四川盆地西北部二疊系棲霞階層序地層特征及地質(zhì)意義*

胡 笙 譚秀成，2 羅 冰 張本健 張 亞 蘇成鵬 蘆飛凡 李明隆

1 西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610500 2 中國石油天然氣集團(tuán)有限公司碳酸鹽巖儲層重點實驗室西南石油大學(xué)研究分室，四川成都 610500 3 中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都 610041 4 中國石油西南油氣田分公司川西北氣礦，四川江油 621700

1 概述

準(zhǔn)確的層序地層劃分與對比不僅有利于厘清盆地內(nèi)地層充填過程與古地理格局，也有助于研究有利儲集相帶的疊置遷移規(guī)律與分布(范昱，2011)。然而，限于四川盆地西北部(簡稱“川西北”)二疊系埋深大、鉆孔及取心資料少，不同學(xué)者選取資料側(cè)重點的不同，使得二疊系棲霞階層序地層的劃分尚存在較大爭議。目前主要存在以下3類劃分方案(圖 1): (1)將棲霞階劃分為1個三級層序(魏國齊等，2011；張運波，2011；蘇旺等，2016；關(guān)新等，2018；黎榮等，2019)，其中魏國齊等(2011)和黎榮等(2019)認(rèn)為梁山組為低位體系域(LST)，棲一段中下部為海侵體系域(TST)，棲一段上部及棲二段構(gòu)成高位體系域(HST)，張運波(2011)認(rèn)為梁山組至棲一段中部為TST，棲一段中部至棲二段構(gòu)成HST，也有學(xué)者認(rèn)為棲一段底部至中部為TST，棲一段中上部至棲二段構(gòu)成HST(蘇旺等，2016；關(guān)新等，2018)；(2)把棲霞階棲霞組劃分為2個三級層序，每個三級層序均由TST和HST構(gòu)成，而沒有考慮梁山組的歸屬問題(胡明毅等，2010；吳聯(lián)錢等，2010；鄭超等，2018)；(3)把棲霞階劃分為3個三級層序，每個三級層序同樣由TST和HST構(gòu)成，并將梁山組劃為第1個三級層序TST的一部分(王成善等，1999；馬永生等，2009；黃涵宇等，2017)。以上3種劃分方案的差異性主要在于： (1)棲霞階可劃分為幾個三級層序；(2)棲霞組三級層序的劃分是否考慮梁山組；(3)梁山組為何種體系域沉積。

圖 1 川西北地區(qū)棲霞階層序地層劃分方案Fig.1 Classification scheme of the Qixia strata in northwestern Sichuan Basin

綜合對比分析前人劃分方案的原理及差異性，大致找出如下原因： (1)研究區(qū)范圍。前人研究區(qū)范圍各不相同，且大都從板塊(華南板塊)、盆地(四川盆地)級別出發(fā)，就川西北而言，刻畫不夠精細(xì)。(2)梁山組歸屬問題。前人對梁山組屬于何種體系域沉積存在爭議，并未在梁山組與棲霞組的沉積接觸關(guān)系上達(dá)成共識。(3)關(guān)于棲霞組內(nèi)部三級層序界面的識別。學(xué)者多把棲霞組內(nèi)部巖性巖相轉(zhuǎn)換界面作為體系域界面和層序界面，由于研究區(qū)棲霞組內(nèi)部巖性巖相轉(zhuǎn)換界面具有多種組合類型，致使前人層序劃分方案存在差異，這也是最主要的原因。

近年來，隨著川西北地區(qū)鉆探、取心資料以及露頭工作的深入，為重新認(rèn)識二疊系棲霞階層序地層和古地理格局提供了良好的研究基礎(chǔ)。尤其是本次研究對區(qū)域鉆井和地表露頭剖面棲霞組內(nèi)幕暴露面的發(fā)現(xiàn)，以及對地表自然伽馬的高精度測量(測量間距0.2im)，并基于伽馬曲線與露頭巖性的匹配關(guān)系，建立了露頭與鉆井剖面地層對比的橋梁，為研究區(qū)棲霞階準(zhǔn)確的層序地層劃分與對比提供了可能。鑒于此，作者基于鉆孔取心、測錄井資料和露頭精細(xì)觀察描述，在層序界面識別和層序劃分的基礎(chǔ)上，建立層序地層充填格架，明確地層充填過程，進(jìn)而探討其構(gòu)造—古地理格局和油氣儲集意義。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地處于揚子臺地西北緣，研究區(qū)位于四川盆地西北部川西山前凹陷帶、龍門山皺褶帶以及米倉山構(gòu)造帶的過渡區(qū)，包括廣元、劍閣、旺蒼、蒼溪等地，總面積約5000ikm2(圖 2-A)。

A—研究區(qū)地理位置和構(gòu)造位置圖(斷裂發(fā)育情況據(jù)楊光等，2015；楊躍明等，2018)，以及本次研究所利用的露頭剖面與鉆井剖面位置；B—川西北中二疊統(tǒng)棲霞階地層柱狀剖面示意圖(修改自馬永生等，2009)，地層厚度數(shù)據(jù)來源于本次研究成果

石炭紀(jì)末期，云南運動導(dǎo)致川西北地區(qū)地層存在普遍的暴露剝蝕，二疊系沉積前古地理格局轉(zhuǎn)變?yōu)榫植康孛猜≯昶鸱木徠颅h(huán)境(宋文海，1987)。隨后，棲霞階初期廣泛的海侵使二疊系覆蓋在石炭系、泥盆系、志留系等不同時代地層的不整合面之上(陳宗清，2007)。中二疊統(tǒng)自下而上依次發(fā)育梁山組、棲霞組和茅口組(圖 2-B)。棲霞階梁山組(厚2～22im)為一套海侵初期濱岸—沼澤相砂泥巖夾煤層沉積(魏國齊等，2011；趙宗舉等，2012；黃涵宇等，2017);受后期持續(xù)海侵的影響，棲霞組(厚70～140im)演變?yōu)橐惶滋妓猁}巖臺地沉積體系，下部主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、粒泥灰?guī)r，局地可見斑狀、紋層狀云質(zhì)灰?guī)r，棲霞組中上部為中二疊統(tǒng)最重要的成灘期，以泥粒巖、顆粒巖等相對高能沉積物為特征(田景春等，2014；胡安平等，2018)。棲霞階末期，相對海平面下降，導(dǎo)致棲二段顆粒灘大面積暴露地表，遭受大氣淡水淋濾溶蝕(王海真等，2013；Xiaoetal.，2018)。茅口初期，相對海平面上升，沉積了茅一段典型的眼球狀石灰?guī)r(也稱之為瘤狀灰?guī)r、灰?guī)r—泥灰?guī)r韻律等)，該巖性可作為露頭剖面棲霞組與茅口組分界的典型巖石學(xué)證據(jù)(蘇成鵬，2017；羅進(jìn)雄等，2019；Suetal.，2020)。

3 層序界面特征

基于露頭及鉆井剖面的宏微觀巖石學(xué)、自然伽馬和成像測井資料，將研究區(qū)棲霞階梁山組+棲霞組作為一個整體進(jìn)行解剖，識別出梁山組底界面(Ⅰ型)、棲一段與棲二段界面(Ⅱ型)和棲霞組與茅口組界面(Ⅰ型)3個三級層序界面。

至于梁山組和棲霞組界線，本次研究贊同其并非三級層序界面(王成善等，1999；趙宗舉等，2012；黃涵宇等，2017)。從旋回地層的角度來看，區(qū)內(nèi)梁山組底界面是進(jìn)入中二疊世一次新的“海侵—海退”旋回的開始。梁山組濱岸碎屑沉積向上過渡為棲霞組底部的一套開闊臺地碳酸鹽巖和碎屑巖的混合沉積，為連續(xù)海侵過程(TST)的產(chǎn)物，如旺蒼正源剖面梁山組濱岸砂壩夾濱岸沼澤向上逐漸過渡為棲霞組底部含生屑鈣質(zhì)石英粉—細(xì)砂巖的混合沉積(圖 3)。據(jù)此認(rèn)為，梁山組與上覆棲霞組的界面并非三級層序界面。

A—梁山組—棲霞組分界線附近露頭特征，正源剖面；B—含生屑鈣質(zhì)石英粉—細(xì)砂巖(單偏光)，正源剖面，棲霞組底部，樣品位置見圖 3-A；C—含鈣質(zhì)石英粉—細(xì)砂巖(正交偏光)，正源剖面，梁山組頂部，樣品位置見圖 3-A

3.1 梁山組底界面(SB Ⅰ)

二疊系棲霞階梁山組與下伏地層界面為加里東—海西構(gòu)造運動形成的不整合界面，是典型的Ⅰ型層序界面(黎榮等，2019)。區(qū)內(nèi)該界面之上為梁山組，主要為一套濱岸沼澤、潟湖沉積，偶見濱岸砂壩沉積，巖性主要為泥頁巖夾煤層(圖 4-A，4-B)，較純的砂巖偶有發(fā)育，如上述正源剖面(圖 3-C)，泥頁巖在GR曲線往往呈現(xiàn)鋸齒狀高值，而較純的石英砂巖GR曲線則多為鋸齒狀或箱狀低值(圖 5-A)，成像測井上，泥頁巖電阻率較低，顯示為暗色薄層條帶狀，砂巖電阻率較高，顯示為亮色條帶狀(圖 6-A)；界面之下地層巖性特征差異較大，主要包括石炭系、泥盆系的灰?guī)r或云巖和志留系泥頁巖，何家梁剖面梁山組界面之下為石炭系顆?；?guī)r(圖 4-C)，志留系泥頁巖富含放射性元素Th、K和U，GR曲線往往呈現(xiàn)鋸齒狀高值(圖 5-A)，石炭系和泥盆系的灰?guī)r、云巖由于所含黏土和有機質(zhì)含量較低，GR曲線則多為鋸齒狀或箱狀低值(圖 5-A)，成像測井上，志留系泥頁巖電阻率較低，顯示為暗色薄層條帶狀，石炭系和泥盆系的灰?guī)r和云巖電阻率較高，表現(xiàn)為亮色中—厚層狀(圖 6-A)。

A—梁山組頂?shù)捉缑娓浇额^特征，何家梁剖面；B—泥巖(單偏光)，含鐵質(zhì)，何家梁剖面，梁山組，樣品位置見圖 4-A；C—亮晶顆粒灰?guī)r(單偏光)，何家梁剖面，石炭系黃龍組，樣品位置見圖 4-A；D—棲一段—棲二段分界線附近露頭特征，何家梁剖面；E—風(fēng)化層，野外露頭樣品，何家梁剖面，棲一段頂部，樣品位置見圖 4-D；F—巖溶角礫，ST9井，7748.22im，棲一段頂部；G—棲霞組—茅口組分界線附近露頭特征，長江溝剖面；H—高角度巖溶特征，長江溝剖面，棲霞組頂部；I—眼球狀石灰?guī)r，長江溝剖面，茅口組底部

3.2 棲一段與棲二段界面(SB Ⅱ)

棲一段頂部普遍存在短暫暴露，何家梁剖面棲一段頂部可見暴露面形成的風(fēng)化層(圖 4-D，4-E)，ST9井在巖心上可見暴露面之下的巖溶特征(圖 4-F)，巖溶影響深度多在5im以內(nèi)，據(jù)此認(rèn)為棲一段與棲二段界面屬于Ⅱ型層序界面。該界面之上地層巖性主要是生屑泥晶灰?guī)r，在GR曲線特征上，數(shù)值明顯升高，并快速達(dá)到棲二段的最大值(圖 5-B)，成像測井上，灰?guī)r電阻率較高，表現(xiàn)為亮色，泥灰?guī)r電阻率較低，表現(xiàn)為暗色，灰?guī)r—泥灰?guī)r韻律則在成像上表現(xiàn)為亮、暗相間的薄互層(圖 6-B)；界面之下地層巖性主要為灰色中—厚層云質(zhì)生屑灰?guī)r和生屑灰?guī)r，而在ST9井—何家梁—長江溝一線，棲一段頂部發(fā)育潮坪相沉積，巖性主要為紫紅色泥粉晶云巖(圖 4-D)，在GR曲線上，界面之下GR達(dá)到棲一段最低值，主要呈箱型或鐘型(圖 5-B)，成像測井上，中—厚層狀顆粒灰?guī)r電阻率較高，呈現(xiàn)出淺—亮色厚層狀，往下可見垂直溶溝，溶溝充填物一般電阻率較低，顯示為暗色垂向溝狀(圖 6-B)。

圖 5 川西北地區(qū)棲霞階三級層序界面巖電響應(yīng)特征Fig.5 Rock electrical response characteristics of third-order sequence’s interface of the Qixia Stage in northwestern Sichuan Basin

3.3 棲霞組與茅口組界面(SB Ⅰ)

棲霞組沉積末期經(jīng)歷了一次比棲一段頂部相對時間較長、影響范圍更廣的暴露(圖 4-G，4-H)(Xiaoetal.，2018)，已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)棲霞—茅口組界面為不整合界面(王海真等，2013)，是典型的Ⅰ型層序界面。區(qū)內(nèi)該界面之上以中—薄層眼球狀石灰?guī)r沉積為主(圖 4-G，4-I)，在GR曲線上，茅口組底部黏土含量相對較高且富含有機質(zhì)，GR曲線特征通常呈鋸齒狀高值(圖 5-C)，成像測井上，眼球狀石灰?guī)r由于其中的“眼球”為泥晶灰?guī)r，電阻率較高，表現(xiàn)為亮斑狀，而其中的“眼皮”則含泥質(zhì)，電阻率較低，表現(xiàn)為暗色帶狀(圖 6-C)；界面之下巖性主要為淺色中—厚層生屑灰?guī)r(圖 4-G)，其次為顆粒泥晶灰?guī)r和泥晶顆?；?guī)r(圖 5-C)，在GR曲線上，棲霞組頂部顆?；?guī)r中黏土、有機質(zhì)礦物含量低，GR曲線特征通常表現(xiàn)為鋸齒狀或箱狀低值(圖 5-C)，而顆粒泥晶灰?guī)r富含有機質(zhì)，如正源剖面，GR曲線特征表現(xiàn)為相對高值(圖 9)，成像測井上，顆?；?guī)r電阻率較高，表現(xiàn)為亮色中—厚層狀，向下發(fā)育垂直溶溝，溶溝內(nèi)充填物電阻率較低，呈現(xiàn)出暗色垂直條紋(圖 6-C)。

圖 6 川西北地區(qū)棲霞階三級層序界面成像測井響應(yīng)特征Fig.6 Imaging logging response characteristics of third-order sequence’s interfaces of the Qixia Stage in northwestern Sichuan Basin

圖 7 川西北地區(qū)K2井棲霞階層序地層綜合柱狀圖Fig.7 Comprehensive column of sequence stratigraphy of the Qixia Stage of Well K2 in northwestern Sichuan Basin

圖 8 川西北地區(qū)長江溝剖面棲霞階層序地層綜合柱狀圖Fig.8 Comprehensive column of sequence stratigraphy of the Qixia stage of Changjianggou outcrop in northwestern Sichuan Basin

4 層序劃分與層序地層充填規(guī)律

4.1 層序劃分方案

利用露頭、巖心以及成像測井資料，在識別川西北地區(qū)棲霞階三級層序界面的基礎(chǔ)上，根據(jù)GR曲線旋回特征，結(jié)合前人研究成果，綜合應(yīng)用碳酸鹽層序地層學(xué)理論和方法，對研究區(qū)所有露頭和鉆井剖面進(jìn)行層序地層劃分，共劃分出2個三級層序(SQ1，SQ2)，其中SQ1對應(yīng)于梁山組和棲一段，SQ2對應(yīng)于棲二段(圖 7；圖 8)。四級層序界面一般不存在不整合或明顯的沉積間斷現(xiàn)象(武重陽等，2018)，但巖相變化較為明顯，四級層序界面之下GR曲線表現(xiàn)為相對低值，沉積物多為泥粒巖和顆粒巖；界面之上GR曲線表現(xiàn)為相對高值，沉積物多為粒泥巖和泥粒巖(圖 9；圖 10)。據(jù)此在2個三級層序內(nèi)劃分出6個四級層序，其中SQ1內(nèi)包含2個四級層序(SQ1-1，SQ1-2)，SQ2內(nèi)包含4個四級層序(SQ2-1至SQ2-4)(圖 7；圖 8)。

4.2 層序充填格架與充填過程

把棲一段與棲二段分界面拉平，選取近北西—南東向和北東—南西向2條層序地層格架對比剖面作為代表，以展示四川盆地西北緣層序格架內(nèi)棲霞階的沉積充填特征(圖 9；圖 10)。結(jié)果顯示，從LT1井區(qū)向龍門山山前的礦山梁、何家梁一帶(南東至北西向)，SQ1底部四級層序逐漸出現(xiàn)缺失(圖 10)。在LT1、ST2、K3井區(qū)，SQ1均發(fā)育完整的2個4級層序；在K2井區(qū)，缺失SQ1-1部分海侵層序；而長江溝和何家梁地區(qū)，缺失SQ1-1整個四級層序，表現(xiàn)出梁山組和棲一段下部地層由南東向北西逐漸超覆的特征，且梁山組穿時現(xiàn)象明顯，由SQ1-1的海侵期穿時到SQ1-2海侵期。研究區(qū)西南部雙魚石地區(qū)經(jīng)礦山梁至TX1井區(qū)、正源地區(qū)(南西至北東向)，SQ1底部四級層序也逐漸出現(xiàn)缺失(圖 9)，但缺失程度較北西—南東向剖面(圖 10)低，表現(xiàn)出梁山組和棲一段下部地層由南西向北東逐漸超覆的特征，且梁山組亦表現(xiàn)出明顯的穿時現(xiàn)象；雙魚石地區(qū)四級層序SQ1-1在GR曲線上表現(xiàn)出早期海侵體系域與晚海侵體系域的特征。

進(jìn)一步對比發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)西部的何家梁和長江溝地區(qū)、雙魚石西部的ST9和ST12井區(qū)、中東部的TX1井區(qū)和正源地區(qū)，棲霞組頂部均發(fā)育不完整的SQ2-4；雙魚石東部的ST1-ST3-ST7-ST8一帶和LT1井區(qū)SQ2-4缺失程度更高，整個SQ2-4層序均被剝蝕(圖 9；圖 10)，表現(xiàn)為SQ2沉積末期，龍門山山前帶顆粒灘發(fā)育區(qū)和米倉山山前帶漢南水下古隆起區(qū)域，棲霞組暴露地表，遭受大氣淡水淋濾溶蝕，相對高地遭受了一定程度的剝蝕。

綜上，棲霞階底部地層穿時現(xiàn)象明顯，具有向沉積前古地貌高地超覆的特征，頂部地層存在不同程度的削蝕現(xiàn)象，呈現(xiàn)出“底超頂削”的地層充填過程。

4.3 層序格架內(nèi)地層分布規(guī)律

明確層序劃分方案的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計研究區(qū)露頭以及鉆井SQ1(梁山組+棲一段)和SQ2(棲二段)地層厚度，結(jié)合古地理背景資料(李晉僧等，1994；Wang and Jin, 2000)，分別繪制了SQ1和SQ2地層厚度等值線圖(圖 11)。從該圖可以看出，SQ1時期，研究區(qū)西北緣至竹園壩—礦山梁一帶，梁山組+棲一段地層沉積厚度逐漸減薄，而在雙魚石地區(qū)的ST9-ST10井區(qū)一帶，地層沉積厚度增厚，研究區(qū)東北部毛壩河地區(qū)和南部蒼溪地區(qū)地層厚度變薄，而在研究區(qū)東南部，地層沉積厚度增厚(圖 11-A)；SQ2時期，研究區(qū)近北東向的竹園壩—礦山梁、雙魚石—劍閣兩帶和近北西向的西北鄉(xiāng)—大兩一帶，棲二段地層沉積厚度增厚，而近北西向的ST2-YB3井區(qū)一帶地層沉積厚度減薄(圖 11-B)。

圖 9 川西北地區(qū)近北東—南西向棲霞階層序地層橫剖面對比圖Fig.9 Cross section correlation of the Qixia Stage stratigraphic sequence along SW-NE in northwestern Sichuan Basin

圖 10 川西北地區(qū)北西—南東向棲霞階層序地層橫剖面對比圖Fig.10 Cross section correlation of the Qixia Stage stratigraphic sequence along SE-NW in northwestern Sichuan Basin

A—SQ1(梁山組+棲一段)地層厚度等值線圖；B—SQ2(棲二段)地層厚度等值線圖。注： 研究區(qū)南部蒼溪及周邊厚度等值線(虛線)參考了工區(qū)外以南的鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行推測，而研究區(qū)西北部青川及周邊厚度等值線(虛線)則根據(jù)當(dāng)時的大區(qū)古地理背景進(jìn)行推測

5 地質(zhì)意義

5.1 構(gòu)造—古地理格局

棲霞階SQ1沉積期，梁山組+棲一段在二疊紀(jì)海侵初期具有從古地貌低地向高地超覆的特征，表現(xiàn)為不同的沉積地貌單元接受沉積的時間不同，低地接受沉積時間相對高地較長，導(dǎo)致低地沉積較厚，高地沉積較薄，類似的淺水地層超覆充填沉積模式也可見于塔里木盆地下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組(金值民等，2020)。根據(jù)SQ1地層沉積厚度大小分析古地貌形態(tài)，即當(dāng)沉積厚度較大時，為相對低地形；當(dāng)沉積厚度較小時，為相對高地形。在此基礎(chǔ)上，分析SQ1地層厚度差值范圍，結(jié)合巖性、錄井、測井響應(yīng)等特征，對其進(jìn)行合理分區(qū)。將沉積厚度大于45im的區(qū)域劃為低地凹陷區(qū)、小于30im的區(qū)域劃為高地隆起區(qū)、30～45im劃為斜坡區(qū)，恢復(fù)了SQ1初期構(gòu)造—古地理格局(圖 12-A)。由圖 12-A可見，SQ1沉積初期，研究區(qū)存在北東向和北西向兩類地形分異。北東向為揚子板塊邊界，由于二疊系沉積前存在的多級帶狀隆坳，在SQ1沉積期繼承性地形成了竹園壩—礦山梁地貌高地，基本呈帶狀展布，其后的臺內(nèi)區(qū)域則為自雙魚石至劍閣的帶狀地貌洼地，向臺內(nèi)南東方向地勢趨緩，地層穩(wěn)定增厚。這使得研究區(qū)西部呈現(xiàn)出近北東向“兩厚夾一薄”的地層分布特征，東部北西向的地層充填樣式主要受到廣元—旺蒼一帶的漢南古陸前緣帶控制(李晉僧等，1994)。漢南古陸注入的大量陸源物質(zhì)造成該區(qū)梁山組沉積較厚，且由于地勢較高，SQ1-1地層發(fā)育均不齊全，如TX1井區(qū)、正源等剖面(圖 9)，該區(qū)域面向水體能量較低的臺內(nèi)，高能沉積物并不發(fā)育。

A—棲霞階SQ1初期構(gòu)造—古地理格局；B—棲霞階SQ2期構(gòu)造—古地理格局

根據(jù)區(qū)內(nèi)梁山組+棲一段地層沉積特征，以及SQ2海侵體系域沉積地層厚度差異小的特征，認(rèn)為棲一段與棲二段分界面可作為棲霞階古地貌填平補齊的等時界面。

棲霞階SQ2沉積期，海平面總體呈緩慢下降趨勢，為棲霞階最主要的成灘期。SQ2沉積末期，雖然棲霞組頂部地層存在一定程度的暴露剝蝕，但相比于SQ1，研究區(qū)SQ2地層不存在明顯的穿時現(xiàn)象，顆粒灘發(fā)育于水體較淺的地貌高地，并因沉積速率高而使得地層厚于其他地區(qū)，地層厚度可近似反演沉積期地貌和顆粒灘發(fā)育概率(譚秀成等，2011)，即接受沉積時間相同，相對高地顆粒灘沉積速率大，地層沉積厚度大。因此，當(dāng)沉積厚度較大時，為相對高地勢；當(dāng)沉積厚度較小時，為相對低地勢。在此基礎(chǔ)上分析SQ2地層厚度差值范圍，結(jié)合巖性、錄井、測井響應(yīng)等特征，對其進(jìn)行合理分區(qū)。將沉積厚度小于70im的區(qū)域劃為低地凹陷區(qū)、大于80im的區(qū)域劃為高地隆起區(qū)、70～80im劃為斜坡區(qū)，恢復(fù)了SQ2期構(gòu)造—古地理格局(圖 12-B)。棲霞組沉積后，研究區(qū)西部存在竹園壩—礦山梁、雙魚石—劍閣兩帶近北東向地貌高地，推測與棲霞階沉積早期上揚子臺地西北緣存在相對緩的坡折帶和臺緣低隆有關(guān)。往東則依次為近南北向的川北隆起區(qū)和廣元—旺蒼凹陷區(qū)，以及東北部的漢南隆起區(qū)(寧強—毛壩河一帶)(圖 12-B)。研究區(qū)整體呈現(xiàn)出“兩隆夾一凹”的古地理格局。值得注意的是，研究區(qū)東北部漢南古陸在SQ2時期已經(jīng)演化為水下古隆起(李晉僧等，1994)，漢南水下古隆起前緣帶存在一帶狀淺灘，并由于該帶淺灘的障壁作用，以及向東北部的漢南水下古隆起中心區(qū)域，其可容納空間減小等原因，導(dǎo)致寧強—毛壩河一帶的沉積期高地地層厚度較薄(圖 11-B，圖 12-B)。

作者恢復(fù)的構(gòu)造—古地理格局與前人的認(rèn)識存在差異。胡明毅等(2010)、黃涵宇等(2017)、周進(jìn)高等(2019)從盆地角度出發(fā)，對四川盆地棲霞組古地理格局進(jìn)行了刻畫，但針對川西北地區(qū)而言，該古地理格局的刻畫不夠精細(xì)；魏國齊等(2010)認(rèn)為在棲霞組沉積時期，研究區(qū)ST9井—劍閣—廣元—旺蒼一帶為臺地邊緣相，向四川盆地一側(cè)為開闊臺地相，往盆地外圍是斜坡相；曾德銘等(2010)和羅蘭(2017)認(rèn)為在棲二段沉積時，研究區(qū)東北部及西北部地區(qū)為深緩坡，研究區(qū)南部地區(qū)為淺緩坡；梁寧等(2016)認(rèn)為研究區(qū)棲一段沉積時期，臺地主要位于龍門山和米倉山前緣地帶，臺地邊緣位于明月峽—上寺—ST9井區(qū)一帶，以及旺蒼正源-L17井東北方向呈長條形展布，臺緣灘體的核部分別在西北鄉(xiāng)—上寺和正源-L17井一線，棲一段古地理面貌與棲二段沉積期基本一致；關(guān)新等(2018)認(rèn)為棲霞組沉積古地貌表現(xiàn)為“西南高、東北低”的特征，其中ST9-雙魚石構(gòu)造帶所處沉積古地貌最高；張運周(2018)認(rèn)為棲一段沉積時期，劍閣—廣元一帶為臺地邊緣沉積，盆地內(nèi)部則為開闊臺地沉積，棲二段沉積期基本繼承棲霞階早期的沉積格局。

作者在露頭、鉆井資料相對豐富的情況下，基于鉆井和露頭剖面棲霞組內(nèi)幕暴露面的發(fā)現(xiàn)，以及高精度地表自然伽馬測量建立的露頭與鉆井剖面地層對比的橋梁，為研究區(qū)棲霞階準(zhǔn)確的層序地層劃分與對比奠定了基礎(chǔ)框架。因此，利用層序地層學(xué)等時對比的特點，明確研究區(qū)棲霞階地層沉積充填過程后，對研究區(qū)棲霞階SQ1和SQ2的構(gòu)造—古地理格局進(jìn)行了恢復(fù)。SQ1沉積早期，漢南隆起、川北隆起、北緣隆起與廣元—旺蒼凹陷始終控制了區(qū)內(nèi)沉積格局(圖12-A)；SQ2沉積時期，西部存在竹園壩—礦山梁、雙魚石—劍閣2個近北東向地貌高地(圖 12-B)。

此外，本次研究深化了廣元—旺蒼海槽的初始形成過程。馬永生等(2006)認(rèn)為廣元—旺蒼海槽起源于晚二疊世吳家坪期并延續(xù)至長興期，在早三疊世飛仙關(guān)末期填平補齊并消亡；唐大海等(2016)認(rèn)為受峨眉地裂運動影響，廣元—旺蒼海槽雛形始于中二疊世茅口期，后期受東吳運動影響，在暴露和侵蝕作用下，繼承性形成了長興期北西向的廣元—旺蒼海槽。然而，作者研究恢復(fù)的古地理格局，中二疊世梁山—棲霞期研究區(qū)東部已經(jīng)存在北西向洼地。結(jié)合峨眉地裂運動開始于泥盆紀(jì)，到晚二疊世峨眉山玄武巖噴發(fā)達(dá)到高潮(羅志立等，1988)，通過正源剖面棲霞組—茅口組巖石學(xué)微觀特征觀察(圖 13)，借助巖石學(xué)微觀特征精細(xì)分析和古生物發(fā)展演化，認(rèn)為研究區(qū)東北部相對高地在茅口組中后期開始沉降，進(jìn)而推測廣元—旺蒼海槽雛形在中二疊世棲霞階已開始形成(圖 12-B)，茅口期則在此基礎(chǔ)上繼承性發(fā)展。

A—亮晶顆粒灰?guī)r(單偏光)，水深較淺，第11層，棲二段，a. 有孔蟲類，b. 棘皮類；B—亮晶顆?；?guī)r(單偏光)，水深較淺，第11層，棲二段，a. 有孔蟲類；C—亮晶顆粒灰?guī)r(單偏光)，水深較淺，第46層，茅二段，a. 有孔蟲類；D—亮晶顆粒灰?guī)r(單偏光)，水深較淺，第46層，茅二段，a. 有孔蟲類，c. 雙殼類；E—泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r(單偏光)，水深較深，有機質(zhì)含量高，第61層，茅三段，d為瓣鰓類；F—泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r(單偏光)，水深較深，有機質(zhì)含量高，第61層，茅三段，d為瓣鰓類

A—溶洞及疏松充填，ST9井，7732.93im，巖心，棲二段；B—溶洞及疏松充填，呈針孔特征，K2井，2425.3im，巖心，棲二段；C—粗—中晶云巖(單偏光)，見溶蝕孔洞，長江溝剖面，第30層，棲二段；D—巖溶特征發(fā)育，L17井，棲霞組第2次取心，第34塊；E—亮晶生屑灰?guī)r(單偏光)，小型溶孔發(fā)育，LT1井，5877im，棲二段；F—亮晶生屑灰?guī)r(單偏光)，溶孔發(fā)育，TX1井，320im，棲二段；G—溶蝕孔洞成像測井特征，ST7井；H—溶蝕孔洞成像測井特征，LT1井

5.2 油氣儲集意義

已有研究表明，研究區(qū)棲霞組主要發(fā)育棲二段(SQ2)灘控巖溶型云巖儲集層(如雙魚石、礦山梁地區(qū))(Xiaoetal.，2018)和灘控巖溶型灰?guī)r儲集層(如LT1井區(qū))(張本健等，2019)，且ST1、ST8、SY001-1、LT1和L17等井在棲霞組測試中均獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。因此，根據(jù)棲霞階SQ2古地理格局恢復(fù)結(jié)果(圖 12-B)，結(jié)合研究區(qū)棲霞組成像測井、巖心宏微觀資料，探討研究區(qū)棲霞階SQ2構(gòu)造—古地理格局的油氣儲集意義。

顆粒灘是儲集層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，研究區(qū)SQ2沉積時期為棲霞階最主要的成灘期，顆粒灘發(fā)育于水體較淺的地貌高地，且棲霞末期存在較大規(guī)模的海退(王海真等，2013)，使上揚子臺地出現(xiàn)大規(guī)模較長時間的早成巖期暴露，即棲霞組在經(jīng)歷淺埋藏成巖之后暴露地表，先期沉積物接受較長時間的早成巖期巖溶改造(譚秀成等，2015)，高地和斜坡單元受巖溶影響較明顯，如研究區(qū)西北緣ST9井(圖 14-A)、K2井(圖 14-B)、長江溝剖面(圖 14-C)和ST7井(圖 14-G)，在巖心宏微觀和成像測井上均能觀察到受巖溶作用改造的特征，以及研究區(qū)南緣以L17井(圖 14-D)、LT1井(圖 14-E，14-H)和TX1井(圖 14-F)為代表的斜坡單元，具灰?guī)r巖溶特征。顆粒灘作為研究區(qū)棲霞組有利相帶，經(jīng)過巖溶作用的改造形成溶蝕孔洞(圖 14)，疏松的碳酸鹽巖充填物以及殘余孔洞控制的優(yōu)質(zhì)儲滲體空間的分布已經(jīng)基本定型，從而形成現(xiàn)今的巖溶白云巖孔洞型儲集層與灰?guī)r巖溶型儲集層。由此，結(jié)合團(tuán)隊前期川西北棲霞組白云巖展布特征成果，繪制了四川盆地西北部棲霞階有利儲集區(qū)帶分布圖(圖 15)，其中包括研究區(qū)巖溶白云巖孔洞型儲集層區(qū)與環(huán)廣元—旺蒼凹陷周緣的灰?guī)r巖溶型儲集層區(qū)。

圖 15 川西北地區(qū)棲霞階有利儲集區(qū)帶分布(白云巖厚度等值線據(jù)張本健，2019)Fig.15 Distribution of favorable reservoir belt of the Qixia Stage in northwestern Sichuan Basin(dolomite thickness contour according to Zhang，2019)

6 結(jié)論

1)基于露頭及鉆井剖面的宏微觀巖石學(xué)、自然伽馬和成像測井資料，識別出梁山組底界面(Ⅰ型)、棲一段與棲二段界面(Ⅱ型)和棲霞組與茅口組界面(Ⅰ型)3個三級層序界面，將梁山組+棲霞組劃分為2個三級層序，通過搭建層序地層格架，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)梁山組+棲霞組存在“底超頂削”的地層充填特征；

2)根據(jù)探井及露頭剖面地層厚度的統(tǒng)計，分別繪制研究區(qū)棲霞階SQ1和SQ2層序地層厚度等值線圖，結(jié)合地層充填特征，恢復(fù)了棲霞階SQ1初期和SQ2期構(gòu)造—古地理格局，認(rèn)為SQ1沉積初期，研究區(qū)存在漢南隆起、川北隆起、北緣隆起與廣元—旺蒼凹陷；SQ2沉積期，整體格局變化不大，西部出現(xiàn)竹園壩—礦山梁、雙魚石—劍閣兩帶近北東向地貌高地，同時認(rèn)為廣元—旺蒼海槽雛形始于中二疊統(tǒng)棲霞階；

3)SQ2沉積時期為棲霞階主要的成灘期，顆粒灘具有較好的儲集性能，在經(jīng)過云化作用和巖溶作用改造后儲集性能更好，在SQ2期構(gòu)造—古地理格局的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖溶發(fā)育單元、白云巖展布特征，認(rèn)為研究區(qū)棲霞組巖溶白云巖孔洞型儲集層區(qū)與環(huán)廣元—旺蒼凹陷周緣的灰?guī)r巖溶型儲集層區(qū)是有利的勘探區(qū)。