四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積模式新認識

楊 威 魏國齊 謝武仁 劉滿倉 金 惠 曾富英 蘇 楠孫 愛 沈玨紅 馬石玉

中國石油勘探開發(fā)研究院

近年來，四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組天然氣勘探取得重要進展，獲得天然氣地質(zhì)儲量超過5 000× 108m3[1-5]。已發(fā)現(xiàn)的龍王廟組氣藏主要富集于川中地區(qū)顆粒灘中。因此，做好巖相古地理研究和顆粒灘分布預測是提高該領(lǐng)域勘探成功率的關(guān)鍵。前人對四川盆地龍王廟組沉積體系、巖相古地理、勘探潛力和方向做過大量的研究工作，取得了一系列研究成果[6-13]。在區(qū)域上，劉寶珺等[14]研究了寒武紀巖相古地理，初步弄清了沉積相類型及其分布。沉積體系模式和顆粒灘分布研究是近年學術(shù)界的熱點[10,13]，由于資料的限制和重點研究工區(qū)的不同，不少學者在不同時期提出了不同的觀點：①提出龍王廟組為碳酸鹽巖緩坡雙顆粒灘沉積，建立了有別于傳統(tǒng)的鑲邊臺地和緩坡沉積的碳酸鹽巖緩坡雙顆粒灘型沉積模式[13]；②提出龍王廟期為碳酸鹽巖臺地—斜坡—盆地沉積體系，主要沉積相類型有混積潮坪、局限蒸發(fā)臺地、半局限—局限臺地和臺地邊緣[10]。本文基于前人的認識和研究成果，應(yīng)用30多條野外露頭剖面、盆地范圍內(nèi)60多口鉆井資料和大量地震資料，對四川盆地及鄰區(qū)龍王廟組沉積相、沉積體系模式、灘體分布、灘體發(fā)育的主控因素等進行了系統(tǒng)分析，編制巖相古地理圖，建立龍王廟組“三灘”沉積模式，預測3條灘帶的分布范圍，分析3條灘帶的發(fā)育特征與主控因素等，提出臺地邊緣顆粒灘帶勘探程度低，可作為下一步重要的天然氣勘探領(lǐng)域。針對龍王廟組“三灘”沉積模式和顆粒灘帶分布的認識，對于古老地層的沉積體系研究具有重要的理論意義；同時顆粒灘分布預測，有助于拓展龍王廟組顆粒灘的勘探領(lǐng)域，具有較強的實踐意義。

1 沉積相類型和特征

早寒武世龍王廟期，四川盆地及周緣主要受川西邊緣海盆、松潘—瀘定—康滇古陸與南秦嶺被動陸緣、湘桂被動陸緣聯(lián)合控制[15]。四川盆地整體表現(xiàn)為西高東低的古地貌格局，西部發(fā)育古陸、川中發(fā)育高石梯—磨溪古隆起[16]，川東地區(qū)發(fā)育臺內(nèi)洼地[17]。作者通過野外露頭、鉆井、地震和測井等資料的綜合研究，認為四川盆地龍王廟期呈現(xiàn)碳酸鹽巖鑲邊臺地的古地理格局，由西向東發(fā)育混積潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣和斜坡等沉積相。

1.1 混積潮坪相

研究區(qū)混積潮坪相巖石類型主要為砂質(zhì)云巖，并夾白云質(zhì)砂巖、白云質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖薄層。目前僅殘存于川西北地區(qū)、川西南地區(qū)，如川西北地區(qū)天星1井、龍?zhí)?井和川西南地區(qū)滎經(jīng)縣白井溝、轎頂山剖面，在龍?zhí)?井中表現(xiàn)為白云質(zhì)砂巖（圖1-a）。由于加里東運動的影響，川西地區(qū)龍王廟組剝蝕嚴重，殘余厚度很薄，如滎經(jīng)縣白井溝、轎頂山剖面的灰色砂泥質(zhì)云巖厚度分別為13 m和23 m。從現(xiàn)有的資料來看，其陸源碎屑分布表現(xiàn)為近岸區(qū)含量較高，遠岸區(qū)含量變低，并主要為含砂、含泥的碳酸鹽巖。陸源碎屑的來源可能與龍王廟期海侵上超過程中侵蝕下伏下寒武統(tǒng)滄浪鋪組碎屑巖，并經(jīng)風暴回流、沿岸流搬運而進入海域有關(guān)。在部分地區(qū)有海侵上超不整合的證據(jù)[4]。

圖1 典型沉積相巖性照片圖

1.2 局限臺地相

研究區(qū)局限臺地相巖石類型主要為顆粒、殘余顆粒、糞球粒云巖和中—細晶、細—粉晶以及泥粒、粒泥云巖。露頭剖面和鉆井巖心的宏觀面貌均遭受強烈生物擾動，并普遍發(fā)育蜂窩狀溶蝕孔洞。局部見斜層理與交錯層理，推測沉積水體介于平均高潮面與正常天氣浪基面之間，沉積物遭受強烈的潮汐、波浪頻繁作用形成相對高能帶和相對低能帶，根據(jù)其古地貌水體能量、沉積巖性特征，發(fā)現(xiàn)有臺內(nèi)灘、潟湖和云坪3類亞相。

1.2.1 臺內(nèi)灘亞相

巖石類型主要為灰色—深灰色薄—中層中—細晶、細—粉晶殘余顆?！S球粒云巖。其發(fā)育于局限臺地內(nèi)古地貌相對高地，沉積水體能量較高，受潮汐和波浪作用的影響，沉積多種顆粒，如砂屑、礫屑和鮞粒等，形成鮞粒灘、砂屑灘、砂礫屑灘和生屑灘等微相。臺內(nèi)灘生物組合為棘皮類、瓣鰓類、介形蟲等，發(fā)育交錯層理、沖刷面、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造。如磨溪53井龍王廟組厚110 m，其中臺內(nèi)灘厚約45 m，巖性主要為中晶砂屑云巖（圖1-b）；高石6井龍王廟組厚100 m，其上部顆粒灘亞相厚約40 m，主要為顆粒云巖（圖2）。

圖2 四川盆地龍王廟組沉積相柱狀圖

1.2.2 云坪亞相

云坪亞相巖石類型主要為紫紅色、紅褐色、褐灰色、灰色泥巖、泥云巖、泥晶云巖、含泥質(zhì)條帶的泥晶—粉晶云巖、砂屑云巖及藻云巖。其位于局限臺地內(nèi)古地貌相對較低，沉積環(huán)境相對閉塞、水體能量低、海水鹽度較高，沉積動力以潮汐作用為主。如磨溪12井龍王廟組為深灰色瘤狀云巖、泥晶或粉屑云巖夾泥質(zhì)條帶（圖1-c）；高石6井龍王廟組下部云坪亞相厚約45 m，主要為泥粉晶云巖夾泥質(zhì)條帶（圖2）。

云坪亞相與臺內(nèi)灘亞相常相鄰伴生，在磨溪地區(qū)常見。在地震剖面上特征明顯，臺內(nèi)灘表現(xiàn)為典型的“亮點”特征，云坪表現(xiàn)為空白—弱反射地震相特征，其發(fā)育為相間排列（圖3），說明顆粒灘體之間為云坪亞相。

1.2.3 潟湖亞相

潟湖亞相巖石類型主要為膏鹽巖、白云質(zhì)膏巖、膏質(zhì)云巖。如座3井，龍王廟組厚約140 m，其上、下部為灰色含泥云巖、白云巖，中部為硬石膏巖。中部硬石膏巖單層厚度介于12～30 m，累厚56 m，定為膏質(zhì)潟湖微相；上、下部的含泥云巖、白云巖定為云質(zhì)潟湖微相（圖2）。該亞相主要分布在川東地區(qū)和蜀南地區(qū)，膏鹽巖一般分布于龍王廟組中部，不同區(qū)域厚度不同。

1.3 開闊臺地相

開闊臺地相巖石類型主要為淺灰色、灰色中—厚層狀泥晶灰?guī)r、鮞?；?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、砂屑生屑灰?guī)r。開闊臺地相主要發(fā)育在盆地東部，沉積時期水體較淺，水體循環(huán)良好，鹽度正常，生物繁盛，可進一步劃分為臺內(nèi)灘亞相和灘間海亞相。臺內(nèi)灘亞相發(fā)育于古地貌相對較高區(qū)域，水體能量較高，沉積砂屑灘、砂礫屑灘、鮞粒灘、生屑灘等微相類型。灘間海亞相是臺內(nèi)灘亞相之間的低能區(qū)域，沉積物以灰色、深灰色薄層—中層狀泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r等，見水平層理；生物化石主要為有孔蟲、雙殼類、腹足類。如石流鄉(xiāng)剖面龍王廟組厚約82 m，主要由灘間海亞相和臺內(nèi)灘亞相組成，其中灘間海亞相主要由中層狀燧石結(jié)核灰?guī)r和泥灰?guī)r組成，夾少量白云質(zhì)灰?guī)r和膏質(zhì)云巖；該剖面發(fā)育兩套臺內(nèi)灘亞相與灘間海亞相旋迥，顆粒灘單層厚度相對較小，主要為泥粉晶顆?；?guī)r，上部顆粒灘亞相中部發(fā)育一套細粉晶顆粒云巖（圖2）。

圖3 龍王廟組局限臺地相臺內(nèi)灘亞相和云坪亞相地震響應(yīng)特征圖

1.4 臺地邊緣相

關(guān)于四川盆地及周邊龍王廟組是否發(fā)育臺地邊緣相帶，一直存在爭議[10,13]。碳酸鹽巖鑲邊臺地沉積模式和緩坡臺地沉積模式的不同主要表現(xiàn)為3點：①沉積古地貌是否有明顯坡折；②沿斜坡帶向臺地方向是否出現(xiàn)規(guī)模連片的礁灘相；③地層是否有明顯加厚的現(xiàn)象。本文作者認為四川盆地及周邊龍王廟組發(fā)育臺地邊緣相帶，有3方面的證據(jù)：①由臺地向盆地方向有明顯的坡折（圖4）；②地層厚度變化明顯，在臺地內(nèi)龍王廟組厚度介于100～120 m，在臺緣帶最厚超過190 m，如利1井厚198 m（圖4）、宜地1井厚190 m、芝麻坪剖面厚度為140 m，向盆地方向斜坡相厚度為70～90 m，盆地相厚度為20～30 m；③巖石類型以淺灰色厚層狀砂屑云巖為主（圖1-d、1-e、圖2），下部發(fā)育深灰色含泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r，中部夾薄層粉晶灰?guī)r和顆粒粉晶灰?guī)r，上部厚層狀砂屑云巖在露頭剖面和井下連續(xù)分布，形成連片分布的臺地邊緣灘相沉積。由此可見，臺地邊緣相帶在研究區(qū)整體較發(fā)育，為鑲邊碳酸鹽巖臺地沉積體系。

最早的粉彩沒骨花鳥畫出現(xiàn)在康熙晚期，到之后雍正時期逐漸達到清朝粉彩沒骨花鳥畫的巔峰水平。雍正粉彩花鳥畫一般由宮廷造辦處作樣，畫風承襲宮廷國畫的風格。當時由于受皇帝的審美影響，流行的畫風為惲南田的沒骨花鳥畫法。由此，那個時期的粉彩沒骨花鳥畫法無論是從構(gòu)圖、筆法還是設(shè)色上都深受惲南田沒骨花鳥畫的影響。而又由于粉彩的獨特繪制工藝的局限，當時并未完全學習惲南田不勾勒線條的方式，而是改為用纖細柔軟的細線進行勾勒，之后再在線條之內(nèi)進行設(shè)色渲染。所以說，這個時間的粉彩沒骨花鳥畫雖有惲南田沒骨花鳥畫得神韻，卻在表現(xiàn)技法上進行了改變。

1.5 斜坡相

斜坡相巖石類型以深灰色泥晶灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r為主，夾薄層泥質(zhì)條帶、灰質(zhì)云巖、白云巖。主要發(fā)育在盆地東緣。如巫溪縣徐家壩剖面厚68 m，底部發(fā)育一套碎屑流沉積（圖1-f），為典型斜坡相沉積，頂部發(fā)育一套角礫白云巖，中部為厚層泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r（圖2）。

圖4 四川盆地龍王廟組沉積相對比圖（東西向）

2 沉積相模式及巖相古地理

2.1 沉積相模式

關(guān)于龍王廟組沉積相模式的認識，存在鑲邊臺地模式[10,18]和碳酸鹽巖緩坡模式[13]兩種認識。本文作者認為其為碳酸鹽巖鑲邊臺地沉積模式，發(fā)育3條顆粒灘帶（簡稱“三灘”沉積模式），其中一條為臺地邊緣顆粒灘帶，另外兩條顆粒灘帶發(fā)育于局限臺地相潟湖亞相兩側(cè)。從四川盆地西部到東部依次發(fā)育混積潮坪相、局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相和斜坡—盆地相（圖5）。在局限臺地相中，發(fā)育臺內(nèi)灘亞相、云坪亞相和潟湖亞相。

圖5 四川盆地寒武系龍王廟組沉積相模式圖

2.2 巖相古地理特征

根據(jù)對碳酸鹽巖鑲邊臺地“三灘”沉積模式的認識，應(yīng)用60多口井、30多個露頭剖面及全盆地的地震資料，編制了四川盆地及鄰區(qū)龍王廟組巖相古地理圖（圖6）?；旆e潮坪相主要發(fā)育砂質(zhì)云巖和白云質(zhì)砂巖，分布于盆地的西部廣元至雅安一線，呈條帶狀展布，其在川西南部基本被剝蝕。局限臺地相主要發(fā)育顆粒云巖、泥粉晶云巖和含鹽含膏質(zhì)云巖，主要分布于川中地區(qū)至川東地區(qū)，其中以顆粒云巖、泥粉晶云巖為主的云坪—臺內(nèi)灘亞相主要分布于川中地區(qū)；川東地區(qū)則分布以含鹽含膏質(zhì)云巖為主的潟湖亞相；在成都—資陽一帶，由于受綿竹—長寧克拉通內(nèi)裂陷的影響[19]，沉積水體相對較深，沉積物泥質(zhì)含量相對較高，臺內(nèi)灘不發(fā)育。開闊臺地相主要發(fā)育顆粒灰?guī)r、顆粒云巖、泥粉晶云巖和泥晶灰?guī)r，主要分布于盆地北緣、東緣。臺地邊緣相主要發(fā)育顆粒云巖，分布于鎮(zhèn)巴—天1井—利1井一線，呈條帶狀展布。斜坡—盆地相主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r及泥頁巖，分布于臺地邊緣相東側(cè)（圖6）。

3 顆粒灘發(fā)育特征

3.1 臺地邊緣灘發(fā)育特征

臺地邊緣灘主要發(fā)育淺灰色厚層狀中—細晶砂屑云巖、粉晶砂屑云巖、鮞粒云巖、生屑云巖，顆粒云巖之間夾有以泥粉晶云巖、泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)云巖等，單層灘體厚度一般介于5～20 m，累計厚度介于40～90 m。灘體側(cè)向延伸較遠、單灘體連續(xù)性較好。灘體一般發(fā)育于龍王廟組上部，其下部以泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r、角礫云巖等為主（圖2、4）。

臺地邊緣顆粒灘的發(fā)育主要受古地貌坡折控制。龍王廟組沉積前，臺地邊緣帶東側(cè)水體較深，為斜坡—盆地沉積；臺地邊緣帶西側(cè)水體較淺，為臺地沉積；在臺地和斜坡—盆地之間水體深度差別較大，形成了一個高能帶，堆積了大量的顆粒沉積物，形成了臺地邊緣帶的厚層顆粒灘沉積帶。

臺地邊緣灘儲層較發(fā)育，儲集空間主要為溶洞、粒間溶孔和晶間溶孔。45個露頭樣品分析顯示，孔隙度介于1.07%～14.57%，平均值為4.48%；滲透率介于0.008～8.680 mD，平均值為0.810 mD。如利1井龍王廟組測井解釋儲層厚57.2 m，平均孔隙度為8.80%。由此可見，臺地邊緣灘是高品質(zhì)儲層。

3.2 局限臺地相臺內(nèi)灘發(fā)育特征

局限臺地相臺內(nèi)灘主要發(fā)育淺灰色厚層狀砂屑云巖、細粉晶云巖和含礫砂屑云巖，顆粒云巖之間夾有泥粉晶云巖、泥質(zhì)云巖，單層灘體厚度一般介于5～15 m，累計厚度介于20～75 m。灘體分層明顯、單灘體有一定的連續(xù)性。灘體在整個龍王廟組均有發(fā)育，以中部灘體最為連續(xù)。

圖6 四川盆地及鄰區(qū)龍王廟組巖相古地理圖

圖7 龍王廟組臺內(nèi)灘向古隆起上超的地震剖面圖

局限臺地相臺內(nèi)灘儲層發(fā)育，儲集空間以粒間溶孔、晶間溶孔、溶蝕洞及裂縫為主，孔縫匹配關(guān)系良好，屬于裂縫—孔洞型儲層。磨溪地區(qū)700多個樣品統(tǒng)計顯示，孔隙度介于2.02%～12.11%，平均值為4.04%；滲透率介于0.001～0.100 mD的樣品占53.8%，滲透率大于0.100 mD的樣品占33.7%，滲透率平均值為1.390 mD。由此可見，局限臺地相臺內(nèi)灘是品質(zhì)較高的儲層。

3.3 開闊臺地相臺內(nèi)灘發(fā)育特征

開闊臺地相臺內(nèi)灘主要發(fā)育深灰色厚層狀砂屑灰?guī)r、砂屑云巖、鮞?；?guī)r和泥晶灰?guī)r等，顆粒云巖所占比例較小，單層灘體厚度一般介于2～10 m，累計厚度介于10～50 m。單灘體連續(xù)性較差，灘體主要發(fā)育于龍王廟組上部（圖2、4）。該類灘體目前主要在露頭剖面上有發(fā)現(xiàn)，其泥質(zhì)含量較高、溶蝕作用不發(fā)育，儲層品質(zhì)較差，很難作為儲層。該臺內(nèi)灘的發(fā)育受開闊臺地相和潟湖控制，在開闊臺地相與潟湖之間存在較小的古地貌坡折，水體能量相對較大，堆積了一定量的顆粒沉積物，由于開闊臺地相水體相對較深，水體能量不足，所以顆粒灘規(guī)模有限。同時，顆粒灘在海平面升降過程中難以暴露接受溶蝕作用和白云石化作用，所以儲層品質(zhì)較差。

4 勘探意義

四川盆地及鄰區(qū)龍王廟組發(fā)育3條顆粒灘帶，目前勘探主要集中于局限臺地相顆粒灘，取得了重大成果，發(fā)現(xiàn)了儲量規(guī)模超萬億立方米的安岳氣田，在安岳氣田的周圍仍有大面積未展開勘探的顆粒灘（圖6），其發(fā)育在高石梯—磨溪古隆起上，儲層條件好，具備繼續(xù)探索大氣田的基本條件[9,19-22]。

新發(fā)現(xiàn)的臺地邊緣顆粒灘厚度大、分布面積大、儲層品質(zhì)高、勘探程度低，是下步有利的勘探領(lǐng)域。其位于四川盆地北緣、東緣，該區(qū)構(gòu)造圈閉發(fā)育，烴源巖條件好，具備形成大氣田的基本條件[23-24]，具有重要的油氣勘探意義。

5 結(jié)論

1）四川盆地寒武紀龍王廟期呈現(xiàn)碳酸鹽巖鑲邊臺地的古地理格局，發(fā)育混積潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣和斜坡等沉積相。

2）建立了四川盆地龍王廟組“三灘”沉積模式，其中一條為臺地邊緣顆粒灘，分布于盆地東緣；另兩條為臺內(nèi)顆粒灘，分布于潟湖亞相的東西兩側(cè)，分屬局限臺地相和開闊臺地相。

3）局限臺地相顆粒灘是安岳氣田龍王廟組氣藏的主要儲集體，顆粒灘的發(fā)育主要受潟湖和高石梯—磨溪古隆起控制。臺地邊緣顆粒灘的發(fā)育主要受沉積古地貌坡折控制，儲層品質(zhì)高、勘探程度低，是下一步勘探的重要領(lǐng)域。