四川盆地中三疊統(tǒng)角礫巖形成機制及意義

胡琳，彭博，劉顯凡，3，王多義，廖太平，王國昌

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，江蘇 南京210093；4.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 400042；5.中國石化中原油田分公司普光氣田采氣廠，四川 達州 636150）

四川盆地中三疊統(tǒng)角礫巖形成機制及意義

胡琳1，彭博2，劉顯凡1，3，王多義2，廖太平4，王國昌5

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，江蘇 南京210093；4.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 400042；5.中國石化中原油田分公司普光氣田采氣廠，四川 達州 636150）

應(yīng)用沉積學(xué)、巖石學(xué)、巖相學(xué)原理，對四川盆地中三疊統(tǒng)野外剖面、鉆井、錄井樣品進行描述及鏡下觀察，精細辨識了中三疊統(tǒng)地層不同角礫巖的巖石學(xué)特征，并繪制了沉積相與角礫巖關(guān)系圖、古構(gòu)造與角礫巖關(guān)系圖。利用巖石學(xué)統(tǒng)計方法分析了不同角礫巖孔隙空間特征，總結(jié)得出四川盆地內(nèi)中三疊統(tǒng)地層主要存在3類角礫巖，即臺緣斜坡角礫、膏溶角礫和洞穴垮塌角礫，其分布分別受川西臺緣相帶、印支運動早幕活動、川北及川南古隆起因素控制，成巖后期改造對孔隙空間的影響較大，四川盆地中三疊統(tǒng)洞穴垮塌角礫的孔隙空間相對較發(fā)育。

角礫巖；形成機制；中三疊統(tǒng)；四川盆地

Block Oil&Gas Field，2014，21（1）：12-17.殘積角礫巖和重力流角礫巖。

四川盆地中三疊統(tǒng)地層的角礫巖極其發(fā)育［18-19］，巖性、形態(tài)、巖石組合類型多樣，但成因尚無定論，多被解釋為巖溶角礫。本文對中三疊統(tǒng)角礫巖的巖石性質(zhì)及組合等方面進行了研究，辨識了3大類不同成因機制的角礫，即臺緣斜坡角礫（滑塌角礫巖）、膏溶角礫（巖溶角礫巖）、洞穴垮塌角礫（巖溶角礫巖），并對這3類角礫進行了儲層演化分析。

1 地質(zhì)概況

四川盆地位于上揚子板塊，在中三疊世時期為發(fā)育局限臺地相帶的大型陸表海臺地［20-21］，受東部雪峰古陸、東北部巴山古陸、西南部康滇古陸、西部龍門山島鏈局限及物源供給，臺內(nèi)沉積相帶受漢南海隆、開江隆起、瀘州隆起3大古隆控制（見圖1）。四川盆地下—中三疊統(tǒng)由6個Ⅲ級層序有機堆疊組合構(gòu)成了一個Ⅱ級層序，沉積歷時16.0 Ma，中三疊統(tǒng)處于該Ⅱ級層序的高水位期，歷經(jīng)6.1 Ma［21-24］，共分為安尼階、拉丁階2個時期，對應(yīng)雷口坡組、天井山組2套地層5個層段，下部與嘉陵江組整合接觸，上部與須家河組平行不整合接觸，主要巖性有白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、含膏白云巖、泥云巖。角礫巖在全區(qū)均有發(fā)現(xiàn)，在分析20多份區(qū)域調(diào)研報告的基礎(chǔ)上，重點針對川北工農(nóng)鎮(zhèn)剖面、漢旺立溪崖剖面、元壩12井等代表性較強的剖面進行闡釋。

圖1 四川盆地中三疊統(tǒng)巖相古地理（SQ1—HST早期）（據(jù)李國蓉，2010年）

2 形態(tài)描述及分析

2.1 臺緣斜坡角礫

該類角礫在臺緣斜坡位置呈點狀式分布，資料點較為稀疏。中三疊統(tǒng)完整的臺緣斜坡角礫主要見于廣元工農(nóng)鎮(zhèn)剖面雷一段（T2l1）地層（見圖2中①）。角礫巖呈塊狀，以黑色—深灰色灰?guī)r為主，泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較高，內(nèi)部黃色角礫為云巖，部分角礫里可見微裂隙，分選一般，磨圓一般，角礫多為次棱狀，直徑1 cm到十多厘米不等，灰色—灰黑色微晶—泥晶灰?guī)r橫向不連續(xù)分布，單體呈透鏡狀（見圖3a）。

同時可見條帶狀灰?guī)r與角礫巖縱向疊置（見圖2），灰色條帶狀（流紋、斑狀）灰?guī)r與灰黑色巖層互層，暗色條紋為微晶灰?guī)r（見圖3b），土黃色斑斷口新鮮面顏色與基巖相同，滴酸弱起泡，為泥質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化。之所以會出現(xiàn)這種顏色變化，根本原因在于泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的不同。大多數(shù)情況下，條帶狀灰?guī)r均由黏土質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r和成分相對較純的薄層灰?guī)r交互組成，灰色條帶2～10 cm不等，為中條帶，成層性好，橫向厚度變化大，隨水位進一步上升，條帶狀灰?guī)r內(nèi)泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)進一步增加，進而變?yōu)槟嗷規(guī)r（見圖3c）。

局部條帶可見少量顆粒結(jié)構(gòu)，以鮞粒、球粒結(jié)構(gòu)為主，厚度2～10 cm，與厚層泥、微晶灰?guī)r互層，鮞粒稀少，多見顆粒特征，縱向上呈條帶狀灰?guī)r-斜坡角礫-亮晶鮞粒（顆粒）韻律互層，代表多期短暫高能環(huán)境與長期低能環(huán)境交互，為原海岸線往返遷移頻繁臺地邊緣典型沉積特征，在成因分類中與高密度—低密度濁流沉積一致［14］，與其所處臺緣斜坡環(huán)境一致。

圖2 四川盆地中三疊統(tǒng)野外剖面綜合柱狀圖及角礫發(fā)育位置示意

圖3 四川盆地中三疊統(tǒng)角礫巖露頭及巖心形貌特征

斜坡角礫發(fā)育位置并不固定，隨著海侵與海退，臺緣相帶灘沉積物、臺緣斜坡沉積物均會往返更迭。在中三疊世中、后期，短暫的大規(guī)模海侵導(dǎo)致臺緣相帶向后遷移，因此，在蒼溪等地也可見小規(guī)模斜坡角礫發(fā)育（見圖3d）。

2.2 膏溶角礫

與臺緣斜坡角礫相反，膏溶角礫在四川盆地中三疊統(tǒng)地層中分布極其廣泛，這主要是由于全區(qū)大部分地區(qū)在中三疊世均處于干旱蒸發(fā)臺地環(huán)境［24］，生成的膏巖層或含膏層為后期溶塌提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。威遠曹家壩剖面、立溪崖剖面及川科1和元壩12井尤其典型，角礫呈灰白色、灰色，基質(zhì)為黑色揉流狀含膏泥巖（見圖3e），分選差，磨圓差，膠結(jié)致密（見圖3f），橫向跨度大，往往全區(qū)可連續(xù)追蹤，且大致順層分布，偶見重力作用形成的包卷構(gòu)造，伴有溶蝕殘丘出露地表。

縱向上，往往發(fā)育于高水位體系域內(nèi)（見圖2中②），顏色以淺黃、淺灰、灰白、白色為主，薄層狀，巖性組合多見灰質(zhì)白云巖、白云巖、含膏白云巖（見圖3g），以及膏巖層共生，部分巖石富泥，具泥裂、鳥眼等暴露構(gòu)造面（見圖3h）。

相比早三疊統(tǒng)，中三疊統(tǒng)地層內(nèi)石膏發(fā)育更為普遍。石膏質(zhì)量分數(shù)差異較大，從而表現(xiàn)出多種賦存形式：鏡下?？捎^察到石膏晶片；野外露頭上可見芝麻點狀膏質(zhì)白云巖發(fā)育；部分巖石內(nèi)呈較大斑晶零星分布，石膏斑晶殘余鮮有發(fā)現(xiàn)，僅可見方片形、正四邊形膏?？?，半徑0.5～3.0 cm不等（見圖3i）；部分成層分布，多以較薄的不連續(xù)石膏夾層產(chǎn)出，在川科1、毛壩3井可見巨厚石膏層段。野外露頭中的膏溶角礫相對鉆井中發(fā)育，而成層性膏巖層鮮見，在鉆井中常見完整的石膏層段，可見后期抬升近地表遭受暴露溶蝕是形成四川盆地中三疊統(tǒng)膏溶角礫的主要原因。

2.3 洞穴垮塌角礫

四川盆地中三疊統(tǒng)洞穴垮塌角礫已受到越來越多的重視，其往往與密集的裂縫及巖溶作用相伴，具有較大的勘探價值［24］。對全區(qū)洞穴垮塌角礫分布的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類角礫在四川盆地內(nèi)主要集中于瀘州古隆、西北部漢南海?。ㄒ妶D4）一帶及周邊，呈現(xiàn)出明顯的古構(gòu)造控制特征，且往往在中三疊統(tǒng)上部、頂部尤為發(fā)育，證實為與頂部不整合面相關(guān)的后期溶蝕。

此類角礫分選差，磨圓差，填隙物多呈土黃色，填隙物疏松且多為地下水通道帶來的砂泥質(zhì)殘留物，常伴生數(shù)米至數(shù)十米大小不等的洞穴（見圖3j）。

圖4 四川盆地中三疊統(tǒng)古構(gòu)造巖溶發(fā)育分布

縱向上以灰?guī)r、含灰質(zhì)白云巖為主，多處于頂部（見圖2中③），上、下巖層常見構(gòu)造裂縫與巖溶縫呈網(wǎng)狀密集發(fā)育（見圖3k）；由于頂部不整合溶蝕作用強烈，在該處往往發(fā)育粉紅色蜂窩狀多孔灰?guī)r層（見圖3l），具有明顯的暴露溶蝕及氧化作用特征。

3 成因機制及分布特征

3.1 臺緣斜坡角礫

早三疊世末期到中三疊世初，四川盆地短期發(fā)育局限臺地，表現(xiàn)為一套局限特征的厚層白云巖沉積。隨著初期海侵的加劇，海平面向東南陸內(nèi)遷移，該工區(qū)由局限臺地逐漸向臺地邊緣相轉(zhuǎn)變。波浪作用較強，使臺緣淺水白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r破碎并垮塌至臺緣斜坡，在此與原生泥灰質(zhì)堆積并經(jīng)過成巖固結(jié)，形成斜坡角礫（見圖4）。

3.2 膏溶角礫

進入中三疊世拉丁期，四川盆地處于海相臺地的衰老階段［22］，表現(xiàn)為其高水位常常發(fā)育膏質(zhì)白云巖，局部地區(qū)（如川科1井、毛壩3井）發(fā)育代表蒸發(fā)瀉湖相的巨厚膏巖層。從拉丁期到安尼期全區(qū)出現(xiàn)短暫的海侵，繼而隆升為陸，在這期間，部分膏巖開始接受淋濾改造，直至暴露地表滑塌形成膏溶角礫巖。膏溶角礫巖是同生期、后期多期次溶蝕改造的產(chǎn)物（見圖5），是中三疊統(tǒng)的典型特征。

3.3 洞穴垮塌角礫

中三疊世晚期印支運動早幕開始，在龍門山前構(gòu)造擠壓的影響下，全區(qū)整體抬升，中三疊統(tǒng)地層遭受不同程度剝蝕，甚至在榮經(jīng)以西完全缺失（見圖4）。同時，廣元以西的漢南海隆、開江隆起、瀘州隆起等古構(gòu)造高部位隆升，頂部巖層彎曲拉張變形導(dǎo)致裂隙密集發(fā)育，從而率先遭受強烈的大氣淡水淋濾改造，表現(xiàn)為巖溶作用圍繞該三大巖溶高地發(fā)育，因此巖溶垮塌角礫發(fā)育。

3.4 中三疊統(tǒng)角礫巖地質(zhì)意義

由圖5可知，以洞穴垮塌角礫為標志的巖溶環(huán)境對孔隙空間的改造是建設(shè)性的；臺緣斜坡角礫受膠結(jié)作用、成巖后期改造作用的影響，孔隙空間變化范圍相對較大；膏溶角礫所代表的環(huán)境對孔隙空間的改造是破壞性的。根據(jù)以上分析，總結(jié)了四川盆地中三疊統(tǒng)3類角礫巖的發(fā)育特征如表1所示。

圖5 中三疊統(tǒng)角礫巖形成時期及孔隙空間演化

表1 雷口坡3類角礫巖特征對比

4 結(jié)論

1）四川盆地內(nèi)中三疊統(tǒng)地層主要發(fā)育臺緣斜坡角礫、膏溶角礫、洞穴垮塌角礫3類角礫巖，其巖石巖性具有明顯差異，橫向斜坡角礫以點狀式分布，洞穴垮塌角礫以巖溶高地為中心片狀分布，膏溶角礫在全區(qū)呈區(qū)域式廣泛分布，縱向斜坡角礫-富泥質(zhì)的條帶狀灰?guī)r組合、膏溶角礫-膏質(zhì)白云巖也具有明顯區(qū)別。

2）臺緣斜坡角礫發(fā)育于同生期，與川西龍門山島鏈一帶臺緣相帶密切相關(guān)；膏溶角礫貫穿于中三疊安尼期、成巖后期以及表生期整個階段；洞穴垮塌角礫主要存在于與印支運動早幕有關(guān)的不整合附近，且橫向集中分布于漢南海隆、開江隆起、瀘州隆起三大古隆起及周邊。

3）以洞穴垮塌角礫為標志的巖溶環(huán)境對孔隙空間的改造是建設(shè)性的，臺緣斜坡角礫受膠結(jié)作用及成巖后期改造作用影響，孔隙空間變化范圍相對較大，膏溶角礫代表的環(huán)境對孔隙空間的改造是破壞性的。

致謝：衷心感謝共同參與課題的中國石化石油勘探開發(fā)研究院（北京）張軍濤博士在野外的悉心指導(dǎo)及照顧，同時感謝中國石化石油勘探開發(fā)研究院錢一雄教授、吳世祥博士和重慶科技學(xué)院廖太平教授對本文的指導(dǎo)。

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（編輯 孫薇）

Geneticmechanism and geological significance of M iddle Triassic breccia in Sichuan Basin

Hu Lin1,Peng Bo2,Liu Xianfan1，3,Wang Duoyi2,Liao Taiping4,W ang Guochang5
(1.College of Earth Science,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploration,Chengdu 610059,China;3.State Key Laboratory for M ineral Deposits Research,Nanjing University,Nanjing 210093,China;4.School of Petroleum Engineering,Chongqing University of Science&Technology,Chongqing 400042,China;5.Puguang Gas Production Plant,Zhongyuan Oilfield Com pany,SINOPEC,Dazhou 636150,China)

Applying sedimentology,lithology and petrography,the outcrops,core and cuttings are observed and described.All kinds ofMiddle Triassic Seriesbreccias in Sichuan Basin are identified.Then the relationshipmapsofsedimentary faciesand breccia,and paleostructure and breccia are drawn.Based on petrology statisticmethod,this paper analyzes the pore characteristics of different breccias.It is concluded that there are three kinds of breccias in Middle Triassic Series of Sichuan Basin:platform margin slope breccia,gypse breccia and cave collapse breccia,which aremainly controlled by western Sichuan Basin platform margin,early Indosinianmovementand northern and southern Sichuan Basin uplifts.The transformation in diagenetic stage hasgreat influence on the pore space.The pore spacesof cave collapse breccia in Middle Triassic SeriesofSichuan Basin are relativelywelldeveloped.

breccia;geneticmechanism;Middle Triassic Series;Sichuan Basin

國家科技重大專項課題“海相碳酸鹽巖層系大中型油氣田分布規(guī)律及勘探評價”（2011ZX05005-002）

TE122.2+22

A

0 引言

胡琳，彭博，劉顯凡，等.四川盆地中三疊統(tǒng)角礫巖形成機制及意義［J］.斷塊油氣田，2014，21（1）：12-17.

Hu Lin，Peng Bo，Liu Xianfan，et al.Genetic mechanism and geological significance of Middle Triassic breccia in Sichuan Basin［J］.Fault-

10.6056/dkyqt201401003

2013-08-19；改回日期：2013-11-29。

胡琳，女，1986年生，在讀碩士研究生，主要從事巖石學(xué)、成巖機理方面的研究工作。E-mail：287975456@qq.com。

在巨厚的沉積地層中，角礫巖所占比例微小，但因其能反映沉積相、成巖作用類型等而較具研究價值。在3大巖類中均有角礫巖產(chǎn)出［1-7］，而沉積巖中更為普遍。對沉積巖中的角礫巖進行沉積演化［8-9］和成巖作用研究［10-11］表明，沉積巖中的角礫巖分布廣、種類多，按成因可分為濱岸礫巖、河成礫巖、洪積礫巖、冰川角礫巖、滑塌角礫巖和巖溶角礫巖［12］等。國內(nèi)也開展了較多研究：1981年，李南豪［13］對潮坪相關(guān)角礫巖進行了成因歸類；1990年，喬秀夫等［14］研究北京西山寒武系剖面，根據(jù)成因劃分了3類角礫巖類型；1999年，秦松賢等［15］在湘黔交界中—下寒武統(tǒng)研究中提出水動力破碎角礫化；2010年，陳小軍等［16］對燕山地區(qū)冀北坳陷霧迷山組角礫云巖后期巖溶改造成因進行了剖析；2011年，楊舒然等［17］將北京西山昌平組下部角礫巖劃分為風(fēng)化