陈艺娴 廖明光 王文之 李堃宇 李亚丁

1. 西南石油大学地球科学与技术学院 2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

四川盆地上震旦统灯影组藻类发育良好，白云石化程度高[1]。灯影组中富含藻类的白云岩可分为4种基本类型：纹层状、叠层状、棉层状和黏结状[2]。然而贫藻类岩石的分类相对较弱[3]。Dunham[4]的分类适用于现场和井场地质学家，对于岩石是颗粒还是泥质支撑比较难确定，尤其是对非常大或不规则的颗粒。Folk[5]认为对碳酸盐岩的分类可以根据颗粒的大小与成分来详细命名。上震旦统灯影组发育了大量底层不抗浪微生物黏结状云岩，缺乏生物和常规颗粒，因此采用Folk的分类方案研究灯影组的岩石学特征[6]。

1 岩石学特征

1.1 岩石类型划分

本次研究笔者借鉴文龙[7]（2017）所提的岩石分类方法即：结合Folk[5]与张荫本[2]等的分类方案，采用岩心及镜下等资料，根据颗粒大小，灰泥的有无及藻类的分布形态等[8]，就mx105井灯四段（5 300～5 370 m）岩心的63个典型岩心（表1）及102个薄片进行研究分析，制定了图1所示上震旦统灯影组四段碳酸盐岩岩性划分图版。研究发现上震旦统灯影组四段碳酸盐岩主要有颗粒岩、晶粒岩和藻云岩。颗粒岩主要有凝块状云岩、砂屑云岩；晶粒岩主要有泥晶云岩及粉晶云岩；藻云岩主要有黏结状云岩、纹层状云岩和叠层状云岩3种。

表1 mx105井灯四段样品纵向分布图

1.2 岩石特征

1.2.1 凝块状云岩

由粒径大于2 mm的塑性泥晶或含藻泥晶砾屑组成的岩石，岩心颜色大多呈灰褐色，凝块边缘模糊且颜色较浅，柱面见溶蚀孔洞（图1-b），洞与洞连通性较好，藻的形态不明显，镜下可见泥晶结构，常伴随砂屑，凝块的边缘常可见塑性变形与开裂。在常规测井曲线中表现为“三低两高”，即低自然伽马，低声波时差，低补偿密度，高补偿中子，高电阻率。成像测井图中溶蚀孔洞发育，暗斑大小不一，分布杂乱（图2-g）。

图2 mx105井不同沉积亚相测井响应特征图

1.2.2 砂屑云岩

粒径为2～0.125 mm，砂屑占灯影组砂屑云岩的大部分。岩心上颜色较为单一，常呈褐灰色，柱面明显见针状溶孔呈层状发育（图1-e），中小孔洞欠发育。与凝块状云岩大有不同的是，该类岩石分选性较好，磨圆度高（图1-d）。在常规测井曲线中表现为“三低两高”，即低自然伽马、低声波时差、低电阻率、高补偿中子、高补偿密度。成像测井图中溶蚀孔洞发育，暗斑大小均匀，整齐分布（图2-b上）。

1.2.3 粉晶云岩

粒径为0.1～0.05 mm，岩心颜色多呈浅灰褐色，柱面明显见针状溶孔发育（图1-h、i）。在常规测井曲线中显示为低补偿中子、高电阻率，在成像测井图中可见硅质条带（图2-b下）。

1.2.4 泥晶云岩

粒径小于0.05 mm，岩心上颜色较深，常呈灰黑色，岩心较致密，柱面较光滑，无溶蚀孔洞发育（图1-j、k、l）。在常规测井曲线中表示的比较平直，成像测井图中可见明显硅质条带（图2-d）。

1.2.5 纹层状云岩

纹层状云岩常呈浅灰色—灰色、薄层—中层状产出，岩心上可以观察到颜色较暗的藻纹层（图1-n），其中藻纹层有连续的，也有断续的，形状呈水平层状、波状、簇状或花斑状[9]，层间通常为由微生物释放的黏液吸附沉积物形成的浅色晶粒云岩。镜下可见鸟眼构造较发育（图1-o）。在成像测井曲线中自然伽马及电阻率值较高，其他曲线波动不大（图2-c）。

由于膝关节的构造比较复杂，所以在出现损伤之后膝关节的各个组织都有可能发生撕裂情况，给诊断带来了很大的挑战。随着近些年的医疗技术不断发展，各个领域都取得了很大的进展，以往的骨伤诊断普遍都采用CT检查和X光线这两种方法。就以膝关节损伤为例，采用CT进行诊断可以看到比较全面的骨折状况，如有骨折线、骨折错位和粉损性骨折以及局部软组织损伤都能知晓，但是CT也具有较大的局限性，就是无法获得关节腔的图像，无法知悉里面的具体情况，如果患者的关节腔内残留有骨碎片，比较容易发生漏诊的现象。除此之外，CT对于半月板、肌腱、滑膜和软骨组织等部位的诊断不太准确，不能为临床诊断提供确切的信息。

1.2.6 叠层状云岩

叠层状云岩常呈浅灰色—灰色、中层状产出，岩心上可见叠层石层层明暗交替。镜下见富藻暗纹层和贫藻亮纹层互层，纹层形状主要有纹理状、波状、丘状[10]，局部有明显的硅化现象。研究区灯影组四段主要发育波状和丘状叠层白云岩（图1-q、r）。在常规测井曲线中表现均较为平直。

1.2.7 黏结状云岩

黏结状云岩在灯影组比较发育，颜色斑杂，镜下可见大量杂乱分布的藻类残留的形态。藻黏结灰泥形成凝块，凝块大小不一，杂乱分布。镜下可见胶结物大多为泥晶结构，局部可见亮晶结构（图1-t、u），由此可发现凝块状云岩的水动力环境强于纹层状云岩、叠层状云岩。成像测井图中表现为亮黄色块状特征，成像测井曲线中除了电阻率显示异常高之外，其余曲线较为平直。

2 沉积相类型

笔者在前人研究的基础上[11-14]，对mx105井上震旦统灯影组5 300～5 370 m井段的岩心、薄片、成像测井等资料进行研究，将四川盆地上震旦统灯影组沉积相根据沉积岩石的类型可划分为颗粒滩、藻丘、台坪和潟湖四种。研究区内因所受水动力影响不同，主要发育藻丘亚相与颗粒滩亚相。

2.1 藻丘

藻丘亚相常形成于水深适中，水动力较弱的沉积环境，沉积环境稳定且开放，主要发育含藻类云岩[11-12]。可细分为丘基、丘核、丘盖等微相。凝块状云岩成像测井图为橙色+黑色为主的斑杂、条纹状杂带（图2-a）。叠层藻丘成像测井是以黄色+橙色为主的块状亮带。藻丘在自然伽马曲线上总体呈低平状，局部有起伏，通常在16～23 API之间起伏。无铀伽马、声波时差和密度值呈齿状分布。

2.2 颗粒滩

颗粒滩相的沉积环境具有水体浅、水动力条件相对于藻丘较强的特点，主要发育于碳酸盐岩台地的边缘，在灯影组各个亚相中为浅水高能或较高能环境[11-12]，是大量碳酸盐岩颗粒或碎屑堆积的场所，主要沉积物为颗粒云岩、鲕粒等内碎屑，根据沉积物可划分为凝块状云岩滩、砂屑滩、鲕滩等微相。颗粒滩成像测井上以棕色、橙色为主，溶洞发育段呈块状、斑杂暗带显示（图2-b），颗粒滩在自然伽马曲线上呈低值齿状，起伏值在10～18 API之间。无铀伽马值在6～10 API之间起伏，密度值在6～7.5 g/cm3范围内呈齿状起伏，声波时差值偏大。

2.3 台坪

2.4 潟湖

潟湖相的沉积地貌较低，一般处于水位较深的区域，海水循环受到限制，环境能量低，常以静水环境为主[11-12]，很少受到潮汐作用或波浪作用的影响，在强烈的蒸发作用下形成蒸发潟湖环境，主要以灰黑色泥质泥晶云岩为主，多发育在海侵体系域和高位体系域的下部，水体相对较深的地方（图2-d）。自然伽马曲线呈齿状分布，起伏值在20～28 API之间。

3 沉积相特征

3.1 藻丘

主要发育水平纹层状云岩、黏结状云岩、葡萄花边岩。通过野外剖面及岩心、镜下薄片观察发现，研究区灯影组藻丘发育规模不大，单个旋回厚度多小于2 m，但发育频率极高，小尺度的藻丘纵向叠置序列可分藻凝块—格架、水平纹层—波状—凝块—格架—葡萄花边、波状—凝块格架—葡萄花边及纹层—生长格架—藻黏结砂屑—葡萄花边等[13]。

将研究区小尺度藻丘发育序列总结为如图3所示的理想丘体生长序列，即以藻纹泥晶云岩、微波状藻纹云岩或者藻黏结砂屑云岩为丘基，向上能量逐渐增强；原始孔洞发育的黏结状云岩或藻黏结骨架岩、柱状叠层云岩是由丘核演化形成的。在藻丘发育晚期，若沉积水体持续变浅，可发生潮坪化，藻类含量开始稀少，从而形成藻纹泥晶云岩，并且受暴露影响，具葡萄花边结构，或者在突然海侵水体加深的影响下以泥晶云岩作为丘盖而结束藻丘演化。

图3 四川盆地上震旦统理想的藻丘生长序列图

3.2 颗粒滩

颗粒滩虽然夹杂着其他种类的岩石，但其主要成分仍为凝块状白云岩和砂屑云岩。颗粒滩亚相在灯影组较为发育，与泥晶云岩互层，但厚度不等。研究区的灯二、四段的上亚段发育颗粒滩，是高水位体系域，即在纵向上可看成处于长期沉积旋回的中晚期。颗粒滩是一套由成熟度较低的颗粒岩石形成的滩相，主要岩石类型为砂屑和凝块状云岩，而并非由颗粒滩和藻丘叠合而形成的[14]。“丘”其实是一种表象，反映出了很浅的沉积环境，体现出 “浅水低能”，但藻类相对发育是因为凝块状云岩结构成熟度低且分选差导致的。多以同生期塑性角砾岩为主，夹杂有藻云岩、砂屑云岩和泥晶云岩等，“丘”并不是原地沉积的“正化学岩”，是经过“二次搬运”所形成的内碎屑。

在钻井岩心和野外地质观察中，单个颗粒滩的单个旋回厚度一般都小于2 m，但其纵向延伸大、薄夹层多等，这一特点造成了灯影组储层的非均质性较强。总体上四川盆地颗粒滩相的岩性组合类型有2种，一是凝块状云岩与泥晶云岩不等厚互层组合，二是由凝块状云岩与砂屑云岩不等厚互层组合，反映了沉积环境受高水位体系域海平面变化的控制。凝块状云岩的形成是由于内基准面下降，古地貌高部位的沉积物受重力或潮汐作用，被二次搬运到古地貌低部位而形成，这一时期海平面持续下降，凝块状云岩暴露出地表遭受大气淡水淋滤冲刷，有利于储层优化改造。

4 沉积模式

为比较各沉积亚相的沉积环境的水动力作用大小，将引入能量指数的概念。能量指数是用来判断碳酸盐岩形成环境的定量指数。沉积介质的动能称为能量，是由波浪、水流作用的强度来决定的，反映碳酸盐岩结构上异化颗粒数量与灰泥数量的比，即：比值（R）=颗粒（G）/灰泥（M），简称能量指数，一般直接用颗粒含量来表示。

根据异化颗粒的数量将沉积环境划分为5个能量级别：静水环境（10%～25%）；间歇动荡水环境（25%～50%）；弱动荡水环境（50%～75%）；中等动荡水环境（75%～90%）；强烈动荡环境（>90%）。

能量指数的划分对恢复碳酸盐岩形成时的水动能环境有一定实用意义，控制能量分级的因素不仅是颗粒含量，还包括颗粒的大小、类型、风化程度（磨圆度、分选性）、化石种类、数量等因素。表2为灯上震旦统灯影组主要岩石类型及能量指数统计表。

表2 上震旦统灯影组四段主要岩石类型及能量指数统计表

本次研究在借鉴前人对四川盆地碳酸盐岩沉积模式的研究成果基础上[15-20]，结合上震旦统灯影组多口井的岩石学特征、沉积相特征分析，建立了上震旦统灯影组潮控型沉积模式。海侵时期（图4-a1、图4-a2、图4-a3），上震旦统灯影组岩石由于受到水动力作用不同，根据其能量指数，由下到上呈泥质泥晶云岩—黏结状云岩—叠层状云岩—纹层状云岩—泥晶云岩沉积；海退时期（图4-b1、图4-b2、图4-b3），上震旦统灯影组岩石由于受到的水动力作用不同，根据其能量指数，由下到上呈泥质泥晶云岩—粉晶云岩—砂屑云岩—凝块状云岩沉积，暴露在海平面以外的岩石分选性差，因受到的水动力作用弱，形成凝块状云岩。

图4 上震旦统灯影组碳酸盐岩沉积模式图

与以往的碳酸盐岩经典沉积模式（浪控型）相比，灯影组沉积模式属于潮控型，沉积物的分异作用主要是潮汐作用，并非浪控[15]。与浪控模式相比，潮控型具有以下特征：①“水浅低能”，由于水动力弱，因此岩石的分选性差、结构成熟度低，故凝块状云岩十分发育（图4-b1）。藻丘、灰泥丘、微生物丘等也十分发育；②因为水浅，所以容易暴露，形成同期岩溶。在垂直方向上，单个储层较薄，但跨度较大，并频繁地与致密地层交错，但储层的累积厚度较大，非均质性很强，因此容易暴露（图4-b3）；③在同期和表生周期的岩溶后，大量凝块状白云石会形成裂缝—孔洞型储层，因此，形成于浪控型沉积模式中的孔隙型储层的分选性更好，成熟度更高[21-22]。

5 结论

1）四川盆地上震旦统灯影组四段碳酸盐岩分为颗粒岩、晶粒岩和藻云岩三类。颗粒岩分为凝块状云岩、砂屑云岩；晶粒岩主要有泥晶云岩及粉晶云岩；藻云岩有黏结状云岩、纹层状云岩和叠层状云岩。

2）四川盆地上震旦统灯影组沉积相根据沉积岩石的类型可划分为颗粒滩、藻丘、台坪和潟湖四类。

3）灯影组沉积模式属于潮控型，沉积物的分异作用主要受潮汐作用影响，而非浪控。