四川盆地長寧地區(qū)震旦系
——寒武系裂陷槽的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

邱玉超 羅 冰 夏茂龍 陳友蓮 戴 鑫 李亞丁 周紅飛 和 源

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

關(guān)鍵字 四川盆地 長寧地區(qū) 裂陷槽 臺緣帶 晚震旦世 成藏配置條件 有利區(qū)帶

0 引言

四川盆地震旦系燈影組德陽——安岳裂陷槽的研究經(jīng)歷了從大型巖溶溝谷[1]到臺內(nèi)裂陷槽[2]的認(rèn)識過程。早期巖溶溝谷認(rèn)識就提出了德陽——安岳巖溶溝谷在川中地區(qū)的展布特征，并強調(diào)了巖溶作用對儲層的建設(shè)性改造作用。前期研究認(rèn)為，德陽——安岳裂陷槽表現(xiàn)為震旦紀(jì)——早寒武世南北向展布的克拉通臺內(nèi)裂陷[3]，裂陷槽背景下形成的臺緣帶儲層疊加多幕次的巖溶作用，有利于在德陽——安岳裂陷槽臺緣形成良好的儲層，與槽內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖配置形成良好的源儲配置關(guān)系。目前勘探證實，德陽——安岳裂陷槽東西兩側(cè)為油氣成藏的有利區(qū)，在其東側(cè)發(fā)現(xiàn)的安岳氣田特大型整裝氣田已在龍王廟組、燈影組累計探明近10 000×108m3的天然氣儲量[4]，向南又不斷有新的勘探發(fā)現(xiàn)，如荷包場地區(qū)燈影組氣藏。

但前人對德陽——安岳裂陷槽的研究主要集中在川中安岳地區(qū)至川西北德陽地區(qū)，對其在川南地區(qū)的展布特征未開展過系統(tǒng)研究。川南地區(qū)受高陡構(gòu)造影響，震旦系——下寒武統(tǒng)地震資料成像不清晰，且構(gòu)造走向與德陽——安岳裂陷槽東臺緣走向一致，均為南北向，無法獲得近東西向垂直臺緣的連續(xù)清晰的地震資料，對開展垂直標(biāo)識裂陷槽邊界的臺緣帶地震相特征分析造成一定困難，導(dǎo)致目前對德陽——安岳裂陷槽向南部展布特征認(rèn)識不清。筆者充分利用四川盆地南部長寧地區(qū)三維地震資料，精細(xì)刻畫了長寧地區(qū)震旦系——寒武系裂陷槽和燈影組臺緣帶，對區(qū)內(nèi)裂陷槽展布特征進(jìn)行深入分析，厘清四川盆地南部長寧地區(qū)裂陷槽與德陽——安岳裂陷槽之間的關(guān)系，探討四川盆地南部長寧地區(qū)裂陷槽和臺緣的油氣勘探意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地是一個在上揚子克拉通板塊上發(fā)展起來的疊合盆地，盆地基底為中元古代末的晉寧運動形成的褶皺基底[5]。震旦紀(jì)由于羅迪尼亞大陸裂解[6]，華南楊子古大陸發(fā)生板塊內(nèi)拉張作用。該期活動強烈，黃汲清和羅志立分別稱其為興凱旋回[7]和興凱地裂運動旋回[8]，在四川盆地表現(xiàn)為伸展構(gòu)造背景下拉張形成德陽——安岳臺內(nèi)裂陷槽[9]。裂陷槽整體發(fā)育規(guī)模大，北部德陽地區(qū)寬約110 km，威遠(yuǎn)地區(qū)寬約150 km。震旦系——下寒武統(tǒng)的德陽——安岳裂陷槽控制了裂陷槽及周緣的沉積格局：槽內(nèi)沉積了相對于臺地厚度較小的燈影組白云巖地層和厚度較大的筇竹寺組以泥巖為主的碎屑巖地層。雖然目前對地層的沉積時間關(guān)系存在一定爭議，但對這兩種巖性臺地和槽內(nèi)的厚度差異是認(rèn)可的。德陽——安岳裂陷槽在震旦紀(jì)——早寒武世整體拉張的背景下疊加了3幕桐灣運動，造成地層區(qū)域性的隆升與剝蝕[10-11]。裂陷槽的形成發(fā)展疊加多起隆升的巖溶作用，有利于臺緣帶白云巖儲層、槽內(nèi)烴源巖的形成和發(fā)育。長寧地區(qū)位于四川盆地川南低陡穹形帶，構(gòu)造復(fù)雜，燈影組埋深大，利用二維地震資料研究裂陷槽和臺緣帶展布難度大（圖1），利用該區(qū)的三維地震資料確定長寧地區(qū)裂陷槽和臺緣位置，可為德陽——安岳裂陷的向南展布研究提供重要依據(jù)。

圖1 四川盆地構(gòu)造分區(qū)及研究區(qū)位置圖

2 長寧地區(qū)裂陷槽發(fā)育依據(jù)

長期以來，對于德陽——安岳裂陷槽向南的東部邊界各家觀點不一致[12-13]，基本都是按照德陽——安岳裂陷槽向南的趨勢，大致推測勾繪東部邊界，從未有發(fā)現(xiàn)或認(rèn)為長寧地區(qū)發(fā)育震旦紀(jì)——早寒武世裂陷槽的報道。為落實其是否存在及其確切位置，筆者充分利用長寧地區(qū)1 100 km2三維地震資料解釋成果，在該區(qū)震旦系——寒武系整體研究成果的基礎(chǔ)上，首次發(fā)現(xiàn)長寧地區(qū)發(fā)育震旦紀(jì)——早寒武世裂陷槽及裂陷槽臺緣帶，主要依據(jù)來自3個方面，即地震相依據(jù)、地層充填依據(jù)和實鉆井依據(jù)。

2.1 地震相依據(jù)

基于長寧地區(qū)南部和宜賓地區(qū)已鉆探井的地震剖面精細(xì)層位標(biāo)定，追蹤長寧地區(qū)下寒武統(tǒng)、震旦系燈影組的頂?shù)捉绲卣饘游唬鋵崯粲敖M頂界臺緣帶地震相識別特征。長寧裂陷槽臺緣帶表現(xiàn)出清晰的可與高石梯——磨溪類比的地震相特征。

1）從臺緣帶向槽內(nèi)，長寧地區(qū)寒武系底地震反射層之上的筇竹寺組表現(xiàn)出地層超覆特征，之下的燈影組則表現(xiàn)出削截特征（圖2、圖3）。長寧地區(qū)臺緣帶局部地區(qū)發(fā)育多排臺緣帶，筇竹寺組有向兩側(cè)臺緣高部位上超特征（圖4）。

2）從臺內(nèi)向臺緣帶，長寧地區(qū)燈影組厚度表現(xiàn)出增厚趨勢。高石梯——磨溪地區(qū)鉆井證實燈影組臺緣帶增厚為臺緣帶丘灘體沉積所造成[14]。在區(qū)內(nèi)臺緣帶北部地層坡度大，有利于丘灘復(fù)合體沉積，臺緣帶相對于臺內(nèi)增厚幅度最大，達(dá)到100 m（圖2、圖5）。在區(qū)內(nèi)南部臺緣帶表現(xiàn)為3排臺緣帶特征（圖4）：最靠裂陷槽內(nèi)的第1排臺緣隆起幅度較低，表現(xiàn)為一個低平臺上的低幅度隆起；向臺內(nèi)方向第2排臺緣比第1排臺緣高，第2排臺緣帶在垂直臺緣帶方向表現(xiàn)為中間高、往兩側(cè)變低，平面為狹長帶狀；最靠臺內(nèi)的臺緣帶整體較為寬緩，相比臺內(nèi)有略微增厚。

3）沿?zé)粲敖M底界拉平后，寒武系底至燈影組底地震反射層之間的燈影組的厚度，在垂直臺緣帶方向的不同位置（圖2、圖3、圖4）向裂陷槽方向均表現(xiàn)出顯著減薄特征。地層厚度從最厚990 m（T0厚度為300 ms）減薄至600 m（T0厚度為180 ms），臺緣帶坡度變化9.7%～3.2%。

2.2 地層充填依據(jù)

圖2 長寧地區(qū)A——B 地震剖面圖

圖3 長寧地區(qū)C——D 地震剖面圖

圖4 長寧地區(qū)E——F地震剖面圖

圖5 四川盆地長寧地區(qū)燈影組殘厚圖（單位：m）

圖6 四川盆地長寧地區(qū)下寒武統(tǒng)地層厚度圖（單位：m）

依據(jù)地震刻畫的燈影組殘厚和下寒武統(tǒng)厚度之間的鏡像關(guān)系，按照巖溶地貌觀點[1]和裂陷槽欠補償觀點[2]，均證實長寧地區(qū)裂陷槽和臺緣帶的存在。燈影組殘余厚度在區(qū)內(nèi)東北整體厚度大（圖5），地層厚度介于800～900 m，以西地區(qū)厚度介于600～750 m。下寒武統(tǒng)厚度在區(qū)內(nèi)的東北整體厚度介于600～900 m，以西地區(qū)厚度介于1100～1400 m（圖6）。下寒武統(tǒng)厚度與燈影組厚度成鏡像互補關(guān)系，證明下寒武統(tǒng)的沉積充填作用是在燈影組沉積后的臺緣和裂陷槽古地貌之上沉積的。

2.3 實鉆井依據(jù)

德陽——安岳裂陷槽西側(cè)至長寧地區(qū)的連井對比證實長寧地區(qū)裂陷槽內(nèi)缺失燈三段和燈四段。從德陽——安岳裂陷槽西緣至N2井對比剖面反映裂陷槽內(nèi)地層缺失燈三段和燈四段，臺緣帶和裂陷槽內(nèi)殘丘則發(fā)育較為完整。長寧地區(qū)N2井僅發(fā)育燈一、燈二段，缺失燈三段和燈四段（圖7），該井位于地震刻畫的裂陷槽內(nèi)，燈二段厚度622 m，與裂陷槽內(nèi)的燈影組厚度吻合。

3 長寧地區(qū)裂陷槽與德陽－安岳裂陷槽關(guān)系

根據(jù)長寧地區(qū)裂陷槽、臺緣帶展布特征，結(jié)合興凱地裂運動的大地構(gòu)造背景，認(rèn)為長寧地區(qū)三維地震范圍內(nèi)所揭示的裂陷槽為德陽——安岳裂陷槽南延的東側(cè)部分。

圖7 L1-G1-C1-N2-Y1燈影組地層對比圖

長寧地區(qū)三維地震工區(qū)內(nèi)裂陷槽東側(cè)臺緣呈弧形展布（圖5），北部其走向為北北東，南部其走向為南東。長寧裂陷槽臺緣帶北北東指向位置正好為高石梯——磨溪地區(qū)以南荷包場地區(qū)的臺緣帶，這種位置關(guān)系揭示了德陽——安岳裂陷主體向南延伸至荷包場地區(qū)后，繼續(xù)向南進(jìn)入到長寧地區(qū)。

興凱地裂運動為震旦紀(jì)揚子地臺重要的大地構(gòu)造運動，規(guī)模大，具有區(qū)域性活動的特征。德陽——安岳裂陷槽東西兩側(cè)臺緣帶距離在110～150 km，長寧地區(qū)臺緣帶與G1井西側(cè)臺緣距離120 km，兩者規(guī)模相當(dāng)。進(jìn)一步說明，興凱地裂運動形成的臺內(nèi)裂陷從德陽至安岳，向南一直貫通至長寧地區(qū)（圖8）。

圖8 四川盆地德陽——長寧裂陷槽燈影組巖相古地理圖

長寧地區(qū)裂陷槽向西南延伸，則可能與東側(cè)沿四川盆地邊緣露頭揭示的臺緣帶相連。

4 長寧裂陷槽發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)意義

4.1 裂陷槽控制燈影組儲層分布

德陽——安岳裂陷槽兩側(cè)臺緣帶發(fā)育丘灘相儲層。高石梯——磨溪地區(qū)燈二段和燈四段發(fā)育丘灘復(fù)合體的藻凝塊白云巖、藻疊層白云巖、藻砂屑白云巖，巖心可見大量的溶蝕孔洞，丘灘復(fù)合體為有利的儲層相帶[15-17]。長寧地區(qū)裂陷槽東側(cè)臺緣帶雖未有鉆井揭示其儲層條件，但其表現(xiàn)出的臺緣帶增厚、丘灘雜亂反射的地震相特征明顯，預(yù)測其燈影組發(fā)育與高石梯——磨溪地區(qū)類似的優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層。

4.2 裂陷槽控制筇竹寺組烴源巖分布

長寧地區(qū)裂陷槽內(nèi)發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖。鉆井和區(qū)域研究揭示長寧地區(qū)筇竹寺組烴源巖有利，該區(qū)在筇竹寺組沉積時充填厚層黑色頁巖、碳質(zhì)頁巖、泥巖，筇竹寺組泥頁巖厚度介于400～450 m。筇竹寺組烴源巖有機碳含量高、厚度大、分布廣，可成為該區(qū)震旦系——下寒武統(tǒng)的有效烴源巖[18-20]。

4.3 有利勘探方向

根據(jù)高石梯——磨溪地區(qū)臺緣帶成藏研究和勘探實踐，裂陷槽東側(cè)的臺緣帶由于丘灘相儲層發(fā)育、緊鄰槽內(nèi)烴源巖，整體都可作為有利勘探區(qū)帶。長寧地區(qū)由于受燕山期——喜山期構(gòu)造作用影響，晚期構(gòu)造活動對油氣藏的破壞改造作用強，結(jié)合構(gòu)造演化和現(xiàn)今構(gòu)造等多方面資料，綜合分析長寧地區(qū)總體可以劃為2類勘探對象：①長寧南部臺緣帶儲層上傾尖滅的巖性成藏有利區(qū)；②長寧以北受淺層高陡構(gòu)造改造作用較小、與深層構(gòu)造形成良好匹配關(guān)系的構(gòu)造——巖性成藏有利區(qū)。

5 結(jié)論

1）德陽——長寧裂陷槽在長寧地區(qū)存在的依據(jù)充分：①斜坡區(qū)筇竹寺組地層超覆在燈影組之上，燈影組厚度在斜坡區(qū)發(fā)生地層削截；②臺緣帶至槽內(nèi)燈影組厚度顯著減?。虎叟_緣帶丘灘相發(fā)育，向臺內(nèi)地層厚度有減薄趨勢；④下寒武統(tǒng)厚度在臺內(nèi)薄、槽內(nèi)厚，與燈影組厚度形成鏡像互補關(guān)系；⑤鉆井證實地震刻畫的裂陷槽內(nèi)地層為燈一段和燈二段，缺失燈影組上部地層。

2）長寧地區(qū)裂陷槽的發(fā)現(xiàn)首次確定了德陽－安岳裂陷槽往南延伸的東側(cè)臺緣具體位置，裂陷槽東西向?qū)?00 km左右，貫穿四川盆地中部的震旦系——寒武系裂陷槽可稱為德陽——長寧裂陷槽。

3）德陽——長寧裂陷槽控制了震旦系——下古生界儲層、烴源巖分布，裂陷槽東側(cè)的高磨地區(qū)已獲得重大的天然氣發(fā)現(xiàn)。長寧地區(qū)裂陷槽東側(cè)臺緣帶特征清晰，臺緣帶相對臺內(nèi)地層增厚明顯，丘灘相儲層分布規(guī)模大，與裂陷槽內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖形成側(cè)向?qū)雨P(guān)系，生儲蓋配置有利，為下步重要的戰(zhàn)略接替區(qū)帶。長寧地區(qū)南部巖性成藏有利區(qū)燈影組埋深淺，具有良好的效益勘探價值；北部構(gòu)造巖性成藏有利區(qū)為勘探空白區(qū)，為有利的風(fēng)險勘探目標(biāo)準(zhǔn)備區(qū)。