四川盆地東北部趙家灣地區(qū)飛仙關(guān)組地層層序劃分

羅孝杰，代宗仰

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 四川 成都 610000）

層序地層學(xué)是20 世紀(jì)中后期發(fā)展起來的。18 世紀(jì)左右，國外研究人員就發(fā)現(xiàn)了搬運沉積與風(fēng)化剝蝕作用在時間維度上呈周期性變化的規(guī)律[1]。20 世紀(jì)中葉，有學(xué)者指出層序的定義“以主要區(qū)域不整合為邊界的地層集體”并將北美的克拉通前寒武紀(jì)晚期至全新世地層劃分為六套地層層序。1977 年Vail 提出了海平面變化控制了層序發(fā)育的看法[2]。20 世紀(jì)90 年代至今，層序地層學(xué)從純理論研究進入到了理論和生產(chǎn)應(yīng)用兩開花的時期。出現(xiàn)了諸如高分辨率層序地層學(xué)、成因地層學(xué)等理論學(xué)派理論學(xué)說也在油氣勘探中廣泛應(yīng)用[3-5]。

本文研究層系為三疊系飛仙關(guān)組，趙家灣潛伏構(gòu)造構(gòu)造主要位于川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)東北部溫泉井構(gòu)造東段南翼斷下盤，趙家灣潛伏構(gòu)造北與溫泉井構(gòu)造東段之間有長店坊向斜相隔，南與馬槽壩構(gòu)造相鄰，再向南經(jīng)開縣向斜與門南場背斜傾沒端相望（圖1）。受大巴山弧形構(gòu)造帶的改造經(jīng)歷加里東運動、東吳運動等多期構(gòu)造運動的影響。巖性主要以白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、白云巖及石膏、鮞粒云巖（灰?guī)r）為主[6-7]。

圖1 趙家灣地區(qū)造位置

1 飛仙關(guān)頂?shù)捉缑?/h2>

由于趙家灣地區(qū)僅鉆井一口，故將領(lǐng)區(qū)菩薩殿、正壩、馬槽壩等井位的資料一同進行分析。認(rèn)為：研究區(qū)內(nèi)飛仙關(guān)組與丄覆嘉陵江組地層為連續(xù)沉積的整合接觸[8]。研究通常認(rèn)為四川盆地內(nèi)大部分地區(qū)飛仙關(guān)組與下伏地層之間為整合接觸 [9]。

1.1 飛仙關(guān)組頂界

飛仙關(guān)組沉積時期為一個海平面持續(xù)下降的時期，在飛四段即飛仙關(guān)末期時整個川東北盆地演化為一個蒸發(fā)-局限臺地相的環(huán)境[10]。整個區(qū)域內(nèi)飛仙關(guān)頂部發(fā)育有一套紫紅、灰紫色薄層泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖夾石膏等組成的巖相組合；受海平面早期上漲的影響嘉陵江期的沉積水體加深，底部一般發(fā)育沉積青灰色、淺灰色中-薄層狀泥晶灰?guī)r及泥質(zhì)泥晶灰?guī)r[11]。（通過電測曲線特征來看，飛仙關(guān)頂部由于泥質(zhì)含量較高常發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r、膏巖、泥巖表現(xiàn)在電測曲線上則是電阻率較低、自然伽馬較高。）在川東北地區(qū)此套飛四段紫紅色地層分布較穩(wěn)定，于是各井間這樣的高伽馬、低電阻的特征就易于識別方便對比。

1.2 飛仙關(guān)組底界

飛仙關(guān)底部一般沉積一套灰綠色、深灰色、灰黑色薄層狀灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及深灰色、灰黑色薄層狀泥巖、頁巖，貧硅，不含硅質(zhì)結(jié)核，在野外風(fēng)化后常呈淺灰、灰白色[12]；下伏長興組頂部沉積灰色、深灰色、灰褐－深灰褐色泥晶灰?guī)r，層較厚，一般富含二疊紀(jì)生物化石，常見有硅質(zhì)結(jié)核或團塊，二者在巖性上易于區(qū)分。

飛仙關(guān)底部沉積較厚的泥巖或泥質(zhì)灰?guī)r，從測井曲線上看具有較明顯的高伽馬值、低電阻率值得特征。另外，在自然伽馬能譜測井剖面中，長興組往往比飛仙關(guān)組放射性同位素量高，據(jù)此較容易確定其底界。（若飛仙關(guān)組底部為泥晶灰?guī)r，由于泥質(zhì)含量降低導(dǎo)致電阻率增高、自然伽馬降低；若長興組頂部發(fā)育生物礁，由于存在生物物質(zhì)以及砂屑物質(zhì)會導(dǎo)致電阻率降低、自然伽馬增高。出現(xiàn)這兩種情況使得飛仙關(guān)組與長興組的分界面變得不易劃分。）

2 飛仙關(guān)組層序地層學(xué)分析

由于研究區(qū)飛仙關(guān)組處于遠(yuǎn)離物源的相區(qū)，所以其巖性的四分段不明顯。但沉積旋回在巖性組合的變化和測井曲線上仍有表現(xiàn)。在傳統(tǒng)的研究中，主要將飛仙關(guān)組進行4 段5 分的劃分方案，這樣劃分的缺陷在于往往會將自旋回或高級旋回的界面作為四級旋回的界面，從而影響沉積相的縱橫向分布與演化特征的認(rèn)識。根據(jù)層序地層學(xué)的理論和方法，以識別相對海平面的升降變化為基礎(chǔ)，首先在目前資料較完整的正壩南-菩薩殿地區(qū)，通過鉆井與地面資料的仔細(xì)研究，對各井的層序變化從巖性、電性上進行詳細(xì)對比，并結(jié)合勘探需要，將在目前資料條件下可進行區(qū)域橫向?qū)Ρ鹊膶有蚪缇€識別出來，將飛仙關(guān)組從下至上劃分為6 個四級層序。

2.1 飛仙關(guān)組各層序劃分

2.1.1 單井旋回劃分

以趙家1 井為例（圖2），在FC1 期下部主要為沉積斜坡（陸棚）上部逐漸沉積碳酸鹽巖臺地相，整體為向上變淺旋回，并由多個向上變淺小旋回構(gòu)成。

圖2 趙家1 井旋回對比

從巖性上下部為灰色深灰色灰?guī)r，深灰色泥質(zhì)灰?guī)r，中部為深灰色、褐灰色細(xì)粉晶云巖，上部為大套灰色、深灰色、褐灰色泥晶灰?guī)r。FC2下部主要為斜坡（陸棚）相，上部主要為碳酸鹽巖臺地相，主要有臺地邊緣、局限臺地等亞相以及潟湖、臺緣灘、灘間海等微相。巖性為灰色、深灰色、褐灰色泥晶灰?guī)r，深灰、褐灰色細(xì)粉晶云巖，整體具向上變淺旋回。FC3 下部主要為斜坡（陸棚）相，上部為碳酸鹽巖臺地相的臺地邊緣亞相，沉積微相有灘間海和鮞粒灘。巖性以深灰色、褐灰色鮞粒灰?guī)r為主，中部夾一薄層灰色泥質(zhì)灰?guī)r，整體為向上變淺旋回。FC4 主要為臺地邊緣相，沉積深灰色、褐灰色泥質(zhì)灰?guī)r；FC4上部為局限臺地的瀉湖相，巖性為灰色、淺灰色灰?guī)r，褐灰色泥晶灰?guī)r，夾薄層紫紅色泥巖。FC5 主要下部為局限臺地內(nèi)的潟湖相，巖性主要為褐灰色、深灰色、灰色灰?guī)r，灰紫色泥質(zhì)灰?guī)r，紫紅色泥巖、夾薄層石膏。FC6 主要為蒸發(fā)臺地的云坪微相，下部為灰綠色泥巖與泥質(zhì)云巖夾薄層灰白色石膏互層，上部為紫紅色泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r。

2.1.2 層序地層格架對比

為進一步討論趙家灣地區(qū)及鄰區(qū)飛仙關(guān)組的鮞粒灘及白云巖儲層分布規(guī)律，建立了研究區(qū)飛仙關(guān)組的層序地層格架對比方案。

正壩1-壩南1-玉皇1-菩薩1-菩薩2-趙家1-馬槽1 連井剖面走向約呈東西向。在飛仙關(guān)期正壩1-壩南1 井一帶，F(xiàn)C1、FC2、FC3 地層厚度突然增大，縱向上體現(xiàn)了一個陡坡的出現(xiàn)；在趙家1～馬槽1 井一帶FC1～FC5 的地層厚度均有明顯增大，表現(xiàn)了比正壩1～壩南1 更陡的地形坡度。FC3 時期A 剖面井除馬槽1 外均有發(fā)育鮞?；?guī)r或鮞粒白云巖，發(fā)育的位置大部分在FC3 期的底部，厚度較均一。FC5 期玉皇1 發(fā)育有鮞?；?guī)r，為孤立臺內(nèi)灘的體現(xiàn)。由于飛仙關(guān)整體是一個海退的過程，而在馬槽1 井地帶有地層厚度突變的特征，并且地層厚度增大的趨勢由FC5 至FC1 逐漸變大，所以在這兩個井區(qū)存在相變的界線。而FC6 期地層厚度確較均一，表現(xiàn)了碳酸鹽巖臺地沉積的填平補齊作用。FC6 期廣泛發(fā)育的紫紅色泥巖、膏巖與云巖表現(xiàn)了一個水體很淺的蒸發(fā)型環(huán)境，反映了這一時期工區(qū)內(nèi)沉積相的廣泛均一性。

3 沉積相展布

我們在分析單井沉積相和連井沉積相剖面的基礎(chǔ)上，通過對地層厚度和鮞粒厚度兩種因素的統(tǒng)計，對沉積相平面展布進行了分析，分旋回討論了飛仙關(guān)組沉積相的演化過程。

研究區(qū)飛仙關(guān)組FC1 時期鮞灘基本不發(fā)育，該時期的沉積相平面展布總體上表現(xiàn)為近南北向分帶的特點。金珠1 井-紫1 井-鷹1 井一帶為局限臺地相；羅家2 井-羅家9 井區(qū)一帶為臺地邊緣相；羅家1 井-壩南1 井-趙家1 井-馬槽1 井井區(qū)一帶為斜坡相；沿滿月-沙陀剖面-馬槽1 井一帶以東為海槽相區(qū)。飛仙關(guān)FC2 時期的沉積相在FC1 時的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，仍表現(xiàn)出近南北向分帶的特點。紫1 井-羅家9 井一帶以北地區(qū)主要為局限臺地相相沉積；在羅家1 井-壩南1井--菩薩2 井一線之間的地區(qū)為臺地邊緣相沉積；門西6 井--新興1 井-趙家1 井-馬槽2 井一帶主要發(fā)育斜坡相沉積；海槽相沉積繼續(xù)縮小。飛仙關(guān)FC3 時期的沉積相在FC2 時的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，仍表現(xiàn)出近南北向分帶的特點，但由于臺地的增生填平補齊作用，使得斜坡相繼續(xù)往南退縮，相應(yīng)的碳酸鹽巖臺地相往南推進，臺地邊緣亞相在平面上變寬，在羅家1 井-壩南1 井-門南1 井-菩薩2 井-趙家1 井一帶大面積發(fā)育鮞灘。FC4 時期各相帶均表現(xiàn)出向南方向遷移之勢，相帶展布仍具近南北方向發(fā)育的特點。該時期局限臺地。

相推進到羅家2 井-新興1 井-趙家1 井以南，僅玉皇1 井一帶發(fā)育臺內(nèi)灘；臺地邊緣亞相已經(jīng)推進到羅家1 井-門南1 井一線，門西6 井-門南1 井一帶還發(fā)育有臺內(nèi)灘；斜坡相已退縮至正羅家1 井以西、滿月-沙陀剖面以東地區(qū)；海槽相分布在馬槽1 井以東地區(qū)。FC5 時期總體上沉積相帶表現(xiàn)出近東西向分帶的特點。與FC4 相比局限臺地相繼續(xù)擴大，西向界線已推移至羅家1 井、天成1 井一帶，東向界線已推移至馬滿月-雙河-沙陀剖面一帶。臺地邊緣亞相帶整體變窄，西向界線繼續(xù)向南推移，東向界線向東推移至馬槽1 井一帶。FC6 時期隨海平面的下降以及沉積作用的進行，研究區(qū)已基本填平補齊，且大面積頻繁暴露，沉積相帶快速向南西和東部遷移，最終使沉積環(huán)境完全均一化，形成區(qū)域性的蒸發(fā)～局限臺地亞相沉積。

4 結(jié)論

1）根據(jù)層序地層學(xué)原理，用沉積旋回來表示海平面升降，依據(jù)電測曲線以及巖性將飛仙關(guān)組劃分為6 個沉積旋回，并建立層序地層格架。

2）飛仙關(guān)組總體上表現(xiàn)為一個水體向上變淺的三級旋回，可進一步劃分為六個四級旋回（FC1～FC6）。以單個四級旋回作為等時地層單元開展層序劃分和對比是可行的。FC1～FC5（飛一～飛三）期以碳酸鹽巖沉積為主，F(xiàn)C6（飛四）期以一套碳酸鹽巖和泥巖、含膏泥巖、薄層石膏不等厚互層沉積為特征。FC1～FC5 期總體表現(xiàn)為多個向上水體變淺旋回的縱向疊加，每個旋回中臺地相區(qū)的厚度最薄、斜坡相最厚，并顯示出向斜坡海槽相區(qū)進積的特征。

3）飛仙關(guān)組沉積時本區(qū)處于“兩槽夾一臺地”的沉積格局，即東側(cè)的城口-鄂西海槽、西側(cè)開江-梁平海槽，南側(cè)與開縣-云陽斜坡相接，背靠蒸發(fā)-局限碳酸鹽臺地。研究區(qū)飛仙關(guān)氣藏所處相帶大多數(shù)處于臺地邊緣鮞灘帶。