張 健沈 平楊 威楊 雨曾富英

1.中國石油西南油氣田公司勘探處 2.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院 3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

四川盆地前震旦紀沉積巖新認識與油氣勘探的意義

張 健1沈 平1楊 威2楊 雨3曾富英2

1.中國石油西南油氣田公司勘探處 2.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院 3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

張健等.四川盆地前震旦紀沉積巖新認識與油氣勘探的意義.天然氣工業(yè)，2012，32（7）：1-5.

四川盆地前震旦紀地層至今未被鉆井揭示，前人對該盆地的基底特征進行過很多有益的探索性研究，認為四川盆地的基底具有雙重性。通過對近年來該盆地新采集的二、三維地震資料解釋成果的分析研究，得出以下新認識：四川盆地震旦系之下仍發(fā)育厚度介于3 000～5 000 m含古生物化石的巨厚沉積巖，地層層位屬于新元古界南華系澄江組；按地震反射時間推算，盆地基底埋深（沉積巖厚度）介于8 000～15 000 m；前震旦紀沉積巖地震反射連續(xù)性較好、能量較強，推測其巖性主要為碎屑巖，在盆地內(nèi)可能未變質(zhì)或僅輕微變質(zhì)，有可能成為有價值的、新的勘探領(lǐng)域。鑒于四川盆地震旦系之下的沉積巖是天然氣勘探值得探索的新領(lǐng)域，目前處于尚待認識的階段，建議鉆探超深井以揭示深部地層的奧秘，井位宜選擇在埋深相對小、無火山巖刺穿的區(qū)域。

四川盆地 前震旦紀 沉積巖 碎屑巖 未變質(zhì)或輕微變質(zhì) 天然氣勘探 新領(lǐng)域 超深井

1 研究概況

前人對四川盆地的基底特征進行過很多有益的探索性研究，認為四川盆地的基底具有雙重性，即太古代—早元古代的康定群經(jīng)中條運動成為深部結(jié)晶基地（距今1 700～1 900 Ma）；中元古代—晚元古代的峨邊群經(jīng)晉寧運動構(gòu)造盆地褶皺基底（距今780～1 700 Ma）。沉積巖厚度最小的區(qū)域是川中地區(qū)，厚度介于6 000～8 000 m，其中威遠和高石梯地區(qū)經(jīng)鉆探證實僅厚5 000～6 000 m［1－2］。前人對盆地周緣露頭的研究結(jié)果認為，前震旦紀板溪群主要分布在盆地東南緣湘鄂西一帶，為淺變質(zhì)砂巖與板巖，局部夾礫巖、千枚巖，含凝灰質(zhì)；在盆地東北部，蓮沱組為紫紅色砂巖、含礫砂巖夾凝灰?guī)r；在盆地西南部，下部蘇雄組為玄武巖、流紋巖、英安巖和火山碎屑巖，上部開建橋組為凝灰質(zhì)砂巖、長石巖屑砂巖夾流紋巖、凝灰?guī)r。總體上來看，就野外資料而言，前震旦紀地層在盆地周邊地區(qū)巖性、厚度差異懸殊，變化很大［3－5］。

通過對近年來四川盆地新采集的二、三維地震資料解釋成果的分析，筆者認為四川盆地大部分地區(qū)震旦系之下還發(fā)育巨厚的沉積巖，厚度介于3 000～5 000 m，對應(yīng)2000年5月第三屆全國地層會議通過的《中國區(qū)域年代地層 （地質(zhì)年代 ）表》中的年代關(guān)系，其層位可能主要屬南華系的澄江組，也可能包含有部分目前尚未鉆穿的陡山沱組等層系（表1）。由于目前尚無鉆井揭示，從地震剖面上推測主要為碎屑巖，可能未變質(zhì)或僅輕微變質(zhì)，有可能具有油氣勘探價值。

2 震旦系之下沉積巖發(fā)育的證據(jù)

“十一五”以來，隨著油氣勘探工作的進一步深化，四川盆地進行了大量的二維、三維地震勘探工作，特別是長排列、大藥量、高精度二維地震剖面的資料采集，獲得了豐富的盆地深層的地震信息。這些新的地震勘探成果為進一步研究深部地層結(jié)構(gòu)和基底特征提供了較好的基礎(chǔ)資料。

1）盆地內(nèi)經(jīng)鉆井資料標定，震旦系燈影組底界在地震剖面上反射清楚，為較連續(xù)的強相位，大區(qū)域上能連續(xù)追蹤對比，在這一區(qū)域標志反射界面之下，大量的地震剖面揭示，還有巨厚的沉積巖地震反射。這些地震反射從總體上看波組特征清楚、反射界面清晰，在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)對比，判斷為沉積巖或淺變質(zhì)巖系的地震響應(yīng)特征。在川中地區(qū)，有效地震反射向下可以達到5 000 ms，深部反射與淺部地層（震旦系之上）的反射基本是平行的，表現(xiàn)為微弱的褶皺；在川西和川東地區(qū)，有效地震反射向下可以達到5 500 ms，中淺層地層褶皺較強，深部的地震反射同樣表現(xiàn)為一定程度的褶皺變形和斷裂變形，與中淺層地震反射呈亞平行。

表1 四川盆地震旦系及以下沉積巖地層劃分表

2）向下地震反射時間介于4 000～5 500 ms，地震反射結(jié)構(gòu)明顯發(fā)生變化，縱向上的地震反射結(jié)構(gòu)變化帶（面）與上覆沉積巖反射層呈明顯的交角（不整合？），其下多為無序的雜亂反射或平靜的無反射結(jié)構(gòu)，是褶皺變質(zhì)巖基底的反映，按地震反射時間推算，盆地基底埋深（沉積巖厚度）介于8 000～15 000 m。

2.1 川西地區(qū)

圖1 川西地區(qū)CXNB004測線地震解釋剖面圖

指四川盆地龍泉山以西的區(qū)域。川西地區(qū)震旦系下部層系的反射特征從過漢深1井的CXNB004測線地震解釋剖面可見（圖1）?；椎卣鸱瓷涮卣鞅憩F(xiàn)為連續(xù)性差、雜亂無章、振幅能量弱，推測主要為峨邊群中等變質(zhì)的板巖、片巖和火山變質(zhì)巖系；震旦系頂界通過漢深1井標定，反射層表現(xiàn)為能量時有轉(zhuǎn)換的雙相位，即有時前強后弱，有時為雙強，是深層較明顯的一個反射界面，定前相位為標層相位；震旦系燈影組底界目前無鉆井揭示，通過與鄰區(qū)和露頭相對比來確定，地震反射特征表現(xiàn)為強振幅、中高頻率、地震同相軸連續(xù)性好。在震旦系底界以下，地震同相軸反射特征橫向上連續(xù)性仍然較好，尤其是在凹陷位置，縱向上反射界面仍然較清晰，反映了這些地層的成層性好（圖1）。

基底與震旦系燈影組底界之間存在一個能量較強的反射層，反射層地震反射特征為中強振幅、中低頻率、地震同相軸連續(xù)性相對較好，地層成層性好，具有沉積巖的反射特征。從剖面上可以看出燈影組底界至基底雙程旅行時介于1 500～2 000 ms，推算其厚度為4 000～5 000 m，即燈影組之下仍發(fā)育厚度介于4 000～5 000 m的沉積巖，推測其基底埋深介于12 000～15 000 m。

2.2 川中地區(qū)

指四川盆地龍泉山與華鎣山之間的區(qū)域。從通過高科1井、高石1井的AT006測線地震解釋剖面（圖2）可見，在震旦系燈影組底界以下，地震同相軸反射特征橫向上連續(xù)性仍然較好，縱向上反射界面仍然較清晰，反映了這些地層的成層性好（圖2）。基底特征與川西地區(qū)相似，地震反射特征表現(xiàn)為連續(xù)性較差、振幅能量弱，可能為板溪群以及一些晉寧期和澄江期的火山巖體。震旦系燈影組底界由高科1井和高石1井標定，特征與川西地區(qū)相似。該區(qū)尚無鉆井揭穿震旦系底界，因此，震旦系底界通過與鄰區(qū)相對比確定，地震反射特征表現(xiàn)為強振幅、中高頻率、地震同相軸連續(xù)性好。

基底與燈影組底界之間存在能量較強成層性較好的反射層，具有沉積巖的反射特征。從剖面上可以看出，雙程旅行時約為1 500 ms，推算其厚度約為4 000 m，即震旦系之下仍發(fā)育厚約4 000 m的沉積巖，推測其基底埋深介于8 000～10 000 m。

圖2 川中地區(qū)AT006測線地震解釋剖面圖

2.3 川東地區(qū)

圖3 川東地區(qū)THC007測線地震解釋剖面圖

指四川盆地華鎣山以東的區(qū)域。從川東地區(qū)THC007測線地震解釋剖面（圖3）可見：在震旦系燈影組底界以下，地震同相軸反射特征橫向上連續(xù)性仍然較好，縱向上反射界面仍然較清晰，反映了這些地層的成層性好。基底特征與川西、川中地區(qū)相似，地震反射特征表現(xiàn)為連續(xù)性較差、振幅能量弱，結(jié)合區(qū)域資料［6－10］，推測其可能為板溪群及其下伏的褶皺變質(zhì)巖系，如中元古界黔北的梵凈山群和湘西的冷家溪群。震旦系頂?shù)捉缤ㄟ^與川西、川中地區(qū)波組特征對比確定，燈影組底界與基底之間存在一個能量較強成層性較好的反射層，地震反射特征表現(xiàn)為強振幅、中高頻率、地震同相軸連續(xù)性好，具有沉積巖的反射特征。

從剖面上推測震旦系總厚度在600 m左右，燈影組底界至基底雙程旅行時間介于1 500～2 000 ms，推算其厚度介于4 000～5 000 m，即震旦系之下仍發(fā)育厚度介于4 000～5 000 m的沉積巖，推測其基底埋深在12 000 m左右。

3 四川盆地內(nèi)巨厚沉積巖的特征

3.1 地層年代歸屬

通過對前人研究成果的分析［11－14］，初步認為，四川盆地保存最早的沉積蓋層為新元古界南華系的澄江組（表1），該套地層厚度在2 000～4 000 m（圖4），沉積時限為距今725～780 Ma。

最新的年齡數(shù)據(jù)測試結(jié)果顯示，震旦系沉積時限為距今542～635 Ma，其中陡山沱組底界為距今635 Ma。這樣，四川盆地澄江組與陡山沱組之間就存在90 Ma的地層缺失，相當于中揚子地區(qū)南沱組、大塘坡組和古城組，這里初步認為地層缺失可能與澄江運動有關(guān)——澄江運動（距今約700 Ma）（羅志立，1986）是一次典型的造陸運動，以陸殼抬升為主，伴隨斷裂和火山活動，將四川盆地南華系中上統(tǒng)的沉積巖抬升至地表進行剝蝕，形成了澄江組和陡山沱組之間的侵蝕界面。

圖4 四川盆地沉積巖厚度分布示意圖

3.2 沉積巖特征推測

四川盆地內(nèi)鉆遇時代最老的沉積巖是陡山沱組（寧2井鉆遇厚度為307 m），與露頭陡山沱組相對比，巖性基本相似，為灰—深灰色碳質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖夾砂質(zhì)灰?guī)r，是廣海陸棚相沉積的碎屑巖，地震反射表現(xiàn)為中強振幅的連續(xù)反射。目前，盆地周邊露頭發(fā)現(xiàn)震旦系陡山沱組內(nèi)含優(yōu)質(zhì)烴源巖，該黑色泥質(zhì)烴源巖富含藻疊層，厚度介于1～200 m，一般厚度為30～50 m；殘余有機碳含量為0.90%～1.75%，平均為1.73%；干酪根碳同位素值為－30.24‰～－28.53‰，干酪根類型屬于腐泥型；鏡質(zhì)體反射率大于3.0%，處于高過成熟生氣階段。

目前對于澄江組沉積巖的認識較少，特別是盆地內(nèi)尚未鉆遇，通過資料可以推測其大多為砂巖、礫巖和泥巖，可能有部分為冰磧巖，代表揚子地臺蓋層發(fā)育初期斷塊運動背景下削山填谷的陸源碎屑沉積，厚度變化較大，基本未變質(zhì)或僅輕微變質(zhì)。在四川盆地西南部會理地區(qū)下列古組—蘇雄組（距今725～850 Ma，相當于澄江組），見小型薄殼球形藻及古片藻［15］，表明在這一時間段，上揚子地區(qū)有生物發(fā)育。

3.3 對威28井和女基井鉆遇基巖的認識

截至目前，四川盆地內(nèi)被認為鉆穿震旦系陡山沱組的井為威28井和女基井，這兩口井都位于樂山—龍女寺古隆起的核部，為四川盆地?zé)粲敖M底埋深較淺的區(qū)域［4］。通過對過威28井地震剖面的分析可以看到，威28井區(qū)有一個巨大的花崗巖侵入體（圖5），威28井進入陡山沱組后，正好鉆遇該侵入體，Rb—Sr法測定同位素年齡值為距今740.99 Ma（羅志立，1987），為澄江期產(chǎn)物。從侵入體兩側(cè)的地層特征來分析，其仍具有沉積巖典型的成層性特征。

圖5 過威28井05WY13測線解釋剖面圖

3.4 推測巨厚沉積巖在盆地內(nèi)的分布

根據(jù)對四川盆地內(nèi)多條地震剖面的分析發(fā)現(xiàn)，燈影組底界至基底雙層的雙程旅行時為1 200～2 000 ms，從地面到褶皺基底的雙程旅行時為3 000～5 500 ms，平均速度取5 000～5 500 m／s，推算其沉積巖厚度為8 000～15 000 m，即震旦系燈影組之下仍發(fā)育3 000～5 000 m厚的沉積巖（圖6）。沉積厚度小的區(qū)域在樂山—龍女寺古隆起核部，介于7 000～9 000 m；川中地區(qū)沉積厚度介于9 000～10 000 m；而沉積厚度超過10 000 m的區(qū)域則在川西地區(qū)和川東地區(qū)。

圖6 四川盆地沉積巖厚度推測圖

4 對天然氣勘探的意義及勘探建議

通過對比四川盆地內(nèi)震旦系之下地層與震旦系燈影組、陡山沱組的地震剖面信息，發(fā)現(xiàn)其特征比較相似，通過屬性分析認為其可能為砂巖和泥巖，因此這套沉積巖可能成為天然氣的烴源巖和儲集層。對于這套古老的沉積巖，目前還是未知領(lǐng)域，可能曾經(jīng)發(fā)生過油氣生成、運移和聚集，燈影組中大量賦存的瀝青可能就是證據(jù)之一。由于其埋深大，大部分區(qū)域目前的鉆探難以到達，但隨著勘探技術(shù)的不斷進步，對該領(lǐng)域的探索將成為可能。

鑒于四川盆地震旦系之下的沉積巖是天然氣勘探值得探索的新領(lǐng)域，目前處于尚待認識的階段，建議鉆探超深井以揭示深部地層的奧秘，井位宜選擇在埋深相對小、無火山巖刺穿的區(qū)域。例如四川盆地的西南部和南部地區(qū)，震旦系頂面埋深在4 000 m左右，設(shè)計井深7 000 m就基本可以揭穿澄江組，有可能通過鉆探超深井進一步對震旦系之下的地層及其含油氣性進行全面了解。

筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合近期四川盆地油氣勘探新進展獲得了以上初步認識，借此拋磚引玉，希望引起大家對此問題的爭論和探討，能進一步揭示四川盆地的基底結(jié)構(gòu)即為筆者的初衷。

中國石油西南油氣田公司徐春春副總經(jīng)理、中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院魏國齊副院長對這項研究一直給予關(guān)注，中國石油西南油氣田公司原副總經(jīng)理兼總地質(zhì)師冉隆輝教授對本文的編寫提出了寶貴意見并審閱全文，在此致謝！

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10.3787／j.issn.1000-0976.2012.07.001

2012-06-08 編輯 居維清）

張健，1960年生，教授級高級工程師；1982年畢業(yè)于原成都地質(zhì)學(xué)院石油系，現(xiàn)任中國石油西南油氣田公司勘探處副處長、主任地質(zhì)師；長期從事石油天然氣勘探研究和管理工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3號。電話：（028）86012038。E-mail：zhang＿jian＠petrochina.com.cn