四川盆地東部中-下侏羅統(tǒng)沉積體系及其演化特征

李胡蝶, 王昌勇, 李 楠, 洪海濤, 王小娟, 常 玖, 王 磊

(1.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院,成都 610059; 2.中國石油西南油氣田公司 勘探開發(fā)研究院,成都 610041;3.斯坦德技術(shù)工程(青島)有限公司,青島 266109)

川東地區(qū)是四川盆地重要的油氣聚集區(qū),長(zhǎng)期以來該區(qū)油氣勘探主要聚焦于石炭系巖溶儲(chǔ)層、二疊系及三疊系礁灘儲(chǔ)層,對(duì)三疊系之上的陸相地層關(guān)注不夠;但鉆井過程中在中-下侏羅統(tǒng)多個(gè)層位見較好的油氣顯示,先后發(fā)現(xiàn)五寶場(chǎng)沙溪廟組致密砂巖氣藏[1]、涪陵地區(qū)大安寨段頁巖氣藏[2],在建南地區(qū)自流井組珍珠沖段及東岳廟段也獲得了工業(yè)氣流[3],拔山寺向斜泰頁1井涼高山組湖相頁巖也試獲高產(chǎn)油氣[4],而最近在儀隴-平昌地區(qū)平安1井涼高山組試油獲得日產(chǎn)氣11.45×104m3、油112.8 m3的高產(chǎn)油氣流,表明川東地區(qū)侏羅系油氣具有極大的勘探潛力[5]。

川東地區(qū)侏羅系油氣顯示呈現(xiàn)出含油氣層系多、分布范圍廣、油氣藏類型多、區(qū)域上油氣豐度差異大等特點(diǎn),油氣富集規(guī)律亟需剖析;但由于前期油氣勘探主要側(cè)重于下伏海相層系,對(duì)陸相地層研究相對(duì)薄弱,尤其是針對(duì)侏羅系沉積體系尚缺乏系統(tǒng)研究,嚴(yán)重制約了評(píng)層、選區(qū)工作的開展。作者對(duì)川東地區(qū)自流井組(包含珍珠沖段J1z、東岳廟段J1d、馬鞍山段J1m、大安寨段J1dn)、涼高山組(J1l)及沙溪廟組(主要為沙一段J2s1)巖石特征、沉積相類型、沉積相展布及其演化特征進(jìn)行了研究,探討沉積體系對(duì)侏羅系烴源巖及儲(chǔ)層發(fā)育的影響和控制,以期為后續(xù)勘探部署提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地是以龍門山、米倉山-大巴山、齊岳山和大相嶺等山系為界的菱形構(gòu)造盆地(圖1),盆地內(nèi)大部分被中、新生界紅層所覆蓋。石炭紀(jì)-中二疊世揚(yáng)子地塊裂解形成了揚(yáng)子西緣被動(dòng)大陸邊緣(即四川盆地的雛形),晚二疊世至中三疊世揚(yáng)子地塊西緣進(jìn)入洋-陸俯沖階段并形成了川西義敦溝-弧-盆系,晚三疊世揚(yáng)子地塊西緣進(jìn)入大陸碰撞階段形成了川西殘留海盆[6-7],標(biāo)志著四川盆地進(jìn)入前陸演化階段。上三疊統(tǒng)馬鞍塘組及小塘子組(相當(dāng)于須家河組第一段)沉積時(shí)期四川盆地主要為周緣前陸盆地演化階段,須家河組第二段沉積時(shí)期至侏羅紀(jì)為陸內(nèi)前陸盆地演化階段,白堊紀(jì)進(jìn)入前陸盆地萎縮和衰亡階段[8]。晚三疊世-侏羅紀(jì)四川盆地西緣龍門山、北緣米倉山-大巴山、東南部雪峰山“非同步、異方位”的構(gòu)造擠壓形成了四川盆地“三拗圍一隆”的構(gòu)造-沉積格局[8]。川東地區(qū)囊括了川東南拗陷、川東北拗陷及川中隆起帶的一部分[8](圖1)。

圖1 川東地區(qū)地理位置及主要構(gòu)造特征Fig.1 Geographical location and main structural features of eastern Sichuan(據(jù)鄭榮才等[8]修改)

加里東運(yùn)動(dòng)之后,海平面再次上升,川西地區(qū)開始接受泥盆系沉積[9-10],地層自西向東上超,石炭紀(jì)-中三疊世四川盆地以發(fā)育海相碳酸鹽巖沉積為主[1,7]。晚三疊世卡尼期(馬鞍塘組及小塘子組沉積時(shí)期)川西殘留海盆主要發(fā)育一套海陸過渡相沉積[11-12],須家河組沉積早期四川盆地主要發(fā)育海相三角洲沉積,地層自西向東逐漸上超,川東地區(qū)再次開始接受沉積[13-14]。須家河組第三段沉積末期發(fā)生的“安縣運(yùn)動(dòng)”[15],導(dǎo)致四川盆地與外海徹底隔絕[16],完全演化為陸相湖盆,主要發(fā)育沖積扇-(扇)三角洲-三角洲-湖泊沉積體系[13]。晚三疊世末,印支晚期運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致四川盆地基底不同程度的抬升并形成了侏羅系與三疊系之間廣泛分布的假整合面[13];早侏羅世湖平面再次上升,在川東地區(qū)依次沉積了自流井組、涼高山組(新田溝組與之相當(dāng))、沙溪廟組(包括沙一段和沙二段)及遂寧組,地層厚度可達(dá)4 km[17],其中自流井組-沙一段地層保存較為完整(圖2),發(fā)育湖泊—三角洲—河流沉積體系[18-21]。

圖2 YT1井中-下侏羅統(tǒng)沉積相綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of the Middle-Lower Jurassic sedimentary facies in Well YT1

2 沉積相特征

川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)既發(fā)育河流—三角洲—湖泊沉積體系的陸源碎屑巖,又發(fā)育湖相碳酸鹽巖,巖石類型、沉積構(gòu)造及古生物標(biāo)志極為豐富。

2.1 主要巖石類型

2.1.1 碎屑巖

主要包括含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖等類型,在川東中-下侏羅統(tǒng)各層段有不同程度的發(fā)育,以自流井組珍珠沖段、涼高山組及沙溪廟組最為發(fā)育。珍珠沖段主要為一套雜色泥巖、粉砂巖夾少量砂巖,其中質(zhì)純的泥巖顏色以紫紅色為主,反映沉積環(huán)境為強(qiáng)氧化環(huán)境,推測(cè)沉積水體較淺;泥巖中常見灰綠色斑塊,主要與粉砂質(zhì)夾層或裂縫有關(guān),為成巖過程中富有機(jī)質(zhì)流體對(duì)Fe3+次生還原的產(chǎn)物(圖3-A);砂巖多呈灰色,局部可見泥礫(圖3-B、C)。涼高山組除了底部(相當(dāng)于原過渡層上部)發(fā)育少量雜色泥巖外,主要為一套灰色-深灰色泥巖、粉砂巖與砂巖互層(圖3-D、E),缺乏碳酸鹽巖,反映其沉積早期可能存在局部氧化環(huán)境、大部分沉積時(shí)期研究區(qū)主要為還原環(huán)境。沙溪廟組主要為一套灰綠色泥巖、紅褐色泥巖與灰綠色粉砂巖及砂巖互層(圖3-F),泥巖呈灰綠色及紅褐色的特征反映其形成于弱氧化-弱還原過渡帶及強(qiáng)氧化的沉積環(huán)境,與下伏涼高山組存在極大差異,表明沙溪廟組沉積時(shí)期,研究區(qū)構(gòu)造及氣候背景可能發(fā)生了極大變化。東岳廟段、馬鞍山段和大安寨段粉砂巖及砂巖較少、分布也較為局限,但暗色泥、頁巖極為發(fā)育,特別是大安寨段泥巖顏色主要呈深灰色-灰黑色(圖3-G),反映其主要形成于還原-強(qiáng)還原環(huán)境。

2.1.2 碳酸鹽巖

碳酸鹽巖主要發(fā)育在自流井組東岳廟段、馬鞍山段及大安寨段,包括介殼灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、泥微晶灰?guī)r及膏質(zhì)白云巖等類型(圖3)。大安寨段碳酸鹽巖最為發(fā)育,具有單層灰?guī)r厚度大、類型最為豐富等特征,其中:介殼灰?guī)r中雙殼類化石保存較為完整,常與泥巖呈薄互層產(chǎn)出(圖3-G);生物碎屑灰?guī)r中常含有少量泥質(zhì)紋層(圖3-H、I),因發(fā)生滑塌而呈瘤狀特征(圖3-H),灰?guī)r中大部分生物殼體破碎嚴(yán)重,僅少量個(gè)體較小的殼體保存相對(duì)完整,主要為雙殼類碎片(圖3-J);砂屑灰?guī)r以微晶方解石為主(圖3-K),陰極發(fā)光薄片條件下砂屑不發(fā)光,與發(fā)橘紅色光的亮晶方解石形成鮮明對(duì)比(圖3-L);泥微晶灰?guī)r斷口呈泥狀,主要由晶粒細(xì)小的泥微晶方解石組成,常含少量生物碎屑或微小的生物殼體(圖3-M)。目前僅在大安寨段發(fā)現(xiàn)白云巖(圖3-N),主要為膏質(zhì)白云巖,硬石膏呈板柱狀散布于泥微晶白云石中(圖3-O、P);X射線衍射分析結(jié)果表明拔向2井大安寨段局部硬石膏的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)48%,表明其形成于強(qiáng)烈蒸發(fā)的高鹽度水體環(huán)境。與大安寨段相比,東岳廟段碳酸鹽巖發(fā)育程度相對(duì)較差,馬鞍山段碳酸鹽巖發(fā)育最少。

圖3 川東地區(qū)侏羅系主要巖石類型及沉積構(gòu)造特征Fig.3 Main rock types and sedimentary structure characteristics of Jurassic in eastern Sichuan(A)紫紅色泥巖,發(fā)育震裂縫,裂縫中充填液化砂巖脈(灰綠色),X018-H1井,深度1 835.7 m, J1z; (B)含泥礫細(xì)砂巖,可見大量撕裂泥礫,X018-H1井,深度1 831.5 m, J1z; (C)灰色中-粗砂巖,發(fā)育平行層理,WBQ20井,深度3 530.1 m, J1z; (D)上覆灰色細(xì)砂巖與下伏深灰色泥巖沖刷接觸,YT1井,深度2 152.1 m, J1l; (E)灰黑色泥巖,發(fā)育水平層理,YD003-2井,深度2 015.3 m, J1l; (F)紫紅色泥巖夾薄層灰綠色泥質(zhì)粉砂巖,發(fā)育水平層理及生物鉆孔,YT1井,深度1 568 m, J2s; (G)灰色介殼灰?guī)r與深灰色泥巖薄互層,FT1井,深度1 721.7 m, J1dn; (H)泥晶生屑灰?guī)r,發(fā)育滑塌變形構(gòu)造,W081-H1井,深度751.8 m, J1dn; (I)灰色生物碎屑灰?guī)r夾薄層灰綠色泥質(zhì)條帶,W08-H1井,深度741.6 m, J1dn; (J)生物碎屑灰?guī)r,含少量個(gè)體較小的生物碎屑,W08-H1井,深度750.1 m, J1dn,鑄體薄片,(+); (K、L)泥晶砂屑灰?guī)r,BX2井,深度2 644.2 m, J1dn, (K)為掃描電鏡照片, (L)為陰極發(fā)光照片; (M)含生屑泥晶灰?guī)r,臥081-H1井,深度754.47 m, J1dn,鑄體薄片,(+); (N、O、P)灰色膏質(zhì)白云巖,發(fā)育液化變形構(gòu)造,BX2井,深度2 624.5 m, J1dn, (O)為鑄體薄片,(+),茜素紅染色, (P)為掃描電鏡照片

2.2 沉積構(gòu)造及古生物特征

2.2.1 自流井組珍珠沖段沉積構(gòu)造類型

川東地區(qū)珍珠沖段巖心資料較少,但巖心揭示珍珠沖段同樣發(fā)育厚層砂體,砂巖中可見平行層理(圖3-C),反映存在高強(qiáng)度的流水作用;其泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖中主要發(fā)育水平層理(圖4-A),同時(shí)反映沉積期存在較為安靜的水動(dòng)力環(huán)境;珍珠沖段泥巖及粉砂巖中可見完整的植物葉片印模,表明這一時(shí)期研究區(qū)存在一定數(shù)量的植被。但植物葉片并未能形成碳化的實(shí)體化石而僅以印模的形式存在(圖4-B),表明這一時(shí)期氣候炎熱、水體總體較淺,不利于有機(jī)體的保存。

2.2.2 自流井組東岳廟段沉積構(gòu)造類型

川東地區(qū)東岳廟段粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖中沙紋層理(圖4-C)常與水平層理共生,局部可見液化變形構(gòu)造(圖4-D)及逆粒序(圖4-E),表明其形成于浪基面附近的灘壩帶。同時(shí),東岳廟段少量發(fā)育的細(xì)砂巖中可見平行層理(圖4-F),表明這一時(shí)期也存在河流的作用。研究區(qū)東岳廟段暗色泥巖常與薄層介殼灰?guī)r以互層狀產(chǎn)出,泥巖中水平層理極為發(fā)育(圖4-G、H),局部可見重荷模及火焰構(gòu)造(圖4-G),介殼灰?guī)r沖刷-充填于泥巖之中形成渠模(圖4-H),表明其可能是風(fēng)暴回流侵蝕湖底的產(chǎn)物;而發(fā)育水平層理的灰黑色泥巖中含少量完整的介殼化石,表明其形成于水體較深、總體安靜背景下間歇存在流體的沉積環(huán)境。

2.2.3 自流井組馬鞍山段沉積構(gòu)造類型

川東地區(qū)馬鞍山段現(xiàn)有巖心資料極少,取心段粉砂質(zhì)泥巖呈塊狀,指示安靜水動(dòng)力環(huán)境的水平層理構(gòu)造不發(fā)育(圖4-I),綜合其測(cè)井曲線特征及上覆大安寨段和下伏東岳廟段地層接觸關(guān)系,推測(cè)該沉積時(shí)期川東地區(qū)依然主要為湖相沉積,從其泥質(zhì)巖主要為深灰色的特征推測(cè)其沉積水體可能較東岳廟段沉積時(shí)期和大安寨段沉積早期略淺。

2.2.4 自流井組大安寨段沉積構(gòu)造類型

川東地區(qū)大安寨段砂巖中發(fā)育平行層理,具正粒序(圖4-J),可見砂巖沖刷泥巖或粉砂巖形成的沖刷面(圖4-K),表明這一時(shí)期局部位置同樣存在河流的注入和三角洲的發(fā)育。大安寨段生物碎屑灰?guī)r中常見球枕構(gòu)造(圖4-L)、液化變形及滑塌變形構(gòu)造(圖3-H),反映淺灘沉積環(huán)境。薄層的介殼灰?guī)r中含大量保存相對(duì)完整的雙殼類化石,常與泥質(zhì)紋層構(gòu)成韻律層理,主要反映水動(dòng)力條件相對(duì)較弱的淺灘灘緣或?yàn)╅g(圖4-M)。大段深灰色及灰黑色泥巖中水平層理極為發(fā)育,整體反映較為安靜的缺氧環(huán)境,局部可夾少量毯狀介殼層或薄層的生物碎屑灰?guī)r。生物碎屑灰?guī)r常與下伏發(fā)育水平層理的暗色泥巖呈沖刷接觸(圖4-N),為風(fēng)暴流攜入的淺灘沉積,總體反映受風(fēng)暴流影響的半深湖湖坡環(huán)境。

2.2.5 涼高山組沉積構(gòu)造類型

涼高山組砂巖中發(fā)育平行層理及斜層理(圖4-O),局部可見小型槽狀交錯(cuò)層理及球枕構(gòu)造(圖4-P),沖刷充填構(gòu)造及正粒序較為常見;粉砂巖中發(fā)育沙紋層理、浪成交錯(cuò)層理,局部發(fā)育泄水構(gòu)造(圖4-Q)。川東地區(qū)涼高山組泥巖中水平層理較為發(fā)育(圖3-E),深灰色泥巖中可見少量保存完好的雙殼類化石(圖4-R),表明該時(shí)期存在水體較深的安靜環(huán)境;但鄰近地層泥巖中植物根跡化石的出現(xiàn)(圖4-S)則表明湖平面有較大幅度的波動(dòng),涼高山組沉積時(shí)期研究區(qū)湖岸線可能存在大范圍的遷移。

2.2.6 沙溪廟組沉積構(gòu)造類型

川東地區(qū)沙溪廟組部分泥巖呈塊狀,部分泥巖中發(fā)育水平層理(圖3-F),生物鉆孔及生物擾動(dòng)構(gòu)造較為發(fā)育(圖4-T);粉砂巖中可見脈狀層理(圖4-U)及沙紋層理,反映同樣存在波浪的作用;砂巖中正粒序、平行層理及斜層理(圖4-V)極為常見,主要為牽引流成因的沉積構(gòu)造;川東地區(qū)沙溪廟組沉積構(gòu)造組合總體反映正常水流環(huán)境和波浪作用,表明其仍然主要為一套與河流-湖泊相關(guān)的沉積體系。

2.3 沉積相類型及其測(cè)井響應(yīng)

川東地區(qū)中、下侏羅統(tǒng)砂巖中發(fā)育大量正粒序、平行層理及斜層理等與流水成因相關(guān)的沉積構(gòu)造,粉砂巖中發(fā)育大量與波浪作用有關(guān)的浪成交錯(cuò)層理、沙紋層理構(gòu)造,炭質(zhì)泥巖(干酪根鏡檢為Ⅲ型)中植物根跡(圖4-S)指示湖岸線之上的沉積環(huán)境,深灰色及灰黑色泥巖中大量水平層理的出現(xiàn)則表明其沉積時(shí)期存在水深較大的低能還原環(huán)境,自流井組東岳廟段、馬鞍山段及大安寨段發(fā)育的不同類型的碳酸鹽巖(特別是膏質(zhì)白云巖)指示了廣泛發(fā)育的且具有一定鹽度的湖域,巖石類型、沉積構(gòu)造及測(cè)井巖性解釋成果等資料表明川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)主要發(fā)育湖泊及三角洲沉積體系,其中沙溪廟組沉積時(shí)期湖平面總體較低,局部發(fā)育河流相沉積(表1)。

圖4 川東地區(qū)侏羅系主要沉積構(gòu)造及古生物特征Fig.4 Main sedimentary structures and paleontological characteristics of Jurassic in eastern Sichuan(A)灰綠色泥質(zhì)粉砂巖,發(fā)育水平層理,X018-H1井,深度1 834.8 m,J1z; (B)灰綠色泥質(zhì)粉砂巖,可見少量植物葉片化石,X018-H1井,深度1 834.8 m, J1z; (C)粉砂巖,發(fā)育沙紋層理,TD002-12井,深度1 596.5 m, J1d; (D)灰色粉-細(xì)砂巖,發(fā)育沙紋層理及液化變形構(gòu)造,MX001-H7井,深度2 095.5 m, J1d; (E)上部為淺灰色粉-細(xì)砂巖,下部為灰色泥質(zhì)粉砂巖,發(fā)育水平紋層,粒度整體向上變粗,具逆粒序,MX001-H7井,深度2 098.3 m, J1d; (F)灰色細(xì)砂巖,發(fā)育平行層理,MX001-H7井,深度2 095.9 m, J1d; (G)灰黑色含灰泥巖夾灰白色介殼灰?guī)r,發(fā)育重荷模及火焰構(gòu)造,泥巖中發(fā)育水平層理,FT1井,深度1 840.2 m, J1d; (H)灰黑色含灰泥巖夾灰白色介殼灰?guī)r,灰黑色含灰泥巖發(fā)育水平層理,介殼灰?guī)r侵蝕-充填泥巖,發(fā)育渠模構(gòu)造,風(fēng)暴流沉積,FT1井,深度1 841.4 m, J1d; (I)深灰色粉砂質(zhì)泥巖,塊狀,YA012-X8井,深度2 561 m, J1m; (J)上部為灰綠色細(xì)砂巖,發(fā)育平行層理,下部為灰色中-粗砂巖,具正粒序,TD002-12井,深度1 458.2 m, J1dn; (K)上部灰色粗砂巖與下伏灰綠色粉砂質(zhì)泥巖沖刷接觸,TD002-12井,深度1 461.6 m, J1dn; (L)生物碎屑灰?guī)r,發(fā)育球枕構(gòu)造和滑塌變形構(gòu)造,發(fā)育沿層縫,部分充填方解石脈,W081-H1井,深度754.4 m, J1dn; (M)生物碎屑灰?guī)r,可見高角度縫和溶孔,發(fā)育液化變形構(gòu)造,YT1井,深度2 306.5 m, J1dn; (N)上部為灰黑色泥巖,發(fā)育水平層理,下部為風(fēng)暴流沉積的生物碎屑灰?guī)r,深度1 719.3 m, J1dn; (O)灰色中砂巖,發(fā)育斜層理,YD003-2井,深度2 014.2 m, J1l; (P)灰色粉-極細(xì)砂巖,發(fā)育球枕構(gòu)造及小型槽狀交錯(cuò)層理,為水下分流河道末梢沉積,YD1井,深度2 168.3 m, J1l; (Q)灰色粉砂巖,發(fā)育浪成交錯(cuò)層理及液化變形構(gòu)造,YJ1井,深度2 049.6 m, J1l; (R)深灰色泥巖,含少量雙殼類化石,YT1井,深度2 159.1 m, J1l; (S)深灰色泥巖,含植物根跡化石,YT1井,深度2 152.2 m, J1l; (T)灰綠色粉砂質(zhì)泥巖,塊狀,發(fā)育生物鉆孔,WBQ006-1-H1井,深度1 795.3 m, J2s1; (U)灰色粉砂巖,發(fā)育脈狀層理, D23井, 深度1 482.8 m, J2s1; (V)灰色中砂巖,發(fā)育斜層理, WBQ006-1-H1井, 深度1 800.8 m, J2s1

2.3.1 河流相

包括辮狀河及曲流河兩種類型,主要在沙二段發(fā)育。曲流河河床亞相以邊灘沉積為主,邊灘上覆沉積通常為天然堤微相的粉砂巖及泥巖薄互層,河流二元結(jié)構(gòu)保存較好,其對(duì)應(yīng)GR曲線具有圣誕樹形特征,反映相對(duì)穩(wěn)定的河道和向上逐漸變細(xì)的巖性結(jié)構(gòu)。由于邊灘中常含有從凹岸侵蝕而來的早期泛濫平原沉積(即撕裂泥礫),可能導(dǎo)致邊灘GR背景值較其他砂巖段略有升高、其底部甚至具有高GR的特征,但AC等曲線則表現(xiàn)出砂巖的特征(圖5-A)。辮狀河由于河道側(cè)向遷移頻繁,導(dǎo)致河床滯留沉積和心灘砂體常與泛濫平原的泥巖、粉砂巖突變接觸,其GR曲線多表現(xiàn)為箱型特征(圖5-B)。

2.3.2 三角洲相

曲流河三角洲在川東地區(qū)珍珠沖段、涼高山組及沙一段均有發(fā)育,而辮狀河三角洲主要在沙一段發(fā)育。曲流河三角洲和辮狀河三角洲由于巖性組合和剖面結(jié)構(gòu)的不同,其測(cè)井響應(yīng)特征存在較大差異。曲流河三角洲(水下)分流河道遷移緩慢,其沉積物向上逐漸變細(xì)的特征明顯,因此其GR曲線常呈圣誕樹形;遠(yuǎn)砂壩及河口壩主要為具逆粒序的泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖,其GR曲線具有明顯的漏斗形的特征;分流間灣及分流間洼地主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖,其GR曲線通常呈指狀高值(圖5-C、D)。辮狀河三角洲(水下)分流河道遷移改道頻繁,剖面結(jié)構(gòu)上砂-礫巖沉積較為發(fā)育,而泥-粉砂巖沉積保存較少,因此其GR曲線主要表現(xiàn)為齒化的箱型或鐘形(為泥巖及粉砂巖夾層的測(cè)井響應(yīng));同樣由于河道快速遷移,導(dǎo)致河道突然廢棄,河道砂巖頂部常與泥巖突變接觸,河道頂部沉積的GR曲線通常較為平直(圖5-A)。

2.3.3 湖泊相

在川東地區(qū)自流井組及涼高山組早期是湖泊的主要發(fā)育時(shí)期,其中濱、淺湖主要發(fā)育在珍珠沖段(表1)。川東大部分地區(qū)珍珠沖段泥巖多呈紅褐色或灰綠色,濱湖泥巖中偶夾少量薄層不等粒砂巖,砂巖中含較多撕裂泥礫及同沉積期形成的砂巖礫石,反映其沉積水體較淺、河流作用較弱的特點(diǎn),其GR曲線多呈低幅起伏的高值背景與鐘形組合的特征(圖5-G),淺湖沉積則為高GR與漏斗形曲線的組合(圖5-E),分別反映淺湖泥和具逆粒序的淺湖砂壩。東岳廟段-大安寨段沉積時(shí)期是湖泊廣泛發(fā)育的時(shí)期,在川東地區(qū)沉積了極厚的泥頁巖和碳酸鹽巖:測(cè)井曲線上大段高GR、低DEN和低RT值組合為質(zhì)純的泥巖,通常反映半深湖亞相湖坡沉積(圖5-F);指狀較低GR、高DEN和較高RT值組合為介殼灰?guī)r與泥巖薄互層(圖5-E),通常反映半深湖亞相湖坡泥與風(fēng)暴流成因的介殼灘薄互層(圖4-G、H);而淺湖區(qū)大段生物碎屑灰?guī)r(介屑灰?guī)r,圖3-H、I)測(cè)井曲線則主要表現(xiàn)為大段極低GR、高DEN和極高RT值組合(圖5-F)。

表1 川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)沉積體系及其主要沉積相類型Table 1 The stratigraphic system &main sedimentary facies types of Middle-Lower Jurassic in eastern Sichuan

圖5 川東地區(qū)侏羅系巖心沉積相綜合柱狀圖Fig.5 Comprehensive histogram of sedimentary facies of the Jurassic coring section in eastern Sichuan(A)YT1井沙一段;(B)WBQ006-H1井沙一、沙二段;(C)WBQ20井珍珠沖段;(D)TD東021-X8井涼高山組;(E)MX001-H8井馬鞍山段和東岳廟段;(F)W081-H1井大安寨段;(G)X018-H1井珍珠沖段

3 巖相古地理展布及演化

早-中侏羅世,川東地區(qū)同時(shí)受北部和南部物源體系影響和控制?；诖罅恳巴饴额^資料、巖心描述成果、測(cè)井解釋成果等資料,綜合單井相分析和砂巖(灰?guī)r)含量,采用單因素分析、多因素綜合編圖的方法[22]對(duì)川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)珍珠沖段、東岳廟段、馬鞍山段、大安寨段、涼高山組及沙一段6個(gè)沉積時(shí)期沉積相的展布和演化特征進(jìn)行了研究。

3.1 自流井組珍珠沖段沉積時(shí)期

經(jīng)歷過晚三疊世印支晚期運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造抬升和短暫的剝蝕,盆地基底再次沉降,湖平面逐漸上升,川東地區(qū)主要為濱、淺湖亞相的泥巖和粉砂巖互層,局部發(fā)育薄層(水下)分流河道砂巖(圖6)。這一沉積時(shí)期三角洲規(guī)?？傮w較小,分別從東北部、東南部、西南部及西北部4個(gè)方向往湖盆延伸并在儀隴—長(zhǎng)壽及梁平—云陽一帶交匯,其中東北部及東南部河流作用最強(qiáng)、三角洲朵體規(guī)模相對(duì)最大(圖7-A)。

圖6 川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)沉積相對(duì)比剖面圖Fig.6 Correlation section of the Middle-Lower Jurassic sedimentary facies in eastern Sichuan(剖面位置見圖7)

3.2 自流井組東岳廟段沉積時(shí)期

湖平面較珍珠沖段沉積時(shí)期明顯上升,三角洲幾乎全部退出了研究區(qū),川東地區(qū)以廣泛發(fā)育湖泊相沉積為特征(圖6);川東北部及南部的大部分地區(qū)主要發(fā)育淺湖沉積,局部地區(qū)有少量生屑灘發(fā)育。這一沉積時(shí)期川東地區(qū)古地理特征具有一定繼承性:珍珠沖段沉積時(shí)期物源交匯區(qū)水體依然相對(duì)較深,主要為半深湖沉積區(qū)(圖7-B)。

3.3 自流井組馬鞍山段沉積時(shí)期

馬鞍山段沉積格局總體與東岳廟段較為相似,顯示川東地區(qū)古地貌具有較強(qiáng)的繼承性。與東岳廟段沉積面貌相比,馬鞍山段沉積時(shí)期深水區(qū)有略微向北遷移的趨勢(shì)(圖6、圖7-C),推測(cè)這一時(shí)期盆地周緣“非同步、異方位”的構(gòu)造擠壓[13]是導(dǎo)致湖盆中心向北遷移的主要原因;此外,馬鞍山段生物碎屑灰?guī)r數(shù)量急劇減少,生屑灘在平面上的分布也更為局限。

3.4 自流井組大安寨段沉積時(shí)期

大安寨段沉積格局與東岳廟段及馬鞍山段相比發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變,生物碎屑灰?guī)r及介殼灰?guī)r大量發(fā)育(圖6)。平面上生物碎屑灘將半深湖沉積區(qū)分隔成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的湖灣,水體循環(huán)受到很大程度的抑制。由于該沉積期湖水具有一定鹽度[23],因此在湖平面下降時(shí)期強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用導(dǎo)致灘間湖水鹽度急劇升高而形成膏質(zhì)白云巖。川東北部和南部不少鉆井巖心和測(cè)井解釋成果表明大安寨段上部開始發(fā)育河道砂巖,反映大安寨段沉積晚期湖平面大幅度下降導(dǎo)致局部地區(qū)暴露和氧化,形成了“過渡層”段雜色泥巖;伴隨湖平面下降,三角洲再次遷移至研究區(qū)并主要在北部和南部少量發(fā)育(圖7-D)。

圖7 川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)沉積相平面展布特征Fig.7 Characteristics of the plane distribution of the Middle-Lower Jurassic deposits in the eastern Sichuan Basin(A)自流井組珍珠沖段;(B)自流井組東岳廟段;(C)自流井組馬鞍山段;(D)自流井組大安寨段;(E)涼高山組;(F)沙一段

3.5 涼高山組沉積時(shí)期

湖平面再次上升,川東地區(qū)以發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系為特征。涼高山組早期和晚期沉積面貌差別較大:早期(涼下段)湖平面較高,湖泊范圍較大,半深湖沉積較為發(fā)育;晚期(涼上段)川東地區(qū)湖平面大幅度下降,以發(fā)育曲流河三角洲沉積為主(圖6)。涼高山組沉積時(shí)期三角洲朵體依然主要沿北東、北西、南東及南西4個(gè)方向往廣安-梁平-萬州一帶匯聚(圖7-E),表明川東地區(qū)主要水系未發(fā)生明顯變化。

3.6 沙一段沉積時(shí)期

由于川東地區(qū)沙溪廟組上段遭受不同程度的剝蝕、地層厚度差異巨大,同時(shí)大量鉆井測(cè)井不完全,未能編制出精細(xì)的沉積相圖;但砂巖含量的變化趨勢(shì)依然清晰,表明渠縣-墊江-萬州一帶砂地比值極低(一般<10%),為南、北兩大三角洲體系的交匯區(qū)(圖7-F)。川東地區(qū)殘存的沙溪廟組厚度巨大,巖心和砂體測(cè)井曲線特征均反映沙溪廟組的河流相兼有曲流河和辮狀河特征,但湖泊水體總體較淺,三角洲主要在研究區(qū)中部發(fā)育,南、北近物源區(qū)河流相發(fā)育(圖7-F)。

巖相古地理展布及沉積相演化表明:早-中侏羅世川東地區(qū)始終存在穩(wěn)定的匯水區(qū),同時(shí)川東地區(qū)水系總體較為穩(wěn)定,河口入湖方向具有很強(qiáng)的繼承性;從珍珠沖段沉積時(shí)期到沙溪廟組沉積時(shí)期,湖盆中心有輕微向北遷移的趨勢(shì)(圖6、圖7);湖盆中心的北移而水系基本保持不變,反映早-中侏羅世川東地區(qū)主要受南-北向構(gòu)造應(yīng)力的擠壓。

4 古地理演化對(duì)烴源巖的控制

川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)可視為一個(gè)超長(zhǎng)期的湖侵-湖退旋回,由早侏羅世早期的濱、淺湖-三角洲沉積體系逐漸向湖泊沉積體系演化,早侏羅世晚期湖平面達(dá)到最高、三角洲退出研究區(qū)范圍,中侏羅世晚期湖平面再次震蕩式下降、河流-三角洲不斷向湖盆遷移,這一古地理演化特征控制了川東地區(qū)侏羅系烴源巖的時(shí)空分布。

湖平面較高的東岳廟段、大安寨段及涼高山組下段均為傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的主力烴源巖發(fā)育段,其湖相泥巖通常具有較高的有機(jī)碳含量,大部分巖心樣品實(shí)測(cè)的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wTOC)>1.0%,部分樣品wTOC>3.0%(圖8),Ro值為0.85%～1.46%,處于成熟-高成熟階段,具有較好的生烴能力。由于前期研究對(duì)馬鞍山段關(guān)注不夠,少有巖心和相關(guān)有機(jī)地化分析,但從沉積相演化剖面(圖6)和沉積相平面展布特征(圖7-C)來看,馬鞍山段理論上同樣具有與大安寨段和東岳廟段相似的烴源巖發(fā)育條件。

圖8 川東中-下侏羅統(tǒng)不同層位泥巖有機(jī)碳含量直方圖Fig.8 Histogram of TOC distribution of different layers in the Middle-Lower Jurassic mudstones,eastern Sichuan

本次研究根據(jù)沉積微相對(duì)大量泥巖樣品實(shí)測(cè)的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,樣品主要涵蓋了湖坡(半深湖)、分流間灣(三角洲前緣)、灘緣(淺湖)、灘間(淺湖)等沉積微相,結(jié)果表明半深湖沉積區(qū)湖坡泥巖的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高,77.5%的樣品實(shí)測(cè)wTOC>1%,其中14.5%的樣品實(shí)測(cè)wTOC>2%(圖9-A);淺湖沉積區(qū)灘緣及灘間泥巖樣品有機(jī)質(zhì)含量略低,超過50%的樣品wTOC<1%(圖9-C、D);三角洲前緣帶分流間灣泥巖有機(jī)質(zhì)豐度普遍較低,其wTOC基本不超過1%(圖9-B)。分流間灣的沉積水深與灘緣及灘間大致相當(dāng),即同屬于浪基面之上的淺湖區(qū),其實(shí)測(cè)有機(jī)碳含量明顯低于半深湖沉積區(qū),可能與半深湖沉積區(qū)更大的水深更有利于有機(jī)質(zhì)保存有關(guān)。

圖9 川東中-下侏羅統(tǒng)不同沉積微相泥巖有機(jī)碳含量直方圖Fig.9 Histogram of the distribution of TOC of different microfacies mudstones in the Middle-Lower Jurassic of eastern Sichuan

早-中侏羅世,川東地區(qū)始終存在穩(wěn)定的匯水區(qū),即研究區(qū)中部?jī)x隴-廣安-長(zhǎng)壽-梁平-云陽一帶,這一位置一直是川東較為穩(wěn)定的較深水區(qū)域,因此也是東岳廟段、馬鞍山段、大安寨段及涼高山組下部等層位烴源巖分布的主要位置,應(yīng)作為川東陸相頁巖油、頁巖氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域;而涼高山組及沙溪廟組致密砂巖氣的勘探也應(yīng)圍繞這一區(qū)域開展。

5 結(jié) 論

a.川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)主要發(fā)育一套碎屑巖與碳酸鹽巖沉積建造,發(fā)育湖泊、曲流河、曲流河三角洲、辮狀河及辮狀河三角洲等多種沉積相類型,川東地區(qū)存在穩(wěn)定的湖盆中心。

b.川東地區(qū)中-下侏羅統(tǒng)可劃為一個(gè)超長(zhǎng)期層序。珍珠沖段沉積時(shí)期以發(fā)育濱淺湖-曲流河三角洲為特征;東岳廟段、馬鞍山段及大安寨段時(shí)期以廣泛發(fā)育的較深水湖泊相為特征;涼高山組早期主要發(fā)育湖泊相,晚期則主要發(fā)育曲流河三角洲相;沙溪廟組沉積時(shí)期湖平面大幅度下降,發(fā)育三角洲及河流相沉積。

c.早-中侏羅世,川東地區(qū)主要受南-北向構(gòu)造應(yīng)力擠壓,湖盆中心略有向北遷移的趨勢(shì),主要受北東、北西、南東、南西4大水系影響和控制,河流入湖方向相對(duì)穩(wěn)定。

d.川東地區(qū)早-中侏羅世古地理演化控制了烴源巖的時(shí)空分布,烴源巖主要發(fā)育在湖泛期,半深湖沉積區(qū)是優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的主要相帶。研究區(qū)中部穩(wěn)定的匯水區(qū)是陸相頁巖油、頁巖氣和致密砂巖氣勘探的有利位置。