川中AY地區(qū)須家河組地震層序與物源分析

陳小二，范 昆，熊 艷，王小蘭，王 聃，陳 丹

（中國石油川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司，成都610213）

川中AY地區(qū)須家河組地震層序與物源分析

陳小二，范 昆，熊 艷，王小蘭，王 聃，陳 丹

（中國石油川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司，成都610213）

AY地區(qū)構(gòu)造位置位于四川盆地川中古隆起平緩構(gòu)造區(qū)中部，為一南東—北西向傾斜的單斜。綜合地質(zhì)、測井等資料，對研究區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組展開了地震層序地層研究。研究結(jié)果表明，地震同相軸的上超方向、層序等T0厚度、下切河谷走向等信息指示了物源區(qū)可能位于研究區(qū)的南部或東南部。據(jù)薄片資料的巖屑成分排除了緊鄰研究區(qū)東南部的瀘州古隆起作為物源區(qū)的可能性。推測研究區(qū)須家河組物源區(qū)位于研究區(qū)南部或東南部的“黔中古陸”或“江南古陸”。該項研究成果對于四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組的下一步勘探具有指導(dǎo)意義。

地震層序；物源分析；須家河組；川中地區(qū)

0 引言

四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組是重要的油氣產(chǎn)層，長期以來受到地學(xué)界的廣泛關(guān)注［1］。須家河組油氣藏以巖性和構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏為主，沉積相和優(yōu)質(zhì)儲層展布是控制油氣藏形成和分布的重要因素。沉積相和物源分析是油氣藏地質(zhì)研究中的一項重要工作，許多學(xué)者做了大量研究，以川西凹陷、川東北凹陷和川東南凹陷研究程度較高，沉積相特征和物源位置比較清晰［2-8］。謝繼榮等［8］、鄭榮才等［9-10］從構(gòu)造-沉積層序的角度出發(fā)，識別和劃分了須家河組的沉積層序，并繪制了各層序的巖相古地理圖。郭海洋等［11］和金惠等［12］研究了川中地區(qū)須家河組地震相特征。相對于川西凹陷和川東北凹陷，對川中須家河組地震層序研究較少，對其沉積物源的爭議較大。筆者以三維地震資料為基礎(chǔ)，以地震地層學(xué)理論為指導(dǎo)，系統(tǒng)分析了須家河組地震層序特征，并綜合薄片資料的砂巖成分分析結(jié)果，分析了川中AY地區(qū)須家河組沉積物物源方向。該項研究有助于準(zhǔn)確構(gòu)建須家河組沉積體系和巖相古地理，也有利于提高油氣儲層預(yù)測的準(zhǔn)確性和探井成功率。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地在中、新生代發(fā)育有3個類前陸盆地［13］，分別是盆地西側(cè)與龍門山逆沖-褶皺帶有關(guān)的川西類前陸盆地、盆地北部與米倉山—大巴山逆沖-褶皺帶有關(guān)的川東北類前陸盆地以及盆地東南部與雪峰山前陸褶皺沖斷帶有關(guān)的川東南類前陸盆地［14］（圖1）。但這3個類前陸盆地的發(fā)育具有非同步性，形成于不同的地質(zhì)歷史時期［10］。須家河組沉積期的四川盆地構(gòu)造-沉積格局主要受川西凹陷和川東北凹陷共同控制［7，10］。雪峰山前陸褶皺帶的滑脫拆離和沖斷作用開始于晚侏羅世，之前的晚三疊世須家河期至中侏羅世則處于沉靜休眠狀態(tài)［10］。晚三疊世盆地南部的云貴高原尚未隆起，盆地南部邊界為一開放的自由邊界［15］。

圖1 四川盆地類前陸盆構(gòu)造示意圖及AY地區(qū)位置（據(jù)文獻(xiàn)［14］修改）Fig.1 Geologicalm ap of AnalogousSichuan Foreland Basin and the location of AY area

AY地區(qū)的區(qū)域構(gòu)造位置位于川中古隆起平緩構(gòu)造區(qū)中部，淺中層主要為一單斜構(gòu)造，西部與威東地區(qū)相鄰，東北部與磨溪構(gòu)造西南端相接，東部與潼南地區(qū)相連，南部與川中—川南過渡帶的包界地區(qū)相望。研究區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組為典型的河、湖相碎屑巖及含煤沉積，厚度較穩(wěn)定，一般為400～600m。自下而上劃分為6段，其中須一段、須三段和須五段為湖沼相沉積，主要沉積黑色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖夾薄層煤或煤線的巖性組合，是須家河組的主要生油氣層或各含油氣層的直接蓋層（圖2）。該區(qū)須一段發(fā)育不全，僅有部分井鉆遇該段地層，且地層厚度較小，在地震剖面中基本無法識別。須家河組須二段、須四段和須六段主要沉積淺灰、灰白色細(xì)—中—粗粒長石巖屑砂巖、巖屑砂巖夾薄層黑色泥巖及煤線的巖性組合，是須家河組的主要儲集層。

圖2 AY地區(qū)A1井須家河組巖性與層序綜合柱狀圖Fig.2 Generalized columnar section of lithology and sequence stratigraphy of Xujiahe Formation in A1 well in AY area

2 須家河組地震層序分析

2.1 地震層序界面特征及識別標(biāo)志

層序是以不整合面及其對應(yīng)的整合面為界的地層單元。不整合面的識別是定義層序界面和劃分層序的基礎(chǔ)。最大泛濫面是層序地層學(xué)中最重要的區(qū)域等時對比標(biāo)志。在露頭或測井資料中，最大泛濫面表現(xiàn)為向上變細(xì)的泥巖段的頂界。在地震剖面上識別層序界面主要有以下依據(jù)：①作為層序界面的不整合面在地震剖面上可以根據(jù)上超、下超、頂超和削蝕等地震反射終止特征加以識別［16］。②不同的層序和體系域由于形成時環(huán)境條件的差異，決定了其具有不同的沉積特征，在地震剖面上則表現(xiàn)為具有不同的反射波組特征［11-12］，因此，層序和體系域界面在地震剖面上常表現(xiàn)為強反射界面或重要的反射波組特征分界面。③基準(zhǔn)面和相對海平面下降時，河道的下蝕作用增強，切割下伏地層，形成“U”形或“V”形谷；基準(zhǔn)面和相對海平面上升時，河道逐漸被充填，在地震剖面上表現(xiàn)為兩端上超及丘形反射特征。因此，下切河谷也是識別不整合面的重要標(biāo)志［17］。

2.2 地震層序和體系域界面特征

在對須家河組內(nèi)重要的地震反射同相軸進行追蹤、對比的基礎(chǔ)上，確定了7個地震層序和體系域界面。其中，層序界面有6個，自下而上依次為SB1～SB6；體系域界面有1個，即MFS1，代表湖侵和高水位體系域與下伏低水位體系域之間的分界面，稱之為最大泛濫面。自下而上各地震層序界面和體系域界面的特征主要為：

（1）SB1層序界面。相當(dāng)于須家河組底界，在地震剖面上表現(xiàn)為強反射特征，形態(tài)起伏不平、隆凹相間，其下伏地層具明顯的削蝕特征，局部呈凹槽狀，沿凹槽發(fā)育部位的上覆地層表現(xiàn)為上超充填特征，解釋為下切河道（圖3、圖4）。其成因與中三疊世末發(fā)生的印支早幕運動所引起的區(qū)域性海退和須家河組沉積前長時期的抬升剝蝕作用有關(guān)，是四川盆地由早期海相的前陸周緣盆地構(gòu)造演化階段轉(zhuǎn)入中期陸相的類前陸盆地構(gòu)造演化階段的標(biāo)志［10］，解釋為一個下削上超的Ⅰ型層序界面。

圖4 AY地區(qū)須家河組地震層序1湖侵體系域（SB1—M FS1）等T0厚度圖（a）及SB1層序界面的下切河谷（地震剖面沿M FS1拉平）（b）Fig.4 The isopachm ap（TWT inm s）of TST of seism ic sequence 1（a）and incised valley in the sequenceboundary 1（b）of the Xujiahe Formation in AY area

（2）MFS1最大泛濫面。相當(dāng)于須二段內(nèi)穩(wěn)定泥巖段頂界，即“腰帶子”泥巖頂界。該界面為一組弱反射單元的底界，其本身為一中等強度波谷反射界面。下伏地層地震反射特征表現(xiàn)為自北西向南東逐層超覆在SB1界面之上，呈現(xiàn)向東南變薄的楔狀；上覆地層地震反射特征則表現(xiàn)為平行—亞平行狀的透明狀反射。因此，該界面代表了地層由退積向加積的轉(zhuǎn)折。鉆井資料證實，研究區(qū)須二段“腰帶子”泥巖分布較為穩(wěn)定，測井解釋厚度一般為20～40m，為須二段內(nèi)部發(fā)育的最大泛濫面。

（3）SB2層序界面。相當(dāng)于須三段泥巖底界。該界面為一弱—較強反射界面和重要的波組分界面，其上覆地層地震反射為一組較強反射，下伏地層地震反射為一組弱反射。該界面起伏不平，局部呈凹槽狀，沿凹槽發(fā)育部位的上覆地層表現(xiàn)為上超充填特征，解釋為下切河道，為Ⅰ型層序界面。

（4）SB3層序界面。相當(dāng)于須四段砂巖底界。該界面為一強反射界面和重要的波組分界面，其上覆地層地震反射為一組弱反射，下伏地層地震反射為一組較強反射。該界面削蝕特征明顯，見有低角度削蝕和下凹形下切河谷反射特征，解釋為Ⅰ型層序界面。在露頭資料上，該界面表現(xiàn)為須四段砂巖以微角度不整合覆蓋于須三段泥巖之上，為“安縣運動”的重要標(biāo)志［9］。

（5）SB4層序界面。大致相當(dāng)于須五段泥巖底界。該界面為一弱—較強反射界面和重要的波組分界面，其上覆地層地震反射為一組較強反射，下伏地層地震反射為一組弱反射，見有低角度削蝕和下凹形下切河谷反射特征，解釋為Ⅰ型層序界面。

（6）SB5層序界面。相當(dāng)于須六段砂巖底界。該界面為一強反射界面和波組分界面，其上覆地層地震反射振幅較弱，而下伏地層地震反射則表現(xiàn)為一組強反射。沿該界面，下伏地層發(fā)育削蝕特征，局部見下凹狀下切河道反射形態(tài)（參見圖3），因此將其解釋為Ⅰ型層序界面。

（7）SB6層序界面。相當(dāng)于須家河組頂界。該界面為一弱—中等強度反射界面。鉆井資料證實，該界面代表了須家河組與上覆侏羅系之間“黑”、“紅”巖性分界面，反映了晚三疊世至侏羅紀(jì)研究區(qū)區(qū)域古氣候和古環(huán)境的突變，區(qū)域上廣泛發(fā)育構(gòu)造不整合面，解釋為Ⅰ型層序界面。

2.3 地震層序和體系域特征

根據(jù)上述層序和體系域界面，將該區(qū)須家河組地層劃分為5個地震層序和2個體系域。各層序和體系域特征如下：

（1）地震層序1。介于SB1與SB2之間，是須家河組最下部的一個層序，地震同相軸反射較弱，連續(xù)性較差，局部出現(xiàn)分叉、合并現(xiàn)象，大致對應(yīng)于須二段砂巖。其下伏雷口坡組頂部剝蝕面起伏不平，局部呈典型的下凹狀形態(tài)，解釋為中三疊世末至該層序沉積早期河道下切作用的遺跡。以MFS1為界，該層序可分為湖侵體系域和高位體系域。下部湖侵體系域大致相當(dāng)于須二下亞段，地震厚度為10～70ms，東南部較薄，向西北逐漸加厚，內(nèi)部同相軸連續(xù)性中等，可全區(qū)連續(xù)追蹤，其地震反射由南東向北西逐層超覆于雷口坡組之上，表明該時期的沉積范圍不斷向東南方向擴大，呈現(xiàn)出清晰的退積形態(tài)。上部高位體系域大致相當(dāng)于須二上亞段，地震厚度為10～30ms，其內(nèi)部地震反射較弱，連續(xù)性較差，缺乏全區(qū)可連續(xù)追蹤的同相軸，地震厚度變化較平緩。

（2）地震層序2。介于SB2與SB3之間，反射較強，連續(xù)性較好，大致對應(yīng)于須三段泥巖，地震厚度為5～60ms。該層序底部見有凹槽狀反射，凹槽內(nèi)可見同相軸兩端上超（參見圖3），其頂部反射層顯示低角度的削蝕現(xiàn)象，表明該層序頂部受到了不同程度的剝蝕。綜合露頭等資料，該層序頂部受到“安縣運動”影響，與上覆地層呈微角度不整合接觸［9］。

（3）地震層序3。介于SB3與SB4之間，大致對應(yīng)于須四段砂巖，地震厚度為20～60ms。層序底界削蝕特征清晰，并見下切河道特征。層序頂部反射層見有低角度的削蝕現(xiàn)象。

（4）地震層序4。介于SB4與SB5之間，大致對應(yīng)于須五段泥巖，地震厚度為40～120ms，東南部較薄，西北部較厚，呈現(xiàn)出向西北方向增厚的楔狀形態(tài)。層序內(nèi)部地震反射較強，連續(xù)性較好，其頂部被SB5削蝕，說明該體系域保存不完整。

（5）地震層序5。介于SB5與SB6之間，是須家河組最頂部的一個層序，反射較弱，地震同相軸連續(xù)性較差，內(nèi)部無全區(qū)可連續(xù)追蹤的同相軸，大致對應(yīng)于須六段砂巖。SB6層序界面在局部地區(qū)為削蝕下伏地層的弱反射，呈現(xiàn)出低角度的不整合。該層序主要由低位體系域構(gòu)成，湖侵體系域和高位體系域發(fā)育不全或者被后期的構(gòu)造運動所剝蝕。

3 砂巖碎屑組分特征

薄片鑒定資料表明，須家河組儲集層砂巖石英含量較低，而長石、巖屑含量較高，成分成熟度指數(shù)一般為2～3，少數(shù)可達(dá)4.8，成分成熟度較低。碎屑顆粒分選和磨圓較好，雜基含量較低，結(jié)構(gòu)成熟度較高。

AY地區(qū)須家河組砂巖成分QFR圖解表明，砂巖巖石類型以長石巖屑砂巖為主，少量為石英砂巖和巖屑砂巖（圖5）。巖屑成分以石英巖和千枚巖等變質(zhì)巖巖屑為主，次為泥巖、粉砂巖和碳酸鹽巖等沉積巖巖屑，見少量巖漿巖巖屑（表1）。巖石成分在垂向上變化不大，表明研究區(qū)須家河組沉積期間，物源區(qū)在時間上保持了較好的延續(xù)性和相對的穩(wěn)定性。

表1 AY地區(qū)須家河組主要儲層段砂巖巖屑統(tǒng)計表Table1 Com position and contentof sandstone debrisof themain reservoirmembersof the Xujiahe Formation in AY area

圖5 AY地區(qū)須家河組砂巖成分QFR圖Fig.5 Sandstone composition of the Xujiahe Formation in AY area

4 物源區(qū)討論

有關(guān)川中地區(qū)須家河組物源的觀點較多，分歧較大，主要有2種意見：①川中地區(qū)存在東北、西北、東南和南部等多方向的物源。施振生等［18］采用重礦物分析方法研究了須家河組的物源方向，ZTR指數(shù)分析表明晚三疊世四川盆地主要發(fā)育了4個物源，分別位于川西南部、川西北部、川東北部和盆地東南部，物源分布位置具有繼承性。②物源主要來自研究區(qū)東南部或南部，東北部大巴山物源區(qū)的影響較小。柯光明等［3］、鄭榮才等［4-6］和戴朝成等［7］研究了須家河組各段巖相古地理特征，繪制了相應(yīng)的巖相古地理圖，其成果表明川中地區(qū)須家河組的物源來自四川盆地的南部。鐘廣法等①鐘廣法，劉學(xué)峰，熊艷，等．四川盆地荷包場、廣安工區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組地震層序解釋.四川石油管理局科研報告，2006.綜合地震層序、古構(gòu)造和薄片等資料，認(rèn)為川中廣安、荷包場地區(qū)須家河組的沉積物源可能來自須家河組沉積時期古四川湖盆（或上揚子湖盆）的東南部“黔中古陸”或“江南古陸”。

AY地區(qū)與廣安、荷包場地區(qū)同樣處于川中古隆起區(qū)，薄片資料證實2個地區(qū)在砂巖類型和巖屑組成上均十分相似，表明其沉積物來源具有一定的相似性。綜合地震層序和砂巖成分等信息，認(rèn)為研究區(qū)須家河組物源主要來自研究區(qū)東南部或南部的“黔中古陸”或“江南古陸”。這一點從該區(qū)須家河組沉積前古地形、地震層序分布及下切河谷走向等方面均可得到證實。主要證據(jù)如下：

（1）須家河組沉積前古地形。上三疊統(tǒng)須家河組與中三疊統(tǒng)雷口坡組之間存在一個構(gòu)造不整合面，兩者呈角度不整合接觸，雷口坡組受到不同程度的剝蝕，須家河組碎屑巖沉積直接超覆于雷口坡組的碳酸鹽巖、膏巖地層之上。川中地區(qū)雷口坡組可分為4個巖性段，自下而上依次為雷一段、雷二段、雷三段和雷四段。研究區(qū)的雷一段至雷三段保存相對完整，雷四段保存不全，地震剖面上見有清晰的削截、剝蝕現(xiàn)象。為了研究須家河組沉積前的古地貌，繪制了須家河組下伏雷口坡組四段等T0殘余厚度圖（圖6）。

雷四段殘余地震厚度圖反映了地層的剝蝕程度，并間接地反映了須家河組沉積前的古地形。殘余厚度越小，說明剝蝕程度越高，相應(yīng)為古地形隆起幅度較高區(qū)域；反之，則為古地形隆起幅度較低區(qū)域。由雷四段等T0殘余厚度圖，結(jié)合剖面上雷口坡組地震同相軸剝蝕特征可知，研究區(qū)雷口坡組殘余厚度總體自南東向北西呈增厚趨勢，表明該區(qū)東南部剝蝕量大，為古地形隆起較高區(qū)域，西北部剝蝕量小，為古地形隆起較低區(qū)域，亦即須家河組沉積前，古地形大致為一向北西方向傾伏的斜坡。

圖6 AY地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組四段等T0殘余厚度圖Fig.6 The isopachmap（TWT inm s）of the fourth member of theM iddle Triassic Leikoupou Formation in AY area

（2）須家河組沉積超覆方向。在地震剖面上，須家河組底界上方發(fā)育有一組自北西向南東上超的地層，其退積的方向指向研究區(qū)的東南部（參見圖3、圖4）。

（3）下切河道的走向與分布。AY地區(qū)須家河組底部下切河道延伸方向顯示物源具有從東南部進入研究區(qū)的特點，間接說明物源來自東南方向（參見圖4）。

（4）地層厚度分布趨勢。AY地區(qū)須家河組地震層序等T0厚度圖（圖7）表明，須家河組沉積期間，自南東向北西地層厚度總體存在變厚趨勢。這說明當(dāng)時的沉積中心位于研究區(qū)西北方向，沉積岸線延伸方向或沉積走向總體呈北東向。

圖7 AY地區(qū)須家河組地震層序等T0厚度圖Fig.7 The isopachmap（TWT inm s）of the seism ic sequenceof the Xujiahe Formation in AY area

（5）主要儲集層砂巖組分分析。四川盆地印支期緊鄰AY地區(qū)存在南、北2個古隆起，即北部的開江古隆起和南部的瀘州古隆起。開江古隆起位于研究區(qū)北部，地震地層學(xué)方面的證據(jù)基本排除了開江古隆起作為研究區(qū)主要沉積物源的可能性。瀘州古隆起以瀘州為中心，其中、下三疊統(tǒng)的碳酸鹽巖和膏巖為主要巖性的雷口坡組、嘉陵江組受到不同程度的剝蝕，最大剝蝕厚度達(dá)1 000m以上，在近2.2萬km2范圍內(nèi)，雷口坡組全部被剝蝕［19］。須家河組主要儲集段砂巖巖屑成分以變質(zhì)巖巖屑為主，沉積巖巖屑含量較低，表明物源區(qū)母巖類型應(yīng)以造山帶物源為主，排除了研究區(qū)東部和南部的印支期瀘州—開江古隆起為主要物源區(qū)的可能。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)層序界面和湖侵面，將AY地區(qū)須家河組劃分為5個地震層序，分別對應(yīng)于須二段至須六段。根據(jù)層序內(nèi)部界面——最大泛濫面，可將地震層序1劃分為下部湖侵體系域和上部高位體系域。各地震層序和體系域在研究區(qū)內(nèi)具有很好的可對比性。

（2）綜合須家河組地震層序特征、地層厚度與平面分布特征、地震同相軸上超方向和沉積前古地形等證據(jù)，認(rèn)為AY地區(qū)須家河組物源區(qū)主要位于研究區(qū)的南部或東南部。砂巖組分分析結(jié)果排除了四川盆地西部的龍門山造山帶和研究區(qū)所在位置的印支期川中瀘州—開江古隆起為主要物源區(qū)的可能，推測包括研究區(qū)在內(nèi)的川中地區(qū)須家河組物源主要來自于四川盆地南部或東南部的“黔中古陸”或“江南古陸”。

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（本文編輯：于惠宇）

Seism ic sequenceand provenanceanalysisof the Upper Triassic Xujiahe Formation in AY area,CentralSichuan Basin

CHEN Xiaoer，F(xiàn)AN Kun，XIONG Yan，WANG Xiaolan，WANGDan，CHEN Dan
（Geophysical Prospecting Company，Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd.，CNPC，Chengdu 610213，China）

AY areawhich shows amonoclinalstructure in the direction of northwest is located in the central partof gentle structure zone,Central Sichuan Basin,Southwest China.This paper carried out seismic sequence research of the Upper Triassic Xujiahe Formation with comprehensive analysisof geological,seismic and well logging data.The resultshows that thesourceof the Xujiahe Formationmay be located in thesouth orsoutheastof the AY areabymeans of analyzing onlap direction of seismic event,TWT thickness contourmap of seismic sequences and incised valley trend.Sandstone composition data excluded the possibility that Luzhou paleo-uplift become the provenance.We supposed that“Qianzhongancient land”and“Jiangnan ancient land”may be the source of the Xujiahe Formation in Central Sichuan Basin.This viewpointgives some hints to the furtherexploration and prospectof the Xujiahe Formation in Sichuan Basin.

seismic sequence；provenanceanalysis；Xujiahe Formation；CentralSichuan Basin

TE121.3 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

A

1673-8926（2014）01-0045-07

2013-09-20；

2013-10-24

國家重大科技專項“四川盆地巖性油氣藏富集規(guī)律與目標(biāo)評價”（編號：2011ZX05001-005）部分研究成果

陳小二（1983-），男，碩士，工程師，主要從事層序地層學(xué)研究及GeoMountain解釋子系統(tǒng)研發(fā)工作。地址：（610213）四川省成都市川慶物探公司技術(shù)發(fā)展中心。電話：（028）85608131。E-mail：chenxe_wt@cnpc.com.cn。