四川川中地區(qū)晚二疊世蓬溪—武勝臺(tái)凹對(duì)臺(tái)內(nèi)生物礁灘分布的控制作用

張 奇 屠志慧 饒 雷 徐 亮 鄧思思

(1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦)

四川川中地區(qū)晚二疊世蓬溪—武勝臺(tái)凹對(duì)臺(tái)內(nèi)生物礁灘分布的控制作用

張 奇1屠志慧1饒 雷2徐 亮1鄧思思1

(1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦)

通過(guò)對(duì)四川盆地川中地區(qū)長(zhǎng)興組、飛仙關(guān)組沉積相、地震相研究,認(rèn)為川中地區(qū)由于晚二疊世拉張坳陷的原因,在武勝、蓬溪、鹽亭一帶形成了蓬溪—武勝臺(tái)凹。蓬溪—武勝臺(tái)凹南陡北緩,地震反射特征是在長(zhǎng)內(nèi)長(zhǎng)頂形成平行 -連續(xù)雙強(qiáng)反射,在飛一段發(fā)育疊瓦狀前積層。臺(tái)凹內(nèi)部上二疊統(tǒng)厚度薄,下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組厚度大,形成富泥的沉積補(bǔ)償平衡型混積體系。蓬溪—武勝臺(tái)凹控制了臺(tái)內(nèi)古地貌高帶的形成與發(fā)育,也對(duì)生物礁灘的分布起到控制作用,臺(tái)凹后緣遂寧斷高帶與前緣廣安抬斜高帶是尋找礁灘氣藏的有利區(qū)帶。圖 6參 4

川中 晚二疊世 長(zhǎng)興組 飛仙關(guān)組 臺(tái)地 蓬溪—武勝 臺(tái)凹 礁灘

0 引言

近幾年四川盆地的油氣勘探研究表明,晚二疊世在川東地區(qū)發(fā)育的開(kāi)江—梁平海槽向西北延伸,與廣旺海盆相連通,海槽以南劍閣、儀隴、梁平一帶為臺(tái)地邊緣相,之后為開(kāi)闊的碳酸鹽巖臺(tái)地。

雖然從上世紀(jì) 80年代以來(lái),在臺(tái)地內(nèi)部就先后發(fā)現(xiàn)生物礁及礁氣藏 (石寶寨、淶灘等),但臺(tái)地內(nèi)部特別是川中地區(qū),生物礁灘的鉆探與研究程度均較低。2007年 9月,以下古生界為勘探目的的磨溪1井進(jìn)入長(zhǎng)興組時(shí)鉆遇生物灘儲(chǔ)層,儲(chǔ)層厚 25m,平均孔隙度 5.52%,有明顯氣侵,測(cè)試獲氣 53.7×104m3/d。磨溪 1井生物灘氣藏的發(fā)現(xiàn),促使我們重新認(rèn)識(shí)臺(tái)內(nèi)礁灘。根據(jù)臺(tái)內(nèi)已知礁灘體分布與沉積相分析 (楊雨等,2007),提出在盆地中部地區(qū)存在兩個(gè)適合礁灘發(fā)育的地貌高帶:①涪陵—南充臺(tái)內(nèi)地貌高帶;②磨溪—合川臺(tái)內(nèi)地貌高帶,并認(rèn)為臺(tái)內(nèi)高帶之間可能為地貌上低洼的地區(qū)。

通過(guò)對(duì)川中地區(qū)沉積相、地震相研究,認(rèn)為在晚二疊世拉張背景下,臺(tái)地內(nèi)部也出現(xiàn)拉張坳陷,并因此形成與控制了臺(tái)內(nèi)地貌高帶分布。

1 地質(zhì)概況

根據(jù)地層記錄,早二疊世末發(fā)生東吳造陸運(yùn)動(dòng),海平面下降到臺(tái)地或陸棚邊緣以下,四川盆地大范圍暴露剝蝕,形成區(qū)域性不整合面。

晚二疊世,從龍?zhí)镀诘介L(zhǎng)興期,四川盆地又開(kāi)始了逐漸的海侵。龍?zhí)冻跗谥饕练e風(fēng)化殼成因的鋁土巖,海侵體系域則表現(xiàn)為頻繁往復(fù)的海水進(jìn)退,巖性上是海相灰?guī)r夾淺海碎屑巖沉積,淺海、潮坪相生物發(fā)育。高水位時(shí)期,川中地區(qū)主要巖性是碳質(zhì)泥頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r。進(jìn)入長(zhǎng)興期,巖性變化要穩(wěn)定得多,無(wú)論是海陸過(guò)渡帶、臺(tái)內(nèi)還是臺(tái)緣地區(qū)。在臺(tái)內(nèi)地區(qū),長(zhǎng)一段大致對(duì)應(yīng)于龍?zhí)镀谥蟮淖畲笠?guī)模海侵,以生屑灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r夾灰黑色頁(yè)巖,代表海侵體系域。長(zhǎng)二段為高水位,泥頁(yè)巖為主夾生屑灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r。長(zhǎng)三—長(zhǎng)四段為另外一個(gè)海侵體系域,主要以碳酸鹽巖沉積為主,是整體上海進(jìn)程度最大的沉積層段。

伴隨海侵,在長(zhǎng)興晚期長(zhǎng)三段,川中地區(qū)在地面與井下均發(fā)現(xiàn)了生物礁與生屑灘。地面礁主要分布在川中東部華瑩山露頭區(qū),從鄰水澗水溝到北碚文星場(chǎng),延綿十余公里 (唐杰,1984)。井下鉆遇的生物礁有廣 3井、廣探 1井、淶 1井礁與磨溪 1井生物灘。地面與井下生物礁灘體加起來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十余個(gè),主要分布在蓬溪—武勝臺(tái)凹周緣。

2 蓬溪—武勝臺(tái)凹存在的特征

蓬溪—武勝臺(tái)凹,位于南充市以南的武勝、蓬溪、鹽亭等地,北西向延伸。蓬溪—武勝臺(tái)凹屬于臺(tái)地內(nèi)部的沉陷部分,為臺(tái)地內(nèi)部二級(jí)負(fù)向沉降斷塊單位,由負(fù)向構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生,可能以深大斷裂或基底斷裂與臺(tái)凸 (臺(tái)內(nèi)高帶)分開(kāi)。

2.1 沉積物厚度

長(zhǎng)興組、飛仙關(guān)組厚度變化能夠反映出古地貌的差別。有礁地區(qū)長(zhǎng)興組或上二疊統(tǒng)厚度要比無(wú)礁地區(qū)厚約 50m。同樣,臺(tái)凹地區(qū)長(zhǎng)興組或上二疊統(tǒng)要比正常地區(qū)薄約 50m(圖 1)。

圖1 蓬溪—武勝臺(tái)凹及鄰區(qū)完鉆井地層厚度變化曲線圖

臺(tái)凹地區(qū)龍女寺構(gòu)造上二疊統(tǒng)厚 210m～220m,比上傾方向磨溪地區(qū) 270m、下傾方向廣安地區(qū) 280m、合川地區(qū) 250m都要薄,比生物礁發(fā)育的淶 1井、廣3井 (300m～330m)更薄。但飛一段正好相反,臺(tái)凹地區(qū) (約 220m)比磨溪地區(qū) (150m)、廣安地區(qū)(190m)要厚一些,說(shuō)明臺(tái)凹地區(qū)的厚度補(bǔ)償在飛一段基本完成。

2.2 沉積巖類型

迄今,鉆遇蓬溪—武勝臺(tái)凹的井只有龍女寺構(gòu)造的深井,華西 2井、寶龍 1井可能鉆在臺(tái)凹邊緣。自上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組,臺(tái)凹地區(qū)與其他地區(qū),包括礁灘發(fā)育帶,在巖性上有一些差別,這種差別反映了地貌及水動(dòng)力條件。

臺(tái)凹內(nèi)部沉積水動(dòng)力條件要弱,表現(xiàn)在兩個(gè)方面比較明顯:①在形成期,即龍?zhí)镀?由于地勢(shì)低洼,碳質(zhì)頁(yè)巖、煤層比較發(fā)育,龍女寺附近發(fā)育兩套煤層,厚度達(dá) 15m左右。②在補(bǔ)償期,即飛仙關(guān)組沉積初期,由于處于高水位早期,容納空間增長(zhǎng)較快,水質(zhì)條件不利于碳酸鹽巖大量形成,形成富泥的沉積補(bǔ)償平衡型 (Catch-up)混積體系。如女深 1井長(zhǎng)興組地層僅 110m厚,生物碎屑欠發(fā)育,飛一段灰質(zhì)頁(yè)巖夾粉砂巖,厚達(dá) 150m;又如華西 2井,泥頁(yè)巖與泥灰?guī)r段厚度比正常環(huán)境厚約 50m(圖 2)。臺(tái)凹地區(qū)飛一底部有巨厚的含泥質(zhì)層段,或呈泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r,自然伽碼普遍為 API40～API60,平均為API47.46,巖石密度 2.73(華西 2井 )。

圖2 蓬溪—武勝臺(tái)凹及鄰區(qū)完鉆井地層對(duì)比圖

2.3 地震反射與地震相

蓬溪—武勝臺(tái)凹位于長(zhǎng)內(nèi)長(zhǎng)頂平行 -連續(xù)雙強(qiáng)地震反射區(qū),即長(zhǎng)興組有兩個(gè)平行、連續(xù)、振幅能量強(qiáng)的波阻抗界面(圖 3)。臺(tái)凹地區(qū)飛仙關(guān)組底部的泥頁(yè)巖發(fā)育,與長(zhǎng)興組灰?guī)r產(chǎn)生強(qiáng)波阻抗界面,在長(zhǎng)頂形成振幅能量強(qiáng),連續(xù)性好的反射;長(zhǎng)內(nèi)強(qiáng)反射同相軸是由長(zhǎng)二段泥頁(yè)巖與石灰?guī)r形成。另外在龍?zhí)督M內(nèi)部也有 2個(gè)強(qiáng)同相軸,與長(zhǎng)興組組合形成四強(qiáng)軸地震反射特征。

臺(tái)凹以北及礁灘發(fā)育區(qū),由于水動(dòng)力較強(qiáng),主要為碳酸鹽巖沉積,泥頁(yè)巖欠發(fā)育或者泥質(zhì)含量低,反射同相軸的能量弱、連續(xù)性差或者形成雜亂反射,長(zhǎng)興組的內(nèi)部或者頂部難以同時(shí)形成強(qiáng)反射。臺(tái)凹以南,由于陸緣物層段增多,表現(xiàn)為多個(gè)強(qiáng)反射。

2.4 地震反射層序

臺(tái)凹區(qū)與兩側(cè)臺(tái)內(nèi)高帶反射層序特征有一些差別,典型特征是在臺(tái)凹地區(qū)存在前積反射層序 (圖 4)。臺(tái)凹內(nèi)部在上二疊統(tǒng)是平行連續(xù)強(qiáng)反射特征,在飛仙關(guān)組飛一段下部發(fā)育 3組～4組疊瓦狀前積層,飛一段上部到飛四段底部基本上為平行、連續(xù)—弱連續(xù)、弱—中強(qiáng)反射。疊瓦狀前積層南部起自臺(tái)凹地區(qū)四強(qiáng)軸反射區(qū),在飛四底層拉平剖面上,可明顯看出,南陡北緩,由南往北,前積層沉積逐漸向北抬升、延伸,沉積范圍超過(guò)廣安高帶。說(shuō)明飛一段下部前積層在高水位時(shí)期由南向北沉積,起著沉積補(bǔ)償作用。

3 臺(tái)內(nèi)構(gòu)造體系及沉積—構(gòu)造模式

3.1 晚二疊世構(gòu)造環(huán)境

圖3 蓬溪—武勝臺(tái)凹及兩翼高帶地震相對(duì)比圖

圖4 蓬溪—武勝臺(tái)凹地震反射特征(飛四底層拉平剖面)

東吳運(yùn)動(dòng)之后,四川盆地大地構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)向拉張,引起基底斷裂活動(dòng)和玄武巖的噴發(fā),形成臺(tái)盆格局,廣旺—開(kāi)江海槽相互連通,鄂西海槽環(huán)繞著四川盆地北東部。臺(tái)地內(nèi)部,伴隨著張陷作用,形成一系列二級(jí)構(gòu)造單元,即臺(tái)內(nèi)隆起和坳陷,分化了沉積環(huán)境。

拉張作用從龍?zhí)镀诩撮_(kāi)始了,龍?zhí)督M煤系地層的分布,說(shuō)明拉張環(huán)境是由盆地外圍向西部發(fā)展的。上二疊統(tǒng)煤組的遷移性表現(xiàn)得很清楚。晚二疊世早期,在川東形成吳家坪底部煤組,而四川西南部則是一套陸相碎屑沉積。其后,吳家坪底部煤組被海相灰?guī)r復(fù)蓋,煤組向西遷移,形成龍?zhí)断旅航M,當(dāng)龍?zhí)断旅航M為海相粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r復(fù)蓋后,煤組又向西遷移,形成龍?zhí)吨忻航M,隨著海水西進(jìn)煤組繼續(xù)西遷,在川中地區(qū)形成龍?zhí)渡厦航M。海水繼續(xù)西進(jìn),長(zhǎng)興期煤系繼續(xù)向西遷移形成興文煤系,最后煤系地層消失在川西宣威組上部的陸相地層中。主要煤組的這種由東向西層位逐漸抬高的遷移性,顯示出晚二疊世因基底張性斷裂活動(dòng)造成四川及鄰區(qū)地殼下沉而引起的海侵的階段性發(fā)展過(guò)程 (強(qiáng)子同等,1990)。

拉張作用延續(xù)至長(zhǎng)興末期,隨著時(shí)間推移而加劇,范圍也由地臺(tái)邊緣逐漸向地臺(tái)內(nèi)部遷移 (羅志立等,1988)。對(duì)臺(tái)緣地區(qū)研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)興組中期拉張活動(dòng)最大,到晚期盆地的拉張才趨于穩(wěn)定。但臺(tái)內(nèi)臺(tái)凹與海槽地區(qū)的主拉張期可能不一致,從規(guī)模與強(qiáng)度上看,臺(tái)緣地區(qū)的拉張?jiān)谇?持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)強(qiáng)度大,臺(tái)內(nèi)在后,相對(duì)較弱。

臺(tái)凹的形成時(shí)間難以確定,臺(tái)凹的消失時(shí)間,可以根據(jù)前積層的分布層段大致確定。蓬溪—武勝臺(tái)凹前積層主要發(fā)育在飛一段中下部,以上均為平行—亞平行反射結(jié)構(gòu),與臺(tái)內(nèi)其它區(qū)域沒(méi)有區(qū)別。而廣旺—開(kāi)江海槽地區(qū),由于坳陷深度更大,前積層結(jié)構(gòu)一直發(fā)育到飛二階段。

3.2 晚二疊世沉積 -構(gòu)造模式

童崇光等在 1989年研究了川中地區(qū)隱伏斷層和裂縫系統(tǒng)及其與油氣關(guān)系,認(rèn)為臺(tái)內(nèi)斷裂可能是以隱伏斷裂形式存在,即對(duì)表層構(gòu)造的控制現(xiàn)象較弱,但反映在沉積體上有所不同。其中北西向線性構(gòu)造主要作 310°方位延伸,多斷續(xù)分布,規(guī)模較大,斜貫整個(gè)川中地區(qū)。自東北向西南可以分 5個(gè)帶,與蓬溪—武勝臺(tái)凹相關(guān)的有兩個(gè)帶:①NW2武勝—南充線性構(gòu)造帶;②NW3銅梁—三臺(tái)線性構(gòu)造帶,經(jīng)潼南、遂寧、射洪等地,規(guī)模遠(yuǎn)大于 NW2。

現(xiàn)在看來(lái),這些隱伏線性構(gòu)造帶可能在晚二疊世是活動(dòng)的,特別是 NW3。根據(jù)大川中測(cè)線飛四底層拉平剖面 (圖 4),蓬溪—武勝臺(tái)凹南陡北緩,說(shuō)明臺(tái)凹不是由 Y字型斷裂帶組成的地塹型坳陷,而是由向北東傾的主要拉張斷裂帶控制。伴隨這種坳陷的產(chǎn)生,在蓬溪—武勝臺(tái)凹的前緣與后緣形成相對(duì)隆升的構(gòu)造單元與環(huán)境:①斷裂上盤的遂寧斷高帶,為蓬溪—武勝臺(tái)凹斷陷時(shí)形成的相對(duì)上升盤;②沉降斷塊本身形成向北抬斜的抬斜斷塊 (tilted fault block),以南充斷裂帶為樞紐,發(fā)生旋轉(zhuǎn)而抬升掀斜,產(chǎn)生廣安抬斜高帶。由此可見(jiàn),廣安抬斜高帶與遂寧斷高帶產(chǎn)生原因是不同的,也處于不同的斷塊上,雖然他們可能為同一時(shí)期產(chǎn)物。

拉張是一個(gè)構(gòu)造應(yīng)力松弛、斷塊發(fā)生沉降作用的過(guò)程,是相對(duì)海平面上升的環(huán)境,這種上升環(huán)境伴隨著可容空間的增長(zhǎng),非常有利于生物礁灘建造的形成發(fā)育。由于臺(tái)內(nèi)拉張期主要在長(zhǎng)三沉積時(shí)期,因此在蓬溪—武勝臺(tái)凹前、后緣的古地貌高帶上,隨著海進(jìn),在長(zhǎng)三段開(kāi)始發(fā)育與生長(zhǎng)生物礁灘 (圖 5),這些臺(tái)內(nèi)礁灘體也成帶分布。

圖5 四川盆地長(zhǎng)興期沉積 -構(gòu)造模式示意圖 (NE向)

4 臺(tái)凹前后緣沉積高帶為有利勘探區(qū)帶

廣安抬斜高帶,分布于鄰水、廣安、西充、南部等地,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了廣 3井礁、廣探 1井礁,與地面華瑩山澗水溝礁實(shí)際上處于一個(gè)生物礁發(fā)育帶上。遂寧斷高帶,分布于遂寧、潼南、合川等地區(qū),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)淶 1井礁與磨溪1井生物灘及華瑩山眾多地面礁。蓬溪—武勝臺(tái)凹前后緣高帶均為形成礁灘的有利環(huán)境,也是未來(lái)長(zhǎng)興組礁灘氣藏勘探的有利區(qū)帶(圖 6)。

圖6 四川盆地川中地區(qū)長(zhǎng)興期沉積相簡(jiǎn)圖

1 強(qiáng)子同,文應(yīng)初,唐杰,等 .四川及鄰區(qū)晚二疊世沉積作用及沉積盆地的發(fā)展 [J].沉積學(xué)報(bào),1990,8(1):79-90.

2 唐杰 .四川重慶北碚地區(qū)上二疊統(tǒng)文星場(chǎng)礁的巖石學(xué)及微相特征[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),1984,(4),19-32.

3 王生海,強(qiáng)子同 .四川華鎣山澗水溝上二疊統(tǒng)生物礁[J].石油與天然氣地質(zhì),1992.13(2).

4 羅志立、金以鐘,朱夔玉,等 .試論上揚(yáng)子地臺(tái)的峨眉地裂運(yùn)動(dòng)[J].地質(zhì)評(píng)論,1988,34(1).

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CONTROLOF LATER PERM IAN PENGXI-W USHENG DEPRESSI ONALPLATFORM ON BI OREEF ANDSHOALD ISTRIBUTI ON W ITHIN PLATFORM,CENTRALSICHUAN BASIN

ZHANG Qi1,TU Zhihui1,RAO Lei2,XU Liang1and DENG Sisi1(1.Research Institute of Exploration andDevelopment,PetroChina SouthwestOil and Gasfield Company;2.Chongqing GasDistrict,PetroChina SouthwestOil and Gasfield Company).

In thispaper,both sedimentary and seismic facisofChangxing and Feixianguan for mations,central SichuanBasin,are studied.It is considered that,caused by tensional depression at later Permian,the Pengxi-WushengDepressional Platfor m formed alongWusheng-Pengxi-Yanting zone.The platfor m is characterized by steep in south and gentle in north,and its seis mic reflection is of a parallel-continuous dual strong reflection formed at long-top within platform.In addition,some imbricate forest beds developed in T1f1.W ithin platform,the upper Permian is featured by thin thicknesswhereas lower Triassic Feixianguan For mation by thick thickness,and to form a mixed deposition of sed imentary compaction balanced type with rich mud.This platfor m controls not only the formation and development of paleogeomorphic highs but also the bioreef and shoal distribution.Studied results show that the favorable zones to discover both bioreef and shoal gas reservoirs are Suining fault high in back margin and Guang’an uplift inclined high in front margin within platform.

Sichuan,central SichuanBasin,later Per mian,Changxing For mation,Feixianguan Formation,platform,Pengxi-Wusheng,depressional platform,bioreef and shoal

張奇,男,1963年出生,高級(jí)工程師;現(xiàn)在中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院從事天然氣地質(zhì)研究工作。地址:(610051)四川省成都市府青路一段 1號(hào)。電話:(028)86015631。E-mail:zhangqi@pertochina.com.cn

book=33,ebook=482

(修改回稿日期 2010-04-25 編輯 王曉清)

NATURALGAS EXPLORAT ION&DEVELOPMENT.v.33,no.4,pp.1-4,10/25/2010