袁 立，姚君波，李國蓉，彭 博，麻宇杰

（1成都理工大學(xué) “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室）（2中國石油長慶油田分公司第八采油廠地質(zhì)研究所）

沉積·儲層

四川盆地中—上寒武統(tǒng)層序地層劃分與沉積模式

袁 立1，姚君波1，李國蓉1，彭 博1，麻宇杰2

（1成都理工大學(xué) “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室）（2中國石油長慶油田分公司第八采油廠地質(zhì)研究所）

據(jù)對四川盆地范店、巖孔以及三匯場等3個野外寒武系剖面的觀察，特別是根據(jù)巖孔單井剖面和女基井—宮深1井等連井剖面的層序界面特征和序列分析，將四川盆地寒武系自下而上劃分為SQ1、SQ2、……、SQ12共12個三級層序，其中下寒武統(tǒng)6個（SQ1—SQ6），中—上寒武統(tǒng)6個（SQ7—SQ12）。中—上寒武統(tǒng)發(fā)育多個潟湖→臺內(nèi)灘、潟湖→潮坪、臺內(nèi)灘→潮坪等向上變淺旋回，SQ7—SQ12中，高水位體系域的厚度均大于海侵體系域厚度，總體上表現(xiàn)為快速海侵、低速海退的特點。自西向東，中—上寒武統(tǒng)的沉積相為潮坪→臺內(nèi)灘→潟湖，同時其沉積厚度呈現(xiàn)東厚西薄的變化規(guī)律，與下寒武統(tǒng)具有互補性。中寒武世SQ7層序沉積區(qū)逐漸形成半封閉的淺水碳酸鹽臺地，但受西部陸源碎屑注入影響較大，發(fā)育濱岸沉積體系；晚寒武世SQ8—SQ12繼承了中寒武世的沉積模式，但西部陸源注入影響變小，因此水體變淺，環(huán)境更局限，灘體更發(fā)育。臺內(nèi)灘多發(fā)育于高水位體系域的中、上部，平面上在川中和川東分布較多。

四川盆地；上寒武統(tǒng)；中寒武統(tǒng)；層序地層；層序劃分；沉積模式

四川盆地位于上揚子地臺北部，經(jīng)震旦紀(jì)晚期的桐灣運動，四川盆地形成了西高東低、由陸變海的沉積格局，康滇古陸相對北移并進一步抬升。經(jīng)過加里東晚期的都勻運動，明顯地形成大坳大隆的格局，盆地中部形成川中隆起，兩邊分布有川東坳陷和川西坳陷。中—上寒武統(tǒng)是典型的陸表海臺地模式背景下的局限臺地相沉積，多發(fā)育局限臺地相、水體較淺的大套泥晶白云巖。由于缺乏化石、鉆井較少，沉積相的空間展布變化尚不明朗，這樣在區(qū)域上就難以進行地層對比，為三級層序劃分帶來一定的難度。

關(guān)于四川盆地寒武系層序地層劃分，前人提出了一些方案，但彼此尚存分歧。筆者在充分研究前人寒武系層序劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合收集的資料、野外調(diào)查得出的認(rèn)識以及單井和連井剖面的解析，試圖建立四川盆地中—上寒武統(tǒng)層序地層格架，為深化四川盆地的勘探開發(fā)做些基礎(chǔ)工作。

1 前人的層序劃分方案及對比

前人對四川盆地寒武系的層序劃分共有四種方案（表 1）。 尹恭正［1］和張滿郎等［2］把地層劃分到統(tǒng)或組的級別，但不基于海平面升降變化的層序地層學(xué)原理。梅冥相等［3］對貴州一帶的寒武系進行了層序劃分，把整個寒武系共劃為12個三級層序，其中的中—上寒武統(tǒng)劃分為7個三級層序，層序的海侵體系域，特別是早期高水位體系域中，發(fā)育塊狀含藻席的生物丘白云巖和泥粒白云巖，而在晚期高水位體系域中則以局限海臺地相泥晶白云巖和潟湖相泥晶白云巖為特征。陳洪德等［4］在揚子大陸震旦系—三疊系的層序研究中利用湖南、湖北地區(qū)的資料，給出下?lián)P子地區(qū)寒武系三級層序共有14個，同時認(rèn)為這14個三級層序并不是在上揚子地區(qū)均發(fā)育齊全。

本文受國家重大專項專題“海相碳酸鹽巖沉積層序與儲層發(fā)育模式研究”（編號:2011ZX05005-002-009HZ）資助

袁立：女，1986年生。2006年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京），現(xiàn)為成都理工大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向為儲層地質(zhì)學(xué)。通訊地址: 610059 四川省成都市成華區(qū)成都理工大學(xué)能源學(xué)院“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室320室；電話:(028)84079208

表1 四川盆地寒武系的主要層序劃分方案對比

2 層序地層格架建立

本次研究的區(qū)域位于四川盆地川南，寒武紀(jì)早期上揚子西部地殼上升，地層受到剝蝕，通過對本次所采集資料及已掌握的鉆井資料的研究和分析，筆者認(rèn)為四川盆地整個寒武系共可劃分為12個三級層序（表1）。本次研究的野外地質(zhì)考察，詳細(xì)觀察了范店、巖孔以及三匯場等3個野外寒武系剖面，同時還收集了石柱和鳳凰兩條剖面的資料（圖1），其中地層較全的為巖孔剖面和范店剖面。

圖1 四川盆地寒武系構(gòu)造及野外剖面位置

四川盆地整個寒武系共可劃分為12個三級層序，自下而上記作SQ1、SQ2、……、SQ12，其中，下寒武統(tǒng)6個（SQ1—SQ6），中—上寒武統(tǒng)6個（SQ7—SQ12）?，F(xiàn)以金沙巖孔剖面為例來建立四川盆地中—上寒武統(tǒng)三級層序的地層格架。

對巖孔剖面進行詳細(xì)的觀察分析后得到中—上寒武統(tǒng)三級層序與沉積相綜合柱狀圖（圖2），該剖面的中—上寒武統(tǒng)三級層序從SQ7開始至SQ12結(jié)束，完整擁有6個三級層序。

SQ7層序 底界面為暴露巖溶面，底部附近沉積灰色泥質(zhì)白云巖，底界為薄層黃褐色泥巖，沉積環(huán)境為暴露氧化環(huán)境。TST7為灰色粉砂巖、泥質(zhì)白云巖互層沉積，代表潮坪環(huán)境，水體深淺變化較快。海侵后期，沉積環(huán)境變?yōu)樯钏倪€原環(huán)境，能使細(xì)粒的

灰色泥巖沉積下來，這可作為最大海侵的標(biāo)志。HST7中—上部發(fā)育蒸發(fā)潟湖相的中晶白云巖，這表明水體逐漸變淺；與HST7水位下降相對應(yīng)，層序頂部發(fā)育的白云巖具鮞狀、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，代表高能的沉積環(huán)境，水動力變強。

① 陳洪德，田景春，牟傳龍，等.震旦系—中三疊統(tǒng)層序劃分和特征［R］.成都理工大學(xué)，2010.

圖2 四川盆地巖孔剖面中—上寒武統(tǒng)三級層序劃分與沉積相綜合柱狀圖

SQ8層序 底界面為巖性轉(zhuǎn)換面，TST8主要為潟湖相深灰色泥質(zhì)白云巖；HST8為潮坪相灰白色砂屑白云巖，具鹽膏溶孔、晶洞構(gòu)造，反映水體環(huán)境變淺，可能反映蒸發(fā)較強的環(huán)境，上部為潮坪環(huán)境的灰白色微晶白云巖，頂部出現(xiàn)黃色粉砂質(zhì)白云巖，代表暴露或氧化沉積環(huán)境。

SQ9層序 底界面為巖性轉(zhuǎn)換面，TST9底部發(fā)育灰色中厚層泥質(zhì)白云巖與中厚層角礫狀泥質(zhì)白云巖互層，反映水體為高能環(huán)境，水動力較強，上部發(fā)育潟湖相的灰色泥質(zhì)白云巖。HST9發(fā)育白云質(zhì)潟湖亞相的深灰色厚層狀微晶白云巖，反映水體變淺，頂部具針孔狀構(gòu)造，反映蒸發(fā)作用較強，甚至可能出現(xiàn)暴露環(huán)境。

SQ10層序 TST10底部發(fā)育潟湖相的深灰色厚層白云巖，上部具晶洞和縫合線構(gòu)造。 HST10變?yōu)槌逼合嗟臏\灰白色厚層白云巖，向上局部見溶孔構(gòu)造，反映水體向上變淺；頂部的厚層結(jié)晶白云巖，反映沉積環(huán)境為水體較淺的蒸發(fā)潮坪環(huán)境。

SQ11層序 該層序沉積環(huán)境總體為潮坪環(huán)境，底界面為地層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面，TST11底部為一套白云巖坪亞相的薄層深灰色白云巖，反映水體較深；而HST11變?yōu)槌逼合嗷野咨駥影自茙r，中上部為微晶白云巖，反映水體向上變淺。

SQ12層序 TST12底部發(fā)育潟湖相的深灰色厚層白云巖，反映水體較深。HST12以潮坪相沉積環(huán)境為主，發(fā)育泥質(zhì)白云巖坪亞相的黃褐色白云質(zhì)頁巖、灰白色泥質(zhì)白云巖、灰白色厚層白云巖等，頂部有薄層黃綠色白云質(zhì)頁巖，反映水體較淺且為安靜環(huán)境。

3 層序連井對比與縱橫向特征

3.1 橫向特征

從圖3、圖4的SQ7—SQ12層序連井對比可見，從東向西下寒武統(tǒng)由薄變厚，而中—上寒武統(tǒng)則由厚變薄。造成這兩套地層在東西方向上厚度互補的原因是:早寒武世康滇古陸陸源碎屑物質(zhì)從西北向東南方向輸入，下寒武統(tǒng)的厚度受控于距離物源的遠(yuǎn)近，因而東薄西厚；而中—晚寒武世四川盆地沉積相由海陸過渡相轉(zhuǎn)為碳酸鹽巖臺地相，中—上寒武統(tǒng)的厚度受控于海平面變化。

從圖3上看，SQ7—SQ12層序潮坪和潟湖相交替發(fā)育，總體來說，三級海平面變化旋回可能具有快速海侵、緩慢海退的特征。

從圖4上看，川東南以潟湖相發(fā)育為主，偶受海平面變化影響而發(fā)育潮坪相，由西向東沉積厚度明顯變大。

表2為對各井反映的層序界面特征、序列變化以及沉積環(huán)境等所進行的對比。

3.2 縱向特征

女基井 各個層序界面均為巖性巖相轉(zhuǎn)換面，其中SQ7、SQ9層序的TST以泥質(zhì)為主、白云巖層厚度加大的潮坪相為特征,HST以厚層白云巖為主。SQ8、SQ10—SQ12的TST則以粉晶白云巖為主；HST底部以沉積厚層砂巖為主，并且向上以白云巖厚度增加為特征。

東深1井 相對女基井水體較淺，SQ7—SQ9層序TST以底部白云質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)白云巖為主；HST中部為高能環(huán)境下的灰白色礫屑白云巖、白云巖等，并有地層疊置結(jié)構(gòu)，以白云巖、砂屑白云巖向上層厚增加為特征，顯示海平面不斷下降，水體逐漸變淺。SQ10—SQ12層序的TST為潟湖相粉晶白云巖，HST時期水體變淺，發(fā)育潮坪相的淺灰色粉晶白云巖。

自深1井 SQ8、SQ9層序TST以暗色泥巖為特征，HST中以淺灰色白云巖為主。SQ7、SQ10—SQ12層序TST以暗色白云巖、泥質(zhì)粉砂巖為主；HST以白云巖層的厚度增加為特征，反映水體變淺。

宮深1井 SQ7、SQ8海侵開始均形成了厚層的深灰色白云質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖沉積，HST均有薄層灰色白云巖與粉砂質(zhì)泥巖互層沉積，并形成了向上逐層增厚的灰白色白云巖，形成了水體向上變淺的序列。宮深1井SQ9—SQ12層序的地層疊置結(jié)構(gòu)很常見，出現(xiàn)白云巖、泥質(zhì)白云巖的互層沉積。HST以白云巖、泥質(zhì)白云巖層厚均向上增加為特征，可由此判斷出海平面不斷下降、水體逐漸變淺、碳酸鹽巖沉積加快等特征。

威18井 SQ7、SQ8的HST頂部潮坪相的棕色白云巖與紫色泥巖為氧化暴露環(huán)境下的產(chǎn)物，SQ9—SQ12的地層疊置結(jié)構(gòu)明顯，具有多個深灰色與灰白色

的白云巖互層沉積旋回，HST以白云巖顆粒向上變細(xì)為特征，頂部均為潮坪相灰白色泥晶白云巖，以接近結(jié)晶飽和為特征，反映水體變淺、蒸發(fā)強烈的環(huán)境。

圖3 四川盆地中—上寒武統(tǒng)SQ7—SQ12層序沉積相女基井—宮深1井連井對比剖面

丁山1井 SQ7的TST出現(xiàn)深水沉積背景的厚層潟湖相深灰色泥灰?guī)r，反映水體處于安靜環(huán)境；HST發(fā)育鮞灘，反映此時水體為高能環(huán)境。SQ8的 HST中上部以膏質(zhì)白云巖為標(biāo)志，以接近結(jié)晶飽和為特征，反映其蒸發(fā)環(huán)境。SQ9-SQ11的HST中部及下部發(fā)育砂屑灘，頂部沉積了厚層細(xì)粒的潮坪相泥晶白云巖。丁山1井和威18井相比沉積厚度明顯增大，各層序HST均沉積潟湖相的厚層深色含灰白云巖，反映水體相比西部更深一些。

圖4 四川盆地中—上寒武統(tǒng)SQ7—SQ12層序沉積相威遠(yuǎn)18井—林1井連井對比剖面

林1井 各層序與丁山1井具有良好的對比性。SQ7的HST發(fā)育鮞灘，反映此時水體為高能環(huán)境；SQ8的HST中上部發(fā)育膏質(zhì)白云巖，反映處于蒸發(fā)環(huán)境;SQ9—SQ12的HST均發(fā)育臺內(nèi)灘，但是白云巖整體顏色較深，相比威遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的灰白色白云巖，水體應(yīng)更深些。林1井從總體沉積厚度來看，相對威18井厚度增大。

四川盆地中—上寒武統(tǒng)以臺地內(nèi)源沉積為主，發(fā)育厚層粉晶白云巖；發(fā)育多個潟湖→臺內(nèi)灘、潟湖→潮坪、臺內(nèi)灘→潮坪等向上變淺旋回，以加積為主，其中臺內(nèi)灘多在中寒武統(tǒng)發(fā)育，層序呈向上變淺序列的特征。SQ7—SQ12的HST厚度均大于TST沉積厚度，總體上表現(xiàn)為快速海侵、低速海退的特點。

4 四川盆地中—晚寒武世沉積特征

四川盆地在早寒武世為碎屑巖陸棚沉積體系，晚期（龍王廟期）形成碳酸鹽巖臺地；中寒武世受進

一步構(gòu)造抬升影響，水體變淺，受陸源碎屑物質(zhì)影響仍較為明顯，表現(xiàn)為研究區(qū)西部混積潮坪發(fā)育，碳酸鹽巖和碎屑巖混積特征明顯；晚寒武世，四川盆地海岸帶范圍廣闊，水體更淺，海底較平坦，其間灘、礁發(fā)育，為淺水碳酸鹽巖臺地沉積體系。

表2 四川盆地中—上寒武統(tǒng)SQ7—SQ12層序界面特征、序列變化及沉積環(huán)境特征對比

表1 (續(xù)表)

4.1 中寒武世沉積特征

中寒武世早期，西部發(fā)育近岸混積潮坪，中東部發(fā)育碳酸鹽局限臺地相，多發(fā)育礁、灘構(gòu)成的屏障，形成封閉條件良好的潟湖及潮坪蒸發(fā)環(huán)境。中寒武世中后期，陸源物質(zhì)供給充分，靠近物源的盆地西部為近岸混積潮坪—潮坪相，以泥巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)白云巖為主；向東進入局限臺地相，由顆粒微晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r和白云巖等組成，其中SQ7的HST沉積相分布如圖5a所示。中部東深1井一線以東與川東南丁山1井、林1井等處發(fā)育的淺灘，使得海水交替受限［4-6］，川中大部分地區(qū)處于半深水的蒸發(fā)潟湖環(huán)境。

圖5 四川盆地中—晚寒武世三級層序沉積相平面圖

4.2 晚寒武世沉積特征

晚寒武世，四川盆地及鄰區(qū)氣候炎熱，為邊緣灘、礁發(fā)育的半封閉極淺水碳酸鹽臺地沉積，西部受陸源注入影響小，地層多為純凈的微晶-粉晶白云巖，偶夾膏巖層［7］，僅在靠近古陸一側(cè)有很少的陸源砂屑摻合［8］。古陸東側(cè)水體較淺，潮坪發(fā)育；盆地的中部及東南部，局限臺地相整體呈南北向分布，沉積物以盆內(nèi)顆粒碳酸鹽為主。

晚寒武世SQ10的HST沉積相平面分布如圖5b所示。盆地中部丁山1井、巖孔、石柱一帶，發(fā)育了呈

北東向展布的一系列淺灘，對水流循環(huán)起到阻滯作用，使川中、川南地區(qū)成為局限臺地，蒸發(fā)潮坪及潟湖相發(fā)育。盆地中—東部，離西部碎屑巖物源較遠(yuǎn)，形成了巨厚的清水碳酸鹽沉積物。在石柱剖面的沉積物中，鮞粒、砂礫屑結(jié)構(gòu)等較發(fā)育，表明當(dāng)時本區(qū)與外海連通性較好，沉積環(huán)境由局限臺地向開闊臺地轉(zhuǎn)變，水動力較強，鹽度正常。晚寒武世后期沉積氣候更加干旱，蒸發(fā)量較大，盆地大部處于強蒸發(fā)咸化潟湖環(huán)境，形成以微晶—粉晶等顆粒微小的巨厚白云巖沉積。

5 四川盆地中—晚寒武世沉積模式

中寒武世，四川盆地趨于炎熱干旱，盆地淺水區(qū)的沉積作用大多在強氧化、強蒸發(fā)條件下進行，海水咸化程度高?？偟恼f來，中寒武世仍為一個以清水沉積為主、受陸源物質(zhì)干擾的半封閉的碳酸鹽臺地沉積［9-10］。

晚寒武世，上揚子海盆地殼相對穩(wěn)定，繼承了中寒武世晚期沉積的特點，但陸源碎屑供給很少。西部近岸潮坪發(fā)育規(guī)模減小，沉積物以盆內(nèi)碳酸鹽為主，顆粒較細(xì)，形成了巨厚的清水碳酸鹽巖沉積物；川中在中寒武世形成的礁灘基礎(chǔ)上，在丁山1井—石柱一線形成寬闊高能淺灘帶，部分地區(qū)處于淺水蒸發(fā)環(huán)境下的碳酸鹽臺地。

根據(jù)以上綜合分析，四川盆地中—晚寒武世總體是屬于碳酸鹽巖臺地沉積模式（圖6）。沉積相自西向東依次為近岸潮坪、局限臺地、開闊臺地等沉積相，其中局限臺地包括臺地蒸發(fā)巖、蒸發(fā)相潮坪、潟湖、臺內(nèi)灘等沉積亞相。臺內(nèi)灘多在川中、川東分布，具有良好的儲集空間，多發(fā)育于高水位體系域的中上部。臺地東北緣仍位于城口東部深斷裂附近，東南緣受銅庸斷裂控制，朝東向湘黔邊緣海過渡，具較陡的斜坡，臺地前緣斜坡位于湖南永順一線。

圖6 四川盆地中—晚寒武世碳酸鹽巖臺地沉積模式

總體來講，四川盆地中寒武世SQ7沉積區(qū)逐漸形成半封閉的淺水碳酸鹽臺地，但是研究區(qū)西部受陸源碎屑注入影響較大，發(fā)育濱岸沉積體系；晚寒武世SQ8至SQ12繼承了中寒武世的沉積模式，發(fā)育淺水半封閉的局限臺地，但西部陸源注入影響變小，因此水體變淺，環(huán)境更局限，灘體更發(fā)育。

6 結(jié) 論

（1）四川盆地中—上寒武統(tǒng)自下而上劃分為SQ7—SQ12共6個三級層序。從東向西，中—上寒武統(tǒng)由厚變薄，與下寒武統(tǒng)具有互補性。

（2）中寒武世，盆地西部陸源物質(zhì)供給充分，發(fā)育近岸混積潮坪—潮坪相沉積，而盆地中東部發(fā)育碳酸鹽局限臺地相，多發(fā)育礁、灘構(gòu)成的屏障，形成封閉條件良好的潟湖及潮坪蒸發(fā)環(huán)境。

（3）晚寒武世基本上繼承了中寒武世的沉積模式，發(fā)育淺水半封閉的局限臺地，但盆地西部陸源注入影響變小，因此水體變淺，環(huán)境更局限，灘體更

發(fā)育。

（4）四川盆地中—上寒武統(tǒng)發(fā)育多個潟湖→臺內(nèi)灘、潟湖→潮坪、臺內(nèi)灘→潮坪等向上變淺旋回。SQ7—SQ12各層序的高水位體系域沉積厚度均大于海侵體系域的沉積厚度，總體上表現(xiàn)為快速海侵、低速海退的特點。

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編輯：吳厚松

Division and Sedimentary Model of Middle-Upper Cambrian Sequence Strata in Sichuan Basin

Yuan Li,Yao Junbo,Li Guorong,Peng Bo,Ma Yujie

According to the observation of the field outcrop profiles at Fandian,Yankong and Sanhuichang,and the sequence boundary characters and succession analysis of two connecting well sections cross Sichuan Basin,the Cambrian strata can be divided into 12 third-order sequences,named as SQ1to SQ12from lower to upper,which include SQ1to SQ6in lower Cambrian Series and SQ7to SQ12in middle to upper Cambrian Series.Several shallowing-upward cycles develop in the middle-upper Cambrian strata,which include lagoons to platform inner shoals,lagoons to tidal flats,and platform inner shoals to tidal flats.The middle-upper Cambrian sediments are the tidal flat-platform inner shoals-lagoon facies from west to east and the thickness of sediments show a varying pattern that is thick in the east and thin in the west,which is complementary to Lower Cambrian sediments.The total thickness of HST is thicker than that of TST in middle-upper Cambrian strata (SQ7-SQ12)so that it is generally characterized of fast transgression and slow regression.Semi-closed shallow-water carbonate platform gradually formed in the east and shoreline developed in the west in the SQ7during middle Cambrian epoch.The middle Cambrian sedimentary model was inherited in SQ8to SQ12during upper Cambrian but more platform inner shoals developed in the west due to the weakening influence of the terrestrial detritus input and shallowing water.The platform inner shoals generally develop in the middle to top parts of HST in vertical and in the center and eastern parts of Sichuan Basin in plan.

Cambrian;Sequence stratigraphy;Sequence division;Sedimentary model;Sichuan Basin

TE111.3

A

2013-02-04

10.3969/j.issn.1672-9854.2013.03.003

1672-9854(2013)-03-0019-10

Yuan Li：female,Master degree in progress at Faculty of Energy of Chengdu University of Technology,1 Dongsan Rd.,Erxianqiao,Chengdu,610059 China