四川盆地前震旦紀(jì)沉積巖新認(rèn)識(shí)與油氣勘探的意義

張 健沈 平楊 威楊 雨曾富英

1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探處 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院 3.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

四川盆地前震旦紀(jì)沉積巖新認(rèn)識(shí)與油氣勘探的意義

張 健1沈 平1楊 威2楊 雨3曾富英2

1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探處 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院 3.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

張健等.四川盆地前震旦紀(jì)沉積巖新認(rèn)識(shí)與油氣勘探的意義.天然氣工業(yè)，2012，32（7）：1-5.

四川盆地前震旦紀(jì)地層至今未被鉆井揭示，前人對(duì)該盆地的基底特征進(jìn)行過(guò)很多有益的探索性研究，認(rèn)為四川盆地的基底具有雙重性。通過(guò)對(duì)近年來(lái)該盆地新采集的二、三維地震資料解釋成果的分析研究，得出以下新認(rèn)識(shí)：四川盆地震旦系之下仍發(fā)育厚度介于3 000～5 000 m含古生物化石的巨厚沉積巖，地層層位屬于新元古界南華系澄江組；按地震反射時(shí)間推算，盆地基底埋深（沉積巖厚度）介于8 000～15 000 m；前震旦紀(jì)沉積巖地震反射連續(xù)性較好、能量較強(qiáng)，推測(cè)其巖性主要為碎屑巖，在盆地內(nèi)可能未變質(zhì)或僅輕微變質(zhì)，有可能成為有價(jià)值的、新的勘探領(lǐng)域。鑒于四川盆地震旦系之下的沉積巖是天然氣勘探值得探索的新領(lǐng)域，目前處于尚待認(rèn)識(shí)的階段，建議鉆探超深井以揭示深部地層的奧秘，井位宜選擇在埋深相對(duì)小、無(wú)火山巖刺穿的區(qū)域。

四川盆地 前震旦紀(jì) 沉積巖 碎屑巖 未變質(zhì)或輕微變質(zhì) 天然氣勘探 新領(lǐng)域 超深井

1 研究概況

前人對(duì)四川盆地的基底特征進(jìn)行過(guò)很多有益的探索性研究，認(rèn)為四川盆地的基底具有雙重性，即太古代—早元古代的康定群經(jīng)中條運(yùn)動(dòng)成為深部結(jié)晶基地（距今1 700～1 900 Ma）；中元古代—晚元古代的峨邊群經(jīng)晉寧運(yùn)動(dòng)構(gòu)造盆地褶皺基底（距今780～1 700 Ma）。沉積巖厚度最小的區(qū)域是川中地區(qū)，厚度介于6 000～8 000 m，其中威遠(yuǎn)和高石梯地區(qū)經(jīng)鉆探證實(shí)僅厚5 000～6 000 m［1－2］。前人對(duì)盆地周緣露頭的研究結(jié)果認(rèn)為，前震旦紀(jì)板溪群主要分布在盆地東南緣湘鄂西一帶，為淺變質(zhì)砂巖與板巖，局部夾礫巖、千枚巖，含凝灰質(zhì)；在盆地東北部，蓮沱組為紫紅色砂巖、含礫砂巖夾凝灰?guī)r；在盆地西南部，下部蘇雄組為玄武巖、流紋巖、英安巖和火山碎屑巖，上部開(kāi)建橋組為凝灰質(zhì)砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖夾流紋巖、凝灰?guī)r?？傮w上來(lái)看，就野外資料而言，前震旦紀(jì)地層在盆地周邊地區(qū)巖性、厚度差異懸殊，變化很大［3－5］。

通過(guò)對(duì)近年來(lái)四川盆地新采集的二、三維地震資料解釋成果的分析，筆者認(rèn)為四川盆地大部分地區(qū)震旦系之下還發(fā)育巨厚的沉積巖，厚度介于3 000～5 000 m，對(duì)應(yīng)2000年5月第三屆全國(guó)地層會(huì)議通過(guò)的《中國(guó)區(qū)域年代地層 （地質(zhì)年代 ）表》中的年代關(guān)系，其層位可能主要屬南華系的澄江組，也可能包含有部分目前尚未鉆穿的陡山沱組等層系（表1）。由于目前尚無(wú)鉆井揭示，從地震剖面上推測(cè)主要為碎屑巖，可能未變質(zhì)或僅輕微變質(zhì)，有可能具有油氣勘探價(jià)值。

2 震旦系之下沉積巖發(fā)育的證據(jù)

“十一五”以來(lái)，隨著油氣勘探工作的進(jìn)一步深化，四川盆地進(jìn)行了大量的二維、三維地震勘探工作，特別是長(zhǎng)排列、大藥量、高精度二維地震剖面的資料采集，獲得了豐富的盆地深層的地震信息。這些新的地震勘探成果為進(jìn)一步研究深部地層結(jié)構(gòu)和基底特征提供了較好的基礎(chǔ)資料。

1）盆地內(nèi)經(jīng)鉆井資料標(biāo)定，震旦系燈影組底界在地震剖面上反射清楚，為較連續(xù)的強(qiáng)相位，大區(qū)域上能連續(xù)追蹤對(duì)比，在這一區(qū)域標(biāo)志反射界面之下，大量的地震剖面揭示，還有巨厚的沉積巖地震反射。這些地震反射從總體上看波組特征清楚、反射界面清晰，在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)對(duì)比，判斷為沉積巖或淺變質(zhì)巖系的地震響應(yīng)特征。在川中地區(qū)，有效地震反射向下可以達(dá)到5 000 ms，深部反射與淺部地層（震旦系之上）的反射基本是平行的，表現(xiàn)為微弱的褶皺；在川西和川東地區(qū)，有效地震反射向下可以達(dá)到5 500 ms，中淺層地層褶皺較強(qiáng)，深部的地震反射同樣表現(xiàn)為一定程度的褶皺變形和斷裂變形，與中淺層地震反射呈亞平行。

表1 四川盆地震旦系及以下沉積巖地層劃分表

2）向下地震反射時(shí)間介于4 000～5 500 ms，地震反射結(jié)構(gòu)明顯發(fā)生變化，縱向上的地震反射結(jié)構(gòu)變化帶（面）與上覆沉積巖反射層呈明顯的交角（不整合？），其下多為無(wú)序的雜亂反射或平靜的無(wú)反射結(jié)構(gòu)，是褶皺變質(zhì)巖基底的反映，按地震反射時(shí)間推算，盆地基底埋深（沉積巖厚度）介于8 000～15 000 m。

2.1 川西地區(qū)

圖1 川西地區(qū)CXNB004測(cè)線地震解釋剖面圖

指四川盆地龍泉山以西的區(qū)域。川西地區(qū)震旦系下部層系的反射特征從過(guò)漢深1井的CXNB004測(cè)線地震解釋剖面可見(jiàn)（圖1）?；椎卣鸱瓷涮卣鞅憩F(xiàn)為連續(xù)性差、雜亂無(wú)章、振幅能量弱，推測(cè)主要為峨邊群中等變質(zhì)的板巖、片巖和火山變質(zhì)巖系；震旦系頂界通過(guò)漢深1井標(biāo)定，反射層表現(xiàn)為能量時(shí)有轉(zhuǎn)換的雙相位，即有時(shí)前強(qiáng)后弱，有時(shí)為雙強(qiáng)，是深層較明顯的一個(gè)反射界面，定前相位為標(biāo)層相位；震旦系燈影組底界目前無(wú)鉆井揭示，通過(guò)與鄰區(qū)和露頭相對(duì)比來(lái)確定，地震反射特征表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中高頻率、地震同相軸連續(xù)性好。在震旦系底界以下，地震同相軸反射特征橫向上連續(xù)性仍然較好，尤其是在凹陷位置，縱向上反射界面仍然較清晰，反映了這些地層的成層性好（圖1）。

基底與震旦系燈影組底界之間存在一個(gè)能量較強(qiáng)的反射層，反射層地震反射特征為中強(qiáng)振幅、中低頻率、地震同相軸連續(xù)性相對(duì)較好，地層成層性好，具有沉積巖的反射特征。從剖面上可以看出燈影組底界至基底雙程旅行時(shí)介于1 500～2 000 ms，推算其厚度為4 000～5 000 m，即燈影組之下仍發(fā)育厚度介于4 000～5 000 m的沉積巖，推測(cè)其基底埋深介于12 000～15 000 m。

2.2 川中地區(qū)

指四川盆地龍泉山與華鎣山之間的區(qū)域。從通過(guò)高科1井、高石1井的AT006測(cè)線地震解釋剖面（圖2）可見(jiàn)，在震旦系燈影組底界以下，地震同相軸反射特征橫向上連續(xù)性仍然較好，縱向上反射界面仍然較清晰，反映了這些地層的成層性好（圖2）?；滋卣髋c川西地區(qū)相似，地震反射特征表現(xiàn)為連續(xù)性較差、振幅能量弱，可能為板溪群以及一些晉寧期和澄江期的火山巖體。震旦系燈影組底界由高科1井和高石1井標(biāo)定，特征與川西地區(qū)相似。該區(qū)尚無(wú)鉆井揭穿震旦系底界，因此，震旦系底界通過(guò)與鄰區(qū)相對(duì)比確定，地震反射特征表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中高頻率、地震同相軸連續(xù)性好。

基底與燈影組底界之間存在能量較強(qiáng)成層性較好的反射層，具有沉積巖的反射特征。從剖面上可以看出，雙程旅行時(shí)約為1 500 ms，推算其厚度約為4 000 m，即震旦系之下仍發(fā)育厚約4 000 m的沉積巖，推測(cè)其基底埋深介于8 000～10 000 m。

圖2 川中地區(qū)AT006測(cè)線地震解釋剖面圖

2.3 川東地區(qū)

圖3 川東地區(qū)THC007測(cè)線地震解釋剖面圖

指四川盆地華鎣山以東的區(qū)域。從川東地區(qū)THC007測(cè)線地震解釋剖面（圖3）可見(jiàn)：在震旦系燈影組底界以下，地震同相軸反射特征橫向上連續(xù)性仍然較好，縱向上反射界面仍然較清晰，反映了這些地層的成層性好?；滋卣髋c川西、川中地區(qū)相似，地震反射特征表現(xiàn)為連續(xù)性較差、振幅能量弱，結(jié)合區(qū)域資料［6－10］，推測(cè)其可能為板溪群及其下伏的褶皺變質(zhì)巖系，如中元古界黔北的梵凈山群和湘西的冷家溪群。震旦系頂?shù)捉缤ㄟ^(guò)與川西、川中地區(qū)波組特征對(duì)比確定，燈影組底界與基底之間存在一個(gè)能量較強(qiáng)成層性較好的反射層，地震反射特征表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中高頻率、地震同相軸連續(xù)性好，具有沉積巖的反射特征。

從剖面上推測(cè)震旦系總厚度在600 m左右，燈影組底界至基底雙程旅行時(shí)間介于1 500～2 000 ms，推算其厚度介于4 000～5 000 m，即震旦系之下仍發(fā)育厚度介于4 000～5 000 m的沉積巖，推測(cè)其基底埋深在12 000 m左右。

3 四川盆地內(nèi)巨厚沉積巖的特征

3.1 地層年代歸屬

通過(guò)對(duì)前人研究成果的分析［11－14］，初步認(rèn)為，四川盆地保存最早的沉積蓋層為新元古界南華系的澄江組（表1），該套地層厚度在2 000～4 000 m（圖4），沉積時(shí)限為距今725～780 Ma。

最新的年齡數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果顯示，震旦系沉積時(shí)限為距今542～635 Ma，其中陡山沱組底界為距今635 Ma。這樣，四川盆地澄江組與陡山沱組之間就存在90 Ma的地層缺失，相當(dāng)于中揚(yáng)子地區(qū)南沱組、大塘坡組和古城組，這里初步認(rèn)為地層缺失可能與澄江運(yùn)動(dòng)有關(guān)——澄江運(yùn)動(dòng)（距今約700 Ma）（羅志立，1986）是一次典型的造陸運(yùn)動(dòng)，以陸殼抬升為主，伴隨斷裂和火山活動(dòng)，將四川盆地南華系中上統(tǒng)的沉積巖抬升至地表進(jìn)行剝蝕，形成了澄江組和陡山沱組之間的侵蝕界面。

圖4 四川盆地沉積巖厚度分布示意圖

3.2 沉積巖特征推測(cè)

四川盆地內(nèi)鉆遇時(shí)代最老的沉積巖是陡山沱組（寧2井鉆遇厚度為307 m），與露頭陡山沱組相對(duì)比，巖性基本相似，為灰—深灰色碳質(zhì)頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖夾砂質(zhì)灰?guī)r，是廣海陸棚相沉積的碎屑巖，地震反射表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅的連續(xù)反射。目前，盆地周邊露頭發(fā)現(xiàn)震旦系陡山沱組內(nèi)含優(yōu)質(zhì)烴源巖，該黑色泥質(zhì)烴源巖富含藻疊層，厚度介于1～200 m，一般厚度為30～50 m；殘余有機(jī)碳含量為0.90%～1.75%，平均為1.73%；干酪根碳同位素值為－30.24‰～－28.53‰，干酪根類(lèi)型屬于腐泥型；鏡質(zhì)體反射率大于3.0%，處于高過(guò)成熟生氣階段。

目前對(duì)于澄江組沉積巖的認(rèn)識(shí)較少，特別是盆地內(nèi)尚未鉆遇，通過(guò)資料可以推測(cè)其大多為砂巖、礫巖和泥巖，可能有部分為冰磧巖，代表?yè)P(yáng)子地臺(tái)蓋層發(fā)育初期斷塊運(yùn)動(dòng)背景下削山填谷的陸源碎屑沉積，厚度變化較大，基本未變質(zhì)或僅輕微變質(zhì)。在四川盆地西南部會(huì)理地區(qū)下列古組—蘇雄組（距今725～850 Ma，相當(dāng)于澄江組），見(jiàn)小型薄殼球形藻及古片藻［15］，表明在這一時(shí)間段，上揚(yáng)子地區(qū)有生物發(fā)育。

3.3 對(duì)威28井和女基井鉆遇基巖的認(rèn)識(shí)

截至目前，四川盆地內(nèi)被認(rèn)為鉆穿震旦系陡山沱組的井為威28井和女基井，這兩口井都位于樂(lè)山—龍女寺古隆起的核部，為四川盆地?zé)粲敖M底埋深較淺的區(qū)域［4］。通過(guò)對(duì)過(guò)威28井地震剖面的分析可以看到，威28井區(qū)有一個(gè)巨大的花崗巖侵入體（圖5），威28井進(jìn)入陡山沱組后，正好鉆遇該侵入體，Rb—Sr法測(cè)定同位素年齡值為距今740.99 Ma（羅志立，1987），為澄江期產(chǎn)物。從侵入體兩側(cè)的地層特征來(lái)分析，其仍具有沉積巖典型的成層性特征。

圖5 過(guò)威28井05WY13測(cè)線解釋剖面圖

3.4 推測(cè)巨厚沉積巖在盆地內(nèi)的分布

根據(jù)對(duì)四川盆地內(nèi)多條地震剖面的分析發(fā)現(xiàn)，燈影組底界至基底雙層的雙程旅行時(shí)為1 200～2 000 ms，從地面到褶皺基底的雙程旅行時(shí)為3 000～5 500 ms，平均速度取5 000～5 500 m／s，推算其沉積巖厚度為8 000～15 000 m，即震旦系燈影組之下仍發(fā)育3 000～5 000 m厚的沉積巖（圖6）。沉積厚度小的區(qū)域在樂(lè)山—龍女寺古隆起核部，介于7 000～9 000 m；川中地區(qū)沉積厚度介于9 000～10 000 m；而沉積厚度超過(guò)10 000 m的區(qū)域則在川西地區(qū)和川東地區(qū)。

圖6 四川盆地沉積巖厚度推測(cè)圖

4 對(duì)天然氣勘探的意義及勘探建議

通過(guò)對(duì)比四川盆地內(nèi)震旦系之下地層與震旦系燈影組、陡山沱組的地震剖面信息，發(fā)現(xiàn)其特征比較相似，通過(guò)屬性分析認(rèn)為其可能為砂巖和泥巖，因此這套沉積巖可能成為天然氣的烴源巖和儲(chǔ)集層。對(duì)于這套古老的沉積巖，目前還是未知領(lǐng)域，可能曾經(jīng)發(fā)生過(guò)油氣生成、運(yùn)移和聚集，燈影組中大量賦存的瀝青可能就是證據(jù)之一。由于其埋深大，大部分區(qū)域目前的鉆探難以到達(dá)，但隨著勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)該領(lǐng)域的探索將成為可能。

鑒于四川盆地震旦系之下的沉積巖是天然氣勘探值得探索的新領(lǐng)域，目前處于尚待認(rèn)識(shí)的階段，建議鉆探超深井以揭示深部地層的奧秘，井位宜選擇在埋深相對(duì)小、無(wú)火山巖刺穿的區(qū)域。例如四川盆地的西南部和南部地區(qū)，震旦系頂面埋深在4 000 m左右，設(shè)計(jì)井深7 000 m就基本可以揭穿澄江組，有可能通過(guò)鉆探超深井進(jìn)一步對(duì)震旦系之下的地層及其含油氣性進(jìn)行全面了解。

筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合近期四川盆地油氣勘探新進(jìn)展獲得了以上初步認(rèn)識(shí)，借此拋磚引玉，希望引起大家對(duì)此問(wèn)題的爭(zhēng)論和探討，能進(jìn)一步揭示四川盆地的基底結(jié)構(gòu)即為筆者的初衷。

中國(guó)石油西南油氣田公司徐春春副總經(jīng)理、中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院魏國(guó)齊副院長(zhǎng)對(duì)這項(xiàng)研究一直給予關(guān)注，中國(guó)石油西南油氣田公司原副總經(jīng)理兼總地質(zhì)師冉隆輝教授對(duì)本文的編寫(xiě)提出了寶貴意見(jiàn)并審閱全文，在此致謝！

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10.3787／j.issn.1000-0976.2012.07.001

2012-06-08 編輯 居維清）

張健，1960年生，教授級(jí)高級(jí)工程師；1982年畢業(yè)于原成都地質(zhì)學(xué)院石油系，現(xiàn)任中國(guó)石油西南油氣田公司勘探處副處長(zhǎng)、主任地質(zhì)師；長(zhǎng)期從事石油天然氣勘探研究和管理工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3號(hào)。電話：（028）86012038。E-mail：zhang＿jian＠petrochina.com.cn