川東北龍會場-鐵山地區(qū)飛仙關(guān)組層序地層劃分

李　凱

(貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽 550000)

川東北龍會場-鐵山地區(qū)飛仙關(guān)組層序地層劃分

李凱

(貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽 550000)

摘要：川東北龍會場—鐵山地區(qū)在飛仙關(guān)期飛二段發(fā)生相變，導(dǎo)致T1f1～T1f3地層不易對比劃分，前人劃分層序標(biāo)準(zhǔn)不一，致使無法精細(xì)刻畫沉積相展布范圍。運(yùn)用層序地層學(xué)的理論，以最大海泛面為依據(jù)，確定長興組和飛仙關(guān)組的分層界面，以沉積旋回為表示方法，從巖性、電性上進(jìn)行對比，將飛仙關(guān)組從下至上劃分為5個沉積旋回，并建立地層層序格架進(jìn)行對比分析，在等時單元內(nèi)對沉積相帶進(jìn)行精細(xì)刻劃，為正確認(rèn)識有利微相在等時格架內(nèi)的縱橫向分布奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：川東北；龍會場—鐵山地區(qū)；飛仙關(guān)組；層序地層；沉積旋回；沉積相

1區(qū)域概況

龍會場—鐵山區(qū)塊處于四川省達(dá)縣和渠縣境內(nèi)，屬于川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)雙石廟構(gòu)造群，西有龍崗氣田，東鄰雙家壩氣田(圖1)，沉積分區(qū)隸屬于長興中晚期-飛仙關(guān)早期發(fā)育于上揚(yáng)子臺地北緣的開江-梁平海槽西側(cè)[1-2]。

圖1　研究區(qū)位置圖

2飛仙關(guān)組頂?shù)捉缑?/p>

研究表明[3-6]，研究區(qū)飛仙關(guān)組頂界是一個二級層序的Ⅱ型層序界面。飛仙關(guān)組是相對海平面上升速率由快速到緩慢的過程中形成的高水位體系域沉積，總體為一向上變淺的沉積序列。

2.1飛仙關(guān)組頂界

飛仙關(guān)組飛四段和嘉陵江組之間為一層序界面，飛四晚期沉積作用發(fā)生在海平面加速下降的過程中，形成向上變淺、間歇暴露和有強(qiáng)蒸發(fā)的潮坪沉積，巖性由紫紅色-褐灰色的泥巖、泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)泥巖、云質(zhì)灰?guī)r夾膏巖組成，富含黃褐色、紫紅色泥頁巖。飛四段沉積期由于海平面的急劇下降，全區(qū)演變?yōu)檎舭l(fā)-潮坪環(huán)境，部分沉積物出露水面，沉積物間歇暴露，受大氣淡水作用，形成了規(guī)模大小不一的溶蝕孔隙，局部還發(fā)生了選擇性白云巖化，具有典型的暴露面的沉積特點。界面之上的嘉陵江組，早期海平面緩慢上升，為開闊臺地或局限臺地沉積，發(fā)育中-厚層泥晶灰?guī)r、泥晶砂屑灰?guī)r，白云巖和膏巖。通常飛仙關(guān)組頂部電測曲線自然伽馬比嘉陵江組高、電阻率較嘉陵江組低，高自然伽馬、低電阻率的特征在各井之間較易識別和對比，據(jù)此容易確定飛仙關(guān)組的頂界。

2.2飛仙關(guān)組與長興組的分界面

從目前的資料來看，研究區(qū)飛仙關(guān)組與其下伏的上二疊統(tǒng)長興組為整合接觸，二者之間的沉積過程是連續(xù)的，層序地層研究表明，二者之間為一最大海泛面。飛仙關(guān)組底部一般為薄層狀鈣質(zhì)泥巖或泥灰?guī)r，顏色較淺，在野外風(fēng)化后常呈淺灰、灰白色，不含硅質(zhì)結(jié)核；長興組頂部為深灰色含燧石結(jié)核生物泥晶灰?guī)r或深灰色灰?guī)r、礁灰?guī)r(云巖)層較厚，一般富含二疊紀(jì)生物化石，常見有硅質(zhì)結(jié)核，二者在野外較易區(qū)分。

3飛仙關(guān)組內(nèi)部層序劃分與對比

根據(jù)區(qū)域沉積背景、野外剖面調(diào)查、井下巖心觀察，結(jié)合前人的研究成果[5-9,12-16]，根據(jù)層序地層學(xué)的理論和方法[11]，以識別相對海平面的升降變化為基礎(chǔ)，以沉積旋回為表示方法，通過研究區(qū)內(nèi)典型井與地面資料的仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)和鄰區(qū)飛仙關(guān)組碳酸鹽巖地層中的泥質(zhì)變化有一定規(guī)律可循，主要表現(xiàn)在自然伽馬、電阻率及聲波時差曲線上，據(jù)此對各井的層序變化從巖性、電性上進(jìn)行詳細(xì)對比，并結(jié)合勘探需要，將在目前資料條件下可進(jìn)行區(qū)域橫向?qū)Ρ鹊膶有蚪缇€識別出來，最終將飛仙關(guān)組從下至上劃分為5個沉積旋回(即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ旋回)。

3.1飛仙關(guān)組內(nèi)部各層序劃分標(biāo)志

3.1.1Ⅰ旋回(飛一段下部)和Ⅱ旋回(飛一中上部)的界面

這一界面為三級層序界面，在飛一段發(fā)育厚層狀泥灰?guī)r、泥巖等，電測曲線上體現(xiàn)高自然伽馬段，代表高水位體系域，與長興組頂部海進(jìn)期的含硅質(zhì)灰?guī)r、生物灰?guī)r共同組成完整的層序，之后的塊狀高阻低伽馬段是飛一段第一個層序的海進(jìn)體系域，以含泥質(zhì)灰?guī)r、含鮞?；?guī)r為主(圖2)。

圖2　鐵山13井Ⅰ、Ⅱ旋回巖性、電性對比

Ⅰ旋回在底部為高伽馬低電阻率段，其伽馬值在飛仙關(guān)組內(nèi)部最高(除飛四段)，向上伽馬值明顯降低，電阻率增高，頂部一般以高伽馬或略高伽馬、低電阻率段結(jié)束。頂部高伽馬段較薄。Ⅱ旋回下部總體為低伽馬高電阻率段，向上伽馬值逐漸增高，電阻率降低，頂部以高伽馬或略高伽馬、低電阻率段結(jié)束。

Ⅰ旋回底部為泥灰?guī)r、泥巖，向上泥質(zhì)含量降低，上部可發(fā)育鮞?；?guī)r，厚度較薄，頂部一般以泥晶灰?guī)r、泥晶云巖結(jié)束，個別井在旋回頂部見藻灰?guī)r及石膏。Ⅱ旋回巖性特征：中下部鮞粒灰?guī)r發(fā)育，部分井見鮞粒云巖，鮞粒巖中偶見薄層的泥巖或泥晶云巖。頂部通常為一套薄層泥晶灰?guī)r、泥晶含云質(zhì)灰?guī)r組合，部分井見泥晶云巖，個別井見石膏。

3.1.2Ⅱ旋回(飛一)和Ⅲ旋回(飛二)之間的界面

Ⅲ旋回是三級層序的高位體系域，與Ⅱ旋回組成一個完整的層序。與傳統(tǒng)巖性四分相比Ⅲ旋回相當(dāng)于飛二段。Ⅲ旋回下部總體為低伽馬高電阻率段，向上伽馬值明顯增高，電阻率降低，上部為高伽馬、低電阻率段，部分井可見尖高伽馬段。中下部鮞?；?guī)r發(fā)育，部分井見鮞粒云巖，上部-頂部為一套薄層泥晶灰?guī)r、泥粉晶云巖組合(圖3)。

圖3　龍會5井Ⅱ、Ⅲ旋回巖性電性對比

3.1.3Ⅲ旋回(飛二段)與Ⅳ旋回(飛三段中上部)界面

飛二段與飛三段巖性差異較為顯著，飛二段以紫紅色泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥頁巖為主,飛三段底部為灰色泥質(zhì)泥晶灰?guī)r。飛二段頂部與飛三段下部巖石顏色差異明顯，這主要是由于飛二期海平面緩慢下降，晚期沉積物暴露，至飛三早期，海平面快速上升，發(fā)生沉積作用。飛二和飛三期是一個海平面逐漸升高的過程，是一個相轉(zhuǎn)換面，屬典型層序界面。

Ⅳ旋回中下部為低伽馬高電阻率段，向上伽馬值逐漸增高，上部至頂部通常為高伽馬、低電阻率段，可見1～2個尖高伽馬段，橫向可以進(jìn)行追蹤對比。通常下部可見鮞?；?guī)r，但厚度減薄，上部通常為一套薄層泥晶灰?guī)r、泥粉晶云巖組合，泥粉晶云巖較為發(fā)育。

3.1.4Ⅳ(飛三段中下部)與Ⅴ旋回(飛三～飛四段)的界面

Ⅴ旋回中下部為略低伽馬段，中上部至頂部為高伽馬、低電阻率段(相當(dāng)于飛四段)。下部偶見鮞?；?guī)r，厚度薄，其上為一套薄層泥晶云巖、泥灰?guī)r、泥巖及石膏組合，橫向分布穩(wěn)定。Ⅳ旋回與Ⅴ旋回分層界面較為明顯，飛四晚期海平面加速下降，沉積環(huán)境逐漸趨于蒸發(fā)環(huán)境，巖性巖性由黃灰色-褐灰色的泥巖、泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)泥巖、云質(zhì)灰?guī)r夾膏巖組成，富含黃褐色和紫紅色泥頁巖，干裂淺水暴露構(gòu)造十分常見(圖4)。

圖4　鐵山5井Ⅳ、Ⅴ旋回巖性電性對比

3.2飛仙關(guān)組內(nèi)部各層序劃分與對比結(jié)果

從研究區(qū)所在的海槽西側(cè)的勘探實際來看，原T1f1～T1f4的劃分已很難為鮞粒巖及儲層的分布研究提供一個合理的時間標(biāo)準(zhǔn)。由于川東北部飛仙關(guān)期經(jīng)歷了一個臺地增生、海槽退縮消亡的過程，相帶的展布是在不斷的演化，建立在巖性變化基礎(chǔ)之上的地層對比劃分在區(qū)域上往往不具有等時的意義。因為在沉積相帶不斷演化遷移的情況下，根據(jù)同時異相和相帶穿時的原則，在同一時間界線下，平面上通常存在不同的巖相組合，而在剖面上，相同的巖相組合常常是穿越時間界線的。

從目前對鐵山東部地區(qū)的研究來看，飛仙關(guān)組內(nèi)部包含了若干個向上變淺的準(zhǔn)層序組，旋回特征明顯，主要從巖性、電性上對各井的層序變化進(jìn)行詳細(xì)對比，將飛仙關(guān)組從下至上劃分為5個次級旋回。目前所劃分的次級旋回基本上與區(qū)域海平面升降相對應(yīng)，具有等時的意義，且從飛仙關(guān)組內(nèi)部各層序劃分與對比的結(jié)果來看，無論是從厚度，還是從巖性上看均呈現(xiàn)變化，對比效果比傳統(tǒng)的劃分效果好。

4飛仙關(guān)組沉積相展布

4. 1飛仙關(guān)組沉積相平面展布

本次研究采用馮增昭單因素分析多因素綜合作圖法[14]，在建立顆粒巖的測井-地質(zhì)解釋模型的基礎(chǔ)上，對區(qū)內(nèi)的已鉆探井和開發(fā)井進(jìn)行了精細(xì)的巖性解釋；以沉積旋回為單位，統(tǒng)計顆粒巖厚度與地層厚度的比例，編制了飛仙關(guān)組旋回Ⅰ～Ⅴ的地層厚度、顆粒巖分布平面圖，然后疊加各巖相圖趨勢形態(tài)特征，綜合分析判斷鮞粒灘的分布形態(tài)。

根據(jù)各旋回顆粒灘平面展布圖分析：Ⅰ旋回碳酸鹽臺地初具雛形，分布范圍相對狹小，海槽分布范圍較大，臺緣鮞粒灘開始發(fā)育；Ⅱ旋回海槽邊界向北東遷移，臺緣鮞粒灘大面積發(fā)育，橫向分布較廣；Ⅲ旋回時期經(jīng)歷了一次海平面略有上升又迅速下降，海槽向北東遷移出了研究區(qū)范圍，研究區(qū)內(nèi)臺緣鮞粒灘沿Ⅱ旋回繼承性發(fā)育分布，分布范圍更廣；Ⅳ旋回時期研究區(qū)大部分為開闊臺地環(huán)境，臺內(nèi)鮞粒灘發(fā)育且達(dá)鼎盛階段，臺內(nèi)鮞粒灘分布廣泛，主要分布在鐵山南、鐵山北以及龍會場部分區(qū)域，單層厚度變薄，非均質(zhì)強(qiáng)。Ⅴ旋回階段沉積環(huán)境略有加深又迅速變淺，區(qū)內(nèi)幾乎全為開闊臺地和蒸發(fā)-局限環(huán)境，基本無鮞粒巖類分布。

4.2飛仙關(guān)組沉積相縱向展布

飛仙關(guān)組沉積相自下而上，整體特征顯示水體變淺，呈斜坡-臺地邊緣-開闊臺地-蒸發(fā)局限臺地趨勢變化。內(nèi)部含有若干個向上變淺的相序變化，旋回特征明顯，臺地邊緣鮞?；?guī)r最發(fā)育，為強(qiáng)沉積水動力環(huán)境，在臺內(nèi)則發(fā)育較弱，且沉積水動力也較弱。飛仙關(guān)頂部為填平補(bǔ)齊時期，飛四段發(fā)育一套混積潮坪沉積；有利儲集相帶——臺緣鮞粒灘及臺內(nèi)鮞粒灘主要分布于Ⅱ、Ⅲ旋回。

縱觀研究區(qū)整個飛仙關(guān)組沉積環(huán)境演化，在總體向上變淺的旋回中又經(jīng)歷了若干次由于海平面頻繁升降所引起的次級旋回，臺地不斷加積增生、海槽退縮消亡。區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境呈現(xiàn)出在平面上不斷遷移，縱向上重復(fù)疊置的特征。除Ⅴ旋回上部外，其余各旋回頂部變淺層序所發(fā)育的泥晶云巖與膏質(zhì)云巖(灰?guī)r)組合明顯變薄或消失，偶見鮞粒灘穿時遷移。

5結(jié)論

(1)以層序地層學(xué)的理論和方法為指導(dǎo)，以識別海平面的相對升降變化為基礎(chǔ)，以沉積旋回為表示方法，運(yùn)用最大海泛面為劃分依據(jù)，依據(jù)巖性和電性的詳細(xì)對比將飛仙關(guān)組從下至上劃分為5個沉積旋回，并建立地層層序格架。

(2)飛仙關(guān)組是海平面相對上升速率由快速到緩慢的過程中形成的高水位體系域沉積，總體為一向上變淺的沉積序列。飛仙關(guān)組內(nèi)部包含了若干個向上變淺的沉積旋回，從內(nèi)部各層序劃分與對比的結(jié)果來看，無論是從厚度，還是從巖性上看變化都較為明顯，對比效果較好。

(3)飛仙關(guān)組臺緣鮞粒壩相是鮞灘儲層最有利的儲集微相類型，臺內(nèi)鮞粒灘次之，前者多集中發(fā)育在Ⅱ、Ⅲ旋回，單層厚度較大，橫向連續(xù)性較好。飛仙關(guān)組沉積相自下而上，整體特征顯示水體變淺，內(nèi)部含有若干個向上變淺的相序變化，旋回特征明顯，有利儲集相帶——臺緣鮞粒灘及臺內(nèi)鮞粒灘主要分布于Ⅱ、Ⅲ旋回。

(4)整個飛仙關(guān)組沉積環(huán)境演化，在總體向上變淺的旋回中又經(jīng)歷了若干次由于海平面頻繁升降所引起的次級旋回，臺地不斷加積增生、海槽退縮消亡。區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境呈現(xiàn)出在平面上不斷遷移，縱向上重復(fù)疊置的特征。

參考文獻(xiàn)

[1]王興志,張帆,馬青，等.四川盆地東部晚二疊世一早三疊世飛仙關(guān)期礁、灘特征與海平面變化[J].沉積學(xué)報.2002,20(2):249-254.

[2]馬永生,牟傳龍,譚欽銀,等.關(guān)于開江-梁平海槽的認(rèn)識[J].石油與天然氣地質(zhì),2006,27(3): 326-331.

[3]牟傳龍,吳應(yīng)林.中國南方三疊紀(jì)層序地層及海平面變化[J].巖相古地理，1991,(2):12-20.

[4]殷鴻福,童金南,丁梅華.楊子區(qū)晚二疊世-中三疊世海平面變化[J].中國地質(zhì)大大學(xué)學(xué)報，1994,19(5):627-631.

[5]趙安坤,周文,趙冠軍，等,四川盆地北部下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組儲層控制因素[J].石油地質(zhì)與工程, 2012，25(4):19-24.

[6]魏國齊,謝增業(yè),劉滿倉，等.四川盆地長興組-飛仙關(guān)組有利儲集相帶[J].天然氣工業(yè)，2009，(9)：21-25.

[7]劉殊,唐建明.川東北長興組-飛仙關(guān)組灘礁相儲層預(yù)測[J].石油與天然氣地質(zhì),2006,27(3):332-341.

[8]夏宏泉,楊華斌.川東北飛仙關(guān)組鮞灘儲層測井預(yù)測[J].天然氣工業(yè)，2001,21(1):57-61.

[9]鄭榮才,羅平.川東北地區(qū)飛仙關(guān)組層序-巖相古地理特征和鮞灘預(yù)測[J].沉積學(xué)報，2009,27(1):1-4.

[10]鐘怡江,陳洪德.川東北地區(qū)長興期-飛仙關(guān)期沉積體系分析[J].石油物探，2010,49(5):522-531.

[11]Vail P R.Audemard F,Bowman SA,et al.The stratigraphic signatures of tectonics eustasy and sedimentology overview[C].BerlinHeidelberg: Springer-Verlag,1991：617-659.

[12]陳琪，胡文瑄，李慶，等.川東北盤龍洞長興組-飛仙關(guān)組白云巖化特征及成因[J].石油與天然氣地質(zhì)，2012，33(1)：84-93.

[13]馮增昭.單因素分析多因素綜合作圖法-定量巖相古地理重建[J].古地理學(xué)報,2004,6(1):3-6.

[14]王一剛,洪海濤,夏茂龍,等.四川盆地及鄰區(qū)上二疊統(tǒng)下三疊統(tǒng)海槽的深水沉積特征[J].石油與天然氣地質(zhì)，2006, 27(5): 702- 714.

[15]王正和,郭彤樓,譚欽銀,等.四川盆地東北部長興組-飛仙關(guān)組各沉積相帶儲層特征[J].石油與天然氣地質(zhì)，2011,32(1):56-63.

[16]康少偉,劉宏,羅冰，等.江興福川東北鐵山-黃泥塘地區(qū)飛仙關(guān)組鮞灘沉積特征及分布規(guī)律[J].石油地質(zhì)與工程，2012, 26(5):20-24.

編輯：吳官生

文章編號：1673-8217(2016)02-0005-04

收稿日期：2015-12-28

作者簡介：李凱，碩士，1986年生，2014年畢業(yè)于西南石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事非常規(guī)油氣地質(zhì)研究工作。

中圖分類號：TE111.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A