黃仁春

(中國石油化工股份有限公司 勘探南方分公司，成都 610041)

露頭及鉆探資料揭示，四川盆地二疊系-三疊系海相礁灘地層主要發(fā)育于上二疊統(tǒng)-下三疊統(tǒng)，主要包括吳家坪組碳酸鹽巖緩坡生屑灘、長興組臺地邊緣生物礁灘、飛仙關(guān)組臺地邊緣鮞粒灘壩及疊置遷移薄層鮞粒灘，而平面上主要分布在開江-梁平陸棚的東西兩側(cè)。礁灘體的縱橫向展布呈現(xiàn)較強(qiáng)規(guī)律性，與開江-梁平陸棚的形成演化密切相關(guān)。針對陸棚形成演化與礁灘發(fā)育關(guān)系的研究既是對四川盆地前期勘探成果的總結(jié)深化，為礁灘勘探指明方向，同時(shí)也可為其他地區(qū)的礁灘勘探提供借鑒。

開江-梁平陸棚的形成與峨眉“地裂運(yùn)動”有關(guān)，主要發(fā)育于晚二疊世長興期-早三疊世飛仙關(guān)期[1]，從而影響了長興組生物礁和飛仙關(guān)組鮞粒灘的分布。受峨眉地裂運(yùn)動影響，開江-梁平陸棚在晚二疊世吳家坪期已具雛形。四川盆地北部吳家坪組為碳酸鹽緩坡沉積，該時(shí)期缺乏高能邊緣相帶。長興期在開闊臺地和陸棚的過渡相帶開始發(fā)育大規(guī)模的生物礁，礁體環(huán)開江-梁平陸棚形成障壁，進(jìn)入鑲邊臺地發(fā)育期。至飛仙關(guān)早期臺地基本形成，該時(shí)期為鮞粒灘發(fā)育的主要時(shí)期，飛仙關(guān)中晚期開江-梁平陸棚主要表現(xiàn)為“填平補(bǔ)齊”并逐漸消亡。

1 礁灘分布

據(jù)2010年國土資源部礦產(chǎn)儲量委員會公布數(shù)據(jù)及2012年中國石化在元壩、涪陵、河壩提交的探明儲量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，四川盆地共發(fā)現(xiàn)30個礁灘相氣田，長興組-飛仙關(guān)組探明天然氣地質(zhì)儲量達(dá)數(shù)千億立方米，千億方大氣田有普光氣田和元壩氣田[2](表1)。

四川盆地二疊系、三疊系礁灘體的分布具有明顯的規(guī)律性。從礁灘氣田及露頭礁灘平面分布特征分析(圖1)，生物礁及生屑灘分布于開江-梁平陸棚及臺洼邊緣相帶周緣，呈環(huán)帶狀展布，形成鑲邊結(jié)構(gòu)。臺地邊緣生物礁多呈條帶狀分布，規(guī)模相對較大； 開闊臺地內(nèi)主要發(fā)育點(diǎn)礁及大面積鮞粒灘或生屑灘。

表1 四川盆地長興組-飛仙關(guān)組大中型礁灘氣田特征Table 1 Data of the large-medium gasfields reserved in the Changxing-Feixianguan reefs and shoals, Sichuan Basin

圖1 四川盆地長興組礁灘平面分布圖Fig.1 Facies map showing the distribution of the Changxing Formation reef and shoal deposits in Sichuan Basin

2 陸棚形成與演化

中-晚二疊世，中上揚(yáng)子區(qū)發(fā)生了一次大規(guī)模的峨眉山地幔柱事件，依次經(jīng)歷了巖漿初始活動、穹窿、斷陷盆地及平行不整合面形成、火山噴發(fā)及基底下沉等多個階段，該事件對二疊系、三疊系礁灘的形成演化產(chǎn)生了重大影響。

中二疊世茅口期，中上揚(yáng)子區(qū)為開闊臺地沉積環(huán)境，海底地形雖有起伏但總體平坦。茅口初期，巖漿已經(jīng)開始在深部活動，巖漿活動使地表沉積環(huán)境動蕩不定。茅口組整體為一套動蕩環(huán)境沉積，層面不平直，波狀起伏。茅口末期，火山即將噴出地表，隆升作用達(dá)到頂峰，中上揚(yáng)子區(qū)整體隆升到海平面以上，全區(qū)演變?yōu)榭λ固丨h(huán)境，形成了中-上二疊統(tǒng)之間的平行不整合面。

吳家坪期，峨眉山玄武巖噴出地表，在川西地區(qū)堆積了厚度巨大的峨眉山玄武巖。西部火山爆發(fā)的同時(shí)，為彌補(bǔ)巖漿房的空間，中上揚(yáng)子區(qū)除康滇地軸外，其余廣大地區(qū)基底逐漸下沉。地幔柱晚期基底下沉過程中，由于差異沉降作用，形成了“開江-梁平陸棚”雛形[3]。另外，由于基底沉降方式的不同，有些通過褶皺方式撓曲下沉，形成緩坡沉積；有些沿著斷裂發(fā)生差異下沉，形成鑲邊臺地沉積[4]。

長興期，中上揚(yáng)子大部分地區(qū)火山活動基本結(jié)束，進(jìn)入地幔柱演化的最后階段，差異下沉作用進(jìn)一步加劇，臺地-斜坡-陸棚沉積相分異更為明顯。

早三疊世飛仙關(guān)期，中上揚(yáng)子區(qū)不再有峨眉山玄武巖噴發(fā)，沉積物不再受火山活動的任何影響。飛一段-飛二段沉積時(shí)，川東北大部分地區(qū)沿襲長興組格局，開江-梁平陸棚尤存；但受沉積充填作用影響，陸棚逐漸萎縮，至飛三段沉積時(shí)期逐漸被填平。

3 陸棚形成演化與礁灘發(fā)育

3.1 碳酸鹽巖緩坡與淺灘發(fā)育

吳家坪組沉積時(shí)期，中二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r遭剝蝕夷平，同時(shí)地殼拉張斷裂造成峨眉山玄武巖噴發(fā)，在該區(qū)形成一個由西南向東北方向傾斜的古斜坡，由盆地西南部向東北部逐漸從濱岸沼澤相陸源沉積過渡到碳酸鹽巖緩坡、陸棚沉積。開江-梁平陸棚西側(cè)為自西南向東北傾斜的碳酸鹽巖緩坡，斜坡的坡度較小(多數(shù)<1°)，自臺地向陸棚區(qū)沒有明顯的坡折帶，相帶分布寬緩，水體較深，臺地整體位于浪基面以下。區(qū)域上，吳家坪組具有低能環(huán)境沉積特征[5],主要由灰色、深灰色中厚層狀燧石團(tuán)塊(條帶)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r組成，與東部和東北部陸棚毗鄰地帶無明顯的淺水高能帶。不過，在緩坡范圍內(nèi)局部地形略有起伏，在內(nèi)緩坡-中緩坡地貌相對高部位發(fā)育多期生屑灘，生屑灘的發(fā)育具有橫向疊置遷移分布特征(圖2),儲層主要發(fā)育于各級層序的高水位體系域。

3.2 鑲邊臺地形成與生物礁發(fā)育

四川盆地東部長興組沉積時(shí)期海平面總體不斷上升，經(jīng)歷了2期大的海平面升降旋回，分別對應(yīng)于長一段和長二段沉積時(shí)期。長興期生物快速生長，沿著臺地邊緣及臺洼邊緣形成一條連續(xù)分布的生物礁帶，形成鑲邊結(jié)構(gòu)(圖1)。生物礁的發(fā)育加快了碳酸鹽巖堆積速率，使沉積速率超過海平面上升速率，從而開始了碳酸鹽巖緩坡向鑲邊臺地的轉(zhuǎn)化過程，到長興晚期則完全發(fā)展成為鑲邊臺地。

圖2 吳家坪期碳酸鹽巖緩坡沉積模式圖Fig.2 Sedimentary model of the carbonate rock ramp in the Wujiaping period

其中，長一段海平面上升速度快于長二段，長一段僅在元壩地區(qū)沉積薄層生物礁，而長二段則在元壩與普光地區(qū)都沉積厚層生物礁。長一段沉積初期，海水渾濁，多數(shù)地區(qū)不利于生物礁的生長。隨后，海平面快速上升，生物礁的生長速度小于海平面上升速度，生物礁被淹沒，生物礁停止生長，在位于碳酸鹽巖緩坡的元壩地區(qū)長一段底部沉積了一層規(guī)模不大的薄層生物礁(圖3-A)。長一段沉積中期，海平面相對較高，沉積了薄層的深水含硅灰?guī)r、含泥灰?guī)r和灰泥巖。長一段沉積末期，海平面短暫下降，此時(shí)，海水逐漸清澈，海平面下降到適當(dāng)水深時(shí)，生物礁又開始生長，元壩地區(qū)沉積了一套薄層、分布范圍廣的高位生屑灘(圖3-B)。海平面繼續(xù)下降，一些地方的生屑灘得以暴露在水面上，接受大氣淡水淋濾，并發(fā)生白云石化。長二段經(jīng)歷了2次短期海平面升降旋回。長二段沉積開始，海平面曾經(jīng)短暫地快速上升，不利于生物礁生長。在高位域時(shí)，海平面上升速度減慢，海水清澈，生物礁快速加積生長。隨后，在海平面上升的靜止期，生物礁的生長速度大于海平面上升速度。當(dāng)生物礁生長到接近海平面時(shí)，生物礁停止向上加積生長。位于緩坡帶的元壩和涪陵興隆場區(qū)塊新的生物礁開始向水更深的斜坡方向遷移，在早期礁前垮塌巖處生長，受生物礁遮擋影響，礁后易形成局限沉積環(huán)境。由于是緩坡，礁前垮塌巖鄰近礁的主體，水深適當(dāng)，利于新礁在其之上繼續(xù)生長。而普光地區(qū)由于是陡坡，礁前垮塌巖沿斜坡向下滑塌距離遠(yuǎn)，生屑灘不發(fā)育，礁帶較窄。因此，普光地區(qū)臺地邊緣生物礁前沒有利于新礁生長的地理?xiàng)l件，生物礁沒有向斜坡側(cè)向遷移(圖3-C)，其生長主要以垂向加積為主[6]。長二段高位域沉積末期，海平面下降，礁頂暴露在水面上，接受大氣淡水的淋濾。元壩地區(qū)長興期發(fā)育早期成灘、晚期成礁[7]旋回，而位于碳酸鹽巖陡坡的普光地區(qū)則發(fā)育2期成礁旋回(圖3-D)。

圖3 長興期生物礁發(fā)育模式Fig.3 Model of reef development in the Changxing period

現(xiàn)有鉆井資料及地震資料揭示，長興組沉積時(shí)期，開江-梁平陸棚兩側(cè)臺緣具有東陡、西緩特征(圖4)。因臺緣結(jié)構(gòu)的差異，礁灘組合類型、儲層發(fā)育特征存在差異。陸棚東側(cè)長興組生物礁以垂向加積為主，早期淺灘不發(fā)育，礁帶窄；陸棚西側(cè)長興組生物礁灘橫向疊置遷移特征明顯，早期灘、礁后灘發(fā)育。

3.3 陸棚消亡與鮞粒灘疊置遷移

飛仙關(guān)組沉積時(shí)期，受開江-梁平陸棚的發(fā)展與消亡控制，鮞粒灘分布在縱、橫向上呈規(guī)律性變化[8]。

飛一段、飛二段沉積時(shí)期開江-梁平陸棚仍然存在，主要為開闊臺地-臺地邊緣淺灘-斜坡-陸棚相或開闊臺地-斜坡-陸棚相組合。到飛三段沉積時(shí)期，伴隨著鮞粒灘的側(cè)向遷移，開江-梁平陸棚慢慢被填平，飛三段下部為開闊臺地相，飛三段上部為局限臺地相。

飛一段沉積早期，在長興期沉積古地理格局基礎(chǔ)之上，碳酸鹽臺地雛形已形成，主要圍繞開江-梁平陸棚呈“Y”字形分布[9]。開江-梁平陸棚西側(cè)坡度較緩，相帶分異不明顯；而東側(cè)臺地邊緣坡度較陡。在臺地與陸棚之間的相變發(fā)生在很窄的范圍內(nèi)。鮞粒灘壩沉積主要在普光地區(qū)發(fā)育，其他地區(qū)鮞粒巖總體厚度較薄，且橫向分布范圍有限。

飛二段沉積時(shí)期華鎣山東側(cè)斷塊下沉[10]，臺地西南部地區(qū)為混積臺地并接受陸源沉積。該時(shí)期開江-梁平陸棚西北部封閉(圖5)，陸棚內(nèi)部逐漸由西北向東南方向充填。陸棚西側(cè)元壩地區(qū)為開闊臺地邊緣坡度較小的緩坡，而東側(cè)通南巴-普光地區(qū)為孤立臺地邊緣的陡坡。海平面升降對緩坡和陡坡沉積充填影響差異較大，海平面的升降對陡坡地區(qū)的影響主要是垂向的，海平面的升降易造成局部鮞灘的暴露和鮞粒在垂向加積，因此陸棚東側(cè)的普光地區(qū)，淺灘沒有明顯遷移特征，以垂向加積為主，沉積面積較長興組生物礁有所增大，巖性以鮞粒白云巖為主。而元壩地區(qū)，整體位于水體較深、能量較弱的環(huán)境，海平面的升降主要是使得海水動力的強(qiáng)弱變化， 而造成沉積物顆粒大小、泥晶-亮晶膠結(jié)物的相對含量發(fā)生變化，在沉積上表現(xiàn)為鮞粒灘的橫向遷移，形成亮晶鮞?；?guī)r和泥晶灰?guī)r頻繁互層，鮞粒灘橫向大范圍分布。

圖4 元壩-普光地震剖面Fig.4 Contrast of seismic sections in the Yuanba & Puguang areas

圖5 四川盆地飛仙關(guān)組第二段沉積相圖Fig.5 Facies map of the second member of the Feixianguan Formation

飛三段為臺地?cái)U(kuò)展期，由于臺地西北部構(gòu)造抬升，碳酸鹽巖臺地沉積范圍向東、西擴(kuò)展。該時(shí)期元壩、通南巴和普光地區(qū)主要發(fā)育臺內(nèi)灘，臺內(nèi)灘整體具有向東或東北方向遷移的趨勢。元壩區(qū)塊臺內(nèi)灘巖性為鮞?；?guī)r，普光地區(qū)臺內(nèi)灘巖性仍為鮞粒白云巖。

飛四段為臺地均一化期，經(jīng)歷前期對陸棚相區(qū)填平補(bǔ)齊(圖6)，全區(qū)沉積環(huán)境相似，演變?yōu)榫窒夼_地-臺地蒸發(fā)巖相沉積環(huán)境，飛仙關(guān)組的厚度差異反映了沉積初期的古地貌[11]。

飛一段、飛二段臺地邊緣淺灘與飛三段臺內(nèi)淺灘遷移規(guī)律各有不同。陸棚東側(cè)的普光地區(qū)，飛一段、飛二段臺地邊緣淺灘沒有明顯遷移特征，以垂向加積沉積方式為主，不過沉積面積較長興組生物礁有所增大。陸棚西側(cè)元壩區(qū)塊，飛二段臺地邊緣淺灘向東側(cè)陸棚方向遷移，相對普光地區(qū)淺灘厚度小。開闊臺地或臺地邊緣相帶鮞粒灘層位靠下，以飛一段與飛二段為主，深水陸棚區(qū)鮞粒灘發(fā)育層位靠上，主要位于飛三段。

圖6 飛仙關(guān)期臺地均一化與鮞粒灘發(fā)育模式圖Fig.6 Model showing the platform homogenization and the development of oolitic sands during the Feixianguan period

4 結(jié) 論

a.晚二疊世吳家坪期，峨眉山玄武巖噴出地表，中上揚(yáng)子區(qū)除康滇地軸外的廣大地區(qū)基底下沉，受差異沉降及拉張斷陷作用影響形成開江-梁平陸棚。長興期進(jìn)入地幔柱演化的最后階段，差異下沉作用進(jìn)一步加劇。飛仙關(guān)期，中上揚(yáng)子區(qū)不再有峨眉山玄武巖噴發(fā)，沉積物不再受火山活動的任何影響，受沉積充填作用，陸棚逐漸萎縮，飛三段沉積時(shí)期逐漸被填平。

b.四川盆地晚二疊世吳家坪期為碳酸鹽巖緩坡沉積，長興期差異沉降作用進(jìn)一步加劇，臺地-斜坡-陸棚分異更為明顯，同時(shí)陸棚邊緣的生物礁及高能灘集中快速生長，沉積模式由碳酸鹽巖緩坡演化為鑲邊臺地。飛仙關(guān)組第二段沉積時(shí)期，陸棚開始收縮，臺緣淺灘疊置遷移。

c.礁灘沉積明顯受陸棚的發(fā)育演化和臺棚相間沉積格局控制。在開江-梁平陸棚東側(cè)和城口-鄂西陸棚西側(cè)的臺地邊緣，飛仙關(guān)期陸棚填平過程中大面積發(fā)育的鮞粒灘以及臺地中部拉張凹陷相關(guān)的臺洼邊緣礁灘為有利的勘探方向。

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