辛勇光，周進高，倪 超，谷明峰，宮清順，董 庸，張雅娟

（1 中國石油杭州地質研究院； 2 中國石油塔里木油田公司開發(fā)事業(yè)部）

中三疊統雷口坡組是四川盆地的重要勘探層系，近年來相繼在川中龍崗、蓬萊等地的雷口坡組發(fā)現天然氣藏，促使人們對雷口坡組的勘探研究不斷深入。對于四川盆地雷口坡組的沉積特征，前人已做了大量研究，主要有曾學思等①曾學思,田端孝,崔德樹,等. 四川盆地西部中三疊統雷口坡組巖相及其與油氣水關系的探討(R). 國家地質總局第二普查勘探大隊,1978.提出的潮坪說，林良彪等［1－2］提出的開闊臺地、局限臺地說，李凌等［3］提出的局限—蒸發(fā)臺地說等等。 本文在古地質背景分析的基礎上，利用露頭剖面、鉆井巖心和薄片分析化驗資料、600 多口鉆井資料、 地震資料等綜合研究認為： 四川盆地在中三疊世雷口坡期屬于障壁碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，有利巖相與水下障壁有密切聯系。雷口坡期，在四川盆地周邊有一系列隆起，如東部的江南古陸、西南部的康滇古陸、西北部的龍門山島鏈及北部的大巴山隆起等，在盆內發(fā)育有瀘州—開江等水下古隆起，在這些隆起的障壁作用和干旱炎熱氣候條件共同影響下，四川盆地演化為障壁碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境。

1 古地質背景分析

四川盆地是揚子準地臺上偏西北一側的一個次一級構造單元［4］，中三疊世雷口坡期屬于揚子克拉通盆地的一部分［5］，雷口坡組碳酸鹽巖是四川盆地重要的產層之一。 可能早在中三疊世初就已開始的早印支運動［4］以抬升為主,盆地內部中三疊統雷口坡組與上覆上三疊統須家河組陸相碎屑巖地層之間呈微角度—平行不整合接觸，代表3～5 Ma 中短期的地層剝蝕和夷平；盆地內部雷口坡組普遍遭受剝蝕，沿華鎣山深斷裂帶發(fā)育了瀘州—開江古隆起, 瀘州隆起核部嘉陵江組四段—五段全被剝蝕掉，開江隆起只殘留雷口坡組三段及以下地層； 在龍泉山斷裂北端發(fā)育的天井山隆起，雷口坡組四段部分地層被剝蝕［6］。

受印支運動早幕構造抬升影響，位于上揚子克拉通地塊的四川盆地中三疊世雷口坡沉積期表現為盆地周邊古隆起發(fā)育及盆地內隆坳相間的古地質格局（圖1）。

圖1 上揚子地區(qū)中三疊世雷口坡期區(qū)域構造簡圖

（1）周邊古隆起發(fā)育 盆地西南側存在康滇古陸，北緣為米倉山隆起和大巴山隆起，西緣的龍門山—九頂山島鏈和東南方向的江南古陸逐漸抬升。這些周邊古隆起坡度較大，形成陡坡型障壁。

（2）盆內隆坳相間 早印支運動還在盆地內出現了北東向的大型古隆起和坳陷，盆地東部以華鎣山為中心的隆起帶上升幅度最大，在南段稱瀘州隆起，北段稱開江隆起，另外在盆地西北廣元—江油附近的天井山隆起這時也有反映。在華鎣山隆起帶的東西兩側是幾個與之大體平行的大型坳陷［4］，盆地中西部發(fā)育川中和成都兩個主要坳陷，成都坳陷是雷口坡后期最活躍的坳陷［7］，盆地東部發(fā)育川東坳陷。

據前人對合川瀝鼻峽三疊系剖面古地磁的測定資料以及根據氧碳穩(wěn)定同位素對四川盆地海相三疊系石灰?guī)r的溫度測算，四川盆地早—中三疊世的古緯度為26°68′，古溫度為34.6～36.9 ℃［8］，當時盆地的古氣候以干旱為主（間夾潮濕氣候），有利于形成石膏、石鹽的沉積。 許靖華等［9］認為早—中三疊世嘉陵江期—雷口坡期四川盆地包括華鎣山在內的一個廣大區(qū)域當時為鹽湖環(huán)境，鹽度較高。朱井泉［10］認為華鎣山地區(qū)嘉陵江期一至四時成鹽期鹽度總體來說很高且持續(xù)時間較長，存在穩(wěn)定的潟湖。四川盆地中三疊世雷口坡期發(fā)育的石膏或石鹽等蒸發(fā)巖沉積，尤其是坳陷處沉積的巨厚石膏巖層，亦均表明該時期古海水鹽度較高，古氣候較干旱。

2 障壁型臺地沉積環(huán)境

中三疊世雷口坡期，古構造、古地理、古氣候、水動力條件等古地質背景決定了四川盆地在當時屬一種受周邊古隆起和盆內水下古隆起限制的水體淺、鹽度大、范圍廣闊的障壁碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，海水主要來自西南部的越北海和西北部的滇青藏古大洋，北部秦嶺海與四川盆地之間可能還存有溝通通道［1］，障壁發(fā)育、水動力條件偏弱、生物不繁盛是其基本特征。

2.1 障壁發(fā)育特征

中三疊世雷口坡期，四川盆地邊緣古隆起及臺內水下古隆起發(fā)育：盆地西緣為早寒武世就已形成的龍門山島鏈［7］；西南緣為古生代以來長期表現為隆起區(qū)、軸向近于南北的康滇古陸；北緣為米倉山隆起和大巴山隆起；東南方為廣闊的江南隆起區(qū)［5］。盆地內部主要古隆起是形成于早二疊世末（東吳運動）、定型于中三疊世末（印支運動）的瀘州隆起和開江隆起，在中三疊世雷口坡期以水下隆起的形式存在［11－12］。 這些構造成因的古隆起，構成了四川盆地中三疊世雷口坡期碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境良好的障壁條件。 西南方的康滇古陸、東南方的江南古陸和北部的米倉山隆起和大巴山隆起，基本阻絕了外海與臺地內部的海水溝通。

（1）江南古陸的抬升阻隔了盆地東南方向與古太平洋的溝通，并為四川盆地東部雷口坡期的沉積提供大量的陸源物質，對其沉積相產生顯著影響，沉積了厚達千米的巴東組碳酸鹽巖—碎屑巖建造（其層位與雷口坡組大體相當，為同時異相地層單元）［13］。

（2）北方秦嶺海與臺地內部的海水溝通因北緣米倉山隆起和大巴山隆起的存在而大大受限，海平面上升時期可能還存在有少量的溝通通道，但海平面下降時期就基本阻絕了北部秦嶺海與臺地內部的海水交流。

（3）西南方的康滇古陸，以及以臺緣灘、堤或島的形式在海平面上下出沒的西北緣龍門山島鏈，限制了西北方的滇青藏古大洋與臺地內部的海水溝通，在海退期其限制作用更加明顯。

（4）臺地內部的海水主要靠來自南面翻越黔南堤礁的越北海海水供給，但是由于黔南堤礁的地形由南向北不斷抬升，故臺地內部的海水供給不充足。

障壁島的存在極大地限制了碳酸鹽巖臺地內部與外海的海水溝通，海水不斷變淺，海水的含鹽度亦由南向北逐漸增高，流速減緩。 因此，即使在潮濕氣候條件下的海侵期，四川盆地的海水咸度亦比開闊海洋的高，尤其是在蒸發(fā)量較大的干旱氣候條件下的海退期，因臺地內部與外?；靖艚^，故廣泛沉積了白云巖和蒸發(fā)巖類。

2.2 水動力條件偏弱

中三疊世雷口坡期，四川盆地在周邊和臺內水下古隆起的障壁作用下，臺地內部潟湖與外海的海水溝通受限，總體上水動力偏弱，以小型波浪和潮汐為主。 海退期，海水交流非常弱，障壁島后潟湖水動力條件較弱；海侵期，隨著海平面逐漸升高，水體逐漸加深，但仍為較淺水環(huán)境，水動力條件偏弱。 由于臺地內部隆坳相間的古地理格局，水下障壁島及其周邊地區(qū)水動力條件相對較強，灘體較發(fā)育；而坳陷區(qū)因水動力條件較弱，主要沉積細結構的微晶、泥晶碳酸鹽巖及蒸發(fā)巖類。

2.3 生物不繁盛

四川盆地雷口坡組生物不繁盛，以薄殼耐鹽生物為主，見雙殼類、腹足類、介形類、棘皮類、有孔蟲、菊石、牙形石等生物化石，以海相薄殼耐鹽雙殼類化石為主，常見有Eumorphotis、Myophoria 等。 盆地中部以菊石Progonoceratites 最常見，并有少量Beyrichites 等伴生，少見腕足類、有孔蟲。 潮濕氣候下的海侵期生物較豐富，干旱氣候下由于強烈的蒸發(fā)作用，導致生物不發(fā)育甚至罕見。

3 障壁臺地沉積特征

3.1 沉積相類型

通過對野外剖面、巖心、薄片的觀察，結合測井、地震等特征，識別了四川盆地雷口坡組障壁碳酸鹽巖臺地的主要沉積相類型（表1），混積潮坪、潟湖、潟湖邊緣坪、臺內淺灘和臺地邊緣灘是其骨架相，巖石類型主要包括蒸發(fā)巖、顆粒石灰?guī)r、顆粒白云巖、非顆粒石灰?guī)r（藻泥晶石灰?guī)r等）、結晶白云巖（原巖可以是顆粒石灰?guī)r或非顆粒石灰?guī)r）、膏溶角礫巖及砂泥巖。它們的組合序列構成了沉積相、亞相和微相識別的標志，不同的亞相或微相在側向上可以是連續(xù)的，也可以是交叉的，臺內各亞相和微相在不同時期的側向遷移也是相當頻繁的。

3.2 沉積特征

四川盆地中三疊世雷口坡期古地質背景與海平面升降旋回控制了盆地雷口坡組障壁碳酸鹽巖臺地的沉積特征及其演化。中三疊世雷口坡期，東部的江南古陸與瀘州—開江古隆起逐漸抬升，其隆升幅度較周邊古隆起大，尤其比西部龍門山島鏈的幅度要大，總體表現為西深東淺的格局。盆地西緣龍門山島鏈發(fā)育臺地邊緣亞相灘壩沉積, 平面上表現為自西向東臺地邊緣—潟湖邊緣坪（臺內灘）—潟湖—潟湖邊緣坪（臺內灘）—潟湖—混積潮坪的沉積亞相展布特征（圖2），縱向上表現為蒸發(fā)巖、白云巖與石灰?guī)r互層的演化特征。

高水位體系域海退期，海平面下降，由于周邊古隆起以及盆地內部水下瀘州—開江古隆起的障壁作用，導致臺地內部海水與外海交流不順暢，臺地內部主要為干旱氣候下古鹽度較高的障壁臺地沉積，廣泛發(fā)育蒸發(fā)巖和白云巖，坳陷處為膏鹽潟湖沉積，沉積大套膏鹽層。 坳陷至瀘州—開江古隆起區(qū)的廣大地區(qū)沉積了潟湖邊緣坪膏質白云巖和白云巖，瀘州—開江等水下微高地貌帶發(fā)育臺內灘顆粒白云巖。 東側受江南古陸影響，陸源碎屑增多，主要為混積潮坪沉積（圖2）。

大規(guī)模海侵期，海平面大幅上升，障壁作用減弱，臺地內部海水與外海交流較順暢，以灰質沉積為主：坳陷處發(fā)育灰質潟湖泥晶石灰?guī)r，坳陷至瀘州—開江古隆起區(qū)的廣大地區(qū)為潟湖邊緣坪石灰?guī)r沉積，瀘州—開江等水下微高地貌帶為臺內灘顆粒石灰?guī)r沉積，東側仍然為混積潮坪沉積。 四川盆地雷口坡期沉積相的發(fā)育演化從早到晚可分為四期（圖3）。

雷口坡期一時 為海侵期，海侵規(guī)模較小，氣候干旱。 臺地內部主要為白云巖、 蒸發(fā)巖夾石灰?guī)r沉積：西部龍門山一帶發(fā)育臺地邊緣淺灘顆粒白云巖，顆粒白云巖以砂礫屑、砂屑白云巖為主；川中、川東坳陷處為膏鹽潟湖沉積，沉積了一套厚層硬石膏巖和石鹽巖夾膏質白云巖、泥—粉晶白云巖，屬于水體相對較深、能量極低、鹽度大的潮下低能產物。 膏鹽潟湖向四周古陸或水下隆起區(qū)方向水體逐漸變淺，能量增強，逐漸演化成膏質白云巖坪和白云巖坪環(huán)境，主要堆積了一套富含藍綠藻的白云質沉積，夾較多的膏鹽類巖石或礦物。 盆地中部磨溪—蓬萊—潼南一帶發(fā)育的臺內淺灘顆粒白云巖，成層狀分布，是一套良好的孔隙型儲層。受東南方江南古陸影響，盆地東部陸源砂泥質碎屑增多，主要為混積潮坪沉積（圖3a）。

表1 四川盆地雷口坡組障壁碳酸鹽巖臺地沉積相類型

圖2 四川盆地中三疊世雷口坡期高水位體系域障壁臺地沉積相與儲層發(fā)育模式

圖3 四川盆地中三疊世雷口坡期沉積相分布演化

雷口坡期二時 為高水位期，沉積面貌與雷一時相似。其主要變化在于臺內淺灘范圍大大縮小，僅零星分布于川中觀音場、資陽、達州等地（圖3b）。

雷口坡期三時 整體為快速海侵時期，該時期海侵規(guī)模大，海平面較高，水體較深。 障壁后的地區(qū)和毗鄰的開闊海之間，水體的自由流通能力大為改善，以灰質沉積為主。川中坳陷和川東坳陷處演化成灰質潟湖環(huán)境，主要沉積泥晶石灰?guī)r（略顯水平層理）。灰質潟湖周邊主要為潟湖邊緣石灰?guī)r坪泥—粉晶石灰?guī)r沉積，雷三時后期盆地東部因受印支運動后期影響，地層幾乎全被剝蝕（圖3c）。 值得關注的是，盆地西緣龍門山島鏈廣元—江油一帶廣泛發(fā)育臺地邊緣高能灘壩顆粒白云巖沉積，顆粒白云巖種類包括礫屑、砂屑、粉屑和鮞粒白云巖等，其中又以砂屑白云巖最為發(fā)育，其次是礫屑和粉屑白云巖，鮞粒白云巖較少。 顆粒白云巖還含有大量特殊的藍綠藻及相關組分，局部發(fā)育斜層理，屬于水體相對較淺、能量高的臺地邊緣高能產物。顆粒白云巖分布連續(xù)且穩(wěn)定，沉積厚度較大，最厚可達100 多米，孔隙發(fā)育（尤其是針狀溶孔發(fā)育），是一套非常好的儲層。

雷口坡期四時 為快速海退時期，海水向西部退卻，臺內廣泛發(fā)育蒸發(fā)巖類。膏鹽潟湖已向西遷移至鹽亭、蒲江地區(qū)，這一現象可能表明雷口坡后期已受到印支運動早幕影響，盆地東部已逐漸抬升。膏鹽潟湖周邊發(fā)育潟湖邊緣膏質白云巖坪及白云巖坪。中北部龍崗地區(qū)發(fā)育臺內淺灘沉積，是一套靠近雷口坡組頂風化殼的多孔的顆粒白云巖、 細—粉晶白云巖，顆粒成分有各種生物碎屑、砂屑、鮞粒，尤以砂屑最富集，孔隙較好，也是一套較好的儲層（圖3d）。

4 有利儲集巖相發(fā)育區(qū)塊分析

研究表明：四川盆地雷口坡組儲層受沉積微相、回流滲透白云巖化及溶蝕作用的控制，其中沉積微相是關鍵，儲層主要發(fā)育在海侵早期和海退期障壁臺地邊緣灘亞相、 臺內灘亞相和潟湖邊緣坪亞相的白云巖坪微相帶。 臺地邊緣灘亞相灘壩顆粒巖單層厚度和累計厚度均較大，是最有利微相。

盆地雷口坡組發(fā)育了石膏溶孔型儲層和殘留原生粒間孔型儲層。 石膏溶孔型儲層的載體包括顆粒白云巖和泥晶白云巖兩種類型，殘留原生粒間孔型儲層的載體為顆粒白云巖。 儲層的時空展布在層位和相帶上是有選擇性的，石膏溶孔型儲層層位上要與大氣淡水淋溶面吻合，主要在潟湖邊緣坪亞相的白云巖坪微相帶發(fā)育。 殘留原生粒間孔型顆粒白云巖儲層，在臺地邊緣內側的顆粒白云巖沉積區(qū)，側向上(潟湖靠陸一側)和垂向上與膏巖相伴生，有利于這類儲層的發(fā)育［14－15］。 這些有利相帶與水下障壁島和海平面旋回關系密切，主要體現在以下兩個方面：

（1）水下障壁島及周邊地區(qū)由于水動力條件較強，灘相顆粒白云巖以及潟湖邊緣白云巖坪白云巖發(fā)育。

（2）水下障壁島及周邊古地貌高處在海侵早期和海退期容易出露水面，接受大氣淡水溶蝕作用，形成多孔儲層。

有利巖相主要發(fā)育在盆地西緣龍門山白云石化臺地邊緣灘相帶、盆地中部瀘州—開江隆起及其周邊的臺內淺灘和潟湖邊緣白云巖坪等相帶(圖2)。

4.1 龍門山白云石化臺地邊緣灘有利巖相帶

盆地西緣龍門山前發(fā)育了雷口坡組臺地邊緣灘相，以白云石化灘相顆粒巖為主，厚度大，是一套優(yōu)質白云巖儲層。 該顆粒白云巖帶位于川西廣元—江油—雅安一帶，呈北東向展布，在雷口坡組三段—四段尤其發(fā)育，儲集物性較好。須家河組底部泥巖蓋層及雷口坡組本身膏鹽巖側向封堵層可構成有效儲蓋組合。 該地區(qū)構造圈閉發(fā)育，烴源條件好，目前已發(fā)現的中壩氣田即在非常有利的勘探區(qū)帶內。

4.2 瀘州—開江隆起及其周邊臺內灘和潟湖邊緣白云巖坪有利巖相帶

盆地中部瀘州—開江隆起及其周緣發(fā)育了較多的臺內淺灘和潟湖邊緣白云巖坪，在海侵早期和海退期容易出露水面，接受大氣淡水溶蝕，成為良好儲層。 有利巖相主要分布于潼南—磨溪—廣安—龍崗地區(qū)。 在盆地東部瀘州—開江古隆起與中部儀隴—營山—遂寧坳陷之間廣闊的過渡帶，臺內淺灘顆粒白云巖的發(fā)育程度與地形起伏、水體能量密切相關，呈北東向展布。 縱向上雷口坡組一、三、四段儲層較發(fā)育。 該區(qū)須家河組底部泥巖蓋層及雷口坡組本身膏鹽巖側向封堵層可構成有效儲蓋組合，烴源條件好，構造和構造-巖性地層圈閉發(fā)育，目前已發(fā)現龍崗、磨溪、臥龍河等氣田，是非常有利的勘探區(qū)帶。

5 結 論

（1）中三疊世雷口坡期，四川盆地周邊及內部發(fā)育一系列隆起。 在隆起的障壁作用和干旱炎熱氣候條件共同影響下，盆地演化為障壁碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，障壁發(fā)育、水動力條件偏弱、生物不繁盛是其基本特征。

（2）古地質背景與海平面升降旋回控制了四川盆地雷口坡組障壁碳酸鹽巖臺地沉積展布特征及其演化。平面上表現為自西向東的臺地邊緣—潟湖邊緣坪（臺內灘）—潟湖—潟湖邊緣坪（臺內灘）—潟湖—混積潮坪的沉積相展布特征，縱向上表現為蒸發(fā)巖、白云巖與石灰?guī)r互層的演化特征。

（3）有利巖相與水下障壁島關系密切。水下障壁島及周邊古地貌高處水動力條件較強，臺內淺灘相顆粒白云巖以及潟湖邊緣坪相白云巖發(fā)育。 在海侵早期和海退期，水下障壁島及周邊古地貌高處易出露水面接受大氣淡水溶蝕作用，從而形成多孔儲層。

（4）有利巖相主要發(fā)育在海侵早期和海退期障壁臺地的臺地邊緣灘、 臺內淺灘以及潟湖邊緣白云巖坪等相帶，主要分布于盆地西緣龍門山水下障壁島和中部瀘州—開江隆起水下障壁島及其周邊古地貌高處。

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