四川盆地東部五百梯地區(qū)構造變形特征

周路，張欣吉 ，鐘克修，吳勇 ，5，張巧依，劉怡

（1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室 西南石油大學，成都 610500；2.西南石油大學 地球科學與技術學院，成都 610500；3.中國石油 碳酸鹽巖儲層重點實驗室 沉積與成藏分室，成都 610500；4.中國石油 西南油氣田分公司 重慶氣礦，重慶 400021；5.天然氣地質四川省重點實驗室，成都 610500）

鹽相關構造廣泛發(fā)育于世界各地的含油氣盆地中[1-2]，其對油氣聚集成藏具有重要的控制作用，也是當今油氣勘探的熱點[3-4]。四川盆地東部廣泛發(fā)育中—下三疊統(tǒng)和中—下寒武統(tǒng)2套區(qū)域性膏鹽層，并形成了多種樣式的鹽相關構造 。但對于四川盆地的鹽相關構造，目前還少有針對某個典型構造的精細解剖。本文根據(jù)五百梯地區(qū)三維地震和鉆井資料，分析了寒武系膏鹽層平面展布特征及鹽相關構造變形特點，并結合膏鹽層蓋層條件及鹽下構造層特征，預測五百梯地區(qū)鹽下震旦系古隆起具有天然氣成藏條件。

1 研究區(qū)地質背景

四川盆地東部（簡稱川東）西以華鎣山斷裂為界與川中地塊相鄰，東至齊岳山斷裂帶與鄂湘西隔槽式褶皺帶相鄰，東西寬約為170 km[8]，總面積約為4.5×104km2[9]，地面構造為最典型的隔檔式褶皺，以北東—南西向窄長高陡背斜為主，是多期構造活動疊加的結果，又稱為川東高陡構造帶。中—下寒武統(tǒng)厚度大且區(qū)域展布的膏鹽層在川東構造變形中起到了決定性作用[10]。研究區(qū)位于四川盆地東部第三排大天池構造帶五百梯地區(qū)潛伏構造高南翼[10]（圖1），主要發(fā)育寒武系膏鹽滑脫層、志留系泥頁巖滑脫層、二疊系煤系滑脫層和三疊系嘉陵江組膏鹽滑脫層，其中寒武系厚度大且區(qū)域展布的膏鹽層在構造變形中起到了決定性作用（圖2），其次現(xiàn)今寒武系膏鹽層展布特征也反映了構造運動的方向及強弱程度，受齊岳山構造應力的控制，鹽上構造層整體呈北東—南西向長條狀背斜展布，現(xiàn)今膏鹽層厚度最大處為鹽上構造層變形最強烈處。根據(jù)過五科1井地震剖面（圖3），寒武系膏鹽層與鹽上構造層和鹽下構造層構造變形樣式有明顯差異，鹽上構造層表現(xiàn)為斷層相關褶皺[11-12]，膏鹽層表現(xiàn)為鹽推覆構造[13]，鹽下構造層構造較為平緩。

2 寒武系膏鹽層地震正演模擬

由于研究區(qū)五科1井并未鉆穿寒武系，鉆至寒武系高臺組51.5 m（未穿）完鉆，井底為白色膏鹽層，雖然該井沒有鉆穿膏鹽層，但地震剖面上疑是膏鹽層變形加厚反射特征明顯（圖3），為了進一步建立膏鹽層地震響應特征及膏鹽層頂、底解釋方案，開展了基于五科1井處寒武系膏鹽層地震正演模擬。

圖2 五百梯地區(qū)寒武系膏鹽層厚度與頂界面構造

結合區(qū)域鉆井資料（座3井和建深1井）分析可知，川東地區(qū)寒武系膏鹽層主要發(fā)育在中—下寒武統(tǒng)，巖性主要為石膏巖、含白云質及白云質石膏巖、含石膏白云巖、石膏質白云巖、含石膏砂巖及石膏質砂泥巖。通過測井響應特征分析，發(fā)現(xiàn)寒武系膏鹽層具有低密度、高電阻率、低自然伽馬和低速度的特征，且與高速度的碳酸鹽巖互層，因此可以形成較高的波阻抗差，為強反射界面。根據(jù)五百梯地區(qū)五科1井及其過井地震剖面，結合五百梯地區(qū)寒武系膏鹽層典型三維地震剖面，設計正演地質模型，該模型大小為24 500 m×2 000 m，按剖面實際尺寸進行計算并轉化，膏鹽層速度為5 200 m/s，上覆圍巖速度為5 800 m/s，下伏圍巖速度為6 500 m/s，且膏鹽層內部按擠壓程度不同，設計為不同程度的膏鹽層與圍巖互層模式（圖4a）。震源模式為地表排列，采用主頻為20 Hz的Ricker子波激發(fā)。

圖3 五百梯地區(qū)地震解釋剖面AA'

圖4 五百梯地區(qū)寒武系膏鹽層正演地質模型及地震響應

正演模擬結果（圖4b）顯示，膏鹽層底界面表現(xiàn)為連續(xù)強波峰反射特征，頂界面表現(xiàn)為強波谷反射特征，且膏鹽層核部擠壓程度較強，具短軸雜亂丘狀反射特征；翼部擠壓程度較弱，表現(xiàn)為層狀較連續(xù)強反射特征。合成地震剖面（圖4b）及實際剖面（圖5）左側膏鹽層尖滅點反射特征也較清晰，按照該反射模式可對寒武系膏鹽層頂界進行追蹤并確定膏鹽層分布范圍。以正演模擬結果作為依據(jù)，對寒武系膏鹽層頂、底進行地震解釋，并對寒武系膏鹽層厚度平面分布進行預測（圖2）。研究區(qū)寒武系膏鹽層受齊岳山方向構造應力作用，呈北東—南西向底平頂凸的長條狀展布，反映了構造運動的方向及強弱程度。鹽上構造層整體呈北東—南西向長條狀背斜展布，現(xiàn)今膏鹽層厚度最大處為鹽上構造層變形最強烈處。

3 五百梯地區(qū)構造多重滑脫變形特征

滑脫變形構造是構造變形沿一個或者多個地層層面發(fā)生的脫離效應，滑脫面兩側的巖層變形各自獨立或部分獨立[14]。雖然各構造層整體構造形態(tài)較一致，但由于縱向上多套滑脫層的存在，使得從淺層到深層構造高點有所遷移和扭動，五百梯地區(qū)由4套滑脫層做為間隔?？稍诳v向上按局部構造形態(tài)差異分為以下5套構造層（圖6，圖7）：①寒武系膏鹽層底界以下構造層，構造簡單，斷裂少，多為低幅度隆起；②寒武系膏鹽層頂界—志留系底界構造層，受寒武系膏鹽滑脫層控制，發(fā)育斷層傳播褶皺；③志留系底界—二疊系底界構造層，受志留系泥頁巖滑脫層控制，呈反沖背斜、斷背斜；④二疊系底界—下三疊統(tǒng)嘉陵江組四段底構造層，受二疊系煤系滑脫層控制，具雙重構造和反沖背斜，五科1井鉆遇龍?zhí)督M地層重復證實這一觀點；⑤上三疊統(tǒng)須家河組底界以上構造層，整體與構造層④形態(tài)一致，局部受控于三疊系嘉陵江組滑脫層，呈寬緩背斜。整體表現(xiàn)為多重滑脫系統(tǒng)變形特征。

圖5 五百梯地區(qū)寒武系膏鹽層地震反射特征（剖面位置見圖2）

圖6 五百梯地區(qū)地震解釋剖面BB'

圖7 五百梯地區(qū)地震解釋剖面CC'

4 五百梯地區(qū)構造平面分段特征

在地震資料解釋過程中發(fā)現(xiàn)，五百梯地區(qū)構造變形有平面分段特征，因此需要建立三維模型來直觀表述該特征。三維模型主要包括層面模型和體模型，體模型的建立是在層面模型的基礎上完成的，三維層面模型的建立通常通過有限元手段將某個層面進行分割，離散成有限個三角形單元或者矩形單元的幾何網格，離散的密度越高，所建立的模型就越接近真實的地層形態(tài)，而體模型則是離散成四面體單元，并且通過插值方法添加力學參數(shù)[14]。因此，本次研究主要應用3DMove軟件，建立五百梯地區(qū)三維層面模型。首先，在對五百梯地區(qū)三維地震資料進行精細解釋的基礎上，將解釋的層位和斷層導出，再加載到3DMove軟件中。本次共加載6個層位、23條斷層。加載的6個層位分別是上三疊統(tǒng)須家河組底界、嘉陵江組底界、二疊系底界、志留系底界、寒武系膏鹽層頂界和寒武系膏鹽層底界。

圖8 五百梯地區(qū)三維層面模型

圖9 五百梯地區(qū)地震解釋剖面立體圖

結合五百梯地區(qū)三維層面模型（圖8）和地震剖面立體圖（圖9）可以更直觀地觀察到縱向上各層構造形態(tài)不協(xié)調，平面上構造形態(tài)也有分段性的變化。寒武系膏鹽層底界呈北東—南西向條帶狀低幅度隆起，沿南西—北東向隆起幅度變低，構造變形較弱；受寒武系膏鹽層和齊岳山方向構造應力控制，五百梯地區(qū)構造主體呈北東—南西向長條狀分布，長軸20.0 km，短軸3.5 km，軸線呈反“S”形；在研究區(qū)東北段受嘉陵江組膏鹽層影響，須家河組底界（構造層⑤）背斜形態(tài)較下伏地層變寬緩，嘉陵江組底界和二疊系底界相對于志留系底界和寒武系底界（構造層②），背斜高點向北偏移，且背斜變窄，往西南方向，該構造層構造高點在研究區(qū)中段與下伏構造層高點一致，在研究區(qū)西南段由于二疊系底部滑脫層調節(jié)，表現(xiàn)為背沖構造，構造高點向南偏移。綜上所述，由各變形層差異可在平面上分為3段，西南段構造層④和⑤呈逆沖背斜，構造層②和③呈斷層轉折褶皺，構造層①呈由基底斷裂控制的低幅度隆起；中段構造層②，③，④和⑤整體形態(tài)較一致，受控于寒武系滑脫層，呈斷層轉折褶皺，構造層①呈由基底斷裂控制的低幅度隆起，構造幅度較西南段有所降低；東北段構造層④和⑤受志留系滑脫層調節(jié)，其高點較構造層②和③向北有較大偏移，構造層①中斷裂不發(fā)育，構造幅度沿南西—北東向逐漸降低。

5 膏鹽層對油氣的控制作用

膏鹽層是天然的優(yōu)質蓋層，蓋層物性和封閉能力的大小主要取決于巖性和致密程度，其中膏鹽層的連續(xù)性是評價封蓋能力的重要參數(shù)，為油氣高效保存條件的主要因素之一。實踐證明，四川盆地震旦系—志留系成藏條件中的油氣保存是關鍵，蓋層是含油氣系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，其宏觀特征（巖性、厚度等）對油氣的封閉起著重要的作用。前人研究表明，后期構造對膏鹽層連續(xù)性的破壞主要體現(xiàn)在2方面，一是斷層是否斷開膏鹽層，二是寒武系是否被抬升至地表[15]。結合剖面特征和膏鹽層分布厚度圖分析認為，后期構造運動對膏鹽層分布并未產生破壞，未見斷層斷開膏鹽層，且五百梯地區(qū)未發(fā)育通天斷層。

研究區(qū)鹽下震旦系燈影組發(fā)育古隆起，燈影組頂界上超下削特征比較明顯（圖10），由于寒武系巨厚膏鹽層覆蓋，后期構造變形對鹽下構造層無影響，油氣保存條件較好，具有有利的天然氣成藏條件。

圖10 五百梯地區(qū)鹽下構造層特征（剖面位置見圖2）

6 結論

（1）五百梯地區(qū)寒武系膏鹽層受齊岳山方向構造應力作用，呈北東—南西向底平頂凸的長條狀展布，反映了構造運動的方向及強弱程度，鹽上構造層整體呈北東—南西向長條狀背斜展布，現(xiàn)今膏鹽層厚度最大處為鹽上構造層變形最強烈處。

（2）五百梯地區(qū)構造垂向上由4套滑脫層間隔，按局部構造形態(tài)差異分為以下5套構造層：①寒武系膏鹽層底界以下構造層，為低幅度隆起；②寒武系膏鹽層頂界—志留系底界構造層，受寒武系膏鹽滑脫層控制，發(fā)育斷層傳播褶皺；③志留系底界—二疊系底界構造層，受志留系泥頁巖滑脫層控制，呈反沖背斜、斷背斜；④二疊系底界—下三疊統(tǒng)嘉陵江組四段底構造層，受二疊系煤系滑脫層控制，具雙重構造和反沖背斜；⑤上三疊統(tǒng)須家河組底界以上構造層，整體與構造層④形態(tài)一致，局部受控于三疊系嘉陵江組膏鹽滑脫層，呈寬緩背斜。整體表現(xiàn)為多重滑脫系統(tǒng)變形特征。

（3）五百梯地區(qū)構造主體呈北東—南西向長條狀分布，由各變形層差異可在平面上分為3段，西南段構造層④和⑤呈逆沖背斜，構造層②和③呈斷層傳播褶皺，構造層①呈低幅度隆起；中段構造層②，③，④和⑤整體形態(tài)較一致，受控于寒武系滑脫層，呈斷層傳播褶皺，構造層①呈低幅度隆起，構造幅度較西南段低；東北段構造層④和⑤受志留系滑脫層調節(jié)，其高點較構造層②和③向北有較大偏移，構造層①斷裂不發(fā)育，構造幅度沿南西—北東向逐漸降低。綜合分析認為，五百梯地區(qū)構造東北段鹽下震旦系斷裂少，古隆起形態(tài)較明顯，上覆寒武系膏鹽層較厚且無構造破壞現(xiàn)象，油氣保存條件最好，是下一步深層勘探的有利目標。

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