彭勇民，高 波，張榮強(qiáng)，張殿偉，孫冬勝，沃玉進(jìn)，周 雁，汪新偉，李雙建

(中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

四川盆地南部分布良好的寒武系與震旦系地層露頭(圖1)，寒武系的膏溶角礫巖廣泛分布于南部(如黔中隆起)及東緣(如湘鄂西片區(qū))，大方—金沙一線以北的婁山關(guān)群(-C2-3ls)膏質(zhì)巖一般分布厚20～40 m[1-3]。前人在四川盆地南部早就發(fā)現(xiàn)了寒武系甚至震旦系的膏鹽巖[4-9]，但在這些地區(qū)始終未見(jiàn)到相匹配的石膏巖露頭，唯一可以類(lèi)比的是鉆井揭示四川盆地內(nèi)部的地下確實(shí)存在發(fā)育很好的中下寒武統(tǒng)膏質(zhì)巖類(lèi)[4,10-12]。

從四川盆地南部的情況看，以盆地邊界為限，盆地外側(cè)發(fā)育寒武系與震旦系地層，象是開(kāi)了一個(gè)一個(gè)的天窗；分布的北北西、北北東向2組斷層切穿了這些地層，這意味著這些地區(qū)的斷層通天、保存條件很差[13]。相反，越過(guò)邊界向盆地內(nèi)部，寒武系地層被近5 000 m的巨厚三疊—侏羅系覆蓋并深埋，保存條件相對(duì)好[14]。本文旨在通過(guò)地表露頭尋找優(yōu)質(zhì)石膏巖與膏溶角礫巖，總結(jié)膏溶角礫巖的識(shí)別標(biāo)志，預(yù)測(cè)保存條件好的鄰近盆地內(nèi)部的膏質(zhì)巖分布，為油氣勘探提供可靠證據(jù)。

圖1 四川盆地南部震旦系、寒武系分布與石膏露頭位置

1 石膏露頭與膏溶角礫巖的發(fā)現(xiàn)

2009年7月在四川盆地南部尋找石膏蓋層與實(shí)測(cè)剖面時(shí)，新發(fā)現(xiàn)2個(gè)寒武系石膏露頭剖面點(diǎn)及膏溶角礫巖帶，并且地表的膏溶角礫巖與石膏露頭密切共生在一起。其中，沙坪子西王廟組(-C2x)石膏厚18.5 m/7層/2套、雷波縣火草坪龍王廟組(-C1l)厚18.5 m/6層/1套(含2.0 m/1層膏溶角礫巖)共2個(gè)石膏露頭點(diǎn)(圖1,2)。此外，在甘洛縣黑馬也發(fā)育了厚18.5 m/5層的石膏露頭及膏溶角礫巖。它們均是優(yōu)質(zhì)的石膏蓋層。

根據(jù)膏巖類(lèi)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分、產(chǎn)狀等特征，可劃分出蒸發(fā)臺(tái)地相和局限臺(tái)地相。前者主要為紫紅色泥質(zhì)巖，或透鏡狀、結(jié)核狀的泥晶含石膏質(zhì)白云巖，具泥晶結(jié)構(gòu)，呈透鏡狀、結(jié)核狀、角礫狀少量波狀構(gòu)造。后者中的潮間坪亞相為韻律條帶、波狀、角礫狀、少量的石膏質(zhì)巖石、含云含泥質(zhì)石膏巖及與之共生的膏溶角礫巖，具泥粉晶—細(xì)晶結(jié)構(gòu)；鹽湖或潟湖亞相為塊狀、韻律條帶的純石膏巖及含云含泥質(zhì)石膏巖，具細(xì)—粗晶結(jié)構(gòu)。其成因機(jī)制為海相沙壩說(shuō)。

1.1 火草坪膏溶角礫巖露頭剖面

火草坪露頭剖面發(fā)育蒸發(fā)臺(tái)地相、局限臺(tái)地相石膏巖與膏溶角礫巖，膏巖類(lèi)與泥晶白云巖共生，頂部為紅色泥覆蓋；該剖面序列自上而下(圖2)分別為：(1)紅色泥巖(圖2a)；(2)灰白色泥晶白云巖，具方解石脈(圖2a)；(3)灰黃色含石膏角礫巖，這是韻律條帶狀白云質(zhì)石膏巖經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的淡水淋濾溶解3～5 cm厚的石膏條帶所致，角礫大小5 cm×6 cm，大者10 cm×30 cm，角礫成分為泥晶白云巖，膠結(jié)物為泥質(zhì)與方解石，泥質(zhì)為石膏條帶溶解后的不溶物，滴酸起泡的方解石為云膏化后的產(chǎn)物(圖2a,c,f,g)；(4)白色泥晶石膏巖，塊狀構(gòu)造,成分單一，風(fēng)化出現(xiàn)2 mm寬的褐紅色鐵銹(圖2b)；(5)白色粉晶白云質(zhì)石膏巖，厘米級(jí)韻律條帶構(gòu)造，石膏層(1～2 cm)與泥晶白云巖層相間(圖2d)；(6)白色白云質(zhì)石膏巖，厘米級(jí)韻律條帶構(gòu)造，石膏層厚3～5 cm(圖2a中部)；(7)白色細(xì)晶石膏巖(圖2b中的人后)；(8)灰白色白云質(zhì)石膏巖，厘米級(jí)韻律條帶構(gòu)造，石膏層(1～2 cm)與泥晶白云巖層間互，局部風(fēng)化成膏溶角礫巖(圖2f,g)；(9)灰色泥晶白云巖，厚塊層狀，含鐵斑，不成條帶。

1.2 黑馬膏溶角礫巖露頭剖面

該剖面同樣發(fā)育蒸發(fā)臺(tái)地相、局限臺(tái)地相石膏巖與膏溶角礫巖，膏巖類(lèi)與紅色泥、泥晶白云巖共生，頂部為紅色泥覆蓋。該剖面序列自上而下(圖3)分別為：(1)紫紅色泥巖，暴露氧化；(2)灰白色泥晶白云巖，中厚層狀，局部含硅質(zhì)透鏡，似為透鏡狀層理；(3)灰白色白云質(zhì)石膏巖；薄韻律條帶構(gòu)造，見(jiàn)紅色赤鐵礦條帶(0.1～0.8 m)；(4)白色粉晶石膏巖，塊狀，偶含極薄層泥；(5)白色含泥或含白云質(zhì)石膏巖，韻律條帶構(gòu)造，但含泥或含白云巖條帶極薄(0.1～0.3 m)且多不連續(xù)，呈透鏡體；泥巖呈灰綠色未見(jiàn)紫紅色，厚3.7 m；局部風(fēng)化后成膏溶角礫巖；(6)灰黃色含石膏角礫巖，角礫成分主要為紫紅色泥巖或泥礫，偶見(jiàn)灰色泥晶白云巖角礫，大小5 cm×7 cm，最大者10 cm×30 cm，膠結(jié)物為粘土與方解石；原巖恢復(fù)為韻律條帶(泥巖條帶2～5 cm，石膏條帶3～6 cm)泥質(zhì)石膏巖；(7)紅色含膏泥巖，紫紅泥巖(10～23 cm)與中層白色石膏層(3～8 cm)互層。該層常風(fēng)化為膏溶角礫巖，角礫成分為紫紅色泥巖，一般大小3 cm×6 cm，膠結(jié)物為粘土與方解石；(8)灰白色泥晶白云巖，厚塊層狀。

圖2 四川雷波縣火草坪下寒武統(tǒng)龍王廟組(-C1l)石膏露頭

a.石膏露頭寫(xiě)實(shí)圖，表現(xiàn)了膏溶角礫巖與石膏巖、韻律云質(zhì)石膏巖的關(guān)系；b.石膏露頭的兩側(cè)為風(fēng)化去膏化形成的膏溶角礫巖，塊狀石膏巖具細(xì)中晶結(jié)構(gòu)；c.膏溶角礫巖(含泥角礫白云巖)，發(fā)生了淡水溶解、去膏化方解石化等現(xiàn)象；d.含泥含鐵韻律條帶石膏，粉細(xì)晶結(jié)構(gòu)；條帶構(gòu)造是鐵銹與不溶的泥質(zhì)物造成的；e.灰黃色膏溶角礫巖，釘鍤之下為新鮮的韻律條帶含云石膏巖，見(jiàn)f.插圖所示，產(chǎn)出位置見(jiàn)a與b插圖所示；g. 新鮮的石膏露頭與溶解后的典型膏溶角礫巖；灰白色2～4 cm泥晶白云巖條帶，白色1～2 cm石膏條帶。

Fig.2 Gypsum outcrops of Longwangmiao Formation of Lower Cambrian in Huocaoping region, Leibo County, Sichuan Province

圖3 四川甘洛縣黑馬中寒武統(tǒng)

2 膏溶角礫巖特征及識(shí)別標(biāo)志

在實(shí)測(cè)剖面時(shí)又在4處發(fā)現(xiàn)了中下寒武統(tǒng)較厚的膏溶角礫巖，其中，雷波縣抓抓巖剖面30余m/13層(-C2x)(圖4)，云南永善縣長(zhǎng)坪剖面17.5 m/4層(-C2x)，樂(lè)山市范店剖面20余m/4層(-C2d)，南川縣三匯場(chǎng)剖面石冷水組 (-C2s)35 m/4層，這些膏溶角礫巖在20世紀(jì)70年代被前人當(dāng)作普通的灰黃色含泥泥晶白云巖。

2.1 剖面上的膏溶角礫巖特征

在4條寒武系剖面上，抓抓巖剖面、長(zhǎng)坪剖面的膏溶角礫巖均與紅色泥巖呈間互產(chǎn)出(圖5a,b,c,d)；而范店剖面、三匯場(chǎng)剖面都為泥晶白云巖與膏溶角礫巖共生在一起，這與在石膏露頭所看到的石膏層與膏溶角礫巖共生明顯不同，主要是因?yàn)殚L(zhǎng)期裸露的較新鮮的石膏層均已被大氣淡水溶解。

但是，膏溶角礫巖的特征總體與石膏露頭上所見(jiàn)的現(xiàn)象一樣，均呈灰黃色、韻律條帶構(gòu)造、細(xì)中粒級(jí)角礫；角礫成分均為泥晶白云巖，膠結(jié)物為泥質(zhì)與方解石。例如，抓抓巖剖面-C2x，第148層紫紅色泥夾15～25 cm厚的灰黃灰綠色膏溶角礫巖(圖4,圖5 a,b,c,)，后者實(shí)為韻律條帶云質(zhì)石膏巖溶解所致，與火草坪石膏點(diǎn)的韻律條帶云質(zhì)石膏相似。又如，長(zhǎng)坪剖面在-C2x紅層泥巖中發(fā)育灰黃色、灰綠色的膏溶角礫巖，單層最厚達(dá)9 m，最薄1.5 m；膏溶角礫巖特征清晰，角礫大小一般為大2 cm×3 cm，成分為泥晶白云巖，偶見(jiàn)紫紅色泥巖，呈棱角狀，無(wú)分選、無(wú)定向、無(wú)粒序；膠結(jié)物為粘土與方解石(圖5d)。

范店下寒武統(tǒng)-C1y(遇仙寺組，其上部相當(dāng)于-C1l)剖面上，發(fā)現(xiàn)了灰黃色膏溶角礫巖(最厚達(dá)12 m)，角礫成分也為泥晶白云巖，但無(wú)紅色泥巖角礫(圖5e)。

圖4 四川盆地雷波抓抓巖寒武系實(shí)測(cè)剖面與膏溶角礫巖

圖5 四川盆地地表露頭實(shí)測(cè)剖面的膏溶角礫巖與地下鉆井的條帶狀石膏巖對(duì)比

a.抓抓巖剖面-C2x,第150層膏溶角礫巖細(xì)節(jié),以及151層紫紅色泥；b.抓抓巖剖面-C2x(西王廟組),第150層膏溶角礫巖的放大；c.抓抓巖剖面-C2x,第158層紫紅色泥巖中的鳥(niǎo)眼,去膏化的方解石化充填,灰黃色為膏溶角礫巖；d.長(zhǎng)坪-C2x, 紫紅色泥夾15～25 cm厚的灰黃灰綠色膏溶角礫巖多層；e.范店-C1y(遇仙寺組, 其上部相當(dāng)于-C1l)第36層灰黃色膏溶角礫巖(厚12 m),角礫成分主要為泥晶白云巖；f.三匯場(chǎng)剖面露頭-C2s(石冷水組)灰黃色膏溶角礫巖，具有條帶狀構(gòu)造，為去膏化方解石化的含泥質(zhì)白云巖；g.丁山1井第6筒(2 724.51～2 730.68 m), 塊狀石膏+韻律條帶石膏(共厚4 m)，以及白云巖；h.灰質(zhì)石膏巖,見(jiàn)厚2～15 mm的泥晶白云巖的韻律條帶, 井深2 725.2 m；韻律條帶狀石膏對(duì)應(yīng)地表膏溶角礫狀含泥質(zhì)白云巖；i.利川縣汪營(yíng)鎮(zhèn)西5 km，地質(zhì)點(diǎn)P826，T1j中發(fā)育膏溶角礫巖和小型柔皺；j.為a的放大,灰黃色中細(xì)角礫，角礫成分為含泥質(zhì)含方解石泥晶白云巖；k.習(xí)水縣土河場(chǎng)Z--C實(shí)測(cè)剖面踏勘照片, 河壩的-C2構(gòu)造角礫巖,大角礫1.2 m×0.8 m；l.三都縣都柳江寒武系都柳江組角礫狀灰?guī)r，碎屑流透鏡體

Fig.5 Comparison between dissolved gypseous breccias from measured outcrop profiles and banded gypsum rocks from drilling wells in Sichuan Basin

相似地，三匯場(chǎng)剖面發(fā)現(xiàn)中寒武統(tǒng)石冷水組灰黃色紋層與條帶狀的膏溶角礫巖(圖5f,厚35 m/4層)。

膏溶角礫巖事實(shí)上為韻律條帶狀白云質(zhì)石膏巖，這樣，前面所描述的石膏露頭及實(shí)測(cè)剖面上的膏溶角礫巖與鉆井揭示的地下情況可完全對(duì)比(圖5g,h)，且比丁山1井(26.9 m/10層)厚。

剖面上所見(jiàn)到的膏溶角礫巖完全可以與四川盆地的下三疊統(tǒng)嘉陵江組厚達(dá)幾百米甚至上千米的膏溶角礫巖對(duì)比。例如，利川縣汪營(yíng)鎮(zhèn)西5 km的T1j中發(fā)育膏溶角礫巖和小型柔皺(圖5i,j)，它們與發(fā)育穿層的構(gòu)造截切界面且角礫大小差異懸殊的構(gòu)造角礫巖(圖5k)、角礫雜亂半塑性磨園且偶見(jiàn)定向的碎屑流透鏡體(圖5l)是明顯不同的。

2.1 膏溶角礫巖的識(shí)別標(biāo)志

針對(duì)四川盆地南部的實(shí)際，提出膏溶角礫巖的識(shí)別標(biāo)志，其目的是，(1)作為上揚(yáng)子地區(qū)尋找膏鹽巖的依據(jù)；(2)進(jìn)一步確認(rèn)與區(qū)別真假膏溶角礫巖，以恢復(fù)膏鹽巖厚度、確定膏鹽巖分布邊界。值得說(shuō)明的是，這里的膏溶角礫一般為細(xì)、中礫級(jí)大小，對(duì)于很多學(xué)者所報(bào)道的巨角礫甚至大于1 m的膏溶角礫，在上揚(yáng)子地區(qū)的石膏露頭中未曾見(jiàn)到。識(shí)別膏溶角礫巖的8條標(biāo)志如下：

(1)顏色標(biāo)志：為特征的灰黃色、灰綠色，這是由于溶解后的不溶殘余物即泥質(zhì)類(lèi)造成的，尤其是與紅色泥巖共同產(chǎn)出的情況下更為顯眼。

(2)構(gòu)造標(biāo)志：以韻律條帶構(gòu)造或者角礫狀構(gòu)造顯示，這是1～3 cm的紫紅色泥質(zhì)巖條帶(或灰白色泥晶白云巖條帶)與2～6 cm石膏巖薄互層經(jīng)過(guò)石膏溶解掉后形成的。

(3)成分標(biāo)志：膏溶角礫成分多是泥晶白云巖，或者泥質(zhì)巖類(lèi)，外來(lái)角礫很少；膠結(jié)物為粘土礦物與方解石，這是去膏化、方解石化、不溶物殘留的結(jié)果。在顯微鏡下多半可見(jiàn)到柱狀、片狀、束狀等石膏假晶現(xiàn)象。

(4)結(jié)構(gòu)標(biāo)志：膏溶角礫大小多為細(xì)、中礫，分選中—好，角礫既呈雜亂鑲嵌拼合也可呈層狀、似層狀分布。

(5)產(chǎn)狀標(biāo)志：膏溶角礫巖與紫紅色泥質(zhì)巖，或者與泥晶白云巖共生;目前未發(fā)現(xiàn)與水動(dòng)力強(qiáng)的顆粒白云巖在一起。

(6)上下接觸界面標(biāo)志：膏溶角礫巖與圍巖呈整合或假整合接觸關(guān)系，呈板狀而非透鏡狀，延伸穩(wěn)定、厚度變化??；膏溶角礫巖巖層的頂、底平直，不出現(xiàn)明顯起伏或鋸齒狀，也與巖溶洞或地下河沖刷而成的水道形狀有所差別。

(7)沉積相標(biāo)志：膏溶角礫巖多是潮間環(huán)境形成的，這主要是由于其韻律條帶狀構(gòu)造形勢(shì)發(fā)展決定，反映了蒸發(fā)環(huán)境下的鹽度間歇性的變化。

(8)背景標(biāo)志：區(qū)域上當(dāng)時(shí)沉積時(shí)該區(qū)鉆井揭示的地下均存在過(guò)石膏類(lèi)巖石。

3 膏溶角礫巖厚度恢復(fù)與估算

3.1 原理

根據(jù)露頭觀察，韻律條帶云質(zhì)或灰質(zhì)石膏層經(jīng)地表溶解或去膏化后形成膏溶角礫巖；對(duì)于現(xiàn)今所見(jiàn)的中(1～10 cm)、細(xì)礫(小于等于1 cm)級(jí)的膏溶角礫巖，其厚度大致是未去膏化前即韻律條帶云質(zhì)或灰質(zhì)石膏層的1/2。塊狀石膏去膏化后未留下痕跡時(shí)，可根據(jù)沉積亞相或微相推測(cè)其厚度。

3.2 方法

對(duì)于膏溶角礫巖的厚度估算，通過(guò)關(guān)系式Hrhy=2Hdiss求解。式中Hrhy為韻律(rhythm)條帶云質(zhì)或灰質(zhì)石膏巖厚度，Hdiss為地表溶解(dissolution)或去膏化后的膏溶角礫巖厚度。對(duì)于塊狀(massive)石膏，如果微相為潮上坪，則Hmass=0 m，如果微相為潮間坪，則Hmass≥Hrhy。

據(jù)此，剖面上的膏溶角礫巖經(jīng)過(guò)恢復(fù)后的巖性為韻律白云質(zhì)石膏巖，其厚度估算分別為抓抓巖60余 m，長(zhǎng)坪35余 m，范店40余 m，三匯場(chǎng)70 m(圖1)。說(shuō)明這些地區(qū)當(dāng)時(shí)曾經(jīng)是膏巖類(lèi)比較發(fā)育的。

4 膏溶角礫巖的油氣勘探意義

通過(guò)對(duì)火草坪與沙坪子這2個(gè)中下寒武統(tǒng)的石膏露頭點(diǎn)與4條實(shí)測(cè)剖面的確認(rèn)，查明了川西南地區(qū)從黑馬向南至火草坪一線連片分布的長(zhǎng)60～70 km的石膏優(yōu)質(zhì)蓋層帶；推測(cè)構(gòu)成了一個(gè)近北北西向展布的局限臺(tái)地相中的潮間坪微相石膏帶。相信跨過(guò)邊界線(圖1)往四川盆地內(nèi)部具有更好的潟湖微相厚層石膏巖，從而改變了以往該區(qū)無(wú)膏鹽巖的看法。這是優(yōu)質(zhì)的石膏蓋層帶，對(duì)油氣勘探具有重要意義。

值得說(shuō)明的是，在膏溶角礫巖的識(shí)別標(biāo)志提出之前，4條實(shí)測(cè)剖面上的膏溶角礫巖自1972年以來(lái)長(zhǎng)期被當(dāng)作為灰黃色含泥條帶狀泥晶白云巖。認(rèn)識(shí)上的不一樣其勘探意義則大不同。

更廣泛地講，在四川盆地南緣的侏羅系覆蓋區(qū)(圖1)，自西向東沿老龍1井、宮深1井、寧1井、林1井至丁山1井均存在中下寒武統(tǒng)不同類(lèi)型的膏質(zhì)巖類(lèi)，這一向南突出的弧形帶分布著連片的中下寒武統(tǒng)石膏蓋層。據(jù)統(tǒng)計(jì)丁山1井膏巖類(lèi)厚26.9 m/10層，石膏巖層計(jì)4層，石膏質(zhì)白云巖層計(jì)7層；林1井膏巖類(lèi)厚99 m/10層。這些地下所見(jiàn)的膏質(zhì)巖類(lèi)蓋層與四川盆地南部的地表露頭廣布的膏溶角礫巖相對(duì)應(yīng)。

所以，結(jié)合地下與地表，可以說(shuō)，四川盆地南部形成了一條100多公里長(zhǎng)的弧形優(yōu)質(zhì)石膏蓋層帶，那么，鹽下領(lǐng)域的勘探前景必然大有可為。

事實(shí)上，鹽下的威遠(yuǎn)氣田的成功勘探與突破就是典型的例子。威遠(yuǎn)氣田發(fā)育3套儲(chǔ)層，其中，寒武系鹽下2套即震旦系燈影組、下寒武統(tǒng)龍王廟組，鹽上1套即洗象池群。1964年上震旦統(tǒng)燈影組發(fā)現(xiàn)了燈影組大氣田；2004年以后，威遠(yuǎn)構(gòu)造的老井上試回采，又新發(fā)現(xiàn)了中上寒武統(tǒng)洗象池群氣藏群；2005年威寒1井在下寒武統(tǒng)遇仙寺組產(chǎn)氣12.303×104m3/d，又開(kāi)辟了一個(gè)鹽下新層系。

但是，其他重要地區(qū)如川東南區(qū)塊、川西南區(qū)塊的寒武系與震旦系目的層仍然沒(méi)有取得多大進(jìn)展，這與60余 m厚的膏鹽巖事實(shí)不符合。因此，四川盆地南部的膏質(zhì)巖類(lèi)優(yōu)質(zhì)蓋層的確定無(wú)疑為該區(qū)提供了具有較大勘探潛力的科學(xué)依據(jù)。

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