鄂西—渝東飛仙關(guān)組層序地層與灘體展布研究
——以建南及周緣地區(qū)飛仙關(guān)組三段為例

吳娜珠

(中國(guó)石化 江漢油田分公司 物探研究院，武漢 433100)

近年來(lái)，四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組生物礁灘相氣藏受到了國(guó)內(nèi)外石油地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注，并相繼發(fā)現(xiàn)了普光、元壩等大型氣田[1]，在一定程度上提高了我國(guó)的能源保障水平。前人的研究大多集中在成巖作用過(guò)程、巖石學(xué)分析、地球化學(xué)特征、儲(chǔ)層發(fā)育主控因素和天然氣富集等方面[2-10]，而對(duì)于飛仙關(guān)組層序地層和沉積體系等方面的研究相對(duì)較少。本文綜合區(qū)內(nèi)最新鉆井資料和測(cè)試結(jié)果，在高精度層序地層分析的基礎(chǔ)上，深入開(kāi)展建南地區(qū)飛仙關(guān)組三段生物礁灘相沉積體系發(fā)育特征研究，精細(xì)刻畫各體系域及準(zhǔn)層序組的沉積特征和演化規(guī)律，以期為鄂西—渝東地區(qū)飛仙關(guān)組礁灘體有利區(qū)帶劃分和儲(chǔ)層優(yōu)選提供地質(zhì)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂西—渝東地區(qū)位于重慶市東北部和湖北省西部地區(qū)，區(qū)域構(gòu)造位置位于四川盆地川東褶皺帶東部，其東、西分別與齊岳山背斜帶和方斗山背斜帶相接[3-5](圖1)。區(qū)域構(gòu)造面貌受基底、古構(gòu)造演化及介質(zhì)條件和邊界條件等多方面制約，構(gòu)造演化經(jīng)歷了澄江—加里東期的斜坡形成階段、海西—印支期的斜坡繼承發(fā)展階段和燕山—喜馬拉雅期的構(gòu)造變形階段。在SE—NW向強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力作用下，形成一系列以NE—SW向?yàn)橹鞯鸟薨櫤蛿嗔裑6-8]。鄂西—渝東地區(qū)沉積蓋層自燕山期寧鎮(zhèn)運(yùn)動(dòng)至喜馬拉雅期發(fā)生了全面褶皺變形，構(gòu)造變形形成“侏羅山式”褶皺。

區(qū)內(nèi)地層發(fā)育比較齊全，在沉積過(guò)程中發(fā)生多次海進(jìn)和海退，縱向上具有多旋回的特點(diǎn)[11-13]。飛仙關(guān)組沉積前，中上揚(yáng)子區(qū)古地理面貌基本繼承了長(zhǎng)興期地勢(shì)西高東低的格局。早三疊世早期，海水自四川盆地由北向南侵入，通過(guò)飛一、二段沉積期填平補(bǔ)齊作用，中上揚(yáng)子區(qū)沉積整體變淺，演變?yōu)橐蕴妓猁}巖臺(tái)地為主的沉積格局，四川盆地仍然維持西高東低地勢(shì)，自西向東依次發(fā)育沖積平原、局限臺(tái)地、開(kāi)闊臺(tái)地、臺(tái)緣淺灘、臺(tái)緣斜坡和陸棚等沉積相單元。鄂西—渝東區(qū)飛仙關(guān)組厚度340～450 m，縱向上可分為4個(gè)巖性段(圖2)：飛一段底部以深灰色頁(yè)巖夾薄層狀灰?guī)r為主；飛二段為泥質(zhì)條帶灰?guī)r、巖性全區(qū)相似；飛三段為灰色泥晶灰?guī)r與砂屑、鮞?；?guī)r，全區(qū)厚度較穩(wěn)定，以發(fā)育亮晶鮞?；?guī)r為特征，儲(chǔ)層發(fā)育；飛四段厚度較小，以發(fā)育紫紅色泥頁(yè)巖及白云巖為特征，全區(qū)穩(wěn)定，構(gòu)成區(qū)域性封蓋層。

2 層序地層劃分及沉積特征

2.1 層序界面識(shí)別

按CROSS的高分辨率成因?qū)有虻貙幽Ｊ綖橹笇?dǎo)，結(jié)合單井及野外露頭資料，對(duì)飛仙關(guān)組進(jìn)行層序地層劃分和體系域識(shí)別。層序界面SB1為長(zhǎng)興組與飛仙關(guān)組之間的巖性巖相轉(zhuǎn)換面，為Ⅱ類層序界面，構(gòu)成Ⅱ類層序(圖2)。飛仙關(guān)組劃分為2個(gè)Ⅲ級(jí)層序，其中SQ1由飛一段和飛二段組成，SQ2由飛三段和飛四段構(gòu)成。

鄂西—渝東碳酸鹽巖沉積區(qū)中的長(zhǎng)興組礁相沉積區(qū)，SB1之下為細(xì)粉晶白云巖，界面之上為含泥灰?guī)r；而在長(zhǎng)興組非礁相沉積區(qū)，界面之下為含生屑灰?guī)r，界面之上為泥頁(yè)巖。層序界面SB2為飛仙關(guān)組二段與飛仙關(guān)組三段之間的巖性突變面，為泥晶灰?guī)r接觸，一般可以按顏色或結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，界面之下顏色相對(duì)較淺，以塊狀或者厚層狀為主；界面之上顏色相對(duì)較深，以中薄層狀為主，反映了飛仙關(guān)組二段晚期海平面下降、飛仙關(guān)組三段早期海平面相對(duì)上升的沉積旋回。鄂西—渝東區(qū)馬良—太運(yùn)—魚池壩一帶，SB2層序界面之下為飛仙關(guān)組二段顆?；?guī)r，界面之上為飛仙關(guān)組三段泥晶灰?guī)r。層序界面SB3為飛仙關(guān)組與嘉陵江組之間接觸界面，界面上下的巖性特征存在明顯的差異。在鄂西—渝東區(qū)(豐都回龍場(chǎng))，該層序界面之下為飛仙關(guān)組四段紫紅色泥巖，界面之上為灰色中薄層狀泥晶灰?guī)r，這類界面在石柱復(fù)向斜鉆井剖面及野外剖面均可以見(jiàn)到；在鄂西—渝東區(qū)靠東側(cè)(利川核桃園)，該層序界面之下飛仙關(guān)組四段巖性變?yōu)榛疑自茙r或灰質(zhì)云巖，界面之上為嘉陵江組石灰?guī)r。

2.2 飛仙關(guān)組層序地層格架

飛三段下部為開(kāi)闊臺(tái)地相灘間亞相的灰色泥晶灰?guī)r沉積，構(gòu)成了海侵體系域；飛三段上部與飛四段為開(kāi)闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地和蒸發(fā)臺(tái)地相沉積，構(gòu)成層序的高位體系域。開(kāi)闊臺(tái)地相之鮞粒灘亞相為灰色中層狀亮晶鮞?；?guī)r，局限臺(tái)地相之潮坪亞相為灰紫色泥晶泥質(zhì)灰?guī)r，蒸發(fā)臺(tái)地相的蒸發(fā)坪亞相為淺灰色泥晶云巖。本次研究的層序飛三段鮞粒灘亞相儲(chǔ)層發(fā)育，是鄂西—渝東區(qū)主要的目的層。

以鉆井資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地震剖面，以井—震結(jié)合方式建立了研究區(qū)內(nèi)飛仙關(guān)組礁灘相地震層序格架剖面(圖3)。從格架剖面可見(jiàn)，Ⅲ級(jí)層序格架SQ1由飛一、二段組成，底部層序界面為飛仙關(guān)組與長(zhǎng)興組之間分界面，為巖性巖相轉(zhuǎn)換Ⅱ類層序界面；飛一段組成海侵體系域，飛二段組成高位體系域。底部為局限臺(tái)地潟湖—潮坪沉積，剖面上具強(qiáng)振幅、連續(xù)、平行的反射特征；巖性為灰色、灰黃色泥頁(yè)巖。中上部為陸棚相沉積，具有弱振幅、空白反射特征；巖性為灰色薄層泥晶灰?guī)r及泥晶泥質(zhì)灰?guī)r。Ⅲ級(jí)層序格架SQ2，底部層序界面為飛二段與飛三段之間的分界面，屬巖性突變轉(zhuǎn)換Ⅱ類層序界面，由飛三、四段組成；海侵體系域由飛三段下部組成，高位體系域由飛三段上部及飛四段組成。海侵體系域在大范圍內(nèi)為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，具弱振幅及空白反射特征，以泥晶灰?guī)r為主。

2.3 飛三段層序地層與沉積相

鄂西—渝東區(qū)新店1井飛仙關(guān)組三段主體劃分為3個(gè)Ⅳ級(jí)層序(圖4)。Ⅳ級(jí)層序sq1對(duì)應(yīng)飛三段下部，巖性以灰色灰?guī)r為主，致密，不具備儲(chǔ)集能力。Ⅳ級(jí)層序sq2對(duì)應(yīng)飛三段中部，其中，外緩坡相的上斜坡亞相沉積，巖性為淺灰、灰色泥晶灰?guī)r，中緩坡相的暴露鮞粒灘，巖性為淺灰、灰色亮晶鮞粒、鮞?；屹|(zhì)白云巖、鮞粒白云巖夾泥晶灰?guī)r等。該層序形成一個(gè)向上變淺的沉積序列。Ⅳ級(jí)層序sq3對(duì)應(yīng)飛三段上部，其中，外緩坡相的上斜坡亞相沉積，巖性為淺灰色泥晶灰?guī)r；內(nèi)緩坡相的鮞粒灘及灘間亞相沉積，巖性為淺灰、灰色(泥)亮晶鮞粒、砂屑鮞?；?guī)r、鮞粒白云巖等。

圖3 鄂西—渝東地區(qū)過(guò)建南SW-NE向長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組地震層序地層格架Fig.3 SW-NE oriented seismic sequence stratigraphic framework of Changxing-Feixianguan formations in Jiannan, western Hubei-eastern Chongqing area

圖4 鄂西—渝東建南地區(qū)新店1井飛仙關(guān)組三段沉積相劃分Fig.4 Sedimentary facies division of third member of Feixianguan Formation in well Xindian 1, Jiannan, western Hubei-eastern Chongqing

3 飛仙關(guān)組三段沉積相特征

通過(guò)對(duì)建南及周緣地區(qū)飛仙關(guān)組三段典型剖面沉積相解剖及沉積特征分析，建立沉積模式，分析沉積演化特征，揭示沉積相平面展布規(guī)律，進(jìn)而通過(guò)相控儲(chǔ)層來(lái)預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。飛三段沉積時(shí)，研究區(qū)西高東低格局不變，通過(guò)持續(xù)的填平補(bǔ)齊作用，全區(qū)演變?yōu)橐蚤_(kāi)闊臺(tái)地為主體的沉積環(huán)境，沉積相主要由鮞粒灘、暴露鮞粒灘及灘間亞相組成；鮞粒灘以亮晶鮞?；?guī)r為主，暴露鮞粒灘以亮晶鮞粒白云巖為主。鄂西—渝東區(qū)的建南北高點(diǎn)及龍駒壩構(gòu)造發(fā)育鮞粒灘(圖5長(zhǎng)方形區(qū)域)，形成了優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。

飛仙關(guān)組三段沉積時(shí)，鄂西—渝東區(qū)主要發(fā)育的沉積相有內(nèi)緩坡、中緩坡和外緩坡相。內(nèi)緩坡相分布于飛三段頂部，巖性以泥晶灰?guī)r、(含)泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、(含)白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖等為主；潮汐層理廣泛發(fā)育，發(fā)育藻紋層和潮汐層理等沉積構(gòu)造(圖6a,b)，底部發(fā)育沖刷面。中緩坡相由鮞粒灘、暴露鮞粒灘、豆粒灘、生屑灘、砂屑灘和灘間亞相組成，巖性以亮晶鮞?；?guī)r等為主，發(fā)育亮晶鮞?；?guī)r(圖6c)、鮞粒云巖、砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r、非紋層純灰泥巖及砂屑灰泥巖等微相。

研究區(qū)內(nèi)飛三段中緩坡相較為發(fā)育，亮晶鮞?；?guī)r組成以鮞粒為主，含量60%～70%；粒間為顆粒支撐，亮晶膠結(jié)，含量30%～40%；亮晶鮞?；?guī)r微相中溶蝕作用較強(qiáng)，粒內(nèi)溶孔及鮞?？纵^發(fā)育，具備一定的儲(chǔ)集性。外緩坡相廣泛發(fā)育于飛仙關(guān)組三段，主要以灰色泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、含泥灰?guī)r及少量瘤狀灰?guī)r為主，主要發(fā)育有下斜坡、上斜坡及臺(tái)洼亞相沉積。泥質(zhì)灰?guī)r或含泥灰?guī)r有的呈非平直紋層狀，有的呈平直薄板狀。

圖5 鄂西—渝東地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)組三段沉積期沉積相展布Fig.5 Sedimentary facies distribution in western Hubei-eastern Chongqing when third member of Feixianguan Formation deposited

圖6 鄂西—渝東區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組巖石宏觀和微觀特征Fig.6 Macroscopic and microscopic rock characteristics of Feixianguan Formation in western Hubei-eastern Chongqing area

鄂西—渝東飛仙關(guān)組整體表現(xiàn)為向東傾斜的碳酸鹽巖緩坡，自西向東發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣淺灘、臺(tái)地邊緣斜坡及陸棚等沉積相單元。飛一段至飛二段建南地區(qū)為陸棚環(huán)境，以沉積灰色薄板狀泥晶灰?guī)r及泥晶泥質(zhì)灰?guī)r為主。飛三段沉積期，地勢(shì)西高東低，淺灘分布于中部地區(qū)，為中緩坡相沉積，發(fā)育灘間、鮞粒灘、暴露鮞粒灘等亞相(圖5)。其中灘間亞相屬開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)地勢(shì)相對(duì)低洼的地區(qū)，分布于研究區(qū)西部和東部的廣大區(qū)域內(nèi)，巖性以灰色中厚層狀泥晶泥質(zhì)灰?guī)r為主，發(fā)育水平層理及水平蟲跡，產(chǎn)瓣鰓化石。有利的沉積相控制有利巖石類型及儲(chǔ)層分布，鮞粒灘主要分布于研究區(qū)北部和南部，巖性以淺灰色厚層塊狀亮晶鮞?；?guī)r、亮晶鮞粒砂屑灰?guī)r為主。暴露鮞粒灘分布范圍較窄，南部以亮晶鮞粒砂屑白云巖為主。

4 結(jié)論

(1)鄂西—渝東區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組劃分為2個(gè)Ⅲ級(jí)層序，層序底界面為Ⅱ類層序界面，構(gòu)成Ⅱ類層序。飛一段與飛二段構(gòu)成SQ1，飛三段和飛四段構(gòu)成SQ2；飛三段又可劃分為3個(gè)Ⅳ級(jí)層序，sq1、sq2和sq3。

(2)鄂西—渝東區(qū)飛仙關(guān)組三段沉積相可劃分為內(nèi)緩坡、中緩坡及外緩坡相帶。內(nèi)緩坡相分為鮞粒灘及灘間亞相；中緩坡相可細(xì)分為鮞粒灘、暴露鮞粒灘、豆粒灘、生屑灘、砂屑灘和灘間等6個(gè)亞相，暴露鮞粒灘孔隙發(fā)育；外緩坡相可分為下斜坡、上斜坡及臺(tái)洼亞相。暴露鮞粒灘主要分布于建南地區(qū)的北部和南部，為儲(chǔ)層主要發(fā)育區(qū)。