湯艷玲 李凌 譚秀成 李明隆 蘆飛凡 張本健

摘 要 【目的】西接康滇古陸的四川盆地西南部下二疊統(tǒng)棲霞階近年來展示出良好的勘探潛力，然而針對該地區(qū)地層充填規(guī)律及古地理格局的觀點(diǎn)還并不統(tǒng)一，嚴(yán)重制約了下一步盆內(nèi)精細(xì)的油氣勘探和井位部署?！痉椒ā恳运拇ㄅ璧匚髂喜肯露B統(tǒng)棲霞階梁山組和棲霞組為研究對象，綜合利用野外剖面、鉆井巖心和測錄井等資料，在巖石類型與沉積相分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用海相碳酸鹽巖層序地層學(xué)原理與方法，對棲霞階層序界面進(jìn)行識別。并采用單因素分析多因素綜合作圖法，以三級層序?yàn)榫巿D單位，結(jié)合優(yōu)勢相原則，分別繪制研究區(qū)棲霞階SQ0+SQ1和SQ2層序巖相古地理圖?！窘Y(jié)果】在棲霞階中識別出4個(gè)三級層序界面，從下到上分別為梁山組底界面（I型）、棲一段內(nèi)部界面（II型）、棲一段＼棲二段界面（II型）和棲霞組＼茅口組界面（I型），并將其劃分為3個(gè)三級層序，每個(gè)層序均由海侵域和高位域組成。通過層序地層格架的對比分析，認(rèn)為棲霞階下部的SQ0層序大致對應(yīng)于傳統(tǒng)劃分的梁山組+棲一段下部地層，僅發(fā)育于研究區(qū)內(nèi)的棲霞階地層沉積前古地貌低地，并且具有向古地貌高地超覆的層序充填特征，中部的SQ1層序和上部的SQ2層序則遍布全區(qū)。川西南棲霞階層序巖相古地理格局總體上表現(xiàn)為西接康滇古陸的海相碳酸鹽巖臺(tái)地，古地貌和沉積相帶分異比較明顯，自西向東依次為：康滇古陸及其東緣的潮坪、臺(tái)內(nèi)洼地、臺(tái)內(nèi)丘灘體，以及開闊—半局限海臺(tái)地，而且沿臺(tái)內(nèi)坡折帶發(fā)育的臺(tái)內(nèi)丘灘體往往具有環(huán)洼規(guī)模分布的趨勢?！窘Y(jié)論】通過剖析臺(tái)內(nèi)坡折帶對碳酸鹽巖成儲(chǔ)的影響，指出SQ2層序（棲二段）是研究區(qū)棲霞階最有利于臺(tái)內(nèi)丘灘體這一潛力儲(chǔ)集相帶發(fā)育的層位，環(huán)臺(tái)洼坡折帶發(fā)育的丘灘體相帶附近是有利的勘探區(qū)。從層序地層學(xué)角度重新認(rèn)識棲霞階充填模式及巖相古地理特征，為川西南部下二疊統(tǒng)棲霞階的下一步儲(chǔ)層預(yù)測及勘探開發(fā)提供全新的理論支撐。

關(guān)鍵詞 層序地層；地層充填模式；古地理格局；地質(zhì)意義；棲霞階；四川盆地西南部

第一作者簡介 湯艷玲，女，1996年出生，碩士研究生，沉積學(xué)，E-mail： 1090950403@qq.com

通信作者 譚秀成，男，教授，博士生導(dǎo)師，碳酸鹽巖沉積學(xué)與儲(chǔ)集層地質(zhì)學(xué)，E-mail： tanxiucheng70@163.com

中圖分類號 P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

四川盆地二疊系棲霞階近年來取得了良好的勘探成果，川西北雙魚石地區(qū)、九龍山地區(qū)棲霞組喜獲高產(chǎn)油氣[1]，而就四川盆地西南地區(qū)（簡稱川西南）而言，總體勘探程度較低，近年來隨著平探1井試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流66.86×104 m3/d[2]，說明川西南地區(qū)下二疊統(tǒng)棲霞組具有一定勘探潛力，其研究價(jià)值也逐漸被重視。就現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層類型而言，疊加早期巖溶改造的白云巖可作為棲霞組一類優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體[3?5]。目前，盡管關(guān)于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的白云巖化作用類型和成因還存在諸多爭議[6?9]，但二疊系揚(yáng)子西緣坡折帶位置淺灘的分布情況主導(dǎo)了優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的發(fā)育分布，已經(jīng)成為共識[10?11]。由此，探求臺(tái)內(nèi)丘灘體的時(shí)空展布規(guī)律及其形成的古地理環(huán)境，則成為尋找這類相控白云巖儲(chǔ)層的首要任務(wù)。

截至目前，已有大量關(guān)于中上揚(yáng)子地區(qū)下二疊統(tǒng)地層充填特征和古地理的相關(guān)研究，就川西南地區(qū)，各學(xué)者對其古地貌及古地理格局的觀點(diǎn)也并不統(tǒng)一。姜德民等[12]將川西南棲霞階劃分為兩個(gè)三級旋回，并認(rèn)為研究區(qū)棲霞期主要發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地的開闊臺(tái)地沉積，灘體多呈點(diǎn)狀分布；楊帥等[13]同樣將棲霞階分為兩個(gè)三級層序，認(rèn)為研究區(qū)棲霞組地層具有隆坳分異，整體為局限臺(tái)地—半開闊臺(tái)地沉積，川西南發(fā)育規(guī)模較大的臺(tái)緣條帶狀淺灘；胡明毅等[14]將棲霞組劃分為兩個(gè)三級層序，認(rèn)為棲霞組主要為臺(tái)地沉積，在研究區(qū)雅安一帶發(fā)育臺(tái)緣灘，臺(tái)內(nèi)灘多在第二個(gè)三級旋回的高位體系域發(fā)育。盡管如此，前人研究多針對全盆地及大尺度地層系統(tǒng)進(jìn)行研究，目前專門針對川西南地區(qū)下二疊統(tǒng)地層充填規(guī)律及古地理環(huán)境的恢復(fù)工作，相關(guān)報(bào)道還較少，同時(shí)前人研究成果無法解釋研究區(qū)的儲(chǔ)層在漢王場—樂山一帶呈東西向帶狀發(fā)育的特征，這無疑限制了下一步盆內(nèi)精細(xì)的油氣勘探和井位部署。由此，本文以四川盆地西南部下二疊統(tǒng)棲霞階為研究對象，綜合利用野外露頭、鉆井巖心（屑）、測井等資料，從層序地層學(xué)角度對其進(jìn)行剖析和精細(xì)解譯，以探索棲霞階地層充填規(guī)律及古地理特征，為川西南部下二疊統(tǒng)棲霞階的下一步儲(chǔ)層預(yù)測及勘探開發(fā)提供全新的理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于四川盆地西南緣，東北始于綿陽地區(qū)，西南止于天全一帶，包括雅安市、樂山市、眉山市、成都市等地（圖1b）。構(gòu)造位置位于四川盆地西南部龍門山斷褶帶、川西凹陷帶以及川南低陡褶皺帶的過渡區(qū)（圖1a）。

泥盆紀(jì)末期的柳江運(yùn)動(dòng)和石炭紀(jì)末期的云南運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致研究區(qū)沉積基底持續(xù)抬升暴露并遭受差異剝蝕，二疊系沉積前地貌轉(zhuǎn)變?yōu)榫植康孛猜≯昶鸱臏?zhǔn)平原化格局[15?17]。二疊紀(jì)早期，伴隨全球范圍內(nèi)的冰期結(jié)束和普遍的冰川消融，揚(yáng)子區(qū)域經(jīng)歷了晚古生界最普遍的一次海侵作用，在石炭系、泥盆系、志留系等不同時(shí)代地層的不整合面之上依次發(fā)育梁山組、棲霞組和茅口組[18]，其中的梁山組和棲霞組歸屬下二疊統(tǒng)棲霞階（圖1c）。梁山組（厚2～20 m）為一套海侵初期濱岸—沼澤相砂泥巖夾煤層沉積[19?25]，受后期持續(xù)海侵的影響，棲霞組（厚70～185 m）演變?yōu)橐惶缀Ｏ嗵妓猁}巖臺(tái)地沉積體系，下部主要發(fā)育含泥質(zhì)的泥晶灰?guī)r及生屑泥晶灰?guī)r，上部以泥晶生屑灰?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r等相對高能的沉積物為主，局部見白云巖及斑狀云質(zhì)灰?guī)r。已有的研究結(jié)果表明，棲霞組中上部為下二疊統(tǒng)最重要的成灘期，以泥晶生屑灰?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r等相對高能沉積物為特征[10，26?29]。棲霞中晚期的各旋回末期，伴隨著相對海平面下降，顆粒灘往往暴露遭受大氣淡水淋濾溶蝕[30?31]，形成的溶蝕孔洞被海水白云石化后得以保留，構(gòu)成了棲霞組最主要的儲(chǔ)集空間[5]。在茅口沉積初期，伴隨著海平面持續(xù)上升，低能的灰?guī)r和泥灰?guī)r開始沉積，覆蓋在棲霞組之上[32?34]。

2 巖石學(xué)特征及沉積相類型

2.1 巖石類型及沉積環(huán)境

以研究區(qū)野外露頭以及鉆井取心資料為基礎(chǔ)，在川西南棲霞階內(nèi)識別出多種巖石類型，其中梁山組多發(fā)育泥頁巖，偶見粉砂巖，棲霞組主要發(fā)育灰?guī)r類、云巖類兩大類巖石。下面對棲霞組主要巖石學(xué)特征進(jìn)行描述，并對其可能的沉積環(huán)境進(jìn)行分析。

2.1.1 亮晶生屑灰?guī)r

該類巖石宏觀上多為灰色—淺灰色，呈中層—塊狀，整體較致密，鏡下可見成分主要為碳酸鹽巖顆粒以及顆粒之間的亮晶膠結(jié)物，顆粒含量大于50%，顆粒類型基本為生物碎屑，包含棘皮類、底棲有孔蟲等，生屑內(nèi)部結(jié)構(gòu)多被破壞，粒徑多為0.1～2 mm，分選較差，磨圓變化較大，偶見微生物黏結(jié)特征（圖2a，b）。此類巖石主要出現(xiàn)在棲霞組頂部，反映較高水動(dòng)力條件下的沉積環(huán)境，而較差的分選和磨圓說明其并非一個(gè)穩(wěn)定環(huán)境的產(chǎn)物，其形成環(huán)境可能為臺(tái)內(nèi)相對高地附近的高能丘灘體。

2.1.2 泥晶生屑灰?guī)r

該類巖石宏觀上顏色多為灰色—深灰色，呈中—厚層狀，鏡下可見成分主要為碳酸鹽巖顆粒及顆粒之間的灰泥基質(zhì)，顆粒含量大于50%，顆粒類型基本為生物碎屑，包含底棲有孔蟲、藻類等，粒徑范圍多為0.1～2 mm，分選較差，磨圓變化大，灰泥的富集程度存在差異，亦?？梢娀夷喙?、黏結(jié)生屑或顆粒（圖2c，d）。該巖類多見于棲二段及棲一段上部，該類巖石生物碎屑含量高，分選較差，且生屑顆粒具有磨蝕特征，反映了一種中—低能環(huán)境，其形成環(huán)境可能為浪基面附近的相對低能的丘灘體。

2.1.3 生屑泥晶灰?guī)r

該類巖石宏觀上顏色較淺，為灰色—淺灰色，呈厚層—塊狀，鏡下可見成分主要為灰泥基質(zhì)，其含量大于50%，其次為碳酸鹽巖顆粒，顆粒含量多為25%～50%，顆粒類型基本為生物碎屑，主要為底棲有孔蟲、藻類、棘皮類等，粒徑多為0.1～1 mm（圖2e）。該巖類在整個(gè)棲霞組均可見，發(fā)育頻率高。該類巖石生物碎屑含量較少，生物碎屑見沉積大量的灰泥，總體反映了一種中—低能的沉積環(huán)境，其形成環(huán)境可能為開闊—半局限?；蛘咔馂w之間的低能灘間海環(huán)境。

2.1.4 泥晶灰?guī)r

該類巖石較為致密，多呈薄層狀產(chǎn)出，碳酸鹽巖顆粒極少，總體由灰泥組成，粒級小于0.01 mm，含量超過了90%，生屑極為少見，其含量低于10%（圖2f）。該巖類在整個(gè)棲霞組沉積時(shí)期均有發(fā)育，但棲一段發(fā)育頻率遠(yuǎn)高于棲二段沉積時(shí)期?？傮w反映一種較低能的深水環(huán)境，結(jié)合前人對川西南棲霞組的研究成果，棲霞組應(yīng)為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，因此排除盆地環(huán)境的可能性，其形成環(huán)境可能為開闊—半局限?；蚺_(tái)內(nèi)洼地深水沉積。

2.1.5 粉晶白云巖

該類巖石宏觀上多為灰色，均質(zhì)，鏡下可見白云石主要呈他形—半自形，粒徑一般為50～150 μm，晶粒多具溶蝕邊，可見鳥眼構(gòu)造（圖2g）。該類白云巖可能的沉積環(huán)境為潮坪或臺(tái)地蒸發(fā)坪環(huán)境，與潮坪—潟湖體系中局限環(huán)境導(dǎo)致的蒸發(fā)濃縮—回流滲透白云石化作用有關(guān)[5，35]。

2.1.6 細(xì)—中晶白云巖

該類巖石宏觀呈灰白色—淺灰色，針狀孔發(fā)育，鏡下可見白云石主要呈他形—半自形，常見原始顆粒輪廓或顆?；糜埃▓D2h）。該類白云巖晶間孔隙發(fā)育，是川西南地區(qū)棲霞組主要的儲(chǔ)集巖類型[36]，通過豐富的殘余顆粒組構(gòu)推測，其原巖為亮晶生屑灰?guī)r及泥晶生屑灰?guī)r。關(guān)于白云巖的成因已有大量學(xué)者做過研究，雖然目前尚存在一些爭議，但總體認(rèn)為層狀細(xì)—中、粗晶白云巖的形成往往受高能灘相控制，其形成環(huán)境可能為臺(tái)緣或臺(tái)內(nèi)丘灘體[10，31，37]。

2.2 主要沉積相類型

根據(jù)識別出的巖石類型及其可能對應(yīng)的沉積環(huán)境，并結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為研究區(qū)棲霞階沉積格局整體為無鑲邊的碳酸鹽臺(tái)地相，發(fā)育潮坪、開闊—半局限臺(tái)地、潟湖、臺(tái)內(nèi)洼地、臺(tái)內(nèi)丘灘體等亞相，具體細(xì)分如表1所示。

3 層序界面特征

基于測錄井、巖心、野外剖面等地質(zhì)資料，以及層序間的嵌套關(guān)系，將川西南棲霞階梁山組＋棲霞組作為一個(gè)整體進(jìn)行解剖，識別出梁山組底部（Ⅰ型）、棲一段內(nèi)部（II型）、棲一段＼棲二段（Ⅱ型）、棲霞組＼茅口組（Ⅰ型）4個(gè)三級層序界面。

至于梁山組與棲霞組分界面，此次研究認(rèn)為其并非一個(gè)等時(shí)的層序界面，而僅僅是一個(gè)巖性巖相的轉(zhuǎn)換界面。從研究區(qū)梁山組物源輸送角度來看，梁山組除四川盆地局部地區(qū)外，在整個(gè)四川盆地均有沉積，厚度分布較薄且范圍廣，而根據(jù)前人研究[15?17]，梁山組沉積前，研究區(qū)整體古地貌是趨于平緩的，風(fēng)化剝蝕能力弱，地表徑流規(guī)模小，物源注入能力和強(qiáng)度也小，這種條件下整個(gè)區(qū)域梁山組不可能同時(shí)沉積；從可觀察到的沉積特征來看，區(qū)內(nèi)梁山組底界面是進(jìn)入早二疊世一次新的“海侵—海退”旋回的開始，梁山組為棲霞組為連續(xù)過渡沉積，在新基姑、張村剖面的棲霞階底部可觀察到混積碳酸鹽巖，其自下而上整體表現(xiàn)為海陸過渡相陸源碎屑巖—混積碳酸鹽巖—海相碳酸鹽巖的沉積過程，梁山組與棲霞組下部為“同期異相”的關(guān)系，梁山組與棲霞組分界面為巖性巖相轉(zhuǎn)換面[24?25，38?40]。故此次研究認(rèn)為梁山組并非等時(shí)沉積，而是一個(gè)穿時(shí)的巖性地層單元，它與棲霞組分界面并非等時(shí)的三級層序界面。

3.1 下伏地層＼梁山組層序界面（SB I）

二疊紀(jì)早期的廣泛海侵，導(dǎo)致了在早期古風(fēng)化殼產(chǎn)物之上形成了具有海陸過渡特征的、以含煤碎屑巖為主的梁山組地層。梁山組與下伏地層界面為加里東—海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的不整合界面，是典型的I型層序界面[41]。區(qū)內(nèi)該界面之下地層巖性以寒武系—石炭系泥頁巖和粉砂巖為主（局部也含少量碳酸鹽巖），界面之上突變?yōu)榱荷浇M的一套濱岸沼澤—潟湖沉積的泥頁巖、粉砂巖夾煤層，較純的砂巖偶有發(fā)育，推測為濱岸砂壩沉積（圖3a～c）。在常規(guī)測井曲線上，由于上下巖性的突變而表現(xiàn)為GR（自然伽馬）由中高值轉(zhuǎn)變?yōu)殇忼X狀高值（圖4a），在漢深1井成像測井上資料上也可明顯觀察到此不整合面，界面之下的粉砂巖電阻率較高，顯示為亮色薄層，界面之上的泥頁巖電阻率較低，顯示為暗色薄層條帶狀（圖4a）。在地震剖面可明顯觀察到這一界面，該界面表現(xiàn)為強(qiáng)波谷的特征，連續(xù)性好（圖5）。

3.2 棲一段內(nèi)部層序界面（SB II）

該界面為一范圍較小的短暫暴露面，同時(shí)也為典型的巖性—巖相轉(zhuǎn)換面，僅在部分位于較深水相區(qū)的剖面中可見。界面之下沉積一套白云巖，此套白云巖宏觀上為灰色，在三級旋回高位晚期沉積，旋回末期海平面下降，后期遭受暴露風(fēng)化，鏡下多為粉晶白云巖及細(xì)晶白云巖，界面之上過渡為一套較低能的泥晶灰?guī)r及生屑泥晶灰?guī)r，整體表現(xiàn)為高位體系域末期形成的相對高能巖類過渡為海侵體系域初期形成的低能巖類（圖3d～f）。

3.3 棲一段＼棲二段層序界面（SB II）

區(qū)內(nèi)棲一段頂部普遍存在短暫暴露，張村剖面棲一段頂部可見暴露面形成的風(fēng)化層，該界面之下地層巖性主要為灰色中—厚層生屑灰?guī)r夾紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r，頂部見白云巖，界面之上水體能量降低，巖性主要為泥灰?guī)r與灰?guī)r互層（圖3g～i），為典型的巖性—巖相轉(zhuǎn)換面。常規(guī)測井曲線表現(xiàn)為GR由下降轉(zhuǎn)換為上升趨勢，界面之下GR達(dá)到棲一段最低值，主要呈箱狀或者鐘形，代表了棲一段高位體系域頂部，三級海平面下降至最低點(diǎn)，棲一＼棲二界面之上GR數(shù)值明顯升高，說明棲二期初始海泛期海平面迅速上升，在短時(shí)間內(nèi)即達(dá)到棲二期最大海泛面，隨后緩慢下降，至棲頂均呈現(xiàn)較低GR值（圖4b）。在漢深1井成像測井資料上，可以明顯識別這一暴露面，界面之上中—厚層狀生屑灰?guī)r電阻率較高，呈淺—亮色厚層狀，往下為棲二段頂部的白云巖，其中存在的溶溝往往充填一些電阻率較低的物質(zhì)，因而顯示為暗色垂向溝狀（圖4b）。

3.4 棲霞組＼茅口組層序界面（SB I）

研究區(qū)棲霞階沉積末期經(jīng)歷了一次相對時(shí)間較長、影響范圍較廣的暴露[31]，棲霞組＼茅口組分界面為一平行不整合面，為I型層序界面[38]。區(qū)內(nèi)該界面之下巖性主要為淺色中—厚層泥晶生屑灰?guī)r，其次為生屑泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，頂部發(fā)育云質(zhì)灰?guī)r，同時(shí)可見一套明顯的風(fēng)化殼，界面之上為茅口組沉積初期快速海侵形成的、較為低能的泥晶灰?guī)r及生屑泥晶灰?guī)r，偶夾雜泥灰?guī)r，一般稱這種巖性組合為眼皮眼球灰?guī)r（圖3j～l）。界面之下的棲霞組相對高能巖類在GR曲線上通常表現(xiàn)為鋸齒狀或箱狀低值，與界面之上的茅口組相對低能巖類呈現(xiàn)出的鋸齒狀高值形成明顯對比（圖4c）。大深001-X3井成像測井資料上可明顯觀察到該界面為一不整合界面，界面之下的生屑灰?guī)r電阻率較高，表現(xiàn)為亮色中—厚層狀，頂部的云質(zhì)灰?guī)r發(fā)育垂直溶溝，溶溝內(nèi)充填物電阻率較低，呈現(xiàn)出暗色條紋，界面之上的眼球眼皮狀灰?guī)r由于其中的“眼球”為泥晶灰?guī)r，電阻率較高，表現(xiàn)為亮斑狀，而其中的“眼皮”則含泥質(zhì)，電阻率較低，表現(xiàn)為暗色帶狀（圖4c）。在地震剖面上，該界面表現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)波峰的特征，在地層厚度較大時(shí)表現(xiàn)為復(fù)波的特征（圖5）。

4 層序劃分與層序地層充填規(guī)律

經(jīng)典的層序地層學(xué)認(rèn)為，全球海平面升降控制了地層層序的發(fā)育和演化，也影響著地層巖性和地層疊置關(guān)系[42]。此次研究利用以Vail為代表的經(jīng)典層序地層學(xué)理論和方法，充分利用露頭、巖心、自然伽馬測井和成像測井等資料，在前述識別三級層序界面的基礎(chǔ)上，根據(jù)GR曲線旋回特征，結(jié)合地震資料及前人研究成果，對梁山組—棲霞組所有露頭和鉆井剖面進(jìn)行層序地層劃分、對比及追蹤并建立了川西南下二疊統(tǒng)棲霞階層序地層格架。

4.1 層序劃分方案

川西南下二疊統(tǒng)棲霞階可劃分為3個(gè)三級層序，自下而上分別標(biāo)示為SQ0、SQ1和SQ2（圖1c），層序之間均為SB II型層序界面，每個(gè)層序均由下部的海侵域和上部的高位域組成。其中，SQ0、SQ1大致對應(yīng)于原來劃分的梁山組—棲一段巖性地層單元，SQ2對應(yīng)于棲二段（圖6，7）。

值得指出的是，由于四川盆地二疊系沉積前古地貌雖然已準(zhǔn)平原化，但局部地形仍然差異較大，造成川西南地區(qū)棲霞階開始接受沉積的時(shí)間不同[38，40]，導(dǎo)致一些地貌高地地區(qū)棲霞階層序發(fā)育不全，以缺失SQ0層序?yàn)樘卣?，而在相對地貌高地SQ1僅發(fā)育高位體系域。例如，在研究區(qū)西部和南部張村等地區(qū)的棲霞階中，可以識別完整的3個(gè)三級層序（圖6），而在臺(tái)內(nèi)廣闊區(qū)域內(nèi)，在棲霞階中僅能區(qū)分出SQ1和SQ2兩個(gè)三級層序，缺失下部的SQ0層序，并且可見“梁山組”海陸過渡相碎屑巖分布于SQ1層序的底部（圖7）。這顯然與古地貌差異、棲霞早期海侵的不斷擴(kuò)大和相對海平面的逐步上升密切相關(guān)，也進(jìn)一步證實(shí)了“梁山組”為一個(gè)穿時(shí)的巖石地層單元。

SQ0層序由早二疊世早期海侵形成的海陸過渡相碎屑巖和海相碳酸鹽巖構(gòu)成，主要沉積相對低能的泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r，頂部偶見相對高能的泥晶生屑灰?guī)r及海退末期暴露風(fēng)化形成的白云巖，整體為淺水沉積；SQ1層序中下部多沉積海侵域較低能的泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及生屑泥晶灰?guī)r，中上部及頂部為高位域沉積的、相對高能的泥晶生屑灰?guī)r及白云巖；SQ2層序中下部沉積相對高能的泥晶生屑灰?guī)r及生屑泥晶灰?guī)r，偶見白云巖及較低能的泥晶灰?guī)r，上部及頂部沉積高能的泥晶生屑灰?guī)r及亮晶生屑灰?guī)r，偶見白云巖。

4.2 層序充填格架與充填過程

前人研究顯示，梁山—棲一期的各個(gè)中長期旋回（SQ0，SQ1）以海侵和填平補(bǔ)齊沉積為主，棲二期（SQ2）則以海退為主[14，43]，因而可以將SQ1層序頂面作為一個(gè)可全區(qū)對比的填平補(bǔ)齊界面。為更好地研究川西南地區(qū)棲霞階層序充填規(guī)律及古地貌特征，將棲一段＼棲二段（即SQ1/SQ2）分界面拉平，從而揭示川西南層序格架內(nèi)棲霞階的沉積充填過程（圖8，9）。

北東—南西向的層序地層橫向?qū)Ρ绕拭?，由新基姑、田坪、張村、漢深1井、平探1井、楊開、大飛水、龍溪8個(gè)單剖面構(gòu)成。在圖8所示的橫向?qū)Ρ绕拭嬷?，SQ0層序僅見于田坪、張村和龍溪剖面，其他剖面缺失。SQ0層序主要由棲一段下部的泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r及底部梁山組的泥巖和頁巖組成，反映SQ0 主要發(fā)育潟湖亞相和開闊—半局限海亞相，幾乎不發(fā)育臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相，底部為梁山組的碎屑濱岸相。SQ1層序主要沉積棲一段上部的泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，偶見白云巖，較高能的泥晶生屑灰?guī)r多發(fā)育在層序頂部。SQ1局部開始發(fā)育一些丘灘體，多見于層序中上部及頂部，丘灘體之間為開闊—半局限海及灘間海沉積。SQ2層序在北東—南西方向上發(fā)育相對完整，主要由棲二段亮晶生屑灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、白云巖等構(gòu)成，橫向展布穩(wěn)定，是棲霞組主要的成灘期，在張村—大飛水一帶發(fā)育厚度較大的、連片分布的臺(tái)內(nèi)丘灘體，丘灘體之間為灘間海沉積，而在西側(cè)靠近康滇古陸的新基姑和田坪剖面，則發(fā)育潮坪及潮緣灘沉積。值得注意的是，在田坪—張村一帶及龍溪附近，SQ0 層序具有明顯的向兩側(cè)尖滅的特征。SQ1層序厚度在該橫向?qū)Ρ绕拭嬷斜憩F(xiàn)出厚薄相間的分布特點(diǎn)，張村和龍溪剖面較厚，大飛水一帶較薄，推測在研究區(qū)西南側(cè)的田坪—張村一帶及東北側(cè)的龍溪附近為坳陷區(qū)。而SQ2層序橫向展布較穩(wěn)定，水體能量較高，是灘體發(fā)育的主要時(shí)期，在張村—大飛水一帶，丘灘體沉積厚度較大。

如圖9所示，北西—南東向的層序地層橫向?qū)Ρ绕拭?，由魚洞子、平探1井、大深001-X3井、樂山1井、油1井、資探1井6個(gè)單剖面組成。該對比剖面完全缺失SQ0層序，SQ1層序主要沉積中低能的泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，多發(fā)育開闊—半局限海亞相，頂部多發(fā)育較高能的臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相，底部為梁山組的碎屑濱岸相。SQ2層序橫向展布穩(wěn)定，整體沉積棲二段相對高能的臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相的亮晶生屑灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r及云巖，偶見泥晶灰?guī)r，為棲霞組主要的成灘期，臺(tái)內(nèi)丘灘體發(fā)育規(guī)模較大，橫向連續(xù)性較好，丘灘體之間為灘間海亞相或開闊—半局限海亞相沉積。該剖面由北西朝南東方向，SQ1和SQ2層序厚度總體變化不大，以繼承性發(fā)育厚度較大、橫向連續(xù)的臺(tái)內(nèi)丘灘體為特征。

綜上所述，受古地貌差異和棲霞早期相對海平面逐步上升的影響，研究區(qū)棲霞階總體具有下部超覆沉積的特征，底部的梁山組并非等時(shí)沉積。在田坪、張村和龍溪剖面，棲霞階完整發(fā)育3個(gè)三級層序，其余廣大地區(qū)普遍缺失下部的SQ0層序。SQ1層序厚度在西部表現(xiàn)出厚薄相間的分布特點(diǎn)，在臺(tái)地內(nèi)則總體變化不大。SQ2層序橫向展布較穩(wěn)定，厚度分異不明顯，為棲霞階的主要成灘層位。

4.3 層序格架內(nèi)地層分布規(guī)律

在明確層序劃分方案的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)露頭及鉆井SQ0+SQ1（梁山—棲一段）和SQ2（棲二段）地層厚度，分別繪制了SQ0+SQ1和SQ2地層厚度等值線圖（圖10）。從圖中可以看出，SQ0+SQ1時(shí)期，都江堰—成都一帶及雅安—樂山一帶地層厚且SQ0+SQ1地層發(fā)育完全，并逐漸向兩側(cè)超覆，都江堰—成都周緣地區(qū)地層明顯減薄，自都江堰—成都—遂寧向東，地勢呈階梯式逐漸抬升（圖10a）。SQ2時(shí)期，盆地內(nèi)部發(fā)育“棋盤式”的地層增厚帶，而都江堰—成都一帶及雅安—樂山一帶厚度極?。▓D10b）。

5 巖相古地理重建及其地質(zhì)意義

5.1 方法

依據(jù)研究區(qū)大量探井和露頭剖面的沉積相精細(xì)分析結(jié)果，著重優(yōu)選和統(tǒng)計(jì)層序厚度、顆粒巖厚度、顆粒巖/地層厚度比值（顆地比）、丘灘體厚度、白云巖厚度等定量因素，運(yùn)用馮增昭[44]倡導(dǎo)的單因素分析多因素綜合作圖法，以三級層序?yàn)榫巿D單位，采用優(yōu)勢相原則并綜合古地理背景[45]，分別繪制研究區(qū)棲霞階SQ0+SQ1和SQ2層序巖相古地理圖。下面簡要論述這兩個(gè)層序的巖相古地理特征。

5.2 SQ0+SQ1層序巖相古地理特征

鑒于SQ0層序分布局限，且SQ0與SQ1層序皆具有超覆和繼承沉積的特征，可以將SQ0+SQ1層序（主要為棲一段）作為一個(gè)整體進(jìn)行巖相古地理分析。SQ0+SQ1層序的古地理格局總體上表現(xiàn)為鄰接康滇古陸的連陸碳酸鹽巖臺(tái)地（圖11a），西側(cè)康滇古陸東緣發(fā)育近南北向展布的潮坪，向東相變?yōu)楹Ｏ嗵妓猁}巖臺(tái)地。在這個(gè)遼闊的臺(tái)地上，層序厚度一般為20～80 m（圖10a），反映古地貌雖然總體比較平坦，但明顯存在局部分異，既有發(fā)育于水下高地上的、星羅棋布的臺(tái)內(nèi)丘灘體，也有表現(xiàn)為古地貌低地的潟湖。

臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相主要由灰色—深灰色中—厚層狀泥晶生屑灰?guī)r夾生屑泥晶灰?guī)r組成，常具有微生物黏結(jié)組構(gòu)，受白云化影響，有的可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袣堄嘟Y(jié)構(gòu)的白云巖，屬于中低能丘灘體環(huán)境的沉積產(chǎn)物。單個(gè)丘灘體的厚度通常為0.5～3 m，伴隨丘灘體的側(cè)向遷移疊置，累計(jì)厚度1～18 m，顆地比值一般大于0.22（圖12a）。該層序的臺(tái)內(nèi)丘灘體常呈星散狀孤立分布，也有集中連片成斷續(xù)條帶狀分布的丘灘體相帶，例如在西部的大飛水—林盤—LS1井一帶，南部的資陽—樂山一帶，丘灘體累計(jì)厚度可達(dá)18 m。

開闊—半局限海亞相或?yàn)╅g海亞相為該層序分布范圍最廣的古地理單元，主要由灰色—淺灰色厚層—塊狀生屑泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r組成，罕見白云巖，生屑顆粒包括有孔蟲、藻類、棘皮類、腹足類、雙殼類、介形類等，反映比較安靜的低能正常海環(huán)境，厚度一般為40～70 m，顆地比值小于0.22（圖12a）。它們通常分布于臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相之間（灘間海），或者連片分布，尤其是在研究區(qū)東部。

潟湖亞相主要由暗色薄層狀泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等組成，幾乎不含生屑顆粒，偶夾薄層狀含生屑泥晶灰?guī)r，不發(fā)育白云巖，表明環(huán)境安靜、低能、水較深，厚度往往大于80 m，最厚可達(dá)110 m，顆地比值很小，接近于零。臺(tái)內(nèi)洼地亞相主要分布于研究區(qū)北中部的什邡—都江堰—雙流地區(qū)，以及西南部的滎經(jīng)—張村—峨邊地區(qū)。

5.3 SQ2層序巖相古地理特征

SQ2層序（相當(dāng)于棲二段）的古地理格局，基本上繼承了SQ0+SQ1層序連陸碳酸鹽巖臺(tái)地的格局，但相帶東西向分異更加顯著，自西向東依次為：近南北向展布的康滇古陸及其東緣的潮坪、臺(tái)內(nèi)洼地、臺(tái)內(nèi)丘灘體，以及開闊—半局限海臺(tái)地（圖11b）。層序厚度一般為55～90 m，總體上呈現(xiàn)出西薄東厚的變化趨勢（圖10b）。這個(gè)海相碳酸鹽巖臺(tái)地上的古地貌雖然總體比較平坦，但依然存在古地貌分異現(xiàn)象。發(fā)育于水下高地上的、成排成帶的臺(tái)內(nèi)丘灘體成為這個(gè)臺(tái)地上最醒目的景觀，表現(xiàn)為古地貌低地的臺(tái)內(nèi)洼地則縱貫?zāi)媳闭共肌?/p>

臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相主要由灰色—淺灰色中層狀—塊狀亮晶生屑灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r組成，有的具有微生物黏結(jié)組構(gòu)，屬于中高能丘灘體環(huán)境的沉積產(chǎn)物，受白云化影響，時(shí)常轉(zhuǎn)化為具有殘余結(jié)構(gòu)的白云巖。單個(gè)丘灘體的厚度通常為0.5～6 m，伴隨丘灘體的側(cè)向遷移疊置，累計(jì)厚度為1～30 m，顆地比值一般大于0.41（圖12b）。白云巖分布較廣，多出現(xiàn)在層序中上部，累計(jì)厚度通常為2～45 m。該層序的臺(tái)內(nèi)丘灘體最突出的特征之一是常集中連片分布，尤其是在成都—雅安—樂山一帶，該相帶大致呈向西凸出的弓形寬帶狀連綿數(shù)百千米，并且具有環(huán)凹規(guī)模分布的趨勢，厚度普遍超過70 m。東部臺(tái)地上也有規(guī)模較大的臺(tái)內(nèi)丘灘體發(fā)育，例如資探1、永探1、資6井區(qū)附近。

開闊—半局限海亞相或?yàn)╅g海亞相主要分布于研究區(qū)東部，巖相特征與SQ0+SQ1層序相似，主要由灰色—淺灰色厚層—塊狀生屑泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r組成，白云巖少見，厚度一般小于75 m，顆地比值小于0.41（圖12b）。它們通常分布于臺(tái)內(nèi)丘灘體之間（灘間海），或者連片分布，尤其是在研究區(qū)東部。

臺(tái)內(nèi)洼地亞相的巖石類型主要為暗色薄層狀泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等，生屑顆粒很少，偶夾薄層狀含生屑泥晶灰?guī)r，白云巖不發(fā)育，表明環(huán)境安靜、低能、水較深，厚度一般小于60 m，顆地比值很低，接近于零。臺(tái)內(nèi)洼地亞相主要分布于研究區(qū)西部的都江堰—大石包—滎經(jīng)—峨邊一帶，西鄰康滇古陸東緣的潮坪相帶，東接成都—雅安—樂山一帶的臺(tái)內(nèi)丘灘體相帶，成為一個(gè)縱貫?zāi)媳钡摹⒌貏莸屯莸墓诺乩韱卧?/p>

5.4 層序沉積充填模式

綜合上述兩節(jié)有關(guān)巖相古地理的論述，建立了如圖13所示的川西南下二疊統(tǒng)棲霞階沉積模式。

SQ0+SQ1層序沉積環(huán)境主要受控于云南運(yùn)動(dòng)所形成的侵蝕古地貌和早二疊世海平面相對升降變化。隨著早二疊世早期海侵，SQ0+SQ1層序具有向古地貌高地逐層超覆的特征，并據(jù)此形成了梁山組與棲霞組下部地層“同期異相”的現(xiàn)象。整個(gè)SQ0+SQ1沉積期水體較為局限，能量較低，不發(fā)育亮晶顆粒巖類。SQ0+SQ1沉積歷程整體屬于一個(gè)“填平補(bǔ)齊”過程，最終形成“古地貌高地及坡折帶附近發(fā)育中低能丘灘體，古地貌低地多為臺(tái)內(nèi)洼地”的古地理格局。SQ2沉積期環(huán)境能量較高，以發(fā)育亮晶顆粒巖類為特征，丘灘體規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)在古地貌高部位可見丘灘體疊置遷移的特征，形成環(huán)洼規(guī)模分布的古地理格局（圖13）。

如圖13所示，在SQ0沉積初期，在如田坪—新開寺一帶的相對古地貌低地最先開始接受沉積，并且具有向兩側(cè)相對古地貌高地超覆沉積的現(xiàn)象，主要沉積較為低能的泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及少量的生屑泥晶灰?guī)r，同時(shí)SQ0層序的發(fā)育具有一定的局限性，僅見于什邡—都江堰—雙流地區(qū)和滎經(jīng)—峨邊一帶。SQ1層序具有和SQ0類似的沉積特征，由地貌低地向兩側(cè)高地超覆沉積，主要沉積泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r及少量的泥晶生屑灰?guī)r和白云巖。SQ0+SQ1丘灘體發(fā)育較少，主要分布于古地貌低地兩側(cè)的坡折帶。這是由于坡折帶處于高能浪基面附近，且可容空間充足。SQ2沉積期，水體較開闊，主要沉積亮晶生屑灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r及少量泥晶灰?guī)r和白云巖，此時(shí)是整個(gè)棲霞階丘灘體發(fā)育的主要時(shí)期，它們多發(fā)育在微地貌高地，當(dāng)丘灘體沉積至平均海平面附近時(shí)，由于可容空間有限，丘灘體多發(fā)生側(cè)向疊置遷移，導(dǎo)致丘灘體規(guī)模擴(kuò)大。

5.5 油氣地質(zhì)意義

對比研究區(qū)棲霞組儲(chǔ)集巖類物性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（表2），云巖類儲(chǔ)層的物性明顯優(yōu)于灰?guī)r類儲(chǔ)層，而在云巖類儲(chǔ)層中，細(xì)—中晶白云巖具有更好的物性特征，是研究區(qū)最主要的儲(chǔ)集巖。據(jù)前人研究，二疊系優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的發(fā)育和分布受丘灘體相帶控制[10?11，31，37]。因此，厘清臺(tái)內(nèi)丘灘體形成的古地理環(huán)境及其展布規(guī)律，是尋找相控白云巖儲(chǔ)層的前提。

研究區(qū)層序格架內(nèi)地層厚薄相間的分布趨勢，是古地貌低地兩側(cè)坡折帶形成的關(guān)鍵。同時(shí)棲霞階成排成帶分布于坡折帶附近的臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相，是儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶，其中坡折帶對碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成起著關(guān)鍵作用，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。首先，就碳酸鹽巖沉積規(guī)律而言，在總體平坦的克拉通盆地內(nèi)，坡折帶多處于古地貌相對洼地與高地的銜接處，也是水體能量的轉(zhuǎn)換帶，不僅控制著棲霞階沉積相帶的發(fā)育與分布，而且有利于發(fā)育臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相，為儲(chǔ)層發(fā)育奠定物質(zhì)基礎(chǔ)[5，10，31]；其次，就坡折帶對云化作用的控制而言，坡折帶附近在高位晚期由于可容空間有限，丘灘體常常發(fā)生側(cè)向遷移疊置，導(dǎo)致環(huán)境受限，水體咸化，有助于臺(tái)內(nèi)丘灘體發(fā)生云化作用，所形成的白云巖具有成為良好儲(chǔ)集層的潛力[11，35，46?47]；最后，坡折帶附近的丘灘體在高位晚期和層序頂部界面形成期，更容易遭受準(zhǔn)同生期巖溶作用的疊加改造，形成有利于油氣儲(chǔ)集的孔洞體系。

基于前述層序地層及其巖相古地理格局的分析，認(rèn)為SQ2層序（棲二段）是研究區(qū)棲霞階最有利于臺(tái)內(nèi)丘灘體這一潛力儲(chǔ)集相帶發(fā)育的層位，SQ2和SQ0+SQ1高位晚期的滎經(jīng)—樂山凹陷北緣、都江堰—成都凹陷東南緣附近臺(tái)內(nèi)坡折帶附近發(fā)育的臺(tái)內(nèi)丘灘體亞相，在可能接受后期建設(shè)性成巖作用改造的基礎(chǔ)上，形成優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層或巖溶型灰?guī)r儲(chǔ)層。因此，認(rèn)為環(huán)臺(tái)洼坡折帶發(fā)育的臺(tái)內(nèi)丘灘體相帶附近是有利的勘探區(qū)。

6 結(jié)論

（1） 在川西南下二疊統(tǒng)棲霞階中識別出4個(gè)三級層序界面，從下到上分別為梁山組底界面（I型）、棲一段內(nèi)部（II型）、棲一段＼棲二段界面（II型）和棲霞組＼茅口組界面（I型），并將其劃分為3個(gè)三級層序，每個(gè)層序均由海侵域和高位域組成。

（2） 棲霞階下部的SQ0層序大致對應(yīng)于傳統(tǒng)劃分的梁山組+棲一段下部地層，僅發(fā)育于研究區(qū)內(nèi)的古地貌低地，并且具有向古地貌高地超覆的層序充填特征，中部的SQ1層序和上部的SQ2層序則遍布全區(qū)。

（3） 川西南棲霞階層序巖相古地理格局，總體上表現(xiàn)為西接康滇古陸的海相碳酸鹽巖臺(tái)地，古地貌和沉積相帶分異比較明顯，自西向東依次為：康滇古陸及其東緣的潮坪、臺(tái)內(nèi)洼地、臺(tái)內(nèi)丘灘體、以及開闊—半局限海臺(tái)地，而且沿臺(tái)內(nèi)坡折帶發(fā)育的臺(tái)內(nèi)丘灘體往往具有環(huán)洼規(guī)模分布的趨勢。

（4） SQ2層序（棲二段）是研究區(qū)棲霞階最有利于臺(tái)內(nèi)丘灘體這一潛力儲(chǔ)集相帶發(fā)育的層位，環(huán)臺(tái)洼坡折帶發(fā)育的臺(tái)內(nèi)丘灘體相帶附近是有利的勘探區(qū)。

致謝 感謝劉帥超同學(xué)、廖崇杰師弟、張照坤師弟、唐思哲師弟在資料收集及野外地質(zhì)勘查方面提供的幫助。感謝陳景山老師在內(nèi)容討論方面提供的支持與幫助，在此對各位同門以及求學(xué)路上的各位老師深表感謝！

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