川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系分布特征及其影響因素

朱彥先，何 生，何治亮，張殿偉，張樹林，孫自明，陶 澤

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室，武漢 430074；2.中國石油化工股份有限公司，北京 100728；3.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

據(jù)統(tǒng)計，世界上45%的天然氣和11%的石油探明儲量分布在含蒸發(fā)鹽盆地中，如墨西哥灣、波斯灣、北海、巴西東南沿海、非洲西部海域等[1-4]。在中國13個主要含油氣盆地中，四川盆地東部、塔里木盆地、渤海灣盆地和江漢盆地在與含膏鹽層系相關(guān)的油氣勘探領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)多個中、大型油氣田[5]。四川盆地東南部(川東南地區(qū))中—下寒武統(tǒng)膏巖層廣泛分布[6-8]，該區(qū)多口深層探井均鉆遇較大厚度的中—下寒武統(tǒng)膏巖層，巖性主要為石膏巖和膏質(zhì)白云巖。川東南地區(qū)為低陡褶皺構(gòu)造發(fā)育區(qū)，構(gòu)造變形機制較復(fù)雜，研究區(qū)面積較大，鉆遇中—下寒武統(tǒng)膏巖層鉆井少，地震測線相對稀疏，油氣勘探程度相對較低，可能是深層新的勘探領(lǐng)域。前人利用部分鉆井和地震資料，對川東南部分地區(qū)的中—下寒武統(tǒng)膏巖層厚度分布特征進行了研究[1，6，9]，研究表明，中—下寒武統(tǒng)膏巖層的分布特征與膏巖下油氣藏存在緊密聯(lián)系[9-14]。近年來隨著油氣勘探程度的提高，豐富了鉆井和地震資料，為進一步深化該區(qū)膏巖層系(龍王廟組—高臺組)分布研究提供了可能性。本文通過對新鉆井資料的膏巖層系巖性統(tǒng)計和地震剖面響應(yīng)分析，研究了川東南地區(qū)膏巖層系的巖性和縱向變化特征，通過井—震結(jié)合更詳細(xì)地刻畫了中—下寒武統(tǒng)膏巖層系的平面分布特征，并通過解釋低陡構(gòu)造帶不同構(gòu)造變形程度的膏巖層系構(gòu)造特征，分析了該區(qū)構(gòu)造擠壓作用對膏巖層系厚度和平面分布特征的影響。

1 地質(zhì)概況

川東南地區(qū)即四川盆地東南部，北起北碚，西至榮昌—宜賓地區(qū)，南至長寧—古藺地區(qū)，東達重慶—綦江地區(qū)；構(gòu)造位置為夾持在華鎣山斷裂與齊岳山斷裂之間的川南低陡褶皺帶，其北側(cè)為川中隆起帶和川東高陡褶皺帶，南側(cè)為黔北斷褶帶，東側(cè)為湘鄂西褶皺帶(圖1)。四川盆地東南部構(gòu)造樣式以隔擋式褶皺為主，整體表現(xiàn)為一系列緊閉背斜和寬緩向斜相間排列，其中背斜核部普遍出露上三疊統(tǒng)須家河組，向斜核部出露中—上侏羅統(tǒng)沙溪廟組和蓬萊組[15]。四川盆地東南部華鎣山斷裂和齊岳山斷裂為對傾狀同沉積斷裂[16]，華鎣山斷裂傾向為南東向，齊岳山斷裂傾向為北西向。川東南地區(qū)主要分為永川帚狀斷褶帶、華鎣山南斷褶帶和瀘州—赤水構(gòu)造疊加帶。永川帚狀斷褶帶構(gòu)造變形強，背斜傾角大，整體上呈帚狀分布，走向多為北東—南西向，多發(fā)育大斷距逆斷層，斷層和背斜走向一致；華鎣山南斷褶帶地區(qū)背斜傾角較大，走向主要為北東—南西向，斷層多，斷層走向不一致；瀘州—赤水構(gòu)造疊加帶中構(gòu)造變形相對較弱，背斜傾角相對平緩，多條背斜走向近北西—南東向，少數(shù)背斜近東—西向，發(fā)育小斷距逆斷層。低陡褶皺帶多于燕山中—晚期形成，喜馬拉雅期川東南低陡褶皺帶得到了不同程度的強化[17-20]。加里東期川東南呈現(xiàn)“兩隆夾一凹”古地貌，“兩隆”為華鎣山斷裂西側(cè)低隆和齊岳山斷裂東側(cè)低隆，“一凹”位于兩斷裂帶之間，該構(gòu)造—沉積格局為中—下寒武統(tǒng)膏巖層系沉積創(chuàng)造了有利條件[21]。四川盆地下組合為上震旦統(tǒng)—上志留統(tǒng)，進一步被細(xì)分為3套生儲蓋組合，自下而上巖性地層單位見圖2，中—下寒武統(tǒng)膏巖層系主要為龍王廟組—高臺組，洗象池群底部僅在局部地區(qū)發(fā)育膏質(zhì)白云巖或膏質(zhì)粉砂巖薄夾層。

圖1 川東南地區(qū)構(gòu)造綱要及井位、二維地震剖面位置Fig.1 Structure outline map of southeastern Sichuan Basin and location of wells and seismic sections

2 中—下寒武統(tǒng)膏巖層系巖性特征

2.1 鉆井資料巖性統(tǒng)計

前人研究表明，四川盆地中—下寒武統(tǒng)膏巖層系主要分布在盆地東、南部，華鎣山斷裂西側(cè)低隆與齊岳山斷裂東側(cè)低隆之間，川東與川南鄰區(qū)鉆井亦鉆遇較薄的膏巖層系[5，10]。川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)龍王廟組和高臺組為膏巖層系，廣泛發(fā)育石膏巖(膏鹽巖)，主要由海水蒸發(fā)濃縮后的高鹽度鹵水累積沉淀形成，也有一些陸相碎屑沉積物的易溶鹽類貢獻[22-23]。研究區(qū)內(nèi)鉆遇龍王廟組和高臺組膏巖層系的鉆井有陽深2井、陽1井、丁山1井、林1井、座3井(臨近研究區(qū))等5口鉆井，研究所需的鄰區(qū)鉆遇膏巖層系的鉆井有太和1井、合探1井、合12井、荷深1井、自深1井和塔探1井等6口鉆井。

膏巖層系中的鹽類以硫酸鹽類沉積為主，鹵化物類含量很少，偶見石鹽沉積，鉀鹽和雜鹵石沉積物罕見。根據(jù)川東南及鄰區(qū)多口井鉆遇中—下寒武統(tǒng)膏巖層系的巖性統(tǒng)計，將膏巖層系中與膏鹽和含膏有關(guān)的巖性劃分為2大類(石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類)和6小類(石膏巖、白云質(zhì)石膏巖、膏質(zhì)白云巖、含膏白云巖、含膏石鹽巖和膏質(zhì)砂(泥)巖)(表1)。石膏巖沉積的顏色主要呈淺紅色；石膏常與白云巖相伴生，形成白云質(zhì)石膏巖、膏質(zhì)白云巖和含膏白云巖，顏色主要呈淺紅色、白色、灰色等；偶見石膏與石鹽和砂(泥)巖相伴生，形成含膏石鹽巖和膏質(zhì)砂(泥)巖，顏色主要呈白色和灰白色。

圖2 川東南地區(qū)下組合地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of lower assemblagein southeastern Sichuan Basin

表1 川東南及鄰區(qū)中—下寒武統(tǒng)石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類巖性統(tǒng)計Table 1 Lithologies of Middle-Lower Cambrian gypsum rocks, gypsiferous and gypsum-bearing rocks in southeastern Sichuan Basin and its periphery

由表1可知，川東南地區(qū)和鄰區(qū)鉆遇中—下寒武統(tǒng)龍王廟組和高臺組石膏巖的單層厚度介于0.5～44 m，累計厚度介于7～97 m；石膏巖巖性致密，多為塊狀，主要由石膏和硬石膏組成，可見玉髓、黃鐵礦等，石膏具結(jié)晶結(jié)構(gòu)，可見韻律條帶[24]；川東南地區(qū)和鄰區(qū)白云質(zhì)石膏巖發(fā)育厚度小，在陽1井、太和1井、荷深1井和塔探1井見有少量的白云質(zhì)石膏巖，層數(shù)為2～4層，陽1井累計厚度最大，僅為17 m；膏質(zhì)白云巖相對最發(fā)育，陽深2井、陽1井、丁山1井、林1井、座3井、太和1井、合12井、自深1井和塔探1井等均鉆遇膏質(zhì)白云巖，單層厚度介于0.8～32 m，累計厚度介于1～129.5 m；含膏白云巖在研究區(qū)鉆井中少見，在陽深2井、陽1井、丁山1井和太和1井見1～5層，單層厚度介于1～6 m；含膏石鹽巖僅在塔探1井發(fā)育1層，厚度11 m；膏質(zhì)砂(泥)巖類僅在陽深2井和太和1井發(fā)現(xiàn)1～2層，單層厚度為1 m。

由于早—中寒武世川東南與川東地區(qū)古地貌為“兩隆夾一凹”，陽深2井、陽1井、丁山1井、林1井、座3井和太和1井位于凹陷內(nèi)，其龍王廟組—高臺組石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度占地層厚度的19.53%～28.95%；而合探1井、合12井、荷深1井、自深1井、塔探1井位于近凹陷外側(cè)，其龍王廟組—高臺組石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度占地層厚度的百分比減少至1.75%～18.64%；對比發(fā)現(xiàn)，凹陷內(nèi)鉆井的龍王廟組—高臺組石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度占地層厚度的百分比明顯大于凹陷外側(cè)鉆井(圖3)。川東南地區(qū)龍王廟組—高臺組膏巖層系中非石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類的主要巖性為白云巖和相對較少的灰?guī)r及碎屑巖。

2.2 膏巖層系縱向分布特征

川東南地區(qū)寒武紀(jì)主要有2個膏巖層系發(fā)育期，即早寒武世龍王廟組沉積期和中寒武世高臺組沉積期，晚寒武世洗象池群沉積期僅發(fā)育很少的含膏巖層。根據(jù)錄井巖性統(tǒng)計繪制的川東南地區(qū)連井剖面(圖4)顯示，龍王廟組為一套海相含膏碳酸鹽巖層系，巖性主要為白云巖，夾有石膏巖、白云質(zhì)石膏巖和相對較少的石灰?guī)r及砂泥巖；白云巖包括膏質(zhì)白云巖、含膏白云巖、砂質(zhì)白云巖、泥質(zhì)與含泥白云巖和灰質(zhì)白云巖，其中膏質(zhì)白云巖相對較發(fā)育；連井剖面顯示龍王廟組石膏巖類地層在座3井、陽深2井、陽1井、林1井和丁山1井均較發(fā)育，常見于龍王廟組中上部，累計厚度占龍王廟組地層厚度的11.36%～40.28%，從座3井至丁山1井，龍王廟組石膏巖類地層累計厚度逐漸減小；石灰?guī)r在龍王廟組均有發(fā)育，座3井、陽深2井、林1井、丁山1井石灰?guī)r夾層很少，陽1井石灰?guī)r層相對較發(fā)育。高臺組也是一套海相含膏碳酸鹽巖層系，巖性主要為白云巖、石膏巖、砂泥巖和石灰?guī)r；白云巖包括膏質(zhì)白云巖、含膏白云巖、砂質(zhì)白云巖和泥質(zhì)白云巖，其中膏質(zhì)白云巖相對較發(fā)育，高臺組上部、中部和下部均發(fā)育膏質(zhì)白云巖；石膏巖在座3井、陽1井和丁山1井高臺組均有發(fā)育，分布于高臺組上、中和下部；連井剖面中高臺組石膏巖類地層累計厚度占高臺組地層厚度的11.18%～35.61%。砂巖在座3井、陽深2井、陽1井、林1井和丁山1井高臺組均有發(fā)育，座3井和陽深2井高臺組砂巖累計厚度相對較大，陽1井、林1井和丁山1井高臺組砂巖厚度很小。另外，洗象池群僅在陽深2井和陽1井見膏質(zhì)白云巖和膏質(zhì)粉砂巖薄夾層。

圖4顯示川東南地區(qū)寒武系石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類常見于龍王廟組中上部、高臺組和洗象池群底部，沉積相自下而上為蒸發(fā)潟湖與蒸發(fā)潮坪相、蒸發(fā)混積局限臺地相和蒸發(fā)局限臺地相沉積[10]。川東南地區(qū)龍王廟組—高臺組海相含膏碳酸鹽巖層系中的石膏巖和白云質(zhì)石膏巖常與白云巖互層，連井剖面(圖4)中鉆井井位多位于背斜構(gòu)造高部位，參考二維地震剖面解釋，背斜高部位鉆井剖面中石膏巖和白云質(zhì)石膏巖相對于向斜構(gòu)造部位偏厚，這是由于在構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下，石膏巖層和白云質(zhì)石膏巖層向背斜構(gòu)造軸部流動導(dǎo)致的。

圖3 川東南地區(qū)及鄰區(qū)典型井位龍王廟組—高臺組石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度占地層厚度的百分比Fig.3 Percentage histogram of accumulated thickness of gypsum rocks, gypsiferous and gypsum-bearing rocksin Longwangmiao-Gaotai formations in typical wells in southeastern Sichuan Basin and its periphery

圖4 川東南地區(qū)典型鉆井龍王廟組—高臺組地層及膏巖層縱向分布特征Fig.4 Vertical distribution of Longwangmiao-Gaotai formations and gypsum rock layers in typical wells in southeastern Sichuan Basin

3 膏巖層系測井和地震響應(yīng)特征

3.1 膏巖層系測井響應(yīng)特征

川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系中的石膏巖層和膏質(zhì)白云巖層的測井響應(yīng)特征為(圖5)：石膏巖層自然伽馬值低(21.73～96.44 API，平均值54.57 API)，中子孔隙度低(0.19%～9.27%，平均值5.51%)，聲波時差小(48.24～56.61 μs/ft，平均值51.69μs/ft)，密度大(2.533～2.995g/cm3，平均值2.76 g/cm3)，電阻率高(約9 111·m)，上述石膏巖層測井曲線整體表現(xiàn)為“三低兩高”。巖石電阻率(RT)和沖洗帶電阻率(RXO)差值極小,且幅度較一致，這是由于石膏巖性致密，孔隙度低，滲透性差，泥漿未侵入或侵入量少導(dǎo)致的；微電極測井?dāng)?shù)據(jù)中微梯度電阻率(RLML)和微電位電阻率(RNML)幅度低，差值很小或接近零，這是由于石膏巖井壁易垮塌，井徑擴大，微電極系的極板懸空，導(dǎo)致微梯度電阻率(RLML)和微電位電阻率(RNML)均為泥漿電阻率。膏質(zhì)白云巖層自然伽馬值較低(39.5～123.43 API，平均值73.66 API)，中子孔隙度較低(4.30%～11.19%，平均值7.79%)，聲波時差低(47.39～54.79μs/ft，平均值50.24 μs/ft)，密度大(2.628～2.907 g/cm3，平均值2.78 g/cm3)，略大于石膏巖密度，電阻率較高(約7 602·m)，相對小于石膏巖層電阻率，上述膏質(zhì)白云巖測井曲線整體也表現(xiàn)為“三低兩高”。巖石電阻率(RT)和沖洗帶電阻率(RXO)有差值，這是由于膏質(zhì)白云巖層相對于石膏巖層物性較好，孔隙度和滲透率相對較大，泥漿有所侵入原狀地層所致；微電極測井中微梯度電阻率(RLML)和微電位電阻率(RNML)有差值、偶見低幅度，但低的視電阻率測井曲線井段短。

圖5 川東南地區(qū)陽1井中寒武統(tǒng)高臺組膏巖層系中石膏巖層和膏質(zhì)白云巖層測井響應(yīng)特征Fig.5 Logging response characteristics of gypsum rock layers and gypsiferous dolomite layersin Middle Cambrian Gaotai Formation in well Yang 1, southeastern Sichuan Basin

3.2 膏巖層系地震識別特征

林1井中—下寒武統(tǒng)含膏地層在井徑規(guī)則的條件下，測井響應(yīng)表現(xiàn)為低自然伽馬、低聲波時差、高密度和高電阻率，符合中—下寒武統(tǒng)膏巖層系測井響應(yīng)特征。圖6為林1井中—下寒武統(tǒng)膏巖層系測井響應(yīng)特征與二維地震剖面的響應(yīng)特征對比，將測井資料與地震資料相結(jié)合，可大體確定過林1井的二維地震剖面中—下寒武統(tǒng)膏巖層系的地震響應(yīng)特征。中—下寒武統(tǒng)膏巖層系頂、底界地震反射界面分別是與上寒武統(tǒng)白云巖和下寒武統(tǒng)砂(泥)巖之間的巖性波阻抗反射界面對應(yīng)，其頂界面具有反射振幅強、連續(xù)性好和橫向波峰特征穩(wěn)定的特點；其底界面在較小厚度膏巖層系處，底部反射界面振幅強且連續(xù)性好；在較大厚度膏巖層系處，底界面反射特征振幅相對較弱，這是由于中—下寒武統(tǒng)膏巖層系埋深大，隨著地震波能量的衰減和厚層膏巖層系對地震波能量的吸收，較大厚度膏巖層系處底界面反射地震波能量減弱。中—下寒武統(tǒng)膏巖層系中巖性變化大，石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類與碳酸鹽巖和砂(泥)巖呈互層沉積。關(guān)于膏巖層系內(nèi)部反射特征，根據(jù)川東南膏巖層系的變形程度，可將研究區(qū)膏巖層系構(gòu)造變形分為3種類型：弱變形、揉皺和背斜(底辟)。僅少數(shù)寬緩向斜下部發(fā)育弱變形的膏巖層系，表現(xiàn)為一組振幅大、連續(xù)性強的平行反射波阻特征。揉皺構(gòu)造變形膏巖層系的地震識別特征為：(1)薄層膏巖層系頂、底界同相軸振幅大但不平行；(2)厚度較大的膏巖層系揉皺構(gòu)造內(nèi)部見雜亂反射。在膏巖層系加厚的背斜構(gòu)造處，常見強振幅、不連續(xù)的反射特征，同相軸較為雜亂，背斜構(gòu)造內(nèi)可見弱振幅空白反射。

圖6 川東南地區(qū)林1井中—下寒武統(tǒng)膏巖層系地震響應(yīng)特征剖面位置見圖1A—A’。Fig.6 Seismic response of Middle-Lower Cambrian gypsum rock layer system in well Lin 1, southeastern Sichuan Basin

4 膏巖層系平面分布特征及影響因素

川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)龍王廟組—高臺組膏巖層系主要分布在華鎣山斷裂東側(cè)與齊岳山斷裂西側(cè)的凹陷區(qū)域，利用研究區(qū)內(nèi)27條二維地震測線(總長度約1 900 km，分布見圖1)，通過解釋龍王廟組—高臺組膏巖層系的頂、底地震反射界面及厚度，采用該區(qū)鉆井統(tǒng)計數(shù)據(jù)的膏巖層系厚度作為約束，預(yù)測川東南地區(qū)龍王廟組—高臺組(膏巖層系)地層厚度，并繪制分布圖(圖7)。圖3顯示凹陷內(nèi)鉆遇的龍王廟組—高臺組石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度占地層厚度的百分比(19.53%～28.95%)明顯大于凹陷外側(cè)鉆井(1.75%～18.64%)，且膏巖層系厚度與石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度有正相關(guān)性，據(jù)此可大體解釋川東南地區(qū)石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類累計厚度。

4.1 膏巖層系平面分布特征

川東南中—下寒武統(tǒng)膏巖層系平面上連續(xù)發(fā)育但厚度變化大(100～1 100 m)，重慶—涪陵地區(qū)(500～1 100 m)、北碚地區(qū)(500～800 m)和長寧地區(qū)(500～800 m)膏巖層系厚度大。鉆井資料統(tǒng)計顯示：最厚處位于太和1井北東側(cè)(約1 100 m)，塔探1井—林1井—丁山1井膏巖層系厚度較厚(300～400 m)，合探1井—荷深1井—自深1井膏巖層系厚度較薄(200～300 m)。川東南研究區(qū)內(nèi)石膏巖類和膏質(zhì)及含膏巖類主要聚集在涪陵、重慶東部、北碚和長寧地區(qū)。涪陵地區(qū)膏巖層系為丘狀，沿北東向分布，主要發(fā)育在方斗山背斜南西段，沿北西和南東方向逐漸減?。恢貞c東部地區(qū)膏巖層系為長條狀，走向近北北東—南南西向；北碚地區(qū)膏巖層系為弧狀，整體走向近南北向。長寧地區(qū)膏巖層系為似紡錘狀，近東西向分布，由西向東厚度逐漸減薄(圖7)。此外，永川地區(qū)膏巖層系為似槽狀，東西兩側(cè)背斜軸部膏巖層系較厚(500～600 m)，向斜核部膏鹽層系較薄(200～300 m)。從分布厚度和連續(xù)性看，川東南中—下寒武統(tǒng)膏巖層系發(fā)育較好，整體上具有分布較廣、發(fā)育連續(xù)、累計厚度變化大的特點。

4.2 膏巖層系巖性對其平面分布連續(xù)性的影響

川東南地區(qū)龍王廟組—高臺組主要為白云巖與石膏巖和膏質(zhì)白云巖的互層沉積[10]。石膏巖塑性系數(shù)為2.003～2.170，是泥巖的1.53倍，但比石鹽巖的塑性差；白云巖性脆，硬度大。研究區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系中石膏巖和膏質(zhì)白云巖相對較發(fā)育，但白云巖厚度大，因此與純石膏巖或純石鹽巖相比，該套膏巖層系表現(xiàn)出流動性偏弱，在擠壓構(gòu)造作用下流動變形不強，主要發(fā)育揉皺、背斜等低幅度膏巖構(gòu)造(圖8)。未見刺穿性膏巖底辟和膏巖墻等高幅度膏巖構(gòu)造，膏巖背斜之間多以薄膏巖層連接，膏巖焊接發(fā)育少；膏巖焊接是指由于膏巖層塑性流動抽空而造成原來被膏巖層分隔的上、下地層相互疊置在一起，這也說明川東南中—下寒武統(tǒng)膏巖層系連續(xù)性較好(圖8)。

圖7 川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系厚度分布Fig.7 Thickness of Middle-Lower Cambrian gypsum rock layer system in southeastern Sichuan Basin

4.3 構(gòu)造變形程度對膏巖層系厚度分布的影響

膏巖層系體積模量小，具有塑性，伸展、差異負(fù)荷、浮力、熱對流、重力擴張和擠壓等作用都能導(dǎo)致膏巖層系變形[25]。川東南地區(qū)沉積蓋層的擠壓構(gòu)造變形主要發(fā)生在燕山期—喜馬拉雅期[17-20]。圖8顯示，地震測線橫穿多個低陡構(gòu)造帶，地震剖面解釋結(jié)果表明，自西向東，古佛山背斜構(gòu)造變形相對較強，核部缺失自流井組，發(fā)育擠出構(gòu)造；九洞坪、壇子壩、李子壩、白鹿坪、梁董廟、石龍峽和東溪等背斜構(gòu)造變形相對較弱，發(fā)育低陡褶皺帶。研究區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系上覆地層厚度4 600～6 700 m，遠(yuǎn)大于膏巖層系厚度，膏巖層系承受巨大的上覆巖層負(fù)荷。在構(gòu)造擠壓和上覆巖層負(fù)荷作用下，膏巖層系中主要是石膏巖類地層向背斜核部流動，形成揉皺、膏巖背斜和膏巖巖枕等構(gòu)造，造成膏巖層系在背斜核部明顯加厚，而在背斜翼部減薄。川東南地區(qū)向斜寬緩，向斜內(nèi)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系多為薄層膏巖層系。而較厚的膏巖層系平面分布范圍與背斜展布有關(guān)，即沿背斜走向膏巖層系厚度較大，與川東南低陡構(gòu)造帶走向基本保持一致，其中古佛山背斜范圍膏巖層系增厚最為明顯，圖8所標(biāo)注的低陡構(gòu)造帶中古佛山背斜的變形相對最強，膏巖層系流動變形程度相對較強。膏巖層系在構(gòu)造變形程度不同的低陡構(gòu)造帶內(nèi)相對厚度變化不同，在構(gòu)造變形較強的低陡構(gòu)造帶的背斜范圍尤其是背斜軸部，膏巖層系增厚明顯；在構(gòu)造變形較弱的低陡構(gòu)造帶的背斜范圍，膏巖層系增厚較小。

4.4 膏巖層系分布與油氣保存條件

膏鹽巖蓋層本身物性和可塑性極差，對油氣封閉能力極強，因此被認(rèn)為是含油氣盆中的優(yōu)質(zhì)蓋層。川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)龍王廟組和高臺組膏巖層系可作為下組合中組合Ⅰ的區(qū)域蓋層，組合Ⅰ中的儲層是燈影組，燈影組之下是震旦系陡山沱組烴源巖，燈影組之上為下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖，三者形成生儲蓋組合Ⅰ，兩套烴源巖的熱演化生烴過程在海西期和印支期為生烴高峰[26]；組合Ⅰ經(jīng)歷了漫長的多期成藏和構(gòu)造變形及改造的演化過程，在志留紀(jì)至早—中侏羅世古油藏形成、深埋、原油熱裂解成氣、調(diào)整形成古氣藏的過程中，中—下寒武統(tǒng)膏巖層系可能是阻止油氣向上逸散的重要保存條件；燕山中—晚期川東南地區(qū)遭受構(gòu)造擠壓作用，形成一系列低陡背斜和斷裂構(gòu)造，喜馬拉雅期發(fā)生構(gòu)造疊加改造；燕山期—喜馬拉雅期褶皺和斷裂構(gòu)造作用、構(gòu)造抬升和地層剝蝕的演化過程以及龍王廟組—高臺組膏巖層系發(fā)育特征，對已形成古氣藏的改造、調(diào)整、散失和再次成藏保存具有重要的影響；因此，作為區(qū)域蓋層的中—下寒武統(tǒng)膏巖層系成為保存條件研究的一個關(guān)鍵因素，川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系的分布和厚度則是下組合中組合Ⅰ油氣勘探目標(biāo)評價的重要指標(biāo)。從圖7可看出，川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系發(fā)育厚度介于300～700 m，且連續(xù)分布，可能說明研究區(qū)膏巖層系之下的組合Ⅰ中氣藏的區(qū)域保存條件較好；圖中膏巖層系在低陡背斜的軸部相對加厚，北碚、永川和赤水以南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系厚度大于400 m，分布面積較大及厚度分布較穩(wěn)定；長寧地區(qū)背斜軸部膏鹽層系厚度可達700～800 m；所以，北碚、永川、赤水以南和長寧等地區(qū)下組合組合Ⅰ中的構(gòu)造圈閉可能具有良好的區(qū)域保存條件，可作為有利的氣藏勘探目標(biāo)進一步開展成藏條件評價。

圖8 川東南中—下寒武統(tǒng)膏巖層系厚度與低陡構(gòu)造帶分布關(guān)系Fig.8 3D configuration between thickness of Middle-Lower Cambrian gypsumrock layer system and low-steep folds the southeastern Sichuan Basin

5 結(jié)論

結(jié)合鉆井資料和二維地震剖面，研究了川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系巖性特征、縱向發(fā)育和平面分布特征及其影響因素。川東南中—下寒武統(tǒng)膏巖層系整體上具有巖性多樣、埋藏深、分布廣、發(fā)育連續(xù)和厚度變化大的特點。膏巖層系厚度分布與構(gòu)造變形程度具有相關(guān)性，主要結(jié)論如下：

(1)川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系中與膏鹽和含膏相關(guān)的巖性主要有石膏巖、白云質(zhì)石膏巖、膏質(zhì)白云巖、含膏白云巖，含膏石鹽巖和膏質(zhì)砂(泥)巖較為少見。膏巖層系縱向上巖性組合和單層厚度變化大，與碳酸鹽巖和少量砂(泥)巖呈互層沉積。

(2)川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系平面上分布廣，但厚度變化較大。主要分布于華鎣山斷裂東側(cè)和齊岳山斷裂西側(cè)的凹陷，其中重慶—涪陵、北碚和長寧地區(qū)膏巖層系厚度大，最厚處位于太和1井北東側(cè)。

(3)川東南地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏巖層系中多發(fā)育低幅度膏巖構(gòu)造，未見刺穿性底辟和膏巖墻等高幅度構(gòu)造，膏巖背斜之間多以薄膏巖層系連接，膏巖焊接發(fā)育少，膏巖層系分布連續(xù)性較好。

(4)在構(gòu)造擠壓和上覆巖層負(fù)荷作用下，川東南低陡構(gòu)造帶中—下寒武統(tǒng)石膏巖類巖層常常向背斜核部流動，造成膏巖層系在背斜軸部明顯加厚，揉皺和底辟等伴生構(gòu)造發(fā)育，相應(yīng)的膏巖層系厚度平面變化與低陡構(gòu)造帶的構(gòu)造變形部位有相關(guān)性，沿低陡構(gòu)造帶的走向膏巖層系厚度在背斜部位一般加厚，在向斜部位減薄較明顯。膏巖層系在構(gòu)造變形程度不同的低陡帶的相對厚度變化不同，在構(gòu)造變形較強的低陡帶，膏巖層系增厚較大；在構(gòu)造變形較弱的低陡帶，膏巖層系增厚較小。