鐘 勇，李亞林，張曉斌，劉樹根，劉定錦，鄧小江，陳 勝，孫 瑋，陳燕輝

（1.中國石油川慶鉆探工程有限公司 地球物理勘探公司，成都610213；2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學(xué)），成都610059）

四川盆地下古生界－震旦系（也稱“下組合”）自1964年發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)氣田后，直至2011年才在川中高石梯－磨溪地區(qū)下組合獲得勘探突破，多口震旦系燈影組和寒武系龍王廟組探井單井鉆獲測試日產(chǎn)百萬方天然氣。此次勘探突破前，四川盆地下組合油氣勘探以北東－南西走向的樂山－龍女寺古隆起控制范圍為勘探目標(biāo)，而近期大量地震資料揭示出的近南北走向震旦系頂界的“陡坎”特征引起勘探工作者的重視，預(yù)示著勘探區(qū)域可能向古隆起范圍外的南北兩側(cè)拓展。本文據(jù)大量地震剖面和鉆井資料，識別出深層前震旦系張性斷裂；結(jié)合新近鉆井揭示的地層組合特征，認(rèn)為川中震旦系頂界的“陡坎”是四川盆地興凱地裂期晚期拉張槽東側(cè)邊界。根據(jù)鉆井標(biāo)定二維、三維地震資料中易于全區(qū)追蹤的龍王廟組底界和寒武系底界，以下寒武統(tǒng)滄浪鋪組、筇竹寺組和麥地坪組總厚度表征四川盆地早寒武世拉張槽平面展布特征，提出四川盆地早寒武世發(fā)育南北向綿陽－樂至－隆昌－長寧拉張槽。該拉張槽的提出將拓寬四川盆地下組合油氣勘探的思路和領(lǐng)域。

1 前震旦系張性斷裂

1.1 前震旦系張性斷裂的識別

四川盆地中部（簡稱川中）高石梯－磨溪地區(qū)三維地震資料解釋過程中，發(fā)現(xiàn)前震旦系具有張性斷裂的響應(yīng)特征（圖1），呈裂谷構(gòu)造形態(tài)，裂谷中具有沉積地層的響應(yīng)特征；同時，前震旦系張性構(gòu)造發(fā)育有張性斷層相關(guān)褶皺的剖面特征［1－7］。因此，推測地震剖面中前震旦系具有與水平同相軸斜交的單條同相軸（圖1中紅色虛線所示）為張性斷裂的斷面波。該特征在三維地震中可以連續(xù)追蹤，進(jìn)而將類似具有與水平同相軸大角度斜交的同相軸特征解釋為張性斷裂，作為二維地震資料解釋的判識標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 高石梯—磨溪地區(qū)前震旦系張性斷裂特征Fig.1 Pre－Sinian extensional faults in Gaoshiti－Moxi seismic profiles

1.2 前震旦系張性斷裂特征

根據(jù)上述前震旦系張性斷裂識別標(biāo)志，在四川盆地西部（簡稱川西）、四川盆地西南部（簡稱川西南）和川中地區(qū)均識別出前震旦系張性斷裂。川西地區(qū)，以漢深1井標(biāo)定漢王場－洪雅二維地震剖面，剖面顯示該區(qū)域寒武系遭受剝蝕，震旦系燈影組厚度薄，其深部張性斷裂發(fā)育于前震旦系并具有裂谷構(gòu)造特征（圖2），裂谷中也具有填充沉積地層的特征。通過川西二維剖面斷裂特征對比，初步推測川西地區(qū)前震旦系可能發(fā)育北東向伸展裂谷。

川西南－川中地區(qū)位于穩(wěn)定的上揚(yáng)子克拉通內(nèi)部，該區(qū)域前震旦系仍然發(fā)育張性斷裂，與川西地區(qū)具有相似的裂谷構(gòu)造形態(tài)。川西南地區(qū)，樂山－犍為二維時間剖面顯示前震旦系斷裂控制了上覆地層的褶皺形態(tài)（圖3），該斷裂特征對比至威遠(yuǎn)地區(qū)均可識別，推測前震旦系發(fā)育北東向張性斷裂。

川中地區(qū)，具有地震測網(wǎng)密、信噪比相對較高的優(yōu)勢；但是受限于前震旦系無法標(biāo)定，識別出的前震旦系張性斷裂特征橫向?qū)Ρ壤щy，可靠的平面展布規(guī)律有待研究。在川中北部磨溪－南充－蓬安區(qū)域內(nèi)具有一條橫向特征較清晰的前震旦系北東東向裂谷特征，地震剖面（圖4）顯示前震旦系斷裂上覆震旦系燈影組和寒武系具有增厚特征，該斷裂同時控制了上覆地層的褶皺形態(tài)，呈現(xiàn)出多期活動性。

2 早寒武世綿陽—樂至—隆昌—長寧拉張槽

圖2 川西漢王場—洪雅二維地震時間剖面Fig.2 2－D seismic time profile of Hanwangchang－Hongya in West Sichuan Basin

圖3 樂山—犍為前震旦系拉張構(gòu)造Fig.3 Pre－Sinian extensional structures in the seismic time profile of Leshan－Qianwei in Sichuan Basin

已有研究認(rèn)為早古生代四川盆地處于張性構(gòu)造作用背景［8－10］，前文所述的前震旦系張性斷裂可能是四川盆地經(jīng)歷拉張運(yùn)動的印證。由于缺乏鉆井對前震旦系的揭示，使用地震資料對前震旦系裂谷構(gòu)造特征的刻畫具有多解性。然而，對于四川盆地下組合張性構(gòu)造［11］，可以通過鉆至震旦系的探井和地震資料開展相關(guān)研究。圖1剖面中同相軸具有“陡坎”特征（藍(lán)色箭頭指示的寒武系底位置處）和中下寒武統(tǒng)增厚的特征，即為本文研究的下組合張性構(gòu)造特征。

2.1 四川盆地早寒武世拉張槽的確定

本文對四川盆地早寒武世拉張作用的研究，以鉆井約束解釋覆蓋全盆地的二維地震資料和覆蓋川中高石梯－磨溪地區(qū)的三維地震資料解釋為基礎(chǔ)。其中，川中和川西南二維地震測網(wǎng)密度約為5km，川西地區(qū)約為30km；盆地北部和華鎣山以東區(qū)域測網(wǎng)較稀疏，測線間隔＞100km。盆地內(nèi)鉆至下古生界的探井也主要集中在中部和西南部，不同區(qū)域主要鉆井見圖5。

圖4 磨溪—南充—蓬安前震旦系拉張構(gòu)造Fig.4 Pre－Sinian extensional structures in the seismic time profile of Moxi－Nanchong－Peng'an in Sichuan Basin

圖5 四川盆地早寒世拉張槽及控制剖面分布圖Fig.5 Distribution of the Early Cambrian extensional intracratonic sag and its controlling seismic profiles in Sichuan Basin

下組合張性構(gòu)造研究主要涉及標(biāo)定的地震層位是二疊系底界、寒武系龍王廟組底界（C－1l）、寒武系底界、燈影組第三段（簡稱“燈三段”）底界和燈影組底界。其中，燈影組底界僅由川中地區(qū)鉆至前震旦系的高石1井和女基井標(biāo)定后引入全區(qū)對比。

高石17井顯示下寒武統(tǒng)發(fā)育有巨厚的筇竹寺組和麥地坪組。根據(jù)威遠(yuǎn)－資陽－高石梯鉆井地層厚度對比（表1）顯示，威遠(yuǎn)與高石梯之間的高石17井與資4井較兩側(cè)高石1井和威28井多發(fā)育一套麥地坪組，并且筇竹寺組厚度也較大；結(jié)合高石17井與高石1井的連井地震剖面（圖6），可以確定威遠(yuǎn)－高石梯間存在早寒武世的拉張槽（在未明確其形成機(jī)理前，為便于表述暫稱其為“拉張槽”，intracratonic sag）。圖6剖面中高石17井位于拉張槽內(nèi)，其寒武系明顯較兩側(cè)厚，并且超覆于兩側(cè)震旦系之上。拉張槽東側(cè)邊界較西側(cè)邊界陡峭，東側(cè)邊界同相軸呈現(xiàn)不連續(xù)特征指示可能發(fā)育斷層，拉張槽具有箕狀拗陷構(gòu)造形態(tài)。

為確定拉張槽東、西兩側(cè)邊界，分別以剖面編號B－H的7條剖面自北向南展示拉張槽東側(cè)邊界的特征，剖面編號I－M的5條剖面展示拉張槽西側(cè)邊界特征（圖5）。通過全盆地對比追蹤，受地震資料信噪比影響和鉆井控制區(qū)域限制，展示剖面中川中和川西南的龍王廟組底界、寒武系底界和燈影組第三段底界層位較可靠；川西無鉆井約束，主要以同相軸特征解釋；川東和盆地邊緣受造山帶斷層影響，解釋精度較低。燈影組底界僅由川中高石1井和女基井標(biāo)定，其他區(qū)域通過地震同相軸特征追蹤解釋。其中，高石17井鉆探標(biāo)定拉張槽內(nèi)地層特征：該處缺失燈影組第四段，燈影組第三段僅11m厚，為表示燈影組第三段的存在，標(biāo)定該處寒武系底向下一個同相軸為燈影組第三段底界進(jìn)行追蹤解釋。

表1 部分站井的地層厚度（d／m）對比Table 1 The strata thickness of the deep wells

B－B'剖面（圖7）臨近盆地北部閬中市，下寒武統(tǒng)自西向東超覆于燈影組之上，寒武系增厚，具同生斷層特征，燈三、燈四段向拉張槽方向減薄至邊界處尖滅，邊界處同相軸不連續(xù)，具有斷裂特征。C－C'剖面（圖8）臨近鹽亭縣，拉張槽東邊界特征與B－B'剖面特征相似。D－D'剖面（圖9）位于射洪縣附近，剖面顯示拉張槽邊界走向發(fā)生改變，該處拉張槽為NW走向，進(jìn)入川中地區(qū)后拉張槽東側(cè)邊界逐漸變陡，“陡坎”特征更加明顯，其余特征一致。

圖6 四川盆地早寒武世拉張槽剖面特征（A—A'）Fig.6 The features of the Early Cambrian intracratonic sag in Sichuan Basin

圖7 閬中地區(qū)二維時間剖面（B—B'）Fig.7 2－D seismic time profile of the Langzhong area

圖8 鹽亭地區(qū)二維時間剖面（C—C'）Fig.8 2－D seismic time profile of the Yanting area

圖9 射洪地區(qū)二維時間剖面（D—D'）Fig.9 2－D seismic time profile of the Shehong area

E—E'剖面位于川中高石梯－磨溪地區(qū)，剖面中清晰顯示寒武系“陡坎”下伏前震旦系發(fā)育具有裂谷構(gòu)造特征與第一節(jié)中剖面特征相同，拉張槽邊界處和燈影組內(nèi)均具有張性斷裂的同相軸特征（圖10）。該剖面中拉張槽東側(cè)的燈影組第三、第四段在向東減薄而燈影組第一、第二段與之相反，顯示出燈影組第三段底界具有類似的“陡坎”特征。F—F'剖面（圖11）位于高石梯以南大足以北，拉張槽邊界逐漸變緩，拉張槽內(nèi)燈影組第三、第四段總厚度逐漸增加，該剖面中拉張槽下伏前震旦系可以識別出張性構(gòu)造特征（圖11中箭頭指示）。

G—G'剖面（圖12）位于大足以南，剖面中“陡坎”特征明顯減弱，拉張槽內(nèi)外寒武系3個組地層總厚度變化較明顯，但是燈影組第三、第四段總厚度無明顯變化，該處與大足以北的特征具有顯著差異。再向南的H—H'剖面（圖13）顯示寒武系3個組地層總厚度已成為自東向西逐漸增厚，無“陡坎”的突變特征，燈影組第三、第四段總厚度較穩(wěn)定。

拉張槽西側(cè)特征與東側(cè)具有明顯差異，西側(cè)邊界總體較東側(cè)緩，邊界走向較東側(cè)復(fù)雜。威遠(yuǎn)－資陽以北的邊界整體呈近北西走向，以南走向近北東－南西。西側(cè)邊界的確定較東側(cè)困難，西側(cè)邊界所處區(qū)域受地表條件和構(gòu)造影響地震資料品質(zhì)較差，并且地震測線較短，依靠多條測線拼接組合解釋。I—I'剖面（圖14）顯示受加里東運(yùn)動影響，拉張槽西側(cè)和拉張槽以西部分區(qū)域下寒武統(tǒng)遭受剝蝕，龍王廟組底界缺失區(qū)域使用二疊系底界補(bǔ)齊，用于構(gòu)造拉平和厚度計算。自貢－威遠(yuǎn)地區(qū)顯示威遠(yuǎn)以南寒武系厚度為漸變，燈三、燈四段總厚度與東邊界南段相似。威遠(yuǎn)－資陽間可能發(fā)育有小規(guī)模拉張槽，而資陽向北該段拉張槽邊界與東側(cè)邊界近似具有“陡坎”特征，拉張槽中可能缺失燈三、燈四段。

圖10 蓬萊南三維時間剖面拉張槽剖面特征（E—E'）Fig.10 3－D seismic time profile in the south of Penglai

圖11 大足以北二維時間剖面（F—F'）Fig.11 2－D seismic time profile to the north of Dazu

威遠(yuǎn)以南的拉張槽西邊界與東邊界南段特征相似，J—J'剖面（圖15）展示無“陡坎”特征，寒武系自西向東逐漸增厚，燈三、燈四段總厚度穩(wěn)定。再向南的犍為地區(qū)的K—K'剖面（圖16）顯示，槽子內(nèi)下寒武統(tǒng)厚度變化不一，存在局部高點。

圖12 大足以南二維時間剖面（G—G'）Fig.12 2－D seismic time profile to the south of Dazu

圖13 合江以北地區(qū)二維時間剖面（H—H'）Fig.13 2－D seismic time profile to the north of Hejiang

圖14 自貢－資陽二維時間拼接剖面（I—I'）Fig.14 2－D seismic time profile from Zigong to Ziyang

威遠(yuǎn)以北的拉張槽西側(cè)邊界特征與東側(cè)大足以北的邊界特征具有異同性，L—L'剖面（圖17）和M—M'剖面（圖18）寒武系底界展示出的“陡坎”特征向北變陡峭，M—M'剖面顯示東西兩側(cè)“陡坎”近似。其差異在于燈影組第三、第四段總厚度在西側(cè)遠(yuǎn)薄于東側(cè)，東側(cè)邊界具有階梯狀特征（圖17中箭頭指示），可能存在張性斷裂帶。

2.2 綿陽—樂至—隆昌—長寧拉張槽的展布特征

圖15 威遠(yuǎn)以南二維時間拼接剖面（J—J'）Fig.15 2－D seismic time profile to the south of Weiyuan

圖16 犍為以南二維時間拼接剖面（K—K'）Fig.16 2－D seismic time profile to the south of Qianwei

圖17 威遠(yuǎn)—高石梯二維時間拼接剖面（L—L'）Fig.17 2－D seismic time profile from Weiyuan to Gaoshiti

圖18 資陽—射洪二維時間拼接剖面（M—M'）Fig.18 2－D seismic time profile from Ziyang to Shehong

麥地坪組＋筇竹寺組厚度展布是表征拉張槽的最佳選擇。但是，筇竹寺組頂界地震反射特征不滿足全區(qū)追蹤條件，無法繪制麥地坪組＋筇竹寺組厚度圖。因此，通過標(biāo)定全區(qū)龍王廟組底界和寒武系底界，以寒武系麥地坪組（C－1m）、筇竹寺組（C－1q）和滄浪鋪組（C－1c）3層總厚度表征拉張槽的平面展布特征（圖19）。

從麥地坪組、筇竹寺組和滄浪鋪組3層總厚度平面展布特征可知，槽子內(nèi)北部（綿陽－樂至）的厚度大于南部（隆昌－長寧）的厚度。其中，拉張槽南部地層可由多口鉆井標(biāo)定（圖20，圖21），但是受盆地邊緣造山帶影響，地層厚度橫向變化無法排除斷層影響。例如，盆地西南緣樂山－宜賓地區(qū)，根據(jù)鉆井厚度（表2）和連井地震剖面對比，下寒武統(tǒng)3層總厚度由老龍1井向?qū)m深1井方向有逐漸增厚趨勢；但是，窩深1井筇竹寺組厚度較大，井點位于盆地邊緣的造山帶區(qū)域，推測該井點筇竹寺組增厚特征可能為斷層影響，進(jìn)而拉張槽西邊界平面形態(tài)可能受斷層影響。拉張槽北部地層無鉆井約束，僅由川中地區(qū)引入，與南部地層對比（圖21），剖面特征顯示向川西地區(qū)下寒武統(tǒng)3層總厚度明顯增厚。但是，該趨勢是否能表征麥地坪組＋筇竹寺組厚度展布特征有待進(jìn)一步研究。

圖19 四川盆地早寒武世拉張槽平面展布圖Fig.19 The plane distribution of the Early Cambrian intracratonic sag in Sichuan Basin

圖20 樂山—宜賓—自貢地區(qū)二維時間拼接剖面Fig.20 2－D seismic time profile of the Leshan－Yibin－Zigong area

圖21 綿竹—長寧地區(qū)二維時間拼接剖面Fig.21 2－D seismic time profile from Mianzhu to Changning

表2 鉆井地層厚度（d／m）對比Table 2 The strata thickness of the deep wells

四川盆地南部區(qū)域為筇竹寺組沉積較厚和生烴強(qiáng)度較高的區(qū)域［15，16］。作者研究認(rèn)為拉張槽北部對于南部下寒武統(tǒng)3層總厚度較大，結(jié)合北部拉張槽邊界剖面特征仍然存在，因此推測筇竹寺組厚度可能也具有增厚特征，優(yōu)質(zhì)烴源巖也相應(yīng)較發(fā)育。

下寒武統(tǒng)麥地坪組、筇竹寺組和滄浪鋪組總厚度展布特征具有三分性（圖19）。

a.拉張槽以東區(qū)域，即巴中－鹽亭－大足－合江以東區(qū)域，麥地坪組、筇竹寺組和滄浪鋪組總厚度約為300～600m。該區(qū)以廣安、合川為中心，向四周厚度逐漸減薄，推測可能為隆起區(qū)。

b.拉張槽以西區(qū)域，即新津－資陽－威遠(yuǎn)－犍為以西區(qū)域，麥地坪組、筇竹寺組和滄浪鋪組3層總厚度逐漸向造山帶減小，局部厚度變化較大，總體約在0～500m。除沉積厚度較薄外，還因加里東古隆起剝蝕造成地層厚度減小。

c.新津－資陽－威遠(yuǎn)－犍為與巴中－鹽亭－大足－合江之間的一個狹長區(qū)域，即本文研究所識別的早寒武世拉張槽，初步命名為綿陽－樂至－隆昌－長寧拉張槽。其下寒武統(tǒng)麥地坪組、筇竹寺組和滄浪鋪組總厚度大（約為0.45～1.9 km），現(xiàn)有鉆井揭示麥地坪組為局部發(fā)育。

拉張槽總體上近南北走向，局部區(qū)域特征相異。根據(jù)拉張槽兩側(cè)邊界展布特征，以威遠(yuǎn)－高石梯為界，拉張槽亦可分為3段：威遠(yuǎn)－高石梯為拉張槽中段，射洪以北為北段，大足以南為南段，主要特征如下。

a.拉張槽北段：走向局部差異性較大，下寒武統(tǒng)厚度增加且大于其余各段，拉張槽東側(cè)燈影組第三、第四段總厚度遠(yuǎn)大于西側(cè)，拉張槽內(nèi)部發(fā)育有張性斷裂。

b.拉張槽中段：走向主要呈南北向，東西兩側(cè)邊界清晰，東側(cè)表現(xiàn)為“陡坎”特征。拉張槽東側(cè)燈影組第三、第四段總厚度遠(yuǎn)大于西側(cè)，拉張槽內(nèi)發(fā)育麥地坪組，且下寒武統(tǒng)厚度明顯大于槽子兩側(cè)。

c.拉張槽南段：走向較模糊，東西兩側(cè)無明顯邊界，剖面中仍然具有槽子特征，下寒武統(tǒng)厚度變化總體趨勢為自盆地東西兩側(cè)向中部變厚，燈影組第三、第四段較均一，槽子內(nèi)部存在局部高點。

總之，拉張槽整體的展布格局為向南北開口，其東側(cè)陡、西側(cè)緩。資料可靠區(qū)域內(nèi)最窄處位于資中，寬約50km；南部區(qū)域最寬處可超過100 km，并且向南逐漸變寬；北部區(qū)域?qū)挾纫嗫沙^100km，并且向北變寬。拉張槽內(nèi)的區(qū)域存在有局部高點，發(fā)育張性斷裂。

3 拉張斷裂和拉張槽對油氣勘探的意義

張健、沈平等（2012）研究認(rèn)為四川盆地震旦系之下仍發(fā)育巨厚沉積巖和斷裂變形［14］。作者研究認(rèn)為部分區(qū)域前震旦系拉張斷裂控制了上覆地層的晚期構(gòu)造變形形態(tài)，并且確定四川盆地早寒武世綿陽－樂至－隆昌－長寧拉張槽的存在。該拉張槽對四川盆地下寒武統(tǒng)烴源巖的發(fā)育及下組合油氣地質(zhì)條件有較大控制作用，對拓寬四川盆地下組合的油氣勘探思路和領(lǐng)域具有重要意義。拉張槽的演化過程及其對四川盆地下組合油氣地質(zhì)條件的控制作用請參閱劉樹根等（2013）“興凱地裂運(yùn)動與四川盆地下組合油氣勘探”一文。

本文研究認(rèn)識得益于高石梯－磨溪下組合勘探突破成果。中國石油川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司巫芙蓉副總地質(zhì)師對該研究提出了寶貴建議，物探研究中心楊曉主任、熊艷高級工程師和王玉雪高級工程師對本文研究工作給予指導(dǎo)，董同武工程師、李小娟工程師、甘霞明工程師、游文秀工程師、陳華工程師、肖清平工程師、蔣波工程師和孫甫工程師對本文地震資料解釋工作給予大力支持，作者借此向他們表示感謝。

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