張 奇 屠志慧 饒 雷 徐 亮 鄧思思

(1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦)

四川川中地區(qū)晚二疊世蓬溪—武勝臺凹對臺內(nèi)生物礁灘分布的控制作用

張 奇1屠志慧1饒 雷2徐 亮1鄧思思1

(1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦)

通過對四川盆地川中地區(qū)長興組、飛仙關(guān)組沉積相、地震相研究,認(rèn)為川中地區(qū)由于晚二疊世拉張坳陷的原因,在武勝、蓬溪、鹽亭一帶形成了蓬溪—武勝臺凹。蓬溪—武勝臺凹南陡北緩,地震反射特征是在長內(nèi)長頂形成平行 -連續(xù)雙強(qiáng)反射,在飛一段發(fā)育疊瓦狀前積層。臺凹內(nèi)部上二疊統(tǒng)厚度薄,下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組厚度大,形成富泥的沉積補(bǔ)償平衡型混積體系。蓬溪—武勝臺凹控制了臺內(nèi)古地貌高帶的形成與發(fā)育,也對生物礁灘的分布起到控制作用,臺凹后緣遂寧斷高帶與前緣廣安抬斜高帶是尋找礁灘氣藏的有利區(qū)帶。圖 6參 4

川中 晚二疊世 長興組 飛仙關(guān)組 臺地 蓬溪—武勝 臺凹 礁灘

0 引言

近幾年四川盆地的油氣勘探研究表明,晚二疊世在川東地區(qū)發(fā)育的開江—梁平海槽向西北延伸,與廣旺海盆相連通,海槽以南劍閣、儀隴、梁平一帶為臺地邊緣相,之后為開闊的碳酸鹽巖臺地。

雖然從上世紀(jì) 80年代以來,在臺地內(nèi)部就先后發(fā)現(xiàn)生物礁及礁氣藏 (石寶寨、淶灘等),但臺地內(nèi)部特別是川中地區(qū),生物礁灘的鉆探與研究程度均較低。2007年 9月,以下古生界為勘探目的的磨溪1井進(jìn)入長興組時鉆遇生物灘儲層,儲層厚 25m,平均孔隙度 5.52%,有明顯氣侵,測試獲氣 53.7×104m3/d。磨溪 1井生物灘氣藏的發(fā)現(xiàn),促使我們重新認(rèn)識臺內(nèi)礁灘。根據(jù)臺內(nèi)已知礁灘體分布與沉積相分析 (楊雨等,2007),提出在盆地中部地區(qū)存在兩個適合礁灘發(fā)育的地貌高帶:①涪陵—南充臺內(nèi)地貌高帶;②磨溪—合川臺內(nèi)地貌高帶,并認(rèn)為臺內(nèi)高帶之間可能為地貌上低洼的地區(qū)。

通過對川中地區(qū)沉積相、地震相研究,認(rèn)為在晚二疊世拉張背景下,臺地內(nèi)部也出現(xiàn)拉張坳陷,并因此形成與控制了臺內(nèi)地貌高帶分布。

1 地質(zhì)概況

根據(jù)地層記錄,早二疊世末發(fā)生東吳造陸運動,海平面下降到臺地或陸棚邊緣以下,四川盆地大范圍暴露剝蝕,形成區(qū)域性不整合面。

晚二疊世,從龍?zhí)镀诘介L興期,四川盆地又開始了逐漸的海侵。龍?zhí)冻跗谥饕练e風(fēng)化殼成因的鋁土巖,海侵體系域則表現(xiàn)為頻繁往復(fù)的海水進(jìn)退,巖性上是海相灰?guī)r夾淺海碎屑巖沉積,淺海、潮坪相生物發(fā)育。高水位時期,川中地區(qū)主要巖性是碳質(zhì)泥頁巖夾薄層灰?guī)r。進(jìn)入長興期,巖性變化要穩(wěn)定得多,無論是海陸過渡帶、臺內(nèi)還是臺緣地區(qū)。在臺內(nèi)地區(qū),長一段大致對應(yīng)于龍?zhí)镀谥蟮淖畲笠?guī)模海侵,以生屑灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r夾灰黑色頁巖,代表海侵體系域。長二段為高水位,泥頁巖為主夾生屑灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r。長三—長四段為另外一個海侵體系域,主要以碳酸鹽巖沉積為主,是整體上海進(jìn)程度最大的沉積層段。

伴隨海侵,在長興晚期長三段,川中地區(qū)在地面與井下均發(fā)現(xiàn)了生物礁與生屑灘。地面礁主要分布在川中東部華瑩山露頭區(qū),從鄰水澗水溝到北碚文星場,延綿十余公里 (唐杰,1984)。井下鉆遇的生物礁有廣 3井、廣探 1井、淶 1井礁與磨溪 1井生物灘。地面與井下生物礁灘體加起來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十余個,主要分布在蓬溪—武勝臺凹周緣。

2 蓬溪—武勝臺凹存在的特征

蓬溪—武勝臺凹,位于南充市以南的武勝、蓬溪、鹽亭等地,北西向延伸。蓬溪—武勝臺凹屬于臺地內(nèi)部的沉陷部分,為臺地內(nèi)部二級負(fù)向沉降斷塊單位,由負(fù)向構(gòu)造運動產(chǎn)生,可能以深大斷裂或基底斷裂與臺凸 (臺內(nèi)高帶)分開。

2.1 沉積物厚度

長興組、飛仙關(guān)組厚度變化能夠反映出古地貌的差別。有礁地區(qū)長興組或上二疊統(tǒng)厚度要比無礁地區(qū)厚約 50m。同樣,臺凹地區(qū)長興組或上二疊統(tǒng)要比正常地區(qū)薄約 50m(圖 1)。

圖1 蓬溪—武勝臺凹及鄰區(qū)完鉆井地層厚度變化曲線圖

臺凹地區(qū)龍女寺構(gòu)造上二疊統(tǒng)厚 210m～220m,比上傾方向磨溪地區(qū) 270m、下傾方向廣安地區(qū) 280m、合川地區(qū) 250m都要薄,比生物礁發(fā)育的淶 1井、廣3井 (300m～330m)更薄。但飛一段正好相反,臺凹地區(qū) (約 220m)比磨溪地區(qū) (150m)、廣安地區(qū)(190m)要厚一些,說明臺凹地區(qū)的厚度補(bǔ)償在飛一段基本完成。

2.2 沉積巖類型

迄今,鉆遇蓬溪—武勝臺凹的井只有龍女寺構(gòu)造的深井,華西 2井、寶龍 1井可能鉆在臺凹邊緣。自上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組,臺凹地區(qū)與其他地區(qū),包括礁灘發(fā)育帶,在巖性上有一些差別,這種差別反映了地貌及水動力條件。

臺凹內(nèi)部沉積水動力條件要弱,表現(xiàn)在兩個方面比較明顯:①在形成期,即龍?zhí)镀?由于地勢低洼,碳質(zhì)頁巖、煤層比較發(fā)育,龍女寺附近發(fā)育兩套煤層,厚度達(dá) 15m左右。②在補(bǔ)償期,即飛仙關(guān)組沉積初期,由于處于高水位早期,容納空間增長較快,水質(zhì)條件不利于碳酸鹽巖大量形成,形成富泥的沉積補(bǔ)償平衡型 (Catch-up)混積體系。如女深 1井長興組地層僅 110m厚,生物碎屑欠發(fā)育,飛一段灰質(zhì)頁巖夾粉砂巖,厚達(dá) 150m;又如華西 2井,泥頁巖與泥灰?guī)r段厚度比正常環(huán)境厚約 50m(圖 2)。臺凹地區(qū)飛一底部有巨厚的含泥質(zhì)層段,或呈泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r,自然伽碼普遍為 API40～API60,平均為API47.46,巖石密度 2.73(華西 2井 )。

圖2 蓬溪—武勝臺凹及鄰區(qū)完鉆井地層對比圖

2.3 地震反射與地震相

蓬溪—武勝臺凹位于長內(nèi)長頂平行 -連續(xù)雙強(qiáng)地震反射區(qū),即長興組有兩個平行、連續(xù)、振幅能量強(qiáng)的波阻抗界面(圖 3)。臺凹地區(qū)飛仙關(guān)組底部的泥頁巖發(fā)育,與長興組灰?guī)r產(chǎn)生強(qiáng)波阻抗界面,在長頂形成振幅能量強(qiáng),連續(xù)性好的反射;長內(nèi)強(qiáng)反射同相軸是由長二段泥頁巖與石灰?guī)r形成。另外在龍?zhí)督M內(nèi)部也有 2個強(qiáng)同相軸,與長興組組合形成四強(qiáng)軸地震反射特征。

臺凹以北及礁灘發(fā)育區(qū),由于水動力較強(qiáng),主要為碳酸鹽巖沉積,泥頁巖欠發(fā)育或者泥質(zhì)含量低,反射同相軸的能量弱、連續(xù)性差或者形成雜亂反射,長興組的內(nèi)部或者頂部難以同時形成強(qiáng)反射。臺凹以南,由于陸緣物層段增多,表現(xiàn)為多個強(qiáng)反射。

2.4 地震反射層序

臺凹區(qū)與兩側(cè)臺內(nèi)高帶反射層序特征有一些差別,典型特征是在臺凹地區(qū)存在前積反射層序 (圖 4)。臺凹內(nèi)部在上二疊統(tǒng)是平行連續(xù)強(qiáng)反射特征,在飛仙關(guān)組飛一段下部發(fā)育 3組～4組疊瓦狀前積層,飛一段上部到飛四段底部基本上為平行、連續(xù)—弱連續(xù)、弱—中強(qiáng)反射。疊瓦狀前積層南部起自臺凹地區(qū)四強(qiáng)軸反射區(qū),在飛四底層拉平剖面上,可明顯看出,南陡北緩,由南往北,前積層沉積逐漸向北抬升、延伸,沉積范圍超過廣安高帶。說明飛一段下部前積層在高水位時期由南向北沉積,起著沉積補(bǔ)償作用。

3 臺內(nèi)構(gòu)造體系及沉積—構(gòu)造模式

3.1 晚二疊世構(gòu)造環(huán)境

圖3 蓬溪—武勝臺凹及兩翼高帶地震相對比圖

圖4 蓬溪—武勝臺凹地震反射特征(飛四底層拉平剖面)

東吳運動之后,四川盆地大地構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)向拉張,引起基底斷裂活動和玄武巖的噴發(fā),形成臺盆格局,廣旺—開江海槽相互連通,鄂西海槽環(huán)繞著四川盆地北東部。臺地內(nèi)部,伴隨著張陷作用,形成一系列二級構(gòu)造單元,即臺內(nèi)隆起和坳陷,分化了沉積環(huán)境。

拉張作用從龍?zhí)镀诩撮_始了,龍?zhí)督M煤系地層的分布,說明拉張環(huán)境是由盆地外圍向西部發(fā)展的。上二疊統(tǒng)煤組的遷移性表現(xiàn)得很清楚。晚二疊世早期,在川東形成吳家坪底部煤組,而四川西南部則是一套陸相碎屑沉積。其后,吳家坪底部煤組被海相灰?guī)r復(fù)蓋,煤組向西遷移,形成龍?zhí)断旅航M,當(dāng)龍?zhí)断旅航M為海相粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r復(fù)蓋后,煤組又向西遷移,形成龍?zhí)吨忻航M,隨著海水西進(jìn)煤組繼續(xù)西遷,在川中地區(qū)形成龍?zhí)渡厦航M。海水繼續(xù)西進(jìn),長興期煤系繼續(xù)向西遷移形成興文煤系,最后煤系地層消失在川西宣威組上部的陸相地層中。主要煤組的這種由東向西層位逐漸抬高的遷移性,顯示出晚二疊世因基底張性斷裂活動造成四川及鄰區(qū)地殼下沉而引起的海侵的階段性發(fā)展過程 (強(qiáng)子同等,1990)。

拉張作用延續(xù)至長興末期,隨著時間推移而加劇,范圍也由地臺邊緣逐漸向地臺內(nèi)部遷移 (羅志立等,1988)。對臺緣地區(qū)研究發(fā)現(xiàn),長興組中期拉張活動最大,到晚期盆地的拉張才趨于穩(wěn)定。但臺內(nèi)臺凹與海槽地區(qū)的主拉張期可能不一致,從規(guī)模與強(qiáng)度上看,臺緣地區(qū)的拉張在前,持續(xù)時間長強(qiáng)度大,臺內(nèi)在后,相對較弱。

臺凹的形成時間難以確定,臺凹的消失時間,可以根據(jù)前積層的分布層段大致確定。蓬溪—武勝臺凹前積層主要發(fā)育在飛一段中下部,以上均為平行—亞平行反射結(jié)構(gòu),與臺內(nèi)其它區(qū)域沒有區(qū)別。而廣旺—開江海槽地區(qū),由于坳陷深度更大,前積層結(jié)構(gòu)一直發(fā)育到飛二階段。

3.2 晚二疊世沉積 -構(gòu)造模式

童崇光等在 1989年研究了川中地區(qū)隱伏斷層和裂縫系統(tǒng)及其與油氣關(guān)系,認(rèn)為臺內(nèi)斷裂可能是以隱伏斷裂形式存在,即對表層構(gòu)造的控制現(xiàn)象較弱,但反映在沉積體上有所不同。其中北西向線性構(gòu)造主要作 310°方位延伸,多斷續(xù)分布,規(guī)模較大,斜貫整個川中地區(qū)。自東北向西南可以分 5個帶,與蓬溪—武勝臺凹相關(guān)的有兩個帶:①NW2武勝—南充線性構(gòu)造帶;②NW3銅梁—三臺線性構(gòu)造帶,經(jīng)潼南、遂寧、射洪等地,規(guī)模遠(yuǎn)大于 NW2。

現(xiàn)在看來,這些隱伏線性構(gòu)造帶可能在晚二疊世是活動的,特別是 NW3。根據(jù)大川中測線飛四底層拉平剖面 (圖 4),蓬溪—武勝臺凹南陡北緩,說明臺凹不是由 Y字型斷裂帶組成的地塹型坳陷,而是由向北東傾的主要拉張斷裂帶控制。伴隨這種坳陷的產(chǎn)生,在蓬溪—武勝臺凹的前緣與后緣形成相對隆升的構(gòu)造單元與環(huán)境:①斷裂上盤的遂寧斷高帶,為蓬溪—武勝臺凹斷陷時形成的相對上升盤;②沉降斷塊本身形成向北抬斜的抬斜斷塊 (tilted fault block),以南充斷裂帶為樞紐,發(fā)生旋轉(zhuǎn)而抬升掀斜,產(chǎn)生廣安抬斜高帶。由此可見,廣安抬斜高帶與遂寧斷高帶產(chǎn)生原因是不同的,也處于不同的斷塊上,雖然他們可能為同一時期產(chǎn)物。

拉張是一個構(gòu)造應(yīng)力松弛、斷塊發(fā)生沉降作用的過程,是相對海平面上升的環(huán)境,這種上升環(huán)境伴隨著可容空間的增長,非常有利于生物礁灘建造的形成發(fā)育。由于臺內(nèi)拉張期主要在長三沉積時期,因此在蓬溪—武勝臺凹前、后緣的古地貌高帶上,隨著海進(jìn),在長三段開始發(fā)育與生長生物礁灘 (圖 5),這些臺內(nèi)礁灘體也成帶分布。

圖5 四川盆地長興期沉積 -構(gòu)造模式示意圖 (NE向)

4 臺凹前后緣沉積高帶為有利勘探區(qū)帶

廣安抬斜高帶,分布于鄰水、廣安、西充、南部等地,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了廣 3井礁、廣探 1井礁,與地面華瑩山澗水溝礁實際上處于一個生物礁發(fā)育帶上。遂寧斷高帶,分布于遂寧、潼南、合川等地區(qū),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)淶 1井礁與磨溪1井生物灘及華瑩山眾多地面礁。蓬溪—武勝臺凹前后緣高帶均為形成礁灘的有利環(huán)境,也是未來長興組礁灘氣藏勘探的有利區(qū)帶(圖 6)。

圖6 四川盆地川中地區(qū)長興期沉積相簡圖

1 強(qiáng)子同,文應(yīng)初,唐杰,等 .四川及鄰區(qū)晚二疊世沉積作用及沉積盆地的發(fā)展 [J].沉積學(xué)報,1990,8(1):79-90.

2 唐杰 .四川重慶北碚地區(qū)上二疊統(tǒng)文星場礁的巖石學(xué)及微相特征[J].西南石油學(xué)院學(xué)報,1984,(4),19-32.

3 王生海,強(qiáng)子同 .四川華鎣山澗水溝上二疊統(tǒng)生物礁[J].石油與天然氣地質(zhì),1992.13(2).

4 羅志立、金以鐘,朱夔玉,等 .試論上揚子地臺的峨眉地裂運動[J].地質(zhì)評論,1988,34(1).

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CONTROLOF LATER PERM IAN PENGXI-W USHENG DEPRESSI ONALPLATFORM ON BI OREEF ANDSHOALD ISTRIBUTI ON W ITHIN PLATFORM,CENTRALSICHUAN BASIN

ZHANG Qi1,TU Zhihui1,RAO Lei2,XU Liang1and DENG Sisi1(1.Research Institute of Exploration andDevelopment,PetroChina SouthwestOil and Gasfield Company;2.Chongqing GasDistrict,PetroChina SouthwestOil and Gasfield Company).

In thispaper,both sedimentary and seismic facisofChangxing and Feixianguan for mations,central SichuanBasin,are studied.It is considered that,caused by tensional depression at later Permian,the Pengxi-WushengDepressional Platfor m formed alongWusheng-Pengxi-Yanting zone.The platfor m is characterized by steep in south and gentle in north,and its seis mic reflection is of a parallel-continuous dual strong reflection formed at long-top within platform.In addition,some imbricate forest beds developed in T1f1.W ithin platform,the upper Permian is featured by thin thicknesswhereas lower Triassic Feixianguan For mation by thick thickness,and to form a mixed deposition of sed imentary compaction balanced type with rich mud.This platfor m controls not only the formation and development of paleogeomorphic highs but also the bioreef and shoal distribution.Studied results show that the favorable zones to discover both bioreef and shoal gas reservoirs are Suining fault high in back margin and Guang’an uplift inclined high in front margin within platform.

Sichuan,central SichuanBasin,later Per mian,Changxing For mation,Feixianguan Formation,platform,Pengxi-Wusheng,depressional platform,bioreef and shoal

張奇,男,1963年出生,高級工程師;現(xiàn)在中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院從事天然氣地質(zhì)研究工作。地址:(610051)四川省成都市府青路一段 1號。電話:(028)86015631。E-mail:zhangqi@pertochina.com.cn

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(修改回稿日期 2010-04-25 編輯 王曉清)

NATURALGAS EXPLORAT ION&DEVELOPMENT.v.33,no.4,pp.1-4,10/25/2010