周 雁，彭勇民，李雙建

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

層序樣式是指等時(shí)地質(zhì)體即層序內(nèi)部不同體系域沉積厚度、沉積時(shí)間及沉積速率等的空間配置形式。它刻畫的是一個(gè)層序內(nèi)部的特征，以層序?yàn)榛締卧凰且詫有騼?nèi)部體系域的特征分析與對(duì)比為基本研究方法，以體系域?yàn)榛疽?。在層序物質(zhì)組成分析及層序劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析層序內(nèi)部不同體系域空間配置形式是其研究重點(diǎn)[1-2]。

層序樣式具有特定的地質(zhì)背景[1-4]。在較深水陸棚背景下，層序內(nèi)各體系域發(fā)育較為完整，海平面變化旋回和體系域結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性較好，其主要控制因素是海平面變化和構(gòu)造沉降；而在碳酸鹽巖臺(tái)地背景下，三級(jí)層序主要發(fā)育高位域(HST)，其主要控制因素是海平面變化、古氣候和碳酸鹽產(chǎn)率。在構(gòu)造開合旋回過程中，盆地形成早期層序不對(duì)稱性較強(qiáng)，常見T型樣式；盆地穩(wěn)定發(fā)展階段形成的層序?qū)ΨQ性較強(qiáng)，常見TH型樣式；閉合階段形成的層序不對(duì)稱性較強(qiáng)，常見H型樣式；淺水沉積區(qū)層序樣式由T型、TH型向H型演化，理論上反映了盆地海平面上升、停滯穩(wěn)定、下降的沉積旋回過程，與沉積盆地發(fā)生發(fā)展、穩(wěn)定沉積、衰亡的過程具有耦合性[5]。

事實(shí)上，生儲(chǔ)蓋組合的形成同樣需要特定的地質(zhì)條件，例如形成良好烴源巖需要豐富的有機(jī)質(zhì)，形成良好儲(chǔ)集層需要較高的孔隙度和滲透率，形成良好的封蓋條件需要較高的泥質(zhì)含量等。層序樣式的形成伴隨著生物的興衰存亡、沉積介質(zhì)的物性演變及物質(zhì)成分的彼消此長(zhǎng)等過程，因此，層序樣式的形成過程也是生儲(chǔ)蓋組合的形成演變過程，不同的層序樣式反映了不同的封蓋條件[1-7]。

近年來(lái)，海相油氣勘探實(shí)踐逐步表明，中上揚(yáng)子區(qū)勘探潛力巨大，蓋層封閉性是油氣成藏的關(guān)鍵因素[7-11]。研究層序樣式對(duì)蓋層封閉性的控制作用，不但具有重要的理論意義，而且對(duì)于中上揚(yáng)子地區(qū)海相油氣勘探具有明顯的實(shí)踐價(jià)值。

1 中上揚(yáng)子區(qū)主要蓋層分布

在震旦—三疊紀(jì)漫長(zhǎng)的海相地層建造過程中，中上揚(yáng)子區(qū)發(fā)育了下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、中—下三疊統(tǒng)等3 套海相領(lǐng)域區(qū)域性蓋層(層系)。蓋層的主要巖類為泥質(zhì)巖，其次為石膏，局部地區(qū)的致密碳酸鹽巖也能起直接封蓋(堵)層的作用。近幾年，隨著對(duì)下組合勘探的日益重視，對(duì)中—下寒武統(tǒng)膏巖蓋層的分布較以前的認(rèn)識(shí)也有重大變化，從展布范圍上看，它也是中上揚(yáng)子區(qū)的一套區(qū)域性蓋層。

1.1 下寒武統(tǒng)區(qū)域蓋層

主要為一套大陸邊緣盆地及斜坡相區(qū)沉積的泥質(zhì)巖，包含下部具生烴能力的暗色泥巖和與其相鄰的不具生烴能力的灰色泥巖、鈣質(zhì)泥巖和少許硅質(zhì)泥巖。分布范圍較廣，揚(yáng)子大部分地區(qū)有分布，厚度在50～700 m。各地區(qū)厚度不盡一致，平面上具有明顯的呈東西向展布的南、北兩帶分布特征：北帶為米蒼山—大巴山地區(qū)；南帶為宜賓—瀘州—湘鄂西地區(qū)。其中，米蒼山—大巴山地區(qū)泥質(zhì)蓋層厚300～700 m；四川盆地宜賓—瀘州地區(qū)泥質(zhì)蓋層厚300～400 m，向東至湘鄂西地區(qū)可作蓋層的厚度為300～700 m；江漢盆地南部50～300 m。在南北兩帶之間為臺(tái)地相區(qū)，泥質(zhì)巖不發(fā)育，如川西—川中、江漢盆地北部地區(qū)。

1.2 中—下寒武統(tǒng)膏鹽巖蓋層

主要分布在四川盆地東部、東南部及黔西北地區(qū)[12]。在四川盆地內(nèi)，中—下寒武統(tǒng)膏鹽巖厚度5～70 m，最厚處位于重慶—江津地區(qū)(大于70 m)，鄂西渝東的建深1井更是鉆遇288 m膏巖。最近，筆者又在川西南永善—雷波一帶發(fā)現(xiàn)了多個(gè)膏鹽巖分布點(diǎn)。其中，抓抓巖剖面實(shí)測(cè)時(shí)，-C2x(西王廟組) 石膏厚18.5 m/7層/2套(頂部被第四系覆蓋)，-C1l(龍王廟組)厚18.5 m/6層/1套(含2.0 m/1層膏溶角礫巖)；長(zhǎng)坪剖面發(fā)現(xiàn)了17.5 m/4層的-C2x膏溶角礫巖；范店剖面發(fā)現(xiàn)了近20余m/4層的-C2d(大鼻山組)膏溶角礫巖；甘洛縣烏斯河鎮(zhèn)黑馬剖面觀察到-C2d石膏厚16.5 m/5層。顯然，中—下寒武統(tǒng)膏巖蓋層分布較為廣泛，但不同地區(qū)分布差異性大。

1.3 下志留統(tǒng)區(qū)域性蓋層

下志留統(tǒng)雖經(jīng)加里東、海西—印支、燕山和喜山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的破壞和改造，現(xiàn)今在揚(yáng)子區(qū)主體仍基本連片分布，能起區(qū)域封蓋作用的下志留統(tǒng)主要分布在上揚(yáng)子的滇東北—四川盆地大部分地區(qū)、湘鄂西構(gòu)造復(fù)向斜和黔南坳陷，厚度100～2 000 m。志留系總體是一個(gè)砂泥巖互層剖面，由上至下泥巖增多，至底部主要為泥巖。

上揚(yáng)子區(qū)下志留統(tǒng)蓋層殘留于川黔交界及滇東北以北地區(qū)，四川盆地川中及川西地區(qū)分布厚度較小或缺失，川南—川東—川東北地區(qū)殘存厚度較大，一般大于300 m，最大達(dá)1 000 m以上；湘鄂西地區(qū)構(gòu)造復(fù)向斜殘留厚度一般達(dá)700 m以上，泥質(zhì)巖蓋層最大厚度達(dá)1 500 m，復(fù)背斜區(qū)已剝蝕；江漢盆地內(nèi)大部分皆保存了志留系，彭3井鉆遇泥質(zhì)巖累積視厚為1 230 m，江參4井為1 115 m，盆地內(nèi)一般厚度大于1 000 m，但某些凸起部位志留系殘留厚度較小，如通?？谕蛊?，厚200～400 m。

1.4 中—下三疊統(tǒng)區(qū)域性蓋層

中—下三疊統(tǒng)起區(qū)域蓋層作用的主要為膏鹽巖和泥巖，主要分布于四川盆地、南盤江、十萬(wàn)大山地區(qū)，厚度100～900 m。

該套區(qū)域蓋層在四川盆地范圍內(nèi)廣泛分布，是最主要的一套區(qū)域性蓋層，其膏鹽巖分布范圍與已發(fā)現(xiàn)油氣田分布范圍基本吻合這一特征，從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了其作為區(qū)域蓋層的重要性。在南盤江全區(qū)基本都有分布，但作為區(qū)域性蓋層其平面連續(xù)性不好，厚度最大達(dá)2 000 m以上，巖性主要為泥質(zhì)巖夾硅質(zhì)碎屑巖。江漢盆地膏鹽巖主要見于嘉陵江組的第四段和第五段，許多地區(qū)剝蝕強(qiáng)烈，現(xiàn)僅見于沉湖—土地堂復(fù)向斜和當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜，巖性主要為云膏巖、膏云巖和膏巖，其中，沉湖—土地堂復(fù)向斜牌參1井厚388 m，豐1井厚339 m； 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜當(dāng)深3井厚168 m，南部建陽(yáng)1井?dāng)嗳薄^(qū)內(nèi)分布比較穩(wěn)定的蓋層是下三疊統(tǒng)大冶組下部的泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層頁(yè)巖，厚50 m左右。中揚(yáng)子區(qū)中三疊統(tǒng)巴東組為一套泥質(zhì)巖夾硅質(zhì)碎屑巖，除當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜殘留厚度較大外(當(dāng)2井421 m，方1井1 277 m)，江漢盆地內(nèi)其他地區(qū)厚度一般不逾百米，分布范圍有限，呈北西向狹長(zhǎng)展布。

2 主要蓋層發(fā)育段沉積層序樣式

中上揚(yáng)子區(qū)發(fā)育T型(優(yōu)勢(shì)體系域?yàn)楹Ｇ煮w系域)、H型(優(yōu)勢(shì)體系域?yàn)楦呶惑w系域)及TH型(海侵體系域與高位體系域優(yōu)勢(shì)互不明顯)3種層序樣式[1]。資料顯示， H型超層序(二級(jí)層序)樣式的TST與泥巖蓋層發(fā)育段密切相關(guān)， H型超層序樣式HST與膏鹽巖蓋層發(fā)育段密切相關(guān)。在超層序的海侵體系域中，三級(jí)層序樣式主要為H型。

區(qū)域上，中—下寒武統(tǒng)構(gòu)成了2個(gè)超層序，其中，下寒武統(tǒng)組成1個(gè)完整的超層序，中寒武統(tǒng)構(gòu)成另外一個(gè)超層序。從層序樣式來(lái)看，均為H型；志留系沉積物總體上為一套陸棚相的深色泥質(zhì)巖、頁(yè)巖沉積，含碳質(zhì)和粉砂質(zhì)，是一個(gè)緩慢進(jìn)積序列，向上變淺、變粗特征明顯，總體上構(gòu)成1個(gè)H型超層序樣式；中—下三疊統(tǒng)是SS13二級(jí)層序高位體系域的組成單元，SS13二級(jí)層序是典型的H型層序樣式[5]。

對(duì)于泥質(zhì)巖蓋層，快速海侵、緩慢海退的超層序樣式一般以發(fā)育于H型超層序樣式的海侵體系域(TST)下部的蓋層質(zhì)量較好，如川東南地區(qū)的下震旦統(tǒng)陡山沱組SS1-TST、川東南地區(qū)與鄂西渝東地區(qū)的下寒武統(tǒng)牛蹄塘組SS3-TST(圖1)、川東南地區(qū)與鄂西渝東地區(qū)的下志留統(tǒng)龍馬溪組SS7-TST的蓋層，均發(fā)育于相關(guān)超層序的海侵體系域下部，均是較純的泥頁(yè)巖類，含或夾粉砂、細(xì)砂質(zhì)的少。

寒武系膏鹽巖蓋層，主要分布在黔中隆起、鄂西渝東、湘鄂西與四川盆地的清虛洞組(-C1)上部、石冷水組(-C2)、婁山關(guān)群(-C2-3)下部、高臺(tái)組(-C1)、龍王廟組(-C1)。其中，中寒武統(tǒng)石膏與紫紅色泥共生，組名分別是石冷水組(貴州一帶)、西王廟組(云南永善縣、四川雷波縣一帶)、大鼻山組(樂山范店)、覃家廟組(中揚(yáng)子區(qū))；下寒武統(tǒng)石膏與泥晶白云巖共生，組名分別是清虛洞組(貴州一帶)、龍王廟組(云南永善縣、四川雷波縣一帶)、遇仙寺組(樂山范店)、石龍洞組(中揚(yáng)子區(qū))。它們多出現(xiàn)于快速海侵、緩慢海退的H型超層序樣式的高水位體系域中，如川東南地區(qū)與鄂西渝東地區(qū)的中、下寒武統(tǒng)-HST的膏鹽巖蓋層(圖2)；并且多位于HST上部，即晚期高水位體系域中。

圖1 丁山1井志留系龍馬溪組海侵體系域(TST)與蓋層發(fā)育關(guān)系

圖2 丁山1井寒武系牛蹄塘組海侵體系域(TST)與蓋層發(fā)育關(guān)系

從三級(jí)層序樣式看，蓋層發(fā)育主要與H型層序樣式密切相關(guān)。從永順王村等9條剖面各三級(jí)層序的樣式統(tǒng)計(jì)(表1)看，54個(gè)層序中，T型樣式11個(gè)，H型樣式32個(gè)，TH型樣式11個(gè)。顯然，三級(jí)層序也主要為H型層序樣式。

3 蓋層封閉性

表2給出了下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖蓋層的分析參數(shù)。例如，黔中隆起東側(cè)莊1井等的下寒武統(tǒng)二級(jí)層序樣式(H型)(以牛蹄塘組為代表)孔隙度1.22%，滲透率(6～10)×10-3μm2，突破壓力20.5MPa；湘鄂西地區(qū)果1井等的下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖突破壓力為13～14 MPa。均具有良好的封閉性能，是很好的蓋層。

表1 中—下寒武統(tǒng)三級(jí)層序樣式統(tǒng)計(jì)

表2 下寒武統(tǒng)二級(jí)層序樣式中的泥質(zhì)巖蓋層數(shù)據(jù)

表3 下志留統(tǒng)二級(jí)層序樣式中的蓋層數(shù)據(jù)

圖3 湖南古丈羅依溪鎮(zhèn)棲鳳隧道剖面寒武系三級(jí)層序劃分與蓋層采樣位置

表3顯示，下志留統(tǒng)二級(jí)層序樣式(H型)中的TST泥質(zhì)巖蓋層也具有較好的封閉性能。例如，湘鄂西地區(qū)突破壓力11～18 MPa，江漢盆地區(qū)突破壓力高達(dá)29 MPa。

為了進(jìn)一步分析層序樣式與蓋層封閉性的關(guān)系，筆者測(cè)制了湖南古丈羅依溪鎮(zhèn)棲鳳隧道剖面。在下寒武統(tǒng)杷榔組(-C1p，屬于高水位體系域)與清虛洞組(-C1q，屬于海侵體系域)不同成分的頁(yè)巖中進(jìn)行5 m間隔的系統(tǒng)采樣(圖3)，配套測(cè)試這些頁(yè)巖蓋層樣品的突破壓力、比表面積等微觀封閉性能參數(shù)(圖4)。

結(jié)果表明，自下而上由HST向上穿過層序界面SB到達(dá)TST，突破壓力從小變大；相反，比表面積從大變小；伊利石結(jié)晶度變化不明顯，但均小于0.42，未達(dá)變質(zhì)；頁(yè)巖中的砂質(zhì)含量變??；頁(yè)巖中的灰質(zhì)含量增大。上述5項(xiàng)指標(biāo)一致表明，TST的泥質(zhì)巖類蓋層明顯比HST的好。

4 主要結(jié)論

1)中上揚(yáng)子區(qū)海相沉積具有T型、H型和TH型3種層序樣式，不同層序樣式對(duì)成藏要素的控制作用不同。

2)層序樣式影響了蓋層封閉性能，對(duì)于泥質(zhì)巖蓋層，H型樣式的二級(jí)層序海侵體系域(TST)下部的蓋層質(zhì)量較好；對(duì)于膏鹽巖蓋層，它們多出現(xiàn)于快速海侵、緩慢海退的H型樣式的二級(jí)層序高水位體系域(HST)中。

3)同樣，H型樣式泥巖在三級(jí)層序內(nèi)的H型樣式泥質(zhì)巖類蓋層TST明顯比HST好，表現(xiàn)為自TST到HST，突破壓力從大變小，比表面積從小變大，頁(yè)巖中的砂質(zhì)含量變大、灰質(zhì)含量減少。

圖4 下寒武統(tǒng)TST/HST與頁(yè)巖蓋層的微觀性能關(guān)系

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