川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)層序地層研究

張文 彭博 何志強(qiáng) 袁立

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059)

研究區(qū)位于四川盆地西北部，主要包括峨眉山—崇州—北川—廣元地區(qū)(圖1)。區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)包括棲霞組和茅口組，2套地層均為淺水碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，巖性變化不大，普遍發(fā)育珊瑚、蜓類、腕足、介形蟲等生物碎屑，海水鹽度正常，故研究區(qū)中二疊統(tǒng)為開闊臺(tái)地沉積格局(圖2)。前人對(duì)四川盆地中二疊統(tǒng)層序地層進(jìn)行了大量的研究，在對(duì)中國(guó)南方地域研究中，將中二疊統(tǒng)劃分為6個(gè)三級(jí)層序，棲霞組和茅口組各3個(gè)三級(jí)層序［1-3］;吳基文等人［4］在對(duì)皖南地區(qū)的研究中將中二疊統(tǒng)劃分為2個(gè)三級(jí)層序，棲霞組和茅口組各1個(gè)三級(jí)層序;田望學(xué)等人［5］在鄂西南的研究中，將中二疊統(tǒng)劃分為7個(gè)三級(jí)層序，其中棲霞組為3個(gè)三級(jí)層序，茅口組為4個(gè)三級(jí)層序;胡聯(lián)錢等人［6］在對(duì)四川盆地的研究中，將中二疊統(tǒng)劃分為5個(gè)三級(jí)層序，其中棲霞組為2個(gè)三級(jí)層序，茅口組為3個(gè)三級(jí)層序?？梢妼?duì)中二疊統(tǒng)三級(jí)層序的劃分方案亦未統(tǒng)一。參考前人研究成果，利用野外觀察的剖面，結(jié)合一系列的鉆測(cè)井資料，對(duì)四川盆地西北部中二疊統(tǒng)層序地層進(jìn)行研究。

1 中二疊統(tǒng)三級(jí)層序地層劃分及特征

1.1 層序界面特征

層序界面的識(shí)別是層序地層學(xué)研究的關(guān)鍵，也是劃分層序的前提和基礎(chǔ)，其中最為重要的是對(duì)層序底界面的識(shí)別。

圖1 研究區(qū)位置圖

圖2 沉積格局圖

通過對(duì)四川盆地西北部有關(guān)野外剖面的觀察，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域三級(jí)層序界面主要為II型層序界面，一共有5個(gè)II型層序界面，分別是 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4和SQ5的底界，主要表現(xiàn)為巖性巖相轉(zhuǎn)換界面，也可表現(xiàn)為暴露溶蝕面，以界面下溶蝕縫洞及其方解石斑塊發(fā)育為特征。比如廣元西北鄉(xiāng)剖面SQ3層序界面之下是棲霞組灰色厚層狀生屑灰?guī)r，之上為茅口組深灰色中層狀含生屑微晶泥灰?guī)r，是典型的II型層序界面。其次為I型層序界面，即SQ5三級(jí)層序頂界面，與東吳運(yùn)動(dòng)形成的不整合面疊合到一起，可表現(xiàn)為非均質(zhì)、強(qiáng)烈的巖溶。如廣元西北鄉(xiāng)剖面SQ5層序頂界面之下為茅口組灰色塊狀微晶灰?guī)r，界面之上為吳家坪組灰黑色泥巖，是一平行不整合界面，具I型層序界面的特征。

1.2 三級(jí)層序劃分

在對(duì)四川盆地西北部9個(gè)野外剖面、6口測(cè)井剖面研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述層序關(guān)鍵界面，野外露頭觀察的巖性剖面結(jié)構(gòu)所反映的沉積物空間堆積樣式及中二疊統(tǒng)沉積延續(xù)時(shí)間，可將中二疊統(tǒng)劃分為5個(gè)三級(jí)層序，其中棲霞組為2個(gè)三級(jí)層序，茅口組為3個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序延續(xù)時(shí)間為3.4 Ma，與國(guó)內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者厘定的1～10 Ma是相符的。

1.3 三級(jí)層序特征

(1)SQ1層序。相當(dāng)于棲霞組下部地層，層序底界面為II型層序界面，表現(xiàn)為巖性 — 巖相的轉(zhuǎn)化。界面之下是梁山組濱岸相的深灰色砂巖，泥巖或頁(yè)巖。該三級(jí)層序內(nèi)部由海侵體系域和高位體系域組成，TST為開闊臺(tái)地相的深灰色中層狀生屑微晶灰?guī)r，富含泥質(zhì)條帶，多表現(xiàn)為相對(duì)低能的臺(tái)內(nèi)洼地沉積。HST主要為開闊臺(tái)地相生屑灘沉積，主要巖性是灰色中 — 厚層狀生屑灰?guī)r，局部被白云石化，上部可見白云石斑塊。

(2)SQ2層序。相當(dāng)于棲霞組上部地層，層序底界面為巖性—巖相轉(zhuǎn)化的II型層序界面。該三級(jí)層序內(nèi)TST主要為深灰色粉晶生屑灰?guī)r夾泥質(zhì)條帶，HST為灰色塊狀細(xì)— 粉晶白云巖，在盆地西北部頂部以豹斑狀白云質(zhì)灰?guī)r為特征。

(3)SQ3層序。相當(dāng)于茅口組下段地層，層序底界面為II型巖性—巖相轉(zhuǎn)化界面。TST表現(xiàn)為灰色生屑灰?guī)r，夾富泥質(zhì)生屑泥灰?guī)r或條帶，野外剖面可見到非常明顯的眼球或類似眼球狀構(gòu)造。HST巖性表現(xiàn)為灰色塊狀生屑微晶灰?guī)r，見少量泥質(zhì)條紋不規(guī)則分布，局部可見白云石化斑塊。

(4)SQ4層序。相當(dāng)于茅口組中段地層，層序底界面表現(xiàn)為巖性— 巖相轉(zhuǎn)化Ⅱ型層序界面。TST沉積在該層序內(nèi)為深灰色含生屑微晶灰?guī)r及生屑泥灰?guī)r，少見豹斑狀云灰?guī)r，局部含泥質(zhì)或燧石結(jié)核。HST沉積巖性為灰色—深灰色厚層— 塊狀微晶灰?guī)r，含少量生屑，生物包括蜓類、珊瑚、介殼和海百合。

(5)SQ5層序。相當(dāng)于茅口組上部地層，三級(jí)層序底界面為II型層序界面，頂界面則為Ⅰ型層序界面，表現(xiàn)為非均質(zhì)、強(qiáng)烈的巖溶。三級(jí)層序內(nèi)TST為灰色生屑微晶灰?guī)r，微晶灰?guī)r，燧石結(jié)核較發(fā)育。HST為灰色 — 淺灰色生屑微晶灰?guī)r，含生屑微晶灰?guī)r，富含泥質(zhì)條紋。

1.4 三級(jí)層序地層格架建立

在對(duì)四川盆地西北部中二疊統(tǒng)相關(guān)野外剖面和單井三級(jí)層序劃分的基礎(chǔ)上，以棲霞組頂部為等時(shí)對(duì)比拉平面，從而建立起研究區(qū)三級(jí)層序格架(圖3)?？梢园l(fā)現(xiàn)，垂向上海侵體系域的厚度大于高水位體系域的厚度，反映了三級(jí)層序海平面變化是一個(gè)緩慢海進(jìn)—快速海退的過程。橫向上各三級(jí)層序沉積厚度穩(wěn)定，并且在區(qū)域上對(duì)比良好，反映了研究區(qū)中二疊統(tǒng)陸表海臺(tái)地沉積特征。

圖3 四川盆地西北部中二疊統(tǒng)三級(jí)層序格架對(duì)比圖

2 結(jié)論

(1)三級(jí)層序界面主要為Ⅱ型層序界面，表現(xiàn)為巖性巖相轉(zhuǎn)換界面，也可表現(xiàn)為暴露溶蝕面，以界面下溶蝕縫洞及其方解石斑塊發(fā)育為特征;頂部為Ⅰ型層序界面，與東吳運(yùn)動(dòng)形成的不整合面疊合到一起，可表現(xiàn)為非均質(zhì)強(qiáng)烈的巖溶。

(2)四川盆地西北部中二疊統(tǒng)劃分為5個(gè)三級(jí)層序?yàn)橐?，其中棲霞組可劃分為2個(gè)三級(jí)層序，茅口組可劃分為3個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序平均延續(xù)時(shí)間約為3.4 Ma。

(3)受陸表海臺(tái)地背景控制，在區(qū)內(nèi)廣大地區(qū)三級(jí)層序僅見海侵體系域和高水位體系域發(fā)育，海侵體系域多表現(xiàn)為低能的臺(tái)內(nèi)洼地沉積，高水位體系域多表現(xiàn)為相對(duì)高能的生屑灘沉積。

(4)垂向上三級(jí)層序海侵體系域的厚度大于高水位體系域的厚度，反映了三級(jí)層序海平面緩慢海進(jìn)—快速海退的變化過程。橫向上各三級(jí)層序沉積厚度穩(wěn)定，并且在區(qū)域上對(duì)比良好，反映了研究區(qū)中二疊統(tǒng)陸表海臺(tái)地沉積特征。

［1］王成善，陳洪德，壽建峰.中國(guó)南方二疊紀(jì)層序地層劃分與對(duì)比［J］.沉積學(xué)報(bào)，1999(4):499-508.

［2］鄧紅嬰，壽建峰.中國(guó)南方二疊系層序特征［J］.海相油氣地質(zhì)，1999(2):9-15.

［3］馬永生，陳洪德，王國(guó)力.中國(guó)南方層序地層與古地理［M］.北京:科學(xué)出版社，2009.

［4］吳基文，李東平.皖南地區(qū)二疊紀(jì)層序地層研究［J］.地層學(xué)雜志，2001(1):18-23.

［5］田學(xué)望，張漢金，李雄偉.鄂西南二疊系層序地層與盆地演化［J］.資源環(huán)境與工程，2007(2):95-100.

［6］吳聯(lián)錢，胡明毅，胡忠貴.四川盆地中二疊統(tǒng)層序地層學(xué)研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2010(6):10-13.