鄧世彪，關(guān)平,2，龐磊，劉沛顯，金亦秋，張艷秋

1.造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871 2.北京大學(xué)石油與天然氣研究中心，北京 100871 3.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083 4.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒 841000

0 引言

微生物巖是指由底棲微生物群落通過(guò)捕獲與黏結(jié)作用，或通過(guò)與微生物活動(dòng)有關(guān)的誘導(dǎo)礦化作用在原地形成的沉積物，經(jīng)歷成巖作用形成的一類沉積巖，多具有特殊的微生物沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征[1-6]。微生物碳酸鹽巖，即由碳酸鹽組成的微生物巖，是一個(gè)既古老又新穎的研究課題，由Twenhofel[7]在20世紀(jì)50年代提出碳酸鹽巖微生物建造作用，強(qiáng)調(diào)微生物活動(dòng)對(duì)碳酸鹽巖建造形成和發(fā)育的控制作用[7-8]；目前研究較多的，同時(shí)分布最為廣泛的一類微生物巖即是微生物碳酸鹽巖。微生物碳酸鹽巖是一類重要的油氣儲(chǔ)集巖，全球中新元古界至中生界都發(fā)現(xiàn)了以微生物碳酸鹽巖為儲(chǔ)層的油氣田，資源潛力巨大[4]；在中國(guó)古老深埋的中新元古界至寒武系碳酸鹽巖地層中，微生物碳酸鹽巖是最主要的巖石類型。目前正值深層碳酸鹽巖油氣資源勘探開(kāi)發(fā)不斷深入推進(jìn)的階段，埋藏深、時(shí)代老的微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層已成為深部古老碳酸鹽巖地層的重要目的層[4]。因此，微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層是油氣儲(chǔ)層的重要研究領(lǐng)域。

塔里木盆地古老的震旦系—寒武系海相碳酸鹽巖地層在地下埋藏深，勘探程度相對(duì)較低，具有油氣大發(fā)現(xiàn)的巨大潛力[4]；其中，下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組是塔里木盆地寒武系鹽下儲(chǔ)層發(fā)育的潛在有利目的層，且具有良好的生儲(chǔ)蓋組合，勘探前景廣闊。目前，已有一批學(xué)者從柯坪野外露頭區(qū)取材對(duì)肖爾布拉克組碳酸鹽巖開(kāi)展研究。陳文玲等[9]最早作出肖爾布拉克組發(fā)育儲(chǔ)層的報(bào)道，并對(duì)其巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征、物性特征以及影響儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素進(jìn)行了分析；李慶等[10]隨后對(duì)肖爾布拉克組儲(chǔ)層的溶蝕作用進(jìn)行了研究；但是，由于其尚未認(rèn)識(shí)到微生物碳酸鹽巖的發(fā)育，上述研究多具有局限性。之后，羅平等[4]和宋金民等[5,8,11]先后開(kāi)展了碳酸鹽巖微生物建造的研究，從巨觀構(gòu)造上將肖爾布拉克組的微生物碳酸鹽巖劃分為層紋石建造、微生物礁建造、層狀凝塊石建造和疊層石建造四種類型。多位學(xué)者進(jìn)一步對(duì)肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖的儲(chǔ)集空間進(jìn)行了研究，認(rèn)為由于各類微生物碳酸鹽巖內(nèi)部巖石結(jié)構(gòu)的不同，其儲(chǔ)集空間類型存在較大差異[4-6,12-13]，但對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層類型的認(rèn)識(shí)仍有爭(zhēng)議：羅平等[4]和李朋威等[6]認(rèn)為微生物礁是最好的儲(chǔ)層，但王凱等[12]認(rèn)為微生物礁的儲(chǔ)集性較差；宋金民等[5]認(rèn)為疊層石儲(chǔ)層最好；而李保華等[13]認(rèn)為層狀凝塊石才是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；熊益學(xué)等[14]則認(rèn)為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層包括微生物礁和層狀凝塊石兩類。此外，已有的文獻(xiàn)報(bào)道僅對(duì)肖爾布拉克組各類微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的潛在控制因素進(jìn)行了宏觀羅列和粗略分析[5-6,13,15]，但對(duì)優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的成因問(wèn)題尚無(wú)系統(tǒng)和深入的針對(duì)性研究。上述問(wèn)題不僅制約了理論研究中對(duì)肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型和成因的深入認(rèn)識(shí)，而且限制了勘探實(shí)踐中對(duì)有利目標(biāo)的有效選取。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文在塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)內(nèi)的8條野外剖面上針對(duì)肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖開(kāi)展研究，通過(guò)野外觀察、剖面測(cè)量、密集取樣、物性測(cè)試、薄片分析和CT掃描等手段，厘定了優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的建造類型和儲(chǔ)集空間類型，進(jìn)而針對(duì)性地闡釋了優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的成因。本研究既能深化對(duì)肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型和成因的認(rèn)識(shí)，又能為勘探實(shí)踐中有利目標(biāo)的有效選取提供沉積學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柯坪地區(qū)是塔里木盆地西北緣的野外露頭分布區(qū)，其在地理位置上處于阿克蘇地區(qū)的烏什縣境內(nèi)，構(gòu)造分區(qū)上屬于塔里木盆地柯坪隆起構(gòu)造單元的東段[16]?？缕阂巴饴额^區(qū)以蘇蓋特布拉克村為中心，向北為烏什縣縣城和306省道，向南為314國(guó)道，向東距離阿克蘇市區(qū)約為100 km；區(qū)內(nèi)主要出露震旦系—奧陶系地層，西部、北部和南部地區(qū)還出露志留系—石炭系地層(圖1)，地表基本沒(méi)有植被，出露情況良好[13]。

圖1 塔里木盆地柯坪地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖與下寒武統(tǒng)剖面位置(據(jù)文獻(xiàn)[6]修改)Fig.1 The brief geological map and Lower Cambrian section position of Kalpin area, Tarim Basin (modified from reference[6])

受到新生代晚期南天山擠壓造山作用的影響，柯坪野外露頭區(qū)內(nèi)的下寒武統(tǒng)地層主要分布在出露于地表的由震旦系—奧陶系沉積地層組成的六排逆沖推覆體上[17]，除其中一排逆沖推覆體位于柯坪野外露頭區(qū)東部以外，其余五排逆沖推覆體集中分布在柯坪野外露頭區(qū)西部(圖1)。為系統(tǒng)而深入地研究下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的類型和成因，本研究設(shè)計(jì)了8條野外剖面用以覆蓋整個(gè)野外露頭區(qū)，其中，在東部的逆沖推覆體上設(shè)計(jì)了蓬萊壩剖面，在西部的逆沖推覆體上從南向北依次設(shè)計(jì)了昆蓋闊坦剖面、英爾蘇剖面、蘇蓋特布拉克剖面、喀克巴什剖面、金磷礦剖面、庫(kù)魯南剖面和奧依皮克剖面(圖1)。

柯坪野外露頭區(qū)內(nèi)的下寒武統(tǒng)—中寒武統(tǒng)地層總體表現(xiàn)為一套水體從下至上逐漸變淺的沉積演化序列(圖2)：下寒武統(tǒng)的玉爾吐斯組為盆地—陸棚相的含磷硅質(zhì)巖、黑色頁(yè)巖、泥晶灰?guī)r和白云巖，肖爾布拉克組主要為臺(tái)地邊緣相的微生物碳酸鹽巖建造，吾松格爾組為局限臺(tái)地相的泥晶白云巖、泥質(zhì)白云巖和灰質(zhì)白云巖；中寒武統(tǒng)的沙依里克組和阿瓦塔格組則為蒸發(fā)臺(tái)地相的膏巖和膏質(zhì)白云巖夾泥質(zhì)白云巖和灰?guī)r[5,18]。下伏的玉爾吐斯組黑色頁(yè)巖和上覆的中寒武統(tǒng)膏質(zhì)巖與肖爾布拉克組臺(tái)地邊緣相微生物碳酸鹽巖建造構(gòu)成了得天獨(dú)厚的生儲(chǔ)蓋組合(圖2)，勘探前景廣闊[4,14]。

2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的建造類型

2.1 野外特征

通過(guò)對(duì)柯坪野外露頭區(qū)內(nèi)8條下寒武統(tǒng)剖面的野外觀察表明，肖爾布拉克組的微生物碳酸鹽巖從巨觀構(gòu)造上由微生物礁建造、層紋石建造、層狀凝塊石建造和疊層石建造4種建造類型組成[4-5,8,11](圖3)。

微生物礁建造[4-6,8,11-15]是肖爾布拉克組中發(fā)育的一種在宏觀上呈灰白色—黃白色的原地生長(zhǎng)的高大起伏的大型穹窿狀的微生物碳酸鹽巖沉積體，集中分布于昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面上。其與周圍的層狀沉積地層在沉積構(gòu)造上存在顯著差異，且其具有蜂窩狀的差異風(fēng)化特征，因而在野外露頭上可以很好地識(shí)別微生物礁建造并確定其與周圍沉積地層的接觸邊界(圖3A1,A2)。從近距離觀察和手標(biāo)本特征來(lái)看，微生物礁建造的非均質(zhì)性較強(qiáng)，雖然其巖石表面致密少孔的區(qū)域(圖3A3)所占比例較高，但是仍然有相當(dāng)一部分巖石表面發(fā)育針狀溶孔和小型溶洞[12]，部分被后期的巨晶方解石充填。總體而言，野外觀察表明肖爾布拉克組的微生物礁建造具有可觀的儲(chǔ)層發(fā)育比例。

層紋石建造[4,19-20]是肖爾布拉克組中發(fā)育的一種在宏觀上具有水平層狀紋層的微生物碳酸鹽巖沉積體，廣泛分布于蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦6條剖面上，按照形態(tài)學(xué)特征來(lái)劃分，其應(yīng)屬于廣義疊層石范疇[19]。其在宏觀上表現(xiàn)為淺灰色，紋層呈平直的水平層狀(圖3B1,B2,B3)，在橫向上基本不被切斷，且在縱向上的連續(xù)發(fā)育厚度可達(dá)20 m以上。從近距離觀察來(lái)看，層紋石建造的巖石表面都致密少孔(圖3B1,B2,B3)，野外觀察表明其基本不發(fā)育儲(chǔ)層。

圖2 塔里木盆地柯坪地區(qū)寒武系地層綜合柱狀圖Fig.2 The Cambrian compositive stratigraphic column of Kalpin area, Tarim Basin

層狀凝塊石建造[5]是肖爾布拉克組中發(fā)育的一種具有凝塊結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造且在宏觀上呈中至厚層狀產(chǎn)出的微生物碳酸鹽巖沉積體，廣泛分布于蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南7條剖面上。其在野外露頭上并無(wú)典型且易于識(shí)別的紋層狀或穹窿狀構(gòu)造特征，僅表現(xiàn)為普通沉積地層的層狀特征，一般呈中至厚層產(chǎn)出(圖3C1,C2)，但在巖石新鮮面上多表現(xiàn)為灰白色且呈斑塊狀(圖3C3)。從近距離觀察來(lái)看，多數(shù)層狀凝塊石建造的巖石表面都發(fā)育豐富的孔洞(圖3C2)，且?guī)r石新鮮面上發(fā)育溶孔和小型溶洞并充填黑色瀝青的現(xiàn)象較為普遍(圖3C3)?？傮w而言，野外觀察表明肖爾布拉克組層狀凝塊石建造的儲(chǔ)層發(fā)育比例較高。

疊層石建造[4-6,8,13]是肖爾布拉克組中發(fā)育的一種在宏觀上具有波狀和近水平層狀紋層的微生物碳酸鹽巖沉積體，廣泛分布于蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南7條剖面上，在形態(tài)學(xué)上與前文所述的層紋石建造同屬于廣義疊層石范疇[19]。其在野外露頭上大多具有黃白色的顏色特征，形態(tài)以層狀為主，紋層并非完全水平而是呈波狀或略微起伏的水平狀，且橫向連續(xù)性較差，常被切斷，單個(gè)紋層的發(fā)育厚度較大(圖3D1,D2)。從近距離觀察來(lái)看，大部分疊層石建造的巖石表面致密少孔，但也有相當(dāng)一部分疊層石建造的巖石表面發(fā)育較多孔洞(圖3D2)，且其巖石新鮮面上發(fā)育豐富的溶孔和小型溶洞，并充填有黑色瀝青(圖3D3)?？傮w而言，野外觀察表明疊層石建造也具有可觀的儲(chǔ)層發(fā)育比例。

除了上述4種微生物建造類型以外，肖爾布拉克組還發(fā)育一類泥晶沉積[13]，其不屬于微生物碳酸鹽巖的范疇，而是一種在宏觀上表現(xiàn)為薄至中層塊狀構(gòu)造(圖3E1,E2)且在微觀上主要由泥晶碳酸鹽組成的碳酸鹽巖沉積體，廣泛分布于蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦、庫(kù)魯南和奧依皮克8條剖面上。從近距離觀察來(lái)看，幾乎所有泥晶沉積的巖石表面都致密少孔(圖3E3)，野外觀察表明泥晶沉積基本不具有發(fā)育儲(chǔ)層的潛力。

綜上所述，根據(jù)野外觀察可以大致確定肖爾布拉克組中不同微生物建造類型的儲(chǔ)層發(fā)育情況，其中，絕大多數(shù)的層狀凝塊石建造都發(fā)育儲(chǔ)層，微生物礁建造和疊層石建造則均具有可觀的儲(chǔ)層發(fā)育比例，而層紋石建造基本不發(fā)育儲(chǔ)層。

2.2 物性特征

為了確定肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的建造類型，在野外觀察的基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步對(duì)在剖面測(cè)量過(guò)程中逐層密集采集的樣品進(jìn)行了大量物性測(cè)試，以通過(guò)物性數(shù)據(jù)的對(duì)比分析對(duì)不同微生物建造類型的儲(chǔ)層發(fā)育情況進(jìn)行定量判斷。本研究總計(jì)對(duì)來(lái)自8條剖面的217塊樣品進(jìn)行了孔隙度測(cè)定(圖4)，并對(duì)其中的116塊樣品進(jìn)行了平行滲透率測(cè)定(圖5)。樣品所屬的微生物建造類型通過(guò)野外觀察輔以薄片鑒定共同確定。獲得的不同微生物建造類型的孔隙度和平行滲透率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下。

微生物礁建造的孔隙度數(shù)據(jù)為73組，孔隙度最小值為0.52%，最大值為6.48%，平均值為1.81%(圖4)；平行滲透率數(shù)據(jù)為54組，平行滲透率最小值為1.36×10-5μm2，最大值為1.26×10-2μm2(圖5)。

層紋石建造的孔隙度數(shù)據(jù)為21組，孔隙度最小值為0.55%，最大值為2.82%，平均值為1.64%(圖4)；平行滲透率數(shù)據(jù)為4組，平行滲透率最小值為2.32×10-5μm2，最大值為2.44×10-4μm2(圖5)。

圖4 塔里木盆地柯坪地區(qū)肖爾布拉克組微生物建造的孔隙度分布Fig.4 The porosity of Xiaoerbulak microbial constructions in the Kalpin area of Tarim Basin

層狀凝塊石建造的孔隙度數(shù)據(jù)為64組，孔隙度最小值為0.60%，最大值為9.35%，平均值為4.09%(圖4)；平行滲透率數(shù)據(jù)為37組，平行滲透率最小值為1.45×10-5μm2，最大值為2.32×10-2μm2(圖5)。由于多數(shù)層狀凝塊石建造內(nèi)部充填有黑色瀝青，因此，其真實(shí)的孔隙度平均值應(yīng)該比現(xiàn)今統(tǒng)計(jì)的孔隙度平均值更高。

疊層石建造的孔隙度數(shù)據(jù)為13組，孔隙度最小值為0.59%，最大值為4.01%，平均值為1.84%(圖4)；平行滲透率數(shù)據(jù)為10組，平行滲透率最小值為1.34×10-5μm2，最大值為1.31×10-3μm2(圖5)。由于部分疊層石建造內(nèi)部充填有黑色瀝青，因此，其真實(shí)的孔隙度平均值應(yīng)該高于現(xiàn)今統(tǒng)計(jì)的孔隙度平均值。

除了上述4種微生物建造類型以外，作為參考數(shù)據(jù)，本研究還測(cè)量了泥晶沉積的孔隙度和平行滲透率。泥晶沉積的孔隙度數(shù)據(jù)為46組，孔隙度最小值為0.36%，最大值為2.69%，平均值為1.41%(圖4)；平行滲透率數(shù)據(jù)為11組，平行滲透率最小值為1.91×10-5μm2，最大值為9.19×10-3μm2(圖5)。

根據(jù)野外觀察結(jié)果和極低的孔隙度值可知，泥晶沉積是肖爾布拉克組中最為致密，儲(chǔ)層孔隙最不發(fā)育的一類碳酸鹽巖。因此，本研究將泥晶沉積孔隙度數(shù)據(jù)的最大值2.69%作為基準(zhǔn)，對(duì)不同微生物建造類型的孔隙度分布進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明，微生物礁建造中孔隙度值大于2.69%的占比達(dá)13.7%，且孔隙度最大值達(dá)到6.48%；層紋石建造中孔隙度值大于2.69%的比例為19.0%，但孔隙度最大值僅為2.82%；疊層石建造中孔隙度值大于2.69%的比例為23.1%，且孔隙度最大值為4.01%；相比之下，層狀凝塊石建造中孔隙度值大于2.69%的比例高達(dá)70.3%，孔隙度最大值達(dá)到9.35%，且所有層狀凝塊石建造樣品的孔隙度平均值也達(dá)到5.07%?；诓煌⑸锝ㄔ祛愋偷目紫抖确植?圖4)、孔隙度最大值、孔隙度平均值和孔隙度值大于2.69%的比例(圖4)可知，層狀凝塊石建造的孔隙度值在肖爾布拉克組不同微生物建造類型的微生物碳酸鹽巖中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

進(jìn)一步結(jié)合所測(cè)樣品的平行滲透率數(shù)據(jù)可知，所有層狀凝塊石建造的孔隙度數(shù)據(jù)和平行滲透率數(shù)據(jù)在孔隙度—平行滲透率交會(huì)圖上表現(xiàn)出顯著的線性正相關(guān)關(guān)系(圖5)，層狀凝塊石建造樣品的孔隙度值越高，則該樣品的平行滲透率值也越高，表明肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖中的層狀凝塊石建造是一類典型的孔洞型儲(chǔ)層。

通過(guò)綜合對(duì)比野外特征和物性特征可知，層狀凝塊石建造是肖爾布拉克組不同微生物建造類型中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。此外，微生物礁建造和疊層石建造是僅次于層狀凝塊石建造的微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。

3 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間特征

為了探討層狀凝塊石建造作為肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的成因，通過(guò)觀察分析大量的鑄體薄片，首先對(duì)層狀凝塊石建造的儲(chǔ)集空間特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

由于肖爾布拉克組的碳酸鹽巖均是由先驅(qū)灰?guī)r經(jīng)歷白云石化作用改造而成的白云巖，因此，現(xiàn)今保存在肖爾布拉克組儲(chǔ)層中的所有儲(chǔ)集空間類型都不是原生的，而是經(jīng)歷過(guò)或強(qiáng)或弱的次生改造作用。通過(guò)詳細(xì)鑒定，在層狀凝塊石建造中共識(shí)別出粒間孔、晶間孔、粒間溶孔、晶間溶孔、擴(kuò)溶孔和溶洞6種儲(chǔ)集空間類型(圖6)。

粒間孔是在白云石化作用之后保存在層狀凝塊石建造的不同藻類顆粒間的未被膠結(jié)物完全充填的一種儲(chǔ)集空間類型，如圖6A，6B和6F所示，其中，圖6A和6F中的粒間孔內(nèi)充填了黑色瀝青，而圖6B中的粒間孔未被充填。晶間孔是由于白云石化作用在層狀凝塊石建造的內(nèi)部白云石礦物晶體間產(chǎn)生的一種儲(chǔ)集空間類型，如圖6B，6D，6E所示。

圖6 塔里木盆地柯坪地區(qū)肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層微觀特征A.粒間孔，充填黑色瀝青，層狀凝塊石建造，英爾蘇剖面，鑄體薄片，單偏光；B.粒間孔、粒間溶孔和晶間孔，層狀凝塊石建造，英爾蘇剖面，鑄體薄片，單偏光；C.粒間溶孔，層狀凝塊石建造，金磷礦剖面，鑄體薄片，單偏光；D.晶間孔，層狀凝塊石建造，蘇蓋特布拉克剖面，鑄體薄片，單偏光；E.晶間孔和晶間溶孔，強(qiáng)烈重結(jié)晶后的層狀凝塊石建造，喀克巴什剖面，鑄體薄片，單偏光；F.粒間孔和粒間溶孔，層狀凝塊石建造，蘇蓋特布拉克剖面，鑄體薄片，單偏光；G.粒間孔、晶間孔和擴(kuò)溶孔，層狀凝塊石建造，英爾蘇剖面，鑄體薄片，單偏光；H.粒間孔和擴(kuò)溶孔，層狀凝塊石建造，英爾蘇剖面，鑄體薄片，單偏光；I.擴(kuò)溶孔，層狀凝塊石建造，蘇蓋特布拉克剖面，鑄體薄片，單偏光Fig.6 The microscopic characteristics of excellent Xiaoerbulak microbial carbonate reservoirs in the Kalpin area of Tarim Basin

粒間溶孔和晶間溶孔屬于組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙，而擴(kuò)溶孔和溶洞則表現(xiàn)出組構(gòu)非選擇性。組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙是由層狀凝塊石建造內(nèi)部單一組分發(fā)生溶蝕作用形成的，粒間溶孔是層狀凝塊石建造的不同藻類顆粒間由于膠結(jié)物發(fā)生溶蝕而產(chǎn)生的一種儲(chǔ)集空間類型，如圖6B和6C所示，不同顆粒間的膠結(jié)物發(fā)生溶蝕形成了粒間溶孔。晶間溶孔則是白云石礦物晶體發(fā)生溶蝕而在不同的白云石礦物晶體間產(chǎn)生的一種孔隙類型，其是在晶間孔的基礎(chǔ)上改造而成的，如圖6E。組構(gòu)非選擇性的擴(kuò)溶孔和溶洞則是由層狀凝塊石建造內(nèi)部的不同組分發(fā)生溶蝕作用形成的，其孔徑顯著大于各類單一組分和組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙，其中，孔徑小于2 mm的稱為擴(kuò)溶孔，孔徑大于2 mm的稱為溶洞。在擴(kuò)溶孔和溶洞的邊緣常結(jié)晶生長(zhǎng)有一類粒度較大的自形白云石礦物晶體(圖6F～I(xiàn))。

4 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因

根據(jù)層狀凝塊石建造的儲(chǔ)集空間特征(圖6)可知，成巖作用對(duì)優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的發(fā)育起到了極大地改造和改善作用。但是，一般而言，微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的發(fā)育雖然受制于其沉積后的成巖作用，微生物沉積作用形成的原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造卻是保障儲(chǔ)層有效性的至關(guān)重要的先決條件；微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的形成首先是與微生物沉積作用有關(guān)，其次才是準(zhǔn)同生階段或埋藏階段的成巖作用[4]。因此，本研究通過(guò)對(duì)比分析不同類型微生物建造的微生物沉積作用和針對(duì)性分析層狀凝塊石建造的成巖作用的邏輯順序，對(duì)層狀凝塊石建造成為優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的成因進(jìn)行了系統(tǒng)地研究和闡釋。

4.1 微生物沉積作用

4.1.1 原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

在肖爾布拉克組中，泥晶沉積是一類完全形成于純粹的無(wú)機(jī)沉積過(guò)程而與微生物沉積作用無(wú)關(guān)的碳酸鹽巖沉積體，在野外露頭上具有薄至中層的層厚特征(圖3E1,E2)，且沉積構(gòu)造表現(xiàn)為致密的塊狀構(gòu)造，巖石表面致密少孔(圖3E3)，46組孔隙度測(cè)試數(shù)據(jù)的最大值僅為2.69%，平均值僅為1.41%(圖4)，11組平行滲透率測(cè)試數(shù)據(jù)的分布范圍為(1.91×10-5～9.19×10-3)μm2(圖5)，孔隙度和平行滲透率都極低，屬于典型的非儲(chǔ)層巖石。鏡下特征顯示，泥晶沉積僅由大量泥晶碳酸鹽聚集組成，結(jié)構(gòu)組分單一，巖石結(jié)構(gòu)為典型的微晶結(jié)構(gòu)(圖7A,B)。這種原始結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致泥晶沉積在成巖過(guò)程中受到強(qiáng)烈的壓實(shí)作用而變得極為致密，不易保留原生孔隙，很難受到溶蝕流體的進(jìn)一步改造，最終形成了孔隙度和平行滲透率都極低的致密少孔的非儲(chǔ)層巖石。

層紋石建造是一類發(fā)育平直的水平層狀紋層的微生物碳酸鹽巖沉積體，在野外露頭上具有薄層的層厚特征(圖3B1)，且沉積構(gòu)造表現(xiàn)為致密的紋層構(gòu)造，巖石表面致密少孔(圖3B2,B3)，21組孔隙度測(cè)試數(shù)據(jù)的最大值僅為2.82%，平均值僅為1.64%，大于2.69%的比例僅為19.0%(圖4)，4組平行滲透率測(cè)試數(shù)據(jù)的分布范圍為(2.32×10-5～2.44×10-4)μm2(圖5)，孔隙度和平行滲透率都極低，屬于儲(chǔ)集性極差的一類微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。鏡下特征顯示，層紋石建造由暗色的富有機(jī)質(zhì)貧碳酸鹽紋層和亮色的富碳酸鹽貧有機(jī)質(zhì)紋層兩種基本層交互出現(xiàn)形成，具有暗層和亮層“明暗相間”的薄互層狀微觀特征(圖7C,D)，巖石結(jié)構(gòu)為典型的層狀結(jié)構(gòu)；此外，暗層的發(fā)育比例和單層厚度均明顯小于亮層，且兩種基本層都較為平直，紋層互不交匯(圖7C,D)。這種原始結(jié)構(gòu)使得層紋石建造在沉積過(guò)程中很難形成原生孔隙，且在成巖過(guò)程中容易受到強(qiáng)烈的壓實(shí)作用而變得極為致密，不易受到溶蝕流體的進(jìn)一步改造，最終形成了孔隙度和平行滲透率都極低的致密少孔的差儲(chǔ)集性巖石。

微生物礁建造是一類原地生長(zhǎng)的高大起伏的大型穹窿狀的微生物碳酸鹽巖沉積體，在野外露頭上無(wú)明顯的分層特征，且沉積構(gòu)造表現(xiàn)為較為致密的穹窿狀構(gòu)造(圖3A1,A2)，除少數(shù)巖石新鮮面上可觀察到微裂縫、針狀溶孔和小型溶洞以外，絕大多數(shù)巖石表面都致密少孔(圖3A3)，73組孔隙度測(cè)試數(shù)據(jù)的最大值為6.48%，但平均值僅為1.81%，大于2.69%的比例僅為13.7%(圖4)，54組平行滲透率測(cè)試數(shù)據(jù)的分布范圍為(1.36×10-5～1.26×10-2)μm2(圖4)，絕大部分樣品的孔隙度和平行滲透率都極低，屬于儲(chǔ)集性不高的一類微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。鏡下特征顯示，微生物礁建造由無(wú)機(jī)碳酸鹽泥晶基質(zhì)和有機(jī)藻類顆粒兩種基本組分構(gòu)成，具有有機(jī)藻類顆粒黏結(jié)無(wú)機(jī)碳酸鹽泥晶基質(zhì)的微觀特征(圖7E,F)，巖石結(jié)構(gòu)為典型的泥晶凝塊結(jié)構(gòu)。這種原始結(jié)構(gòu)使得微生物礁建造的有機(jī)藻類顆粒間難以在沉積過(guò)程中形成有效的原生孔隙，且在成巖過(guò)程中容易受到強(qiáng)烈的壓實(shí)作用而變得極為致密，不易受到溶蝕流體的進(jìn)一步改造；但部分微裂縫的發(fā)育會(huì)產(chǎn)生一些溶蝕孔隙和溶洞，在一定程度上改善了微生物礁建造的儲(chǔ)集性[12,15]，最終形成了僅有小部分孔隙度和滲透率較高的非優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層巖石。

層狀凝塊石建造是一類在野外露頭上表現(xiàn)出中至厚層的層厚特征(圖3C1)，沉積構(gòu)造為多孔的塊狀構(gòu)造(圖3C2,C3)，但巖石內(nèi)部具有亮晶凝塊結(jié)構(gòu)的微生物碳酸鹽巖沉積體(圖7G)，除少數(shù)巖石表面致密少孔以外，絕大多數(shù)巖石新鮮面上都可觀察到豐富的溶孔和溶洞以及普遍充填有黑色瀝青的現(xiàn)象(圖3C3)，64組孔隙度測(cè)試數(shù)據(jù)的最大值達(dá)到9.35%，平均值達(dá)到4.09%，大于2.69%的比例達(dá)到70.3%(圖4)，37組平行滲透率測(cè)試數(shù)據(jù)的分布范圍為(1.45×10-5～2.32×10-2)μm2(圖5)，絕大部分樣品都有可觀的孔隙度和平行滲透率，且孔隙度和平行滲透率具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖5)，屬于儲(chǔ)集性較高的一類優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。鏡下特征顯示，層狀凝塊石建造由無(wú)機(jī)碳酸鹽亮晶膠結(jié)物和有機(jī)藻類顆粒兩種基本組分構(gòu)成，具有有機(jī)藻類顆粒被亮晶無(wú)機(jī)碳酸鹽膠結(jié)的微觀特征(圖7G)，巖石結(jié)構(gòu)為典型的亮晶凝塊結(jié)構(gòu)。這種原始結(jié)構(gòu)使得層狀凝塊石建造的有機(jī)藻類顆粒間極易在沉積過(guò)程中形成大量的原生粒間孔，并通過(guò)不完全的膠結(jié)作用使得其中一部分孔隙得以保存，且在成巖過(guò)程中膠結(jié)作用的存在有效地減少了壓實(shí)作用對(duì)這一部分孔隙的破壞，溶蝕流體得以進(jìn)入巖石內(nèi)部對(duì)儲(chǔ)集空間進(jìn)行改造和改善，最終形成了絕大部分孔隙度和平行滲透率都較高的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層巖石。

疊層石建造是一類發(fā)育波狀和近水平層狀紋層的微生物碳酸鹽巖沉積體，在野外露頭上具有薄層的層厚特征(圖3D1,D2)，且沉積構(gòu)造表現(xiàn)為部分有孔部分致密的紋層構(gòu)造，部分巖石表面發(fā)育孔隙(圖3D2)，巖石新鮮面上可觀察到溶孔和溶洞以及黑色瀝青充填的現(xiàn)象(圖3D3)，部分巖石表面致密少孔，13組孔隙度測(cè)試數(shù)據(jù)的最大值為4.01%，平均值僅為1.84%，大于2.69%的比例僅為23.1%(圖4)，10組平行滲透率測(cè)試數(shù)據(jù)的分布范圍為(1.34×10-5～1.31×10-3)μm2(圖5)，絕大部分樣品的孔隙度和平行滲透率都極低，屬于儲(chǔ)集性不高的一類微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。鏡下特征顯示，疊層石建造由暗色的富有機(jī)質(zhì)貧碳酸鹽紋層和亮色的富碳酸鹽貧有機(jī)質(zhì)紋層兩種基本層交互出現(xiàn)形成，具有暗層和亮層“明暗相間”的薄互層狀微觀特征(圖7H,I)，巖石結(jié)構(gòu)為典型的層狀結(jié)構(gòu)；此外，暗層的發(fā)育比例和單層厚度均明顯大于亮層，且兩種基本層都不平直，紋層常相互交匯(圖7H,I)。這種原始結(jié)構(gòu)使得疊層石建造在沉積過(guò)程中可以保存少量的格架孔，且在成巖過(guò)程中可以部分緩解壓實(shí)作用對(duì)孔隙的破壞，溶蝕流體得以進(jìn)入巖石內(nèi)部對(duì)儲(chǔ)集空間進(jìn)行改造和改善，最終形成了僅有小部分孔隙度和平行滲透率較高的非優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層巖石。

通過(guò)對(duì)比泥晶沉積、層紋石建造、微生物礁建造、層狀凝塊石建造和疊層石建造的原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征可知，層狀凝塊石建造在沉積過(guò)程中最易形成以粒間孔為主的大量原生孔隙，且最能抵抗成巖過(guò)程中壓實(shí)作用對(duì)原生孔隙的巨大破壞，不完全的膠結(jié)作用使得數(shù)量可觀的原生孔隙得以保存，進(jìn)而保證成巖過(guò)程中溶蝕流體能夠?qū)ζ鋬?chǔ)集空間進(jìn)行改造和改善，最終形成絕大部分孔隙度和平行滲透率都較高的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層巖石。因此，層狀凝塊石建造的原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造為其成為肖爾布拉克組的優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層提供了極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.1.2 原始沉積環(huán)境

泥晶沉積深灰色的顏色特征和巖石內(nèi)部十分均勻的微晶結(jié)構(gòu)表明其形成于靜水低能的沉積環(huán)境中。層紋石建造巖石內(nèi)部紋層極為平直的層狀結(jié)構(gòu)，以及野外露頭上平直的水平層狀紋層具有極好的橫向延展性表明其形成于水體相對(duì)穩(wěn)定和低能的沉積環(huán)境中，但淺灰色的顏色特征和富藻紋層的發(fā)育指示其沉積環(huán)境的水體深度淺于泥晶沉積。微生物礁建造巖石內(nèi)部不具有抗浪性的泥晶凝塊結(jié)構(gòu)，以及在野外露頭上表現(xiàn)出的原地生長(zhǎng)的高大起伏的大型穹窿狀構(gòu)造特征表明其形成的水體環(huán)境也應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定和低能，但灰白色至黃白色的顏色特征和體積較大的藻類顆粒的發(fā)育指示其沉積環(huán)境的水體深度淺于層紋石。層狀凝塊石建造巖石內(nèi)部由亮晶無(wú)機(jī)碳酸鹽膠結(jié)藻類顆粒的亮晶凝塊結(jié)構(gòu)表明其形成于高能的水體環(huán)境中，但藻類顆粒形態(tài)極不規(guī)則且不具有同心層，指示其沉積環(huán)境的水動(dòng)力條件弱于鮞粒形成的水動(dòng)力條件。疊層石建造巖石內(nèi)部紋層呈波狀且相互交匯的層狀結(jié)構(gòu)，以及野外露頭上紋層呈波狀或略微起伏的水平狀且紋層橫向延展性差的特征，表明其形成于水動(dòng)力較強(qiáng)的沉積環(huán)境中。

微生物碳酸鹽巖的相序結(jié)構(gòu)應(yīng)是沉積環(huán)境有序變化的結(jié)果[4]。通過(guò)8條剖面的觀察測(cè)量，進(jìn)一步研究了柯坪野外露頭區(qū)肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖建造的相序結(jié)構(gòu)發(fā)育特征(圖8)。微生物建造集中發(fā)育在蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦6條剖面上，而庫(kù)魯南和奧依皮克2條剖面則以泥晶沉積為主，僅在庫(kù)魯南剖面的頂部發(fā)育少量層狀凝塊石建造和疊層石建造。在昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面上，層紋石建造、微生物礁建造、層狀凝塊石建造和疊層石建造均有發(fā)育，且具有基本一致的相序結(jié)構(gòu)特征：泥晶沉積最先發(fā)育，其位于肖爾布拉克組的最下部；層紋石建造緊接著發(fā)育于泥晶沉積之上，處于肖爾布拉克組的中下部；微生物礁建造則緊接著發(fā)育于層紋石建造之上，處于肖爾布拉克組的中上部；層狀凝塊石建造除少量夾雜于層紋石建造以外，絕大多數(shù)緊接著微生物礁建造發(fā)育，集中分布在肖爾布拉克組的上部；疊層石建造則最后發(fā)育，其位于大套層狀凝塊石建造之上，與少量層狀凝塊石建造間或發(fā)育于肖爾布拉克組的頂部(圖8)。而在蓬萊壩、喀克巴什和金磷礦3條剖面上，微生物礁建造不發(fā)育，但層紋石建造、層狀凝塊石建造和疊層石建造均有發(fā)育，且具有基本一致的相序結(jié)構(gòu)特征：泥晶沉積最先發(fā)育，其位于肖爾布拉克組的最下部；層紋石建造緊接著發(fā)育于泥晶沉積之上，處于肖爾布拉克組的中下部；層狀凝塊石建造緊接著發(fā)育于層紋石建造之上，處于肖爾布拉克組的上部；疊層石建造則最后發(fā)育，其位于大套層狀凝塊石建造之上，與少量層狀凝塊石建造間或發(fā)育于肖爾布拉克組的頂部(圖8)。

從下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組的盆地—陸棚相含磷硅質(zhì)巖和黑色頁(yè)巖，到中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組的蒸發(fā)臺(tái)地相膏質(zhì)巖，柯坪野外露頭區(qū)的中下寒武統(tǒng)地層總體表現(xiàn)為一套水體從下至上逐漸變淺的沉積演化序列，其中，位于肖爾布拉克組之上的吾松格爾組為局限臺(tái)地相的泥晶白云巖、泥質(zhì)白云巖和灰質(zhì)白云巖[5,18]。在此背景下，依據(jù)泥晶沉積和不同類型微生物碳酸鹽巖建造反映的沉積水動(dòng)力條件，結(jié)合肖爾布拉克組的相序結(jié)構(gòu)特征，可以推斷肖爾布拉克組發(fā)育從較深水區(qū)向潮間帶過(guò)渡的水體向上逐漸變淺的沉積演化序列(圖8)，其中，泥晶沉積形成于潮下帶下部以下的較深水區(qū)，層紋石建造形成于潮下帶下部，微生物礁建造形成于潮下帶中部，層狀凝塊石建造主要形成于潮下帶上部，疊層石建造主要形成于潮間帶。由此可知，潮下帶上部的高能沉積水體環(huán)境為作為優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的層狀凝塊石建造的發(fā)育提供了極為有利的原始沉積環(huán)境條件。

4.2 成巖作用

4.2.1 壓實(shí)和膠結(jié)作用

極為有利的原始沉積環(huán)境條件為層狀凝塊石建造成為肖爾布拉克組的優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層提供了關(guān)鍵性的原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，其保障了層狀凝塊石建造在膠結(jié)作用發(fā)生之前仍能經(jīng)受住壓實(shí)作用的強(qiáng)烈減孔作用并在藻類顆粒之間保存數(shù)量可觀的原生孔隙，這為膠結(jié)作用的發(fā)生提供了空間基礎(chǔ)，如圖6C、6D和7G所示，藻類顆粒之間先存的豐富原生孔隙被膠結(jié)作用產(chǎn)生的大量膠結(jié)物所充填。膠結(jié)作用僅導(dǎo)致小部分層狀凝塊石建造被膠結(jié)物完全充填(圖7G)，而大部分層狀凝塊石建造在膠結(jié)作用發(fā)生之后仍保存了數(shù)量可觀的原生孔隙，同時(shí)，膠結(jié)物的形成保障了這些孔隙并不遭受持續(xù)存在的壓實(shí)作用的強(qiáng)烈破壞，其在隨后的白云石化作用過(guò)程中形成了現(xiàn)今保存的粒間孔(圖6A,B,F,G,H)。

4.2.2 白云石化作用

理論上，由于Mg2+的離子半徑小于Ca2+的離子半徑，方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榘自剖倪^(guò)程中礦物晶體體積會(huì)縮小，因此，灰?guī)r向白云巖轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致孔隙度增加。但是，這種孔隙度增加的效果在層狀凝塊石建造中表現(xiàn)得并不明顯，因?yàn)樵诂F(xiàn)今看到的被強(qiáng)烈膠結(jié)的這類微生物碳酸鹽巖中，完全的白云石化作用之后并未產(chǎn)生鏡下直觀可見(jiàn)的孔隙(圖9A,B)，強(qiáng)烈重結(jié)晶的區(qū)域仍然十分致密(圖9C,D)。

雖然白云石化作用對(duì)肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙度的改善效果并不明顯，但是其通過(guò)改造層狀凝塊石建造中先存的粒間孔，形成了大量鏡下可觀察到的晶間孔(圖6B,D,E,G、圖7D,E,F)，豐富了優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型。

4.2.3 熱液溶蝕作用

除了由不完全的膠結(jié)作用形成的粒間孔和由白云石化作用改造而成的晶間孔，層狀凝塊石建造中還發(fā)育由溶蝕作用產(chǎn)生的粒間溶孔、晶間溶孔、擴(kuò)溶孔和溶洞。

粒間溶孔是在粒間孔的基礎(chǔ)上由藻類顆粒間的膠結(jié)物遭受溶蝕作用而形成的(圖6B,C,F)，晶間溶孔是在晶間孔的基礎(chǔ)上由結(jié)晶的白云石礦物遭受溶蝕作用而形成的(圖6E)，二者都是具有組構(gòu)選擇性的溶蝕孔隙，溶蝕作用的發(fā)生可以通過(guò)膠結(jié)物和結(jié)晶的白云石礦物晶體邊緣發(fā)育的港灣狀溶蝕輪廓加以確定(圖6C,E)。

擴(kuò)溶孔和溶洞則是在已有的粒間孔、粒間溶孔、晶間孔和晶間溶孔的基礎(chǔ)上發(fā)生更為強(qiáng)烈的溶蝕作用而產(chǎn)生的，二者均具有組構(gòu)非選擇性，在形成過(guò)程中都溶蝕了不同的組分。因此，擴(kuò)溶孔和溶洞的單個(gè)面積比儲(chǔ)層巖石內(nèi)部任何單一組分的面積都要大得多，它們的邊界表現(xiàn)出向外凸的形態(tài)特征和規(guī)則光滑的外觀輪廓，并且它們的邊界切穿了不同的組分(圖6G,H,I、圖10)。

值得注意的是，在少數(shù)的粒間溶孔以及幾乎所有的擴(kuò)溶孔和溶洞的內(nèi)壁上生長(zhǎng)有一類自形程度極高的細(xì)至中晶白云石，其礦物晶體邊界十分平直，且僅占據(jù)一小部分儲(chǔ)集空間。李慶等[10]、Lietal.[21]先后對(duì)這類白云石進(jìn)行地球化學(xué)研究指出，其表現(xiàn)出低氧同位素值、高稀土總量和高Fe、Mn、Zn、Ba、Na含量等特征，與熱液流體具有密切聯(lián)系[10,21]。Zhangetal.[18]和Zhuetal.[22]對(duì)塔里木盆地下古生界白云巖儲(chǔ)層的研究表明熱液流體對(duì)儲(chǔ)層改善具有重要的建設(shè)性作用[18,22]。據(jù)此推測(cè)，層狀凝塊石建造中的粒間溶孔、晶間溶孔、擴(kuò)溶孔和溶洞應(yīng)是通過(guò)熱液溶蝕作用形成的，而這類白云石應(yīng)是熱液溶蝕流體在溶蝕作用后期階段由于流體飽和而沉淀結(jié)晶形成的。

圖10 塔里木盆地柯坪地區(qū)肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖CT掃描樣品Fig.10 The CT samples of Xiaoerbulak microbial carbonate rocks in the Kalpin area of Tarim Basin

為了對(duì)熱液溶蝕作用在層狀凝塊石建造成為優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層過(guò)程中做出的貢獻(xiàn)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，選取了2塊孔隙度較高的層狀凝塊石建造樣品和1塊孔隙度較高的疊層石建造對(duì)比樣品，通過(guò)CT掃描分析對(duì)其孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖。圖10A1,A2,A3分別為孔隙度值為8.58%的層狀凝塊石建造樣品的實(shí)驗(yàn)樣品圖、CT掃描單切片圖和儲(chǔ)集空間復(fù)原圖；圖10B1,B2,B3分別為孔隙度值為6.32%的層狀凝塊石建造樣品的實(shí)驗(yàn)樣品圖、CT掃描單切片圖和儲(chǔ)集空間復(fù)原圖；圖10C1,C2,C3分別為孔隙度為4.01%的疊層石建造對(duì)比樣品的實(shí)驗(yàn)樣品圖、CT掃描單切片圖和儲(chǔ)集空間復(fù)原圖。

圖11 塔里木盆地柯坪地區(qū)肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖孔隙結(jié)構(gòu)Fig.11 The porosity composition of Xiaoerbulak microbial carbonate rocks in the Kalpin area of Tarim Basin

CT掃描分析結(jié)果顯示(圖11)，孔隙度值為8.58%的層狀凝塊石建造樣品的孔徑范圍為0～6.0 mm，分布范圍較廣，且孔徑大小介于0～0.5 mm的比例為35.8%，介于0.5～1.0 mm的比例為18.9%，介于1.0～6.0 mm的比例為45.3%(圖11A)。與之類似，孔隙度值為6.32%的層狀凝塊石建造樣品的孔徑范圍為0～7.0 mm，分布范圍較廣，且孔徑大小介于0～0.5 mm的比例為43.5%，介于0.5～1.0 mm的比例為14.2%，介于1.0～7.0 mm的比例為42.3%(圖11B)。但是，與層狀凝塊石建造樣品不同的是，孔隙度值為4.01%的疊層石建造對(duì)比樣品的孔徑范圍僅為0～2.0 mm，且孔徑大小介于0～0.5 mm的比例達(dá)到55.8%，介于0.5～1.0 mm的比例達(dá)到37.1%，而介于1.0～2.0 mm的比例僅為7.1%(圖11C)。由此可知，與疊層石建造相比，層狀凝塊石建造之所以能成為孔隙度較高的優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層，原因在于熱液溶蝕作用在其中產(chǎn)生了比例較高的大孔徑擴(kuò)溶孔和溶洞，從而極大地提高了儲(chǔ)層的孔隙度。因此，熱液溶蝕作用在層狀凝塊石建造成為優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層的過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的重要作用，其極大地改善和提高了層狀凝塊石建造的孔隙度，使之最終成為優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。

5 結(jié)論

(1) 塔里木盆地柯坪地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組微生物碳酸鹽巖由微生物礁建造、層紋石建造、層狀凝塊石建造和疊層石建造4種微生物建造類型組成，其中，層狀凝塊石建造的孔隙度值顯著高于其余3種微生物建造類型，且孔隙度和平行滲透率具有顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，屬于肖爾布拉克組優(yōu)質(zhì)的孔洞型微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層。

(2) 作為肖爾布拉克組的優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層，層狀凝塊石建造的巖石內(nèi)部發(fā)育粒間孔、晶間孔、粒間溶孔、晶間溶孔、擴(kuò)溶孔和溶洞6種儲(chǔ)集空間類型；其中，粒間溶孔和晶間溶孔屬于組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙，而擴(kuò)溶孔和溶洞則表現(xiàn)出組構(gòu)非選擇性，且在擴(kuò)溶孔和溶洞的邊緣結(jié)晶生長(zhǎng)有一類與熱液流體密切相關(guān)的晶體較大的自形白云石。

(3) 形成于潮下帶上部高能原始沉積環(huán)境中的亮晶凝塊結(jié)構(gòu)為層狀凝塊石建造成為優(yōu)質(zhì)微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層提供了微生物沉積作用上的先決條件；熱液溶蝕作用形成大量大孔徑的組構(gòu)非選擇性擴(kuò)溶孔和溶洞則是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成過(guò)程中至關(guān)重要的成巖作用過(guò)程，極大地提高了層狀凝塊石建造的孔隙度。