華鎣西石炭系黃龍組沉積相研究

張翼

(西南石油大學地球科學與技術學院，成都 610500)

研究區(qū)“華鎣西”系指東起華鎣山、西至岳池、北抵水口場、南達淶灘的區(qū)帶，分布面積約4 000 km2。石炭系在四川盆地內(nèi)部大面積缺失，研究區(qū)僅發(fā)育上統(tǒng)威寧階下部的黃龍組，缺失下統(tǒng)的巖關階和大塘階地層，與下伏志留系、上覆二疊系均為假整合接觸。海西早中期，因受南半球冰川消融的影響，東部的東南淺海和南部的華南海經(jīng)淮陰古陸與江南古陸之間的通道，以及上揚子古陸與江南古陸之間的荊江湖口自東而西、由南向北，再經(jīng)川鄂邊界向川東、川中呈漸進式侵入。早石炭世在川鄂西沉積了一套石英細砂巖及頁巖，至晚石炭世早期海水遍及川東大部分地區(qū)，侵延到川中，并逐漸擴大和加深。最終因北面的大巴山古陸、南面的上揚子古陸及西邊的樂山—龍女寺古隆起的圍限而使整個研究區(qū)處于三面環(huán)陸、水域廣闊的瀉湖環(huán)境沉積。本次研究在早期研究的基礎上，結(jié)合區(qū)域研究成果，綜合分析沉積環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域沉積演化史

研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置位于川中“古隆中斜低平構(gòu)造區(qū)”邊緣，與川東“古斜中隆高陡構(gòu)造區(qū)”相鄰。研究區(qū)自震旦紀 —奧陶紀沉積了巨厚的碳酸鹽巖并經(jīng)歷了多期不同程度的抬升、剝蝕后，至志留紀海水自東進侵，沉積了一套以泥質(zhì)巖類為主的巖性，為石炭系的氣源提供了物質(zhì)基礎。晚志留世的加里東運動使揚子地臺結(jié)束海侵，上升為陸地，致使早古生界地層廣泛暴露，遭受了長達0.86億年的風化剝蝕作用，缺失泥盆系、上志留統(tǒng)和下石炭統(tǒng)的沉積，最終形成了以中志留統(tǒng)泥巖為沉積基底、坡度相對平緩的丘陵古地貌。晚石炭世末的云南運動使地殼又一次上升為陸地，研究區(qū)與川東地區(qū)石炭系普遍出露，導致上石炭統(tǒng)黃龍組上段發(fā)生不同程度的剝蝕現(xiàn)象。據(jù)研究區(qū)已鉆遇石炭系的7口井資料分析，地層殘厚僅9.0～35.2 m。研究認為，石炭系主要分布于華鎣西近南北向的一個不太規(guī)則的狹長地帶。海西早期地殼再度沉降，發(fā)生更大規(guī)模的海侵，沉積了淺海碳酸鹽為主的二疊系地層，造成了區(qū)域上石炭系與下二疊統(tǒng)之間的平行不整合關系。至中三疊世末，印支運動又一次使地殼抬升，發(fā)生大規(guī)模海退，導致海相沉積史的結(jié)束，轉(zhuǎn)而成為內(nèi)陸河湖相的沉積階段，使上三疊統(tǒng)須家河及其以上地層形成以砂、泥巖為主的巖性組合。最終結(jié)果是，燕山、喜山期繼承性發(fā)展成為現(xiàn)今的規(guī)模和格局(圖1)。

1.2 黃龍組地層分布

研究區(qū)已鉆遇石炭系地層，開發(fā)8口井，地層厚8.0～35.2 m，為一套碳酸鹽巖為主的地層，底和頂分別與中志留統(tǒng)頁巖和下二疊統(tǒng)梁山組泥巖地層成假整合接觸。根據(jù)8口井巖芯縱向上巖性組合、巖相變化及主要儲層段部位，并參照測井曲線特征，將黃龍組劃分為3個巖性段。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

黃龍下段(C2HL1):厚2～5 m，與下覆中志留統(tǒng)灰綠色頁巖呈假整合接觸。主要為底礫巖、粉砂巖、泥巖、次生石灰?guī)r、石灰?guī)r及少量白云巖、泥晶云巖和藻云巖，鏡下可見干裂收縮縫、石膏以及花斑狀黃鐵礦。下部為低伽馬值，高電阻率，上部則為高伽馬值低電阻率的測井響應特征。

黃龍中段(C2HL2):厚4.5 ～28.1 m，巖性上表現(xiàn)為由粒屑云巖—晶粒云巖—角礫云巖的多旋回特征，主要巖性為粉晶白云巖、含生物微晶白云巖、生物白云巖、砂屑白云巖、藻鮞白云巖。次生的巖溶溶洞充填角礫屑白云巖，占本段的14.98% ～60.02%不等。本段發(fā)育干裂縫，低伽馬值，中高電阻率。

黃龍上段(C2HL3):厚3.9 ～8.0 m，主要巖性為亮晶生物石灰?guī)r，生物(屑)微晶石灰?guī)r、生物石灰?guī)r、砂屑石灰?guī)r、生砂屑凝塊石石灰?guī)r、凝塊石石灰?guī)r、白云石化的含鈣質(zhì)粉晶白云巖及少量粉晶白云巖。與上覆下二疊統(tǒng)梁山組黑泥巖假整合接觸。本段為低伽馬值，高電阻率。

2 黃龍組沉積相類型及平面相展布

2.1 沉積相標志及類型

針對華鎣西地區(qū)石炭系黃龍組的沉積相，研究者依據(jù)不同的地質(zhì)理論和沉積相模式分類，對其相帶名稱作出不同的定義。在此根據(jù)研究區(qū)的鉆井、錄井、巖心資料分析，認為研究區(qū)在石炭系黃龍期主要處于潮坪—淺海碳酸鹽臺地環(huán)境沉積，并根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化特征將研究區(qū)劃分為潮上、潮間、潮下3個亞相和7個微相。圖2所示為華鎣西石炭系黃龍組沉積相模式，圖3所示為黃龍組沉積微相標志。

(1)黃龍下段(C2HL1)。該段在加里東期隆起的川中陸塊長期遭受剝蝕的地貌上其樂山—龍女寺古隆起的東北端狹長地帶受到來自東、西方向的海侵，成濱岸砂、礫巖相沉積，底礫巖厚度不大，僅0.19～0.98 m，發(fā)育正粒序和交錯層理構(gòu)造。向上遞變?yōu)榫窒蕹鄙蠋У纳澳嗥骸a湖、泥云坪沉積，沉積了一套泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、微晶白云巖、微晶介形蟲白云巖及微晶或粉晶石灰?guī)r。

(2)黃龍中段(C2HL2)。該段主要為潮下帶，其次為潮間高能、較高能沉積的碎屑顆粒白云巖相，并見鮞粒和凝塊石白云巖相，厚13.36～28.24 m，巖性為白云巖類，表明在下段沉積末，地殼振蕩性上升，并且氣候變干旱，海水咸度增大。由于微地貌各井區(qū)有所不同，因之各井縱向組合稍有差異。本段的顯著特點之一是潮下淺灘環(huán)境發(fā)育較成熟，沉積了多層厚度不一的砂屑白云巖。

圖2 華鎣西石炭系黃龍組沉積相模式分類圖

(3)黃龍上段(C2HL3)。該段海侵規(guī)模加大，海水咸度變正常，研究區(qū)成為正常海灣環(huán)境，沉積了一套正常淺海相潮下帶的生物(屑)石灰?guī)r、石灰?guī)r。生物包括棘屑、介形蟲、有孔蟲、海百合莖、腕足類、腹足、瓣鰓、苔鮮、珊瑚。

圖3 黃龍組沉積微相標志

2.2 沉積相帶展布

華鎣西石炭系黃龍組的沉積相演化過程，可分為黃龍組沉積早期、中期和晚期3個階段(分別對應黃龍下段、中段和上段)。隨著海水的不斷侵入，早期的局限臺地潮上帶緩慢過渡到中晚期的開闊海潮下帶。

(1)黃龍早期。黃龍組下段是在志留系古侵蝕面的基底上沉積的，必然要經(jīng)歷早期填平補齊過程。下段最大厚度為水深1井，也僅5.44 m;在垂向上表現(xiàn)為明顯的海進序列;平面展布為藻云坪和云坪，黃龍下段平面相展布如圖4所示。

(2)黃龍中期。由南向北，黃龍組中段的顆粒白云巖巖性存在明顯差異:各井中顆粒白云巖的總厚度和在中段中所占厚度百分比明顯增加，特別是水深1井較明顯;具有灘相顆粒白云巖的層數(shù)增多，顆粒白云巖沉積時的能量明顯增強，灘相沉積不斷增多。黃龍中段顆粒白云巖厚度如圖5所示，黃龍中段平面相展布如圖6所示。

圖4 黃龍下段平面相展布

圖5 黃龍中段顆粒白云巖厚度等值線圖

圖6 黃龍中段平面相展布圖

(3)黃龍晚期。黃龍組上段繼承了中段的相展布特點，只是中段沉積后出現(xiàn)小規(guī)模的海段現(xiàn)象，沉積了一套生物(屑)或含生物(屑)石灰?guī)r。北部水深井上段主要為含生物微晶石灰?guī)r、亮晶含生物凝塊石砂屑石灰?guī)r和亮晶生物凝塊石石灰?guī)r，上部為亮晶有孔蟲凝塊石石灰?guī)r和亮晶凝塊石石灰?guī)r間互層，完全表現(xiàn)出正常淺海沉積特征。黃龍上段平面相展布如圖7所示。

圖7 黃龍上段平面相展布圖

3 結(jié)語

通過研究區(qū)鉆井、錄井、測井資料分析，認為研究區(qū)在石炭系黃龍組主要處于潮坪—淺海碳酸鹽臺地環(huán)境沉積，進一步細分為潮上、潮間、潮下3個亞相。受海平面升降、氣候等因素影響，沉積環(huán)境表現(xiàn)出由閉塞或相對閉塞環(huán)境向半閉塞或開闊淺海環(huán)境過渡。

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