上揚子區(qū)龍王廟期碳酸鹽巖臺地模式及油氣勘探

馮偉明，劉建清，謝 淵，林家善

(1.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都 610081；2.國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，四川 成都 610081)

?

上揚子區(qū)龍王廟期碳酸鹽巖臺地模式及油氣勘探

馮偉明1，2，劉建清1，2，謝 淵1，2，林家善1，2

(1.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都 610081；2.國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，四川 成都 610081)

以碳酸鹽巖沉積學(xué)為基礎(chǔ)，利用鉆井巖心、野外露頭和測井資料，對上揚子龍王廟組的碳酸鹽巖臺地模式及其油氣勘探影響因素進(jìn)行研究。研究認(rèn)為：龍王廟中、晚期，上揚子碳酸鹽巖臺地初具鑲邊臺地模式特征，局限臺地相帶寬廣，開闊臺地相帶狹窄，可見臺地邊緣以及臺緣斜坡帶沉積。龍王廟組臺內(nèi)灘沉積體易形成溶蝕孔隙儲層，咸化澙湖相膏鹽巖能作為區(qū)域性優(yōu)質(zhì)蓋層，與臺內(nèi)灘相和咸化澙湖相相關(guān)的圈閉都具有良好的油氣勘探潛力。

碳酸鹽巖臺地；鑲邊臺地；油氣勘探；龍王廟組；清虛洞組；上揚子區(qū)

引 言

近幾年，川中地區(qū)威遠(yuǎn)構(gòu)造上的威寒1井和磨溪構(gòu)造上的磨溪8井在龍王廟組地層中均獲得工業(yè)天然氣流，龍王廟組已成為油氣地質(zhì)界和勘探界關(guān)注的熱點[1]。龍王廟組作為良好的勘探目的層，近幾年才受到重視，不同學(xué)者對龍王廟組的沉積特征和沉積模式尚有不同的認(rèn)識[2-7]。因此，有必要在前人大量工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合實踐，總結(jié)龍王廟組的沉積特征和沉積模式及其對于區(qū)內(nèi)油氣勘探的研究意義。

1 上揚子區(qū)龍王廟期地層概況

上揚子區(qū)四川盆地西部雅安—成都一帶龍王廟組地層缺失?？拷档峁抨懙拇ㄎ鞯釚|地區(qū)發(fā)育含陸源碎屑碳酸鹽巖，地層厚度小于100 m。向東陸源碎屑含量減少，碳酸鹽巖含量增加，地層厚度增加，在川東瀘州—渝北涪陵一帶出現(xiàn)膏鹽巖沉積，地層被命名為清虛洞組[2，6]，臨7井厚度最大，可達(dá)700多米(有構(gòu)造擠壓加厚因素)。至黔北一帶，地層厚度逐漸減小至180～210 m。向東南至黔東一帶，地層厚度有所增大，松桃三寶剖面厚度最大，可達(dá)到550 m。沿黔東三都—湘西沅陵一線以東，以細(xì)碎屑巖(頁巖及粉砂巖)沉積為主，平均厚度均小于100 m。上揚子沉積區(qū)龍王廟期地層以碳酸鹽巖為主，在川東地層和黔東地層增厚，向兩側(cè)厚度減薄。

2 上揚子區(qū)龍王廟組沉積特征

根據(jù)大量的野外地質(zhì)調(diào)查，并結(jié)合前人的研究成果認(rèn)為，龍王廟期存在大規(guī)模連續(xù)的淺灘和生物礁，中、晚期廣泛發(fā)育淺水成因的重力流沉積，因此，碳酸鹽巖臺地具鑲邊臺地特征。碳酸鹽巖鑲邊臺地沉積模式包括潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣、臺緣斜坡和盆地等沉積相。

2.1 潮坪相

絕大部分潮坪沿地形平緩寬闊的海岸發(fā)育，即濱岸潮坪[8]。根據(jù)海平面位置，潮坪可進(jìn)一步細(xì)分為潮上坪、潮間坪、潮下坪3種亞相[9]。

潮坪相帶靠近康滇古陸，普遍含有少量細(xì)粒陸源碎屑，碳酸鹽潮坪向陸方向有逐漸向混積潮坪過渡的特征。沉積構(gòu)造以脈狀層理、波狀層理和韻律層理為主。

2.2 局限臺地相

局限臺地是指地理上或水動力受到限制的淺水碳酸鹽巖沉積環(huán)境，可進(jìn)一步細(xì)分為臺內(nèi)潮坪、澙湖、臺內(nèi)灘3種亞相。

上揚子臺地內(nèi)部廣泛發(fā)育碳酸鹽巖臺內(nèi)潮坪，巖石類型包括含泥質(zhì)條帶泥—粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖、藻白云巖等。發(fā)育韻律層理、脈狀層理或藻紋層理等沉積構(gòu)造，自然伽馬曲線異常幅度中—高，曲線形態(tài)呈明顯鋸齒狀。

臺內(nèi)灘亞相以淺灰色、灰色薄—中層鮞粒白云巖或砂屑白云巖為主，單灘體的厚度多為2～8 m，常形成席狀、透鏡狀展布的顆粒巖，發(fā)育沖刷面、交錯層理和平行層理等沉積構(gòu)造。自然伽馬曲線異常，幅度低，呈微齒狀，曲線形態(tài)一般呈箱形；電阻率曲線為中—高值，曲線形態(tài)為齒狀箱形或鐘形(圖1)。受海平面下降幅度影響，灘體頂部露出水面，遭受大氣淡水淋濾和混合水白云石化作用，從而形成蜂窩狀溶孔砂屑鮞粒白云巖。

澙湖亞相的巖石類型以灰色、深灰色泥粉晶白云巖，泥質(zhì)白云巖，膏質(zhì)白云巖和灰白色膏鹽、鹽巖為主(圖1)，發(fā)育水平層理、砂紋層理，生物化石種類單調(diào)。咸化澙湖微相沉積的膏鹽在中子測井曲線上為明顯高值，呈箱狀特征，電阻率曲線為中—高值，呈刺刀狀。

圖1 局限臺地沉積特征(威寒1井，2340～2450m)

2.3 開闊臺地相

開闊臺地相在上揚子?xùn)|部地區(qū)的龍王廟組地層下部較發(fā)育，根據(jù)臺地內(nèi)古地貌的變化可細(xì)分為臺坪、灘間海及淺灘3種亞相。

臺坪亞相指開闊臺地相中水體相對較深，地形相對平緩的沉積環(huán)境。巖石類型主要為灰色、深灰色泥—微晶灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，常見水平層理以及塊狀層理。

灘間海亞相沉積物粒度細(xì)，以深灰色泥—微晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，夾少量砂屑灰?guī)r，發(fā)育水平層理和微波狀層理及顆粒巖條帶。

開闊臺地中淺灘亞相與局限臺地中臺內(nèi)灘亞相的沉積特征基本相同，顆粒巖中的亮晶膠結(jié)現(xiàn)象更常見，正常鹽度的生物化石顆粒更為豐富。

2.4 臺地邊緣相

沿黔東岑鞏—湘西花垣一帶，上揚子?xùn)|南大陸邊緣在龍王廟期清虛洞組地層中常發(fā)育單層厚度幾米至十多米的鮞粒白云巖、砂屑白云巖或藻灰?guī)r[10-11]，累計厚度可達(dá)60 m以上。鮞粒白云巖、砂屑白云巖以及藻屑灰?guī)r縱向上多集中分布在清虛洞組中上部，發(fā)育大角度交錯層理，絕大部分為亮晶膠結(jié)。

2.5 臺緣斜坡相

上揚子臺地東南緣斜坡主要發(fā)育碎屑流、濁流以及滑動沉積，有學(xué)者認(rèn)為還存在密度流、滑塌等多種類型重力流沉積[10-14]。這些重力流沉積需具備條件為：存在一定坡度的斜坡[15]，普遍可見底侵蝕面、粒序?qū)永硪约暗[屑。礫屑成分主要有2種：一種是淺水臺地邊緣礁灘成因的鮞?；?guī)r、生屑灰?guī)r和礁灰?guī)r，另一種是斜坡深水成因的泥微晶灰?guī)r、泥巖。淺水成因的滑積礫屑灰?guī)r主要分布在清虛洞組中、上部(圖2)。

3 碳酸鹽巖臺地沉積模式

早寒武世早期桐灣運動后，揚子陸塊西部的康滇古陸進(jìn)一步抬升并向北略有擴展，川中古隆起和黔中古隆起已具雛形，形成由西向東、由陸變海、西高東低的沉積格局[3-4]。

龍王廟期早期，上揚子邊緣盆地構(gòu)造活動較為穩(wěn)定，銅庸斷裂活動性較差，淺灘和生物礁沉積均不發(fā)育，上揚子碳酸鹽巖臺地屬于遠(yuǎn)端變陡型緩坡臺地模式沉積。龍王廟期中、晚期，銅庸斷裂活動性增強，下降盤下降幅度增大，斜坡坡度變陡，銅庸斷裂西側(cè)的臺地邊緣礁灘沉積速率遠(yuǎn)大于斷裂東側(cè)的盆地相泥頁巖[12，16]。臺地邊緣礁灘快速向上生長，并逐漸向東推進(jìn)，在黔東湘西多個剖面中均發(fā)現(xiàn)重力流沉積，表明斜坡確實存在。考慮到龍王廟中、晚期發(fā)育加積型臺地邊緣，臺緣斜坡坡度可能僅為1～3°，至此上揚子區(qū)碳酸鹽巖鑲邊臺地初步形成。

圖2 上揚子地區(qū)龍王廟期沉積模式

龍王廟期，上揚子沉積區(qū)西緣為低緩的康滇古陸，向上揚子提供的陸源碎屑量較少，從西向東陸源碎屑含量逐漸變少。潮坪相主要在資陽一帶發(fā)育，位于川中古隆起之上水體較淺。上揚子區(qū)陸表海生長的大量藻席對來自廣海方向的波浪起著阻擋作用，以致向陸方向大片區(qū)域的海水流通不暢，因此潮坪—局限臺地沉積發(fā)育。龍王廟中、晚期發(fā)生區(qū)域性海退，海水更加局限，潮坪—局限臺地相帶向東擴展，而開闊臺地相帶進(jìn)一步縮小變窄(圖2)。

龍王廟早期，位于川中剛性基底與黔中剛性基底之間的川東—渝北塑性基底相對下降[5]，龍王廟中期川南—鄂西區(qū)域持續(xù)沉降，在古地貌上則形成穩(wěn)定凹陷，由于氣候干旱、海水局限，主要為澙湖沉積，向澙湖中心方向海水咸度增加，在咸化澙湖沉積中心沉積了數(shù)百米厚的蒸發(fā)巖，向四周膏鹽巖方向逐漸減少，呈“牛眼式”分布。龍王廟晚期的澙湖規(guī)模相當(dāng)大，由川南樂山至鄂西恩施一帶廣泛分布。雖然澙湖內(nèi)局部存在障壁高地阻隔，但整體上連成一片且同屬于中上揚子內(nèi)部的一個超大型、蒸發(fā)型澙湖沉積體系(圖3)。

4 油氣勘探意義

黔東—湘西的臺緣礁灘由于受到后期強烈的抬升剝蝕，大部分暴露于地表。受銅庸逆沖大斷裂熱液蝕變影響、儲層破壞嚴(yán)重，因此，龍王廟期的臺地邊緣礁灘相帶基本上不具油氣勘探意義。龍王廟期開闊臺地相帶比較狹窄，主要位于黔北及黔東一帶，受燕山期以來抬升剝蝕、埋深有限的影響，油氣成藏條件較差。局限臺地相帶寬廣，儲集層和蓋層明顯受到沉積相的控制，特別是臺內(nèi)灘和咸化澙湖相沉積體，具有良好的油氣富集條件。

4.1 臺內(nèi)灘

位于澙湖周緣的微地貌高地，水體較淺、水動力中等—較強，鮞粒灘和砂屑灘相對發(fā)育，沉積后期間歇性暴露于大氣淡水環(huán)境，鮞粒灰?guī)r和砂屑灰?guī)r易發(fā)生白云石化和溶蝕作用，具備形成孔隙性儲層的良好條件。特別是顆粒灘疊合于加里東期古隆起之上的臺內(nèi)灘，通過不整合面接受生油凹陷側(cè)向運移提供的油氣，易形成地層不整合圈閉和背斜圈閉，具有良好的勘探潛力[1]。威遠(yuǎn)構(gòu)造上的威寒1井是該類氣藏勘探成功的典型實例。

四川盆地龍王廟組臺內(nèi)灘沉積為天然氣井產(chǎn)量的主力。通過對川中地區(qū)多口井的物性數(shù)據(jù)分析，儲層以選擇性溶蝕孔洞為主，儲集空間主要為粒間溶孔和晶間溶孔，發(fā)育半充填—未充填溶蝕孔洞的殘余鮞粒、砂屑白云巖。威寒1井發(fā)育孔隙型儲層，儲層厚度為35.5 m，孔隙度為2.51%～8.23%[17-18]，日產(chǎn)天然氣為11×104m3/d[1]。

筆者推測環(huán)川南—鄂西圍繞咸化澙湖很可能發(fā)育大規(guī)模條帶狀臺內(nèi)灘沉積(圖3)，形成“連續(xù)型”或準(zhǔn)連續(xù)大規(guī)模天然氣藏。

圖3 上揚子龍王廟中晚期沉積相

4.2 咸化澙湖

龍王廟期咸化澙湖相膏鹽巖類巖層厚度達(dá)十余米至數(shù)百米不等，咸化澙湖中心位于臨7井附近，聚鹽中心膏鹽巖厚度達(dá)到700 m，平面上在川南樂山—渝南江津—鄂西恩施一帶穩(wěn)定分布，連成一片(圖3)，膏鹽巖的流動不僅形成眾多的構(gòu)造、地層、巖性及組合型油氣圈閉，而且由此產(chǎn)生豐富的斷裂系為油氣的垂直短距離運移提供了通道[19-21]。世界上許多大型或特大型油氣田都與鹽構(gòu)造有關(guān)，特別是鹽下震旦系燈影組的溶蝕孔洞白云巖。高石梯構(gòu)造上的高石6井就是該類氣藏勘探成功的實例。

川東南丁山1井清虛洞組膏鹽類巖層厚約28 m，但寒武系清虛洞組和震旦系燈影組均未獲得工業(yè)氣流。有人認(rèn)為丁山1井勘探失利的主要原因是：燕山期齊耀山大斷裂逆沖錯斷膏鹽巖蓋層，油氣沿斷裂逸散，使膏鹽巖失去封蓋作用[22]。

綜合以上因素分析，認(rèn)為龍王廟期咸化澙湖相膏鹽巖之下的燈影組很可能存在大規(guī)模天然氣藏，遠(yuǎn)離大斷裂區(qū)域勘探成功幾率將提高。

5 結(jié) 論

(1) 龍王廟中、晚期，上揚子海域發(fā)生區(qū)域性海退，潮坪—局限臺地相帶向東擴展，澙湖規(guī)模也有所擴大，上揚子臺地東南邊緣礁灘迅速向上生長并向東推進(jìn)，在斜坡帶上發(fā)育碎屑流、濁流等多種淺水成因的重力流沉積，陸架坡折與臺地邊緣位置基本重合，上揚子碳酸鹽巖臺地初具鑲邊臺地特征。

(2) 澙湖周緣發(fā)育臺內(nèi)灘，沉積后間歇性暴露于大氣淡水環(huán)境，易發(fā)生白云石化和溶蝕作用，具備形成孔隙性儲層的良好條件，特別是疊合于川中古隆起之上的龍王廟組臺內(nèi)灘具有良好的油氣勘探潛力。另外，龍王廟組咸化澙湖相膏鹽巖之下的燈影組很可能存在天然氣藏，特別是遠(yuǎn)離大斷裂的鹽下構(gòu)造具有良好的油氣勘探潛力。

[1] 冉隆輝，謝姚祥，戴彈申.四川盆地東南部寒武系含氣前景新認(rèn)識[J].天然氣工業(yè)，2008，28(5)：5-9.

[2] 王劍.緩坡及其構(gòu)造背景——以中國南方早寒武世龍王廟期揚子碳酸鹽緩坡為例[J].巖相古地理，1990，5(1)：13-22.

[3] 張滿郎，謝增業(yè)，李熙喆，等.四川盆地寒武紀(jì)巖相古地理特征[J].沉積學(xué)報，2010，28(1)：128-139.

[4] 劉建鋒，彭軍，魏志紅，等.川東南清虛洞組沉積特征及其對儲層的控制[J].地學(xué)前緣，2012，19(4)：239-246.

[5] 黃建國.上揚子區(qū)(四川盆地)寒武系的含鹽性與地質(zhì)背景[J].巖相古地理，1993，13(5)：44-56.

[6] 李偉，余華琪，鄧鴻斌.四川盆地中南部寒武系地層劃分對比與沉積演化特征[J].石油勘探與開發(fā)，2012，39(6)：681-690.

[7] 馬志鑫，劉偉，張萬平，等.碳酸鹽巖緩坡向鑲邊臺地的轉(zhuǎn)化：以黔東麻江地區(qū)下寒武統(tǒng)清虛洞組為例[J].地質(zhì)科技情報，2013，32(4)：43-49.

[8] 金振奎，石良，高白水，等.碳酸鹽巖沉積相及相模式[J].沉積學(xué)報，2013，31(6)：965-979.

[9] 程濤，陶維祥，于水，等.下剛果盆地北部碳酸鹽巖層序地層分析[J].特種油氣藏，2012，19(2)：25-28.

[10] 鄭榮才，曾允孚.湘西漁塘早寒武世生物礁沉積相特征[J].沉積學(xué)報，1988，6(2)：61-68.

[11] 孫玉嫻，林文球，周振冬.湖南花坦早寒武世清虛洞期的藻化石、沉積環(huán)境及與成礦的關(guān)系[J].成都地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，1985，12(1)：52-62.

[12] 曾允孚，鄭榮才.湘西鳳凰長坪清虛洞期碳酸鹽重力流沉積及深水蒸發(fā)巖[J].成都地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，1984，11(4)：13-21.

[13] 馮增昭，彭勇民，金振奎，等.中國南方寒武紀(jì)巖相古地理[J].古地理學(xué)報，2001，3(1)：1-14.

[14] 匡文龍，楊紹祥，余沛然，等.湘西北花垣縣下寒武統(tǒng)清虛洞組濁積巖沉積特征及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)學(xué)報，2008，43(2)：347-358.

[15] 田世存.王英民瓊東南盆地生物礁的識別和分布演化特征[J].特種油氣藏，2012，19(6)：40-45.

[16] 饒家榮，王紀(jì)恒，曹一中.湖南深部構(gòu)造[J].湖南地質(zhì)，1993，8(S0)：1-36.

[17] 代宗仰，徐世琦，尹宏，等.樂山-龍女寺寒武和奧陶系儲層類型研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報，2007，29(4)：16-20.

[18] 姚根順，周進(jìn)高，鄒偉宏，等.四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘特征及分布規(guī)律[J].海相油氣地質(zhì)，2013，18(4)：1-8.

[19] 丁汝鑫，陳文學(xué)，熊利平，等.下剛果盆地油氣成藏主控因素及勘探方向[J].特種油氣藏，2009，16(5)：32-35.

[20] 沈樸，張善文，林會喜，等.油氣疏導(dǎo)體系研究綜述[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(4)：4-8.

[21] 王雪峰.不同運移方向下斷裂帶聚集油氣的差異性[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2014，33(3)：25-29.

[22] 徐美娥，張榮強，彭勇民，等.四川盆地東南部中、下寒武統(tǒng)膏巖蓋層分布特征及封蓋有效性[J].石油與天然氣地質(zhì)，2013，34(3)：301-306.

編輯 姜 嶺

20140816；改回日期：20141204

中國地質(zhì)調(diào)查局攻關(guān)項目“雪峰山西側(cè)地區(qū)海相油氣地質(zhì)調(diào)查”(1212010782003)

馮偉明(1986-)，男，工程師，2008年畢業(yè)于西南石油大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，2011年畢業(yè)于該校礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事沉積地質(zhì)、石油地質(zhì)方面調(diào)查與研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.013

TE121.3

A

1006-6535(2015)01-0061-05