、粘土杂基。多为细粒,亦可为微粒或中粒,次圆状。孔隙-接触式胶结,具平行层理。上述特征表明其成熟度高,属高能环境下的产物。

2)磷质内碎屑石英砂岩,为深灰色、灰绿色,薄—中厚层。磷质内碎屑以砂、砾屑为主,鲕粒含量为岩石的15%~30%,可见磷质交代长石及白云母。胶结物以硅质为主,次为磷质、白云质、钙质。粒度偏粗,为细—中粒,次圆状。在日则村剖面可见4层,而新基姑剖面仅见一层,多产于红石崖组下部,属滨岸及潮坪环境下的产物。

3)长石(岩屑)石英砂岩,灰色、灰绿色、灰褐色,薄—厚层。长石含量一般为10%,最高为15%,最低为5%,成分为斜长石、微斜长石、条纹长石等,可见溶蚀边或绢云母化、水云母化,个别有黄铁矿化,云母含量一般为2%左右,重矿物主要为锆石等,分选磨圆中等,细—中粒,次圆—次棱角状。

化学胶结物有硅质、钙质、菱铁质,粘土杂基含量一般为5%~10%,个别可达15%,多水云母化。接触-孔隙式胶结。

岩屑石英砂岩中,岩屑多见泥质岩,含量<5%,云母含量较高,一般为5%~12%。长石含量1%~5%,分选较差,一般为不等粒砂状结构,磨圆中等。化学胶结物为钙质、磷质、硅质,粘土杂基一般为2%~5%,个别可达10%以上。接触-孔隙式胶结。

长石石英砂岩属滨岸或潮坪环境下产物,而岩屑石英砂岩主要见于新基姑剖面,属近底部产物。

(2)长石砂岩

仅见于新基姑剖面巧家组上段,灰、褐灰色中厚—厚层。长石在碎屑中含量为25%~30%。其成分主为斜长石,次为微斜长石、条纹长石,可具次生加大边,有碳酸盐化或绢云母化,边缘不甚规则。白云母为1%,重矿物为锆石。多为细粒,亦可为不等粒,次棱—次圆状。化学胶结物为白云质、硅质。粘土杂基一般为3%,多水云母化。孔隙-接触式胶结,属滨岸环境。

(3)粉砂岩

主要分布于红石崖组及巧家组中。灰、灰绿、紫红等色,薄—中厚层。碎屑成分主为石英,次为长石及云母,含量为5%~10%。云母具定向性,粒度多为粗粉砂级,可含少量微粒。填隙物为钙质、白云质、硅质以及粘土杂基(水云母化,具定向性)。

5.3.1.2 泥(页)岩

主要见于红石崖组。灰黑色、紫红色、灰黄、灰绿等色。薄—中厚层。质不纯,粉砂含量一般较高,为30%~40%,粘土矿物主为水云母。具定向性。据新基姑剖面137层粘土矿物X射线衍射分析显示,成分为伊利石55%,绿泥石12%,石英20%,长石13%,泥质岩中可产笔石、腕足类等化石。属浅海低能环境的产物。

5.3.1.3 碳酸盐岩

除红石崖组外,广布于其他层位。岩石类型极为丰富。而粒屑灰岩(白云岩)其粒屑类型较为单一,主为生物碎屑、砂屑,次为球粒,鲕粒少见,填隙物一般为微晶基质,亮晶少见。

(1)石灰岩

1)生物屑灰岩(包括含生屑、生屑微晶灰岩),主要见于巧家组。灰黑色、深灰色,厚—块状。生屑有腕足类、三叶虫、苔藓虫、棘皮类、介形类、腹足类、瓣鳃类、海绵骨针、绿藻以及少量层孔虫及放射虫等。生屑有硅化、黄铁矿化或白云石化现象。生屑灰岩其含量一般为60%~70%,陆源混入物石英粉砂无或有。自生矿物黄铁矿一般含量为2%~3%,填隙物、灰泥经重结晶为粉—细晶。孔隙-基底式胶结。岩石中可含10%左右的球粒或砂屑。选择性白云石化较为普遍。当生屑含量<50%,则为含生屑或生屑微晶灰岩。

生物主为正常盐度生物,其形成环境能量不高,属浅海环境。

2)砂屑灰岩,见于日则村剖面巧家组及大箐组。灰黑色、灰色薄层—块状。砂屑粒径大小不均一,最大可为1.2mm,最小0.05mm,一般为0.1~0.6mm。同时尚见含量不等的腕足类、三叶虫、海百合茎生物屑。偶见薄皮鲕。自生矿物黄铁矿2%,填隙物为微晶基质。局部重结晶为粉—细晶。选择性白云石化,基底式胶结。

当砂屑含量<50%,则为含砂屑或砂屑灰岩。该岩一般含10%左右的正常盐度生屑,白云石化较为普遍,且厚度偏薄。

3)球粒灰岩,仅见于日则村剖面巧家组下段。深灰色、灰黑色厚层,球粒大小均一,为0.1~0.2mm,多数为0.1mm左右,卵圆形,色深,富有机质,无内部构造,含量为60%左右。同时尚有2%~10%不等的腕足类、介形类、海百合茎等生屑。灰泥基质可重结晶为粉—细晶,有白云石化现象。基底式胶结。岩石中可含5%~10%陆源石英粉砂,属浅海环境。

4)泥(微晶)灰岩,主要发育于日则村剖面临湘组,次为巧家组下段。深灰色、灰黑色,极薄—薄层,微晶结构,岩石中可含≤5%的腕足类、海绵骨针、三叶虫、介形类生屑,极少量完整腕足类化石。黄铁矿为1%~3%,富有机质。局部可重结晶为粉晶或白云石化,具水平纹层及生物扰动构造,裂隙发育。属静水低能环境产物。

5)粉晶灰岩,仅见于日则村剖面巧家组下段。深灰色薄层,含黄铁矿2%,裂隙发育,缝宽为1~0.5mm,充填或半充填。

(2)白云岩

该岩类主要发育于新基姑剖面上巧家组上段、大箐组及临湘组。

1)残余砂屑白云岩,发育于临湘组中。深灰色极薄层—中厚层,以薄层为主。残余砂屑含量60%~75%,白云石重结晶为微—细晶,有硅化现象,可含有机质2%~3%,自生石英一般为2%左右,可见泥质。基质多数重结晶为粉细晶,少数为中晶。岩石具残余纹层及生物扰动构造。当砂屑含量<50%,则为残余砂屑粉细晶白云岩。其一般含量为30%,晶间缝中部分为有机质充填。

推断该岩石应为砂屑灰岩及砂屑微晶灰岩,经淡水白云化而成残余砂屑白云岩,属台地边缘之砂屑滩。

2)残余球粒白云岩(包括残余球粒粉晶云岩),该岩石量少,厚度仅3.66m。深灰色薄—中厚层,球粒70%,粒径为0.1mm,重结晶为粉晶,色深,含有机质。硅质黄铁矿1%,球粒有硅化现象。基质为粉晶白云岩。基底式胶结。当残余球粒含量为10%,则为含残余球粒粉晶白云岩,具生物扰动构造。

3)残余生屑细—中晶白云岩,深灰色中厚层,残余生屑含量为30%左右,包括腕足类、海百合茎、三叶虫、绿藻。基质重结晶为细—中晶。晶洞、溶孔较发育。

4)晶粒白云岩,深灰色、灰色、灰黑色,薄—厚层。晶粒为粉—粗晶,多数为细—中晶,具环带构造,半自形—自形。岩石中可见1%~5%残余生物屑,如腕足类、三叶虫、介形类、海百合茎及藻屑等。晶洞发育,可具硅质条带或结核,以及次生方解石脉或斑块。

晶粒细者多具纹层或条带状构造。可见底冲刷。一般临湘组较之于大箐组,色深且晶粒偏细。而大箐组多为中—粗晶且色较浅。在临湘组中,由于裂隙极为发育,致使岩石成假角砾状。

5.3.2 剖面沉积相特征

奥陶系的沉积相依据实测剖面划分如下:

5.3.2.1 外陆棚相

该相发育于日则村剖面临湘组(表5.16)。

表5.16 日则村、新基姑奥陶系沉积相划分

岩石组合为灰黑色、深灰色极薄—薄层微晶灰岩,含生屑、生屑微晶灰岩夹页岩及粉砂岩,具燧石结核及泥质条带。生物组合为正常盐度的腕足类、三叶虫、海绵骨针、腹足类、介形类、放射虫、棘皮类、钙球等,并见原地埋藏完整的腕足类化石。沉积构造多见水平纹层,可见生物扰动及底冲刷构造,岩石富含有机质及黄铁矿。这一特征表明其属静水低能外陆棚环境。

5.3.2.2 (浅海)内陆棚

该相见于临湘组、大箐组,以及巧家组。其岩石类型及生物丰度上南北均显差异性。

新基姑剖面:临湘组及大箐组岩石组合为灰黑色、灰色中厚—厚层残余生屑细—中晶白云岩,残余砂屑白云岩、白云岩夹页岩及含灰云岩。晶洞溶孔发育。

残余生屑为腕足类、三叶虫、软体动物、海百合及绿藻。沉积构造水平纹层、生物扰动构造。而巧家组岩石组合为灰黑色、深灰色中厚—厚层细—微晶生屑灰岩。含粉砂粉晶灰岩、白云石化生屑灰岩、含云灰岩、硅云岩,夹微粒白云质石英砂岩,具燧石结核及条带。

生物组合为腕足类、三叶虫、海百合茎、海绵骨针、介形类、瓣鳃类、苔藓虫及绿藻。

日则村剖面:其特征为灰黑色、紫红色生屑微晶灰岩、生屑灰岩、细—中晶砂屑灰岩、砂屑细—中晶灰岩,夹粉砂岩、钙质页岩及不等粒石英砂岩。近底部为鲕状赤铁矿层。灰岩局部有白云石化。生物丰富,有三叶虫、腕足类、棘皮类、有孔虫、介形类、苔藓虫、绿藻等,沉积构造多见水平层理。

5.3.2.3 台地边缘浅滩相(砂屑滩、生物碎屑滩相)

1)砂屑滩相:发育于新基姑剖面的临湘组及大箐组。其特征为灰、深灰色薄—中厚层残余砂屑白云岩,含燧石结核及条带。可见少量残余海百合茎化石。沉积构造为残余纹层及生物扰动构造。

2)生物碎屑滩相:见于日则村剖面巧家组下段。特征为灰黑色厚层细晶生屑灰岩含球粒生屑灰岩。具选择性白云石化现象。生物组合主为腕足类;次为三叶虫、介形类、棘皮类、苔藓虫、腹足类、瓣鳃类、珊瑚等,84层见腕足类碎片,多顺层密集分布,且上凸。

5.3.2.4 局限台地相

见于日则村剖面大箐组。其特征为深灰色中厚层—块状,粉—微晶砂屑或球粒白云质灰岩,白云石化,生物屑或生物球粒微晶灰岩及含生屑微晶灰岩。溶孔较发育,岩石具白云石斑块。生物屑有三叶虫、腕足类、介形类、棘皮类、海绵骨针、苔藓虫、软体动物及绿藻等。

5.3.2.5 潮坪亚相

1)清水型潮坪亚相(潮间—潮上)见于新基姑剖面临湘组。其特征为深灰色中厚层粉—细晶白云岩,及残余球粒白云岩。沉积构造见有鸟眼、纹层构造及席状裂隙,并有去膏化现象。未见残余生物屑。

2)浑水型潮坪亚相见于日则村剖面红石崖组。其特征为灰色、灰绿色、紫红色薄—中厚层微—细粒石英砂岩、长石石英砂岩、粗粉砂岩及粉砂质水云母粘土岩。沉积构造见有沙纹层理、透镜状层理、脉状层理、波状层理、水平层理及生物扰动构造。

生物化石较为稀少,仅见腕足类,但遗迹化石较为丰富,属针管迹遗迹相组合,有针管迹、古藻迹、沙镯迹、墙状迹、光环迹。

3)潮下微相发育于日则村剖面红石崖组下部。其特征为灰色、灰绿色、紫红色薄—中厚层细—中粒含磷质内碎屑石英砂岩、石英粉砂岩夹粉砂质水云母粘土岩。沉积构造主要见近对称波痕,生物化石主为腕足类,遗迹化石为克鲁兹迹。

5.3.2.6 滨岸亚相

该相发育于红石崖组及新基姑剖面巧家组。可细分为前滨及近滨两个微相。

1)前滨微相:其特征为浅灰色、灰白色,中厚—厚层细—中粒石英砂岩、白云质石英砂岩及含磷质内碎屑石英砂岩。其成分、结构、成熟度均高。沉积构造为平行层理、浪成近对称波痕以及单斜层理。生物化石为腕足类以及古藻迹、单根迹,垂直虫管。

据粒度分析其具海滩特征,为两段式,跳跃总体和悬浮总体,具较陡斜率,截点突变,标准偏差为0.87。

2)近滨微相:其特征为深灰色、灰绿色、紫红色薄—中厚层细粒长石石英砂岩、石英砂岩、粗粉砂岩,夹粉砂质水云母粘土岩。近滨下部分选较差,多为不等粒,且富含云母片。沉积构造见有平行层理、近对称波痕、波状层理及沙纹层理。生物组合为腕足类以及三叶虫碎片。

遗迹化石见单杯迹、单形迹及平管迹,遗迹化石多反映出生物为水平觅食或向一个方向移动,表明波浪和潮汐作用相对较弱,海水的盐度和温度亦较稳定。粒度分析结果显示其具海滨砂的特征,为两段式,跳跃总体和悬浮总体,具较陡的斜率。截点突变,标准偏差为0.68。

5.3.3 沉积纵横向变化

西昌盆地早奥陶世时为滨岸潮坪环境下的陆源碎屑岩沉积,分布于越西普格大槽河一线以东的地区,以西为康滇古陆。其南、北部差异不大,北部以甘洛波波乡(厚324m)、田坪(厚309.8m)一带最厚,向西依次减薄,在新基姑为234.3m,裤裆沟为179m。为一套无障壁海岸碎屑岩、泥质岩沉积。而南部则主为潮坪碎屑岩、泥质岩沉积。但在早奥陶世晚期则为浅海碳酸盐岩沉积。以洛乌沟沉积最厚(468.8m),向东或南东方向减薄,在日则村厚为311.6m,形成与北部相反变薄的格局。同时在大槽河见上三叠统白果湾组直接超覆于红石崖组之上,其暴露标志明显,如干裂、菱形波痕等,属潮坪环境下产物。

中晚奥陶世时,主为海洋碳酸盐岩沉积,分布于越西、普格一线以东地区,以西仍为康滇古陆。此时,南、北部差异较为明显。北部敏子洛木(厚555.8m),新基姑(厚485.4m)一带沉积最厚,向东、西两侧减薄,裤裆沟厚仅191.3m,以一套白云岩为主,从西向东沉积相依次为潮坪—台地边缘砂屑滩—浅海。新基姑北林洛沟一带为灰岩与碎屑岩的滨岸相的沉积。

南部仍以洛乌沟沉积最厚,为526.4m,向东减薄。日则村厚为203.7m,而铁足非克仅147.9m,以灰岩沉积为主。而洛乌沟则为云灰岩及白云岩。从西向东沉积相为潮坪—开阔台地—浅海。

总观西昌盆地奥陶系,从红石崖组到临湘组,是一个海进序列,由陆源碎屑岩沉积,变为碳酸盐岩的沉积。其间在局部层位出现较高能量的砂屑滩或生物滩。而南部较之于北部水域深,出现外陆棚沉积相(临湘组),这是有利的生油(气)层位。

5.3.4 生储盖组合分析

西昌盆地奥陶系的生油条件差,据前人生油分析资料在日则村红石崖组砂质泥岩中有机碳仅0.08%;巧家组上段、大箐组深灰色碳酸盐岩中有机碳分别为0.05%和0.08%。然而临湘组主为一套灰黑色灰岩,据镜下观察有机质含量可达5%,黄铁矿为2%,其不失为一有利的生油层位。虽然,奥陶系的生油条件不理想,但储集性能颇佳,新基姑剖面以临湘组、大箐组最为理想,其和上覆志留系生油气层、盖层配搭组合成较为完整的生储盖组合。在残余砂屑白云岩及粉—粗晶白云岩中,晶洞极为发育。其直径多数为0.5~1cm;最大可达5cm;充填或半充填。据孔渗分析,临湘组237层粉晶白云岩孔隙度为1.7%;222层粉—中晶白云岩孔隙度为3.44%;渗透率为1.06×10-6μm2。大箐组7块中—粗白云岩样品分析,孔隙度为1.05%~5.55%,平均值为3.38%;渗透率为(5.74×10-7~82×10-3)μm2,平均值为3.79×10-5μm2。同时在薄片观察中,晶间溶孔为1%~3%,直径为0.2mm左右,且分布不均。晶间缝亦较发育,并有有机质充填。

日则村剖面,储集层为大箐组及巧家组,其岩性主为粒屑灰岩,含粒屑的微—粗晶灰岩,具白云石化现象,且晶洞发育。据薄片观察,晶间溶孔为2%~3%,裂缝发育。同时发育有生物滩相,其不失为一良好的储油气层位,因此,其和上覆临湘组油气层可组成生储组合。

总观西昌盆地奥陶系,自身生油条件不够理想,其不能自我配套成完整的生储盖组合,但大箐组、临湘组与上覆志留系配套组成较理想的生储盖组合。从区域上看,新基姑—洛乌沟间,晶粒白云岩、云灰岩其孔隙、晶洞发育,且厚度大,近449~486m。前人曾在裤裆沟大箐组晶洞中见干涸沥青,其实为区域性的良好储集层。巧家组、大箐组与临湘组配成生储组合。红石崖组(盖层)可与下伏上寒武统二道水组(储层)构成储盖组合。

5.3.5 结论与建议

1)早奥陶世时,盆地南北差异不大,主要为滨岸或潮坪陆源碎屑岩沉积。唯在盆地南部日则村一带,奥陶世晚期为浅海碳酸盐岩沉积。中晚奥陶世时,盆地南北分异较为明显,南部水体较北部新基姑一带深,且出现深水相的碳酸盐岩沉积。白云石化作用不强,从而自身构成生储组合。北部水体较浅,且出现高能的台地边缘浅滩,同时淡水白云石化作用强烈,伴之孔隙发育,为一良好的储集层。其与上覆地层组成完整的生储盖组合。

2)若西昌盆地以下古生界为勘探目的层,今后应加强对奥陶系生、储层的研究。

3)对昭觉盆地和米市盆地开展地球物理勘探工作,可证实当地是否有奥陶纪的沉积。