四川盆地中二疊統(tǒng)沉積相模式及有利儲(chǔ)集體分布

黎 榮,胡明毅,楊 威,劉滿(mǎn)倉(cāng)

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 沉積盆地研究中心,湖北 武漢 430100； 2.長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430100；3.非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心,湖北 武漢 430100； 4.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083)

中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組是四川盆地重要的天然氣產(chǎn)氣層,經(jīng)過(guò)60多年的勘探研究,迄今已發(fā)現(xiàn)多個(gè)氣藏,奠定了西南地區(qū)天然氣勘探建設(shè)的基礎(chǔ)[1-3]。近幾年來(lái)隨著勘探的不斷深入,在川西北和川中地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組白云巖中獲得高產(chǎn)氣流,如雙探1井、雙探3井、磨溪108井、磨溪39井、磨溪42井和高石18井等,展示了中二疊統(tǒng)海相碳酸鹽巖天然氣的巨大勘探前景。前人對(duì)中二疊統(tǒng)沉積相和儲(chǔ)層做過(guò)大量的研究工作,并取得了豐碩的成果[1-17]。但是前人對(duì)四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組的沉積相模式存在較大分歧,歸納起來(lái)有以下三種觀點(diǎn):① 四川盆地中二疊統(tǒng)為緩坡沉積；② 四川盆地中二疊統(tǒng)為臺(tái)地沉積,有學(xué)者認(rèn)為是開(kāi)闊臺(tái)地沉積,也有學(xué)者認(rèn)為是鑲邊臺(tái)地沉積；③ 四川盆地中二疊統(tǒng)為兼具臺(tái)地邊緣的緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地。此外,前人對(duì)中二疊統(tǒng)儲(chǔ)集體縱向和平面分布規(guī)律的研究也過(guò)于宏觀。為了解決上述問(wèn)題,筆者根據(jù)露頭、巖心和測(cè)錄井資料綜合分析以及巖石學(xué)特征、沉積構(gòu)造和生物化石等相標(biāo)志分析,系統(tǒng)地研究了四川盆地中二疊統(tǒng)的沉積相模式展布和演化規(guī)律,認(rèn)為四川盆地中二疊統(tǒng)以碳酸鹽巖鑲邊臺(tái)地為主,但內(nèi)部存在分異,局部發(fā)育淺水開(kāi)闊臺(tái)地、較深水開(kāi)闊臺(tái)地以及臺(tái)洼沉積。在沉積相模式演化的基礎(chǔ)之上,預(yù)測(cè)了中二疊統(tǒng)天然氣勘探有利儲(chǔ)集體的分布,為四川盆地中二疊統(tǒng)下一步天然氣的勘探指明方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地位于四川省龍門(mén)山斷裂以東及重慶市境內(nèi),四周由高山圍繞,北為米倉(cāng)山、大巴山,南為大涼山、婁山,西為龍門(mén)山、邛崍山,東以齊岳山為界[15]。二疊系沉積前,四川盆地晚加里東期的構(gòu)造主要以縱向隆升為主,形成了大隆大坳的格局,依次為川西南古隆起、川北-蜀南低隆起和川東低洼,沉積總體表現(xiàn)為西南高北東低的特點(diǎn)。海西早期即東吳運(yùn)動(dòng)早期,四川盆地區(qū)域大規(guī)模抬升古隆起遭“削平”,形成“準(zhǔn)平原化”。在此基礎(chǔ)上廣泛的海侵沉積了梁山組、棲霞組和茅口組,分別超覆在石炭系、泥盆系、志留系、奧陶系、寒武系或者更老的地層之上,寒武系殘余地層主要分布于川西北,石炭系殘余地層主要分布于四川盆地東部(圖1a)。東吳運(yùn)動(dòng)中期即峨眉地幔柱活動(dòng)時(shí)期,“準(zhǔn)平原化”的構(gòu)造格局受到影響,發(fā)生了差異隆升,導(dǎo)致二疊系沉積具有“高能淺水”和“低能深水”的沉積分區(qū)[17-21](圖1b)。東吳構(gòu)造運(yùn)動(dòng)晚期即海西晚期,基底整體抬升,茅口組遭受不同程度剝蝕,之后沉積了上二疊統(tǒng)吳家坪組煤系地層[3,15]。

中二疊統(tǒng)自下而上為梁山組、棲霞組和茅口組。四川盆地中二疊統(tǒng)總體為一套碳酸鹽巖夾少量硅質(zhì)巖和泥頁(yè)巖的海相沉積。自下而上,其中梁山組沉積厚度較薄,為一套煤系地層；棲霞組分為棲一段和棲二段；茅口組可分為茅一段、茅二段、茅三段和茅四段[21]。中二疊統(tǒng)底部梁山組煤系地層與下伏界面(東吳運(yùn)動(dòng)早期抬升剝蝕程度不同,接觸界面不同)呈不整合接觸,為Ⅰ型層序界面；棲霞組與梁山組之間為連續(xù)沉積；棲霞組和茅口組之間為巖性巖相轉(zhuǎn)化界面,屬Ⅱ型層序界面,茅三段和茅四段之間也是巖性-巖相轉(zhuǎn)換界面,屬Ⅱ型層序界面。茅口組與上覆地層吳家坪組呈不整合接觸,為Ⅰ型層序界面。綜合層序界面識(shí)別標(biāo)志,以及典型地震反射剖面與測(cè)井曲線的識(shí)別標(biāo)志,將研究區(qū)中二疊統(tǒng)梁山組和棲霞組劃分為一個(gè)完整的三級(jí)層序Sq1；茅口組分為兩個(gè)完整的三級(jí)層序,其中茅一段、茅二段和茅三段為一個(gè)完整的三級(jí)層序Sq2,茅四段為一個(gè)完整的三級(jí)層序Sq3(圖1c)。由于東吳運(yùn)動(dòng)抬升剝蝕,研究區(qū)大部分遭受剝蝕,中二疊世梁山期開(kāi)始海侵接受沉積,因此梁山組構(gòu)成Sq1低位體系域(LST),棲霞初期相對(duì)海平面進(jìn)一步上升,發(fā)育海侵體系域沉積(TST),棲霞中晚期相對(duì)海平面下降,發(fā)育高位體系域沉積(HST)。四川盆地茅口組整體處于碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部,同時(shí)海平面下降幅度較小,因此在茅口組不發(fā)育低位體系域(LST),Sq2,Sq3主要由海侵體系域(TST)和高位體系域(HST)組成。據(jù)此建立了四川盆地中二疊統(tǒng)三級(jí)層序地層格架(圖1c)。Sq1時(shí)期,川西海侵域薄高位域厚,川中和川東北海侵域厚高位域薄；Sq2時(shí)期,川西海侵域薄高位域厚,川中和川東北海侵域厚高位域?。籗q3時(shí)期,由于地層整體抬升,Sq3局部發(fā)育。

圖1 四川盆地中二疊統(tǒng)地質(zhì)概況Fig.1 Geological overview of the Middle Permian in Sichuan Basina.四川盆地二疊系沉積前古地貌；b.四川盆地中二疊世峨眉地幔柱影響下古地貌(據(jù)文獻(xiàn)[17],修改)；c.四川盆地中二疊統(tǒng)綜合柱狀圖

2 沉積相展布及演化

2.1 沉積相類(lèi)型及其特征

本文以露頭剖面和巖心精細(xì)觀察為基礎(chǔ),通過(guò)巖石學(xué)特征、沉積構(gòu)造和生物化石等相標(biāo)志分析,認(rèn)為四川盆地中二疊統(tǒng)總體為鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系,但其內(nèi)部存在分異,根據(jù)其水動(dòng)力條件及沉積特征,可分為3個(gè)相帶。

2.1.1 臺(tái)地邊緣相

臺(tái)地邊緣相主要發(fā)育在川西北地區(qū)的棲二段、茅二a亞段和茅三段,也就是Sq1和Sq2的高位域。該相帶是被波浪和潮汐作用強(qiáng)烈改造的高能地帶。由于水體能量大,海水通暢,有充足的陽(yáng)光和養(yǎng)分,大量生物生長(zhǎng)繁盛,可見(jiàn)綠藻、棘皮、有孔蟲(chóng)與介殼等生屑,沉積物主要由顆?；?guī)r與具殘余顆粒結(jié)構(gòu)晶粒白云巖等組成。臺(tái)地邊緣相可分為臺(tái)緣灘和灘間海亞相。臺(tái)緣灘亞相位于浪基面之上的淺水高能地帶,以亮晶生屑/砂屑灰?guī)r和晶粒白云巖為主(圖2a，b，f，k，l)。主要分布于棲霞組和茅口組的高位域；臺(tái)緣灘亞相在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為GR為中低值齒化漏斗形特征,電阻率中高值(圖3)。而灘間海亞相以泥晶灰?guī)r為主,含少量生屑灰?guī)r,巖性顏色總體較深(圖2d)；灘間海亞相在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為GR為中高值指狀特征(圖3)。在地震剖面上臺(tái)地邊緣相帶呈弱振幅、斷續(xù)、雜亂反射和地層加厚特征(圖4)。

2.1.2 開(kāi)闊臺(tái)地相

開(kāi)闊臺(tái)地相主要發(fā)育在四川盆地龍門(mén)山以東的大部分區(qū)域。該相帶位于臺(tái)地邊緣灘相帶之后,水體較淺,由于它與廣海連通性較好,海水循環(huán)暢通,所以其鹽度正常,生物繁盛,研究區(qū)可見(jiàn)較淺水的富生屑開(kāi)闊臺(tái)地和較深水的富泥開(kāi)闊臺(tái)地。該相帶可分為臺(tái)內(nèi)灘亞相和灘間海亞相。臺(tái)內(nèi)灘亞相與廣海連通性好,鹽度正常,也適合于多種生物的生長(zhǎng),該亞相主要由淺灰色中厚層狀生屑/砂屑灰?guī)r和顆粒白云巖組成(圖2e),主要見(jiàn)于棲二段和茅三段,集中在Sq1和Sq2高位域中上部；臺(tái)內(nèi)灘亞相在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為GR為中低值指狀特征(圖3)。灘間海亞相是開(kāi)闊臺(tái)地相環(huán)境中相對(duì)深水的低能區(qū)域,面積較大。沉積物泥質(zhì)含量較高,以灰色-深灰色薄-中層狀泥晶灰?guī)r為主,發(fā)育少量的泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r和含泥泥晶灰?guī)r等(圖2g),在茅一段到茅三段均較為發(fā)育,其中以層序海侵體系域分布廣泛；灘間海亞相在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為GR為中高值指狀特征(圖3)。在地震剖面上開(kāi)闊臺(tái)地相帶呈低連續(xù)中-弱振幅反射特征(圖4)。

圖2 四川盆地中二疊統(tǒng)典型沉積相Fig.2 Typical sedimentary facies of the Middle Permian in Sichuan Basina.灰色中-細(xì)晶白云巖,晶間溶孔,雙探3井,棲霞組,埋深7 457.5 m,鑄體薄片(-)，臺(tái)地邊緣臺(tái)緣灘；b.亮晶砂屑生屑灰?guī)r,雙探3井,棲霞組,埋深7 448.9 m,(-),球粒和綠藻發(fā)育,臺(tái)地邊緣臺(tái)緣灘；c.硅質(zhì)巖與灰?guī)r互層,華鎣山閻王溝剖面,棲一段；d.泥晶含泥生物屑灰?guī)r,有孔蟲(chóng),河12井,茅二b亞段,埋深3 500 m,染色普通薄片(-),臺(tái)地邊緣灘間海；e.顆粒白云巖,磨溪42井,棲霞組,埋深4 651.8 m,(-),開(kāi)闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘；f.豹斑狀灰?guī)r,川西北金針村剖面,棲二段；g.泥晶生屑灰?guī)r,雙殼,腕足,磨溪108井,棲霞組,埋深4 677.3 m,(-),開(kāi)闊臺(tái)地潮下；h.眼球眼皮狀灰?guī)r，彭水萬(wàn)足剖面,臺(tái)洼；i.玄武巖,流紋狀構(gòu)造,枕狀構(gòu)造,臥龍耿達(dá)剖面；j.眼球眼皮狀灰?guī)r,廣元關(guān)口剖面,茅一段；k.砂屑灰?guī)r,都江堰高橋剖面,茅二段 上部；l.珊瑚,川西龍門(mén)山永慶剖面,茅二段上部

2.1.3 臺(tái)洼相

該相帶水體較深,相對(duì)較安靜,不受潮汐和波浪的影響,巖性顏色較深,主要由灰黑或深灰黑色泥頁(yè)巖、硅質(zhì)巖硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r以及眼球眼皮狀灰?guī)r組成(圖2c,h,j),在研究區(qū)局部區(qū)域可見(jiàn)。臺(tái)洼相在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為GR總體為高值寬幅齒化箱型特征,電阻率低值(圖3)。在地震剖面上臺(tái)洼相帶呈連續(xù)強(qiáng)振幅反射特征(圖4)。

圖3 四川盆地中二疊統(tǒng)不同沉積相測(cè)井識(shí)別標(biāo)志Fig.3 Logging identification markers of different sedimentary facies of the Middle Permian in Sichuan Basina.雙探2井；b.磨溪39井；c.大天1井

圖4 四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組層序單元?jiǎng)澐旨跋鄮ё兓卣?剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.4 Division of sequential units and features of facies zone variation of the Middle Permian Qixia and Maokou Formations,Sichuan Basin(see Fig.1 for the profile location)

2.2 沉積相展布及演化

在綜合利用露頭、巖心和測(cè)錄井資料綜合分析以及巖石學(xué)特征、沉積構(gòu)造和生物化石等相標(biāo)志,以體系域?yàn)閱卧謩e開(kāi)展棲霞組和茅口組沉積相展布和演化研究。

2.2.1 Sq1-TST時(shí)期沉積相特征

該時(shí)期海侵域由川東北向川西南超覆,主要發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相,川東低洼地區(qū)沉積較厚的硅質(zhì)灰?guī)r(圖2c),為較深水開(kāi)闊臺(tái)地,川西南受峨眉地幔柱活動(dòng)影響,相對(duì)抬升,水體相對(duì)較淺,為淺水開(kāi)闊臺(tái)地,臺(tái)內(nèi)灘不發(fā)育(圖5)。在圖5a,從綿竹—廣安—重慶剖面可見(jiàn)西南高,北東低的特點(diǎn),分界明顯(圖5a)。該時(shí)期底界面沉積一套相對(duì)顏色較深的泥頁(yè)巖或燧石結(jié)核灰?guī)r。

2.2.2 Sq1-HST時(shí)期沉積相特征

經(jīng)過(guò)海侵域填平補(bǔ)齊,在高位域時(shí)期,受西高東低北洼的古地理背景和水動(dòng)力條件影響,演化為鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地,自西向東依次發(fā)育臺(tái)地邊緣、開(kāi)闊臺(tái)地和深水臺(tái)洼3個(gè)相帶。在圖5a,從綿竹—廣安—重慶剖面可見(jiàn)西南高,北東低的特點(diǎn),臺(tái)地邊緣主要發(fā)育于川西北地區(qū),面向廣海,水動(dòng)力強(qiáng),營(yíng)養(yǎng)豐富,有利于灘體的快速生長(zhǎng);臺(tái)緣灘較發(fā)育,地震剖面上臺(tái)緣灘為中低振幅、斷續(xù)、雜亂反射特征(圖6),主要集中在HST的中上部(圖5a),巖性主要為顆粒灘、砂糖狀白云巖和豹斑狀白云巖(圖2f)；雙探1井—礦山梁—礦2井—三堆鎮(zhèn)—西北鄉(xiāng)剖面可見(jiàn)白云巖累計(jì)厚度為24～76 m(圖7)。川中、蜀南和川東發(fā)育大面積的開(kāi)闊臺(tái)地,臺(tái)內(nèi)灘較為發(fā)育,地震剖面上可見(jiàn)臺(tái)內(nèi)灘為丘狀連續(xù)強(qiáng)波谷響應(yīng)特征(圖6),主要集中在HST的中上部(圖5a),厚度較大,白云石化明顯,尤其集中在川中地區(qū),如磨溪42井與廣參2井(圖7)。川東局部地區(qū)如云陽(yáng)—萬(wàn)縣—石柱等地仍然為低洼的臺(tái)洼沉積,以眼球眼皮狀灰?guī)r沉積為主(圖2h)。

圖5 四川盆地中二疊統(tǒng)連井沉積相帶展布及演化(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.5 Distribution and evolution of the well-tied sedimentary facies zone in the Middle Permian of Sichuan Basin(see Fig.1 for the profile location)a.梁山組和棲霞組;b.茅口組

2.2.3 Sq2-TST時(shí)期沉積相特征

四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組早期時(shí)期,相對(duì)海平面上升,海侵方向主要來(lái)自東南方向,此時(shí)由于受到大規(guī)模的海侵,沉積水體相對(duì)較深,為開(kāi)闊臺(tái)地沉積和局部深水孤立臺(tái)凹沉積。但由于峨眉地幔柱活動(dòng)影響范圍向東擴(kuò)大(圖2i),區(qū)域上大部分地區(qū)為開(kāi)闊臺(tái)地沉積,在圖5b,劍閣—南充—豐都連井剖面中可見(jiàn)此時(shí)開(kāi)闊臺(tái)地范圍較大,臺(tái)內(nèi)灘局部發(fā)育,且厚度較薄(圖5b，圖7)。茅一段或茅二段底部可見(jiàn)少量眼球眼皮狀灰?guī)r(圖2j),廣元關(guān)口露頭剖面茅一段都可見(jiàn)。

努力塑造“雙軸雙核”“一環(huán)一帶”的系統(tǒng)性景觀體系。即以圖書(shū)館為主景觀核心的學(xué)校形象景觀軸和以行政主樓為副核心的學(xué)校綠化景觀軸，以主校區(qū)環(huán)路為中心的特色校園景觀環(huán)和副校區(qū)由東北至西南的自然景觀帶。

圖6 四川盆地中二疊統(tǒng)典型地震相及分布特征(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.6 Typical seismic facies of the Middle Permian in Sichuan Basin and its distribution characteristics(see Fig.1 for the profile location)

2.2.4 Sq2-HST時(shí)期沉積相特征

該時(shí)期是茅口組水體最淺時(shí)期,該時(shí)期由于相對(duì)海平面下降,川西地區(qū)以碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣灘相沉積為主,自西向東一次發(fā)育臺(tái)地邊緣、開(kāi)闊臺(tái)地和深水臺(tái)洼3個(gè)相帶。從劍閣—南充—豐都連井大剖面中可見(jiàn)(圖5b),由西南向北東,水體逐漸加深,依次發(fā)育臺(tái)地邊緣、開(kāi)闊臺(tái)地和深水臺(tái)洼。平面上臺(tái)地邊緣主要發(fā)育于川西北地區(qū),在川西龍門(mén)山中段川北永慶剖面已發(fā)現(xiàn)大量茅口組生物礁灘(圖2k,l)。臺(tái)緣灘較發(fā)育,地震剖面上臺(tái)緣灘為中-低振幅、斷續(xù)、雜亂反射特征,發(fā)育顆粒灘、晶粒白云巖,白云巖累計(jì)厚度為20～70 m,縱向上主要集中在HST的中上部,(圖5b,圖6,圖7)。川中、蜀南和川東發(fā)育大面積的開(kāi)闊臺(tái)地,臺(tái)內(nèi)灘較為發(fā)育,白云石化強(qiáng)烈,地震剖面上臺(tái)內(nèi)灘灘頂白云巖為中-弱波谷響應(yīng)特征,中部灘體表現(xiàn)為斷續(xù)雜亂反射特征,主要集中在川中和蜀南地區(qū)HST的中上部,厚度較大,如磨溪42井、南充1井、磨溪39井、廣參2井,(圖5b,圖6,圖7)。而在茅口組沉積時(shí)期,受東吳運(yùn)動(dòng)早期構(gòu)造拉張,北西向和北東向基底斷裂活動(dòng),發(fā)育系列北西-南東向臺(tái)內(nèi)裂陷[18-19],開(kāi)闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘灘體發(fā)育主要沿?cái)嗔褞ё呦?為北西南東向,而臺(tái)緣灘灘體主要受局部古隆起和臺(tái)緣帶沉積控制,沿臺(tái)地邊緣生長(zhǎng),所以呈現(xiàn)出臺(tái)內(nèi)灘灘體與臺(tái)緣灘灘體平面上走向垂直的現(xiàn)象。

2.2.5 Sq3-TST時(shí)期沉積相特征

該時(shí)期沉積相對(duì)海平面上升,水體加深,發(fā)育一套開(kāi)闊臺(tái)地沉積,東南緣局部地區(qū)水體較深,為深水臺(tái)洼沉積。由于受東吳運(yùn)動(dòng)的抬升剝蝕影響,與安縣—涪陵地震大剖面以及劍閣—南充—豐都連井剖面中可見(jiàn),川東北部分地區(qū)以及川中大部分區(qū)域該時(shí)期地層被剝蝕,高石梯—磨溪區(qū)塊該體系域缺失嚴(yán)重(圖4，圖5b，圖7)。

2.2.6 Sq3-HST時(shí)期沉積相特征

該時(shí)期繼承了Sq3海侵時(shí)期的沉積模式,川西北地區(qū)和川東南地區(qū)以開(kāi)闊臺(tái)地沉積為主。但是受東吳運(yùn)動(dòng)的抬升剝蝕影響,剝蝕范圍擴(kuò)大,覆蓋了川東大部分地區(qū)以及川中、蜀南、川西北部分區(qū)域,關(guān)基井、南充1井與陽(yáng)深2井缺失該體系域(圖4，圖5b，圖7)。

3 沉積相模式演化

二疊系沉積前,四川盆地在受到加里東運(yùn)動(dòng)的影響,川西南地區(qū)整體抬升,呈現(xiàn)出大隆大坳的構(gòu)造格局,川西-川中古隆起、川北-蜀南低隆起與川東低洼。海西早期,四川盆地區(qū)域大規(guī)模抬升的古隆起遭到削平,形成準(zhǔn)平原化的格局。之后,峨眉地幔柱活動(dòng)使之前準(zhǔn)平原化的格局受到影響,發(fā)生了差異隆升,大邑—宜賓以西地區(qū)為地幔柱穹隆狀隆起的頂部為Ⅰ區(qū),隆升地貌最高,遂寧—內(nèi)江地區(qū)隆升高度其次為Ⅱ區(qū),川東北地區(qū)影響較小為Ⅲ區(qū)(圖1b)。四川盆地二疊紀(jì)發(fā)生了大規(guī)模的海侵,沉積了棲霞組,棲霞組受峨眉地幔柱影響較大。棲霞組早期以碳酸鹽巖臺(tái)地模式為主,由于海水由東南方向入侵,再結(jié)合峨眉地幔柱影響下整體西高東低的古地理背景,川東主要沉積深水富泥的開(kāi)闊臺(tái)地,以泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r為主；川西南地區(qū)沉積淺水富生屑開(kāi)闊臺(tái)地,雅安和自貢等地發(fā)育一定厚度的臺(tái)內(nèi)灘。而在棲霞組中晚期,由于繼承早期西南高,北東低的沉積特點(diǎn),海平面下降,海水逐漸向東退去,水體開(kāi)始變淺,碳酸鹽巖生長(zhǎng)加速,礁灘生長(zhǎng)環(huán)境適宜,且逐漸向深水方向延伸,川西北和川中地區(qū)逐漸演變?yōu)殍傔吪_(tái)地模式。廣元—雅安一帶發(fā)育臺(tái)地邊緣沉積,綿陽(yáng)—綿竹和雅安等地臺(tái)緣灘較發(fā)育,川中大部分地區(qū)發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地,特別是磨溪和高石梯區(qū)塊發(fā)育較厚的臺(tái)內(nèi)灘沉積(圖6),而水體相對(duì)較深的東部演變?yōu)楣铝⑴_(tái)凹模式(圖8)。

圖7 四川盆地中二疊統(tǒng)層序格架內(nèi)沉積相平面展布Fig.7 Plane view of sedimentary facies within the sequence framework of the Middle Permian in Sichuan Basina.棲霞組Sq1-TST沉積相;b.棲霞組Sq1-HST沉積相;c.茅口組Sq2-TST沉積相;d.茅口組Sq2-HST沉積相;e.茅口組Sq3-TST沉積相;f.茅口組Sq3-HST沉積相

中二疊世茅口組早期,隨著構(gòu)造拉張運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng),整個(gè)華南遭受了最大的海侵事件,海侵繼承了棲霞組原貌。此時(shí)由于受到大規(guī)模的海侵,除周邊的古陸之外,整個(gè)臺(tái)地幾乎全部被海水掩蓋,沉積水體相對(duì)較深[12]。海侵方向主要來(lái)自東南方向,即由黔北和鄂西向西北方向侵入,其次由秦嶺地槽經(jīng)川北侵入,再次則由西向東通過(guò)龍門(mén)山古島鏈侵入[3]。受此影響,四川盆地茅口組早期以碳酸鹽巖臺(tái)地模式為主,受峨眉地幔柱隆升影響范圍加大(圖1b),開(kāi)闊臺(tái)地范圍增大,以亮晶生屑灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r為主,臺(tái)內(nèi)灘主要分布在廣元、綿陽(yáng)、雅安、自貢與廣安等地。而東南緣和東北緣局部地區(qū)發(fā)育深水臺(tái)洼沉積,茅口組中期,海平面開(kāi)始下降,海水向東南方向退去,碳酸鹽巖生長(zhǎng)環(huán)境得以改善,礁灘生長(zhǎng)速度較快,臺(tái)地邊緣礁灘相帶開(kāi)始初見(jiàn)規(guī)模,并逐漸向水體較深處遷移。川西北和川中地區(qū)演變?yōu)殍傔吪_(tái)地模式,在廣元—雅安一帶發(fā)育臺(tái)地邊緣沉積,以厚層的生屑灰?guī)r為主。川中大部分地區(qū)發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地,臺(tái)內(nèi)灘范圍廣,厚度大(圖6)。而川東緣和南緣局部地區(qū)演變?yōu)楣铝⑴_(tái)凹模式,茅口組晚期受東吳運(yùn)動(dòng)晚期的影響,地層整體抬升剝蝕,北東-南西方向均受到不同程度的剝蝕,未剝蝕區(qū)以碳酸鹽巖臺(tái)地模式為主(圖8)。

4 有利儲(chǔ)集體分布預(yù)測(cè)

研究區(qū)棲霞組和茅口組巖石類(lèi)型較多,根據(jù)各巖石類(lèi)型物性資料統(tǒng)計(jì)分析，晶粒白云巖的孔隙度最高,可高達(dá)1.96%；顆粒白云巖次之,為1.36%；豹斑狀白云巖為1.12%,亮晶顆?；?guī)r最差,為0.94%。對(duì)應(yīng)研究區(qū)各沉積亞相主要巖石類(lèi)型,以晶粒白云巖、豹斑狀白云巖和亮晶顆?；?guī)r為主的臺(tái)緣灘具有較好的儲(chǔ)集性能；以顆粒白云巖、晶粒白云巖和亮晶顆?；?guī)r為主的臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集性能也較好。因此,有利的儲(chǔ)集體主要集中在臺(tái)緣灘和臺(tái)內(nèi)灘。

對(duì)比層序格架下沉積相的分布特征,總結(jié)出，Sq1-TST時(shí)期,以淺水開(kāi)闊臺(tái)地和較深水開(kāi)闊臺(tái)地相的低能泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和硅質(zhì)結(jié)核為主,巖性較為致密,臺(tái)內(nèi)灘不發(fā)育。Sq1-HST時(shí)期,水體相對(duì)較淺,川西北發(fā)育臺(tái)地邊緣的臺(tái)緣灘亞相；該時(shí)期顆粒灘大量白云石化,殘余顆粒結(jié)構(gòu)晶粒白云巖、晶粒白云巖和顆粒灘都較發(fā)育,尤以雅安—綿竹和劍閣—廣元等區(qū)帶臺(tái)緣灘最為發(fā)育,為較有利的儲(chǔ)集體分布區(qū)帶；研究區(qū)其他區(qū)域主要以開(kāi)闊臺(tái)地沉積為主,臺(tái)內(nèi)灘較發(fā)育,特別是川中地區(qū),顆粒灘大量白云石化,形成顆粒白云巖,大量增加了顆粒灘的孔隙度,尤以高石梯—磨溪區(qū)域發(fā)育較大范圍的臺(tái)內(nèi)灘,說(shuō)明高石梯—磨溪區(qū)塊為有利儲(chǔ)集體分布區(qū)域。Sq2-TST時(shí)期,水體總體較深,以淺水開(kāi)闊臺(tái)地和深水開(kāi)闊臺(tái)地潮下亞相的低能的眼球眼皮狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和泥晶灰?guī)r為主,巖性較為致密；臺(tái)內(nèi)灘零星分布,厚度較薄,有利儲(chǔ)集體分布不均,范圍較小。Sq2-HST時(shí)期,川西北尤其是雅安—綿竹—廣元區(qū)帶發(fā)育臺(tái)地邊緣的臺(tái)緣灘亞相,該時(shí)期顆粒灘大量白云巖化,是該時(shí)期有利的儲(chǔ)集體分布區(qū)帶；研究區(qū)其他區(qū)域主要以開(kāi)闊臺(tái)地沉積為主,臺(tái)內(nèi)灘較發(fā)育,特別是川中地區(qū),白云石化作用強(qiáng)烈,再加之巖溶作用和構(gòu)造熱液的疊加影響,在高石梯—磨溪區(qū)塊臺(tái)內(nèi)灘呈條帶狀展布；而在威遠(yuǎn)—自貢區(qū)帶也發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集體,這兩區(qū)塊都為該時(shí)期有利儲(chǔ)集體分布區(qū)帶。Sq3-TST時(shí)期,水體總體較深,以淺水開(kāi)闊臺(tái)地和深水開(kāi)闊臺(tái)地潮下亞相的低能的泥質(zhì)灰?guī)r和泥晶灰?guī)r為主,巖性較為致密,臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集體不發(fā)育。Sq3-HST時(shí)期,地層大量被剝蝕,殘余地層較少,顆粒灘和白云巖不發(fā)育,臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集體不發(fā)育。研究區(qū)主要有利臺(tái)緣灘和臺(tái)內(nèi)灘相儲(chǔ)集體分布如圖9所示。

圖8 四川盆地中二疊統(tǒng)沉積演化模式Fig.8 A model showing the Middle Permian sedimentary evolution in Sichuan Basina.棲霞早期碳酸鹽臺(tái)地模式;b.棲霞晚期鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地+孤立臺(tái)凹模式;c.茅口早期碳酸鹽巖臺(tái)地+孤立臺(tái)凹模式;d.茅口中期鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地+孤立臺(tái)凹模式;e.茅口晚期碳酸鹽巖臺(tái)地模式

圖9 四川盆地中二疊統(tǒng)有利儲(chǔ)集體分布Fig.9 Distribution of favorable reservoirs in the Middle Permian of Sichuan Basin

5 結(jié)論

1) 四川盆地中二疊統(tǒng)主體以鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地為主,但內(nèi)部存在分異。其中棲霞組以早期的碳酸鹽巖臺(tái)地模式為主,中晚期演變?yōu)殍傔吪_(tái)地和孤立臺(tái)凹模式；茅口組以早期的碳酸鹽巖臺(tái)地模式為主,在中期演變?yōu)殍傔吪_(tái)地和孤立臺(tái)凹模式,晚期地層剝蝕嚴(yán)重,局部未剝蝕區(qū)以碳酸鹽巖臺(tái)地模式為主。

2) 研究區(qū)主要發(fā)育臺(tái)緣灘和臺(tái)內(nèi)灘兩類(lèi)主要儲(chǔ)集體,且主要集中在層序高位域的中上部。其中Sq1-HST期以雅安—綿竹和劍閣—廣元等區(qū)帶臺(tái)緣灘儲(chǔ)集體較發(fā)育,川中高石梯—磨溪區(qū)塊為臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集體發(fā)育區(qū)域；Sq2-HST時(shí)期,雅安—綿竹—廣元區(qū)帶發(fā)育臺(tái)緣灘儲(chǔ)集體,川中地區(qū)臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集體發(fā)育,受古巖溶和構(gòu)造熱液疊加影響,高石梯—磨溪區(qū)塊臺(tái)內(nèi)灘儲(chǔ)集體呈條帶狀展布。