王旭梅，葉星虎，劉文文，廖艷玲

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

普光氣田長興-飛仙關(guān)組沉積體系研究

王旭梅，葉星虎，劉文文，廖艷玲

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

利用野外露頭、巖心、測井、室內(nèi)分析化驗(yàn)等資料，對(duì)普光氣田的沉積古環(huán)境進(jìn)行研究，分析了各小層單元內(nèi)的沉積體系類型及其沉積模式。研究表明，普光地區(qū)主體帶長興組和飛仙關(guān)組的碳酸鹽巖地層可劃分為碳酸鹽巖臺(tái)地、臺(tái)地邊緣和斜坡盆地3大類沉積體系，其中碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系可劃分為開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地、蒸發(fā)臺(tái)地3個(gè)相帶，臺(tái)地邊緣沉積體系可劃分為臺(tái)地邊緣相帶，斜坡盆地沉積體系為臺(tái)地前緣斜坡相、陸棚相和盆地相3個(gè)相帶。二疊統(tǒng)長興組發(fā)育臺(tái)地邊緣礁灘組合相沉積，而下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組則發(fā)育臺(tái)地邊緣灘相沉積。

普光氣田；沉積體系；長興組；飛仙關(guān)組

普光氣田位于四川省宣漢縣境內(nèi)，是川東斷褶帶東北段雙石廟-普光NE向構(gòu)造帶上的一個(gè)鼻狀構(gòu)造，介于大巴山推覆帶前緣斷褶帶與川中平緩褶皺帶相接之間。該構(gòu)造帶西側(cè)由三條斷層控制，東部緊鄰北西的清溪場-宣漢東、老君山構(gòu)造帶[1]。筆者以碳酸鹽巖沉積學(xué)和儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)為理論指導(dǎo)，以井下巖心觀察描述為基礎(chǔ)，結(jié)合測井資料的綜合解釋，對(duì)普光氣田主體碳酸鹽巖沉積體系和各種微相特征進(jìn)行研究，并建立了普光氣田主體沉積相模式。

1 地層分布特征

1.1二疊系長興組

長興組巖性大致可分為下部灰?guī)r段(或礁灰?guī)r段)和上部白云巖段。由于沉積環(huán)境有所不同，長興組發(fā)育3種類型，即礁灘組合型、淺灘型和開闊臺(tái)地型(或緩坡型)[2]。

1)礁灘組合型 主要為生物礁、灘相顆粒灰?guī)r及白云巖組合，其上下分別與飛仙關(guān)組、吳家坪組整合接觸。

2)淺灘型 長興組上下分別與飛仙關(guān)、吳家坪組整合接觸，大致可分為4個(gè)巖性段：①長四段。淺灰至黃灰色塊狀含灰質(zhì)細(xì)晶白云巖、鮞狀白云巖夾數(shù)層礫屑白云巖。礫屑白云巖中，礫石成分主要為白云巖、石膏質(zhì)白云巖，次為灰?guī)r，礫石呈棱角狀，見鳥眼構(gòu)造，是極好儲(chǔ)集層。②長三段。淺灰色泥至亮晶砂屑灰?guī)r。③長一、二段。淺灰色厚塊狀至細(xì)晶灰?guī)r。長三段至長一段中，均發(fā)育大量含生物碎屑亮晶砂屑灰?guī)r，儲(chǔ)集性能良好?？傊瑴\灘型長興組中發(fā)育有很好的顆?；?guī)r及白云巖儲(chǔ)層。

3)開闊臺(tái)地(緩坡)型 主要分布于南部石龍場構(gòu)造及達(dá)縣宣漢地區(qū)，其與礁灘組合型和淺灘型的最大區(qū)別是頂部不發(fā)育白云巖，由大套灰?guī)r組成，因而分段困難。長興組是普光地區(qū)的主要目的層之一，厚92～240m，整體表現(xiàn)為西薄東厚。

1.2三疊系飛仙關(guān)組

飛仙關(guān)組是普光氣田極為重要的目的層。根據(jù)對(duì)露頭剖面及鉆井取芯的研究，飛仙關(guān)組儲(chǔ)層分為4段，即飛一段、飛二段、飛三段和飛四段，厚425～714m，其上下分別與嘉陵江組、長興組整合接觸，為臺(tái)地邊緣-臺(tái)地鮞粒灘相沉積[3]。

2 沉積體系與沉積相特征

研究區(qū)在構(gòu)造上屬川東弧形隔擋式褶皺帶與大巴山弧形隔擋式褶皺帶的疊加、復(fù)合和干涉部位。根據(jù)井下巖心觀察和鉆測井資料分析，結(jié)合前人的研究成果，將研究區(qū)上二疊統(tǒng)長興組-下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組劃分為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系、臺(tái)地邊緣沉積體系和斜坡-盆地沉積體系。

2.1碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系

1)開闊臺(tái)地相 該相在飛三段及長興組較為發(fā)育，該環(huán)境水深較淺，約10m左右，鹽度正?；蚵晕⑵撸饕獛r性為顆粒質(zhì)泥巖，有較多的蟲孔痕跡。

2)蒸發(fā)臺(tái)地相 該相在飛三段、飛四段及長興組頂部有分布。沉積環(huán)境多位于潮上帶，巖性多為白云巖、石膏或硬石膏，可見明顯的不規(guī)則紋理，有鳥眼構(gòu)造、透鏡狀層理等發(fā)育。

3)局限臺(tái)地相 該相廣泛發(fā)育于上二疊統(tǒng)長興組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組地層中，可分為潮坪及瀉湖等亞相。①潮坪亞相。在飛仙關(guān)組較為發(fā)育，并以飛三段最為突出。按巖性特征，可細(xì)分為灰膏蒸發(fā)坪、灰泥坪、藻坪、云泥坪等微相。潮上沉積多發(fā)育于飛四段，主要巖性為泥質(zhì)白云巖，常見水平層理。②瀉湖亞相。由于海水循環(huán)受到限制，水動(dòng)力條件弱，因而沉積較細(xì)粒物質(zhì)，巖性為生物屑質(zhì)灰泥，水平層理和砂紋層理較為常見。與潮坪相沉積相比，其有機(jī)質(zhì)含量高，且沉積物顏色以深灰色為主。

2.2臺(tái)地邊緣沉積體系

臺(tái)地邊緣沉積體系可劃分為臺(tái)地邊緣相帶，由于該相帶受波浪潮汐影響較大，沉積物主要鮞粒白云巖和塊狀石灰?guī)r等組成，生物礁非常發(fā)育。臺(tái)地邊緣相可進(jìn)一步分為臺(tái)地邊緣礁亞相和臺(tái)地邊緣灘亞相。

1)臺(tái)地邊緣礁亞相 該亞相在研究區(qū)內(nèi)主要分布在上二疊統(tǒng)長興組[4]。礁體一般為塊狀沉積，與周圍沉積呈指狀穿插，并且其厚度明顯大于同期正常沉積的地層厚度。臺(tái)地邊緣礁向海一側(cè)為盆地，向陸一側(cè)為礁后瀉湖，礁體發(fā)育好，礁體中造礁生物含量高，一般可達(dá)45%，高者達(dá)70%，礁前一般明顯存在斜坡。礁前斜坡上塌積巖的寬度隨斜坡的陡緩而異。臺(tái)地邊緣礁主要分布發(fā)育在晚二疊世長興組地層中，在研究區(qū)內(nèi)呈點(diǎn)礁出現(xiàn)，表明臺(tái)地邊緣礁的形成需要特定的條件，即一定的古地貌隆起、水體清潔和合適的海平面升降等[5]。

2)臺(tái)地邊緣灘亞相 該亞相在研究區(qū)主要分布在下三疊統(tǒng)飛一段和飛二段地層中，在長興組地層中也有分布。臺(tái)地邊緣灘主要由鮞?；?guī)r和鮞粒白云巖沉積組成，臺(tái)地邊緣最常見的是鮞灘。

2.3斜坡-盆地沉積體系

1)臺(tái)地前緣斜坡相 該相帶從波基面以上延續(xù)到浪基面以下，因此水動(dòng)力條件相對(duì)于臺(tái)地邊緣相較弱，沉積物以深水原地沉積為主，伴有重力流沉積。巖性多以灰砂巖為主，也發(fā)育細(xì)粒的碳酸鹽巖，水平層理發(fā)育。野外露頭剖面該相特征比較清晰。

2)陸棚相 陸棚相水深一般為幾十至一百米左右，海底位于一般浪基面以下和風(fēng)暴浪基面以上，地形坡度小，沉積作用較均勻，沉積環(huán)境多為低能環(huán)境，但也可發(fā)生間歇性的風(fēng)暴作用。沉積物顏色以灰、紅、棕色為主，巖性以石灰?guī)r和泥灰?guī)r為主，富含化石，生物擾動(dòng)構(gòu)造也較發(fā)育。

3)盆地相 該相帶多沉積于深水環(huán)境，一般水深在200m以下，因而水動(dòng)力條件非常弱，沉積物處于還原環(huán)境，不適合生物的生存。沉積物一般顏色較暗，粒度較細(xì)，水平層理較發(fā)育。在長興組及飛仙關(guān)組內(nèi)盆地相均不發(fā)育。

3 沉積模式

3.1長興組沉積模式

1)長一段期 由于海水環(huán)境和氣候溫和，該期較適合生物的大量生長，因此生物礁較為發(fā)育。這些生物礁多呈孤立點(diǎn)礁生長在位于臺(tái)地邊緣的緩坡上，礁體之間斷續(xù)相連，構(gòu)成了沿著碳酸鹽臺(tái)地分布的點(diǎn)礁群，其沉積模式為臺(tái)地邊緣緩坡點(diǎn)礁。由西向東分別由碳酸鹽臺(tái)地緩坡、臺(tái)地邊緣礁灘、開闊-局限臺(tái)地相組成。西部為臺(tái)棚，也即為緩坡帶，以細(xì)?；?guī)r沉積為主，同沉積滑動(dòng)構(gòu)造等發(fā)育；中部為開闊-局限臺(tái)地，以生物碎屑灰?guī)r沉積為主；東部為臺(tái)地邊緣礁灘，以鮞粒云巖和海綿骨架巖為主(見圖1)。

圖1 普光地區(qū)長一期沉積模式

2)長二段期 該期沉積模式以及沉積格局與長一段期基本相同。但長一段期臺(tái)地邊緣礁灘相帶常暴露海面，礁被干死變?yōu)楸┞董h(huán)境或碳酸鹽臺(tái)地淺灘，而長二段期海平面相對(duì)比較穩(wěn)定，所以碳酸鹽臺(tái)地緩坡和盆地相受海平面變化的影響不大。另外，長一段期開闊臺(tái)地-局限臺(tái)地相帶沉積環(huán)境較淺，海水循環(huán)受限，鹽度顯著提高，以沉積準(zhǔn)同生泥質(zhì)微晶白云石為主。關(guān)于巖臺(tái)地相沉積，兩者之間也存在一定差別，其中上二疊統(tǒng)長興組發(fā)育臺(tái)地邊緣礁灘組合相沉積，而下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組僅發(fā)育臺(tái)地邊緣灘相沉積。

圖2 普光地區(qū)飛仙關(guān)組沉積模式

3.2飛仙關(guān)組沉積模式

普光地區(qū)飛仙關(guān)組早期以海槽盆地相沉積為主，向上發(fā)育斜坡相沉積，由陸向海發(fā)育蒸發(fā)臺(tái)地相、局限臺(tái)地相、開闊臺(tái)地相和臺(tái)地邊緣灘相。隨著海槽的關(guān)閉,沉積由盆地相向局限-蒸發(fā)臺(tái)地相發(fā)展(見圖2)。

4 結(jié) 語

通過對(duì)普光氣田二疊系長興組和三疊系飛仙關(guān)組大量巖心描述和室內(nèi)鏡下巖石薄片鑒定認(rèn)為，長一段期沉積模式為臺(tái)地邊緣緩坡點(diǎn)礁，由西向東分別由碳酸鹽臺(tái)地緩坡、臺(tái)地邊緣礁灘、開闊-局限臺(tái)地相組成。到了長二段期，整體上，長二段沉積模式幾乎是延續(xù)長一段的沉積格局。只是在該時(shí)期，海平面相對(duì)下降，長一段臺(tái)地邊緣礁灘相帶時(shí)常暴露海面，變?yōu)樘妓猁}臺(tái)地淺灘或暴露環(huán)境。而飛仙關(guān)組形成初期,相對(duì)海平面開始下降，研究區(qū)發(fā)育有斜坡-陸棚、開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地及臺(tái)地邊緣灘等。飛仙關(guān)組形成中期，研究區(qū)則大量發(fā)育開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地沉積。飛仙關(guān)組形成晚期，隨著海平面的下降，主要大面積發(fā)育局限臺(tái)地相及部分蒸發(fā)臺(tái)地相沉積。通過上述沉積體系研究，可以了解該研究區(qū)儲(chǔ)層的平面展布規(guī)律，從而為有利富集區(qū)的篩選打下良好基礎(chǔ)。

[1]馬永生，梅冥相. 碳酸鹽巖儲(chǔ)層沉積學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1999.

[2]強(qiáng)子同. 碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)[M].東營：石油大學(xué)出版社，1998.

[3]楊家靜，王一剛.四川盆地東部長興組-飛仙關(guān)組氣藏地球化學(xué)特征及氣源探討[J].沉積學(xué)報(bào)，2002，20(2)：349-352.

[4]馬永生，牟傳龍,郭旭升，等. 四川盆地東北部長興期沉積特征與沉積格局[J].地質(zhì)論評(píng)，2006,52(1):25-29.

[5] Alvaro J J, Aretz M.Fabric transitions from shell accumulations to reefs：an introduction with Palaeozoic examples[J].Geological Society, 2007，275(6)：11-16.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.021

P618 130

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16731409(2012)11N06103