丁 楓 陳洪德 侯明才 林良彪

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學(xué)），成都610059）

黔南拗陷作為中國南方海相油氣勘探的二級遠(yuǎn)景區(qū)之一［1］，由于二疊系具有被稱為“臺盆”沉積的有利烴源巖發(fā)育相帶以及臺地或孤立臺地邊緣的黔南紫云、安然等二疊系古油藏油氣顯示等因素，顯示了黔南拗陷二疊系重要的油氣勘探意義，引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的熱議［2－25］，但并未取得突破。本文運用露頭層序地層學(xué)的有關(guān)理論和研究方法，在詳細(xì)的沉積學(xué)研究和精細(xì)的地層劃分對比基礎(chǔ)上，對黔南地區(qū)二疊系碳酸鹽巖地層進行了層序地層研究，在此基礎(chǔ)上運用層序－巖相古地理編圖方法，編制了二疊系各期的巖相古地理圖，并探討了黔南拗陷二疊紀(jì)古地理的演化，以期對油氣勘探起到指導(dǎo)作用。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

黔南拗陷在大地構(gòu)造位置上處于揚子陸塊南緣與華南加里東褶皺帶的結(jié)合部位，處在右江盆地北部，是中元古代活動大陸邊緣盆地、新元古代－早古生代被動大陸邊緣盆地、中生代前陸盆地和晚中生代－新生代陸內(nèi)改造盆地疊加而成的疊合盆地［26，27］。地理位置位于貴州東南部，包括廣順凸起、貴定斷階、黃平拗陷、長順拗陷和獨山鼻狀凸起5個二級構(gòu)造單元（圖1）。北界以貴陽－鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂為界，西界為埡都－紫云斷裂，南以南盤江和南丹－河池斷裂為界，東界為銅仁－三穗－三都深大斷裂和雪峰隆起西南緣斷裂，面積約為3×104m2。拗陷經(jīng)歷了多期發(fā)育［28，29］，加里東構(gòu)造期，是揚子準(zhǔn)地臺較穩(wěn)定的發(fā)育階段，黔南地區(qū)沉積了一套臺地相的碳酸鹽巖。海西期是斷拗發(fā)育期，亦是黔南拗陷的主要形成期。印支期是拗陷繼承發(fā)育期，而中三疊世末的印支運動，結(jié)束了該地區(qū)的海相沉積史。黔南拗陷二疊紀(jì)時期主要受海西末期至印支早期構(gòu)造作用影響，東吳運動是兩期構(gòu)造運動的轉(zhuǎn)換時期，此時發(fā)育的黔南海相二疊系發(fā)育良好（表1），且被研究的歷史悠久，是華南海相二疊系的標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)之一［25］。

圖1 黔南拗陷構(gòu)造區(qū)劃與位置圖Fig.1 Geotectonic division and location map of the South Guizhou sag

2 二疊系層序劃分、特征及對比

2.1 層序界面的識別及層序地層劃分

黔南拗陷二疊系沉積類型豐富，地層發(fā)育較為完整，巖相分異明顯，為層序地層學(xué)研究提供了得天獨厚的條件。在陳洪德教授對中國南方海相地層的層序劃分方案［12］的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析研究區(qū)層序界面特征、體系域結(jié)構(gòu)、區(qū)域板塊構(gòu)造和沉積盆地演化特點，利用露頭層序地層學(xué)相關(guān)原理和方法［30］，重點考慮關(guān)鍵性界面（圖2）和區(qū)域追蹤對比性、相序變化特征及準(zhǔn)層序疊置形式等特征，將研究區(qū)下二疊統(tǒng)隆林階至上二疊統(tǒng)長興階劃分為12個三級層序（表1），分別命名為PSQ1～PSQ12。12個三級層序構(gòu)成2個不完整的超層序，分別是SS1和SS2。其中隆林階和中二疊統(tǒng)組成SS1超層序的低位體系域（LST）、海侵體系域（TST）和高位體系域（HST），包括7個三級層序，時間跨度為34.6Ma；上二疊統(tǒng)組成SS2超層序的低位體系域（LST）和海侵體系域（TST），包括5個三級層序，時間跨度為9.6Ma。二疊系紫松階劃歸上石炭統(tǒng)超層序中，鑒于介紹層序地層特征的完整性，本文只介紹SS1～SS12的層序地層特征。

表1 黔南拗陷二疊系地層對比及層序劃分Table 1 The Permian stratigraphic correlation and sequence division of the South Guizhou sag

圖2 層序界面野外特征Fig.2 Outcrops of sequence boundary features

2.2 層序特征及對比

橫向上PSQ1～PSQ12三級層序基本上有相應(yīng)的化石帶作為標(biāo)準(zhǔn)可以對比。

SS1：該二級層序由隆林階、棲霞階、祥播階、茅口階和冷塢階的地層所組成，其底界面在研究區(qū)表現(xiàn)得非常清楚，區(qū)域上存在著廣泛的古風(fēng)化殼和古喀斯特，是一個升隆侵蝕不整合面，為Ⅰ型層序界面（圖2－A）。該超層序可分為低水位體系域（LST）、海侵體系域（TST）和高水位體系域（HST）。低水位體系域相當(dāng)于隆林階沉積，該時期在上揚子古陸邊緣大部分均暴露，地表遭受風(fēng)化剝蝕，僅在黔南等少數(shù)地區(qū)接受沉積，總體上為一套棕色砂巖，含較純灰?guī)r的臺盆相沉積以及重力流發(fā)育的含凝灰質(zhì)及黑色有機質(zhì)黏土巖、含生物碎屑礫屑灰?guī)r和泥灰?guī)r的斜坡－臺盆相沉積，此套沉積包括PSQ1沉積。海侵體系域沉積期在區(qū)內(nèi)皆有發(fā)育，相當(dāng)于棲霞階和祥播階沉積。該體系域發(fā)育的相序類型豐富，主要巖性既有含煤碎屑巖及砂巖組成的淺海－濱岸沼澤相沉積，也有含燧石結(jié)核和瀝青質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾泥灰?guī)r的開闊臺地相沉積，同時還發(fā)育含豐富生物碎屑的臺地邊緣礁灘相灰?guī)r和硅質(zhì)巖、黏土巖、礫屑灰?guī)r和燧石條帶灰?guī)r所組成的斜坡－臺盆相沉積，此套沉積包括PSQ2、PSQ3和PSQ4的TST沉積。2.5個三級層序表現(xiàn)為向上逐漸變細(xì)、水體不斷加深的退積序列，在同一相帶各三級層序的TST和HST具有繼承性。高位體系域在研究區(qū)也發(fā)育完整，相當(dāng)于茅口階和冷塢階沉積。該體系域發(fā)育的相序類型與海侵體系域具有一致性，但層序發(fā)育的完整性不一致。此套沉積包括PSQ4的 HST、PSQ5、PSQ6和PSQ7，三級層序的TST和HST構(gòu)成在不同地區(qū)表現(xiàn)不同，發(fā)育開闊臺地相－臺內(nèi)淺灘相向上變淺的旋回。

SS2：該二級層序由吳家坪階和長興階的地層所組成，其底界面形成與發(fā)生在中上二疊統(tǒng)之間的構(gòu)造抬升運動（東吳運動）有關(guān)，研究區(qū)內(nèi)大部分臺地的暴露，古風(fēng)化殼的廣泛發(fā)育，與SS1的底界面特征相似，也是升隆侵蝕不整合面，為Ⅰ型層序界面，具有一致性。該層序在二疊系發(fā)育低水位體系域和海侵體系域。低水位體系域相當(dāng)于吳家坪階早期沉積，盆地邊緣主要表現(xiàn)為一套數(shù)十厘米至幾十厘米厚的透鏡狀鐵鋁巖、含豆粒泥巖，臺地頂部為古喀斯特，淡水膠結(jié)及白云巖構(gòu)成的古風(fēng)化殼，同時在盆地中為含大量凝灰質(zhì)的深水相沉積。這是東吳運動的結(jié)果，即茅口末期由于東吳運動達到高潮，地殼劇烈上升，海水下降。此套沉積包括PSQ8、PSQ9和PSQ10沉積。海侵體系域相當(dāng)于吳家坪中晚期和長興階沉積。TST早期沉積在廣大地區(qū)形成了一套海陸交互相含煤碎屑巖沉積；TST晚期沉積在黔南拗陷以碳酸鹽沉積為主，主要表現(xiàn)為海水加深沉積水體變清澈、碳酸鹽對海平面的追補生長特征。深水臺盆內(nèi)主要發(fā)育深色黏土巖為主，夾灰?guī)r、凝灰?guī)r及較多的硅質(zhì)巖。

研究區(qū)不同相區(qū)層序發(fā)育的完整性有所差異。2個超層序低位體系域由于受海平面下降的影響，分別只在斜坡和臺盆等深水沉積區(qū)域發(fā)育，如貴州板年－板橋、紫云芹菜園和紫云猴場等剖面，LST體系域均以斜坡相的生物碎屑灰?guī)r和角礫灰?guī)r等為主要特征；貴州望謨剖面以發(fā)育深水臺盆相的硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r和凝灰?guī)r等欠補償沉積為主要特征。三級層序的對比特征體現(xiàn)為基本上可以完全對比，但隨著沉積水體加深，可容納空間增大，層序發(fā)育的完整性增強。超層序的TST和HST體系域在研究區(qū)均可以進行對比，且發(fā)育的三級層序完整性最強，均可進行對比（圖3）。

3 層序巖相古地理特征及演化

巖相古地理研究及古地理編圖是重建地質(zhì)歷史中海（湖）陸分布、古地理再造和恢復(fù)沉積演化歷程的重要手段，其宗旨是通過重塑盆地在全球古地理中的具體位置，恢復(fù)沉積地殼演化及其與成礦過程的關(guān)系，從而指導(dǎo)評價油氣資源、了解油氣分布規(guī)律和預(yù)測油氣遠(yuǎn)景目標(biāo)。層序巖相古地理編圖是以沉積層序作為研究對象，選擇編圖單元的方法一是以體系域為成圖單元，采用體系域壓縮法編圖；二是以相關(guān)界面（如層序界面、最大海泛面、體系域的頂或底界面）作為編圖單元進行編圖，即瞬時編圖法。本文層序巖相古地理圖是以Ⅱ級層序體系域為編圖單元，采用體系域壓縮法編制。這樣編圖的好處在于反映的地質(zhì)體具有相對等時性，而且層序巖相古地理圖反映了沉積盆地各演化階段的沉積充填序列響應(yīng)特征［31，32］。這樣就能為以后評價沉積盆地油氣勘探潛力和預(yù)測區(qū)域范圍內(nèi)的生、儲、蓋發(fā)育特征及其時空展布規(guī)律提供有力的依據(jù)［33］。

圖3 黔南拗陷二疊系典型剖面層序劃分對比Fig.3 Sequence division and correlation of the Permian typical profiles located in the South Guizhou sag

3.1 SS1層序巖相古地理特征及演化

低水位期，由于黔桂運動的影響，海水快速由北向南退出研究區(qū)，北部黔中古陸范圍不斷向南擴大，海岸線退到基本受埡都－紫云斷裂控制的紫云、羅甸一線。沉積區(qū)僅限于南部及西部晴隆縣相對低洼的地區(qū)，西部和南部深水沉積區(qū)均發(fā)育含凝灰質(zhì)及黑色有機質(zhì)黏土巖和泥灰?guī)r為主的臺盆相，南部深水沉積區(qū)同時發(fā)育含生物碎屑礫屑灰?guī)r且重力流發(fā)育的陸棚邊緣狹窄的臺前斜坡相（圖4）。臺盆相帶內(nèi)的有機質(zhì)含量高的欠補償沉積為很好的烴源巖。

圖4 SS1時期LST層序巖相古地理圖Fig.4 Sequence－lithofacies paleogeographic map of LST during SS1

海侵期，由于同沉積斷裂活動影響，海水快速上升，研究區(qū)發(fā)育淺水碳酸鹽巖連陸臺地、孤立臺地及深水臺盆形成的臺盆相間沉積格局。連陸臺地南部邊界受北西向的埡都－紫云斷裂控制，織金－惠水－都勻－臺江一線以北主要為白云巖、灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r發(fā)育的局限臺地，以南主要為灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r發(fā)育的開闊臺地沉積。南部深水臺盆內(nèi)發(fā)育硅質(zhì)巖、黏土巖、燧石條帶灰?guī)r和泥灰?guī)r。孤立臺地主要發(fā)育于天峨縣南部地區(qū)，主要發(fā)育灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r。局限臺地中修文縣至遵義縣相對低洼的地區(qū)沉積硅質(zhì)巖和泥巖。連陸臺地南部邊緣仍然發(fā)育含生物碎屑礫屑灰?guī)r的臺地前緣斜坡沉積相帶（圖5）。臺盆相帶內(nèi)的有機質(zhì)含量高的欠補償沉積為很好的烴源巖，臺地內(nèi)的淺灘沉積為有利儲層發(fā)育相帶。

圖5 SS1時期TST層序巖相古地理圖Fig.5 Sequence－lithofacies paleogeographic map of TST during SS1

高位期，仍保持著臺盆相間沉積格局。但由于碳酸鹽相海平面的追補生長，臺地內(nèi)相對低洼的臺盆沉積區(qū)被填平補齊，局限臺地范圍向南有所擴大，以發(fā)育生物碎屑灰?guī)r和泥灰?guī)r為主；開闊臺地內(nèi)仍然發(fā)育生物碎屑灰?guī)r和純灰?guī)r，臺地內(nèi)局部地區(qū)見臺內(nèi)生物礁。南部深水臺盆內(nèi)發(fā)育生物碎屑灰?guī)r和灰?guī)r的孤立臺地，深水臺盆和臺前斜坡沉積特征與海侵期相似（圖6）。臺盆相帶內(nèi)的有機質(zhì)含量高的欠補償沉積為很好的烴源巖，臺地內(nèi)的淺灘及生物礁沉積為有利儲層發(fā)育相帶。

3.2 SS2層序巖相古地理特征及演化

SS2基本繼承了SS1期的構(gòu)造格局，但東吳運動后進入了印支構(gòu)造演化階段，由于盆地演化由前期的被動陸緣裂谷盆地轉(zhuǎn)變?yōu)榛『笈璧仉A段［21］。

低位期，由于東吳運動的影響，海水快速南退，研究區(qū)除南部局部深水沉積區(qū)沉積有混屑濁積巖及盆地邊緣仍有狹窄的臺地前緣斜坡沉積外，其他地區(qū)均為剝蝕區(qū)，古地理特征與SS1期的LST相似（圖7）。臺盆相帶內(nèi)的有機質(zhì)含量高的欠補償沉積為很好的烴源巖。

圖6 SS1時期HST層序巖相古地理圖Fig.6 Sequence－lithofacies paleogeographic map of HST during SS1

圖7 SS2時期LST層序巖相古地理圖Fig.7 Sequence－lithofacies paleogeographic map of LST during SS2

海侵期，海水快速上升，再次呈現(xiàn)出臺盆相間的古地理格局。與SS1沉積期有很大的繼承性，但與SS1期的TST不同的是，由于康滇古陸向研究區(qū)提供陸源碎屑，西北部金沙－畢節(jié)－晴隆一線為潮坪－潟湖沉積；東部鎮(zhèn)遠(yuǎn)－凱里－鎮(zhèn)遠(yuǎn)－平塘一線為沉積硅質(zhì)頁巖、泥巖和泥灰?guī)r組合的臺地內(nèi)淺洼；其余廣大淺水區(qū)域均為局限－開闊臺地沉積。沿臺地南部邊緣紫云等地見有生物礁沉積，冊亨－紫云－羅甸－南丹一線，發(fā)育寬約3.7km的臺地邊緣灘、礁及前緣斜坡，再往南仍然為深水臺盆沉積（圖8）。臺盆相帶內(nèi)的有機質(zhì)含量高的欠補償沉積為很好的烴源巖，臺地內(nèi)的淺灘、臺地邊緣和臺地內(nèi)部的生物礁沉積為有利儲層發(fā)育相帶。

圖8 SS2時期TST層序巖相古地理圖Fig.8 Sequence－lithofacies paleogeographic map of TST during SS2

4 結(jié)論

a.黔南拗陷下二疊統(tǒng)隆林階至上二疊統(tǒng)長興階被劃分為12個三級層序，它們構(gòu)成2個不完整的超層序，分別是SS1和SS2。其中隆林階和中二疊統(tǒng)組成SS1超層序的低位體系域、海侵體系域和高位體系域，包括7個三級層序，時間跨度為34.6Ma；上二疊統(tǒng)組成SS2超層序的低位體系域和海侵體系域，包括5個三級層序，時間跨度為9.6Ma。不同相區(qū)層序發(fā)育的完整性有所差異，但超層序和三級層序在研究區(qū)均可以進行很好的對比。

b.以二級層序體系域為編圖單元，系統(tǒng)編制了黔南拗陷二疊紀(jì)各期的層序巖相古地理圖。SS1低位期黔南拗陷大部分地區(qū)暴露，只在南部低洼地區(qū)見臺前斜坡和臺盆欠補償沉積；SS1海侵期，海水快速上升，發(fā)育淺水碳酸鹽巖連陸臺地、孤立臺地及深水臺盆形成的臺盆相間沉積格局，臺地內(nèi)部局部淺洼見欠補償深水沉積；SS1高位期繼承了TST沉積格局，局限臺地范圍有所擴大，南部臺盆內(nèi)發(fā)育孤立臺地沉積。SS2低位期古地理特征與SS1低位期相似；海侵期海水快速上升，再次呈現(xiàn)出臺盆相間的古地理格局，與SS1期沉積格局具有繼承性，但西北部出現(xiàn)潮坪－潟湖沉積，臺地邊緣發(fā)育高能礁灘組合沉積。

c.臺盆相帶內(nèi)的深水欠補償沉積是良好的烴源巖，臺地內(nèi)部高能淺灘及臺地邊緣高能礁灘組合為有利儲層發(fā)育相帶。

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