敬贺朱秋龙荣膺本会第55届理事长 中国鑛冶工程学会互动式网站Word文档下载推荐.docx

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八掌溪砂岩沉積在時間上可對比於北部的木山層、中北部的汶水層與中部的大坑層；

這些中新世早期的地層，其於岩性地層單位的劃分上，有時因列為岩性相同的同一單位，可能導致有穿時或同一『地層』中有不整合面存在的現象。

若以層序地層學原理將其劃分，找出主要層序邊界，可合理將台灣南北之地層單位劃分出來，且符合最近地層學研究命名簡化之趨勢（如Zalasiewiczetal.,2004,Geology）。

對於潛在地層封閉的探勘上，由於地層劃分考慮到時序先後，故更可明確推估地層封閉之屬性。

關鍵詞：

海進基底砂、層序地層學、體系域、地層封閉

Thisstudyusessequencestratigraphicconcepts（Haqetal.,1987,Science）toanalyzethewelllogdataandtorecognizethesequenceboundaries.CorrelationofthesesequenceboundarieshelpedtoidentifythecharacteristicsofpotentialstratigraphictrapsinwesternTaiwan.TakethewellTY-1forexample,theBazhangxisandstonepenetratedbythiswellshowedadepositionofbasaltransgressivesandinTransgressiveSystemsTract（TST）.Thistrapstylecanbeclassifiedas“trapsabove.”Thereservoirlocationisnotunconformitycontrolled（typeIV.B.）byRittenhouse（1972,AAPGMemoir）.Fromequencestratigraphiccorrelation,thethicknessincreasedfromsouthtowardnorth,perhapsduetothehighersubsidencerateinnorthernTaiwan.

BazhangxisandstonemayhavedifferenterosionanddepositionhistoryindifferentareasasaffectedbyBeigangHigh.BazhangxisandstonecanbecorrelatedwiththeMushanFormationinnorthernTaiwan,withWenshuiFormationinmid-northernTaiwan,andDakengFormationinsouthernTaiwan.TheseformationsweredepositedinEarlyMiocenetimeandtermedaslithostratigraphicunitswiththesamelithofacies.Aslithostratigraphicunits,theymaybetimetransgressivewithunconformitiescutthroughtheunits.Ifwecorrelatethestratabysequencestratigraphicconceptstodelineatethemajorsequenceboundaries,wecanreasonablyandpreciselydelineatetheformationunitsinnorthernandinsouthernTaiwan.ThiscorrelationofsequenceboundariesshouldsimplifythestratigraphicterminologiesasproposedbyZalasiewiczetal.（2004,Geology）.Thestratigraphiccorrelationbasedonsequencestratigraphicconcepts（chronostratigraphy）shouldbetterdefinethestyleofstratigraphictrap.

Keywords:

Basaltransgressivesand,sequencestratigrpahy,systemstract,andstratigraphictrap

一、前　言

台灣中新世地層序列在北部至西北部有出現三個海陸交替的岩相組合，由下而上分別為木山、石底和南庄三個沉積循環（胡忠恒，1995），每個循環期間都包含一次海進與海退。

何春蓀（1986）將這樣的循環地層歸併為「群」，其中包含一個海進與一個海退的岩石地層，因此上述之木山、石底和南庄三個沉積循環又分別被稱作野柳群、瑞芳群和三峽群（如圖一）。

但是，各群地層劃分的界線和地質時代的界線並未一致（陳培源，2006）。

中新世地層在西部麓山帶的岩相南北變化非常快速，所以中新世地層在各地區依據其岩相的不同，建立了許多地方上的名稱（如圖一），而晚漸新世至早中新世的地層，在南北分部上也有極大的差異，北部出露的木山層，在中北部稱作汶水層，至中部稱作大坑層，而再往南則未見其出露。

木山層在早期文獻被稱為下部夾炭層或下部海山群，之後顏滄波與陳培源（1953）

改稱為木山層；

木山層整合覆蓋於五指山層或蚊子坑層上面，彼此漸變，標準地點木山位於基隆市西北市郊的產煤地區；

分部地區為台灣西北部，在基隆北海岸相當發達，厚度約有550公尺，向南厚度漸減，可以延伸到台北縣、桃園縣，以及新竹縣大部分地區與苗栗縣北部；

岩性主要由灰白色、細、中粒的長石質石英砂岩，以及副石英砂岩、灰色頁岩、薄層砂岩和砂頁岩互層所構成，內夾有煤層；

根據岩性的比對與分析和沉積粒度由粗至細的漸變趨勢，可推知木山層沉積來源在今日台灣海峽的觀音古陸一帶，而木山層沉積之海盆自台灣西北部向東南逐漸加深；

木山層之沉積環境可能包括海退期的岩海草沼、泥沼、紅樹林、半淡水，兼有寬闊砂洲的沼澤沉積區。

木山層於中北部的相當地層稱為汶水層，標準地點在苗栗縣上島溫泉的東方汶水溪河谷，何春蓀（1954）與詹新甫（1961）將此區的木山層稱之為汶水層，由淺灰色的堅硬細砂岩與深灰色的頁岩所構成，砂岩中含有石灰質碎屑物，頁岩為砂質或炭質，有海相化石。

中部之相當地層為大坑層，標準地點位於南投縣東方中寮鄉粗坑附近，由何春蓀（1956）所提出，下部由淺灰色厚層到中層砂岩和深灰色頁岩所構成，厚約200~300公尺，上部則由身灰色頁岩和砂頁岩互層構成，頁岩中含有海綠石密集層，大坑層含有豐富的海膽化石。

此外，紀文榮等人（1988）於北港高區八掌溪砂岩的儲積與評估研究中，將八掌溪砂岩認定對比於木山層頂部及大寮層下部，八掌溪砂岩原本被對比於石底層之中，後經超微化石及其鄰近探井的對比結果，應對比於早中新世之NN2及NN1超微化石帶也就是相當於木山層之層位（Chi,1979；

ChangandChi,1983）。

由於此段砂岩跨越兩個化石帶，而且八掌溪砂岩為一海進型砂岩，以不整合方式覆蓋於早中新世不整合面之上，根據有孔蟲與岩相古環境分析研究，北港高區八掌溪砂岩的古水深由南往北逐漸變淺，孔隙率分布也由南往北增加，加上震測剖面之震測相分析可發現八掌溪砂岩為由南往北海進之超覆砂岩，由於此砂岩為一不整合面上之基底砂岩（basaltransgressivesand），因此各地或各井之年代不盡相同。

由此可知，現行之地層劃分在台灣北、中、南的對比上會造成一定的困擾，比如為了使岩性一致而造成穿時的不合理情形。

根據經濟部石油基金獎勵探勘開發石油及天然氣計畫書-台灣雲林縣田洋1號井（TY-1）探井油氣探勘計畫，可以了解田洋1號井的鑽探背景。

民國六十五年，台灣中油公司經區域地質、井下地質、重力、磁力、震測等綜合研究得知，往台西海豐洲方向存有一穹丘構造，經台西1號井鑽探後發現，在八掌溪砂岩（可對比於台灣北部之木山層）上段測驗試出日產六萬立方公尺之天然氣，在同層下段則試出日產122公秉之原油，另於碧靈頁岩一層試出日產15400立方公尺之天然氣，所獲甚豐；

其後陸續於台西1號井周圍與其他相似構造等處進行鑽探，但成果不佳；

台灣中油公司並於民國82年重回北港高區，針對斷層封閉構造進行探勘，結果顯示可能由於儲集層八掌溪砂岩段的缺失，導致無油氣發現；

民國91年，台灣中油公司提出北港高區油氣來源之新看法，即台西1號井的原油應該來自竹苗盆地沉積中心，在蓬萊運動前之成熟早期，油氣即沿連續性和滲透性都極佳之中心統底部基底砂岩，經過長距離移棲至台西地區，據此並佐以區域性研究，綜合考量區域構造圖、等厚圖、震測相圖及油氣的來源方向等，發現靠近北港高區八掌溪砂岩無沉積區之東緣有兩個可能的地層封閉存在，並綜合油氣來源及移棲等各項因素，認為田洋構造較具潛力，當時估算該構造之平均可採蘊藏量約為1432萬桶原油，即選定測線78-CSC-D1炸點290號為目標，進行田洋1號井之鑽探（位置如圖二），並以八掌溪砂岩為目標，預定井深為1900公尺。

而從震測剖面中之接觸關係，可看出此區八掌溪砂岩為海進之退覆積的沉積形式。

本研究即以八掌溪砂岩或木山層為目標，分析11口井（由北往南依序為LLN-1、HTP-3、PC-1、LF-1、TY-1、THS-1、SYH-1、PTL-1、MH-3、SU-1和PCC-1）之井測資料，進而畫分層序進行對比，嘗試以較合理的方式，將台灣北、中、南中新世之地層進行對比，並找出較具潛力之探勘標的。

二、地層封閉種類與模式

最早對地層封閉潛能做有系統討論之專書，當推King和Busch在197及1974年於AAPG出版之專刊（Memoir）16及21號。

其後，亦有相當數目之文獻在探討地層封閉之探勘潛能（如TillmanandAli,1982）。

20世紀末對石油探勘的種種統計資料顯示，世界上主要的巨型（giant）油氣田，有7.5%到12%是導因為地層封閉油氣藏（Stratigraphictrapplay）（Dolsonetal.,1999）。

最近的研究數據更顯示，地層封閉的油氣藏中，儲油氣最豐富的，當推處

於前陸盆地的構造環境中（Allanetal.,2006）；

顯見前陸盆地的構造帶中（如台灣），發現良好地層封閉的油氣藏，是很有可能的。

從1987年Haq等人在著名的期刊Science上發表了關於層序地層學原理的文章後，這篇文章馬上成為世界上被引用最多的文獻之一，而層序地層學原理，也立刻被廣泛的應用到地層封閉探勘上（如Mitchumetal.,1993）。

但是，在層序地層學的架構之下，地層封閉的油氣藏，最容易出現在層序地層架構的哪些位置上，卻從未被認真地討論過；

並且也沒有一個良好的模式，在說明這些油氣藏的生、儲、蓋及移棲組合，及其在探勘上之特徵為何。

因此，當運用層序地層學原理在找尋地層封閉之油氣藏時，常使人覺得其理論失之空泛，且缺乏具體的探勘目標（如Allanetal.,2006）。

李通藝（2009）經由分析全世界著名的地層封閉油氣藏（約122個），以傳統之分類統計為出發，佐以層序地層學原理（Haqetal.,1987），並以地層封閉油氣藏存在哪一個體系域的分類統計做為主要研究的方向；

為了瞭解地層封閉常常發生在一個層序的哪些部位，及其出現的機率，使用層序地層學的原理，來討論這一個課題。

以層序地層學的觀點（Haqetal.,1987）來看，一個完整的層序上下為層序界面（Sequenceboundary,SB），其中可劃分為高水位體系域（HighstandSystemsTract,HST）、海進體系域（TransgressiveSystemsTract,TST）和低水位體系域（LowstandSystemsTract,LST）。

他的好處是各個體系域及層序界面易於鑑定，且定義明確，不致發生混淆（Mitchumetal.,1993）；

研究結果顯示，最早有系統地討論地層封閉型式者，當屬Halbouty（1966），其後地層封閉的分類逐步改進；

到了1972年，Rittenhouse提出較完善的分類（表一）；

我們目前所採取之分類，即依照這個分類法。

再將各種地層封閉的可能型式（如參考

King,1972）逐一放入層序地層學的模式中，即可得到如圖三之架構圖。

而後根據重要的地層封閉文獻（如：

King,1972;

Busch,1974;

Halbouty,1982;

FosterandBeaumont,1991;

Surdam,1997），並根據表一及圖三之分類加以分析和統計。

結果發現，地層封閉油氣藏出現最頻繁的有三類：

I.A.（儲層由流水搬運之相變化封閉）、I.B.（儲層非水流搬運）和III.A.（蓋層在不整合上而封閉在其下），如表二。

根據表二可以明顯看出有三種型態之地層封閉佔較多數，依照其出現比例依次為I.A.、III.A.及I.B.。

從其中又可看出三種型態中就有兩種型態歸類為I（相變化之封閉），且佔有很大的數量；

據此，足以說明岩相的變化有很高的機會可以構成地層封閉油氣藏。

故當我們欲重新檢視台灣潛在的地層封閉油氣藏，應當首先著手於探勘具岩相變化之區域。

另外根據圖三可以看出，I.A.型態在HST（高水位體系域）和LST（低水位體系域）有很高存在的可能性，包含尖滅（pinch-out）、楔型凸鏡體和砂洲島（barrier-island）等等。

而I.B.的型態中主要的礁岩體產生的地層封閉，和III.A.型態的不整合面下的地層封閉也都主要形成在HST中。

而田洋1號井主要之探勘目標─八掌溪砂岩（圖四），即為一海進時期（TST）堆積之基底海進砂，在上述之分類模式下，應該屬於海進體系域下的封閉在不整合面上（trapsabove），儲油層不受不整合面控制（IV.B.），具有一定的封閉潛力。

三、海進砂的意義

根據Abbott（1985）的研究顯示，最好的儲油區域會發生在海進砂的中至上部，一般而言，下部海進砂由於早期碳酸鹽的膠結，會大大縮小砂體的多孔性與滲透性，因此下部海進砂屬於較差的儲油層。

海進砂的儲油品質也會隨著粉砂與泥含量的增加，從砂體至上覆泥岩層向上降低，降低的原因主要為碎屑泥填充至海進砂的孔隙中，造成孔隙率與滲透率的降低。

且在所有沉積盆地中，海進時的沉積是非常普遍的過程，這些海進砂的來源通常為海灘懸崖於低水位體系育時期的侵蝕，一般而言是非常大量的，且沉積物會從礫至砂、泥向上漸細堆積。

海進砂堆積的發生與厚度在側向的預測是非常困難的，主要原因為海進面的地形以及海平面上升的速度都是不可預測的。

因為這些未知的控制因素，造成海進砂厚度通常會沿著堆積的走向而改變。

我們可以根據野外露頭、鑽井和震測資料的判讀，找到層序地層中的不整合面（層序邊界），即可辨識出基底海進砂（basal-transgressivesand），並正確的描繪出潛在的地層封閉，這些在海洋厚泥岩層下的地層封閉由於兼具油氣的來源與儲存兩大優勢，因此被歸類為高品質的油氣藏，在世界上的油氣探勘中，是非常重要的目標。

而田洋1號井之八掌溪砂岩即為濱面上的基底海進砂沉積，亦屬於最好的儲油區域之一。

以本研究為例，於中新世沉積的八掌溪砂岩（相當於北部的木山層沉積），即為一種基底海進砂，根據有孔蟲的分析，可推測其古環境的海水深度淺於20公尺，顯示此基底海進砂是屬於濱面的淺海砂岩沉積，同時也是極有潛力的地層封閉油氣藏。

四、木山層對比結果

搜尋相關之前人文獻，關於木山層的研究已有不少，但他們對木山層之地層描述卻不盡相同，會造成這樣的現象，可能是進行研究之地點不同，造成木山層南北岩相變化而產生之困惑。

舉例來說，何春蓀（1986）先生認為木山層在岩性上和它下面的五指山層非常相似，不容易區分。

在木山層內，白色的正石英砂岩或原石英砂岩仍然占有重要的地位，砂岩內具有交錯偽層，但是比起五指山層內的粗砂岩，它的粒度顯然要細得多，而且也不那麼緻密。

黑灰色頁岩或炭質頁岩和砂岩與頁岩所成的薄互層是木山層中常見的其他岩層。

木山層是在陸臺沉積環境下造成的含煤地層，含有極少量的海相化石。

在臺灣的最北部，本層含有三可採煤層，多位在上部，每一煤層的厚度自數公分到60公分左右，局部的膨縮現象很普遍，在不同

的煤田內，煤層的厚度和可採性也變化很大。

在臺灣北部的其他地方，本層只有二層或一層的煤可以開採，煤厚大約是20到40公分。

沿著北部海岸，木山層剖面的總厚度大約是650公尺。

不同地區的調查或地下資料的顯示，木山層的厚度可以從450公尺變化到700公尺。

而

原振維（1987）研究顯示木山層就整個而言，屬於一個三角洲複環境系統，河流的影響可以由普遍的炭質物、雲母質砂岩、快速的沉積及一再出現的河川砂體得到證據。

依據沉積構造及岩性，木山層可分為三部份，下部的沉積環境，以半深海至淺海及三角洲前緣為主，中部則以三角洲頂積層及三角洲間海岸為主，上部幾全為河川沉積，應屬於三角洲的頂積層。

較大規模的水深變化均發生在下部時期，可能均與三角洲的前積與下陷有關。

另外，陳培源（2006）則認為木山層之岩性主要由灰白色、細、中粒的長石質石英砂岩，以及副石英砂岩、灰色頁岩、薄層砂岩和砂頁岩互層所構成，內夾有黏結性的煤三、四層，煤層厚度約40到60公分。

此外在木山層中還散布著不連續和不規則的玄武岩質凝灰岩體。

木山層的厚度在台灣西北部海岸一帶約有550公尺，並由北向南漸減以達中西部之北港高區。

根據木山層岩性的比對分析和沉積粒度由粗而細的遞變趨勢，可推知其沉積來源是在今日台灣海峽的觀音古陸一帶，而木山層沉積時的海盆，則是自台灣西北部向其東南逐次加深的。

當時的沉積環境可能是海退期沿海草沼、泥沼、紅樹林、半淡水，兼有廣闊砂洲和沼澤的沉積區。

本層底部整合於漸新統五指山層之上。

根據層序地層學原理，將台灣北、中、南，LLN-1、HTP-3、PC-1、LF-1、TY-1、THS-1、SYH-1、PTL-1、MH-3、SU-1和PCC-1，共11口井之井下電測資料進行層序的劃分後，按照化石年代進行層序的對比，並與國外研究（Haqetal.,1987,Abreuetal.,1998,andVanSickeletal.,2004）之

海水面變化比較，結果顯示這幾口井下電測資料具有很優良的可對比性（如圖五、圖六），這也代表台灣地區於早中新世時期大致上具有相同的沉積控制因素，如海水面升降、構造運動等；

但在木山層部分的對比（圖七）則有較大的差異，每口井的井下電測資料於木山層的層

序劃分不盡相同，有的可以畫分成兩個層序，有的僅可劃分出一個，這樣的差異大致上表現在地區的不同，北部的井位通常可以劃分出兩個層序，即代表記錄了兩次海水面升降的循環，而中、南部的井位大致上僅記錄了一次的海水面升降，這樣的現象可能是由於早中新世時期，台灣北部海水較深，或中、南部受到北港高區的影響，因此在紀錄上較不相同，因此在北部井下電測資料中，木山層可被劃分成兩個層序，而其中上部的層序可對比於中、南部井下電測資料中的木山層層序，亦是前人所報導的八掌溪砂岩段。

五、討　論

臺灣地區從中新統到先中新統的地層（圖一），岩相變化快速（圖一及圖八），對比上常遭遇困難，如圖九，若以岩相作為主要分層依據（岩性地層），再對比於超微化石分帶（生物地層），常會出現不合理之處，最常見的情形，則是相同的岩性地層單位出現穿時的不合理現象（如Boggs,2006;

PosamentierandAllen,1999）。

將PosamentierandAllen於1999年提出的岩性地層單位與時間地層單位的異同與本研究的台灣地層做比較（圖十），PosamentierandAllen表示，岩性地層單位是以岩性來區分地層，因此A、B、C層的分層如圖九（A）所示，但若以時間地層單位來看，則發現A地層中包含了一個不整合面，如圖九（B），若將其劃分出層序並與台灣蒜頭1號井（SU-1）之地層作比較，同樣可發現以岩性地層單位分層之北寮層中，就含跨一個不整合面（即層序邊界），這顯然容易造成台灣在地層對比上，因為岩性不同，而使得南北的地層對比困難，或是有穿時或同一『地層』中有不整合面存在的現象。

釜底抽薪之計，為採用層序循環（cycle）的觀念（如Haqetal.,1987）進行區域對比（層序地層），且地層之劃分亦使用三級循環的代號（如TB1.1，TB2.1等）。

將井下電測資料層序畫分後對比的結果，與前人文獻（Haqetal.,1987,Abreuetal.,1998,andVanSickeletal.,2004）比較，建立一個綜合地層柱，而其劃分，絕大部分和Haqetal.（1987）之海水面升降變化相同（圖五、圖六），僅只是在三級循環TB2.1（17.5到21Ma）中，在台灣西部地區，應該劃分出兩個層序，我們將之細分為TB2.1.1和TB2.1.2。

這兩個循環，約略相當於碧靈和石底二層。

因此，從早中新統的TB1.5一直到中中新統的TB2.3，我們都可以在台灣西部找到相當之循環。

至於在長達3.5My的TB2.1中，可再劃分出兩個循環，這一點，在台灣西南部海域的研究中，亦曾經被報導過（如Leeetal.,1993的R3反射面在TB2.1中）；

而在臨接我們的珠江口盆地中，亦存在一T5反射面在TB2.1中（秦國權，1996）。

參考臺灣地質之劃分，何春蓀（1984）亦曾將中新統之地層劃分為野柳群、瑞芳群和三峽群（圖一）；

而野柳群和瑞芳群之界面，應該可以對比到大寮（即碧靈）和石底之界面，亦即在TB2.1中，因此，這樣的分應該是符合層序的原理。

但解釋世界上其他BT2.1相關文獻報導等，並