川東北普光地區(qū)二疊系茅口組古地貌恢復(fù)研究

占小剛，趙俊省，歐陽甜子，張亞琴，王獻(xiàn)勇

（1.中國石化中原油田物探研究院，鄭州 450000；2.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000）

川東北普光地區(qū)二疊系茅口組古地貌恢復(fù)研究

占小剛1，趙俊省1，歐陽甜子1，張亞琴2，王獻(xiàn)勇1

（1.中國石化中原油田物探研究院，鄭州 450000；2.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000）

四川盆地普光地區(qū)二疊系茅口組為海相碳酸鹽開闊臺(tái)地沉積，已鉆井資料揭示該層系具有良好的油氣勘探潛力。古地貌特征分析是預(yù)測儲(chǔ)層有利發(fā)育區(qū)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，分析原始地形對(duì)沉積和成巖過程中的控制作用，以及在油氣成藏過程中所產(chǎn)生的作用，為預(yù)測勘探有利區(qū)提供依據(jù)。本研究結(jié)合茅口組地層單井沉積相特征，運(yùn)用地層傾角校正求取地層真實(shí)殘余厚度，選用殘余厚度法開展古地貌恢復(fù)研究，按照巖溶洼地、巖溶斜坡及巖溶高地三種二級(jí)古地貌單元刻畫出茅口組古地貌特征。

茅口組；殘余厚度法；古地貌；川東北

1 地質(zhì)背景

普光地區(qū)位于四川盆地東北部，川東斷褶帶與川中隆起帶北東端交界處。四川盆地震旦紀(jì)至晚三疊世期間經(jīng)歷了兩大構(gòu)造旋回的從伸展到擠壓的4次變化：前震旦紀(jì)至早奧陶世以伸展運(yùn)動(dòng)為主，中奧陶世至志留紀(jì)以擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為主，泥盆紀(jì)至早三疊世以伸展運(yùn)動(dòng)為主，中晚三疊世構(gòu)造擠壓回返。期間，四川盆地經(jīng)歷了5次有利于風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層發(fā)育的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中石炭紀(jì)末期的云南運(yùn)動(dòng)發(fā)生大規(guī)模侵蝕作用，致使沉積基底基本被夷為平地，導(dǎo)致盆地中西部石炭系剝蝕殆盡，并形成了盆地東部殘余石炭系黃龍組的幾十米厚的地層；其后早二疊世的海侵，沉積了二疊系下統(tǒng)梁山-棲霞組海相碳酸鹽巖，此時(shí)期四川盆地整體表現(xiàn)為開闊臺(tái)地環(huán)境，其地層厚度相差不大，隨后繼續(xù)接受茅口組沉積，總體也為開闊臺(tái)地環(huán)境，早二疊世末的東吳運(yùn)動(dòng)控制了茅口組古巖溶儲(chǔ)層的分布，該期構(gòu)造抬升作用導(dǎo)致茅口組灰?guī)r暴露地表，受大氣淡水溶蝕淋濾作用，形成大量溶蝕孔洞和溶蝕縫，使之成為油氣的有效儲(chǔ)層。

2 古地貌恢復(fù)方法原理

現(xiàn)階段開展巖溶古地貌研究的方法較多，如地球物理法、印模法、殘余厚度法、層序地層學(xué)方法和沉積學(xué)方法等。其中殘余厚度法古地貌研究的原理是視所研究地層剝蝕前的原始沉積厚度變化不大，選擇該地層下部某一標(biāo)志層作為等時(shí)基準(zhǔn)面，以該基準(zhǔn)面與待恢復(fù)古地貌的頂界面之間的殘余厚度大小來表征古地貌的形態(tài)，一般認(rèn)為：古地貌較高，水體較淺，地層抬升過程中易暴露于地表，剝蝕嚴(yán)重，地層殘余厚度就較?。环粗?，古地貌較低，水體較深，地層不易暴露地表，剝蝕作用影響較小，地層殘余厚度較厚。應(yīng)用前提是要確定等時(shí)基準(zhǔn)面及明確地層的原始沉積厚度較為均一、分層數(shù)據(jù)可靠。川東北石炭系地層在云南運(yùn)動(dòng)中剝蝕殆盡，致使沉積基底基本被夷為平地；二疊世的海侵沉積了下伏地層棲霞組開闊臺(tái)地環(huán)境的碳酸鹽巖，地層厚度相差不大，可將棲霞組頂界面作為一個(gè)相對(duì)等時(shí)界面，隨后繼續(xù)接受開闊臺(tái)地環(huán)境的茅口組沉積，茅口組地層厚度變化不大，所以普光地區(qū)茅口組地層具備使用殘余厚度法恢復(fù)古地貌的條件。

3 真實(shí)殘余厚度

普光地區(qū)海相地層發(fā)育多個(gè)北東向及部分北西向的背沖、對(duì)沖構(gòu)造單元。呈現(xiàn)出隆凹相間的構(gòu)造格局，表現(xiàn)為隆起幅度大、變化快，地層傾角大。目前一般傳統(tǒng)地層厚度計(jì)算方法是深度域內(nèi)上下兩地層深度值按照相同的線道號(hào)相減，所獲得的差值為地層視厚度，即上下兩地層之間鉛垂方向的厚度。這種方法求取的地層殘余厚度是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后地層發(fā)生形變后的結(jié)果，與真實(shí)的地層殘余厚度存在一定誤差，特別是在地層傾角較大的構(gòu)造帶附近，這個(gè)誤差較明顯。所以必須經(jīng)過傾角校正求取地層真實(shí)殘余厚度。地層真厚度應(yīng)該是垂直于兩地層界面的地層厚度，這種結(jié)果可以看做是地層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形變之前地層殘余的真實(shí)厚度。而地層視厚度與地層真厚度從幾何學(xué)上存在如下的關(guān)系：

以地層視厚度為斜邊H，地層真厚度為直角邊T，以茅口組地層底界傾角A為夾角的直角三角形（圖1），即：T=H ×CosA

從該公式可以看出在地層傾角較小的區(qū)域，視厚度近似于地層真厚度，但是(加)對(duì)于地層傾角較大的區(qū)域，地層視厚度與地層真厚度有較大的誤差，對(duì)于沉積環(huán)境、古地貌特征研究的準(zhǔn)確性會(huì)產(chǎn)生較大的影響。鑒于本工區(qū)茅口組的高陡構(gòu)造特征，本次研究利用地震解釋數(shù)據(jù)中茅口組底界傾角屬性和地層視厚度，通過傾角校正獲取真實(shí)的地層殘余厚度，以消除構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的地層形變對(duì)古地貌恢復(fù)研究的影響。

圖1　視厚度與真厚度關(guān)系示意圖

4 古地貌單元?jiǎng)澐?/h2>

根據(jù)基準(zhǔn)面與侵蝕面之間的殘余厚度關(guān)系分析古地貌形態(tài)：當(dāng)?shù)貙託堄嗪穸容^小時(shí)，為相對(duì)巖溶高地形；當(dāng)?shù)貙託堄嗪穸容^大時(shí)，為相對(duì)巖溶洼地形。為了精細(xì)勾繪目的層段巖溶古地貌形態(tài)，根據(jù)求得的地層厚度范圍劃分次級(jí)地貌單元類型，本次從薄到厚劃分為3類二級(jí)地貌單元，即巖溶高地、巖溶斜坡、巖溶洼地。如何確定殘余厚度范圍門限值作為本次二級(jí)古地貌單元?jiǎng)澐值臉?biāo)準(zhǔn)呢？普光地區(qū)有多口井鉆穿茅口組地層，錄井巖性確定的單井相對(duì)比可以初步確定沉積時(shí)期的各井所處位置的相對(duì)水體深淺，依據(jù)各井茅口組殘余厚度及單井相的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以確定古地貌二級(jí)單元?jiǎng)澐值牡貙託堄嗪穸确秶T限值。表1為區(qū)內(nèi)部分井單井相劃分及地層厚度統(tǒng)計(jì)情況。

從圖2A可以看出，普光地區(qū)茅口組殘余厚度范圍為80~280m，取W1井和W2井中間值為劃分巖溶高地與巖溶斜坡的門限值，取W4與W7井的中間值為劃分巖溶斜坡與巖溶洼地的門限值，最終確定厚度小于136m劃定為巖溶高地；136~182m為巖溶斜坡，大于182m為巖溶洼地，據(jù)此劃分出普光地區(qū)茅口組古地貌二級(jí)單元分布圖（如圖2B）。

表1　普光地區(qū)茅口組單井古地貌劃分統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

以上通過對(duì)普光地區(qū)茅口組古地貌恢復(fù)研究，可以得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1）普光地區(qū)茅口組地層具備使用殘余厚度法恢復(fù)古地貌的條件。

2）通過地層傾角校正求取真實(shí)殘余厚度，能夠有效消除地層形變?cè)跉堄嗪穸确ü诺孛不謴?fù)研究中的影響，提高古地貌恢復(fù)精度。

3）古地貌恢復(fù)研究目前大都停留在定性階段，沉積記錄資料越多則古地貌恢復(fù)的結(jié)果越精準(zhǔn)，通過地震數(shù)據(jù)可以獲得地層殘余厚度平面分布特征，同時(shí)建立地層殘余厚度與地層單井相的關(guān)系，確定地層厚度范圍門檻值來劃分二級(jí)古地貌單元是可靠的。

4）從古地貌分析來看，該工區(qū)西北部處于相對(duì)古地貌地勢高位，水體較淺，有利于儲(chǔ)層的發(fā)育，是茅口組地層勘探的有利區(qū)帶。

圖2　普光某區(qū)茅口組殘余厚度圖（A）古地貌二級(jí)單元?jiǎng)澐謭D（B）

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Paleogeomorphic Reconstruction in the Permian Maokou Age in the Puguang Area, Northeast Sichuan

ZHAN Xiao-gang1ZHAO Jun-sheng1OUYANG Tian-zi1

ZHANG Ya-qin2WANG Xian-yong1

(1-Geophysical Research Institute, Zhongyuan Oilfield, SINOPEC, Zhengzhou 450000; 2-No.4

Construction Company, China Petroleum Pipeline Bureau, Langfang, Hebei 065000)

The Permian Maokou Formation in the Puguang area, Sichuan basin is a marine carbonate formation as an open-platform deposition. The drilling data reveal its good hydrocarbon exploration potentiality. Ancient geomorphology research is the basis of reservoir prediction. This paper deals with the paleogeogmorphic reconstruction of karst depression, karst slope and karst upland in the Permian Maokou Age in the Puguang Area.

Maokou Formation; residual thickness; paleogeomorphology; Northeast Sichuan

P534

A

1006-0995（2016）02-0210-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.007

2015-12-03

占小剛（1983-），男，湖北浠水人，工學(xué)學(xué)士，工程師，研究方向：綜合地質(zhì)研究