武賽軍 魏國齊 楊 威 段書府 金 惠 謝武仁 王明磊 王 坤 蘇 楠 馬石玉 郝翠果 王小丹

（ 中國石油勘探開發(fā)研究院 ）

0 引言

開江—梁平海槽位于四川盆地北部，圍繞開江—梁平海槽相繼在礁灘儲層中發(fā)現(xiàn)元壩、龍崗、普光等大型臺緣礁灘復(fù)合型氣田[1-9]。據(jù)資源綜合評價，環(huán)開江—梁平海槽礁灘資源潛力較大[4]。前人在開江—梁平海槽形成演化、臺緣形態(tài)以及對沉積儲層控制作用等方面取得了大量成果[10-13]，但對海槽東側(cè)臺緣礁灘發(fā)育特征系統(tǒng)研究較少。近期研究及勘探揭示開江—梁平海槽東側(cè)發(fā)育多排生物礁，沿海槽呈條帶狀斜列式展布，與海槽西側(cè)元壩雁列式、龍崗直線形等特征[2-3]明顯不同，該區(qū)多排生物礁發(fā)育特征、形成主控因素、演化過程尚不明晰。為此，本文旨在通過海槽東側(cè)不同地區(qū)坡角差異性研究，明確臺緣發(fā)育特征，并結(jié)合臺緣生物礁地震反射特征，以臺緣生物礁外部輪廓和內(nèi)部形態(tài)為基礎(chǔ)，開展臺緣生物礁發(fā)育特征研究，探討四川盆地開江—梁平海槽東側(cè)長興組多排礁發(fā)育成因背景及演化過程，為環(huán)開江—梁平海槽油氣勘探尋找有利區(qū)帶提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

開江—梁平海槽位于揚(yáng)子板塊北緣，晚二疊世揚(yáng)子板塊西南緣發(fā)育峨眉地幔柱，地幔熱隆起作用使得地殼上升，在隆升過程中具有不均衡塊斷作用，川東地區(qū)形成拉張環(huán)境（前人稱之為峨眉地裂運(yùn)動）[14-17]，在揚(yáng)子板塊北緣發(fā)育裂陷群[16]。受峨眉地裂運(yùn)動影響，在四川盆地形成一個由南西向北東方向傾斜的古斜坡，坡度較小[18-19]，吳家坪（龍?zhí)叮┢?，發(fā)育濱岸沼澤相、含煤海陸過渡相、碳酸鹽巖緩坡及深水盆地沉積。長興早期為末端變陡的緩坡沉積，而長興中晚期演化為鑲邊臺地沉積環(huán)境，該時期臺緣發(fā)育的生物礁及生屑鑲邊環(huán)繞開江—梁平海槽及城口—鄂西海槽分布(圖1)。飛仙關(guān)早期為鮞粒灘主要發(fā)育時期，飛仙關(guān)中晚期開江—梁平海槽主要表現(xiàn)為“填平補(bǔ)齊”并逐漸消亡。

圖1 開江—梁平海槽長興組臺緣生物礁分布圖Fig.1 Distribution map of reefs on platform margin in Changxing Formation in Kaijiang-Liangping ocean trough

2 開江—梁平海槽東側(cè)臺緣生物礁特征

開江—梁平海槽東、西兩側(cè)長興組臺緣生物礁發(fā)育特征不同（圖1），主要表現(xiàn)在平面展布及縱向疊置方式的差異性。依據(jù)礁前坡角統(tǒng)計(jì)計(jì)算及礁灘發(fā)育特征，西側(cè)臺緣生物礁以陡坡疊加型為主，東側(cè)臺緣生物礁以緩坡退積型為主，普光、黃龍場地區(qū)發(fā)育陡坡疊加型厚層礁灘。平面上，東側(cè)臺緣具有明顯的分段特征。五百梯地區(qū)、坡西地區(qū)臺緣帶寬緩，主要發(fā)育多排礁；普光—黃龍場地區(qū)臺緣較窄，生物礁呈帶狀分布。

2.1 臺緣特征

由茅口末期—吳家坪期古地貌可知[20]，該時期四川盆地北部臺地—海槽逐步開始分異，西側(cè)分異較為明顯，開江—梁平海槽呈現(xiàn)雛形。海槽東側(cè)長興期繼承了吳家坪時期的沉積格局，早期為緩坡無鑲邊開闊臺地，中—晚期演變?yōu)殍傔吪_緣，普光地區(qū)演變?yōu)槎钙滦团_緣，坡西、五百梯等地區(qū)為緩坡背景下的緩坡型臺緣（圖2）。

圖2 開江—梁平海槽東側(cè)臺緣類型（剖面位置見圖1）Fig.2 Types of platform margin in eastern Kaijiang-Liangping ocean trough (the profile location is shown in Fig.1)

2.1.1 臺緣類型

2.1.1.1 陡坡型臺緣

陡坡型臺緣主要發(fā)育于普光、黃龍場等地區(qū)（圖1），普光地區(qū)多期生物礁疊置發(fā)育，由地震剖面可預(yù)測，礁形成后臺地和海槽間的地形高差最大可達(dá)200m左右，礁前坡度從成礁前的0.8°增加到成礁后的5°[21]。黃龍場地區(qū)及鄰區(qū)完鉆井揭示，黃龍場生物礁處于地層厚度明顯變化帶，海綿等造礁生物發(fā)育，且紅藻、綠藻和?等生物組合表明水體較淺，為臺緣礁相。地震反射特征表明黃龍1 井區(qū)生物礁呈丘狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部雜亂—中弱反射振幅特征，礁體頂部與上覆地層形成強(qiáng)振幅界面，由海槽向臺緣區(qū)地層上超特征明顯（圖2）。黃龍場臺緣區(qū)黃龍4 井長興組厚度為290m，由生物礁邊緣向海槽區(qū)2.5km處地層迅速減薄，如黃龍2 井、芭蕉1 井長興組厚度在40m 以下。礁前坡度從成礁前的2°增加到成礁后的7°。

2.1.1.2 緩坡型臺緣

緩坡型臺緣主要發(fā)育于坡西、五百梯地區(qū)，多排生物礁錯置發(fā)育。坡西地區(qū)臺緣生物礁由地震剖面可預(yù)測礁前坡度從成礁前的1°增加到成礁后的6°，長興組沉積前地震上表現(xiàn)為厚度差異小，總體向海槽方向地勢平緩；長興早期東高西低臺—盆相分異的特征逐步顯現(xiàn)，向海槽方向呈緩慢減??；長興中晚期—成礁期，發(fā)育多期多排礁。五百梯地區(qū)也發(fā)育緩坡鑲邊型臺緣，與坡西地區(qū)類似，由地震剖面可預(yù)測，礁前坡度從成礁前的1°增加到成礁后的4°，長興早期向海槽方向呈緩慢減薄，長興中晚期—成礁期，已鉆井揭示臺緣生物礁特征明顯，如溫泉003-X3 井鉆遇第二排生物礁，天東002-X18 井鉆遇第三排長興組生物礁，由北向南逐漸分叉，呈現(xiàn)出3 排生物礁異常體。

2.1.2 臺緣展布特征

依據(jù)不同類型臺緣分布特征，開江—梁平海槽東側(cè)臺緣帶可分為4 段，自南向北分別發(fā)育五百梯緩坡型臺緣帶（Ⅰ）、普光—黃龍場陡坡型臺緣帶（Ⅱ）、坡西緩坡臺緣帶（Ⅲ）、黑池梁陡坡型臺緣帶（Ⅳ）(圖3)。

圖3 開江—梁平海槽東側(cè)臺緣平面展布示意圖Fig.3 Sketch map of planar platform margin distribution in eastern Kaijiang-Liangping ocean trough

不同類型臺緣呈間互式分布于開江—梁平海槽東側(cè)。緩坡型臺緣主要發(fā)育于五百梯、坡西地區(qū)，該區(qū)臺緣展布特征具有相似性，呈“扇狀”由北向南撒開，沿臺緣延伸范圍呈北窄南寬，橫向發(fā)育多排礁，不同礁體垂向厚度發(fā)育差異較大，單排礁體發(fā)育規(guī)模總體相對陡坡型臺緣較?。▓D2）。五百梯、坡西地區(qū)差異性主要體現(xiàn)在發(fā)育規(guī)模，如五百梯地區(qū)南端寬度可達(dá)17.5km，向北收斂于黃龍場地區(qū)，臺緣寬度為5～7km，沿臺緣延伸范圍達(dá)60km；坡西地區(qū)南部寬度可達(dá)13.4km，向北逐漸變窄，收斂于坡西臺緣北部，臺緣寬度為6km， 沿臺緣延伸范圍達(dá)30km。

陡坡型臺緣位于普光—黃龍場、黑池梁，臺緣帶呈近直線展布，橫向延伸范圍窄，以單排礁為主。普光地區(qū)多期礁疊置，橫向延伸寬度為5～7km。黑池梁鐵廠河生物礁為坡西臺緣向米倉山前緣的延伸，蜿蜒分布于南江墳塘子、林場等地，橫向延伸寬度為5～6km。

2.2 臺緣生物礁發(fā)育模式

針對臺緣生物礁地震響應(yīng)識別特征，以臺緣生物礁外部輪廓和內(nèi)部形態(tài)為基礎(chǔ)，并結(jié)合臺緣結(jié)構(gòu)和沉積格局，將開江—梁平海槽東側(cè)臺緣生物礁發(fā)育模式劃分為陡坡疊加型和緩坡退積型兩類。

2.2.1 陡坡疊加型生物礁

此類生物礁與斷層控制的臺緣結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。受控于海槽形成過程中拉張作用，同沉積斷裂加劇坡折上下的地貌差異。臺緣結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)坡折陡峭、海槽與臺緣地貌差異明顯的特征。通常礁前陡坡發(fā)育，斜坡相較窄，迅速過渡至海槽盆地相，坡折以上生物礁較為發(fā)育。隨著礁體生長及同沉積斷裂的發(fā)育，長興期礁灘垂向加積建造，形成以普光、黃龍場為代表的川東北典型陡坡鑲邊型臺緣。普光—黃龍場生物礁經(jīng)歷多個成礁旋回，如普光地區(qū)毛壩3 井經(jīng)歷兩個成礁旋回，長興組臺緣生物礁亞相沉積厚度為275m[22]；黃龍場黃龍4 井、黃龍1 井長興組發(fā)育臺緣生物礁，長興早期，巖性以泥晶灰?guī)r為主夾燧石結(jié)核灰?guī)r，長興中晚期發(fā)育生物礁灰?guī)r，生物以灰質(zhì)、云質(zhì)海綿為主，垂向疊加厚度大。該類生物礁輪廓清晰，呈丘狀發(fā)育，具有一定對稱性，近海槽一側(cè)略陡；內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征清晰，具有一定成層性，橫向遷移不明顯，生物礁多期疊置發(fā)育，頂部同相軸表現(xiàn)出強(qiáng)連續(xù)性，為海平面上升的響應(yīng)（圖4）。

圖4 黃龍場地區(qū)陡坡疊加型礁灘發(fā)育模式(剖面位置見圖1)Fig.4 Development pattern of superimposed reef beach in steep slope in Huanglongchang area(the profile location is shown in Fig.1)①～③多期生物礁；④晚期生屑灘

2.2.2 緩坡退積型生物礁

此類生物礁通常受地形、斷裂、海平面變化等多種因素影響，臺緣坡折小，為低起伏的斜坡或階梯式緩坡。海平面升降對其沉積影響較大，海平面上升階段，生物礁逐步向臺地退積，形成多排生物礁。地震剖面揭示生物礁輪廓具丘形，內(nèi)部雜亂反射，厚度較鄰區(qū)大，垂直臺緣方向發(fā)育多個地震異常體；具有明顯的不對稱性，迎風(fēng)面陡、避風(fēng)面緩。生物礁之間強(qiáng)連續(xù)平行反射特征明顯，地層表現(xiàn)出雙向上超的特征（圖5）。如海槽東側(cè)坡西及五百梯地區(qū)由于長興期海平面上升，緩坡背景下發(fā)育多排錯置發(fā)育的退積型生物礁。

圖5 坡西地區(qū)緩坡退積型礁灘發(fā)育模式(剖面位置見圖1)Fig.5 Development pattern of retrograding reef beach in gentle slope in Poxi area(the profile location is shown in Fig.1)①～②早期生物礁、生屑灘；③～⑦中—晚期生物礁、生屑灘

3 成因背景分析及演化階段

3.1 成因背景分析

開江—梁平海槽東側(cè)臺緣生物礁灘遷移演化規(guī)律主要受同沉積斷裂、海平面變化等多重因素影響和控制。針對臺緣生物礁外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特征，從地質(zhì)背景著手，探討臺緣生物礁生長模式的差異性成因背景和作用機(jī)制。

開江—梁平海槽形成過程中拉張作用下斷裂為生物礁發(fā)育提供地貌背景。生物礁的形成和發(fā)展與成礁期古構(gòu)造（特別是同生斷裂）及古地理格架有著密切的關(guān)系［23-24］。晚二疊世受峨眉地幔柱影響，四川盆地長興組沉積前總體上由西南向東北呈緩坡，開江—梁平地區(qū)處于緩坡背景下，在南秦嶺洋盆擴(kuò)張加深、基底斷裂及峨眉地幔柱地球動力學(xué)共同作用下，開江—梁平與鄰區(qū)呈現(xiàn)差異沉降［16］。由于地質(zhì)體的非均一性，拉張過程中不同地區(qū)受力存在差異，造成局部地區(qū)發(fā)育多級斷裂，形成斷階，致使古地貌產(chǎn)生階梯狀差異；部分地區(qū)斷裂持續(xù)發(fā)育，地貌差異加劇。通過地震資料精細(xì)解釋，識別海槽東側(cè)坡西及五百梯地區(qū)發(fā)育階梯狀斷裂，黃龍場地區(qū)發(fā)育單條高陡斷裂，其發(fā)育與生物礁相伴生，為多排生物礁及陡坡型生物礁發(fā)育提供不同地貌背景。

海平面變化與古地貌疊加控制生物礁內(nèi)部沉積結(jié)構(gòu)及礁體垂向疊置樣式。揚(yáng)子區(qū)長期海平面變化曲線揭示在長興期海平面持續(xù)上升，長興晚期形成僅次于早三疊世的高峰，至長興末期才開始海退[25]。生物礁生長速率與海平面上升速率匹配良好，有利于生物礁發(fā)育[26]。海平面變化對研究區(qū)兩類臺緣生物礁影響有所不同：①緩坡退積型生物礁對海平面變化較為敏感。在斷階高差不大、坡折不大、總體為低緩斜坡背景下，長興期沿海槽流動的洋流順斜坡或礁間潮道向上運(yùn)動，為緩坡區(qū)提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，海平面持續(xù)上升，生物礁逐步向臺地方向退積，礁體內(nèi)部發(fā)育退積、加積或進(jìn)積不同組合方式的反射結(jié)構(gòu)，外部形態(tài)呈現(xiàn)迎風(fēng)面陡、避風(fēng)面緩的特征；②陡坡疊加型生物礁受海平面變化影響，但橫向遷移較小，海平面上升與同沉積斷裂共同控制成礁期可容納空間形成，在生物礁生長速率與海平面上升速率匹配良好時，生物礁呈疊加式發(fā)育。

此外，洋流季風(fēng)對生物礁規(guī)模及輪廓具有重要影響，單信風(fēng)會使沉積物沿背風(fēng)方向伸展，迎風(fēng)面坡度陡。對比前人關(guān)于南海地區(qū)生物礁研究成果[27]，坡西地區(qū)生物礁發(fā)育也可能與季風(fēng)有較大關(guān)系。

3.2 演化階段

開江—梁平海槽東側(cè)緩坡背景下臺緣生物礁灘演化過程可劃分為：微古地貌形成期（吳家坪晚期）、緩坡灘發(fā)育期（長一期）、弱鑲邊臺緣礁灘發(fā)育期（長二早期）、鑲邊臺緣多排礁灘發(fā)育期（長二中期—長三期）4 個階段。

吳家坪晚期，受峨眉地幔柱影響，開江—梁平地區(qū)逐步出現(xiàn)差異沉降，海槽東側(cè)在早期向北東向傾斜緩坡背景下，出現(xiàn)局部向南西傾的緩坡帶。由于拉張作用形成同沉積斷裂，上升盤地貌相對較高（圖5、圖6a），為后期生物礁發(fā)育提供微古地貌背景。長一期為緩坡環(huán)境，生物礁不發(fā)育，局部受古地貌影響，高部位發(fā)育小規(guī)模的灘體（圖6b）。長二早期，隨著海槽形成演化，同沉積邊界斷裂使臺緣變陡，海侵促使臺緣局部發(fā)育不成熟的點(diǎn)礁，它們與礁間的生屑灘組成海槽的弱鑲邊（圖6c）。長二中期—長三期，臺緣礁體迎著風(fēng)浪生長，抗浪能力強(qiáng)，養(yǎng)料豐富，能形成堅(jiān)固的格架，多發(fā)育為成熟的堤礁（圖6d）。隨著拉張作用加劇，海槽下陷，海平面相對上升，海侵使得臺緣逐漸向臺地方向遷移，在早期臺緣后方的合適地帶（如同沉積斷裂活動帶）又將形成新的鑲邊臺緣。早期臺緣點(diǎn)礁，由于相對海平面上升被淹沒而亡；而近臺地—側(cè)生物礁因條件有利而得以繼續(xù)向上營造（圖6d）。長興晚期，隨著海侵速率的加快，緩坡邊緣生物礁的生長速度逐漸不能追趕上海平面與構(gòu)造沉降疊加的上升速度，水體上升速度過快，臺緣礁體被淹沒而停止發(fā)育，在地震剖面上表現(xiàn)為長興晚期周緣地層上超于生物礁，上覆地層與長興組頂部形成一套強(qiáng)反射界面（圖5）。

開江—梁平海槽東側(cè)陡坡型臺緣生物礁與緩坡型臺緣生物礁演化階段差異性主要表現(xiàn)在弱鑲邊臺緣發(fā)育期—鑲邊臺緣發(fā)育期，陡坡型臺緣在成礁期可容納空間與海平面上升速率匹配較好，由弱鑲邊臺緣發(fā)育期過渡至鑲邊臺緣發(fā)育期，臺緣生物礁疊置發(fā)育，橫向遷移較小，如普光—黃龍場地區(qū)主要發(fā)育鑲邊臺緣單排礁，垂向疊加厚度大。緩坡型臺緣在成礁期，生物礁隨海平面上升表現(xiàn)出橫向遷移特征，如坡西地區(qū)主要發(fā)育多排生物礁。

圖6 開江—梁平海槽東側(cè)緩坡背景下晚二疊世礁灘演化階段Fig.6 Evolution stages of late Permian reef beach under the background of gentle slope in eastern Kaijiang-Liangping ocean trough

4 油氣地質(zhì)勘探意義

開江—梁平海槽東側(cè)已發(fā)現(xiàn)普光、黃龍場、五百梯等氣田，與黃龍場、普光等地區(qū)不同，五百梯地區(qū)發(fā)育多排生物礁，天東002-X18 井等多口鉆井揭示緩坡背景下多排生物礁發(fā)育，并取得良好油氣顯示，展示出多排生物礁勘探前景良好。通過開江—梁平海槽東側(cè)礁灘發(fā)育特征研究，進(jìn)一步明確了海槽東側(cè)礁灘發(fā)育控制因素及礁灘發(fā)育規(guī)律，勘探程度相對較低的坡西地區(qū)發(fā)育多排礁，并呈串珠狀分布，總面積可達(dá)90km2，由于海平面頻繁升降，多次暴露溶蝕，有利于儲層形成。鄰區(qū)分3 井鉆遇厚層礁云巖儲層，坡西地區(qū)生物礁與之處于相同相帶，沉積、成巖環(huán)境相近，預(yù)測坡西地區(qū)為礁云巖有利發(fā)育區(qū)。礁灘儲層發(fā)育區(qū)具有多源供烴優(yōu)勢，如海槽內(nèi)發(fā)育二疊系及下伏志留系優(yōu)質(zhì)烴源巖，烴源巖生成的油氣可由斷裂輸導(dǎo)運(yùn)移至儲層發(fā)育區(qū)。此外，研究區(qū)生物礁具有良好的成藏條件，如生物礁礁間致密層側(cè)向具有良好封堵條件，上覆中三疊統(tǒng)發(fā)育區(qū)域蓋層。坡西地區(qū)位于大巴山弧形構(gòu)造帶前緣，潛伏構(gòu)造相對較為發(fā)育，有利于構(gòu)造—巖性油氣聚集成藏。同時，類比普光—黃龍場—五百梯地區(qū)，在多排礁向北收口地區(qū)，礁灘疊置發(fā)育，油氣儲量規(guī)模較大，因此認(rèn)為坡西地區(qū)北部多排礁向北收斂的礁灘疊置發(fā)育區(qū)，是油氣勘探有利區(qū)。

5 結(jié)語

開江—梁平海槽東側(cè)臺緣可歸納為陡坡型和緩坡型兩種類型，并建立緩坡退積型和陡坡疊加型兩種生物礁發(fā)育模式。受海平面變化及生物礁生長影響，緩坡臺緣生物礁演化主要經(jīng)歷4 個階段。海槽東側(cè)五百梯、坡西地區(qū)發(fā)育緩坡多排礁，成藏條件良好，是油氣有利勘探區(qū)帶。

近期研究及勘探表明，生物礁灘精細(xì)刻畫是礁灘領(lǐng)域取得新認(rèn)識與突破的重要途徑。加強(qiáng)環(huán)開江—梁平海槽礁灘分布精細(xì)預(yù)測，有利于重新認(rèn)識開江—梁平海槽的形成演化，有助于進(jìn)一步拓展礁灘勘探領(lǐng)域。