四川盆地中二疊世巖相古地理及其油氣地質(zhì)意義

彭金寧，杜崇嬌，李龍龍，蔣小瓊，潘文蕾，陸永德，羅開平

中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126

作為四川盆地重要的勘探層系之一，中二疊統(tǒng)的油氣勘探開發(fā)工作一直備受重視。近期中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組陸續(xù)取得較大勘探進(jìn)展，展現(xiàn)出很大的勘探潛力[1-2]。中二疊統(tǒng)深層海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層以灘相白云巖、巖溶和熱液白云巖儲(chǔ)層為主[3-5]，這幾類儲(chǔ)層或多或少都受控于巖相古地理。因此，四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組沉積期巖相古地理研究，是四川盆地二疊系油氣勘探工作的重要內(nèi)容。但四川盆地中二疊世構(gòu)造—沉積分異明顯，導(dǎo)致了油氣成藏規(guī)律的復(fù)雜性，而層序巖相古地理的重建對(duì)認(rèn)識(shí)構(gòu)造—沉積演化、沉積建造和油氣勘探具有重要意義。

目前針對(duì)四川盆地中二疊世巖相古地理研究，主要有碳酸鹽巖臺(tái)地沉積[6-12]，碳酸鹽巖緩坡沉積[13-17]，盆地西緣碳酸鹽巖臺(tái)地、中東部緩坡沉積[18-19]，棲霞組為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積、茅口組為碳酸鹽巖緩坡沉積[20-21]等四種認(rèn)識(shí)。造成這種認(rèn)識(shí)差異的原因可能與棲霞—茅口期四川盆地所處的特殊構(gòu)造背景有關(guān)。中二疊世四川盆地整體上處于緩坡向鑲邊臺(tái)地的過渡轉(zhuǎn)化，盆地內(nèi)部具有非常明顯的沉積分異作用，相帶的展布差異明顯，用單一的標(biāo)準(zhǔn)相帶模式是否能完全合理解釋整個(gè)盆地的沉積體系及其演化，還需進(jìn)一步探討。

本文在厘清沉積充填規(guī)律基礎(chǔ)上，以三級(jí)層序作為最小單元，系統(tǒng)進(jìn)行了中二疊世巖相古地理研究，不僅對(duì)四川盆地巖相古地理演化和油氣要素預(yù)測(cè)起到良好的支撐作用，也為二疊系重點(diǎn)層系、重點(diǎn)區(qū)塊評(píng)價(jià)及天然氣的勘探突破與展開提供了宏觀框架。

1 中二疊世巖相古地理特征

1.1 層序地層劃分

本文基于露頭、鉆井、宏微觀巖石學(xué)及測(cè)井資料，整體把握四川盆地中二疊統(tǒng)各組、段地層發(fā)育特征，識(shí)別不同地區(qū)層序界面和沉積旋回，建立三級(jí)層序和巖性段、亞段之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。自下而上將研究區(qū)棲霞組二分為棲一段(P2q1)和棲二段(P2q2)，茅口組四分為茅一段(P2m1)、茅二段(P2m2)、茅三段(P2m3)和茅四段(P2m4)。其中，棲一段進(jìn)一步細(xì)分為A和B兩個(gè)亞段，茅一段和茅二段各細(xì)分為A、B、C三個(gè)亞段。這些巖性界面在測(cè)井曲線上廣泛分布且較易識(shí)別，可作為近似等時(shí)面(圖1)。在此基礎(chǔ)上，通過測(cè)井曲線特征和野外露頭的巖石學(xué)特征對(duì)地層進(jìn)行精細(xì)識(shí)別，將層序時(shí)限與巖石地層單位進(jìn)行對(duì)應(yīng)，在下二疊統(tǒng)梁山組(P1l)和中二疊統(tǒng)棲霞組中識(shí)別出SQq1和SQq2兩個(gè)三級(jí)層序，茅口組識(shí)別出SQm1、SQm2和SQm3三個(gè)三級(jí)層序(圖1)。

圖1 四川盆地中二疊統(tǒng)層序地層劃分方案Fig.1 Sequence stratigraphic division of Middle Permian, Sichuan Basin

1.1.1 SQq1層序

該層序相當(dāng)于梁山組和棲一B亞段。SQq1層序底界面相當(dāng)于梁山組底界面。梁山組是四川盆地海侵初期由陸到海轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物，與下伏地層界面為加里東—海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的不整合面，是典型的Ⅰ型層序界面。該不整合面之下的地層巖性差異較大，主要包括石炭系、泥盆系的白云巖、灰?guī)r和志留系的泥頁(yè)巖。石炭系和泥盆系的白云巖、灰?guī)r，由于有機(jī)質(zhì)和黏土含量較低，GR曲線通常呈箱型或鋸齒狀低值；志留系泥頁(yè)巖富含放射性元素，GR曲線多為鋸齒狀高值。不整合面之上為梁山組，是一套海陸過渡相沉積，巖性以黑色含鐵質(zhì)泥頁(yè)巖為主，夾鋁土質(zhì)黏土巖、粉砂巖及煤線，GR曲線往往呈鋸齒狀高值(圖2)。

圖2 四川盆地下二疊統(tǒng)梁山組巖電響應(yīng)特征Fig.2 Rock electrical response characteristics of Lower Permian Liangshan Formation, Sichuan Basin

在梁山組沉積的基礎(chǔ)上，隨著海侵作用的加速，棲霞組沉積早期發(fā)生了大規(guī)模海侵[22]，上揚(yáng)子地區(qū)全部被海水淹沒，棲一B亞段在研究區(qū)大多數(shù)剖面(如廣元西北鄉(xiāng)、旺蒼鹿渡壩、南江橋亭、華鎣二崖、綦江藻渡等)的巖性主要為深灰色薄—中層狀微晶生物碎屑灰?guī)r、含生物碎屑微晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r(圖3a-b)，泥質(zhì)含量較高，局部地區(qū)發(fā)育燧石結(jié)核(圖3c)。SQq1層序的測(cè)井GR值呈現(xiàn)持續(xù)遞減趨勢(shì)，RT和RXO曲線呈鐘型(圖1)。

從沉積旋回的角度來看，梁山組底界面是研究區(qū)進(jìn)入二疊紀(jì)一次新的“海侵—海退”旋回的開始，梁山組濱岸碎屑沉積向上過渡為棲霞組的碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，是連續(xù)海侵過程的產(chǎn)物。因此，本文認(rèn)同梁山組和棲霞組的界面并非三級(jí)層序界面的觀點(diǎn)，應(yīng)屬于Ⅱ型層序界面[15,23-25]。梁山組對(duì)應(yīng)SQq1層序的第一個(gè)海侵體系域，棲一B亞段對(duì)應(yīng)一個(gè)完整的海侵—海退旋回。

1.1.2 SQq2層序

該層序相當(dāng)于棲一A亞段和棲二段。從棲一B亞段到棲一A亞段，GR曲線持續(xù)低值，RT和RXO曲線呈升高趨勢(shì)，此界面為SQq1層序和SQq2層序的界面(圖1)。棲一A亞段主要為微晶生物碎屑灰?guī)r(圖3d-e)，部分地區(qū)發(fā)生白云巖化，棲一A亞段對(duì)應(yīng)SQq2層序的海侵體系域(圖1)。棲二段沉積期四川盆地發(fā)生了大規(guī)模的海退，水體能量較高，含較多生物碎屑，主要發(fā)育中—厚層狀顆?；?guī)r，部分地區(qū)發(fā)生白云巖化(圖3f-i)，GR曲線表現(xiàn)為比棲一A亞段更低的持續(xù)低值，RT和RXO曲線則為高于棲一A亞段的持續(xù)較高值(圖1)，棲二段對(duì)應(yīng)SQq2層序的高位體系域。

圖3 四川盆地SQq1和SQq2層序野外露頭和鏡下特征a.P1l和P2q界面，旺蒼金龍村剖面；b.P1l和P2q界面，華鎣二崖剖面；c.P2q1B，薄層狀微晶生物碎屑灰?guī)r夾硅質(zhì)結(jié)核(A)，華鎣二崖剖面 ；d.中—厚層狀微晶生物碎屑灰?guī)r，P2q1A，劍閣貓兒塘剖面；e.微晶生物碎屑灰?guī)r，照片d鏡下顯微照片，單偏光；f.厚層狀白云巖，P2q2，劍閣何家梁剖面；g.細(xì)—粗晶白云巖，照片f鏡下顯微照片；h.豹斑灰?guī)r(A為灰質(zhì)白云巖，B為白云質(zhì)灰?guī)r)，P2q2，旺蒼鹿渡壩剖面；i.P2q1B和P2q2界面，旺蒼鹿渡壩剖面Fig.3 Outcrop and microscopic characteristics of SQq1 and SQq2 sequences, Sichuan Basin

1.1.3 SQm1層序

該層序相當(dāng)于茅一段和茅二C亞段。茅口組沉積早期最大海泛事件是整個(gè)華南二疊紀(jì)甚至晚古生代以來最大的一次海侵[22]。四川盆地茅一段主要由中—薄層狀微晶生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r和鈣質(zhì)頁(yè)巖組成(圖4a-b)，發(fā)育瘤狀(眼球眼皮)構(gòu)造(圖4c)。此外，雖然有學(xué)者在四川盆地部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)棲霞組和茅口組之間存在不整合面[25-26]，但大多數(shù)地區(qū)的棲霞組和茅口組屬于連續(xù)沉積。受茅口組沉積早期海侵作用的影響，棲霞組和茅口組之間存在一個(gè)較為明顯的巖性—巖相轉(zhuǎn)換面(圖4a-b)。

棲霞組和茅口組界面的GR曲線表現(xiàn)為由棲霞組的低值突變?yōu)槊┛诮M的高值(圖1)，此界面為SQq2層序和SQm1層序的界面。茅一C、茅一A亞段泥質(zhì)含量較茅一B亞段更高，測(cè)井上表現(xiàn)出相對(duì)高的GR值。茅一段對(duì)應(yīng)SQm1層序的海侵體系域；茅二C亞段泥質(zhì)含量較高，主要發(fā)育深灰色薄—中層狀微晶生物碎屑灰?guī)r夾泥巖，部分地區(qū)還發(fā)育燧石條帶(圖4d)，GR曲線較茅一段A亞段表現(xiàn)為呈指狀變化的更高值，茅二C亞段對(duì)應(yīng)SQm1層序的高位體系域(圖1)。

1.1.4 SQm2層序

SQm2層序相當(dāng)于茅二B亞段、茅二A亞段。川北、川東北之外的盆內(nèi)大部分地區(qū)茅二B亞段主要發(fā)育中—厚層狀顆?；?guī)r、微晶生物碎屑灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，GR曲線由茅二C亞段的指狀高值轉(zhuǎn)變?yōu)槊┒﨎亞段的低值，茅二B亞段相當(dāng)于SQm2層序的海侵體系域(圖1)。茅二A亞段和茅三段巖性相近，主要為亮晶生物碎屑灰?guī)r、微晶生物碎屑灰?guī)r、生屑云質(zhì)灰?guī)r和白云巖(圖4e-f)。茅二A亞段GR曲線整體表現(xiàn)為低值，RT和RXO曲線則在小范圍內(nèi)波動(dòng)(圖1)，茅二A亞段對(duì)應(yīng)SQm2層序的高位體系域，是四川盆地茅口組沉積期水體最淺的時(shí)期。

全球海平面從羅德期開始緩慢下降[27]，SQm2層序的高位體系域可能是對(duì)全球海平面下降的響應(yīng)。然而，四川盆地SQm2沉積期水體整體較淺、發(fā)育大面積連片淺灘的背景下，在盆地北部的廣元—巴中—開縣—巫山一帶開始沉積了一套深灰—灰黑色薄—中層狀灰?guī)r，富含泥質(zhì)和硅質(zhì)，生物碎屑含量較少(如L17井、PG5井、HB1井、廣元西北鄉(xiāng)剖面、城口渡口剖面、巫溪田壩剖面等)，呈槽型分布[11,28]，其沉積水體的深度雖然不及茅口組頂部指示“裂陷槽”的那套暗色薄層狀泥灰?guī)r、泥頁(yè)巖和硅質(zhì)巖，但與同時(shí)期盆內(nèi)淺水臺(tái)地相區(qū)的沉積物相比，卻表現(xiàn)出明顯的巖性差異(圖4e-h)，指示相對(duì)深水的陸棚沉積環(huán)境。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致上揚(yáng)子地區(qū)以強(qiáng)烈拉張伸展構(gòu)造作用為主，茅口組沉積中晚期大量北東向及北西向基底斷裂帶復(fù)活[29-30]，推測(cè)四川盆地北部在SQm2沉積期已經(jīng)開始發(fā)生構(gòu)造—沉積分異。

圖4 四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組SQm1、SQm2和SQm3層序野外露頭和鏡下特征a.P2q和P2m界面，綦江藻渡剖面[26]；b.P2q和P2m界面，廣元西北鄉(xiāng)剖面；c.P2m1，“眼球眼皮”狀灰?guī)r(A為眼球，B為眼皮)，廣元西北鄉(xiāng)剖面；d.P2m2(A為燧石條帶)，劍閣馬兒巖剖面；e.P2m2，灰白色厚層狀生物碎屑微晶灰?guī)r，茂縣燕子巖剖面；f.圖片e鏡下顯微照片，單偏光；g.P2m3，深灰色薄—中層狀含生物碎屑微晶灰?guī)r，城口渡口剖面；h.圖片g鏡下顯微照片，單偏光；i.廣元車家壩剖面(A為茅口組硅質(zhì)巖，B為吳家坪組王坡頁(yè)巖，C為吳家坪組灰?guī)r)[26]；j.YDD3井巖心(A為茅口組灰?guī)r，B為風(fēng)化殼，C為玄武巖)[26]；k.綿陽千佛鎮(zhèn)剖面(A為茅口組灰?guī)r，B為玄武巖，C為吳家坪組灰?guī)r)；l. P2m4，中—厚層狀微晶生物碎屑灰?guī)r，茂縣燕子巖剖面Fig.4 Outcrop and microscopic characteristics of SQm1, SQm2 and SQm3 sequences, Sichuan Basin

1.1.5 SQm3層序

SQm3層序相當(dāng)于茅三段和茅四段。全球海平面在卡匹敦期晚期快速下降[27]，基于生物地層學(xué)的研究認(rèn)為，上揚(yáng)子臺(tái)地卡匹敦期海平面的快速下降發(fā)生在J.xuanhanensis牙形石帶下部[31-32]。同時(shí)，東吳運(yùn)動(dòng)造成四川盆地整體抬升，以及全球海平面下降和構(gòu)造隆升共同作用，導(dǎo)致四川盆地茅口組在峨眉山大火成巖省尚未噴發(fā)之前便暴露地表而遭受風(fēng)化剝蝕，茅口組與上二疊統(tǒng)之間沉積了一套風(fēng)化殘積物，即“王坡頁(yè)巖”(圖4i)，其可作區(qū)域?qū)Ρ鹊牡葧r(shí)界面。隨后，由于地殼拉張斷裂造成峨眉山玄武巖噴發(fā)，在川西南—川西及盆地內(nèi)部分地區(qū)玄武巖不整合覆蓋于茅口組之上(圖4j-k)。

茅口組沉積晚期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成盆地內(nèi)沉積格局復(fù)雜，茅口組頂部復(fù)雜的巖石組合和普遍發(fā)育的平行不整合導(dǎo)致地層劃分與對(duì)比存在困難。通過觀察蜀南地區(qū)SQm3層序地層保存相對(duì)完整的野外露頭和鉆井巖心，發(fā)現(xiàn)茅四段底部主要發(fā)育深灰、灰黑色含生物碎屑微晶灰?guī)r，泥質(zhì)含量較茅三段更高，部分地區(qū)發(fā)育燧石條帶和燧石結(jié)核。從茅三段到茅四段，GR曲線呈明顯升高趨勢(shì)，RT和RXO曲線呈降低趨勢(shì)(圖1)，反映又一期次的海侵，對(duì)應(yīng)SQm3層序的海侵體系域。茅四段中部開始廣泛發(fā)育中—厚層狀生物碎屑灰?guī)r(圖4l)，GR曲線呈降低趨勢(shì)(圖1)，是對(duì)海平面下降的響應(yīng)。

1.2 巖相古地理特征

基于大量野外露頭、鉆井資料，通過建立典型的三級(jí)層序地層格架，綜合優(yōu)勢(shì)相法確定重要相帶沉積相特征，并以區(qū)域三級(jí)層序巖相古地理圖為展現(xiàn)，系統(tǒng)恢復(fù)了四川盆地中二疊世巖相古地理特征。

1.2.1 SQq1巖相古地理

SQq1沉積期整體以自盆地周緣低地向高地逐漸海侵為主，沉積過程主要是由沉降中心向外填平補(bǔ)齊，四川盆地西部康滇古陸前緣為局限臺(tái)地沉積，廣闊盆地以開闊臺(tái)地為主，盆地西部發(fā)育繼承性的臺(tái)內(nèi)洼地；盆內(nèi)局部古高地在高位體系域中零散發(fā)育點(diǎn)狀、帶狀灘體(圖5a)。

TST時(shí)期四川盆地整體處于較深水環(huán)境之中，主體發(fā)育開闊臺(tái)地亞相，主要巖性為灰色—深灰色泥晶—粉晶灰?guī)r，局部發(fā)育含生屑泥晶灰?guī)r、含燧石結(jié)核灰?guī)r，并局部白云巖化。局部高點(diǎn)如川西南的ZG1、HS1井、川南的DT1井、川中的MX149井等位置臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育，主要發(fā)育灰—灰褐色亮晶生屑—藻屑灰?guī)r，且具有較強(qiáng)水動(dòng)力改造環(huán)境。

HST時(shí)期相對(duì)海平面下降，四川盆地沉積水體整體變淺，大部分區(qū)域以開闊臺(tái)地亞相為主，巖性主要以灰色、深灰色泥—粉晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r為主，局部地區(qū)見到白云巖化現(xiàn)象。此時(shí)，臺(tái)內(nèi)灘比TST時(shí)期發(fā)育，范圍要更廣，巖性主要以灰色至褐灰色或灰褐色亮晶藻屑或生屑灰?guī)r為主，局部見白云巖化。

1.2.2 SQq2巖相古地理

SQq2沉積期是中二疊世最主要的成灘期，整體以海退為主。川西地區(qū)受龍門山斷裂帶造成的掀斜作用影響，川西臺(tái)緣、川中南部臺(tái)內(nèi)均形成了較大規(guī)模的多級(jí)多帶的灘體，川西南地區(qū)發(fā)育潮坪—潟湖—障壁島沉積體系(圖5b)。

圖5 四川盆地中二疊世層序—巖相古地理分布Fig.5 Sequence-lithofacies palaeogeography of Middle Permian, Sichuan Basin

TST時(shí)期主要發(fā)育灰色、淺灰色含藻屑、棘皮、藻團(tuán)粒等生物碎屑泥—粉晶灰?guī)r，含少量泥質(zhì)和硅質(zhì)；臺(tái)內(nèi)灘分布范圍主要在HS1井、Z2 井、G2井、MX107井、ZT1井、W114井、F8井、WT1井、NC2井、GM1井等區(qū)域，主要發(fā)育灰色至灰褐色灰?guī)r，含亮晶藻屑、生屑、藻團(tuán)粒等。

HST時(shí)期與SQq1沉積期相比，SQq2期四川盆地海平面整體相對(duì)下降，水體變淺，以淺水沉積為主。此時(shí)，臺(tái)內(nèi)淺灘范圍明顯增大，開闊臺(tái)地亞相收縮至成都—榮縣—自貢一線的東北部。開闊臺(tái)地亞相發(fā)育深灰、灰黑色泥晶生屑灰?guī)r等。臺(tái)內(nèi)淺灘發(fā)育范圍主體在峨邊—馬邊—鹽津一線以北、開闊臺(tái)地亞相以南的局部高地，發(fā)育一套灰色、淺灰色細(xì)粉晶—亮晶生屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r、白云巖夾燧石條帶。臺(tái)緣灘亞相則主要發(fā)育在川西廣元—雅安一線，巖性特征類似于臺(tái)內(nèi)灘，但白云巖類更發(fā)育，主要發(fā)育云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖、(殘余)顆粒白云巖或細(xì)—中晶白云巖。

1.2.3 SQm1巖相古地理

SQm1沉積期整個(gè)上揚(yáng)子地臺(tái)發(fā)生大規(guī)模的海侵，海平面上升至中二疊世最高程度，棲霞組灘體被相對(duì)致密的泥晶灰?guī)r—泥質(zhì)灰?guī)r(眼皮—眼球灰?guī)r)韻律層覆蓋；盆地內(nèi)部以大范圍開闊臺(tái)地為主，灘體發(fā)育較少(圖5c)。

TST時(shí)期海平面上升為整個(gè)中二疊世的最大海平面，沉積相帶主要為開闊臺(tái)地，臺(tái)內(nèi)淺灘局部發(fā)育，且分布范圍較小，主要發(fā)育在雅安—峨眉—樂山沙灣一帶的局部高地，以灰黑色、灰褐色細(xì)粉晶—亮晶生屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r、斑狀白云巖和薄層狀白云巖為主。開闊臺(tái)地覆蓋四川盆地絕大部分，巖性以灰黑色、灰褐色泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r夾泥質(zhì)條帶、薄層頁(yè)巖和燧石結(jié)核為主，同時(shí)底部發(fā)育一套灰黑色眼球狀灰?guī)r，泥質(zhì)與有機(jī)質(zhì)含量較高。

HST時(shí)期由于海平面下降影響，這一階段沉積水體整體變淺，臺(tái)內(nèi)淺灘范圍變大，開闊臺(tái)地向北東方向收縮。臺(tái)內(nèi)淺灘主要發(fā)育于DS1井—樂山—宜賓一線西部和南部地區(qū)以及川中內(nèi)江—岳池一帶，巖性以灰色、灰褐色細(xì)粉晶—亮晶生屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r為主，局部見到少量白云巖夾燧石條帶，宜賓—瀘州一帶由于古隆起的前期作用，遭受淋濾形成云化淺灘。此時(shí)，開闊臺(tái)地主要分布于四川盆地東北部的水體相對(duì)較深地區(qū)，巖性以深灰、灰黑色泥晶綠藻灰?guī)r、生屑灰?guī)r夾泥質(zhì)條帶為主。

1.2.4 SQm2巖相古地理

SQm2沉積期相對(duì)海平面相對(duì)于SQm1期下降，廣闊的臺(tái)內(nèi)以開闊臺(tái)地沉積為主，灘體較SQm1期更為發(fā)育。同時(shí)上揚(yáng)子區(qū)域地貌分異開始，北部廣元—南江一帶開始形成陸棚雛形(圖5d)。

TST時(shí)期臺(tái)內(nèi)淺灘分布范圍與上一階段相比變化不大，主要分布在雅安—樂山—宜賓—瀘州一帶以西和以南、西北部的江油—綿竹一帶以東以及重慶—長(zhǎng)壽—豐都一帶；四川盆地臺(tái)內(nèi)淺灘邊界略有不同，表現(xiàn)在威遠(yuǎn)地區(qū)由開闊臺(tái)地變?yōu)榕_(tái)內(nèi)淺灘，臺(tái)內(nèi)淺灘巖性以淺灰色白云巖、灰色細(xì)粉晶—亮晶灰?guī)r為主。開闊臺(tái)地則主要分布于四川盆地東北部的較深水地區(qū)，巖性以灰黑色細(xì)粉晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主，偶見夾泥質(zhì)條帶與燧石結(jié)核。

HST時(shí)期海平面再次下降，水體變淺，四川盆地臺(tái)內(nèi)淺灘分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，沿大邑—DS1井—威遠(yuǎn)—宜賓—瀘州一線以南、以西地區(qū)都以臺(tái)內(nèi)淺灘發(fā)育為主，巖性以淺灰色白云巖、有孔蟲灰?guī)r與亮晶—細(xì)粉晶生屑灰?guī)r為主。而開闊臺(tái)地沉積進(jìn)一步向北東方向退去，范圍進(jìn)一步縮小，巖性主要以黑灰色、深灰色粉—泥晶灰?guī)r為主。

1.2.5 SQm3巖相古地理

SQm3沉積期斷陷持續(xù)加劇，四川盆地北部全面轉(zhuǎn)換為淺水陸棚—臺(tái)緣格局，南部伴隨火山活動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)，形成多個(gè)高地；川西地區(qū)靠近康滇古陸區(qū)域發(fā)育局限臺(tái)地相帶，往東北過渡到開闊臺(tái)地相帶，SQm2沉積期開始川北地區(qū)出現(xiàn)的臺(tái)緣—斜坡—陸棚的隆凹相間沉積分異格局在SQm3沉積期更為明顯和強(qiáng)烈(圖5e)。茅口組沉積末期，受東吳運(yùn)動(dòng)的影響，茅口組地層剝蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致古巖溶普遍發(fā)育，僅部分地區(qū)出露茅四段。

2 油氣地質(zhì)意義

2.1 高能灘相是中二疊統(tǒng)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶

灘相白云巖儲(chǔ)層是中二疊統(tǒng)重要的儲(chǔ)層類型，近年來接連取得勘探突破，研究區(qū)主要發(fā)育在SQq2和SQm3。SQq2沉積期川西南—川中地區(qū)發(fā)育的大量臺(tái)內(nèi)灘作為灘相優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶，主要體現(xiàn)在ZG1井、MX42井、GS131X井等鉆井鉆遇高產(chǎn)工業(yè)氣流。此外，臺(tái)緣灘也是重要的成儲(chǔ)相帶，中二疊統(tǒng)臺(tái)緣灘主要發(fā)育在川西地區(qū)SQq2和川北地區(qū)SQm3(圖5b, e)。

臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)緣灘作為有利儲(chǔ)層的發(fā)育相帶，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：(1)暴露溶蝕作用。臺(tái)緣灘和臺(tái)內(nèi)灘展布地區(qū)通常具有較高的古地貌，容易發(fā)生早期的暴露溶蝕，具有較好的儲(chǔ)集性能；在HS1井SQq2的白云巖樣品中，可見溶蝕孔洞發(fā)育(圖6a)。(2)白云石化作用。臺(tái)緣灘和臺(tái)內(nèi)灘形成的地層具有較高的原生孔隙，易于白云石化等早期建設(shè)性成巖作用的發(fā)生(圖6b-d)。沉積相對(duì)白云巖分布的控制是多方面的，對(duì)早期海源性流體參與的白云石化和后期熱液流體參與的白云石的形成都具有一定的控制作用。四川盆地中二疊統(tǒng)海源性細(xì)—中晶白云巖主要是形成于淺埋藏階段，壓實(shí)作用加強(qiáng)了原始灰?guī)r中Mg2+的釋放，造成了孔隙中殘余海水Mg/Ca比升高，從而發(fā)生白云石化[33]。從縱向分布來看，細(xì)—中晶白云巖主要發(fā)育于SQq2、SQm3兩個(gè)主要的顆粒灘發(fā)育層段和川西北地區(qū)SQq1、SQq2兩個(gè)臺(tái)緣灘發(fā)育層段。從整體上看，全盆范圍內(nèi)細(xì)—中晶白云巖也是主要發(fā)育在棲霞組，茅口組則很少發(fā)育。這與棲霞組沉積期盆地整體都處于相對(duì)淺水沉積環(huán)境有關(guān)。

圖6 四川盆地及周緣中二疊統(tǒng)灘相白云巖儲(chǔ)層特征a.HS1井SQq2，白云巖中可見溶孔、溶洞發(fā)育；b.HS1井SQq2，中粗晶白云巖中可見晶間孔發(fā)育； c.廣元長(zhǎng)江溝SQq2，中粗晶白云巖中見溶洞發(fā)育；d.MX108井SQq2，中晶白云巖晶間孔發(fā)育Fig.6 Characteristics of Middle Permian beach facies dolomite reservoirs in Sichuan Basin and its periphery

從平面分布來看，細(xì)—中晶白云巖主要分布在川西北地區(qū)臺(tái)地邊緣灘以及部分臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育的地區(qū)，而臺(tái)地邊緣灘沉積環(huán)境水體能量相對(duì)于臺(tái)內(nèi)灘更高，更快的水體流動(dòng)導(dǎo)致了白云石化相對(duì)于臺(tái)內(nèi)灘更易發(fā)生，使細(xì)—中晶白云巖在川西北地區(qū)最為發(fā)育。

總體上講，SQq2和SQm3這兩個(gè)主要的成灘期發(fā)育了大量臺(tái)緣灘和臺(tái)內(nèi)灘，這些高能灘相沉積的顆粒灰?guī)r有利于后期白云石化作用的發(fā)生，是中二疊統(tǒng)灘相白云巖儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 SQm3沉積期川北地區(qū)隆凹相間沉積分異格局形成了良好的源—儲(chǔ)配置

茅口組沉積末期，川北地區(qū)呈現(xiàn)臺(tái)緣—陸棚的隆凹相間沉積分異格局。綜合前人研究推測(cè)，峨眉地幔柱噴發(fā)前的隆升效應(yīng)和揚(yáng)子地臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)撕裂的共同作用，使上揚(yáng)子地臺(tái)處于拉張的構(gòu)造應(yīng)力背景，基底斷裂活化擴(kuò)張，形成了這種隆凹相間的沉積分異格局[34]。這種沉積分異格局也在地震上被多位學(xué)者證實(shí)[30,35]。

陸棚兩側(cè)坡折帶具有較淺的沉積水體和較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境，是SQm3臺(tái)緣灘儲(chǔ)層發(fā)育的有利位置(圖7)，其主要巖性為顆?；?guī)r，已發(fā)生準(zhǔn)同生期溶蝕和云化作用等建設(shè)性成巖作用，形成良好的儲(chǔ)層。YB7、YB8井等鉆井在SQm3鉆遇的高產(chǎn)工業(yè)氣流，也證實(shí)了此類臺(tái)緣灘儲(chǔ)層的發(fā)育(圖7a-b)。

茅口組沉積末期，SQm3在凹陷內(nèi)發(fā)育陸棚相沉積，主要以泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥頁(yè)巖和硅質(zhì)巖為主，在地層上可與“孤峰段”對(duì)比，與盆內(nèi)廣闊的碳酸鹽巖臺(tái)地沉積形成明顯的沉積分異(圖7c-d)。陸棚相的低能沉積物具有較高的有機(jī)碳含量，在埋藏過程中具有一定的生烴潛力。因此，川北地區(qū)SQm3陸棚相是中二疊統(tǒng)可能的烴源巖發(fā)育相帶，與臺(tái)緣的灘相儲(chǔ)層可以形成“棚生緣儲(chǔ)”的成藏組合。

圖7 四川盆地中二疊統(tǒng)SQm3沉積分異模式a.YB8井SQm3，生屑灰?guī)r；b.YB7井SQm3，亮晶生屑灰?guī)r；c.旺蒼正源SQm3，泥頁(yè)巖發(fā)育；d.旺蒼正源SQm3，硅質(zhì)巖Fig.7 Sedimentary differentiation model of Middle Permian SQm3 sequence, Sichuan Basin

2.3 中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組區(qū)帶勘探潛力預(yù)測(cè)

四川盆地中二疊統(tǒng)有利勘探區(qū)主要受層序和巖相古地理控制，SQq2和SQm3沉積期相對(duì)海平面較低，粒灘最為發(fā)育，發(fā)育了兩個(gè)最有利的三級(jí)層序。

SQq2川西臺(tái)地邊緣帶和臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育的地區(qū)是有利勘探區(qū)，已有的大量勘探鉆井也證實(shí)了這些地區(qū)具有很大的勘探潛力，是下一步勘探需重視的有利地區(qū)(圖5b)。另外，茅口組沉積末期隆—凹的沉積分異格局使川北地區(qū)SQm3具有良好的源—儲(chǔ)配置，也是下一步勘探需重視的有利地區(qū)。此外，已有的大量勘探鉆井也證實(shí)，SQm3臺(tái)內(nèi)灘和基底斷裂疊合區(qū)及川南古巖溶高地具有很大的勘探潛力，依舊是重要的勘探區(qū)域(圖5e)。

除此之外，SQm1沉積期大范圍的海侵導(dǎo)致了盆地內(nèi)主要為深水臺(tái)地沉積(圖5c)，大范圍發(fā)育“眼皮—眼球灰?guī)r”(黑灰色泥質(zhì)灰?guī)r與灰色泥晶灰?guī)r呈互層韻律構(gòu)造)。在“眼皮—眼球灰?guī)r”中發(fā)育一套以裂縫和納米級(jí)孔為主的低孔儲(chǔ)層，形成一種自生自儲(chǔ)的致密碳酸鹽巖特殊氣藏[1]。SQm1的致密灰?guī)r氣藏在涪陵地區(qū)已被勘探證實(shí)，拓展了中二疊統(tǒng)天然氣勘探領(lǐng)域，也進(jìn)一步說明針對(duì)中二疊世巖相古地理的研究對(duì)中二疊統(tǒng)天然氣勘探有著重要的意義。

3 結(jié)論

(1)四川盆地中二疊統(tǒng)可劃分為SQq1、SQq2、SQm1、SQm2和SQm3五個(gè)三級(jí)層序，SQq1和SQm1沉積期總體以海侵和填平補(bǔ)齊過程為主， SQq2、SQm2和SQm3沉積期以持續(xù)海退和地貌分異為主。

(2)SQq1沉積期四川盆地以自周緣低地向高地漸次海侵為主，沉積過程主要是由沉降中心向外填平補(bǔ)齊，盆內(nèi)局部古高地存在點(diǎn)狀、帶狀灘體；SQq2沉積期是中二疊世最主要的成灘期，較漫長(zhǎng)的海退過程和局部塊體升降，促使川西臺(tái)緣、川中南部臺(tái)內(nèi)均形成了較大規(guī)模的多個(gè)灘體。

(3)SQm1沉積期總體以海侵為主，海平面上升至中二疊世最高程度，棲霞組灘體被相對(duì)致密的灰?guī)r、泥灰?guī)r韻律層覆蓋；SQm2沉積期上揚(yáng)子區(qū)域地貌分異開始，北部廣元—南江一帶開始形成拗拉槽雛形；SQm3沉積期斷陷持續(xù)加劇，研究區(qū)北部全面轉(zhuǎn)換為淺水陸棚—臺(tái)緣格局，南部伴隨火山活動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)，形成多帶高地。

(4)SQq2和SQm3沉積期HST的臺(tái)內(nèi)坡折帶發(fā)育的臺(tái)緣、臺(tái)內(nèi)灘體為白云石化、溶蝕等后期建設(shè)性成巖改造提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，坡折帶地貌的刻畫和灘體預(yù)測(cè)應(yīng)成為下一步勘探研究的重點(diǎn)。