四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組淺水碳酸鹽巖臺地沉積相特征及模式*

劉自亮 鄧 昆 施澤進 田亞銘 王 勇沈 芳 譚 謙 龔曉星

1成都理工大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610059 2成都理工大學能源學院，四川成都 610059 3成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059

寒武紀四川盆地位于上揚子地塊的西部，其是在揚子克拉通基礎(chǔ)上發(fā)育的板內(nèi)沉積盆地的一部分，隸屬于揚子碳酸鹽巖臺地古地理體系(馮增昭等，2001)。四川盆地周緣出露大量典型寒武系龍王廟組野外露頭，前人對其沉積環(huán)境和沉積模式做了大量的工作。早期，劉寶珺等(1995)提出了典型碳酸鹽緩坡模式的觀點并被廣泛引用(王劍，1990；杜金虎等，2016；沈安江等，2017；王龍等，2016；Liuetal.，2018；Zhangetal.， 2019)，認為上揚子及其鄰區(qū)缺乏造礁生物，處于碳酸鹽巖臺地生長階段的初期，是一個較為典型的緩坡型臺地(梅冥相等，2006；劉建鋒等，2012；鄭斌嵩等，2018)。也有學者用碳酸鹽巖臺地模式解釋龍王廟期上揚子地區(qū)的沉積環(huán)境(馮增昭等，2001；張滿郎等，2010；馮偉明等，2014，2015；馬騰等，2015，2016；任影等，2015；楊雪飛等，2015；黃梓桑等，2019；張文濟等，2019)，認為該時期上揚子地區(qū)局限臺地寬廣，開闊臺地狹窄，可見臺地邊緣和臺緣斜坡的鑲邊臺地。隨著龍王廟組氣藏的勘探和開發(fā)及大量油氣工業(yè)資料的綜合利用，又有學者提出“碳酸鹽緩坡雙顆粒灘”(杜金虎等，2016)和“碳酸鹽巖臺地三顆粒灘”(楊威等，2018)等沉積模式。但是，緩坡沉積模式難以合理解釋內(nèi)緩坡與淺緩坡之間的生物丘及顆粒灘沉積相帶的分布，而碳酸鹽巖臺地模式又與野外露頭上大量風暴沉積的發(fā)育存在矛盾(鄭斌嵩等，2018)。因此，針對四川盆地寒武系龍王廟組的沉積相和沉積模式一直存在爭議。

勘探實踐表明，沉積相時空演化控制了儲層分布(楊偉強等，2020)，顆粒灘沉積是優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，沉積模式的準確建立對優(yōu)質(zhì)儲集層預測具有重要的指導意義。因此，本次研究利用野外露頭、鉆井和地震資料，在巖性、沉積構(gòu)造等沉積相識別標志分析的基礎(chǔ)上，詳細討論了沉積相類型和基本特征，揭示了沉積相時空演化規(guī)律，建立沉積模式，為四川盆地寒武系龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲集層預測和油氣勘探提供沉積地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)背景和研究方法

圖 1 四川盆地重點鉆井、野外露頭剖面分布Fig.1 Distribu of key wells and outcrop sections in Sichuan Basin

早寒武世龍王廟組沉積時期，四川盆地及周緣主要受川西邊緣海盆地、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(馬永生等，1999；劉滿倉等，2008；魏國齊等，2015a；邱玉超等，2019)，整體表現(xiàn)為西高東低的古地理格局(魏國齊等，2015b；段金寶等，2019)，是揚子碳酸鹽巖臺地古地理體系的一部分(馮增昭，2001)。除盆地西部局部遭受剝蝕外，四川盆地及周緣寒武系分布廣、發(fā)育全、出露良好，厚度多為400～1000im，盆地內(nèi)埋深2000～5000im，是四川盆地油氣勘探的主要層系。寒武系龍王廟組發(fā)育一套碳酸鹽巖沉積地層，其下伏滄浪鋪組和上覆高臺組均為碎屑巖沉積。地震反射剖面上，龍王廟組頂、底和中部層序界面清晰，可全區(qū)對比(曾洪流等，2018)，且龍王廟組中部的巖性、相序和電測曲線特征均反映了沉積水體突然加深的層序界面特征(劉泠杉等，2016；任大偉等，2018；任娜娜等，2018)，發(fā)育2個四級層序。

本次研究以四川盆地及周緣龍王廟組9條野外露頭、24口鉆井和4條地震剖面的沉積學分析為基礎(chǔ)(圖 1)。首先，采用前人層序地層劃分方案(劉冷杉， 2016； 任大偉等， 2018； 曾洪流等， 2018)， 進行詳細的層序界面、 體系域、 巖相和沉積相類型識別， 系統(tǒng)采集層序地層和沉積相樣品150塊； 其次， 對部分樣品進行常規(guī)薄片、 鑄體薄片、 陰極發(fā)光和SEM等測試分析， 應用Dunham(1962)碳酸鹽巖分類法， 總結(jié)巖石類型， 修正野外巖相和沉積相數(shù)據(jù)， 建立等時地層格架下的連井沉積相對比剖面； 最后， 以四級層序為單元， 統(tǒng)計灰?guī)r、 白云巖、 膏巖和顆粒碳酸鹽巖地層厚度等單因素數(shù)據(jù)， 應用單因素分析—多因素綜合作圖法(馮增昭， 2004， 2005)， 編制沉積相平面分布圖， 構(gòu)建沉積模型， 揭示沉積演化規(guī)律。

2 沉積相類型及特征

綜合野外露頭、巖心、測井和地震資料反映的沉積相標志，認為四川盆地及周緣地區(qū)發(fā)育碳酸鹽巖臺地沉積，自西向東主要發(fā)育混積潮坪、局限臺地、開闊臺地、斜坡—盆地等沉積相類型。

2.1 混積潮坪相

川西地區(qū)龍王廟組沉積期處于平均浪基面以上，受潮汐作用的影響，發(fā)育近岸混積潮坪(王龍等，2016；王瀚等，2019)。該沉積相帶主要巖石類型為礫屑砂巖(圖 2-A)、白云質(zhì)砂巖(圖 2-B，2-C)、砂質(zhì)白云巖(圖 2-D)、白云質(zhì)粉砂巖等，常見雙向交錯層理、平行層理、波狀層理和干裂等沉積構(gòu)造。野外觀察發(fā)現(xiàn)，樂山范店剖面的下部發(fā)育厚度約40im的塊狀—中層砂巖、含鮞粒砂巖、白云質(zhì)砂巖和石英砂巖等混積潮坪沉積。受加里東運動的影響，該套地層遭受剝蝕，混積潮坪沉積物僅殘存于川西北的南江沙灘、龍?zhí)?井、馬深1井、曾1井和川西南地區(qū)的威寒1井、威寒101井、老龍1井和樂山范店等地區(qū)。在海侵上超過程中，下伏滄浪鋪組碎屑巖遭受風暴回流并沿岸搬運進入海域，這也與龍王廟組發(fā)育風暴沉積一致(鄭斌嵩等，2018)。

2.2 局限臺地相

研究區(qū)局限臺地主要發(fā)育淺灰色—深灰褐色泥粉晶白云巖、砂質(zhì)白云巖及泥質(zhì)白云巖等巖石類型，夾砂屑白云巖、礫屑白云巖、鮞粒白云巖及膏質(zhì)白云巖。該相帶生物化石種類單一，數(shù)量稀少，僅見個別被硅化的瓣鰓和棘皮類化石(張源和趙元龍等，2018)。根據(jù)巖石組合和沉積構(gòu)造等識別標志，將局限臺地相進一步劃分為臺內(nèi)灘、咸化潟湖和云坪亞相。

2.2.1 臺內(nèi)灘亞相

A—磨溪17井，4628.07～4628.34im，砂屑白云巖，發(fā)育于局限臺地顆粒灘；B—磨溪17井，4628.20im，單偏光，砂屑粉晶白云巖，發(fā)育于局限臺地顆粒灘，晶間溶蝕孔發(fā)育(紅色箭頭)；C—南江沙灘剖面，單偏光，鮞粒白云巖，鮞粒灘，顆粒間溶蝕孔發(fā)育(紅色箭頭)； D—金沙巖孔剖面，單偏光，砂屑白云巖，砂屑灘，可見溶蝕孔洞(紅色箭頭)圖 3 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組局限臺地巖心和鏡下照片F(xiàn)ig.3 Core and microscopic photos of confined platform of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

A—地震合成記錄；B—測井剖面；C—疊前時間偏移剖面圖 4 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組臺內(nèi)灘測井和地震響應特征Fig.4 Logging and seismic response characteristics of intra-platform bank of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

局限臺地內(nèi)顆粒灘以發(fā)育多種顆粒結(jié)構(gòu)碳酸鹽巖為典型特征，主要巖石類型為淺灰色的砂屑白云巖、砂礫屑白云巖、鮞粒白云巖、生屑白云巖等(圖 3)，呈中厚層、席狀，發(fā)育交錯層理，生物組合為三葉蟲、棘皮類、瓣鰓類、介形蟲等(楊威等，2015)，反映了地勢相對較高、平均浪基面以上、水體能量較強、處于經(jīng)常性和持續(xù)性地接受波浪和潮汐作用影響的高能環(huán)境。根據(jù)巖石類型和顆粒組分，劃分為鮞粒灘、砂屑灘和生屑灘等微相類型。測井剖面上臺內(nèi)灘沉積表現(xiàn)為自然伽馬曲線異常幅度低，呈微齒狀，曲線形態(tài)一般呈箱形(圖 4-A，4-B)。地震合成記錄表明顆粒灘底界面對應中強波峰反射，顆粒灘體在地震剖面上表現(xiàn)為中振幅—弱連續(xù)地震相，同相軸表現(xiàn)為中部厚度大、向兩側(cè)尖滅，外形呈透鏡體狀。疊前時間偏移地震剖面上龍王廟組顆粒灘橫向上連片分布(圖 4-C)。

2.2.2 咸化潟湖亞相

咸化潟湖沉積巖石類型以灰色、灰褐色、深灰色泥粉晶白云巖、含泥質(zhì)條帶泥晶白云巖為主，局部發(fā)育石膏，常見水平層理、生物擾動構(gòu)造及生物潛穴等，反映了低洼、水流不暢、能量較低和含鹽度較高的局限環(huán)境(代林呈等，2017)。如座3井5910～5970im段咸化潟湖亞相主要為厚層塊狀白云巖及膏巖、鹽巖沉積，自然伽馬曲線異常幅度低，呈微齒狀，曲線形態(tài)一般呈箱形；白云巖聲波時差曲線低值，膏巖、鹽巖聲波時差曲線高值，呈微齒狀，曲線形態(tài)呈箱形(圖 5)。膏鹽巖振幅明顯強于顆粒灘體，表現(xiàn)為厚層、塊狀、連續(xù)性強振幅相，但當膏鹽巖或者灘體不發(fā)育時，龍王廟組內(nèi)部表現(xiàn)為空白反射。縱向上咸化潟湖主要分布于龍王廟組的中上部(圖 6)。

圖 5 四川盆地座3井下寒武統(tǒng)龍王廟組咸化潟湖沉積相綜合柱狀圖Fig.5 Comprehensive column of sedimentary facies for salted lagoon of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation(Well Zuo3)in Sichuan Basin

2.2.3 云坪亞相

云坪亞相通常與臺內(nèi)灘相伴生，形成高頻率灘坪組合(圖 7-A)，巖石類型主要為泥云巖、泥晶白云巖(圖 7-B)、細晶白云巖(圖 7-C)、含泥質(zhì)條帶白云巖、藻白云巖等，也可見到少量晶型較好的粉晶白云巖(圖 7-D)，可見干裂紋、小型交錯層理、羽狀交錯層理和波痕等沉積構(gòu)造。垂向上，臺內(nèi)灘成因的顆粒碳酸鹽巖與云坪成因的條帶狀深灰色泥晶白云巖互層，形成高頻灘—坪組合(圖 7-A)；橫向上，臺內(nèi)灘與云坪相間排列，如在地震剖面上，臺內(nèi)灘表現(xiàn)為典型的“亮點”特征，而云坪為空白—弱反射地震相(圖 4)，反映了局限臺地內(nèi)相對位置較低、能量較低、海水鹽度較高、以潮汐作用為主的沉積環(huán)境。

2.3 開闊臺地相

開闊臺地相主要由臺內(nèi)顆粒灘和灘間海(潮坪亞相)組成。開闊臺地內(nèi)部地勢較高的位置一般發(fā)育顆粒灘亞相，主要為砂屑灘、鮞粒灘、生屑灘等微相。巖石類型以淺灰色、灰色顆?；?guī)r為主，包括亮晶砂屑灰?guī)r(圖 8-A)、亮晶含砂屑鮞?；?guī)r(圖 8-B)、亮晶礫屑含白云質(zhì)灰?guī)r(圖 8-C)、泥晶鮞?；?guī)r(圖 8-D)，部分樣品見重結(jié)晶現(xiàn)象(圖 8-E)。開闊臺地內(nèi)顆粒灘沉積一般厚度較小，常發(fā)育小型交錯層理、平行層理等沉積構(gòu)造。灘間海發(fā)育于顆粒灘之間相對低洼的區(qū)域，以灰色薄—中層泥晶生屑灰?guī)r和泥灰?guī)r為主(圖 8-F)，靠近局限臺地區(qū)域，常發(fā)育灰質(zhì)泥晶白云巖和云質(zhì)泥晶灰?guī)r，常見泥質(zhì)條帶和水平層理等沉積構(gòu)造。

2.4 臺地邊緣相

主要巖石類型為泥晶顆?；?guī)r、亮晶顆?；?guī)r和泥晶灰?guī)r，發(fā)育交錯層理、平行層理和波痕等沉積構(gòu)造，呈厚層至塊狀。亮晶顆?；?guī)r的大規(guī)模發(fā)育和少見白云巖沉積是區(qū)別于臺地內(nèi)沉積的典型特征。另外，臺地邊緣區(qū)地層厚度明顯變大，臺地內(nèi)一般100～120im，而臺緣帶超過200im，如在利1井和慈利南山坪剖面地層厚度均超過250im，發(fā)育臺地邊緣顆粒灘，主要為灰色亮晶砂屑灰?guī)r、亮晶鮞?；?guī)r等，發(fā)育交錯層理。

2.5 斜坡—盆地相

四川盆地東緣發(fā)育斜坡沉積，巖石類型以深灰色泥晶顆?；?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r為主。例如，慈利南山坪剖面斜坡—盆地沉積厚度已達360im，下部主要發(fā)育灰色中薄層泥晶灰?guī)r、中層深灰色泥晶灰?guī)r、薄層微晶灰?guī)r、薄層鈣質(zhì)泥巖、薄層泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r，屬典型斜坡—盆地相沉積。

需要注意的是，斜坡—盆地相泥晶灰?guī)r中可見粗粒重力流沉積。例如，松桃百鳥壩剖面底部發(fā)育礫屑顆粒，礫屑雜亂無章分布，部分礫屑直立并處于懸浮狀態(tài)，整體呈塊狀構(gòu)造(圖 9)。這屬典型碎屑流沉積，反映了坡度較大的古地形特征。

3 沉積相分布特征

3.1 連井相剖面分析

在沉積相分析的基礎(chǔ)上，通過連井剖面沉積相解剖，建立等時地層格架內(nèi)沉積相對比剖面，討論沉積相縱向演化和橫向變化規(guī)律。四川盆地內(nèi)部龍王廟組地層分布穩(wěn)定，厚度變化不大(圖 10)。從四川盆地東緣向東地層厚度快速增加，即在利1井地區(qū)地層厚度明顯變大，到慈利南山坪剖面地層達到360im(圖 10-A)。整體上，在盆地內(nèi)部由西向東依次發(fā)育混積潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣和斜坡—盆地相沉積體系。龍王廟組下部SQ1沉積時期，樂山地區(qū)發(fā)育混積潮坪，四川盆地內(nèi)部主要發(fā)育局限臺地沉積體系，向東逐漸向開闊臺地相(利1井)轉(zhuǎn)變，到慈利地區(qū)發(fā)育斜坡—盆地相。龍王廟組上部SQ2沉積時期，臺地內(nèi)顆粒灘相連片分布，在金石1井、磨溪16井、利1井、丁山1井發(fā)育大規(guī)模的淺灘，在局限臺地內(nèi)部的林1井、習水土河場和丁山1井發(fā)育咸化潟湖沉積體系(圖 10-B)。這反映了龍王廟組沉積時期，四川盆地海水逐漸變淺的過程。

A—地震—地質(zhì)速度模型；B—地震—地質(zhì)密度模型；C—地震—地質(zhì)波阻抗模型；D—地震—地質(zhì)正演記錄圖 6 四川盆地盤1井和東探1井下寒武統(tǒng)龍王廟組咸化潟湖聯(lián)井地質(zhì)模型和正演剖面Fig.6 Geological model and seismic forward modeling section for salted lagoon(Well Pan1 and Dongtan1)of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

3.2 沉積相平面分布

在廣泛收集研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)志和各類生產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上，對骨干露頭和鉆井剖面以四級層序體系域為單元，系統(tǒng)統(tǒng)計地層、灰?guī)r、白云巖、顆粒碳酸鹽巖和膏巖(膏質(zhì)白云巖)的厚度數(shù)據(jù)(表 1)，并進行平面投點。然后，結(jié)合各數(shù)據(jù)點沉積相類型，應用單因素作圖、多因素沉積相綜合研究方法(馮增昭，2004，2005)，編制沉積相平面分布圖。編圖過程中，白云巖含量50%以上為局限臺地，灰?guī)r含量50%以上為開闊臺地，碎巖巖含量50%以上為混積潮坪。另外，在臺地內(nèi)部和臺地邊緣帶，顆粒碳酸鹽巖含量大于20%以上為顆粒灘。

A—川深1井，龍王廟組，7511.90～7512.10im，臺內(nèi)灘灰色砂屑白云巖(藍色箭頭)與云坪相深灰色泥晶白云巖(紅色箭頭)互層；B—金沙巖孔剖面，單偏光，微晶白云巖；C—土河場剖面，單偏光，細晶白云巖；D—南山坪剖面，晶粒白云巖，掃描電鏡圖 7 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組局限臺地云坪沉積特征Fig.7 Sedimentary characteristics of dolomite flat in confined platform of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

A—秀山溶溪剖面，單偏光，亮晶砂屑灰?guī)r，砂屑灘；B—城口治平剖面，單偏光，亮晶含砂屑鮞?；?guī)r，鮞粒灘；C—彭水石流剖面，單偏光，亮晶礫屑含白云質(zhì)灰?guī)r，顆粒組分為礫屑、鮞粒、砂屑，礫屑原巖為泥晶灰?guī)r，發(fā)育白云石和重結(jié)晶作用，反應高能水動力條件，顆粒灘；D—金沙巖孔剖面， 單偏光，泥晶鮞粒灰?guī)r，鮞粒灘；E—彭水石流剖面，單偏光，泥晶鮞粒灰?guī)r，發(fā)育壓溶縫合線；F—彭水 石流剖面，單偏光，中下部為生屑泥晶灰?guī)r，上部為泥晶灰?guī)r，見棘皮類生物化石(黃色箭頭)，紅色虛線為巖性分界線圖 8 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組開闊臺地典型沉積特征Fig.8 Typical sedimentary characteristics for open platform of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

A—深灰色中—厚層顆?；?guī)r，碎屑流沉積；B—單偏光，礫屑灰?guī)r，礫屑無定向排列；C—單偏光，亮晶礫屑灰?guī)r圖 9 四川盆地松桃百鳥壩剖面下寒武統(tǒng)龍王廟組碎屑流典型沉積特征Fig.9 Typical sedimentary characteristics of debris flow of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Bainiaoba section of Songtao area， Sichuan Basin

圖 10 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相連井剖面(剖面位置見圖 1)Fig.10 Sedimentary correlation profile of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin(location of the profile is shown in Fig.1)

3.2.1 龍王廟組下部

SQ1海侵時期，海水入侵方向為南東至北西向，主要發(fā)育混積潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣和斜坡—盆地相等沉積體系，沉積相帶呈北東—南西向條帶狀展布?；旆e潮坪分布在漢中、江油和樂山等地區(qū)，主要發(fā)育交錯層理白云質(zhì)砂巖和砂質(zhì)白云巖。局限臺地顆粒灘在威遠、安岳、廣元、城口、宜昌、彭水和習水等地呈局域片狀分布，以顆粒白云巖為典型特征；咸化潟湖僅在畢節(jié)、瀘州和林1井一帶發(fā)育，主要為膏巖和膏質(zhì)白云巖；局限臺地內(nèi)大部分地區(qū)發(fā)育白云巖潮坪，分布范圍廣。在秀山、城口和巫溪等地區(qū)的野外露頭上見到臺地邊緣顆粒灘，主要巖性為泥晶顆?；?guī)r、白云質(zhì)泥晶顆粒灰?guī)r、亮晶顆粒灰?guī)r、條帶狀泥晶云巖，推測在研究區(qū)的東北部和東南部區(qū)域發(fā)育斜坡相沉積(圖 11-A)。

SQ1海退時期，混積潮坪分布范圍變化不大，仍然局限于漢中、江油和樂山等地區(qū)。局限臺地內(nèi)顆粒灘沉積范圍進一步擴大，特別是在川中地區(qū)連片分布；咸化潟湖分布更為廣泛，其影響范圍已經(jīng)擴展到邵通、宜賓、重慶和華鎣的廣大地區(qū)；其余廣大地區(qū)均發(fā)育白云巖潮坪。在盆地東緣開闊臺地發(fā)育顆粒灘和灘間海。在眉譚、秀山等地發(fā)育臺地邊緣顆粒灘(圖 11-B)。

3.2.2 龍王廟組上部

SQ2海侵時期，發(fā)生次一級海侵事件，海水加深，混積潮坪沉積范圍變小。在漢中、江油和樂山東部地區(qū)的野外剖面上可見到混積潮坪沉積。局限臺地顆粒灘在老龍1井和磨溪地區(qū)連片分布，在南江沙灘、城口、西昌和黔江的野外露頭上也可見到顆粒灘沉積；咸化潟湖范圍較小，主要分布在宜賓、瀘州和重慶一帶；局限臺地內(nèi)部的大范圍地區(qū)發(fā)育白云巖潮坪沉積。開闊臺地主要發(fā)育灘間海。僅在秀山溶溪剖面見到臺地邊緣顆粒灘(圖 12-A)。

SQ2海退時期，隨著海水變淺，向東到眉譚、黔江、宜昌一帶均發(fā)育局限臺地，咸化潟湖分布范圍變大，多演化為膏鹽潟湖，呈北東—南西向分布于邵通、瀘州、重慶和華鎣一帶；圍繞潟湖區(qū)發(fā)育顆粒灘相，其余廣大地區(qū)發(fā)育白云巖潮坪。開闊臺地狹窄，僅在秀山剖面見到開闊臺地顆粒灘沉積(圖 12-B)。

圖 11 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組SQ1沉積相平面分布Fig.11 Planar distribution of sedimentary facies for SQ1 of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

圖 12 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組SQ2沉積相平面分布Fig.12 Planar distribution of sedimentary facies for SQ2 of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

圖 13 四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積模式Fig.13 Depositional model of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin and adjacent area

4 沉積模式及演化

巖石類型、沉積相組合及分布特征表明，研究區(qū)發(fā)育可用威爾遜模式(Wilson，1975)描述的淺水碳酸鹽巖臺地沉積體系?？偟膩碚f，碎屑巖和碳酸鹽巖的分布，反映了從混積潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣到斜坡—盆地的沉積環(huán)境。寬廣的局限臺地(300～400ikm)內(nèi)廣泛發(fā)育顆粒灘沉積，膏巖和膏質(zhì)云巖的發(fā)育反映了被顆粒灘與海洋分開的蒸發(fā)潟湖沉積(Chakrabartietal., 2014; Rosalesetal., 2018;Sorentoetal.， 2020)。早寒武世，華南地區(qū)是一個孤立的克拉通盆地，古緯度約為20°N，從西北到東南包括揚子地塊、南華盆地和華夏地塊都被海洋包圍(Lietal.， 2008；Renetal.， 2017a，2017b)，這也與顆粒碳酸鹽巖的大規(guī)模發(fā)育所反映的溫暖海洋環(huán)境條件相一致。

龍王廟組沉積時期，四川盆地整體為北西—南東方向展布的淺水碳酸鹽巖臺地，從北西向南東海水逐漸變深，陸源沉積物逐漸減少。在靠近古陸的西部地區(qū)(西昌、漢源、江油、廣元和城固)，發(fā)育一套由砂質(zhì)白云巖和白云質(zhì)砂巖構(gòu)成的混積潮坪沉積；向東水體逐漸加深，但相對海平面仍然較低，發(fā)育以顆粒灘、云坪、潟湖為主的局限臺地沉積；再往東至四川盆地邊緣，隨著水體加深，灰?guī)r含量逐漸增高，發(fā)育以顆粒灘和灰坪沉積為主的開闊臺地相；而在湖南張家界、吉首以東和陜西安康以東發(fā)育斜坡—盆地相沉積(圖 13)。

早寒武世末期，經(jīng)過筇竹寺組和滄浪鋪組沉積期的填平補齊作用(魏國齊等，2015a；李智武等，2019)，四川盆地及周緣總體表現(xiàn)為向東傾斜的凹隆相間的沉積格局(姚根順等，2013)。在川東地區(qū)的宜賓—瀘州—重慶一帶發(fā)育臺內(nèi)凹陷，凹陷的東西兩側(cè)為相對隆起的川中臺內(nèi)隆起和川東臺內(nèi)隆起。凹陷區(qū)由于蒸發(fā)濃縮作用，演化成咸化潟湖環(huán)境，而隆起區(qū)屬于局限的淺水環(huán)境，水體能量高，有利于顆粒灘發(fā)育。因此，圍繞咸化潟湖周緣發(fā)育連片分布的顆粒灘沉積，如在川中磨溪—高石梯，川北的南江沙灘、重慶城口和巫溪、宜昌，川西南樂山范店、老龍1井、川東南林灘場、遵義、金沙、湄潭等地區(qū)均發(fā)育顆粒灘。另外，在臺地東緣地區(qū)水體能量高，堆積了大量顆粒沉積物，如在秀山、慈利、楊寺橋等地區(qū)形成了臺地邊緣厚層顆粒灘沉積帶(圖 11；圖 12)。因此，四川盆地寒武系龍王廟組淺水碳酸鹽巖臺地具有“一凹兩隆，雙灘成帶”的典型特征， 即在圍繞川中凹陷的臺內(nèi)隆起區(qū)和臺地邊緣帶形成2條顆粒灘沉積帶。

四川盆地及周緣龍王廟組顆粒灘的發(fā)育主要受相對海平面升降和古地貌控制，具體表現(xiàn)為： 垂向上，顆粒灘主要發(fā)育于四級層序高位體系域(圖 10)；平面上，顆粒灘主要分布于古地貌高地，在臺內(nèi)隆起區(qū)的川中、習水土河、金沙巖孔等次一級古地貌高地和臺地邊緣帶的秀山、恩施、慈利和神龍架地區(qū)，處于平均浪基面以上，接受波浪、潮汐等作用的影響，水動能較強，有利于灘體的發(fā)育(圖 11，圖 12)。

5 結(jié)論

1)四川盆地及周緣龍王廟組發(fā)育典型淺水碳酸鹽巖臺地沉積體系，自盆地邊緣向東依次發(fā)育混積潮坪、局限臺地(顆粒灘、云坪、灰坪、咸化潟湖等微相)、開闊臺地(顆粒灘、灘間海等微相)、臺地邊緣和斜坡—盆地等多種沉積相。

2)建立了四川盆地寒武系龍王廟組“一凹兩隆，雙灘成帶”的淺水碳酸鹽巖臺地沉積模式。一條顆粒灘為臺地邊緣灘，分布于盆地東緣；另一條為臺內(nèi)顆粒灘，分布于川東臺內(nèi)凹陷的兩側(cè)，即川中臺內(nèi)隆起和川東臺內(nèi)隆起區(qū)。

3)高能顆粒灘的廣泛發(fā)育是四川盆地及周緣龍王廟組典型沉積特征，主要受控于相對海平面升降和古地貌，具體表現(xiàn)為： 垂向上，顆粒灘主要發(fā)育于四級層序海退時期；平面上，顆粒灘主要分布于古地貌高地，如臺內(nèi)隆起區(qū)和臺地邊緣帶。

目前關(guān)于四川盆地寒武系顆粒灘沉積的形成地質(zhì)背景及主要沉積特征的研究均取得重要進展，但不同成因顆粒灘的沉積序列、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律、儲集層特征和顆粒碳酸鹽巖白云化機理及其與油氣勘探開發(fā)之間的關(guān)系等，都是需要深入開展研究的問題。今后可考慮利用經(jīng)典露頭分析、典型油氣儲層解剖和現(xiàn)代沉積考察等研究方法，結(jié)合地球化學、地球物理資料和地震沉積學理論方法，進一步解決上述科學問題。