川中南部二疊系茅口組沉積特征及沉積模式

任泓宇， 傅 恒 ， 紀(jì) 佳 ， 錢 程

(1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059)

川中南部二疊系茅口組沉積特征及沉積模式

任泓宇， 傅 恒 ， 紀(jì) 佳 ， 錢 程

(1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059)

針對(duì)川中南部地區(qū)茅口組沉積相鉆井沉積相及微相進(jìn)行研究，且著重研究茅口組重點(diǎn)儲(chǔ)層段的沉積微相，以鉆井、測(cè)井等資料為基礎(chǔ)，結(jié)合巖芯及鏡下薄片觀察描述，確定中統(tǒng)茅口組總體為碳酸鹽緩坡型臺(tái)地相，可細(xì)分出淺水型緩坡臺(tái)地、深水型緩坡臺(tái)地、臺(tái)內(nèi)灘亞相，根據(jù)巖性進(jìn)一步細(xì)分出沉積微相。結(jié)合海平面升降變化，總結(jié)出淺水緩坡-深水緩坡沉積模式。

川中南；茅口組；沉積特征；沉積模式

油氣勘探成果表明，世界油氣資源總量的約二分之一來(lái)至碳酸鹽巖儲(chǔ)層[1-3]，四川盆地的海相碳酸鹽巖地層亦蘊(yùn)含有豐富的天然氣資源，近年來(lái)，四川盆地不斷有大型氣田被發(fā)現(xiàn)，先后發(fā)現(xiàn)了普光、元壩、龍崗及磨溪等一系列大型氣田，特別是磨溪?dú)馓锸窃谝延械睦蠀^(qū)塊上再認(rèn)識(shí)而發(fā)現(xiàn)的，且天然氣產(chǎn)量不斷取得新突破[4]，因此，對(duì)四川盆地內(nèi)部沉積體系進(jìn)行再認(rèn)識(shí)對(duì)指導(dǎo)下一步油氣勘探具有重要意義。本次的研究區(qū)為四川盆地中南部，前人對(duì)該區(qū)中二疊統(tǒng)層序、沉積相及儲(chǔ)層研究等方面做了較多的研究，將中二疊統(tǒng)茅口組劃分3個(gè)三級(jí)層序[5]，主要為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系[6-8]，較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)為茅口組是四川盆地下二疊統(tǒng)主要灘相發(fā)育層段之一，且主要呈弧形分布于川西-川南的盆地邊緣地帶[9-11]。但是，前人針對(duì)川中南部地區(qū)的沉積相劃分及灘相的精細(xì)刻畫還不是十分細(xì)致。故筆者以10余口鉆井巖芯和薄片資料為基礎(chǔ)，結(jié)合野外露頭，對(duì)四川盆地中南部中二疊統(tǒng)茅口組沉積相和沉積模式進(jìn)行研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

在上揚(yáng)子穩(wěn)定克拉通的基礎(chǔ)上，四川盆地發(fā)育了北西、北東兩個(gè)方向交叉的大斷裂，并受其控制，最終形成了一個(gè)大型多旋回疊合盆地[12]。研究區(qū)位于四川省中南部 (圖1)，其沉積主要受柳江運(yùn)動(dòng)和云南運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造控制，使得梁山組與下伏地層形成角度不整合。之后的東吳運(yùn)動(dòng)使得茅口組與上覆龍?zhí)督M形成平行不整合，在盆地南部地區(qū)遭受大氣淡水淋濾溶蝕，發(fā)生喀斯特化[13]。

二疊紀(jì)初海侵過(guò)后，盆地經(jīng)歷了短暫的海陸交互的淺水沼澤環(huán)境，棲霞期四川盆地經(jīng)歷晚古生代以來(lái)中國(guó)南方最大的海侵，地殼全面下沉，海水幾乎將整個(gè)揚(yáng)子地臺(tái)淹沒(méi)，形成大范圍的碳酸鹽緩坡臺(tái)地沉積，至茅口期海水變淺，四川境內(nèi)也主要發(fā)育碳酸鹽緩坡型臺(tái)地，整個(gè)時(shí)期地殼相對(duì)穩(wěn)定、盆地基本被海水覆蓋，古生物發(fā)育。在棲霞組和茅口組沉積期，縱向上為兩套正粒序的旋回，原沉積格局一直保持至中二疊世末，其后的東吳運(yùn)動(dòng)影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，改變了四川地區(qū)古地理格局[5]。

圖1 四川盆地構(gòu)造區(qū)劃及研究區(qū)位置圖[10]

2 巖石特征

茅口組屬于二疊系中統(tǒng)，下伏地層棲霞組整體發(fā)育淺水緩坡臺(tái)地沉積，厚度總體變化不大，在120m左右，以灰黑色薄至塊狀灰?guī)r為主，下部顏色較深含泥質(zhì)較多，以生屑泥晶灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r，微亮晶生屑灰?guī)r為主，局部可見燧石條帶。上部顏色較淺，巖性為灰白色-灰色生屑微晶灰?guī)r。上覆地層龍?zhí)督M，與茅口組呈平行整合接觸，龍?zhí)督M巖性以黃灰-黑色細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)炭質(zhì)頁(yè)巖為主，夾層可見泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及煤層。

研究區(qū)內(nèi)茅口組巖性為灰色泥晶灰?guī)r、生屑微晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r(圖2)。茅口組細(xì)分為茅一段到茅四段(P1m1-P1m4)四個(gè)亞段，區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為茅口組茅四段的大部分缺失和茅口組頂部的暴露剝蝕，僅在敖1井、華西3井、安平1井等殘余茅四段，整個(gè)茅口組沉積期，總體為茅一段深水沉積到茅二-茅四段淺水沉積的旋回。

茅一段巖性主要為深灰色泥-微晶灰?guī)r、含生屑微晶灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r，瘤狀灰?guī)r、泥頁(yè)巖，見硅質(zhì)條帶和硅質(zhì)團(tuán)塊。GR曲線多呈現(xiàn)箱狀-鋸齒狀中-高值，起伏較大，泥質(zhì)含量差異較大；電阻率曲線為箱狀低值，局部高值突出。

茅二段-茅四段巖性主要以泥晶灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r、微晶-亮晶生屑灰?guī)r為主，局部可見砂屑灰?guī)r和細(xì)晶白云巖等，偶見硅質(zhì)團(tuán)塊。茅四段頂部泥質(zhì)和硅質(zhì)含量較高，為構(gòu)造不整合的結(jié)果。其中，生屑灰?guī)r中生屑顆粒主要為有孔蟲、蜓、腕足、珊瑚和苔蘚蟲等。測(cè)井上GR多為微鋸齒狀低值；電阻率曲線為鋸齒狀中-高值。

a.灰黑色泥晶灰?guī)r,見腕足屑 b.灰黑色泥巖 c.灰色泥質(zhì)灰?guī)r d.深灰色薄層微晶灰?guī)r夾薄紋層灰質(zhì)泥巖 e.P1m1灰白色中厚層狀微晶灰?guī)r f.P1m2淺灰色灰?guī)r g.藻屑細(xì)粉晶灰?guī)r h.粗-細(xì)粉晶生物灰?guī)r i.P1m3中厚層狀含云質(zhì)灰?guī)r，灰?guī)r為藻灰?guī)r，局部表面見刀砍紋，裂縫發(fā)育，充填白云石脈、方解石脈。j.生屑細(xì)粉晶灰?guī)r k.生物細(xì)粉晶灰?guī)r l.灰色生屑灰?guī)r巨晶方解石脈充填，可見瀝青質(zhì) m.微晶生屑灰?guī)r n.灰色生屑灰?guī)r o.微亮晶藻屑灰?guī)r p.淺灰色生屑灰?guī)r雜亂堆積，方解石充填

圖2 川中南部地區(qū)二疊系茅口組沉積序列

Fig.2 Sedimentary Sequence of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3 沉積相類型及特征

通過(guò)典型取心井的巖芯觀察描述、巖石薄片分析鑒定，結(jié)合巖性組合、鉆井測(cè)井響應(yīng)及臨區(qū)資料，在對(duì)川中南地區(qū)重點(diǎn)探井的單井沉積相類型綜合分析之后，認(rèn)為川中南部茅口組總體為碳酸鹽緩坡沉積，具體可劃分為三種沉積亞相：淺水開闊臺(tái)地、深水緩坡臺(tái)地和臺(tái)內(nèi)灘。

3.1 淺水緩坡臺(tái)地亞相

淺水緩坡臺(tái)地相位于碳酸鹽臺(tái)地面臨廣海的部位，地形坡度平緩，沒(méi)有明顯的坡折，發(fā)育在正常浪基面以上，區(qū)域內(nèi)水體循環(huán)良好，水體較淺，深度范圍在幾米到幾十米，沉積較穩(wěn)定，見大量灰?guī)r沉積[14]。古生物較豐富，可見蜓類、珊瑚類、腕足類和海百合莖等化石。

淺水緩坡臺(tái)地相主要發(fā)育在P1m2到P1m4。以典型井潼4井為例，主要沉積一套生屑微晶灰?guī)r，局部夾泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r，其中生屑含量不超過(guò)50%，顆?？梢娪锌紫x、蜓、腕足、珊瑚等組成。GR曲線為箱型和不規(guī)則鋸齒形低-中值；電阻率曲線為鋸齒狀中-高值。根據(jù)巖性和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)主要可以識(shí)別出灰坪，(含)泥質(zhì)灰泥，(含)生屑灰泥三種沉積微相(圖3)。(含)生屑灰泥微相：發(fā)育含生屑微晶灰?guī)r、生屑微晶灰?guī)r，GR表現(xiàn)為低值且平緩，反應(yīng)了相對(duì)較高的沉積能量；灰坪微相：巖性主要為泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r，GR的值為低值且平緩，沉積能量較低；(含)泥質(zhì)灰泥：由含泥灰?guī)r、泥灰?guī)r組成，泥質(zhì)含量的增加，反應(yīng)當(dāng)時(shí)沉積能量較低。

圖3 川中南部茅口組淺水緩坡臺(tái)地沉積特征

Fig.3 Shallow Water Platform Characteristics of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3.2 深水緩坡臺(tái)地亞相

深水緩坡臺(tái)地是發(fā)育于正常浪基面以下較深水的開闊臺(tái)地相、透光帶及風(fēng)暴浪基面以上的深水碳酸鹽巖沉積，常含陸源泥質(zhì)，多由前期淺水緩坡臺(tái)地水淹演化而來(lái)[15]，由于波浪作用較弱或極弱，生物分異度較高，屬底棲組合，基質(zhì)以灰泥為主，偶見具完整殼體的腹足類及腕足類化石個(gè)體。

深水緩坡臺(tái)地主要發(fā)育在P1m1，發(fā)育一套深灰色泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖、泥頁(yè)巖，局部夾硅質(zhì)條帶和硅質(zhì)團(tuán)塊，生物化石以及介屑常見腕足類、筵類以及有孔蟲，具有明顯的眼球狀構(gòu)造。GR為鋸齒狀-指狀高值，起伏較大，表明灰?guī)r中含泥巖的不均一；電阻率為低值，局部高值突出，整體起伏較大(圖4)。

圖4 川中南部茅口組深水緩坡亞相沉積特征

Fig.4 Deep Water Platform Characteristics of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3.3 臺(tái)內(nèi)灘亞相

臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育在開闊臺(tái)地邊緣的高能環(huán)境中，位于正常浪基面之上，由于處于淺水環(huán)境，生物發(fā)育，但受到波浪沖擊作用較強(qiáng)，故生屑灘較為發(fā)育[8，16-17]。

臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育在部分井區(qū)的P1m2-P1m4，巖性為淺灰色厚層-塊狀亮晶生屑灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r、微晶生屑灰?guī)r、微晶砂屑灰?guī)r，偶見晶形較好的白云巖，推測(cè)為后期埋藏過(guò)程中灰?guī)r云化。GR值起伏不定，呈低值箱型-鋸齒狀。電阻率值偏高，整體起伏不大。根據(jù)沉積顆粒類型可劃分為兩個(gè)微相：生屑灘和砂屑灘。

生屑灘微相：巖性以灰色、淺灰色微亮晶生屑灰?guī)r為主，古生物豐富，見孔蟲、蜓、腕足、珊瑚和介屑等。由于海水循環(huán)較通暢從而使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)豐富，導(dǎo)致局部凸起生物發(fā)育，在高能環(huán)境下生物被破壞形成各種生物碎屑，堆積成為生屑灘。生屑顆粒差異較大，反映在動(dòng)蕩水環(huán)境下，生屑顆粒搬運(yùn)距離較短。亮晶生屑灰?guī)r為高能灘，顆粒間為亮晶膠結(jié)，微晶生屑灰?guī)r為低能灘，構(gòu)成有利儲(chǔ)集相帶。

砂屑灘微相：巖性由藻砂屑灰?guī)r，(含)生屑砂屑灰?guī)r組成，砂屑分選磨圓相對(duì)較好，反映搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)。砂屑堆積形成之后普遍為藻砂屑所纏繞，形成藻砂屑，一定程度上反映了砂屑退積之后較強(qiáng)的水動(dòng)力條件。砂屑灘在研究區(qū)地區(qū)分布范圍不大，僅在磨深2井等井區(qū)棲霞組二段部分分布。

4 沉積模式

中二疊世棲霞晚期到茅口組沉積期，整體地殼結(jié)構(gòu)不十分穩(wěn)定，古氣候發(fā)生旋回性變化[2]，茅口組早期由于海平面持續(xù)上升，水體加深，研究區(qū)淺水緩坡及臺(tái)內(nèi)灘沉積被海侵淹沒(méi)消失，形成泥質(zhì)灰?guī)r、微晶灰?guī)r為主的深水緩坡沉積，在大多數(shù)井中可見頁(yè)巖，偶見硅質(zhì)團(tuán)塊或條帶，反映了深水低能沉積環(huán)境。茅二段-四段海平面下降，發(fā)育以(含)生屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r為主的淺水緩坡臺(tái)地沉積。(圖5)。

圖5 川中南部茅口組沉積模式

Fig.5 Depositional model of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

5 結(jié)論

(1)四川盆地中南部二疊系中統(tǒng)發(fā)育碳酸鹽緩坡型臺(tái)地相，可細(xì)分出淺水型緩坡臺(tái)地、深水型緩坡臺(tái)地和臺(tái)內(nèi)灘3種亞相，細(xì)分出灰坪(灰泥)，(含)泥質(zhì)灰泥，(含)生屑灰泥，(含)灰質(zhì)泥，(含)硅質(zhì)灰泥，生屑灘，砂屑灘等8種沉積微相。

(2)通過(guò)對(duì)鉆井、測(cè)井和海平面升降變化規(guī)律等資料的研究，分析總結(jié)出淺水緩坡-深水緩坡沉積模式。結(jié)合研究區(qū)地勢(shì)西高東低的特點(diǎn)，認(rèn)為海侵方向主要來(lái)自東側(cè)。

(3)研究區(qū)臺(tái)內(nèi)灘是該區(qū)最有利的儲(chǔ)集相帶，主要分布在茅二段-四段部分地區(qū)，為該區(qū)棲霞組和茅口組儲(chǔ)層發(fā)育分布特征及含氣性研究提供地質(zhì)支撐。

[1] Moshier S O. Microporosity in micriticlimestones: A review[J].Sedimentary Geology, 1989, 63(3/4):191-213.

[2] Budd D A. Micro-rhombic calcite and microporosity in limestones: A geochemical study of the lower Cretaceous Thamama group, U.A.E[J].edimentary Geology, 1989, 63(3/4):293-311.

[3] Choquette P W, Pray L C. Geologic nomenclature and classification of porosity in sedimentary carbonatese[J].American Association Petroleum Geologists Bulletin, 1970, 54(2):207-250.

[4] 天 工.2014年四川盆地天然氣產(chǎn)量超過(guò)270億立方米[J].天然氣工業(yè),2015,35(1):108-108.

[5] 吳聯(lián)錢,胡明毅,胡忠貴.四川盆地中二疊統(tǒng)層序地層學(xué)研究[J].石油地質(zhì)與工程,2010,24(6):10-13.

[6] 向 娟,胡明毅,胡忠貴,等.四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組沉積相分析[J].石油地質(zhì)與工程，2011,25(1):14-19.

[7] 黃先平,楊天泉,張紅梅.四川盆地下二疊統(tǒng)沉積相及其勘探潛力區(qū)研究[J].天然氣工業(yè),2004,24(1):10-12.

[8] 劉大成,李書舜.四川盆地二疊紀(jì)沉積相與油氣富集關(guān)系[J].巖相古地理,1988,37(5):37-46.

[9] 馮增昭,李尚武,楊玉卿,等.從巖相古地理論中國(guó)南方二疊系油氣潛景[J].石油學(xué)報(bào),1997,18(1):10-17.

[10] 趙俊興,李鳳杰,劉 琪,等.四川盆地東北部二疊系沉積相及其演化分析[J].天然氣地球科學(xué),2008,19(4):444-451.

[11] 王宓君,包茨,李懋鈞,等.中國(guó)石油地質(zhì)志(四川卷)[J].北京:石油工業(yè)出版社,1989.

[12] 雷和金,李國(guó)蓉,周吉羚,等.四川盆地南部寒武系碳酸鹽巖成巖作用特征及對(duì)儲(chǔ)層的影響[J].東北石油大學(xué)學(xué)報(bào),2015.39(2):59-68.

[13] 桑 琴,黃 靜,程 超,等.蜀南地區(qū)茅口組古巖溶識(shí)別標(biāo)志及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2012,36(2):53-57.

[14] 金振奎,石良,高白水,等.碳酸鹽巖沉積相及相模式[J].沉積學(xué)報(bào),2013,31(6):965-979.

[15] Armstrong A K. Carboniferous carbonate depositional models, preliminary lithofacies and paleotectonics maps [J]. Arctic Alaska. AAPG, 1974, 58(4):621-645.

[16] 劉 殊,唐建明,馬永生,等.川東北地區(qū)長(zhǎng)興組-飛仙關(guān)組礁灘相儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[J].石油與天然氣地質(zhì),2006,27(3):332-339.

[17] 胡曉蘭,樊太亮,高志前,等.塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖顆粒灘沉積組合及展布特征[J].沉積學(xué)報(bào),2014,32(3):418-428.

(本文文獻(xiàn)格式：任泓宇，傅恒，紀(jì)佳，等.川中南部二疊系茅口組沉積特征及沉積模式[J].山東化工，2017，46(16)：136-139，141.)

Sedimentary Characteristics and Depositiomal Model of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

Ren Hongyu，F(xiàn)u Heng，Ji Jia，Qian Cheng

(College of Energy, Chengdu University of Technology，Chengdu 610059,China)

In allusion to facies and microfacies can be divided of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin, microfacies of the reservoir are specially studied. Using drilling, well logging combined with the core description and slice observation,The facies of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin are general ramp carbonate platform, which can be subdivided into shallow ramp platform, shore in platform, deep-water platform, microfacies can be analyzed according sedimentary lithology. Combined with eustatic change of sea level，Sedimentary models of shallow water gentle slope and shallow water gentle slope are summarized.

south central sichuan basin; maokou formation; sedimentary characteristics; depositional model

P618.13

：A

：1008-021X(2017)16-0136-04

2017-06-04

任泓宇(1993—)，研究生，主要從事石油地質(zhì)研究。