四川盆地北部中二疊世晚期“廣元—旺蒼”海槽特征及其油氣地質(zhì)意義

王興志，李博，楊西燕，文龍，徐亮，謝圣陽，杜垚，馮明友，楊雪飛，王雅萍，裴森奇

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)，成都 610500；2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500；3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，成都 610500；4.中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部，成都 610500；5.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川江油 621700）

0 引言

20世紀(jì)90年代中后期，王一剛等在研究四川盆地東北部（簡稱“川東北”）晚二疊世—早三疊世的沉積環(huán)境時(shí)，首次提出了“開江—梁平”海槽的概念[1]，主要是指該時(shí)期在四川盆地北部（簡稱“川北”）廣元—梁平一線存在一近北西向展布的深水硅質(zhì)海槽區(qū)，海槽向北西方向開口，向東南方向收斂至梁平一帶消失，其周邊為淺水的碳酸鹽臺地區(qū)。前人研究認(rèn)為該海槽形成始于上二疊統(tǒng)吳家坪組沉積晚期，在上二疊統(tǒng)長興組沉積末期達(dá)到鼎盛，在下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組沉積期開始變窄、變淺，并于飛仙關(guān)組沉積晚期填平消失。馬永生等在研究川東北長興組至飛仙關(guān)組沉積相時(shí)，從古地理環(huán)境、沉積格局、沉積模式、沉積特征及沉積相展布等方面對“開江—梁平”海槽進(jìn)行了闡述，并將該海槽稱之為“臺棚”[2]。綜合考慮，本文采用海槽的概念。自20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，圍繞該海槽邊緣的油氣勘探獲得重大突破，先后發(fā)現(xiàn)了渡口河、羅家寨、普光、龍崗和元壩等多個(gè)長興組—飛仙關(guān)組礁灘相大中型和特大型氣藏[3-4]，現(xiàn)累計(jì)探明儲量已近10 000×108m3[4]。已有的勘探及研究表明，該時(shí)期四川盆地大中型礁灘相氣藏主要環(huán)海槽邊緣分布并受到海槽發(fā)育位置的控制[5-10]。因此，海槽發(fā)育位置及其形成時(shí)期的確定即成為該領(lǐng)域油氣勘探的關(guān)鍵之一。

筆者通過對野外露頭勘察、鉆井及地球物理資料分析發(fā)現(xiàn)，該海槽在中二疊統(tǒng)茅口組沉積晚期就具有雛形，展布方向及沉積特征與上二疊統(tǒng)長興組沉積期—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組沉積期的“開江—梁平”海槽基本一致。海槽內(nèi)部由一套10～30 m的灰黑—黑色中—薄層狀硅質(zhì)巖、灰質(zhì)硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖和泥頁巖夾透鏡狀砂礫屑灰?guī)r組成，主要為深水低能海槽（盆地）產(chǎn)物，具有較強(qiáng)的生烴能力。這套茅口組頂部深水硅質(zhì)巖類沉積的巖石學(xué)及古生物特征可與下?lián)P子板塊內(nèi)的孤峰組進(jìn)行對比，二者實(shí)為同期異相沉積[11-12]，此外有學(xué)者對此套茅口組頂部的深水沉積先后提出了“深臺洼”或“拉張槽”等觀點(diǎn)[13-14]，也有研究者認(rèn)為是由火山凝灰?guī)r轉(zhuǎn)變而成。該海槽南側(cè)發(fā)育厚度較大的中—薄層狀灰—淺灰色泥晶生物（屑）灰?guī)r和含生物（屑）泥晶灰?guī)r，屬于臺地內(nèi)部淺水低能產(chǎn)物；在海槽與臺地之間的過渡部位為臺地邊緣淺水高能環(huán)境，堆積的主要是厚層塊狀的泥-亮晶生物（屑）灰?guī)r，具有一定的儲集能力，經(jīng)過建設(shè)性成巖作用，如白云石化和溶蝕作用的改造，則可形成優(yōu)質(zhì)儲集層。本文綜合野外剖面、鉆井巖心及地球物理資料，結(jié)合相關(guān)分析化驗(yàn)，對中二疊統(tǒng)茅口組沉積晚期海槽內(nèi)部及海槽南側(cè)的沉積特征進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，并探討其形成機(jī)制和源儲配置，以期確定海槽特征及其與油氣的關(guān)系，為四川盆地中二疊統(tǒng)勘探開發(fā)帶來新領(lǐng)域。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地北部，西抵龍門山，北至米倉山前緣，涉及廣元、旺蒼、劍閣等市縣（見圖1a），構(gòu)造位置屬于揚(yáng)子板塊西北緣（見圖1b）。中晚二疊世，揚(yáng)子板塊與華北板塊尚未完全拼合，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈[15]，四川盆地北側(cè)勉略構(gòu)造帶的形成與峨眉地幔柱活動(dòng)對四川盆地的構(gòu)造-沉積格局產(chǎn)生明顯影響。中二疊統(tǒng)茅口組沉積早期，受海侵影響，川北地區(qū)水體相對較深，沉積的巖性主要為“似眼球狀”狀灰?guī)r，泥質(zhì)含量高，生物豐富。茅口組沉積中晚期，隨海平面的下降，川北地區(qū)主要堆積了一套泥-亮晶生物灰?guī)r。至茅口組沉積晚期，揚(yáng)子板塊西北緣勉略洋南側(cè)大陸邊緣向北部秦嶺微板塊俯沖[16-17]，峨眉地幔柱活動(dòng)加劇[17-18]，川北地區(qū)古熱流值明顯增高[19]，四川盆地西南部巖漿大規(guī)模上涌、噴發(fā)，北西向基底斷裂復(fù)活致使一系列北西—南東向臺內(nèi)裂陷發(fā)育[13]。在相同地質(zhì)背景下，云貴地區(qū)也有多個(gè)類似的構(gòu)造凹陷產(chǎn)生[20]。中二疊世晚期，東吳運(yùn)動(dòng)造成四川盆地整體抬升，茅口組頂部暴露于地表并遭受剝蝕，部分地區(qū)茅口組四段（簡稱“茅四段”）缺失，此時(shí)川北地區(qū)地形基本處于準(zhǔn)平原化。晚二疊世初期，開始緩慢海侵，吳家坪組沉積早期進(jìn)入濱岸—沼澤環(huán)境，沉積了王坡頁巖，其主要由一套煤系組成，由此導(dǎo)致茅口組與吳家坪組王坡頁巖出現(xiàn)假整合接觸關(guān)系。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)背景綜合圖

2 “廣元—旺蒼”海槽地質(zhì)特征及形成背景

“海槽”是指海洋環(huán)境中一個(gè)較周邊水體更深的條形盆地[9,21]，在環(huán)境的概念上是指水深在風(fēng)暴浪底之下的近線狀展布的深水沉積區(qū)，包括較陡的斜坡和平緩的盆地[7]。筆者在對川北地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組進(jìn)行野外露頭勘察中，發(fā)現(xiàn)在廣元車家壩、旺蒼雙河、南江橋亭等剖面茅口組頂部存在一套典型的海槽相深水沉積（見圖2a），厚約 10～30 m，巖性主要為中—薄層狀灰黑—黑色的硅質(zhì)巖類夾透鏡狀和中—薄層狀重力流灰?guī)r（見圖2b、圖2c），發(fā)育水平層理，底部具有滑動(dòng)變形構(gòu)造，頂部具有風(fēng)化殼并與上部吳家坪組底部煤系呈平行不整合接觸（見圖2）。該套深水沉積在川北地區(qū)的K2、ST2、WJ1和L17等井中均有鉆遇。從野外露頭及目前鉆井情況來看，此海槽主要分布于廣元—旺蒼一線，并向南東方向延伸和收斂（見圖3），西南側(cè)展布至劍閣、元壩、龍崗地區(qū)，向東北發(fā)育至南江橋亭、通江諾水河一線，其整體呈北西向南東展布，而向南東延伸至何處，目前尚無鉆井和地震資料的證實(shí)。地震剖面顯示海槽南側(cè)與臺地邊緣間具有陡的斜坡，并可能受到沉積斷裂控制，而海槽東、北側(cè)尚未明確是否有控邊斷裂存在。該海槽與晚二疊世—早三疊世發(fā)育的“開江—梁平”海槽展布方向基本一致，海槽內(nèi)的硅質(zhì)巖類沉積及古生物發(fā)育特征也表現(xiàn)出與“開江—梁平”海槽沉積具有高度的相似性[22]，說明“開江—梁平”海槽在川北地區(qū)于茅口組沉積晚期就已經(jīng)開始發(fā)育，但規(guī)?？赡茌^小。

圖2 四川盆地北部廣元車家壩剖面茅口組頂部地質(zhì)特征及取樣點(diǎn)位置

圖3 四川盆地北部中二疊統(tǒng)茅口組沉積晚期“廣元—旺蒼”海槽分布平面示意圖

根據(jù)前人研究，在未發(fā)現(xiàn)“開江—梁平”海槽內(nèi)存在大隆組之前，將廣元、旺蒼地區(qū)的上二疊統(tǒng)“硅質(zhì)海槽相”稱為“廣元—旺蒼”海槽，開江、梁平地區(qū)的“碳酸鹽海槽相”稱為“開江—梁平”海槽[1,7]。后經(jīng)不斷探索，在“開江—梁平”海槽內(nèi)發(fā)現(xiàn)大隆組硅質(zhì)巖沉積，指出“開江—梁平”海槽與“廣元—旺蒼”海槽的地層特點(diǎn)基本一致[7]，證實(shí)了“開江—梁平”海槽西北端發(fā)育至廣元上寺一帶[8]。自此，廣元、旺蒼至開江、梁平地區(qū)的海槽統(tǒng)稱為“開江—梁平”海槽。本著地質(zhì)學(xué)中優(yōu)先命名的原則，本文沿用“廣元—旺蒼”海槽的稱法以指代茅口組沉積晚期在廣元、旺蒼地區(qū)發(fā)育的海槽。

2.1 沉積特征

2.1.1 海槽

川北地區(qū)茅口組沉積晚期海槽內(nèi)沉積與上部上二疊統(tǒng)大隆組相似，純硅質(zhì)巖占比不高，巖性以暗色中—薄層狀硅質(zhì)泥巖、硅質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)硅巖夾淺色透鏡狀、中—薄層狀重力流沉積為主（見圖4）。硅質(zhì)巖類整體呈黑灰色薄層狀（見圖4a），巖性致密，含較多硅質(zhì)放射蟲、海綿骨針等深水浮游生物（見圖4b），層面上分布大量體小殼薄的完整腕足生物化石（見圖4c），完整菊石類化石較少（見圖4d）。透鏡狀重力流沉積的巖性以泥晶生屑灰?guī)r、含砂屑-礫屑灰?guī)r常見，底與下伏地層呈突變侵蝕接觸，之上正粒級遞變層理明顯（見圖4e）。中—薄層狀重力流灰?guī)r多由含粉屑和砂屑的生物（屑）灰?guī)r構(gòu)成，具有正粒級遞變層理，屬于遠(yuǎn)源重力流沉積，夾于大套暗色的硅質(zhì)巖中（見圖4f）。其組合特征表明，海槽水體深、能量低，間歇性受到重力流的影響。

圖4 茅口組頂部海槽巖性特征

結(jié)合前人研究[11]，下?lián)P子板塊內(nèi)棲霞組與吳家坪組之間的中二疊統(tǒng)孤峰組巖性以深灰—灰黑色薄層硅質(zhì)巖為主，含菊石、硅質(zhì)放射蟲、海綿骨針、小型薄殼類腕足生物等化石，具有水平層理，形成環(huán)境為深水缺氧的饑餓盆地[11]。川北地區(qū)茅口組沉積晚期的這套深水沉積可與蘇皖南部、浙北、江西等地孤峰組進(jìn)行對比，而實(shí)際上茅口組頂部地層與孤峰組為同期異相沉積[12]，二者均形成于深水缺氧環(huán)境。此外，在分布范圍上，四川盆地北部茅口組頂部的這套深水沉積大致與其上部上二疊統(tǒng)大隆組分布基本一致。

2.1.2 海槽南側(cè)臺緣帶

從位于海槽南側(cè)的ST1井、YB7井和ST12井等鉆井資料可以看出，海槽南側(cè)劍閣—元壩—龍崗一線具有明顯的臺地邊緣沉積特征[13]。巖性以灰色厚層塊狀泥-亮晶生物（屑）灰?guī)r為主，泥質(zhì)含量低，生物化石豐富，個(gè)體完整性較差，主要由棘屑、有孔蟲、介屑等組成?？梢娨欢〝?shù)量粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、生物體腔孔等孔隙，其中充填少量細(xì)晶白云石及瀝青，面孔率一般為1%～3%（見圖5a）。局部地區(qū)經(jīng)過白云石化后形成細(xì)—中晶白云巖，白云石晶體呈半自形—他形，鑲嵌狀接觸，晶體間界線平直或彎曲，可見少量未充填的晶間孔（見圖5b），具有一定的儲集性能。

圖5 海槽南側(cè)臺地邊緣巖性特征

海槽北側(cè)及東南側(cè)因缺少野外露頭剖面、鉆井和地震資料而難于確定。但目前可以確定的是在海槽最北側(cè)的南江橋亭—通江諾水河一線茅口組頂部仍然存在該套深水沉積。因此，推測海槽北側(cè)位于該線以北地區(qū)。

2.2 地球化學(xué)特征

本研究對廣元車家壩剖面茅口組頂部取樣并進(jìn)行相關(guān)地球化學(xué)分析，采樣位置如圖2c所示，采樣間隔約1 m，其中茅口組三段（簡稱“茅三段”）生屑灰?guī)r樣品4個(gè)，茅四段硅質(zhì)巖類樣品12個(gè)，重力流樣品3個(gè)。主量、微量稀土元素測試結(jié)果如表1所示。茅三段與茅四段主要巖性形成條件顯示出較大差異，地球化學(xué)特征規(guī)律性明顯（見圖6）。

圖6 廣元車家壩剖面茅口組頂部地球化學(xué)特征

參考上地殼Sc、Zr、Hf、Th元素平均含量（含量分別為 14.90，240.00，5.80，2.30 μg/g）[23]，并根據(jù)Th元素不易受成巖蝕變影響的穩(wěn)定性特征[24]，對本次樣品是否受到后期成巖蝕變影響進(jìn)行判斷。數(shù)據(jù)顯示除CJBd7、CJBd17號樣品Sc、Zr、Hf含量相對較高，Th含量超出上地殼平均值外，其余樣品的Sc、Zr、Hf、Th含量值遠(yuǎn)低于上地殼平均含量；其中，Sc含量小于2.80 μg/g，Zr含量小于 32.00 μg/g，Hf含量小于 0.90 μg/g，Th含量小于1.76 μg/g。表明本次測試樣品的相關(guān)元素基本未受到成巖蝕變影響，其測定值可反映相應(yīng)巖石的真實(shí)沉積環(huán)境。

2.2.1 水體深度指示

元素的分散聚集與水體深度具有一定的相關(guān)性，并受水體pH值與Eh值的影響[25]。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示茅三段生屑灰?guī)r與茅四段硅質(zhì)巖樣品中Cu、Co、Mo、Ni元素含量存在明顯分區(qū)現(xiàn)象：生屑灰?guī)r分布于低值區(qū)，硅質(zhì)巖則均位于高值區(qū)（見圖7），反映出兩種巖性形成于截然不同的水體深度，即茅三段生屑灰?guī)r形成于較淺水環(huán)境，而茅四段硅質(zhì)巖類為水體較深區(qū)域的沉積產(chǎn)物。另外，本次測試重力流樣品的元素含量值聚類性較差，沉積環(huán)境特征體現(xiàn)不明顯，這可能是其為淺水環(huán)境被搬運(yùn)至深水環(huán)境的產(chǎn)物，因沉積環(huán)境改變造成元素遷移，最終導(dǎo)致其在地球化學(xué)響應(yīng)特征上表現(xiàn)多重屬性。

圖7 Cu、Co、Mo、Ni等樣品微量元素特征

2.2.2 氧化-還原指示

有學(xué)者發(fā)現(xiàn)巖石中的δCe、mNi/mCo值等可以作為古環(huán)境氧化還原條件的識別標(biāo)志[26-31]。李紅敬等[30]通過對廣元地區(qū)二疊系茅口組的研究認(rèn)為，按馮洪真等[31]給出的 Ce異常值計(jì)算公式可以較好的判別出茅口組沉積期該地區(qū)的海平面高低，進(jìn)而分析其氧化還原環(huán)境，并提出mNi/mCo值是該地區(qū)判識古氧化還原環(huán)境的最佳指標(biāo)。根據(jù)Bryn Jones的研究，(mCu+mMo)/mZn值與Uau值可以合理確定沉積物與氧化還原條件的關(guān)系[29]。本文通過將生屑灰?guī)r與硅質(zhì)巖類樣品測試值進(jìn)行交會，地球化學(xué)測試結(jié)果顯示出茅三段生屑灰?guī)r樣品屬貧氧環(huán)境沉積產(chǎn)物，形成于相對淺水的沉積環(huán)境，而茅四段硅質(zhì)巖類樣品則形成于缺氧條件的深水還原環(huán)境（見圖8）。

圖8 Cu、Co、Ni、U等微量元素相關(guān)圖

2.2.3 硅質(zhì)巖形成構(gòu)造背景

利用 Adachi[32]提出 Al-Fe-Mn硅質(zhì)巖成因三角圖版，廣元車家壩剖面樣品投點(diǎn)后大多數(shù)落在非熱液成因區(qū)（見圖9）。根據(jù)Bostrom對硅質(zhì)巖成因的研究，mAl/(mAl+mFe+mMn)值隨熱液參與程度的增加而減小[33]，Adachi研究認(rèn)為純熱液成因硅質(zhì)巖mAl/(mAl+mFe+mMn)值低至 0.01，并隨著遠(yuǎn)離洋脊熱液中心不斷增大，而純生物成因硅質(zhì)巖mAl/(mAl+mFe+mMn)值在0.6左右[32]。本次研究的硅質(zhì)巖類樣品mAl/(mAl+mFe+mMn)值范圍在0.18～0.69（見表1），平均值為0.48，遠(yuǎn)大于0.01，說明硅質(zhì)巖樣品雖然受到一定熱液影響，但總體更接近生物成因，這與本文顯微鏡下觀察到的樣品含大量硅質(zhì)放射蟲結(jié)果相吻合（見圖4b）。利用Murray[34]提出的硅質(zhì)巖類沉積環(huán)境判別圖解對硅質(zhì)巖樣品的形成環(huán)境進(jìn)行判斷，測試數(shù)據(jù)投點(diǎn)后樣品均位于大陸邊緣區(qū)域內(nèi)（見圖10），說明此套硅質(zhì)巖形成的構(gòu)造背景屬大陸邊緣。

圖9 硅質(zhì)巖三角圖解[32]

圖10 硅質(zhì)巖沉積環(huán)境判別圖[34]

在對硅質(zhì)巖形成的研究中，Adachi認(rèn)為硅質(zhì)放射蟲的形成主要是由于陸源物質(zhì)作為海洋泥土的主要來源被放射蟲吸收[32]。楊玉卿與馮增昭對華南中二疊統(tǒng)層狀硅質(zhì)巖形成的研究，認(rèn)為中二疊世四川盆地位于赤道附近，此時(shí)古特提斯洋尚未關(guān)閉，揚(yáng)子板塊西北緣與古特提斯洋相連，上升流攜帶的富硅營養(yǎng)物質(zhì)促使了硅質(zhì)生物的大量繁殖[35]。因此無論硅質(zhì)放射蟲是受到上升流的影響還是吸收陸源物質(zhì)而形成，可以肯定的是茅口組沉積晚期硅質(zhì)巖形成于大陸邊緣，其形成環(huán)境類似于大隆組，即深水陸棚或海槽環(huán)境[2,10]。

2.3 沉積差異

四川盆地茅口組沉積期古地貌具有自西北向東南、由南西向北東方向逐漸呈低緩傾斜形態(tài)，總體為一水體相對較深的臺地環(huán)境[36]。茅口組沉積早期，研究區(qū)整體處于較深水的開闊臺地環(huán)境，間歇性受到風(fēng)暴浪作用改造，巖性以“似眼球狀”泥晶灰?guī)r為主。茅口組沉積中晚期，由于海平面下降，長江溝—車家壩一帶相變較快，出現(xiàn)臺地邊緣特征，但臺地邊緣灘總體發(fā)育規(guī)模較小。茅口組沉積晚期，盆地北部產(chǎn)生明顯沉積差異（見圖11）。野外露頭及鉆井資料顯示，茅口組沉積晚期在廣元—旺蒼一帶開始出現(xiàn)“槽臺”分異，該帶以南的劍閣—元壩—龍崗地區(qū)主要為淺水臺地環(huán)境，發(fā)育薄—中層狀含燧石結(jié)核的泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r，并存在白云石化現(xiàn)象。而廣元—旺蒼地區(qū)則是深水海槽相沉積，以一套灰黑色薄板狀硅質(zhì)巖夾淺灰色透鏡狀泥晶灰?guī)r及重力流沉積為主。從縱向沉積演化上看，茅三段為淺水碳酸鹽巖沉積，茅四段為深水硅質(zhì)巖類沉積，二者呈突變接觸，沉積相上出現(xiàn)“跳相”（相序的不連續(xù)）。一般說來，導(dǎo)致“跳相”的主要原因有兩個(gè)：一個(gè)是二者之間存在不整合界面，風(fēng)化剝蝕作用導(dǎo)致地層和沉積相的間斷；另一個(gè)則是同沉積斷裂作用，斷裂下降盤可快速由淺水區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樯钏畢^(qū)，從淺水沉積突變?yōu)樯钏练e。由于研究區(qū)內(nèi)茅三段與茅四段之間為整合接觸，不存在風(fēng)化剝蝕間斷，因此推測茅三段與茅四段的“跳相”可能是與同沉積斷裂有關(guān)，即與揚(yáng)子板塊西北緣勉略洋南側(cè)大陸邊緣向北部秦嶺微板塊俯沖形成的拉張斷裂有關(guān)。

圖11 川北地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組沉積相橫向?qū)Ρ绕拭鎴D

地層厚度上同樣可以明顯看出茅口組沉積晚期海槽區(qū)及臺地區(qū)地層的沉積差異。茅口組沉積早中期，研究區(qū)整體處水體較深的開闊臺地環(huán)境，形成的地層厚度穩(wěn)定，大致為130～200 m，到了茅口組沉積晚期，長江溝—車家壩—L17井區(qū)一帶茅口組厚度較薄，而該帶南部的ST1井區(qū)地層較厚，推測其原因很可能是由于茅口組沉積晚期長江溝—車家壩—L17井區(qū)一帶整體處于欠補(bǔ)償沉積狀態(tài)，因該部位水體急劇加深，沉積速率低于沉積基底下降速率，導(dǎo)致其沉積厚度較?。欢搸б阅系腟T1井區(qū)為正常水體沉積，沉積速率高于深水沉積環(huán)境，故呈現(xiàn)出較為明顯的地層厚度差異。

2.4 地震響應(yīng)特征

地震剖面上茅口組至長興組頂?shù)捉缇€清晰，長興組頂界在臺內(nèi)對應(yīng)波峰反射，海槽內(nèi)對應(yīng)一個(gè)振幅強(qiáng)的波谷反射，吳家坪組頂界表現(xiàn)為中—強(qiáng)的波峰反射，茅口組頂界為強(qiáng)波峰反射，且橫向可進(jìn)行對比追蹤（見圖12a）。從過YB7井、L17井地震剖面可以看出，茅口組上部地層自西南向東北方向沉積厚度明顯減薄，臺緣—斜坡—海槽地震反射特征清晰明顯（見圖12b）。L17井區(qū)域茅口組厚度較薄，并具有平行強(qiáng)反射特征，屬海槽相沉積部位；由L17井向YB7井方向地層逐漸增厚，在靠近YB7井處出現(xiàn)低頻、傾斜強(qiáng)反射的斜坡相發(fā)射特征，且斜坡坡度較大，地震剖面顯示可能具有沉積斷裂特征；至YB7井位置地層厚度達(dá)到最大，地震剖面表現(xiàn)為隆起狀或丘狀，同時(shí)具有一定上超特征，并且在茅口組上部出現(xiàn)空白或斷續(xù)雜亂反射，不具備沉積分層結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出典型的臺地邊緣灘相反射特征。此外，在地震剖面上垂向?qū)Ρ让┛诮M臺地邊緣位置與長興組臺地邊緣位置，發(fā)現(xiàn)相對茅口組臺緣而言，長興組臺緣位置具有由海槽向臺地邊緣遷移的特征，說明在川北地區(qū)中晚二疊世的構(gòu)造沉積演化過程中此海槽在長興組沉積期范圍擴(kuò)大。

2.5 海槽形成背景

目前關(guān)于海槽成因機(jī)制問題仍存在不同意見[13-14]，本文結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，通過野外露頭觀察及對前人的研究成果分析，認(rèn)為川北地區(qū)茅口晚期“廣元—旺蒼”海槽產(chǎn)生的主要原因是與中二疊世晚期四川盆地所處的構(gòu)造拉張背景有關(guān)。四川盆地北部位于上揚(yáng)子板塊西北緣，正處在勉略洋南部大陸邊緣，中二疊世后期的勉略古洋盆已由擴(kuò)張轉(zhuǎn)為閉合消減階段[16-17]，在此過程中，勉略洋南部大陸邊緣不斷向北俯沖（見圖13），為裂陷槽的形成提供了內(nèi)在動(dòng)力；與此同時(shí)，受東吳運(yùn)動(dòng)早期構(gòu)造作用影響，北西向及北東向基底斷裂復(fù)活[13]，“廣元—旺蒼”海槽在張性應(yīng)力作用下，沿地層相對較為薄弱的基底斷裂方向拉開，最終形成了以北西—南東方向展布發(fā)育的“廣元—旺蒼”海槽。此外，根據(jù)前人對峨眉山玄武巖的研究及川北地區(qū)野外露頭發(fā)現(xiàn)的輝綠巖侵入體推測，峨眉山玄武巖的噴發(fā)作用很可能在一定程度上加速了“廣元—旺蒼”海槽的形成。

圖13 川北地區(qū)茅口組沉積晚期“廣元—旺蒼”海槽形成示意圖

從“廣元—旺蒼”海槽的形成動(dòng)力或是形成位置上看，其均與“開江—梁平”海槽相似，并且其形成時(shí)間要早于“開江—梁平”海槽，說明在中二疊統(tǒng)茅口組沉積晚期“開江—梁平”海槽在四川盆地北部就已經(jīng)具有一定規(guī)模。由此可認(rèn)為川北地區(qū)的“廣元—旺蒼”海槽即是“開江—梁平”海槽之雛形。

3 油氣地質(zhì)意義

3.1 海槽內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖

前人研究已證實(shí)富有機(jī)質(zhì)沉積層段形成的最好條件是底層水缺氧[37]，本文利用TOC與Ro測試，對廣元車家壩典型剖面的14組硅質(zhì)巖類樣品進(jìn)行分析。測試結(jié)果顯示（見表2），川北地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組沉積期海槽內(nèi)硅質(zhì)巖類具有良好的生烴能力，樣品TOC值范圍為3.21%～8.19%，平均值為5.53%，層厚10～30 m，有機(jī)質(zhì)豐富，生烴能力強(qiáng)，顯示出其為較優(yōu)質(zhì)的烴源巖層段。測定的鏡質(zhì)體反射率Ro值為 1.009%～1.652%，平均值為1.219%，指示該層位有機(jī)質(zhì)正處于熱裂解生濕氣階段，屬高成熟階段，該階段主要產(chǎn)物為甲烷及其氣態(tài)同系物。

表2 川北車家壩剖面硅質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)成熟度及豐度特征

3.2 良好的源儲配置關(guān)系

茅口組沉積晚期沿海槽周緣的劍閣—元壩—龍崗一線，廣泛發(fā)育臺地邊緣相儲集層及臺內(nèi)點(diǎn)灘相儲集層[13]。臺緣灘相儲集層主要發(fā)育在海槽南側(cè)，巖性以白云質(zhì)灰?guī)r、生屑灰?guī)r為主，儲集層厚度為15～35 m。該部位水體能量高且頻繁暴露于海平面以上，易受同生—準(zhǔn)同生期大氣淡水改造而發(fā)生溶蝕及白云石化作用，此類儲集層發(fā)育晶間溶孔和粒間溶孔并伴有一定量的溶蝕縫洞，孔隙度一般為 1%～2%，經(jīng)過后期白云石化和溶蝕作用改造，易形成優(yōu)質(zhì)儲集層。如LG70井和YB7井，儲集層主要巖性為白云巖、白云質(zhì)生屑灰?guī)r及亮晶生屑灰?guī)r，發(fā)育晶間溶孔、生物體腔溶孔等孔隙，實(shí)測孔隙度可達(dá)8.37%。臺內(nèi)點(diǎn)灘相儲集層與臺地邊緣儲集層不同，其形成于臺內(nèi)微地貌高地，多呈零星分布，水體能量相對低于臺地邊緣相帶。在未經(jīng)淡水改造的部位，巖性較為致密，孔隙不發(fā)育；而經(jīng)過淡水改造的部位，溶蝕及白云石化作用顯著，常形成晶間孔、粒間溶孔，可作為一類較為有利的儲集層。在海槽內(nèi)部，硅質(zhì)巖類作為優(yōu)質(zhì)烴源巖十分發(fā)育，整體空間分配上烴源巖位于臺地邊緣相儲集層及臺內(nèi)點(diǎn)灘相儲集層側(cè)翼或頂部，有利于形成旁生側(cè)儲及上生下儲的源儲配置關(guān)系。

4 結(jié)論

本文從四川盆地構(gòu)造沉積背景深入分析，結(jié)合野外露頭、鉆井、地球化學(xué)及地球物理等資料，證實(shí)川北地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組沉積晚期存在一套深水海槽相沉積，主要分布在廣元—旺蒼一帶，并向東南部延伸和收斂，西南側(cè)展布至元壩、龍崗地區(qū)，向東北發(fā)育至南江橋亭、通江諾水河一線。此海槽自北西向南東方向展布，屬于深水低能缺氧的還原環(huán)境，巖性以富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)巖類為主，富含深水生物化石，層厚 10～30 m，TOC平均值為5.53%，Ro平均值為1.219%，為較優(yōu)質(zhì)的烴源巖層段，生氣能力較強(qiáng)。

海槽周緣廣泛發(fā)育臺地邊緣灘與臺內(nèi)點(diǎn)灘相儲集層，海槽南側(cè)的臺地邊緣分布在劍閣—元壩—龍崗一線。巖性以灰色厚層塊狀泥-亮晶生物（屑）灰?guī)r為主，具有少量粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、生物體腔孔等，如經(jīng)過強(qiáng)白云石化和溶蝕作用的改造，儲集性能更佳。在空間分布上與海槽內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖形成旁生側(cè)儲及上生下儲的良好源儲配置關(guān)系，為油氣成藏提供了優(yōu)越條件。

“廣元—旺蒼”海槽的發(fā)育位置及沉積特征與前人提出的晚二疊世“開江—梁平”海槽基本一致，其形成動(dòng)力相似且形成時(shí)間早于“開江—梁平”海槽，表明“開江—梁平”海槽在中二疊世茅口組沉積晚期就已經(jīng)具有一定雛形，二者之間存在明顯的繼承性。