四川盆地及周緣地區(qū)中上寒武統(tǒng)洗象池群層序地層與巖相古地理演化特征

李偉，樊茹，賈鵬，盧遠征，張志杰，李鑫，鄧勝徽

（中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

四川盆地及其鄰區(qū)中上寒武統(tǒng)洗象池群自蜀南地區(qū)威遠氣田獲得天然氣發(fā)現(xiàn)后，近期又在高石梯、磨溪及其以北地區(qū)有多口井獲得工業(yè)氣流，展示出良好天然氣勘探潛力。洗象池群為一套以白云巖為主的沉積[1-3]，西薄東厚[4-6]，由于缺乏古生物標定，在層序劃分、沉積演化等方面長期存在分歧。近期研究初步確認，洗象池群中上部地層基本對應(yīng)芙蓉統(tǒng)，中下部地層基本對應(yīng)第三統(tǒng)（或武陵統(tǒng)）中上部[6-7]。對于數(shù)百米甚至上千米厚的洗象池群，用一幅巖相古地理圖來描述是遠遠不夠的，而且在劃分成幾個三級層序來展示其沉積面貌方面也存在分歧。以盆地內(nèi)部威寒 1井資料為基礎(chǔ)的研究認為可以劃分成4個三級層序[6-8]，以盆地外圍露頭資料為基礎(chǔ)的研究認為可以劃分為 3個或7個三級層序[9-10]。顯示由于盆地內(nèi)部與盆地外圍地層發(fā)育的差異導(dǎo)致對層序劃分的認識存在差異。同時層序劃分的依據(jù)不統(tǒng)一也會造成認識存在差異，影響細化沉積相。本文通過對芙蓉統(tǒng)底界標志的初步確認[6]，以及同位素組成地球化學(xué)依據(jù)的尋找[6-8]，結(jié)合測井旋回分析技術(shù)（INPEFA）[8,11]、探井洗象池群巖性與電性特征分析，并以海平面變化的相對頻率為基礎(chǔ)[12]，初步厘定盆地內(nèi)部至盆地外圍的層序地層劃分格架。同時，通過野外露頭巖性描述、鉆井巖性電性組合特征、沉積微相電性特征等研究，以三級層序為單元編制四川盆地及其鄰區(qū)的巖相古地理圖，揭示研究區(qū)沉積演化特征與規(guī)律。

1 層序地層特征

洗象池群層序地層的劃分是一個十分困難的問題，盆地內(nèi)大多數(shù)鉆井剖面不僅巖性單一、古生物稀少，而且電性界限特征不明顯。彭善池等[13-15]認為中上寒武統(tǒng)由第5階—第10階共6個階的地層組成，形成時間為距今510～488 Ma。洗象池群發(fā)育在中寒武統(tǒng)高臺組（或陡坡寺組）之上，地層發(fā)育應(yīng)少于6個階，除去高臺組（或陡坡寺組），沉積應(yīng)該發(fā)生在距今504～488 Ma。按照三級層序以組（段）為地層單元[16-18]，需有地層不整合界面，并以描述體系域為主，其層序發(fā)育時間多為3.0～0.5 Ma[17]或5.25～1.60 Ma[19]。洗象池群內(nèi)部缺少不整合界面，時間跨度較長，劃分5～6個三級層序比較合適。

1.1 層序地層的劃分標志

為了有效劃分三級層序，綜合考慮了碳同位素組成、INPEFA測井旋回、電性、巖性、不整合面等方面的劃分依據(jù)與標志。

碳同位素組成標志。根據(jù)洗象池群碳氧同位素組成綜合分析，確定以碳同位素組成正漂移事件的底界作為芙蓉統(tǒng)的底[6-7]，該底界所對應(yīng)的自然伽馬低峰值的泥質(zhì)白云巖底就是洗象池群中部最明顯的層序界面，也是重要的巖性轉(zhuǎn)化面，而且全區(qū)可對比追蹤（見圖1—圖3）。

INPEFA測井旋回標志。INPEFA測井旋回分析減少了人工劃分層序的不確定性因素的影響，實現(xiàn)層序旋回劃分由定性—半定量—定量的轉(zhuǎn)化[11]。根據(jù)大量探井的 INPEFA測井旋回頻譜趨勢屬性變化分析，可以準確找到三級層序的最大海泛面與巖性轉(zhuǎn)換面。太和1井洗象池群第1個最大海泛面在深度4 710 m處，第1個巖性轉(zhuǎn)換面在深度4 601 m處；第2個最大海泛面在深度4 599 m處，第2個巖性轉(zhuǎn)換面在深度4 410 m處；第3個最大海泛面在深度4 405 m處，第3個巖性轉(zhuǎn)換面在深度4 218 m處；第4個最大海泛面在下部白云質(zhì)泥巖的中上部4 217 m處，第4個巖性轉(zhuǎn)換面在深度4 074 m處；第5個最大海泛面位于深度4 073 m處，第5個巖性轉(zhuǎn)換面在深度4 010 m處（見圖3）。這5個巖性轉(zhuǎn)換面就是 5個三級層序的頂面。同時，能夠看到除下部最大海泛面外，其他都在巖性轉(zhuǎn)換面上部1～5 m處，顯示海侵是非常短暫的。

電性標志。本文研究的電性標志主要是自然伽馬曲線的變化。僅依靠電性標志很難確定地層界限，結(jié)合碳同位素組成標志與 INPEFA測井旋回標志，可在對應(yīng)的位置找到自然伽馬曲線的低峰，低峰的低值底部就是巖性轉(zhuǎn)換面，低峰的高值中部就是最大海泛面（見圖3）。另外，洗象池群底界的電性標志多以梳齒狀自然伽馬曲線的底為標志[6]。

巖性標志。這是洗象池群內(nèi)部層序劃分的最大困難之一，只能在碳同位素組成標志、INPEFA測井旋回標志與電性標志的輔助下，找準具體標志，否則只能通過鄰井對比來確定三級層序的界面。洗象池群5個三級層序的巖性轉(zhuǎn)換面都是由白云巖向泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖、頁巖、泥巖等轉(zhuǎn)換，5個最大海泛面的巖性以泥質(zhì)白云巖或白云質(zhì)泥巖為主，少數(shù)為頁巖或泥巖。另外，洗象池群底部巖性標志多為梳齒狀自然伽馬段對應(yīng)的泥質(zhì)白云巖或白云質(zhì)泥巖與白云巖薄層交互段底部的白云巖，其下多為高臺組（或陡坡寺組）的自然伽馬較高的較厚層泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖或含膏白云質(zhì)泥巖[5-6]。

不整合標志。洗象池群的不整合只發(fā)育于其頂部，多以平行不整合與奧陶系接觸[5-6,9]。

1.2 三級層序劃分及其基本特征

根據(jù)上述最大海泛面與巖性轉(zhuǎn)換面的特征標志，本文研究認為洗象池群發(fā)育較全、且剝蝕較少的川東—湘鄂西—黔北地區(qū)存在4～5個三級層序；而剝蝕較多的川中—威遠地區(qū)存在 4個三級層序，其西側(cè)剝蝕尖滅帶多發(fā)育1～3個三級層序。

1.2.1 層序Sq1基本特征

層序 Sq1是洗象池群底部的三級層序，具有明顯海侵體系域與高位體系域（見圖1—圖3）。該層序以白云巖與泥質(zhì)白云巖交互發(fā)育為主，地層?xùn)|厚西薄，多具有梳齒狀自然伽馬曲線特征[6]。除川中局部地區(qū)與太和 1井區(qū)外，碳同位素組成均展現(xiàn)自下而上逐漸變輕的變化規(guī)律。該層序基本對應(yīng)于最新分層的洗一段[6-7]，有洗象池群發(fā)育的地區(qū)就有分布，表明該層序發(fā)育時，廣泛的海侵導(dǎo)致上揚子臺地都淹沒在海水之下。西薄東厚的地層顯示出臺地內(nèi)部西高東低的地勢特征。盆地西北部龍?zhí)?—馬深1井區(qū)地層厚度為30～50 m，而東部五科1—池7—太和1井區(qū)地層厚度為150～180 m，東部焦石壩、永順下福、大庸古丈羅依溪等地區(qū)的地層厚度甚至超過200 m。

層序Sq1下部以海侵體系域（TST）為主。四川盆地內(nèi)部該層序都在海侵發(fā)生后持續(xù)海退[20]。其底部存在一層較純的白云巖或砂屑白云巖，川中—川東地區(qū)尤為明顯，威寒1井發(fā)育19 m厚的含膏白云巖與白云巖，廣探2井與五探1井底部發(fā)育18 m厚的砂屑白云巖與 15 m厚的白云巖，揭示出早期局限蒸發(fā)-淺水沉積環(huán)境向后期水體加深沉積環(huán)境的演化。四川盆地外圍地區(qū)的巖性組合存在差異，渝北城口為砂屑灰?guī)r、石灰?guī)r，巫溪為鮞粒白云巖、白云巖與白云質(zhì)泥巖，陜南八仙鎮(zhèn)為含燧石結(jié)核的角礫灰?guī)r、石灰?guī)r與泥灰?guī)r，鄂西神農(nóng)架武山湖為鮞粒白云巖、白云巖與頁巖，鄂西南楊家坪與白果坪為砂巖、粉砂巖、白云巖、顆?；?guī)r與頁巖，黔北金沙巖孔為含礫含泥白云巖與泥質(zhì)白云巖，黔北沿河甘溪為砂屑白云巖、白云巖與石灰?guī)r。湘西永順下福為白云巖與砂屑白云巖，古丈羅依溪為頁巖、泥灰?guī)r與石灰?guī)r，與上述巖性略有不同。林1井、太和1井、建深1井等的INPEFA測井旋回分析顯示，層序 Sq1海侵后的最大海泛面發(fā)育于梳齒狀自然伽馬泥質(zhì)白云巖的上部或頂部（見圖3）。

層序Sq1上部為高位體系域（HST）。四川盆地內(nèi)多為白云巖與砂屑白云巖，下部偶見泥質(zhì)白云巖與石灰?guī)r。而盆地外圍巖性組合變化較大，渝北城口為石灰?guī)r與砂屑灰?guī)r，巫溪徐家鎮(zhèn)為砂屑、藻屑、礫屑白云巖；陜南八仙鎮(zhèn)為泥灰?guī)r與灰?guī)r；鄂西神龍架武山湖為白云巖與砂屑白云巖；鄂西南白果坪為藻灰?guī)r、白云巖、灰質(zhì)白云巖，楊家坪為大套白云巖，黔北金沙巖孔為白云巖，甘溪為石灰?guī)r與白云巖，湘西羅依溪為泥灰?guī)r與石灰?guī)r。

層序 Sq1海侵體系域與高位體系域均發(fā)育，在全區(qū)突出表現(xiàn)為對稱型海侵體系域-高位體系域，揭示緩慢海侵與緩慢海退的沉積演化過程。

1.2.2 層序Sq2基本特征

層序 Sq2是洗象池群下部的三級層序，以高位體系域沉積為主（見圖1—圖3）。該層序的巖性主要為白云巖，地層?xùn)|厚西薄，探井自然伽馬曲線以低平或微齒狀為特征，碳同位素組成展現(xiàn)出自下而上逐漸加重的變化規(guī)律[6]。該層序基本對應(yīng)于最新分層的洗二段[6-8]，在上揚子地臺上均有發(fā)育，西薄東厚的地層顯示出臺地內(nèi)部西高東低的地勢特征。樂山—龍女寺與川西北等加里東古隆起區(qū)較薄，川西北龍?zhí)?井、川中南充1井與寶龍1井、川西南范店剖面的地層厚度在50 m左右；川東地區(qū)較厚，五探1井、五科1井、池7井、利1井、太和1井、建深1井，以及川東南的臨7井、丁山1井等，地層厚達180～220 m；湘西等臺地邊緣厚度最大，白果坪、楊家坪厚達350 m，下福厚346 m；臺地邊緣外的斜坡—盆地區(qū)地層變得較薄，渝北巫溪、鄂西神龍架、陜南八仙鎮(zhèn)等地區(qū)地層厚度多為50～60 m。

層序 Sq2主要為高位體系域，海侵體系域只在局部地區(qū)發(fā)育。該層序早期短暫發(fā)育海侵，多數(shù)地層厚度僅為10 m左右，巖石類型多樣，頁巖、泥質(zhì)白云巖、含泥質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r、石灰?guī)r與白云巖等。其中部分地區(qū)海侵體系域較發(fā)育，鄂西神農(nóng)架武山湖為頁巖與薄層白云巖的互層沉積；渝北徐家鎮(zhèn)為白云巖與泥質(zhì)粉砂巖沉積，以中薄層白云巖為主；渝東建深 1井巖性復(fù)雜，存在泥質(zhì)白云巖、白云巖、云質(zhì)灰?guī)r與泥質(zhì)白云巖等；黔北習(xí)水的林 1井為泥質(zhì)白云巖與白云巖互層沉積，以白云巖為主；滇北鎮(zhèn)雄羊場為大段泥質(zhì)白云巖沉積，厚達80余米；黔北金沙巖孔也有連續(xù)泥質(zhì)白云巖沉積，厚43 m；湘西羅依溪為大段薄層泥灰?guī)r，厚達 176 m；鄂西南白果坪為顆?；?guī)r與藻灰?guī)r等，厚76 m。另外，林1井與建深1井INPEFA測井旋回分析顯示，層序 Sq2海侵后的最大海泛面發(fā)育于中下部低峰自然伽馬對應(yīng)的泥質(zhì)白云巖；太和 1井INPEFA測井旋回分析顯示，層序Sq2最大海泛面發(fā)育于底部自然伽馬低峰對應(yīng)的泥質(zhì)白云巖（見圖3），表明其海侵體系發(fā)育差。

層序 Sq2上部的高位體系域在四川盆地內(nèi)部普遍發(fā)育，自西向東逐漸加厚。巖性主要為白云巖，伴有特殊巖性。四川涼山州雷波縣抓抓巖以石灰?guī)r為主，含薄層頁巖；渝東焦石壩發(fā)育白云巖、砂屑白云巖、石灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、溶孔顆?；?guī)r，利1井發(fā)育白云巖、砂屑白云巖、泥灰?guī)r、石灰?guī)r；八仙鎮(zhèn)發(fā)育含結(jié)核與角礫灰?guī)r，底部為泥灰?guī)r；城口發(fā)育石灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、白云巖；川中廣探2井發(fā)育厚45 m的砂屑白云巖；川東座3井下部發(fā)育厚51 m的砂屑白云巖；渝南南川三匯剖面發(fā)育砂屑白云巖、泥質(zhì)白云巖與白云巖，其中砂屑白云巖厚達73 m；黔北甘溪發(fā)育含膏砂屑白云巖、石灰?guī)r、砂屑白云巖、白云巖等，其中含膏砂屑白云巖主要發(fā)育在上部；湘西下福發(fā)育的砂屑白云巖厚達178 m，發(fā)育在上部；湘西羅依溪發(fā)育厚136 m的石灰?guī)r夾泥灰?guī)r；黔北金沙巖孔發(fā)育具晶間溶孔的白云巖。

層序 Sq2以發(fā)育高位體系域為主，表現(xiàn)為非對稱型海侵體系域-高位體系域，揭示短暫的快速海侵與緩慢海退的沉積演化過程。

1.2.3 層序Sq3基本特征

層序Sq3是洗象池群中部的三級層序，具有明顯高位體系域特征。該層序巖性以白云巖為主，地層?xùn)|厚西薄，探井自然伽馬曲線以低平-微齒狀與低峰交互發(fā)育為特征[6]。碳同位素組成展現(xiàn)出自下而上逐漸變輕的變化規(guī)律。該層序基本對應(yīng)于最新分層的洗三段[6-8]。在川西北—川中地區(qū)的剝蝕區(qū)略有加大，加里東古隆起區(qū)較薄，發(fā)育不全，川西北龍?zhí)?井與馬深1井殘余地層厚度為28 m與23 m，川中南充1井殘余地層厚度為48 m；川西南、川中與川東大部地層厚度為50～75 m；川東南、渝東、湘西等地的地層厚度為150～200 m；渝北城口與鄂西地區(qū)地層厚度為70～80 m。表明這一時期仍在臺地內(nèi)存在一定坡度，西高東低的古地貌繼承性發(fā)育。

層序 Sq3繼續(xù)以高位體系域為主，海侵體系域仍較局限。該層序下部多數(shù)海侵體系域發(fā)育十分局限，泥質(zhì)白云巖厚度多在10 m以下，顯示其發(fā)育時間很短。林1、太和1、建深1等井的INPEFA測井旋回分析顯示其海侵體系域發(fā)育十分局限，最大海泛面對應(yīng)于底部的泥質(zhì)白云巖（見圖3）。也有海侵體系域發(fā)育十分明顯的地區(qū)，顯示出水體加深的特征，渝東焦石壩自下而上發(fā)育溶孔顆?；?guī)r、鮞?；?guī)r與藻灰?guī)r，累計厚度48 m；鄂西神農(nóng)架武山湖自下而上發(fā)育中層白云巖與砂屑白云巖、薄層白云巖與薄層砂屑白云巖互層的沉積序列，厚達70 m；渝北巫溪徐家鎮(zhèn)自下而上發(fā)育白云巖與含泥粉沙質(zhì)白云巖。

層序 Sq3上部的高位體系域多發(fā)育中厚層白云巖夾薄層泥質(zhì)白云巖。局部存在特殊性，川東太和1井與黔北林1井發(fā)育泥質(zhì)白云巖、白云巖與砂屑白云巖互層，蜀南臨7井與川東建深1井發(fā)育含泥白云巖與白云巖互層，渝北徐家鎮(zhèn)發(fā)育砂屑白云巖、藻屑白云巖與顆粒白云巖，鄂西武山湖發(fā)育薄層砂屑白云巖與鮞粒白云巖，湘西羅依溪發(fā)育石灰?guī)r與泥灰?guī)r，五科1井、永順下福剖面與南川三匯剖面分別發(fā)育厚度為30 m、150 m與50 m的砂屑白云巖，黔北甘溪發(fā)育75 m厚的含膏白云巖與含膏砂屑白云巖，川東北利1井發(fā)育砂屑白云巖、白云巖、石灰?guī)r與泥灰?guī)r，黔北金沙巖孔發(fā)育具晶間溶孔的白云巖。

層序 Sq3以發(fā)育高位體系域為主，海侵體系域局部發(fā)育在盆地外圍的東北部與渝東等區(qū)域，為非對稱型海侵體系域-高位體系域，揭示短暫的快速海侵與緩慢海退的沉積演化過程。

1.2.4 層序Sq4基本特征

層序Sq4是洗象池群中上部的三級層序，仍具有明顯的高位體系域特征。該層序主要發(fā)育白云巖夾薄層泥質(zhì)白云巖，地層西薄東厚，探井自然伽馬曲線以低平-微齒狀與低峰均有發(fā)育為特征[6]。碳同位素組成值為-3‰～0，自下而上呈逐漸變輕或微齒狀的變化規(guī)律。該層序基本對應(yīng)于最新分層的洗四段下部[7-8]。在川西地區(qū)的剝蝕明顯加大，加里東古隆起斜坡區(qū)較薄。川西北龍?zhí)?井、馬深1井與川中南充1井的洗象池群均被剝蝕，高石26井、寶龍1井與川西南樂山范店僅殘余厚度15～30 m，川南、川中與川東大部厚度為50～70 m；川東南、渝東、湘西等地區(qū)厚度為150～200 m；城口與鄂西受斜坡沉積環(huán)境控制，地層發(fā)育較薄，厚度為70～80 m。因此，這一時期的沉積仍然在上揚子地區(qū)臺地內(nèi)存在一定的坡度，西高東低的古地貌仍繼承性發(fā)育。

層序 Sq4的高位體系域十分發(fā)育，海侵體系域發(fā)育仍然局限。層序 Sq4在多數(shù)地區(qū)海侵體系域發(fā)育局限，泥質(zhì)白云巖厚度為5～10 m，個別區(qū)域甚至不發(fā)育，局部地區(qū)發(fā)育硅質(zhì)頁巖與石灰?guī)r。海侵體系域主要發(fā)育在川東南、滇北、鄂西等地區(qū)。蜀南臨7井與黔北林1井發(fā)育砂屑白云巖、白云巖、泥質(zhì)白云巖的組合，滇北雷坡抓抓巖發(fā)育18 m厚的石灰?guī)r，鄂西南白果坪發(fā)育兩層厚10 m的硅質(zhì)頁巖，鄂西武山湖發(fā)育砂屑白云巖與白云巖沉積。中林1井INPEFA測井旋回分析顯示其海侵后的最大海泛面發(fā)育在中上部，即自然伽馬低峰間隔發(fā)育段最上部的低峰處（見圖3）。

層序 Sq4中上部高位體系域為中厚層白云巖、砂屑白云巖夾薄層泥質(zhì)白云巖。巖性比較特殊的主要是湘西羅依溪的泥灰?guī)r與石灰?guī)r厚達 200余米，黔北甘溪砂屑白云巖與含膏砂屑白云厚達133 m，重慶三匯與川東座3井砂屑白云巖厚50 m，黔北金沙巖孔發(fā)育厚35 m具晶間溶孔的白云巖。另外，太和 1、建深 1等井INPEFA測井旋回分析顯示該層序最大海泛面位于其底部（見圖3），表明層序Sq4幾乎都是高位體系域沉積。

這一時期殘余地層的分布明顯在川西大面積缺失，高位體系域更加發(fā)育。

1.2.5 層序Sq5基本特征

層序 Sq5是洗象池群頂部的三級層序，繼續(xù)以高位體系域為特征。該層序主要發(fā)育白云巖、砂屑白云巖，夾薄層泥質(zhì)白云巖，局部地區(qū)頂部發(fā)育石灰?guī)r，地層西薄東厚，探井自然伽馬曲線以微齒狀與低峰發(fā)育為特征[6]。碳同位素組成值為-3.0‰～0.5‰，自下而上呈逐漸變重又變輕的特征。該層序基本對應(yīng)于最新分層的洗四段上部[7-8]。受寒武系沉積后加里東古隆起長期剝蝕的影響，該層序在盆地內(nèi)的川中、川西、及川東局部遭受大面積剝蝕。川西北龍?zhí)?1井、馬深 1井，川中廣探2井、寶龍1井、高石26井、南充1井，川南威寒1井、臨7井與黔北林1井均缺失這一地層；川東太和1井、川南窩深1井、川東北五科1井殘留地層厚度20～70 m；盆地東部及盆緣地層厚度為50～150 m；盆地東南部湘鄂西—黔北地區(qū)地層厚度為80～220 m；盆地東北部鄂西—渝北地區(qū)地層厚度為20～70 m。雖然受到剝蝕的影響，但仍顯示出西高東低的繼承性古地貌特征。

層序Sq5仍以高位體系域發(fā)育為主，海侵體系域發(fā)育局限。層序Sq5下部海侵體系域發(fā)育局限或不發(fā)育，泥質(zhì)白云巖厚度多在10 m以下，局部地區(qū)發(fā)育硅質(zhì)頁巖、石灰?guī)r、泥灰?guī)r等。海侵體系域主要發(fā)育在黔北、湘鄂西、陜南等地。黔北沿河甘溪發(fā)育40 m厚的石灰?guī)r、金沙巖孔發(fā)育10 m厚的灰質(zhì)泥巖，鄂西南白果坪發(fā)育兩層厚8 m的硅質(zhì)頁巖，湘西羅依溪發(fā)育10 m厚的薄層泥質(zhì)條帶石灰?guī)r，陜南平利縣八仙鎮(zhèn)發(fā)育41 m厚的泥巖。

層序 Sq5上部高位體系域為中厚層白云巖、砂屑白云巖，部分地區(qū)夾薄層泥質(zhì)白云巖。其中湘西古丈羅依溪剖面中下部發(fā)育泥灰?guī)r、石灰?guī)r與頁巖交互沉積，厚達80余米；湘西下福發(fā)育厚達100 m的砂屑白云巖；黔北甘溪發(fā)育砂屑白云巖、白云巖、石灰?guī)r，厚達150余米；金沙巖孔發(fā)育厚35 m具晶間溶孔的白云巖；川南局部地區(qū)頂部發(fā)育厚15～18 m的石灰?guī)r。

洗象池群沉積末期層序 Sq5的地層在川西—川中以及川東局部地區(qū)大面積缺失，仍以高位體系域發(fā)育為特征，海侵體系域局限發(fā)育。

綜上所述，四川盆地及其鄰區(qū)中上寒武統(tǒng)洗象池群劃分為Sq1—Sq5共5個三級層序，其中層序Sq1、Sq2、Sq3在殘余地層發(fā)育區(qū)基本都存在，層序Sq4與Sq5缺失區(qū)逐漸向川東地區(qū)擴大。層序 Sq1在全區(qū)突出表現(xiàn)為對稱型海侵域-高位域，揭示緩慢海侵與緩慢海退的沉積演化過程；臺內(nèi)的三級層序Sq2—Sq5均表現(xiàn)為非對稱型海侵體系域-高位體系域，揭示快速海侵與緩慢海退的沉積演化過程。四川盆地內(nèi)每個三級層序都存在西薄東厚的基本特征，顯示洗象池群沉積期臺內(nèi)古地貌為緩坡特征。

2 沉積與巖相古地理特征

四川盆地中上寒武統(tǒng)洗象池群因巖性單一，長期以來只能對整套地層概括性地開展沉積與巖相古地理研究，導(dǎo)致難以呈現(xiàn)縱橫向的沉積相變化；尤其是盆地東部及鄰區(qū)發(fā)育數(shù)百米至上千米厚的地層，以群為單元的沉積與巖相古地理研究，則很難描述其基本特征與變化規(guī)律，更無法滿足勘探生產(chǎn)的需要。前人研究認為洗象池群為一套海退沉積層序，以臺地相沉積為主[20-26]，可與北美地臺類比[27]。由于上揚子地區(qū)在這一時期海侵規(guī)模小、時間短，因此海侵體系域多數(shù)發(fā)育很差，是以海退背景下的高位體系域為主[5,19-24]。本文經(jīng)過層序地層研究與細分，為各段或各三級層序開展沉積與巖相古地理研究提供了基礎(chǔ)，通過各三級層序的高位體系域為主的特征揭示，理清其碳酸鹽臺地[28-29]的發(fā)育特征、臺內(nèi)灘與臺緣灘的沉積演化規(guī)律。

2.1 層序Sq1沉積與巖相古地理特征

四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群層序 Sq1發(fā)育混積潮坪、蒸發(fā)—局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣、斜坡與盆地等沉積相（見圖4）。臺內(nèi)是緩坡型蒸發(fā)—局限臺地上發(fā)育小型臺內(nèi)顆粒灘、膏質(zhì)潟湖沉積為特征，臺緣是以發(fā)育小型顆粒灘為主。該層序除冕寧—雅安—樂山—遂寧—綿陽—廣元一線以西以北地區(qū)被剝蝕外，四川盆地及其鄰區(qū)均有發(fā)育。

層序 Sq1混積潮坪沉積相主要發(fā)育于川西北與川西南地區(qū)。川西北龍?zhí)?井與馬深1井都發(fā)育碳酸鹽巖與碎屑巖交互沉積，龍?zhí)?1井為白云巖與含白云質(zhì)泥巖，馬深1井為白云巖、泥質(zhì)白云巖與含白云質(zhì)泥巖；川西南會理清水河露頭發(fā)育灰色白云巖、砂質(zhì)白云巖夾紫紅色泥巖，峨眉發(fā)育灰色白云巖、泥質(zhì)白云巖、夾砂泥巖薄層或條帶[30-31]；川西南范店露頭剖面底部發(fā)育白云巖夾白云質(zhì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖條帶[32]，窩深 1井底部以白云巖與含膏白云巖為主夾粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖，厚度為42 m，顯示出近岸混積潮坪沉積的特征。

層序 Sq1蒸發(fā)—局限臺地沉積相發(fā)育于四川盆地大部、渝東、黔北、滇北等地區(qū)，廣泛發(fā)育白云巖，局限發(fā)育薄層砂屑白云巖、含膏白云巖。廣安、南充、高石梯、螺觀山、合川等地海侵體系域早期為砂屑灘沉積，發(fā)育厚度為2～10 m的砂屑白云巖，三匯厚度可達68 m。因寒武紀中后期存在蒸發(fā)環(huán)境[5,32-33]，層序Sq1的膏質(zhì)潟湖縱向上主要發(fā)育在底部，但規(guī)模小、厚度僅為1～2 m，以含膏白云巖為主。蜀南威遠、陽高寺，川東五百梯，鄂西恩施等地區(qū)發(fā)育小規(guī)模的膏質(zhì)潟湖沉積，只在長寧—古藺及其以南地區(qū)發(fā)育較大面積的蒸發(fā)環(huán)境[34]（見圖4）。另外，雷波抓抓巖露頭為石灰?guī)r沉積，只在底部發(fā)育砂屑白云巖，為以淡化潟湖為主的沉積。

圖4 四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群層序Sq1（洗一段）沉積與巖相古地理特征

層序 Sq1臺地邊緣沉積相主要發(fā)育于兩個區(qū)帶，一個區(qū)帶位于黔東北甘溪、湘西花壇—永順—大庸、鄂西南五峰白果坪—楊家坪等地，另一個區(qū)帶位于渝北城口—巫溪—鄂西武山湖一帶。這兩個區(qū)帶主要發(fā)育砂屑灘、礫屑灘、鮞灘、藻屑灘等微相與灘間海微相。臺緣灘較薄，厚度為5～15 m，個別厚度可達30 m，廣泛發(fā)育砂屑灰?guī)r、砂屑白云巖、鮞?；?guī)r與鮞粒白云巖，局部發(fā)育藻屑砂屑白云巖。臺地邊緣也發(fā)育半深水沉積物，武山湖發(fā)育 3層單層厚度為 6～10 m的黑色頁巖，鄂西南白果坪發(fā)育 1層厚 18 m的黑色頁巖。

層序 Sq1開闊臺地相沉積主要發(fā)育于渝東—鄂西南一帶。渝東利 1井發(fā)育開闊淺海沉積的石灰?guī)r與泥灰?guī)r，砂屑灘沉積微相的砂屑白云巖，以及灘間海白云巖與泥質(zhì)白云巖，顯示出局限臺地與開闊臺地交互發(fā)育的特征。建深 1井發(fā)育薄層泥質(zhì)白云巖與中厚層白云質(zhì)灰?guī)r交互沉積，以及白云質(zhì)灰?guī)r與灰質(zhì)泥巖沉積，展現(xiàn)出以開闊臺地為主的沉積特征。鄂西南白果坪露頭為礫屑灰?guī)r、含砂礫屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r與白云巖的交互沉積，展現(xiàn)出臺地邊緣與開闊臺地交織在一起的特點。開闊臺地內(nèi)也有薄層砂屑灘發(fā)育，渝東利 1井發(fā)育兩層厚度分別為 5 m和 8 m的砂屑白云巖，建深1井發(fā)育兩層厚度分別為4 m和6 m的砂屑灰?guī)r。

層序 Sq1斜坡—盆地相主要發(fā)育于黔東北—湘鄂西、陜南—鄂西等地區(qū)。湘西羅依溪露頭主要發(fā)育薄層泥灰?guī)r與黑色頁巖，顯示出較深水斜坡與深水盆地的沉積特征；陜南八仙鎮(zhèn)露頭剖面發(fā)育礫屑灰?guī)r、薄層石灰?guī)r與泥灰?guī)r沉積，顯示出斜坡較深水碳酸鹽巖沉積與碳酸鹽巖碎屑流沉積的基本特征。

總之，層序 Sq1相序發(fā)育較全，臺內(nèi)蒸發(fā)—局限臺地廣泛發(fā)育，開闊臺地較發(fā)育，高能灘發(fā)育較差。臺內(nèi)顆粒灘與膏質(zhì)潟湖發(fā)育在海侵沉積體系域的早期，多呈分散狀發(fā)育特征，臺緣灘規(guī)模也很小。

2.2 層序Sq2沉積與巖相古地理特征

洗象池群層序 Sq2的臺內(nèi)是以緩坡型蒸發(fā)—局限臺地上發(fā)育小型—大型臺內(nèi)顆粒灘與膏質(zhì)潟湖為特征，混積潮坪、臺地邊緣、斜坡與盆地等沉積亞相繼承性發(fā)育，先前的開闊臺地轉(zhuǎn)化為半局限臺地，臺緣灘明顯增大，遭受剝蝕的區(qū)域與層序Sq1相似（見圖5）。

圖5 四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群層序Sq2（洗二段）沉積與巖相古地理特征

層序Sq2混積潮坪沉積相發(fā)育在川西北與川西南，面積略有縮小。川西北龍?zhí)?1井為碳酸鹽巖與碎屑巖交互沉積下的白云巖與含白云質(zhì)泥巖。馬深 1井所在地區(qū)轉(zhuǎn)化為局限臺地相沉積，為白云巖、砂屑白云巖、泥質(zhì)白云巖與白云質(zhì)泥巖，砂屑白云巖厚達40 m。會理—峨眉一帶混積潮坪相繼承性發(fā)育。

層序 Sq2蒸發(fā)—局限臺地沉積相發(fā)育區(qū)與層序Sq1相近，但臺內(nèi)高能顆粒灘沉積發(fā)生變化。在高石梯與磨溪及其鄰區(qū)仍然以薄層砂屑灘沉積為主，而川中廣安—華鎣山田壩、川西南樂山范店—大窩頂、川西北馬深 1井區(qū)出現(xiàn)了較大規(guī)模的顆粒灘沉積。廣探 2井砂屑白云巖厚45 m，范店露頭—窩深1井砂屑白云巖厚16～25 m。盆地東部邊界以較大—大型臺內(nèi)灘為特征，林1井砂屑白云巖厚26 m，重慶三匯露頭砂屑白云巖厚72 m，焦石壩露頭砂屑白云巖厚75 m、溶孔顆?；?guī)r厚20 m，利1井砂屑白云巖厚45 m。臺內(nèi)膏質(zhì)潟湖發(fā)育在盆地南部與黔北地區(qū)，單個規(guī)模大于層序Sq1。金沙巖孔露頭晶間溶孔白云巖厚80 m，并含有石鹽假晶與大量溶蝕晶孔，為蒸發(fā)相的白云巖[35]；黔東北甘溪剖面含膏砂屑白云巖厚40 m。此時臺內(nèi)灘展現(xiàn)出由古隆起向外圍逐漸增大、向東遷移，膏質(zhì)潟湖在東南部較發(fā)育的特征。另外，川西南雷波抓抓巖露頭顯示水體略有加深，先期的砂屑灘消失，并出現(xiàn)薄層黑色頁巖沉積，顯示出淡化潟湖為主的環(huán)境。

層序 Sq2半局限臺地相沉積發(fā)育于渝東—鄂西南地區(qū)。渝東—鄂西南在層序 Sq1時的開闊臺地略有變化，一是建深 1井附近轉(zhuǎn)化為局限臺地，二是焦石壩展現(xiàn)半局限臺地的特征，利 1井與焦石壩發(fā)育較大規(guī)模的顆粒灘沉積。

層序Sq2臺地邊緣沉積相仍繼承性發(fā)育于黔東北—湘鄂西一帶與渝北—鄂西一帶，但臺緣灘的發(fā)育規(guī)模明顯增大。下福露頭砂屑白云巖厚175 m，鄂西南白果坪露頭顆粒灰?guī)r厚88 m、藻屑灰?guī)r厚40 m、顆粒白云巖厚15 m。此時渝北—鄂西臺緣帶變化不大，一是巫溪露頭泥云質(zhì)粉砂巖與顆粒灘疊置發(fā)育，二是武山湖露頭自下而上為薄層白云巖夾薄層頁巖向砂屑白云巖轉(zhuǎn)化，展現(xiàn)出斜坡向臺地邊緣轉(zhuǎn)化的特點。這顯示出東南部臺緣帶此時快速建造，渝北—鄂西臺緣帶由斜坡向臺地邊緣轉(zhuǎn)化的演變。

層序 Sq2斜坡—盆地相仍發(fā)育于黔東—湘鄂西、陜南—鄂西兩地。湘西羅依溪以斜坡環(huán)境下的泥灰?guī)r沉積為主，夾臺地邊緣灰?guī)r與角礫灰?guī)r沉積。陜南八仙鎮(zhèn)為斜坡相的泥灰?guī)r與含燧石礫屑灰?guī)r沉積，并發(fā)現(xiàn)具有滑塌構(gòu)造的碳酸鹽巖重力流沉積[36]，鄂西武山湖露頭為斜坡相薄層白云巖夾盆地相薄層黑色頁巖沉積。

層序 Sq2在臺內(nèi)以高位體系域的緩坡型碳酸鹽巖局限臺地沉積為主，其高能顆粒灘也主要發(fā)育于高位體系域，臺內(nèi)顆粒灘規(guī)模西小東大，渝東—鄂西南轉(zhuǎn)化為半局限臺地，黔東北—湘鄂西臺緣灘規(guī)模大增，渝北—鄂西臺緣灘也很明顯，膏質(zhì)潟湖主要發(fā)育于盆地東南部及其外圍，規(guī)模也大于先期沉積。

2.3 層序Sq3沉積與巖相古地理特征

洗象池群層序 Sq3臺內(nèi)仍是以緩坡型蒸發(fā)—局限臺地上發(fā)育小型—大型臺內(nèi)顆粒灘與膏質(zhì)潟湖為特征，混積潮坪、半局限臺地、臺地邊緣、斜坡至盆地等沉積亞相仍繼承性發(fā)育，開闊臺地消失，大型臺緣灘發(fā)育（見圖6）。該層序剝蝕區(qū)逐漸向東拓展，主要變化如下：①川西北龍?zhí)?井與馬深1井由臺地相轉(zhuǎn)化為混積潮坪相，并且在龍?zhí)?1井發(fā)現(xiàn)含膏白云巖沉積，顯示出混積-蒸發(fā)潮坪的特征；②華鎣山—川東局部地區(qū)存在含膏白云巖與較厚的泥云巖沉積，證明華鎣山田壩以東存在較大規(guī)模的砂屑灘，使相距約20 km的座 3井發(fā)育潟湖沉積微相下的厚層泥質(zhì)白云巖，同時由于田壩東側(cè)砂屑灘的阻隔，在其西側(cè)發(fā)育了蒸發(fā)環(huán)境下的膏質(zhì)潟湖沉積；③五百梯構(gòu)造區(qū)發(fā)育較大規(guī)模的砂屑灘，但海水加深，五百梯西南側(cè)由局限臺地轉(zhuǎn)化為半局限臺地，發(fā)育一定厚度的石灰?guī)r；④渝東北臺緣灘在巫溪明顯加厚，厚達45 m；⑤陜南八仙鎮(zhèn)斜坡以泥灰?guī)r為沉積特征，不發(fā)育碳酸鹽巖碎屑流沉積。

圖6 四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群層序Sq3（洗三段）沉積與巖相古地理特征

2.4 層序Sq4沉積與巖相古地理特征

洗象池群層序 Sq4的臺內(nèi)還是以緩坡型蒸發(fā)—局限臺地為主（見圖7），臺內(nèi)灘、臺緣灘發(fā)育相對較差。該層序遭受剝蝕區(qū)明顯向東拓展，混積潮坪沉積基本被徹底剝蝕完，其他巖相多繼承性發(fā)育。該層序與下伏層序相比主要變化如下：①臺內(nèi)以發(fā)育中小型顆粒灘為主，砂屑白云巖厚度多為5～15 m，個別達30～60 m，如廣探2井砂屑白云巖厚30 m，重慶三匯露頭砂屑白云巖厚60 m；②臺緣灘發(fā)育普遍較差，厚10～20 m，僅甘溪發(fā)育厚達130 m的砂屑白云巖與含膏砂屑白云巖；③半局限臺地全面退出渝東地區(qū)，五探 1井、焦石壩、利川以東地區(qū)由原來的半局限臺地轉(zhuǎn)化為局限臺地；④渝東北巫溪徐家鎮(zhèn)由典型的臺地邊緣砂屑灘轉(zhuǎn)化為向斜坡發(fā)展的具有滑塌構(gòu)造[36]的臺地邊緣白云巖沉積；⑤陜南八仙鎮(zhèn)斜坡環(huán)境又出現(xiàn)含燧石結(jié)核礫屑灰?guī)r沉積，展現(xiàn)出碳酸鹽巖碎屑流沉積特征；⑥鄂西南白果坪發(fā)育薄層黑色硅質(zhì)頁巖，楊家坪發(fā)育角礫白云巖，顯示出臺地邊緣向斜坡—盆地演化的跡象。

圖7 四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群層序Sq4（洗四段下亞段）沉積與巖相古地理特征

2.5 層序Sq5沉積與巖相古地理特征

洗象池群層序 Sq5臺內(nèi)是以水體略有加深的緩坡型蒸發(fā)—局限臺地為主的發(fā)育期（見圖8），臺內(nèi)灘、臺緣灘發(fā)育略好于層序Sq4，并有較大變化。其遭受剝蝕而缺失的區(qū)域大面積向東拓展，四川盆地內(nèi)中西部大部分沉積被剝蝕，滇西北—川西南也大部分被剝蝕，東部殘留沉積仍顯示繼承性發(fā)育特征。該層序與下伏層序相比變化如下：①蒸發(fā)—局限臺地沉積殘留區(qū)主要分布于川東—渝東—湘鄂西—黔北—滇東北一帶，臺內(nèi)灘以中小型為主，發(fā)育于川東—渝東—渝東南地區(qū)，砂屑白云巖厚度多為10～25 m，個別較厚，如焦石壩露頭巖溶顆粒白云巖與鮞粒灰?guī)r厚50 m。②臺緣灘發(fā)育仍較差，厚10～20 m，僅在黔東北—湘西地區(qū)相對較厚，但也有較大變化。黔北甘溪砂屑白云巖厚30 m，并夾生屑灰?guī)r與大段石灰?guī)r，顯示水體略有加深；黔東北下福砂屑白云巖厚達100 m，該區(qū)臺緣灘由不發(fā)育轉(zhuǎn)化為發(fā)育；神農(nóng)架武山湖露頭顯示出較明顯的臺緣灘沉積特征，砂屑白云巖厚36 m。③半局限臺地全面退出，四川盆地及其鄰區(qū)大部轉(zhuǎn)化為局限臺地。④陜南八仙鎮(zhèn)斜坡環(huán)境水體明顯加深，發(fā)育半深水環(huán)境的深灰色泥灰?guī)r與黑色泥巖。⑤臺內(nèi)膏質(zhì)潟湖發(fā)育變化較大，一是金沙巖孔規(guī)模加大，溶蝕晶孔白云巖厚52 m，明顯厚于層序Sq4；二是甘溪露頭區(qū)轉(zhuǎn)化為臺地邊緣外側(cè)沉積，由原來的膏質(zhì)潟湖轉(zhuǎn)化為灘間海與淺海沉積。這與前人認為的黔北中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群中上部以局限臺地灘間海、泥云質(zhì)瀉湖與蒸發(fā)坪沉積為主的認識基本相似[31]。

綜上所述，四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群 5個三級層序的發(fā)育與沉積演化顯示出如下主要特征：①臺內(nèi)緩坡型蒸發(fā)—局限臺地的基本面貌持續(xù)發(fā)育，西高東低的沉積環(huán)境與臺內(nèi)微古地貌控制著沉積微相的持續(xù)發(fā)育；②層序Sq2和Sq3是臺內(nèi)灘與臺緣灘最發(fā)育且繼承性較好的時期，其中臺內(nèi)淺灘受川中古隆起、川東盆地邊緣微古地貌高、以及海平面的控制，并向東遷移；③層序Sq4和Sq5是臺內(nèi)灘與臺緣灘較發(fā)育且發(fā)生變化的時期；④臺內(nèi)膏質(zhì)潟湖的發(fā)育經(jīng)歷了逐漸加強到逐漸萎縮的發(fā)展過程；⑤渝北—鄂西南地區(qū)早期的開闊臺地逐漸轉(zhuǎn)化成了半局限臺地，展現(xiàn)出海水逐漸變淺的變化；⑥黔東北—湘鄂西臺緣帶相對穩(wěn)定，且發(fā)育規(guī)模較大，而渝北—鄂西臺緣帶發(fā)育具有遷移性，規(guī)模較小，與前者存在較大差異。

圖8 四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群層序Sq5（洗四段上亞段）沉積與巖相古地理特征

3 結(jié)論

根據(jù)同位素組成、巖性、電性等資料，可以將四川盆地及其鄰區(qū)洗象池群劃分為 5個三級層序。其中Sq1、Sq2、Sq3等三級層序除雅安—樂至—綿陽—廣元一線及其以西地區(qū)遭受剝蝕外，其他地區(qū)均有發(fā)育；層序Sq4與Sq5兩個三級層序剝蝕區(qū)逐漸向川西北與川東擴大。因此，寒武紀末期的古隆起應(yīng)該稱之為滇—川大型古隆起，而非樂山—龍女寺古隆起。

洗象池群整體以高位體系域為主，各三級層序略有差異。層序 Sq1在全區(qū)突出表現(xiàn)為對稱型海侵體系域-高位體系域的特征，揭示緩慢海侵與緩慢海退的沉積演化過程；臺內(nèi)其余三級層序均表現(xiàn)為非對稱型海侵體系域-高位體系域的特征，揭示臺內(nèi)短暫快速海侵與緩慢海退的沉積演化過程。

洗象池群臺內(nèi)持續(xù)以緩坡型蒸發(fā)—局限臺地的基本面貌為主發(fā)育。各相帶在樂山—龍女寺同沉積古隆起所控制的北東傾、東傾、南東傾緩坡上，以及微古地貌、海平面變化的基礎(chǔ)上發(fā)育與演化。由此導(dǎo)致臺內(nèi)各層序的殘余厚度、相帶展布以及遷移規(guī)律呈現(xiàn)為碳酸鹽緩坡特征，這是區(qū)別于國內(nèi)外經(jīng)典鑲邊臺地、經(jīng)典碳酸鹽緩坡的最顯著特征。

洗象池群層序Sq2和Sq3臺內(nèi)灘與臺緣灘最發(fā)育，繼承性較好。臺內(nèi)淺灘不僅圍繞古隆起外圍與盆地東部邊緣微古地貌高發(fā)育，而且向東遷移，這是相控儲集層最發(fā)育的層序；層序Sq4和Sq5的臺內(nèi)灘與臺緣灘較發(fā)育，是相控儲集層較發(fā)育的層序。

洗象池群存在兩個臺緣灘發(fā)育帶。其中黔東北—湘鄂西臺緣帶相對穩(wěn)定且規(guī)模較大；渝北—鄂西臺緣帶發(fā)育具有遷移性，規(guī)模較小，顯示自古隆起向東北與向東南的碳酸鹽臺地可能存在差異。