張成弓 陳洪德 陳安清 林良彪 隆 軻 楊 帥

（1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059；2.中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院 貴陽研究所，貴陽550004）

碳酸鹽巖分布面積占全球沉積巖總面積的20%，所蘊藏的油氣儲量占世界總儲量的52%，全球高達90%的油氣儲量發(fā)現(xiàn)于海相地層［1］。從近年來的油氣發(fā)現(xiàn)特點看，碳酸鹽巖仍然是全球發(fā)現(xiàn)大型、特大型油氣田的重要領域，海相地層已成為大油氣田發(fā)現(xiàn)的最主要場所。中國南方的海相地層則有著其特殊性，比如地層年代較老、熱演化程度較高、構造較復雜、成藏規(guī)律較復雜等等［2－4］。四川盆地碳酸鹽油氣勘探的巨大成功，顯示出碳酸鹽巖區(qū)的礁灘相帶是中國南方油氣勘探的重要目標。而黔南－桂中拗陷是中國南方保存條件相對較好的地區(qū)之一，二疊系層位則具有較好的石油地質條件［5］；但是在油氣勘探方面至今還沒有大的突破，可能與對該地區(qū)沉積演化及礁灘相帶分布的認識不夠深入有關。本文通過運用層序地層學的相關理論及研究方法，對黔南－桂中地區(qū)的二疊系層序格架內的沉積體系發(fā)育特征及空間展布進行系統(tǒng)研究，并探討該地區(qū)二疊紀古地理的演化，預測礁灘相帶的分布，為該區(qū)油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質背景

本文研究的黔南－桂中拗陷橫跨兩省區(qū)，包括廣西壯族自治區(qū)中北部和貴州省東南部（圖1），大致位于東經(jīng)105°15′～110°15′，北緯23°10′～27°20′，勘探面積約83 000km2，其中桂中拗陷的面積為53 900km2，黔南拗陷的面積為29 400 km2。北界為貴陽－鎮(zhèn)遠斷裂，東北方向和雪峰隆起相鄰，東界為大瑤山斷裂和龍勝－永福斷裂，西界為紫云－羅甸斷裂。桂中次拗橫跨華南褶皺系和揚子陸塊2個大的構造單元，其重磁力場與基底莫霍面處于變化過渡帶附近，基底很可能存在分異。黔南次拗處于揚子陸塊的西南邊緣，上元古界上部的下江群或丹洲群（約800Ma前）淺變質巖系構成該拗陷的基底，具有雙層與“島鏈”式結構雙重特點。

圖1 黔南－桂中拗陷及其周緣構造單元劃分及剖面點位圖Fig.1 Tectonic unit division of study area ＆its periphery and profile site

黔南－桂中拗陷是一個主要由古生界海相地層充填的殘留盆地。黔南拗陷古生界保留較全，具有上古下古2套勘探組合，由海相碎屑巖及碳酸鹽巖組成，厚度達6～10km；桂中拗陷晚古生代地層保留較全，由海相碎屑巖及碳酸鹽巖組成，累計厚度可達6～8km，其中泥盆系深埋地腹，地面出露中上石炭統(tǒng)和二疊系，向斜區(qū)保留部分三疊系。黔南－桂中拗陷構造上處于湘桂滇多期復合構造區(qū)，是在板內活動帶形成的殘留盆地，也是揚子地區(qū)海相殘留盆地的典型代表，與中國西部的塔里木、鄂爾多斯、四川等穩(wěn)定的海相盆地有著本質的區(qū)別。該盆地沉積充填演化過程獨特，成烴、成藏和保存亦有自身的特色，從而導致油氣勘探方法及勘探關鍵要素與穩(wěn)定海相盆地有很大的差別。從已有的油氣顯示看，具備發(fā)育大、中型油氣藏的石油地質條件，是中國海相碳酸鹽油氣勘探的有利地區(qū)之一。

2 層序地層劃分

黔南－桂中拗陷的古生界海相地層保存較為完整，受后期構造抬升作用的影響，周緣地表露頭多，是中國南方海相地層研究的經(jīng)典地區(qū)［7，8］。本研究進行了大量的二疊系野外露頭剖面測量，包括貴州織金、貴陽龍里間、平塘甘寨、貴州獨山甲刀寨、廣西河池五圩鄉(xiāng)蓮花坳等典型的二疊系剖面（圖1），并收集了研究區(qū)內僅有的幾口鉆測井資料。依據(jù)經(jīng)典的Vail層序地層學理論和技術方法，結合已有的研究成果［9－14］，對研究區(qū)內的鉆井和露頭剖面進行了層序界面的識別、體系域劃分和層序結構特征分析，將黔南－桂中拗陷發(fā)育的二疊系劃分出2個二級層序（或稱為超層序）、12個三級層序（表1、圖2）。三級層序PSQ1相當于下二疊統(tǒng)隆林階；三級層序PSQ2－PSQ7相當于中二疊統(tǒng)，三級層序PSQ8－PSQ12構成上二疊統(tǒng)。其中，PSQ1－PSQ7疊加構成SS1超層序，PSQ8－PSQ12疊加構成SS2超層序的LST和TST。

圖2 貴州織金－黔南安參井－貴陽龍里間－平塘甘寨層序及沉積相劃分對比圖Fig.2 Comparison of stratigraphic sequences and sedimentary facies among Zhijin，Well Ancan，Longlijian and Ganzhai Pingtang in Guizhou

表1 黔南 桂中地區(qū)二疊系層序劃分方案Table 1 Stratigraphic classification scheme for Permian in South Guizhou and Middle Guangxi

3 層序格架與沉積體系

構建層序地層格架即把不同地區(qū)同時代發(fā)育的地層有序地納入統(tǒng)一的地層－時間格架當中進行等時地層對比［15］。層序地層格架的建立是沉積相空間展布、古地理再造、盆地演化歷史的基礎，同時為生、儲、蓋的空間疊置關系及資源評價研究提供更為可靠的地質依據(jù)。根據(jù)層序地層的層序界面級次、體系域結構特征，將研究區(qū)內所有的地層剖面進行了層序地層分析和對比，建立了黔南－桂中地區(qū)二疊系的層序地層格架（圖2）。

根據(jù)野外露頭和鉆測井資料（圖3）、室內薄片分析，進行了巖石類型、沉積構造、剖面結構和巖性關系的綜合分析，在研究區(qū)的二疊系中識別出了海岸、碳酸鹽臺地和臺盆三大沉積體系，并在層序格架內進行了沉積相對比（圖2）。

3.1 海岸沉積體系

海岸體系分為有障壁海岸和無障壁海岸2種沉積相。研究區(qū)只出現(xiàn)無障壁海岸中的濱岸相，分布于黔南拗陷的梁山組（相當于超層序SS1下部）和龍?zhí)督M（相當于超層序SS2下部）。如貴州省獨山縣甲刀寨的中二疊統(tǒng)剖面，該剖面的梁山組下段為呈黃灰色的板狀石英砂巖（圖4－A），中段的石英砂巖則夾碳質頁巖，頂部沉積粒度變細、泥質含量高，為粉砂質泥巖，常呈葉片狀。從沉積特征判定，該剖面的梁山組為濱岸沼澤環(huán)境沉積。

圖3 黔南拗陷安參井上二疊統(tǒng)電測曲線特征Fig.3 Upper Permian electric log curves characteristics of Well Ancan in the South Guizhou depression

3.2 碳酸鹽臺地沉積體系

碳酸鹽臺地是黔南－桂中地區(qū)二疊系的主要相帶，又可分為鑲邊臺地和孤立臺地，主要發(fā)育于層序SS1的TST、HST和層序SS2的TST。鑲邊臺地主要發(fā)育于黔南地區(qū)；孤立臺地主要發(fā)育在桂中地區(qū)。碳酸鹽臺地體系包括局限臺地相、開闊臺地相、臺緣灘相和臺緣斜坡相。

3.2.1 局限臺地

該相帶指臺地內水流循環(huán)受限的區(qū)域，水體較咸，生物分異度較高。常見反映蒸發(fā)環(huán)境的巖性或沉積構造。

在廣西河池五圩鄉(xiāng)蓮花坳剖面（圖5），下二疊統(tǒng)隆林組由潟湖和砂坪亞相組成，其底部為深灰色絹云板巖、含粉砂泥巖、粉砂巖、灰黑色含云含生物屑微晶灰?guī)r。本層巖石具沉積韻律，為粉砂巖－粉質泥巖－絹云板巖－含云含生物屑微晶灰?guī)r，每個韻律厚度約為5m.絹云板巖和含粉砂泥巖及粉砂巖具水平層理，紋層發(fā)育；粉砂巖見平行層理、砂紋層理，泥質或粉砂質結構，殘余生物屑結構，產(chǎn)少量生物碎片；含云含生物屑微晶灰?guī)r，具水平層理，紋層局部發(fā)育，生物屑結構，微晶結構，單層厚10～30cm，含少量硅質團塊，生物化石有菊石、腕足碎片。中部深灰色?。袑訝詈莆⒕Щ?guī)r夾灰黑色含生物屑硅質巖，兩者之比約4∶1～5∶1，含云微晶灰?guī)r具水平層理，紋層局部發(fā)育，微晶結構，單層厚10～30cm，具沉積韻律性，每個韻律4～6m，生物化石有腕足、菊石，多為碎片。含生物屑硅質巖具水平層理，條帶狀構造，生物屑結構，微粒結構，單層厚3～8cm。顯條帶狀分布于灰?guī)r中，局部呈團塊狀。

圖4 黔南－桂中地區(qū)二疊系沉積特征Fig.4 Permian sedimentary characteristics in South Guizhou and Middle Guangxi

圖5 廣西河池五圩鄉(xiāng)蓮花坳下二疊統(tǒng)隆林組局限臺地相沉積特征Fig.5 Lower Permian Longlin Formation restricted platform facies characteristics in Hechiwuyu village of Guangxi province

頂部以風化后為灰黃、黃灰、淺黃色絹云板巖、粉砂質泥巖為主，次為深灰色硅質巖。前兩者具水平層理，紋層發(fā)育泥質、粉砂質結構，單層厚3～5cm，生物化石產(chǎn)腕足；硅質巖具水平層理、平行層理、砂紋層理，微粒結構，單層厚5～10cm。本層巖石具沉積韻律性，厚約3～5cm，為硅質巖－粉砂質泥巖－絹云板巖。

3.2.2 開闊臺地

該相帶為臺地內開闊的淺水環(huán)境，水體循環(huán)較通暢，鹽度正常。

黔南地區(qū)主要發(fā)育在中－下二疊統(tǒng)的猴子關組，中二疊統(tǒng)的茅口組、棲霞組，及上二疊統(tǒng)的長興組；桂中地區(qū)主要發(fā)育在中二疊統(tǒng)的棲霞組、拔旺組。該相帶發(fā)育的巖層厚，巖石類型多，包括生屑灰?guī)r、顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r、粒泥灰?guī)r、泥?；?guī)r及白云巖，可見小型交錯層理和水平層理等。生物種類豐富，絕大部分為底棲固著類，包括有孔蟲、、頭足、腕足、棘皮、藻類、竹節(jié)石。

如貴陽市的平塘縣甘寨剖面發(fā)育的棲霞組主要為開闊臺地相，可識別出灘和灘間2個亞相。該剖面底部主要為深灰色的厚層狀生屑微晶灰?guī)r；中段以生屑灰?guī)r為主，夾少量鈣質泥巖；頂部為深灰色生屑灰?guī)r，屬生屑灘亞相。該剖面的茅口組中下段生物碎屑灰?guī)r為生屑灘亞相；中部發(fā)育瘤狀灰?guī)r、燧石層等，屬灘間亞相；中上段為以生屑灰?guī)r為主（圖4－B），并發(fā)育有含燧石結核的泥灰?guī)r，夾有介殼灰?guī)r，發(fā)育水平層理（圖4－C），生物化石包括刺毛類、有孔蟲、三葉蟲、腕足、腹足、、珊瑚、介形類、海百合莖，為灘和灘間亞相交互環(huán)境。

3.2.3 臺緣淺灘

位于碳酸鹽臺地與廣海之間，海水循環(huán)通暢，能量高（水深5～10m），氧氣充足，鹽度正常，生物繁盛；主要由生物碎屑灰（云）巖、砂屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、層孔蟲灰?guī)r、珊瑚灰?guī)r等組成。該相帶的巖性包括鮞粒灰?guī)r、鮞粒白云巖、生物碎屑灰?guī)r、枝狀層孔蟲灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r、藻團粒、砂屑白云巖等；見少許原地生物，剖面具逆粒序結構，發(fā)育底沖刷構造和低角度交錯層理。顆?；?guī)r較高的結構成熟度反映水體能量較高，環(huán)境動蕩。

該相帶主要分布在黔南地區(qū)的長興組，主要由灰白色中－厚層生物碎屑灰?guī)r夾燧石結核灰?guī)r組成（圖6）。另外在貴州平塘甘寨剖面上，上二疊統(tǒng)長興組的臺地邊緣淺灘相主要為灰白色中－厚層含生物碎屑微晶灰?guī)r，下部灰?guī)r偶見燧石結核。

圖6 黔南地區(qū)長興組臺地邊緣淺灘相－臺盆相沉積特征Fig.6 Charicteristics of Changxi Formation platform edge shallow facies ＆platform basin facies in South Guizhou

3.2.4 臺緣斜坡

該相帶為臺地面向廣海的斜坡地區(qū)，處在浪基面之下、風暴浪基面之上。沉積建造不穩(wěn)定。一般為層狀細粒巖，發(fā)育大型滑塌構造，或呈楔狀層及前積層，巖性主要為灰泥丘和鈣屑砂巖。研究區(qū)內臺地前緣斜坡相在黔南地區(qū)的平塘甘寨中二疊統(tǒng)棲霞組發(fā)育，為一套生屑灰?guī)r和泥巖互層（圖4－D）。

3.3 臺盆沉積體系

水體深度處于陸棚與深海盆地之間，發(fā)育揚子克拉通的活動型或碎裂型邊緣的碳酸鹽臺地或陸棚背景，與碳酸鹽孤立臺地相間分布，相當于曾允孚等（1985）提出的“次深盆地相”。臺盆沉積體系是黔南－桂中地區(qū)二疊系非常特色的相帶，分布于桂中地區(qū)，主要發(fā)育層位為層序SS1的TST和SS2的TST，是烴源巖的主要形成環(huán)境。臺盆為研究區(qū)的一個典型沉積環(huán)境（圖6）。如貴州省平塘縣甘寨剖面的大隆組，厚約50m，主要由薄層狀的硅質巖組成（圖4－E），夾有碳質頁巖，層面上見有菊石（圖4－F）、腕足、雙殼等化石。

4 層序－古地理演化

通過對研究區(qū)的露頭剖面和鉆井的沉積相分析，結合黔南－桂中地區(qū)二疊紀的構造背景［16－21］，恢復了幾個不同時期的古地理面貌，揭示了該時期的沉積格局：黔南地區(qū)（南丹－河池斷裂以北）為臺地環(huán)境；而桂中地區(qū)（南丹－河池斷裂以南）為典型的“臺－盆”相間環(huán)境。這種格局受同沉積斷裂控制，臺盆及孤立臺地為斷裂切割所致，下降盤形成盆，地壘區(qū)形成孤臺。

a.早二疊世隆林期對應于層序SS1的低位期（LST）。研究區(qū)北部地區(qū)受海平面快速下降的影響，成為暴露剝蝕區(qū)，剝蝕區(qū)邊緣為濱岸環(huán)境；南部為殘留臺盆環(huán)境和臺隆，即“盆－隆”相間，僅在羅甸—河池—宜州一帶發(fā)育臺地邊緣礁灘、斜坡相沉積，黔南－桂北地區(qū)中的小部分地區(qū)還維持著二疊紀前的臺盆沉積（圖7－A）。

b.中二疊世對應于層序SS1的海侵期（TST）和高位期（HST），該時期海平面上升導致整個研究區(qū)被海水淹沒。桂中地區(qū)受北東和北西方向2組同沉積斷裂體系再次活動的影響，成為“臺－盆”相間的格局（圖7－B）。下降盤形成的臺內盆地水體明顯加深，地壘區(qū)形成孤臺在動蕩的水體環(huán)境下發(fā)育灘相沉積。北部的黔南地區(qū)主要發(fā)育局限臺地和開闊臺地相。該時期沿桂林－柳州－宜州－羅甸一線發(fā)育了一條的狹長的臺緣礁灘和臺緣斜坡相帶。

圖7 黔南－桂中地區(qū)二疊紀古地理再現(xiàn)圖Fig.7 Paleogeographic map of Permian in South Guizhou and Middle Guangxi

c.晚二疊世吳家坪期對應于層序SS2的低位期（LST），受東吳運動（中二疊世末期）的影響，相對海平面再次大幅度下降，整個研究區(qū)幾乎全部被暴露，僅僅在西南角殘留一臺盆，該臺盆周緣的百色－河池－羅甸一帶為臺緣礁灘－臺緣斜坡環(huán)境。研究區(qū)東南角的貴港地區(qū)發(fā)育面積很小的陸棚沉積（圖7－C）。

d.晚二疊世長興期對應于層序SS2的海侵期（TST），海平面快速上升，整個研究區(qū)再次被海水淹沒。北部的黔南地區(qū)主體為開闊臺地－局限臺地沉積，在貴陽－都勻－獨山地區(qū)發(fā)育臺盆環(huán)境。沿中部的紫云－羅甸－河池－柳州－桂林一線發(fā)育含角礫灰?guī)r，為前緣斜坡沉積。往南再次成為“臺－盆”相間格局，以地壘為基礎的孤立臺地以發(fā)育生屑灰?guī)r為特征（圖7－D），包圍孤立臺地的臺盆環(huán)境以發(fā)育泥灰?guī)r、頁巖和硅質巖為特征。

5 結論

a.黔南－桂中拗陷發(fā)育了比較完整的二疊系海相地層，可劃分為2個超層序（或稱為二級層序）和12個三級層序。

b.黔南－桂中地區(qū)二疊系發(fā)育海岸、碳酸鹽臺地和臺盆沉積體系。其中，黔南地區(qū)整體上是以臺地相為主，桂中地區(qū)則以臺盆相間的沉積格局為主。

c.早二疊世，受全球海平面變化和構造抬升作用的影響，黔南地區(qū)為暴露剝蝕區(qū)，桂中地區(qū)為盆－隆相間的沉積格局；中二疊世，海平面快速上升，黔南地區(qū)被淹沒，沉積環(huán)境演變?yōu)榕_地環(huán)境，南部的桂中地區(qū)形成明顯的“臺－盆”相間格局；晚二疊世早期的東吳運動造成研究區(qū)大面積隆升剝蝕；晚二疊世中晚期，海侵作用使黔南地區(qū)再次淹沒成為臺地環(huán)境，南部桂中地區(qū)則演變?yōu)椤芭_－盆”相間的沉積格局。

［1］江懷友，宋新民，王元基，等.世界海相碳酸鹽巖油氣探勘發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］.海洋石油，2008（4）：6－13.

［2］孫肇才，郭正吾.中國南方古－中生界海相油氣勘探研究［M］.北京：科學出版社，1993：56－88.

［3］關士聰.中國海陸變遷、海域沉積相與油氣［M］.北京：科學出版社，1984：15－37.

［4］牟書令.中國海相油氣勘探理論技術與實踐［M］.北京：地質出版社，2009.

［5］賀訓云，姚根順，賀曉蘇，等.桂中拗陷桂中1井瀝青成因及油氣成藏模式［J］.石油學報，2010，31（3）：420－431.

［6］翟光明.中國石油地質志（第十一卷）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1992：195－212.

［7］梅冥相，鄭寬兵，初漢民，等.滇黔桂盆地及鄰區(qū)二疊紀層序地層格架及古地理演化［J］.古地理學報，2004，6（4）：401－418.

［8］梅冥相，馬永生，高金漢，等.滇黔桂盆地及其鄰區(qū)晚古生代層序地層格架及相對海平面變化［J］.現(xiàn)代地質，2002，16（4）：365－373.

［9］侯中健，陳洪德，田景春，等.右江盆地海相泥盆系－中三疊統(tǒng)層序界面成因類型與盆地演化［J］.沉積學報，2000，18（2）：205－209.

［10］馬永生，陳洪德，王國力.中國南方層序地層與古地理［M］.北京：科學出版社，2009：425－538.

［11］郭建林，賈愛林，何東博，等.灤平上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)扇三角洲露頭層序地層學研究［J］.中國地質，2007，34（4）：628－635.

［12］侯明才，陳洪德，田景春.泥盆紀右江盆地演化與層序充填回應［J］.地層學雜志，2005，29（1）：62－70.

［13］苗順德，李秋芬.黃驊拗陷古近系層序地層格架特征及模式研究［J］.中國地質，2008，35（2）：256－263.

［14］陳景山，彭軍，周彥，等.基準面旋回層序與油層單元劃分關系［J］.西南石油大學學報，2007，29（2）：162－165.

［15］陳洪德，田景春，劉文均，等.中國南方海相震旦系－中三疊統(tǒng)層序劃分與對比［J］.成都理工學院學報，2002，29（4）：355－379.

［16］陳洪德，侯明才，林良彪，等.不同尺度構造－層序巖相古地理研究思路與實踐［J］.沉積學報，2010，28（5）：894－905.

［17］陳洪德，曾允孚，李孝全.丹池晚古生代盆地的沉積和構造演化［J］.沉積學報，1989，7（4）：85－96.

［18］梅冥相，李仲遠.滇黔桂地區(qū)晚古生代至三疊紀層序地層序列及沉積盆地演化［J］.現(xiàn)代地質，2004，18（4）：555－562.

［19］蘇培東，秦啟榮，黃潤秋，等.赤水地區(qū)二疊系、三疊系構造期次探討［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2008，30（3）：33－36.

［20］時國，田景春，張翔，等.黔西南三疊系層序充填格架及對印支運動響應［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2010，32（2）：41－47.

［21］曾允孚，劉文均，陳洪德，等.華南右江復合盆地的沉積構造演化［J］.地質學報，1995，69（2）：113－123..