柴达木盆地古生代海相生物礁储层研究及其含油气性取得进展

摘要：以柴达木盆地及周缘油气基础地质调查项目为依托，开展了柴达木盆地古生代海相储层条件调查工作，首次在柴达木盆地东部下石炭统怀头他拉组发现了生物礁储层，空间上见多套、多类型礁—滩组合，且部分礁—滩组合中见油气浸染现象。该发现对认识柴达木盆地及周缘古生代海相碳酸盐岩油气资源分布规律具有重要的意义。

1. 项目概况

“柴达木盆地及周缘油气基础地质调查”项目，由中国地质科学院地质力学研究所承担。项目周期2016年-2018年。基于礁—滩相储层的发现，通过野外典型剖面实测、室内沉积岩石学、古生物鉴定、包裹体测温以及埋藏史等综合分析，揭示了柴达木盆地早石炭世生物礁发育特征、储集性能与油气富集性，大大促进了柴达木盆地海相油气资源基础地质调查工作的进展。

2. 成果简介

（1）证实了晚泥盆世生物大灭绝之后，柴达木盆地的大量造礁生物在早石炭世开始复苏

调查发现在珊瑚礁见于下石炭统怀头他拉组（C1h）中段，呈不对称丘形（图1a）。礁个体规模不大，多数直径在1.2m~7.0m不等，个别达15.5m。横向上往往见多个礁体同期发育，为典型的小型珊瑚点礁。礁结构清晰，垂向上见礁核多期叠置发育，礁核由丛状及块状珊瑚群体及低等附礁生物构成。室内的定向切片共识别出Siphondendron，Lonsdaleia，Lithostrotion三组珊瑚群落，Siphondendron群落尤为繁盛（图1b, 图1c），往往占礁格架主要构成的60%以上，见3个以上的变种。Lonsdaleia，Lithostrotion群落礁体规模相对较小，见大比例的附礁生物，Yuanophyllum珊瑚单体以及海百合、腕足、头足类等。礁基、礁间隔见薄层碳质泥岩（图1d）。礁前、礁下部、礁上部等位置广泛发育鲕粒灰岩滩、介壳滩、珊瑚碎屑滩等多种滩体类型。珊瑚礁繁盛时限不长，在怀头他拉组下段珊瑚类型及数量较少，但海百合生物礁/滩极其发育，见大量粘结的礁格架，与贵州关岭剖面海百合礁相似；上段未成礁，仅部分地区形成Yuanophyllum的化石层，且见少量笛管珊瑚在碳质粉砂质泥岩终止生长现象。

a-珊瑚点礁多期发育，露头照片，石灰沟剖面；b-珊瑚礁三期结构；c-群体珊瑚，笛管珊瑚，岩石样品；d-笛管珊瑚结构，体示镜照片；e-笛管珊瑚结构（横截面），镜下照片2.5X；e-笛管珊瑚结构（纵截面），镜下照片2.5X

（2）生物礁繁盛于早石炭中晚期，受晚石炭世沉积相演化而消失

鉴于现代造礁珊瑚的生态适应性极窄，结合本区的岩相古地理特征，可将礁体演化分四个阶段：孕育期，晚泥盆生物灭绝事件后到早石炭世城墙沟组沉积期，缺乏大型造礁结构，只见少量单体珊瑚、小的海百合碎片；复苏期，怀头他拉组沉积早期，干冷气候结束，冰川融化导致海平面上升，西南端的隆起区陆源供给削弱，在缺乏其他生物竞争的情况下，环境适应能力强的海百合开始复苏并造礁；繁盛期，气候进一步回暖，柴达木盆地东部地区可能地处热带、亚热带地区的开阔台地相，水温为20~30°C，盐度为27～42‰，在水深0-50m海水中珊瑚获取充足的光照，从而珊瑚点礁大量发育，礁体规模自小变大，与海百合礁共同繁盛；衰退期，怀头他拉组沉积晚期-克鲁克组沉积期，陆源物质供给增多或短期风暴作用带来陆源碎屑，导致造礁活动被打断，只少量发育适应能力更强的单体珊瑚。

（3）生物礁主要为点礁，呈多期次、多类型的特征，空间上形成多套良好礁-滩组合，且在礁体内沥青脉和烃类包裹体富集，为早白垩世有机质充注的产物，显示出良好的勘探前景

铸体薄片分析表明，该区群体珊瑚、海百合碎片间的原生孔隙发育，尤其海百合礁，面孔率高达25%，且有大量的多种类型的滩体伴生（图1e, 图1f），储集性能良好。石灰沟、尕海南山等剖面的珊瑚礁及介壳滩、笛管珊瑚碎屑滩的新鲜面，敲击时油味明显，个别珊瑚边缘有机质溶蚀现象（图1g），荧光显示为较强的绿色（图1h），可能经历了烃类侵位。礁底、礁间隔碳质泥岩地化分析显示，个别有机质丰度高，TOC达0.71~0.90%之间，为有效的烃源岩层。生物碎屑滩灰岩的油气包裹体均一温度显示，主峰处在105~115℃，平均值102.8℃，结合埋藏史图分析，该期有机酸溶蚀形成于110~120±5Ma（图1i，图1j）与早白垩世油气运移有关。根据埋藏史和包裹体测温数据推测，烃类的充注发生于于早白垩世。包裹体处于正常盐度为3.71~5.86 wt％，矿化度不高，表现为油气成熟期特征。

a-鲕粒滩，南山剖面，c1h-2.5X-；b-海百合滩，穿山沟剖面，csg-c1h-2.5X-；c-颗粒混合滩，南山剖面，ns-c1h-2.5X；c-有机酸溶蚀，zk5-2-c1h-2.5X-；d-荧光显示，shg-c1h-2.5X-；c-荧光显示，ns-c1h-2.5X；e-生屑灰岩粒间轻质油，荧光呈绿色，石灰沟剖面，shg-60-50X

3. 成果意义

早先有在工区发现珊瑚碎片的记载，但并未见发现完整的礁格架，对礁种属、分布特征、油气地质关系研究更是空白。此次的研究证实了生物礁的存在且对其开展了全面的讨论。纵观我国含油气盆地，生物礁油气田占有相当的比例，例如四川盆地元坝气田，其主力产层为长兴组的生物礁—滩混合体，因此礁滩相储层是油气勘探的重要研究课题之一。所以，通过开展柴达木盆地海相地层生物礁储层探索研究，评估该区是否有相似的油气产层，为查清柴达木盆地海相油气富集规律提供了科学依据。