四川盆地中南部地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組沉積相研究

李德星,劉樹根,張長(zhǎng)俊,汪 華,秦 川

(成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059）

四川盆地中南部地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組沉積相研究

李德星,劉樹根,張長(zhǎng)俊,汪 華,秦 川

(成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059）

川中南部地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組劃分為3個(gè)相(開闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地相、蒸發(fā)臺(tái)地相）、4個(gè)亞相(潮下、瀉湖、潮間坪、潮上坪）和17個(gè)微相。沉積相橫向上總體變化不大,巖性較統(tǒng)一,蒸發(fā)巖較發(fā)育,縱向上沉積相變化具有同步性。利用單因素法和優(yōu)勢(shì)相法,并結(jié)合層序地層學(xué)研究成果,把雷口坡組分為7個(gè)作圖單元,較精確地展示了雷口坡組不同層段的沉積相展布和演化。研究區(qū)內(nèi)雷口坡期的相對(duì)海平面升降變化和臺(tái)地次級(jí)洼隆相間的古地貌共同控制著沉積相帶展布和演化。雷口坡組以局限臺(tái)地相為主,主要發(fā)育在雷一段1亞段的臺(tái)內(nèi)灘微相,為儲(chǔ)集體有利的發(fā)育相帶,多發(fā)育于潮間高處與瀉湖的過渡區(qū)附近相對(duì)高能帶。

雷口坡組;沉積相;局限臺(tái)地;開闊臺(tái)地;沉積相展布和演化

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地中南部地區(qū)位于川中臺(tái)隆南部,北至蓬萊—南充—渠縣,東抵華鎣山,南達(dá)安岳—潼南—合川,西至安岳的地區(qū)(圖1）。區(qū)域構(gòu)造總體上為由南西向北東緩傾伏的單斜,磨溪構(gòu)造是區(qū)內(nèi)較大的呈NE—SW向展布的長(zhǎng)條形平緩短軸背斜構(gòu)造[1]。研究區(qū)中三疊雷口坡組主要為碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖,分布面積廣,區(qū)域巖性較穩(wěn)定。雷口坡組現(xiàn)今埋深為2 236～3 283 m,鉆厚為252～1 012 m。根據(jù)沉積旋回將本區(qū)雷口坡組自下而上分為四段(表1）。其中雷三段主要是微晶灰?guī)r夾少量的硬石膏巖,屬開闊臺(tái)地相;雷一段、雷二段、雷四段主要為白云巖、硬石膏巖,屬局限臺(tái)地相。本區(qū)儲(chǔ)層主要發(fā)育于雷一段1亞段,磨溪地區(qū)現(xiàn)已獲得雷一段工業(yè)氣藏,合川、龍女寺、淶灘場(chǎng)、羅渡溪等地有一定的油氣顯示。

圖1 研究區(qū)地理位置及其含油氣構(gòu)造分布Fig.1 Diagram showing the location and the structures of the study area

表1 四川盆地中南部地區(qū)中下三疊統(tǒng)地層劃分簡(jiǎn)表Tab.1 Stratigraphic division of lower-middle Triassic System in the southern part of Central Sichuan Basin

2 主要沉積類型

本次沉積相研究選取了18口井(營(yíng)21井、羅13井、女 110 井、磨 22 井、磨 36 井、磨 37 井、廣100井等）進(jìn)了詳細(xì)的巖心描述和鏡下分析,制作了20口井(華西1井、羅11井、女深2井、磨36井、興華1井等）的單井沉積相柱狀圖,結(jié)合各研究層段的沉積厚度,將研究區(qū)沉積相主要?jiǎng)澐譃?種類型,即開闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地相和蒸發(fā)臺(tái)地相。開闊臺(tái)地相和局限臺(tái)地相是本區(qū)雷口坡組的主要沉積環(huán)境。這2種相各自包括了若干個(gè)亞相和微相。

2.1 開闊臺(tái)地相

研究區(qū)開闊臺(tái)地主要分布于雷三段,發(fā)育于雷口坡期海平面處于相對(duì)較高的時(shí)期。主要為潮下環(huán)境,可發(fā)育潮下、潮下淺灘和潮溝微相。潮下微相是構(gòu)成開闊臺(tái)地的主體沉積微相,其水體循環(huán)好,能量較低,可含生物屑或夾生物灰?guī)r薄層或條帶,主要沉積物是灰—深灰色灰?guī)r含泥灰?guī)r。垂向上常與潮間沉積物呈韻律性相序出現(xiàn),也見淺灘或臺(tái)內(nèi)灘構(gòu)造淺灘化相序;潮下淺灘微相在地貌上為水下高地,水體較淺,水動(dòng)力較強(qiáng),常以沉積粒屑白云巖(圖2a）及粒屑灰?guī)r為主;潮溝指潮下的潮汐通道,在剖面上常見灰?guī)r、白云巖中夾薄層的粒屑灰?guī)r,厚度大者則定為淺灘。

圖2 研究區(qū)雷口坡組成巖作用部分圖版Fig.2 Parts of the diagenesis photos of Leikoupo Formation in the study area

2.2 局限臺(tái)地相

川中南部地區(qū)雷口坡期沉積相主要為局限臺(tái)地,由于當(dāng)時(shí)處于地形夷平期,海底地形坡度較緩,多數(shù)處于潮汐范圍區(qū),且由于與廣海之間有臺(tái)地、淺灘、礁或島嶼等障壁,因此海水運(yùn)動(dòng)和循環(huán)均受到限制,從而形成了廣為發(fā)育的局限臺(tái)地環(huán)境,雷一、雷二及雷四段均主要為局限臺(tái)地相。局限臺(tái)地比開闊臺(tái)地水體更淺,地勢(shì)亦平坦,又由于氣候較干旱、蒸發(fā)強(qiáng)、鹽度不正常,碳酸鹽泥及顆粒在鹽度較高且富含鎂離子的地表水作用下,容易發(fā)生準(zhǔn)同生白云石化作用,故出現(xiàn)大量的白云巖和石膏、硬石膏沉積,即使在水動(dòng)力較強(qiáng)——沉積砂屑、藻砂屑的地方,鹽度也較高,使粒屑間也多為硬石膏膠結(jié)。本研究區(qū)局限臺(tái)地分瀉湖和潮間坪二個(gè)沉積單元,其中瀉湖主要以潮間瀉湖和臺(tái)內(nèi)灘微相為主,而潮間坪則以潮間膏盆為主。

2.2.1 潮間瀉湖微相(圖3）

為潮間微環(huán)境,在古地理位置上位于潮間膏盆向海一側(cè),海水因受局限臺(tái)地邊緣障壁和低緩廣闊的潮間處及臺(tái)內(nèi)灘的影響而相對(duì)受局限,但不完全封閉與外海時(shí)有連通,而水體能量較弱,其典型沉積為微晶(圖2b）、泥晶白云巖、含泥云巖,可夾含泥云灰?guī)r,若咸化則可形成膏質(zhì)泥晶白云巖,經(jīng)去膏化而成去膏化粉晶灰云巖,可夾薄層石膏(圖2c）或透鏡體。垂向上,瀉湖、咸化瀉湖與膏湖、膏盆常呈交替的韻律性互層。

圖3 潮間咸化瀉湖剖面結(jié)構(gòu)圖(磨28井）Fig.3 Profile showing the salinity lagoon in intertidal zone(Mo 28 well）

2.2.2 臺(tái)內(nèi)灘

局限臺(tái)地內(nèi)潮間高處與瀉湖過渡區(qū)附近區(qū)域,水動(dòng)力較強(qiáng),常發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘(圖4）,沉積物為中—厚層狀具溶孔亮晶砂屑白云巖(圖2d）,鮞粒白云巖(圖2e）、針孔藻屑白云巖等,可夾粉—微晶白云巖,單層厚度多＜10 m,累計(jì)厚度可達(dá)165 m,有針孔藻屑灘、砂屑灘、鮞灘、生物碎屑灘等粒屑巖多而厚,受早期暴露淡水溶蝕、早期混合水白云石化、深埋巖溶作用的影響,孔隙發(fā)育。研究區(qū)以雷一段1亞段臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育較廣,且與儲(chǔ)集層的展布大體一致(圖5-A）,為研究區(qū)良好的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。上坪、潮上膏湖(石膏厚＜20 m）,和潮上薩布哈,前者形成大量的石膏、硬石膏及泥晶白云巖、泥巖等;后者常為薄層膏云巖,或薄層白云巖中夾結(jié)核狀、雞籠鐵絲狀硬石膏。研究區(qū)雷口坡組離海岸較遠(yuǎn),難見近岸的蒸發(fā)臺(tái)地相。

圖4 潮間臺(tái)內(nèi)灘剖面結(jié)構(gòu)(磨144井）Fig.4 Profile showing the platform shoal in intertidal zone(Mo 144 well）

圖5 研究區(qū)雷口坡組沉積相平面圖Fig.5 Map showing the distribution of sedimentary facies of Leikoupo Formation in the study area

2.2.3 潮間膏湖、鹽湖微相

潮間膏湖在沉積期處于局限臺(tái)地靠陸一側(cè)的低洼地區(qū),水體循環(huán)差,蒸發(fā)作用強(qiáng),從而形成膏鹽沉積,在剖面上主要分布于高水位體系域(HST）,發(fā)育較厚硬石膏巖,而部分井位的雷三段灰?guī)r中夾鹽巖。

在垂向剖面結(jié)構(gòu)上,常表現(xiàn)為膏盆(硬石膏）/瀉湖(白云巖）,咸化瀉湖(白云巖夾石膏）或膏湖(石膏厚度＜50 m）,呈韻律性互層的剖面結(jié)構(gòu)。在特殊情況下,在石膏厚的井也可出現(xiàn)粒屑白云巖(圖2f）,故在膏湖中又有臺(tái)內(nèi)灘的沉積格局(圖5-B）。垂向上,把石膏連續(xù)沉積層厚度＞50 m,在相序上處于潮間環(huán)境的稱膏盆;而厚度＜50 m,在相序上處于潮上帶環(huán)境的稱膏湖,在平面上是根據(jù)石膏累計(jì)厚度等值線,確定相應(yīng)的膏湖或膏盆環(huán)境,本文即是根據(jù)后者確定膏湖。

2.3 蒸發(fā)臺(tái)地相

蒸發(fā)臺(tái)地主要指平均高潮線以上的潮上地區(qū),發(fā)育在海平面相對(duì)低的時(shí)期,地勢(shì)平坦開闊,氣候炎熱干旱,蒸發(fā)作用強(qiáng)烈,主要出現(xiàn)干旱化潮

3 沉積相剖面變化特征

雷口坡組從下至上分為4段,每一段代表著一次海平面升降旋回的沉積產(chǎn)物。但由于本區(qū)環(huán)境閉塞,從雷一段1亞段到雷二段總體成為一個(gè)海侵過程,主要是瀉湖環(huán)境,海水含鹽度大,白云巖與膏鹽巖普遍呈互層沉積;雷三段沉積時(shí)期為最大海泛期,研究區(qū)雷三段1亞段和雷三段2亞段受龍門山島鏈的間歇性關(guān)閉和臺(tái)地內(nèi)次級(jí)隆起的影響,沉積了灰?guī)r與蒸發(fā)巖互層的特殊相律。雷三段3亞段受高水位影響,本區(qū)水體與外海連通較好,沉積以灰?guī)r和云質(zhì)灰?guī)r為主;到了雷四段時(shí)期,又演化為閉塞環(huán)境,沉積以白云巖與泥質(zhì)白云巖為主。磨溪地區(qū)保存有雷四段,自龍女寺構(gòu)造向東部分,由于地質(zhì)歷史中隆升暴露,雷四段被風(fēng)化剝蝕至雷三段。

從沉積相對(duì)比(圖6）結(jié)果來看,研究區(qū)橫向上沉積相變化較小,除雷三段3亞段由于蒸發(fā)水體鹽度不同導(dǎo)致巖性的不一致外,巖性是比較統(tǒng)一的,沉積相縱向變化上也較同步,經(jīng)歷了從局限臺(tái)地相到開闊臺(tái)地相和開闊臺(tái)地相到局限臺(tái)地相的演化特征。相對(duì)海平面升降變化控制著整個(gè)局限—開闊臺(tái)地相的沉積演化過程。

圖6 研究區(qū)雷口坡組東西向巖性及沉積相對(duì)比Fig.6 Comparision of lithology and sedimentary facies of Leikoupo Formation from west to east in the study area

4 沉積相展布

川中南部雷口坡組分為7個(gè)作圖單元,即雷一段1亞段、雷一段2亞段、雷二段、雷三段1亞段、雷三段2亞段、雷三段3亞段和雷四段。雷五段(又稱天井山組）受印支運(yùn)動(dòng)早幕的影響,雷口坡組遭受強(qiáng)烈剝蝕,僅在江油、馬角壩、馬鞍塘和綿竹—漢旺地區(qū)有小范圍保存。本文采用單因素法和優(yōu)勢(shì)相法相結(jié)合,統(tǒng)計(jì)白云巖、石灰?guī)r、石膏巖、粒屑巖等厚度資料編制單因素圖件[2](圖5）,以此再現(xiàn)研究區(qū)沉積相平面展布和垂向演化規(guī)律。

(1）雷一段1亞段沉積時(shí)期,沉積海退[3],本區(qū)地勢(shì)相對(duì)較低,一些次級(jí)隆起將盆地分割成洼隆相間的格局,洼地演化成瀉湖環(huán)境,而隆起則形成了臺(tái)內(nèi)灘(圖5-A）,本區(qū)中東部—高科1井—遂47井—金1井一線以東為咸化瀉湖夾臺(tái)內(nèi)灘微相,氣顯示井較多,如磨 144井、磨 7井、羅 2井、羅11井等產(chǎn)氣井,為川中的主要產(chǎn)氣區(qū);以西為咸化瀉湖微相,以白云巖為主,有白云石晶間孔。

(2）雷一段2亞段沉積時(shí)期,水體加深,全區(qū)均為咸化瀉湖微相,以白云巖為主,夾硬石膏巖,灘相沉積減少,局部夾粒屑白云巖形成小范圍的臺(tái)內(nèi)灘,如蓬 21井、蓬 33井、女 105井、女深 2井。

(3）雷二段沉積時(shí)期,瀉湖范圍縮小,全區(qū)被底隆分割演化成不同的沉積區(qū),北部為開闊臺(tái)地相夾濃縮鹽湖及臺(tái)內(nèi)灘微相,南部為咸化瀉湖夾膏湖及臺(tái)內(nèi)灘微相(圖5-B）,后期開始海侵。

(4）雷三段1亞段:雷三期開始發(fā)生大規(guī)模海侵[4-5],沉積物以灰?guī)r為主。北部為開闊臺(tái)地相夾濃縮鹽湖微相,如充2井、充61井、充65井均見灰?guī)r夾有較厚的鹽巖層(如充65井夾鹽巖29.5 m）;中南部為開闊臺(tái)地相—局限臺(tái)地相—瀉湖—咸化瀉湖夾臺(tái)內(nèi)灘微相(潼南10井）,也有少量氣顯示井(潼南3井、女111井）,但不在臺(tái)內(nèi)灘上。

(5）雷三段2亞段:受龍門山島鏈的影響,全區(qū)西南角——磨溪以西地區(qū)為開闊臺(tái)地相,東南角上淶灘一帶為局限臺(tái)地相—咸化瀉湖夾膏湖微相,而北部為咸化瀉湖夾膏湖,東部為沉積較廣且厚的鹽湖(圖5-C）,如興華1井 T2l3-2亞段中夾鹽巖126.5 m,廣參1井鹽巖累厚82.3 m,遂47井鹽巖累厚68.3 m,廣100井鹽巖累厚190.6 m,女深5井鹽巖累厚101.2 m。

(6）雷三段3亞段:全區(qū)均為開闊臺(tái)地相,西北部夾有膏湖,東南部灰?guī)r較多,有氣顯示井,水井較多,如磨 16井、羅 7井、羅 13井、女 110井、遂4井見氣顯示,磨108井、潼南10井、女105井產(chǎn)水,氣水層可能為古巖溶孔縫型儲(chǔ)層,值得注意。

(7）雷四段為雷口坡期全區(qū)為最大海泛之后的海退期沉積物,本區(qū)又演化為局限臺(tái)地相瀉湖——夾膏湖微(圖5-D）,以瀉湖為主,僅中部和東部見小型膏湖。T2l4段受 T3x/T2l間的抬升風(fēng)化剝蝕,厚度不大。

5 結(jié)論

(1）研究區(qū)雷口坡組主要為開闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地相,蒸發(fā)臺(tái)地相少見,開闊臺(tái)地相主要為潮下環(huán)境,包括潮下、潮下淺灘、潮溝微相;局限臺(tái)地分潮間坪和瀉湖二個(gè)沉積單元,其中瀉湖主要以潮間瀉湖和臺(tái)內(nèi)灘微相為主,而潮間坪則以潮間膏盆為主。雷一、雷二及雷四段均以局限臺(tái)地相為主,也為本區(qū)主要沉積相,雷三段則發(fā)育開闊臺(tái)地相。

(2）研究區(qū)內(nèi),橫向上巖性總體變化不大,巖性較統(tǒng)一,蒸發(fā)巖較發(fā)育,具有很好的對(duì)比性,縱向上雷口坡組沉積相相演化也具有同步性。雷口坡組時(shí)期相對(duì)海平面升降變化和碳酸鹽臺(tái)內(nèi)地次級(jí)洼隆相間的古地貌共同控制著沉積相帶的展布和演化。

(3）雷一段1亞段臺(tái)內(nèi)灘微相較發(fā)育,是儲(chǔ)層發(fā)育的相帶,多發(fā)育于潮間高處與瀉湖過渡區(qū)附近的相對(duì)高能帶。

[1]雷卞軍,周躍宗,楊金利,等.川中—川南過渡帶嘉陵江組二段沉積相及其展布特征[J].中國(guó)地質(zhì),2006,33(5）:1149-1158.

[2]Flügel E.Mikrofazielle Untersuchungen in der Alpinen Triassic-Methoden und Probreme[J].Mitt.Ges.Geol.Bergbaustud,1972,21(1）:9-64.

[3]李知維,沈昭國(guó),侯方浩,等.四川盆地川中-川南過渡帶中三疊統(tǒng)雷口坡組雷一1亞段儲(chǔ)集層特征及發(fā)育環(huán)境[J].內(nèi)蒙古石油化工,2006(6）:90-93.

[4]吳應(yīng)林,朱忠發(fā),王吉禮,等.上揚(yáng)子臺(tái)地早、中三疊世巖相古地理及沉積礦產(chǎn)的環(huán)境控制[M].重慶:重慶出版社,1989:99-122.

[5]馮增昭,鮑志東,李尚武,等.中國(guó)南方早中三疊世巖相古地理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997:62-104.

Study on sedimentary facies of middle Triassic Leikoupo Formation of the southern area in Central Sichuan Basin

Li Dexing,Liu Shugen,Zhang Changjun,Wang Hua,Qin Chuan
(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu610059）

The middle Triassic Leikoupo Formation of the southern area in Central Sichuan Basin may be divided into three facies(open platform,restricted platform and evaporative platform）,four subfacies(subtidal zone,lagoon,intertidal flat and supratidal flat）and 17 microfacies.The sedimentary facies of Leikoupo Formation laterally changed little,and the lithology was unified.In this area,evaporate was well-developed horizontally,while longitudinally the sedimentary facies variation was synchronous in whole.By using the method of single factor analysis and dominant facies,and combining the outcomes of sequence stratigraphy research,Leikoupo Formation is divided into seven mapping units,which relatively accurately exhibits the distribution and evolution of sedimentary facies.The relatively sea-level change and the microgeomorphology of alternating uplift and depressions in the carbonate platform controlled the distribution and evolution of sedimentary facies.The Leikoupo Formation consists predominantly of restricted platform facies.The favorable facies belt to the forming of petroleum reservoirs is intraplatformal bank microface,which developed in the high-energy zones near the transitional zone between upper intertidal zone and lagoons in the 1st sub-member of the 1st member of Leikoupo Formation.

Leikoupo Formation;sedimentary facies;restricted platform;intraplatformal bank;distribution and evolution of sedimentary facies

;TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.036

中國(guó)石油西南油氣田分公司川中油氣礦課題“川中南部地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組古巖溶分布及含氣性儲(chǔ)層研究”

2009-09-25;改回日期:2009-10-29

李德星(1982—）,男,成都理工大學(xué)能源學(xué)院礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)在讀碩士研究生,研究方向?yàn)楹蜌馀璧胤治?。E-mail:15960032@qq.com。

1008-2336(2010）01-0036-07