四川盆地龍王廟期巖相古地理及有利相帶特征

朱祥　李畢松　梁子銳　劉旭　張宏光

（中國石化勘探分公司研究院，四川成都　610041）

四川盆地龍王廟期巖相古地理及有利相帶特征

朱祥李畢松梁子銳劉旭張宏光

（中國石化勘探分公司研究院，四川成都610041）

查明地質(zhì)時期有利儲集相帶展布是四川盆地碳酸鹽巖區(qū)油氣勘探的重點。依據(jù)露頭剖面和鉆井沉積相分析，結(jié)合地震資料的綜合應(yīng)用，采用等時面優(yōu)勢相成圖方法編制了四川盆地龍王廟期巖相古地理圖。認(rèn)為龍王廟期由緩坡臺地向鑲邊臺地演化，縱向為兩期向上變淺的沉積旋回，古地理格局北西高南東低，橫向依次為濱岸相、局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相和斜坡—盆地相。發(fā)育磨溪—通南巴潮間淺灘、綦江—利川障壁淺灘、花垣—恩施和城口—鎮(zhèn)巴臺緣淺灘3類有利相帶，淺灘疊加早期大氣淡水溶蝕、表生期暴露溶蝕和后期埋藏溶蝕形成優(yōu)質(zhì)儲層。

四川盆地龍王廟組巖相古地理淺灘鑲邊臺地地震相

0　引言

四川盆地寒武系油氣勘探已經(jīng)歷了近50年的歷史，近期川中安岳磨溪地區(qū)龍王廟組獲得重大突破，顯示了較好的勘探前景［1］，前期地質(zhì)認(rèn)識不足和試油工藝在一定程度上限制了勘探突破［2］。龍王廟組儲層主要受沉積相和成巖作用控制，開展巖相古地理展布研究對油氣勘探具有重要意義。前人已經(jīng)作了大量工作［3-7］，沉積模式存在鑲邊臺地、緩坡不同的認(rèn)識。通過對露頭、巖心、單井和連井沉積相分析，結(jié)合地震資料的綜合應(yīng)用，明確了龍王廟期沉積模式和巖相古地理展布，根據(jù)有利儲集相帶特征，結(jié)合古構(gòu)造背景分析，預(yù)測了有利勘探目標(biāo)區(qū)，希望對龍王廟組油氣勘探進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)提供一些幫助。

1　地層特征

龍王廟期發(fā)育多套同期異相地層：龍王廟組主要分布于川中和川北地區(qū)，厚25～158 m，為顆粒、晶粒白云巖夾少量砂泥巖；孔明洞組分布在米倉山地區(qū)，厚83～146 m，下部為鮞粒灰?guī)r、粉砂巖，上部為砂質(zhì)白云巖夾砂泥巖；石龍洞組分布于川東、湘鄂西一帶，厚80～280 m，下段為灰?guī)r，上段為顆粒白云巖、泥質(zhì)白云巖；清虛洞組廣泛分布于川南、黔北及渝西一帶，底部普遍發(fā)育一套厚約幾米的鮞粒（豆粒）灰?guī)r，下段為灰?guī)r，上段以白云巖、膏云巖為主，厚164～800 m。橫向上巖性具有由北向南、由西向東陸源碎屑減少，碳酸鹽巖增多，地層厚度橫向上呈波狀起伏，底界以下伏碎屑巖地層頂為界，頂界以上覆碎屑巖地層或大套泥灰?guī)r出現(xiàn)作為識別標(biāo)志。

2　沉積相

古地理格局展布受構(gòu)造及海平面升降綜合控制，上揚(yáng)子地臺北緣為城口—房縣深大斷裂，斷裂帶在宏觀上控制了地臺區(qū)、斜坡—盆地區(qū)古地理位置［8］，東為銅仁—大庸（銅庸斷裂）北東向基底斷裂活動，銅庸斷裂西北側(cè)上升為淺水碳酸鹽巖臺地沉積區(qū)，而東南側(cè)下降為較深水沉積區(qū)。斜坡帶發(fā)育重力流沉積，坡折帶與陸架邊緣高能帶重合，具有鑲邊臺地沉積模式的沉積特征。盆內(nèi)被古隆起圍限（圖1），自北向南依次為漢南古陸、川中古隆起和康滇古陸，整體西高東低，漢南古陸經(jīng)過滄浪鋪期大幅剝蝕后演變?yōu)榈桶鹆甑孛玻瑸I岸以細(xì)粒沉積物為主，川中古隆起為水下隆起，已初具雛形。由北西向南東依次發(fā)育有濱岸、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣和斜坡—盆地。

圖1　四川盆地早寒武世龍王廟期巖相古地理（上：據(jù)文獻(xiàn)［5］6，［7］8修編）和沉積模式圖（下）

2.1濱岸相

包括混積潮坪和澙湖亞相。澙湖是海岸障壁島后面的淺水盆地，位于潮下，以石英砂巖、頁巖為主?；旆e潮坪位于潮間—潮上帶，以含陸源碎屑石英砂、泥質(zhì)巖的碳酸鹽巖（圖2a）為特征，具波痕、脈狀及透鏡狀層理和泥裂等暴露標(biāo)志，局部見交錯層理。

2.2局限臺地相

臺地向陸一側(cè)十分平緩的海岸地帶和極淺水沉積區(qū)，包括潮坪、澙湖及淺灘3種亞相。潮坪地形平坦、隨潮汐漲落而周期性淹沒，水上與水下頻繁交替。主要為泥—粉晶白云巖等，夾薄層風(fēng)暴成因的顆粒巖，間夾紋層。水平層理發(fā)育，常見干裂（圖2b）、石膏假晶等暴露構(gòu)造。澙湖是臺地內(nèi)相對低洼的地區(qū)，由于障壁作用，水體循環(huán)受到限制，鹽度高，環(huán)境能量低，發(fā)育厚層塊狀白云巖及膏鹽巖，如座3井（圖3）。淺灘可劃分為潮間淺灘和障壁淺灘，潮間淺灘受水下隆起控制，發(fā)育于向陸一側(cè)潮間帶，障壁淺灘發(fā)育于臺內(nèi)向廣海一側(cè)海底高地，位于澙湖邊緣。淺灘受潮汐和波浪作用的影響，沉積水體能量較高，顆粒巖為主，發(fā)育交錯層理、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造。潮間淺灘如磨溪8井以晶粒云巖為主［3］62，障壁淺灘如丁山1井、林1井，主要為砂屑白云巖夾薄層膏鹽巖，局部發(fā)育高孔滲段（圖2c）。利1井上部為晶粒云巖夾鮞粒云巖，溶蝕孔洞發(fā)育，碳、氧同位素呈現(xiàn)較大負(fù)值，Z值小于120［9］，早期暴露，淡水溶蝕特征明顯。

圖2　龍王廟期主要巖性和沉積構(gòu)造特征圖

2.3開闊臺地相

指臺地上的廣闊淺海，包括淺灘及灘間海亞相。淺灘形成局部高地，受潮汐和波浪作用的控制，單個灘體的厚度多為1～7 m，局部灘體暴露溶蝕。灘間海沉積物粒度細(xì)，以泥晶灰?guī)r為主，如長生1井以白云質(zhì)灰?guī)r為主。灘間沉積經(jīng)后期改造也能形成儲層，如湄潭白石壩上部以粉晶白云巖為主，局部溶蝕孔洞發(fā)育，中下部為粉晶白云質(zhì)灰?guī)r、顆?；?guī)r。

2.4臺地邊緣相

指臺地坡折帶，水動力強(qiáng)，位于正常浪底與平均海平面之間，包括臺地邊緣礁和淺灘，主要以點礁、疊層藻礁為主，如湘西漁塘［10-11］為塊狀礁灰?guī)r，礁前塌積角礫巖發(fā)育。當(dāng)臺地邊緣的沉積條件不利于形成障壁礁時，只形成淺灘，主要由顆粒白云巖和粒屑灰?guī)r等組成，生長快縱向加積常呈凸起狀，厚度大。江口—花垣—恩施一帶為臺地邊緣淺灘相帶，如龍山茨巖塘上部溶孔殘余鮞粒白云巖發(fā)育。萬源—城口一帶處于同沉積斷裂地臺區(qū)坡折帶，鎮(zhèn)巴巴山底部為瘤狀灰?guī)r，上部為溶孔殘余鮞粒白云巖（圖2d）和針孔狀白云巖為主，粒內(nèi)和粒間溶孔發(fā)育（圖2e），δ13CPDB＝-1.94～-1.27，δ18OPDB＝-8.24～-7.98，Z值小于120，明顯受大氣淡水影響，坡折帶沿城口斷裂展布，推測城口南部一帶為臺地邊緣淺灘發(fā)育區(qū)。

2.5斜坡—盆地相

位于臺地向海傾斜的深水沉積相區(qū)，其基底呈一角度向盆地傾斜，斜坡的沉積物來源于淺海，主要有面流和遠(yuǎn)洋沉積、重力流沉積作用，以及各種底流的沉積。如鎮(zhèn)巴小洋星子山，為大套瘤狀灰?guī)r（圖2f）、泥質(zhì)斑紋灰?guī)r構(gòu)成。盆地相主要為碳質(zhì)頁巖，偶夾有泥灰?guī)r，局部為硅質(zhì)頁巖，主要分布于北大巴山、湖北張家界、貴州銅仁一線以東。

2.6沉積相橫向?qū)Ρ?/p>

以天星1井至果2井（圖3）對比分析為例：龍王廟期可劃分為一個三級層序兩個四級層序，具有快速海侵和緩慢海退的特點。下旋回（SSQ1）層序頂?shù)捉缑鏋閹r性巖相轉(zhuǎn)換面，海侵體系域以泥質(zhì)含量增加為特征。高位體系域水體逐漸變淺，天星1井以砂質(zhì)白云巖為主，磨溪地區(qū)開始大面積成灘，且處于灘體核部，厚度大，川南地區(qū)因構(gòu)造沉降，坳陷區(qū)為澙湖中心，膏鹽巖發(fā)育，澙湖邊緣丁山1井一帶以顆?；?guī)r為主，向上澙湖范圍擴(kuò)大，以膏巖和藻灰?guī)r互層為主，長生1井以云質(zhì)灰?guī)r和顆?；?guī)r為主。

圖3　天星1井—果2井龍王廟組沉積相與儲層對比圖（井位置見圖1）

上旋回（SSQ2）水體較下旋回變淺，海侵體系域泥質(zhì)含量相對增加，海侵規(guī)模較小，但鹽度降低，膏鹽澙湖范圍縮?。ㄗ?井）；高位體系域水體繼續(xù)變淺，海水向東南方向退去，沉積相帶向東南方向擴(kuò)展，由于障壁作用川南地區(qū)澙湖范圍擴(kuò)大，高能帶顆粒灘含量增加，利1井垂向建隆，地層增厚，花垣—恩施臺緣帶顆粒灘疊置加積。高位體系域晚期，區(qū)域構(gòu)造活動活躍，隆坳加劇，古地貌高地暴露地表：磨溪地區(qū)見大量花斑狀白云巖，利1井經(jīng)暴露溶蝕，溶蝕溶洞發(fā)育。

3　巖相古地理

龍王廟期整體地貌呈現(xiàn)西高東低（圖1），混積潮坪分布在西鄉(xiāng)—廣元—漢源一帶呈北東南西向展布［12］。在磨溪—通南巴一帶發(fā)育潮間淺灘，圍繞川中古隆、漢南古陸起呈環(huán)帶透鏡狀分布。盆地內(nèi)部北東向的華鎣山斷裂、齊岳山斷裂和北西向的樂山—長寧斷裂、平昌—開縣斷裂控制了地臺內(nèi)隆坳格局［5］6，宣漢—瀘州一帶為坳陷區(qū)，發(fā)育厚層膏鹽巖。澙湖東側(cè)綦江—利川一帶發(fā)育障壁淺灘，為顆粒白云巖夾薄層膏鹽巖。巫山—湄潭白石壩一帶為開闊臺地相，主要為灰?guī)r、泥晶白云巖?；ㄔ魇⒊强凇?zhèn)巴地區(qū)受同沉積斷裂控制，坡折帶為臺地邊緣相，花垣地區(qū)生物礁發(fā)育，鎮(zhèn)巴一帶邊緣淺灘發(fā)育。鎮(zhèn)巴至安康一帶和東部湘、渝邊界以東地區(qū)，為斜坡—盆地相，沉積瘤狀灰?guī)r、泥頁巖等。

4　盆內(nèi)有利儲集相帶

4.1潮間淺灘

磨溪—高石梯地區(qū)發(fā)育大規(guī)模的顆粒灘，云化作用強(qiáng)，經(jīng)歷準(zhǔn)同生期的大氣水溶蝕、龍王廟末期隆升暴露溶蝕和中加里東—中海西期的順層巖溶三期溶蝕作用［13］，形成了優(yōu)質(zhì)儲層。川北通南巴地區(qū)位于漢南古陸南斜坡，處于潮間淺灘發(fā)育帶，龍王廟末期區(qū)域隆升，露頭區(qū)剖面見暴露溶蝕特征。川北地區(qū)受“南鄭上升”影響大面積缺失中上寒武統(tǒng)至中、下奧陶統(tǒng)地層［14］，區(qū)域隆升有利順層溶蝕作用發(fā)育。通過建立井旁地震響應(yīng)模式，以地震相為預(yù)測手段，過川中磨溪—川東南丁山1井二維地震剖面（圖4），磨溪地區(qū)為潮間淺灘、云坪，地震響應(yīng)為連續(xù)—較連續(xù)、低頻、中強(qiáng)振幅，儲層具“亮點”特征［3］63；臨7井為膏云質(zhì)澙湖，地震響應(yīng)為多相位弱—中強(qiáng)變振幅斷續(xù)反射、雜亂反射，揉皺、呈上拱下拉現(xiàn)象明顯；丁山1井為障壁淺灘—開闊臺地，為中—強(qiáng)振幅較連續(xù)反射特征。對過川北南江—川東北普光二維地震剖面，通過上覆穩(wěn)定標(biāo)志層拉平，去除斷層復(fù)雜帶影響，天星1井實鉆為混積潮坪（圖5），普光地區(qū)強(qiáng)振幅、雜亂發(fā)射為膏云質(zhì)澙湖，川北通南巴地區(qū)連續(xù)—較連續(xù)、中強(qiáng)振幅反射，“亮點”特征明顯，推測川北通南巴地區(qū)淺灘相儲層發(fā)育。

圖4　過川中磨溪—川東南丁山1井二維地震剖面圖（測線位置見圖1）

圖5　過川北南江—川東北普光二維地震剖面圖（測線位置見圖1）

4.2障壁淺灘

障壁淺灘位于膏鹽澙湖東側(cè)，通過相面法追蹤識別，呈北東南西向展布。石柱—利川北部一帶，地震資料上垂向加積地層明顯增厚，“亮點”響應(yīng)特性明顯，推測障壁淺灘發(fā)育，且該地區(qū)古巖溶改造明顯，川東隔擋式滑脫褶皺帶石柱復(fù)向斜，東、西兩側(cè)分別由齊岳山斷裂、方斗山斷裂夾持，發(fā)育多個圈閉，緊鄰湘鄂西烴源中心，具備較好的油氣聚集條件，為勘探突破有利目標(biāo)區(qū)。

5　結(jié)論

1）四川盆地龍王廟期由緩坡臺地向鑲邊臺地演化，古地理格局北西高南東低，依次發(fā)育濱岸相、局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相和斜坡—盆地相。

2）發(fā)育磨溪—通南巴潮間淺灘、綦江—利川障壁淺灘、花垣—恩施和城口—鎮(zhèn)巴臺緣淺灘3類有利相帶，儲層受高能灘相和不整合面共同控制。

3）盆地內(nèi)發(fā)育磨溪—通南巴和綦江—利川兩個有利帶，呈北東南西向展布，預(yù)測川北通南巴馬路背為淺灘相儲層發(fā)育區(qū)，目前已部署預(yù)探井，有待實鉆證實。

［1］杜金虎，鄒才能，徐春春，等.川中古隆起龍王廟組特大型氣田戰(zhàn)略發(fā)現(xiàn)與理論技術(shù)創(chuàng)新［J］.石油勘探與開發(fā)，2014（3）：268-277.

［2］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.

［3］李亞林，巫芙蓉，劉定錦，等.樂山—龍女寺古隆起龍王廟組儲層分布規(guī)律及勘探前景［J］.天然氣工業(yè)，2014，34（3）：61-66.

［4］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.

［5］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.

［6］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，2013，31（4）：43-49.

［7］趙文智，沈安江，周進(jìn)高，等.礁灘儲集層類型、特征、成因及勘探意義：以塔里木和四川盆地為例［J］.石油勘探與開發(fā)，2014（3）：257-267.

［8］余寬宏，金振奎，董曉東，等.揚(yáng)子地臺北緣寒武紀(jì)同沉積斷裂控制的斜坡沉積特征［J］.古地理學(xué)報，2013，15（3）：401-412.

［9］牛曉燕，李建明，李冬冬.中揚(yáng)子西部地區(qū)石龍洞組古巖溶儲層控制因素分析［J］.石油儀器，2010，24（2）：69-72.

［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）：61-67.

［11］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（4）：13-21.

［12］尹柯惟，劉樹根，宋金民，等.川北南江地區(qū)中下寒武統(tǒng)混積特征研究［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2014，8（6）：5-8.

［13］鄒才能，杜金虎，徐春春，等.四川盆地震旦系—寒武系特大型氣田形成分布、資源潛力及勘探發(fā)現(xiàn)［J］.石油勘探與開發(fā)，2014（3）：278-293.

［14］陳旭，徐均濤，成漢鈞，等.論漢南古陸及大巴山隆起［J］.地層學(xué)雜志，1990（2）：81-116.

（編輯：盧櫟羽）

B

2095-1132（2015）06-0005-04

10.3969／j.issn.2095-1132.2015.06.002

修訂回稿日期：2015－11－12

中國石化科技項目（P14014）；國家“十二五”科技重大專項（2011ZX05005-003-003）。

朱祥（1982－），工程師，從事四川盆地石油勘探綜合地質(zhì)研究工作。E-mail:zhux.ktnf@sinopec.com。