四川盆地及周邊上奧陶統(tǒng)五峰組觀音橋段巖相特征及對(duì)頁(yè)巖氣選區(qū)意義

王玉滿(mǎn)，董大忠，黃金亮，李新景，王淑芳（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院）

四川盆地及周邊上奧陶統(tǒng)五峰組觀音橋段巖相特征及對(duì)頁(yè)巖氣選區(qū)意義

王玉滿(mǎn)，董大忠，黃金亮，李新景，王淑芳
（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院）

摘要：以鉆井和露頭資料為基礎(chǔ)，依據(jù)巖石礦物、地球化學(xué)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)四川盆地及周邊上奧陶統(tǒng)五峰組觀音橋段地層分布和巖相特征開(kāi)展研究。觀音橋段地層分布總體受海平面變化控制，與上下圍巖接觸關(guān)系區(qū)域變化大，在盆地內(nèi)呈整合接觸，在盆地外存在整合接觸區(qū)和缺失區(qū)；在盆地內(nèi)一般為深水硅質(zhì)頁(yè)巖相和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖相，巖性與上下圍巖基本相似，在盆地外主體為淺水泥灰?guī)r相或缺失區(qū)，且在盆地外泥灰?guī)r相整合接觸區(qū)，巖性與圍巖差異大。研究證實(shí)：觀音橋段巖相是判斷五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要標(biāo)志，對(duì)頁(yè)巖氣選區(qū)具有重要地質(zhì)意義；川南—川東—川東北坳陷區(qū)為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)和頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)，觀音橋段缺失區(qū)為“甜點(diǎn)”層缺失和頁(yè)巖氣勘探風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，觀音橋段泥灰?guī)r相區(qū)的儲(chǔ)集層質(zhì)量和勘探前景則界于前兩者之間。圖5表2參24

關(guān)鍵詞：四川盆地；頁(yè)巖儲(chǔ)集層；上奧陶統(tǒng)五峰組；地層分布；巖相特征；沉積環(huán)境；頁(yè)巖氣勘探選區(qū)

0　引言

四川盆地及周邊上奧陶統(tǒng)五峰組（O3w）、下志留統(tǒng)龍馬溪組（S1l）頁(yè)巖已成為中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)主力層系[1-3]，兩層之間為五峰組觀音橋段（O3g），產(chǎn)豐富的Hirnantia sagittifera，Eostropheodonta parvicostellata Rong等赫南特期腕足類(lèi)化石，是赫南特期冰期形成的一套區(qū)域分布的介殼層，反映海平面在奧陶紀(jì)與志留紀(jì)之交出現(xiàn)顯著下降[4-17]。開(kāi)展觀音橋段地層分布和巖相組合研究，是判斷五峰組與龍馬溪組之間是否為連續(xù)深水沉積（其是形成規(guī)模分布、均質(zhì)性良好儲(chǔ)集層的地質(zhì)基礎(chǔ)）、確定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層分布、優(yōu)選頁(yè)巖氣核心區(qū)的有效手段。

關(guān)于觀音橋段地層分布和巖相特征，前人已做過(guò)大量研究[4-20]，但研究區(qū)域主要局限于滇東、黔北、渝東南、鄂西等地層出露區(qū)，針對(duì)四川盆地的研究工作十分薄弱，對(duì)頁(yè)巖氣勘探有指導(dǎo)意義的成果鮮見(jiàn)報(bào)道。本文立足中上揚(yáng)子地區(qū)五峰組分布區(qū)，以四川盆地為重點(diǎn)，依據(jù)鉆井和露頭資料，結(jié)合巖石礦物、有機(jī)地球化學(xué)等分析測(cè)試資料，由點(diǎn)到面分析四川盆地及周邊觀音橋段巖相及其橫向變化特征，探索其巖相與五峰組—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的相關(guān)性，為中上揚(yáng)子地區(qū)頁(yè)巖氣核心區(qū)優(yōu)選提供地質(zhì)依據(jù)。

1　觀音橋段地層特征

1.1巖性地層特征

中上揚(yáng)子地區(qū)五峰組總體較薄，厚度一般為2～10 m（見(jiàn)圖1）。觀音橋段位于五峰組頂部，厚度一般不超過(guò)1.5 m，僅在黔北局部地區(qū)達(dá)2.0 m以上[11-20]。根據(jù)華鎣、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、綦江、黔江和宜昌等地區(qū)的鉆井和露頭資料（見(jiàn)圖1、圖2），觀音橋段在四川盆地內(nèi)一般為硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，厚0.09～1.80 m，在盆地外主體為泥灰?guī)r或出現(xiàn)缺失。

在華鎣、威遠(yuǎn)等川中地區(qū)，觀音橋段主體為薄層黑色硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，局部為泥灰?guī)r和鈣質(zhì)頁(yè)巖，與上覆龍馬溪組整合接觸，見(jiàn)較多個(gè)體較小的赫南特期腕足類(lèi)化石（見(jiàn)圖2a、圖2b）。華鎣地區(qū)觀音橋段厚0.09 m，巖性與上下巖層相同，硅質(zhì)含量（石英+長(zhǎng)石，下同）達(dá)63.3%，黏土含量35.4%，TOC值達(dá)11%（見(jiàn)圖2a、圖3）。威遠(yuǎn)地區(qū)觀音橋段厚度變化大，一般為0.20～1.80 m，主體為淺灰色泥灰?guī)r，底部為深灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖，頂部為黑色頁(yè)巖薄層，TOC值一般在1%以下。

圖1　中上揚(yáng)子地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組地層分布圖[10]

在川南長(zhǎng)寧雙河地區(qū)，觀音橋段出露完整，厚約1.0 m，自下而上可劃分為3小層：下部為厚約0.4 m的灰黑色鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，偶見(jiàn)腕足類(lèi)化石和Normalograptus extraordinarius筆石；中部為厚約0.4 m深灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖，見(jiàn)大量腕足類(lèi)化石；上部為厚約0.2 m黑色筆石頁(yè)巖，見(jiàn)Normalograptus persculptus筆石，與龍馬溪組底部相似。從巖性特征和古生物群落看，觀音橋段與上覆龍馬溪組和下伏五峰組筆石頁(yè)巖段呈整合接觸，揭示了古水深在五峰組沉積早期→觀音橋段沉積期→龍馬溪組沉積早期經(jīng)歷了由深→淺→深的旋回變化，但巖相與頂?shù)讕r層接近，總體為鈣質(zhì)硅質(zhì)混合頁(yè)巖，其中鈣質(zhì)含量（方解石+白云石，下同）為31%～39%，硅質(zhì)含量為46%～50%，黏土含量為12%～15%，TOC值達(dá)7.6%（見(jiàn)圖2c、圖3）。

在渝東南綦江觀音橋地區(qū)，觀音橋段厚0.7 m，巖性主體為深灰色泥晶生屑灰?guī)r，其次為鈣質(zhì)頁(yè)巖，自下而上大致可劃分為3小層，筆石組合與長(zhǎng)寧地區(qū)相似。下部小層為深灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖，厚0.15 m，見(jiàn)腕足類(lèi)和筆石化石；中部小層為深灰色泥晶生屑灰?guī)r，厚0.40 m；上部小層為灰黑色頁(yè)巖，厚0.15 m，筆石較多，與龍馬溪組整合接觸。巖相與五峰組和龍馬溪組黑色頁(yè)巖反差較大，鈣質(zhì)含量達(dá)52.8%，硅質(zhì)含量30.1%，黏土含量16.3%，TOC降至0.99%（見(jiàn)圖2d，圖3）。

圖2　四川盆地及周邊觀音橋段露頭和巖心照片

圖3　四川盆地及周邊觀音橋段礦物組成

在黔江沙壩和宜昌分鄉(xiāng)地區(qū)，觀音橋段分別為深灰色泥灰?guī)r和灰白色泥晶灰?guī)r，厚度分別為0.80 m和0.20 m，與上下圍巖（黑色頁(yè)巖）整合接觸，但巖相相差較大，鈣質(zhì)含量分別為62.8%和82.0%（見(jiàn)圖2e、圖2f、圖3）。在鄂西恩施—湘西地區(qū)，觀音橋段和魯?shù)るA均出現(xiàn)缺失，且魯?shù)るA缺失底部至中上部[5,9,20]。

1.2電性特征

鉆探證實(shí)，觀音橋段在四川盆地川南—川東坳陷區(qū)顯示出極高自然伽馬和中高電阻率測(cè)井響應(yīng)特征，自然伽馬值一般為180～365 API，電阻率值一般為6～100 ?·m，但在盆地外泥灰?guī)r相區(qū)則顯示出中低自然伽馬和高電阻率響應(yīng)特征，自然伽馬值一般低于90 API，電阻率值一般30 ?·m以上（見(jiàn)表1）?？梢?jiàn)，依據(jù)自然伽馬、電阻率等測(cè)井響應(yīng)特征即可有效識(shí)別觀音橋段并劃分其巖相組合。

表1　四川盆地及周邊典型鉆井觀音橋段測(cè)井參數(shù)表

圖4　長(zhǎng)寧N211井五峰組—魯?shù)るA綜合柱狀圖

以川南坳陷長(zhǎng)寧構(gòu)造N211井為例，觀音橋段主體為鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，厚1.0 m，見(jiàn)赫南特期腕足類(lèi)化石，TOC值達(dá)7.4%～7.6%的高峰值（見(jiàn)表1、圖4）。受有機(jī)質(zhì)豐度影響，自然伽馬在觀音橋段出現(xiàn)具有異常高幅度值的尖峰響應(yīng)特征（峰值達(dá)365 API），遠(yuǎn)高于五峰組上部（150～220 API）和龍馬溪組底部（150～240 API）（見(jiàn)圖4）。與N211井相似，位于川東坳陷區(qū)的C7井和JY1HF井觀音橋段同樣顯示出自然伽馬尖峰響應(yīng)特征，峰值分別為290 API和300 API，巖相主體為硅質(zhì)頁(yè)巖（見(jiàn)表1）。

與盆地內(nèi)部硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖分布區(qū)相反，盆地外泥灰?guī)r分布區(qū)則呈中低伽馬響應(yīng)特征。例如，在當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜區(qū)，觀音橋段為泥灰?guī)r，厚度僅0.2 m，自然伽馬值僅為85 API（見(jiàn)表1），與上下圍巖的高自然伽馬響應(yīng)特征（150～240 API）反差較大。

根據(jù)地層巖性和電性特征判斷，觀音橋段在四川盆地內(nèi)坳陷區(qū)總體為深水沉積的高TOC值頁(yè)巖，在盆地外隨著水體變淺逐漸相變?yōu)槟嗷規(guī)r（或泥晶灰?guī)r）夾層，區(qū)域變化受奧陶紀(jì)與志留紀(jì)之交海平面和古地貌控制。

2　五峰組—龍馬溪組沉積早期海平面變化

根據(jù)文獻(xiàn)資料[10,14]，受奧陶紀(jì)與志留紀(jì)之交全球冰蓋形成與消融事件的影響，全球海平面發(fā)生劇烈升降變化，在中國(guó)揚(yáng)子地區(qū)形成了有利于黑色頁(yè)巖發(fā)育的深海環(huán)境，碳同位素的垂向變化可以清楚反映五峰組—龍馬溪組沉積早期海平面和沉積環(huán)境的演化規(guī)律。

筆者對(duì)川南長(zhǎng)寧地區(qū)N211井五峰組—埃隆階底部近60 m巖心開(kāi)展了干酪根碳同位素和TOC值密集采樣分析，五峰組下部采樣間距為0.5～2.0 m、觀音橋段采樣間距為0.7 m、龍馬溪組采樣間距為2～5 m。測(cè)試結(jié)果顯示（見(jiàn)圖4）：在五峰組中下部，δ13C值為-30.2‰～-29.9‰，TOC值為4.0%～4.6%；在五峰組中上部，δ13C值開(kāi)始發(fā)生正漂移，在觀音橋段中部（即奧陶紀(jì)末全球最大冰期）達(dá)-29.0‰（對(duì)應(yīng)的TOC值為7.4%～7.6%），進(jìn)入魯?shù)るA2 332～2 345 m深度段（即Normalograptus persculptus及以上3個(gè)筆石帶）δ13C值降為-29.7‰～-29.5‰（對(duì)應(yīng)的TOC值為3.3%～6.5%）；在2 330 m深度點(diǎn)，同位素曲線處于小幅震蕩狀態(tài)，2 330 m以淺δ13C值呈現(xiàn)向上正漂移趨勢(shì)，TOC值相應(yīng)從3.3%降至1.0%～1.5%（見(jiàn)圖4）。

根據(jù)N211井有機(jī)碳同位素變化趨勢(shì)，川南地區(qū)赫南特階可清楚地識(shí)別出正漂移，高峰出現(xiàn)在觀音橋段，且TOC值出現(xiàn)高峰值；負(fù)漂移出現(xiàn)在五峰組中下部以及魯?shù)るA底部。這與宜昌王家灣剖面碳同位素漂移特征基本一致[10]，即：δ13C的正漂移均發(fā)生在赫南特期，在魯?shù)ぴ缙诮Y(jié)束并出現(xiàn)負(fù)漂移[10]（見(jiàn)圖4）。所不同的是，觀音橋段有機(jī)碳同位素在川南地區(qū)偏輕（-29.0‰），在宜昌王家灣偏重（-27.6‰）[10]，對(duì)應(yīng)的TOC值在前者達(dá)到峰值，在后者則出現(xiàn)低值（小于1%）。

以上研究表明，在奧陶紀(jì)與志留紀(jì)之交，全球冰蓋大規(guī)模推進(jìn)和快速消融導(dǎo)致四川盆地及周邊海平面發(fā)生劇烈升降，進(jìn)而對(duì)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的形成與分布具有明顯控制作用，即：五峰組沉積早期（晚奧陶世間冰期）時(shí)，氣候溫暖，海平面處于高位，δ13C較輕并發(fā)生負(fù)漂移，在整個(gè)研究區(qū)形成了有利于表層浮游生物高生產(chǎn)和底層有機(jī)質(zhì)有效保存的深水陸棚環(huán)境；在五峰組沉積中晚期（即赫南特早中期），受全球冰蓋大規(guī)模推進(jìn)的影響，海平面大幅度下降，海水溫度降低，導(dǎo)致δ13C發(fā)生正漂移，海水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度劇增，同時(shí)以浮游生物為食物的筆石大量滅絕，在盆地內(nèi)部坳陷區(qū)（如川南和川東坳陷），海水仍然較深，形成了表層浮游生物爆發(fā)、底層有機(jī)質(zhì)高埋藏率的滯留深水區(qū)，但在盆外斜坡區(qū)（如黔北、鄂西等），海水總體較淺，不利于有機(jī)質(zhì)的保存；在赫南特晚期—魯?shù)て冢S著氣候變暖和全球冰蓋的快速消融，四川盆地及周邊則出現(xiàn)海平面快速上升，并基本接近五峰組沉積早期的高水位，研究區(qū)內(nèi)再次出現(xiàn)大面積深水陸棚環(huán)境，δ13C顯著變輕并發(fā)生負(fù)漂移，藻類(lèi)、放射蟲(chóng)、筆石等浮游生物又開(kāi)始大量繁殖；在進(jìn)入埃隆期以后，海平面開(kāi)始持續(xù)下降，水體逐漸由五峰組沉積早期—魯?shù)て诘娜毖踹€原環(huán)境變?yōu)槿踹€原—氧化環(huán)境，有機(jī)質(zhì)聚集和保存條件逐漸變差，海水中碳同位素分餾不明顯，δ13C逐漸增加并發(fā)生正漂移。可見(jiàn)，間冰期和冰期交替導(dǎo)致奧陶紀(jì)與志留紀(jì)之交海平面出現(xiàn)由深→淺→深→淺的旋回變化，但在盆地內(nèi)部（如川南坳陷區(qū)）持續(xù)保持了有利于浮游生物繁殖的深水陸棚環(huán)境，受此控制，五峰組沉積期—魯?shù)て跒楦挥袡C(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖發(fā)育的鼎盛期（見(jiàn)圖4）。

3　觀音橋段巖相區(qū)域分布特征

觀音橋段形成于赫南特期全球海平面低位期，受海平面變化和古地理環(huán)境控制，在四川盆地及周邊呈現(xiàn)大面積沉積但巖相橫向變化大的顯著特征。筆者依據(jù)華鎣、N211井、長(zhǎng)寧雙河、綦江觀音橋、黔江沙壩和宜昌分鄉(xiāng)等78個(gè)資料點(diǎn)（鉆井28口、剖面50條），并結(jié)合前人研究成果[4-23]，編制了四川盆地及周邊五峰組觀音橋段巖相分布圖（見(jiàn)圖5），以此揭示五峰組—龍馬溪組主力產(chǎn)層的儲(chǔ)集層非均質(zhì)性。

圖5　四川盆地及周邊五峰組觀音橋段巖相分布圖

在赫南特中晚期，四川盆地及周邊繼承了五峰組沉積初期的古地理格局，即：黔中隆起已上升為古陸，江南（雪峰）隆起已具雛形[22-23]，川中—漢南隆起持續(xù)抬升但尚未出露水面[13]，湘鄂西一帶隆升為水下高地[5]，川南—川東北主體為地勢(shì)平坦的深坳陷區(qū)，滇東、黔北、渝東南和鄂西則基本處于坳陷邊緣斜坡區(qū)（見(jiàn)圖5）。隨著海平面大幅度（約50～100 m）下降[8,24]，坳陷斜坡帶快速轉(zhuǎn)變?yōu)榇竺娣e淺水區(qū)和局部出露區(qū)，顯著變化表現(xiàn)為：湘鄂西水下隆起范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，緊鄰黔中古陸東北緣的印江—思南和沿河等局部地區(qū)出露水面并形成少量島嶼（見(jiàn)圖5）。

深水巖相分布于川東北—川東—川南深坳陷區(qū)，該區(qū)域主體為半封閉深水海灣，開(kāi)口向北與秦嶺洋相通，水深可能仍超過(guò)100 m且處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，洋流不活躍，沉積速率低，沉積了厚0.09～1.20 m、面積超過(guò)15′104km2的黑色硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖（見(jiàn)圖5）。受古地理和物源控制，深水巖相大致沿W201井—Zh101井—L7井—南川一線呈現(xiàn)南北分區(qū)。南區(qū)受黔中碳酸鹽巖古陸控制，主體為鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖相區(qū)，面積4.8′104km2，黏土礦物含量14.3%～20.6%，鈣質(zhì)含量為39%（長(zhǎng)寧地區(qū)），電阻率一般為10～35 ?·m， TOC最大值超過(guò)7%，沉積中心為瀘州—長(zhǎng)寧一帶。北區(qū)則受康滇古陸和江南雪峰古陸控制，主體為硅質(zhì)頁(yè)巖相區(qū)，面積超過(guò)11′104km2，黏土礦物含量35%，鈣質(zhì)含量一般低于10%，電阻率為10～30 ?·m，TOC最大值為11%（華鎣地區(qū)），沉積中心位于涪陵—石柱—萬(wàn)州（見(jiàn)圖5），地層厚度向川中隆起變薄。

淺水巖相區(qū)和缺失區(qū)主體分布于坳陷斜坡區(qū)中上部和頂部。滇東—黔北—渝東南、中揚(yáng)子西部和威遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)育淺水泥灰?guī)r相，其中黔北—渝東南和威遠(yuǎn)地層厚度差異大，反映了斜坡背景上凸凹不平的古地貌特征；湘鄂西水下隆起總體位于斜坡區(qū)頂部，推測(cè)該區(qū)古水體很淺，難以形成沉積物有效保存，導(dǎo)致該區(qū)觀音橋—魯?shù)るA中下段出現(xiàn)大面積沉積缺失現(xiàn)象[5]；在印江—思南、沿河等島嶼分布區(qū)，五峰組已出露地表，分別出現(xiàn)整段和頂部剝蝕現(xiàn)象[8]；在川中水下隆起區(qū)，五峰組—龍馬溪組在加里東期已剝蝕殆盡，鑒于資料匱乏，目前難以恢復(fù)觀音橋段巖相古地貌，僅以古地理表示之（見(jiàn)圖5）。

4　對(duì)頁(yè)巖氣選區(qū)的地質(zhì)意義

觀音橋段為赫南特期冰期形成的、呈大面積分布的標(biāo)志層，記錄了中上揚(yáng)子區(qū)五峰組—魯?shù)るA在沉積厚度、有機(jī)質(zhì)豐度和巖相等方面的變化信息，因此對(duì)確定優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集層分布和開(kāi)展頁(yè)巖氣選區(qū)具有重要意義。下面探討觀音橋段巖相與五峰組—魯?shù)るA頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層質(zhì)量的相關(guān)性，以確定五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣有利區(qū)分布。

在川南—川東—川東北等深坳陷區(qū)，觀音橋段總體為深水沉積的硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，反映該相區(qū)在五峰組—龍馬溪組沉積早期為持續(xù)的深水沉積中心，五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖具有連續(xù)沉積且大面積穩(wěn)定分布、厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、脆性礦物含量高等優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層特點(diǎn)。以川南坳陷為例，五峰組—魯?shù)るA頁(yè)巖段為連續(xù)沉積的深水陸棚相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖（見(jiàn)圖4），厚度一般為50 m（長(zhǎng)寧地區(qū)）～100 m（瀘州地區(qū)），盡管在赫南特期冰期出現(xiàn)了海平面大幅度下降，但并未出現(xiàn)巖相和有機(jī)質(zhì)豐度等關(guān)鍵指標(biāo)變差的現(xiàn)象，相反在觀音橋段及其界面上下出現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)豐度和硅質(zhì)、鈣質(zhì)含量最高、黏土礦物最少、物性好的“甜點(diǎn)”層，即：TOC達(dá)到峰值7.4%～7.6%，自然伽馬達(dá)到峰值334～365 API，石英含量高達(dá)49.5%～52.6%，方解石+白云石增至28.6%～31.3%，黏土礦物含量降至14.3%～15.1%，孔隙度與魯?shù)るA頁(yè)巖相當(dāng)，脆性礦物含量和TOC值明顯高于五峰組中下段和魯?shù)るA頁(yè)巖段（見(jiàn)圖4、表2）。這表明，在觀音橋段的硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖分布區(qū)，五峰組—魯?shù)るA頁(yè)巖為一套連續(xù)沉積、大面積分布、富硅質(zhì)和富有機(jī)質(zhì)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，觀音橋段及其界面上下是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的“甜點(diǎn)”。

表2　川南N211井觀音橋段及其上下圍巖儲(chǔ)集層參數(shù)表

在滇東—黔北—渝東南、中揚(yáng)子西部和威遠(yuǎn)等泥灰?guī)r相區(qū)，觀音橋段成為五峰組與龍馬溪組整合接觸和連續(xù)沉積的標(biāo)志層，也是上下兩套黑色頁(yè)巖間的封隔層，反映該區(qū)在五峰組沉積期—魯?shù)て诳傮w處于坳陷斜坡中上部，經(jīng)歷了由深水陸棚→淺水相→深水陸棚的沉積旋回。與盆地內(nèi)坳陷區(qū)相比，五峰組—魯?shù)るA黑色頁(yè)巖表現(xiàn)為間斷沉積、厚度相對(duì)較小等特點(diǎn)。例如，在滇東—黔北—渝東南地區(qū)，五峰組—魯?shù)るA黑色頁(yè)巖厚度一般為10～40 m，其中觀音橋段介殼灰?guī)r（鈣質(zhì)含量大于50%，TOC值小于1%）厚度一般為0.8～2.5 m，如果以龍馬溪組底部為目的層進(jìn)行開(kāi)發(fā)，則體積壓裂很難逾越觀音橋段，即五峰組難以發(fā)揮產(chǎn)層的作用，勘探效果不佳；在中揚(yáng)子西部，觀音橋段介殼灰?guī)r厚度一般為0.2 m，預(yù)計(jì)體積壓裂可以穿越該層段，但對(duì)五峰組的改造作用可能不及四川盆地內(nèi)?？梢?jiàn)，在觀音橋段泥灰?guī)r相區(qū)，五峰組—魯?shù)るA頁(yè)巖儲(chǔ)集層總體具有巖性非均質(zhì)性強(qiáng)、“甜點(diǎn)”層變薄等基本特征。

在湘鄂西以及印江—思南、沿河等觀音橋段缺失區(qū)（見(jiàn)圖5），五峰組與龍馬溪組主體為假整合接觸，并表現(xiàn)出不同演化特征，即：在五峰組—龍馬溪組沉積早期，湘鄂西觀音橋段缺失區(qū)歷經(jīng)了深水陸棚→缺失（水下隆起）→深水陸棚的沉積旋回，而印江—思南和沿河觀音橋段缺失區(qū)則經(jīng)歷了由缺失（出露）→深水陸棚的演化過(guò)程。湘鄂西地區(qū)出現(xiàn)了魯?shù)るA中下部甚至整段缺失，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度一般小于20 m，TOC值一般為1.0%～2.7%。印江—思南地區(qū)出現(xiàn)了五峰組缺失，則優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度和有機(jī)質(zhì)豐度更小。這表明，在觀音橋段缺失區(qū)，五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖總體為“甜點(diǎn)”缺失、有效厚度薄、有機(jī)質(zhì)豐度低的低效儲(chǔ)集層。

可見(jiàn)，觀音橋段的區(qū)域分布與巖相特征是評(píng)價(jià)五峰組—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的關(guān)鍵指標(biāo)，也是開(kāi)展頁(yè)巖氣核心區(qū)優(yōu)選必須考慮的重要地質(zhì)要素[3]。據(jù)此判斷，川南—川東—川東北等深坳陷區(qū)為厚度大且分布穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)，也是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的最有利區(qū)；觀音橋段缺失區(qū)為“甜點(diǎn)”層缺失的低效儲(chǔ)集層分布區(qū)，即頁(yè)巖氣勘探風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；觀音橋段泥灰?guī)r相區(qū)為“甜點(diǎn)”層相對(duì)較薄的復(fù)雜巖相分布區(qū)，儲(chǔ)集層質(zhì)量界于前兩者之間。

5　結(jié)論

四川盆地及周邊五峰組觀音橋段具有如下特征和地質(zhì)意義：觀音橋段為赫南特期冰期形成的介殼層，地層分布總體受海平面變化和古地貌控制，與上下圍巖接觸關(guān)系區(qū)域變化大，在盆地內(nèi)呈整合接觸，在盆地外存在整合接觸區(qū)和缺失區(qū)；觀音橋段在盆地內(nèi)坳陷區(qū)一般為深水硅質(zhì)頁(yè)巖相和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖相，巖性與上下圍巖基本相似，在盆地外主體為淺水泥灰?guī)r相或缺失區(qū)，且在盆地外泥灰?guī)r相區(qū)，巖性與圍巖差異大；觀音橋段巖相是判斷五峰組—龍馬溪組有效儲(chǔ)集層質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要標(biāo)志，在硅質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖分布區(qū)，觀音橋段一般為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段的“甜點(diǎn)”，對(duì)形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層具有重要貢獻(xiàn)，在泥灰?guī)r相區(qū)，觀音橋段是上下兩套黑色頁(yè)巖間的封隔層，也是有效儲(chǔ)集層巖性復(fù)雜、厚度變薄的重要標(biāo)志，在觀音橋段缺失區(qū)，頁(yè)巖儲(chǔ)集層一般具有“甜點(diǎn)”缺失、有效厚度薄、有機(jī)質(zhì)豐度低等特征，勘探風(fēng)險(xiǎn)較大；根據(jù)觀音橋段的區(qū)域分布與巖相特征判斷，川南—川東—川東北深坳陷區(qū)為優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)，也是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)最有利區(qū)，觀音橋段缺失區(qū)因缺失優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，為頁(yè)巖氣勘探風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，觀音橋段泥灰?guī)r相區(qū)為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層相對(duì)較薄的復(fù)雜巖相分布區(qū)，勘探前景界于前兩者之間。

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（編輯黃昌武）

Guanyinqiao Member lithofacies of the Upper Ordovician Wufeng Formation around the Sichuan Basin and the significance to shale gas plays, SW China

WANG Yuman, DONG Dazhong, HUANG Jinliang, LI Xinjing, WANG Shufang
(PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China)

Abstract:The stratigraphic distribution and lithofacies features of the Guanyinqiao Member of the Upper Ordovician Wufeng Formation around the Sichuan Basin were studied based on the data of drilling, outcrops, rock minerals, geochemistry and logging. The stratigraphic distribution of the Guanyinqiao Member is generally dominated by sea-level variation. This formation is in conformable contact with the overlying and underlying formations inside and locally outside the basin and is locally lost outside the basin. The Guanyinqiao Member is usually composed of deep-water siliceous shale and calcareous and siliceous shale facies, similar to those overlying and underlying lithologies inside the basin; and composed of shallow marl facies or lost, greatly different from the surrounding lithologies in the conformable area outside the basin. The study confirmed that the lithofacies of the Guanyinqiao Member is of great significance to the identification of the reservoir properties of the Wufeng and Longmaxi formations shale gas and to the selection of shale gas. The exploration and development of shale gas is promising in the depressions in the south, east and northeast of the Sichuan Basin, where good reservoirs are developed. The zone where the Guanyinqiao Member is lost has no “sweet spot” formation and is risky in exploring shale gas. The reservoir quality and exploration prospect of the Guanyinqiao Member marl zones are between the two zones mentioned above.

Key words:Sichuan Basin; shale reservoir; Upper Ordovician Wufeng Formation; stratigraphic distribution; lithofacies feature; sedimentary environment; shale gas prospect area

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目（2013CB228001）；國(guó)家頁(yè)巖氣重大專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX05018-001）

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-0747(2016)01-0042-09

DOI:10.11698/PED.2016.01.05

第一作者簡(jiǎn)介：王玉滿(mǎn)(1968-)，男，湖北荊門(mén)人，博士，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院高級(jí)工程師，主要從事沉積儲(chǔ)集層與非常規(guī)油氣地質(zhì)研究工作。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心，郵政編碼：100083。E-mail：wangyuman@petrochina.com.cn

收稿日期：2014-12-15修回日期：2015-04-17