蘇　旺， 陳志勇， 汪澤成， 江青春， 張寶民， 單秀琴， 姜　華， 卞叢勝

( 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京　100083 )

?

川西地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組沉積特征

蘇旺， 陳志勇， 汪澤成， 江青春， 張寶民， 單秀琴， 姜華， 卞叢勝

( 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083 )

為明確川西地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組有利沉積相帶分布,基于野外露頭、巖心和鉆測(cè)井資料分析，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)測(cè)量資料，研究巖石類(lèi)型、沉積模式和沉積相發(fā)育特征。結(jié)果表明：川西地區(qū)棲霞組主要發(fā)育生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、“眼球”狀灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、云質(zhì)豹斑灰?guī)r和白云巖6種巖石類(lèi)型；基于構(gòu)造背景、跌積礫屑灰?guī)r、大規(guī)模帶狀展布丘灘體和沉積古地貌,研究區(qū)發(fā)育碳酸鹽巖鑲邊臺(tái)地體系；川西地區(qū)棲霞組自東向西依次發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣相和斜坡—盆地相，其中臺(tái)緣邊緣相發(fā)育厚層的丘灘復(fù)合體，為最有利沉積相帶。川西棲霞組臺(tái)緣帶沿龍門(mén)山前廣元—江油—雅安一帶呈北東向展布，寬度為40～80 km，分布范圍較廣，具有良好勘探前景。

川西地區(qū)； 棲霞組； 沉積特征； 鑲邊臺(tái)地； 臺(tái)地邊緣

0　引言

自20世紀(jì)50年代以來(lái)，四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組的勘探歷史已近60年，鉆入棲霞組的井已達(dá)1 100余口，由于棲霞組位于主探層茅口組之下，長(zhǎng)期以來(lái)僅作為兼探層系，因此并未發(fā)現(xiàn)以棲霞組產(chǎn)氣為主的氣田，勘探一直未能取得重要進(jìn)展[1]。近年來(lái)，以雙探1井為代表，川西地區(qū)部署的多口探井在棲霞組鉆遇厚層的孔隙型白云巖，并獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，展示該地區(qū)棲霞組良好的勘探前景。為明確棲霞組白云巖儲(chǔ)層分布，提出混合水白云石化、埋藏白云石化、熱液白云石化、玄武巖淋濾白云石化及多重白云石化機(jī)理疊加等成因認(rèn)識(shí)[2-3]，即丘灘相的有利沉積背景是形成該套白云巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)條件，因此棲霞組沉積相及其特征研究顯得尤為重要。

劉寶珺等[4]在川南興文四龍、川西越西至廣元等中二疊統(tǒng)剖面中發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴巖，認(rèn)為屬于波浪(風(fēng)暴浪)作用為主的開(kāi)闊陸棚沉積。馮增昭等[5]采用單因素分析多因素綜合作圖法對(duì)中國(guó)南方中二疊統(tǒng)巖相古地理編圖，認(rèn)為四川盆地為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，臺(tái)內(nèi)零星散布生物集或準(zhǔn)生物集。黃先平等[6]基于鉆井、野外露頭等資料研究表明，四川盆地中二疊統(tǒng)為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，有利的粒屑灘相主要發(fā)育于川西—川南沿盆地邊緣的弧形地帶。宋章強(qiáng)等[7]分析川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)多個(gè)露頭和鉆井剖面，提出棲霞期兼具碳酸鹽臺(tái)地和碳酸鹽緩坡沉積特征，稱(chēng)為均斜臺(tái)地環(huán)境。胡明毅等[8]根據(jù)層序巖相古地理編圖認(rèn)為，四川盆地棲霞組主要發(fā)育淺水型碳酸鹽巖臺(tái)地沉積。近年來(lái)也有學(xué)者[9-10]持碳酸鹽巖臺(tái)地的觀點(diǎn)。由于研究區(qū)范圍、資料基礎(chǔ)及編圖方法等不同，人們對(duì)川西地區(qū)棲霞組沉積相存在不同觀點(diǎn)。筆者綜合16個(gè)野外露頭、15口鉆井資料和15幅區(qū)域地質(zhì)測(cè)量資料，根據(jù)巖石類(lèi)型、沉積模式和沉積相展布等，探討川西地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組的沉積特征，明確有利沉積相帶展布。

1　地質(zhì)背景

四川盆地是在上揚(yáng)子克拉通基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的大型含油氣疊合盆地[11]，研究區(qū)主要位于四川盆地西部及周緣地區(qū)(見(jiàn)圖1)。根據(jù)最新地層劃分方案[12]，四川盆地二疊系已三分為下、中、上三統(tǒng)。受早二疊世末云南運(yùn)動(dòng)影響，下二疊統(tǒng)僅在龍門(mén)山局部地區(qū)殘留厚度不大的陳家壩組，在盆地內(nèi)部均被剝蝕，且其下部石炭系在川西地區(qū)也被剝蝕殆盡，僅在川東地區(qū)有所殘余。中二疊世，四川盆地及周緣廣泛接受海侵，在鋁土質(zhì)巖風(fēng)化殼上首先沉積梁山組，為一套濱岸沼澤相含煤碎屑巖沉積，厚度不大(小于15 m)，在局部地區(qū)缺失；隨后快速海侵沉積以淺海碳酸鹽巖臺(tái)地相為主的棲霞組，厚度為70～130 m[13]，其上覆茅口組為海相碳酸鹽巖沉積。根據(jù)巖性、古生物和電性特征，棲霞組自下而上又可劃分為棲一段(棲霞組一段)和棲二段，下部棲一段較厚，以深灰色泥晶生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主，局部含泥質(zhì)；上部棲二段較薄，以淺灰色、灰色白云巖、云質(zhì)豹斑灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主(見(jiàn)圖2)。

圖1　川西地區(qū)及資料點(diǎn)位置Fig.1 Location of the western Sichuan and data points

2　層序地層特征

基于野外露頭剖面和鉆測(cè)井資料分析，結(jié)合測(cè)井曲線頻譜趨勢(shì)屬性分析[12-13]，可將棲霞組劃分為一個(gè)完整的三級(jí)層序，其頂?shù)讓有蜻吔缣卣黠@著，易于識(shí)別。棲霞組底部層序界面SB1的類(lèi)型因川西地區(qū)中二疊世沉積之初的古地貌位置不同而不同。在古地貌相對(duì)較低部位有梁山組沉積，層序界面SB1為巖性巖相轉(zhuǎn)換面，該界面之下為濱岸沼澤相的含碳質(zhì)、鋁土質(zhì)、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖沉積；界面之上為快速海侵背景下形成的海相碳酸鹽巖沉積，巖性巖相發(fā)生明顯變化。在局部古地貌相對(duì)較高部位沒(méi)有接受梁山組的沉積(如K2井)，即在云南運(yùn)動(dòng)形成的古風(fēng)化殼之上直接沉積海相碳酸鹽巖，此時(shí)SB1為升隆侵蝕不整合層序界面。棲霞組頂部層序界面SB2為一局部暴露不整合界面，在自然伽馬曲線(GR)上表現(xiàn)為突變接觸，界面之下棲霞組為高能丘灘相的云質(zhì)灰?guī)r、白云巖和亮晶生屑灰?guī)r。由于局部遭受暴露溶蝕作用，形成粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔等有利儲(chǔ)集空間，界面之上茅口組為較深水的含泥質(zhì)灰?guī)r，野外露頭以“眼球”狀灰?guī)r為特征。棲一段中下部為海侵體系域(TST)，其巖性以深灰色泥晶生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主，局部含泥質(zhì)，棲一段上部及棲二段構(gòu)成高位體系域(HST)，主要為淺灰色、灰白色的云質(zhì)豹斑碳酸鹽巖、白云巖和亮晶生屑灰?guī)r，溶蝕孔洞發(fā)育，為棲霞組儲(chǔ)層發(fā)育的最有利層段。

由GR曲線經(jīng)過(guò)處理變換可獲得一條INPEFA(積分的預(yù)測(cè)誤差濾波分析)曲線，根據(jù)INPEFA-GR曲線正負(fù)趨勢(shì)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)可進(jìn)行層序劃分。一個(gè)總體正向的趨勢(shì)表明該井段自下而上泥質(zhì)含量逐漸增加，說(shuō)明氣候逐漸變濕潤(rùn)，是一個(gè)海侵的沉積序列，反之，負(fù)向趨勢(shì)反映海退的序列；正向轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)層序邊界，負(fù)向轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)最大海泛面[14-15]。川西地區(qū)棲霞組INPEFA-GR曲線的趨勢(shì)和拐點(diǎn)很好地揭示棲霞組快速海侵、緩慢海退的沉積旋回特征(見(jiàn)圖2)。

圖2　川西地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組沉積綜合柱狀圖(K2井)Fig.2 Composite depositional column of middle permian Qixia formation in the western Sichuan

3　巖石類(lèi)型及特征

川西地區(qū)棲霞組為海相碳酸鹽巖沉積，巖性包括灰?guī)r和白云巖2類(lèi)。根據(jù)碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)組分，結(jié)合某些特殊沉積構(gòu)造，可將棲霞組巖石類(lèi)型主要分為生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、“眼球”狀灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、云質(zhì)豹斑灰?guī)r和白云巖6類(lèi)。除此之外，在局部地區(qū)尚夾有薄層的頁(yè)巖和燧石結(jié)核或條帶灰?guī)r。

3.1生屑灰?guī)r

生屑灰?guī)r是指顆粒以生屑為主、生屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%的石灰?guī)r，是川西地區(qū)棲霞組最主要的巖石類(lèi)型之一。其中生屑類(lèi)型有孔蟲(chóng)(蜓類(lèi)和非孔有孔蟲(chóng))、藻類(lèi)(綠藻為主)、腹足、腕足、海綿、珊瑚、介形蟲(chóng)、棘皮、苔蘚蟲(chóng)和球粒等。根據(jù)生屑顆粒間填隙物類(lèi)型，又可將生屑灰?guī)r進(jìn)一步分為亮晶生屑灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r。亮晶生屑灰?guī)r一般呈淺灰色到灰色，厚層到塊狀，生屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～80%，主要為藻類(lèi)和有孔蟲(chóng)等，分選一般較差，有一定的磨圓度(見(jiàn)圖3(a))。該類(lèi)巖石在研究區(qū)棲霞組含量較少，主要見(jiàn)于棲二段，代表臺(tái)緣帶或開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)水體能量較強(qiáng)的高能淺灘環(huán)境。泥晶生屑灰?guī)r一般為灰色到深灰色，甚至灰黑色，中層到厚層，少量為薄層狀；生屑含量也較高，以藻類(lèi)、有孔蟲(chóng)、蜓類(lèi)、腕足類(lèi)和棘皮類(lèi)較為常見(jiàn)；生屑分選及磨圓較差(見(jiàn)圖3(b))。該類(lèi)巖石在棲霞組較為發(fā)育，水動(dòng)力條件較亮晶生屑灰?guī)r差，主要形成于水體稍深的臺(tái)地環(huán)境。

此外，川西局部地區(qū)棲霞組還發(fā)育由珊瑚、海綿等造礁生物組成的礁灰?guī)r，但規(guī)模較小，為點(diǎn)礁。在綿竹漢旺石門(mén)子剖面見(jiàn)18 m珊瑚點(diǎn)礁灰?guī)r(見(jiàn)圖3(c))，在廣元朝天西北鄉(xiāng)剖面僅見(jiàn)1 m厚的海綿點(diǎn)礁，灰?guī)r已云化。

圖3　川西地區(qū)棲霞組主要巖石類(lèi)型及特征Fig.3 Main rock types and their characteristics of Qixia formation in the western Sichuan

3.2泥晶灰?guī)r

泥晶灰?guī)r是指泥晶方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%的灰?guī)r，包括生屑質(zhì)泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r，生屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25%～50%、10%～25%和小于10%的石灰?guī)r。呈灰色、深灰色和灰黑色，多為薄層和中層，生屑可見(jiàn)腕足類(lèi)、海綿骨針和介形蟲(chóng)等，泥質(zhì)含量相對(duì)較高。該類(lèi)巖石在地層中含量較少，主要見(jiàn)于棲霞組一段，反映水體較深且較安靜的低能環(huán)境。

3.3“眼球”狀灰?guī)r

因其形狀酷似眼球而得名，由“眼球”和“眼皮”兩部分組成，薄層至中層，且具順層分布特征(見(jiàn)圖3(d))。“眼球”部分色淺，為灰色、深灰色，以較純凈的(顆粒)泥晶灰?guī)r為主，含泥質(zhì)較少(5～30 cm)，長(zhǎng)軸多平行于層面，常呈瘤狀、藕節(jié)狀斷續(xù)分布；顆粒以生屑為主，生屑類(lèi)型包括藻類(lèi)、有孔蟲(chóng)、腕足、蜓類(lèi)、介形蟲(chóng)等。“眼皮”部分包繞眼球，發(fā)育波狀細(xì)紋層，較“眼球”色深，呈灰黑色、黑灰色，可風(fēng)化為土黃色，為含泥質(zhì)粉屑(生屑)灰?guī)r，其泥質(zhì)含量較高，生屑含量豐富，多以介殼類(lèi)為主，缺乏藻類(lèi)，且破碎較為嚴(yán)重，呈定向排列，并見(jiàn)大個(gè)腕足化石(2～10 cm)，殼厚且紋飾清晰，主要生活于淺水沉積環(huán)境，表明可能經(jīng)過(guò)一定距離的搬運(yùn)。川西地區(qū)棲霞組“眼球眼皮”灰?guī)r較少，其形成可能與沉積環(huán)境水動(dòng)力條件的變化及差異壓實(shí)成因共同作用有關(guān)，即是沉積作用和成巖作用疊加的結(jié)果[16]。

3.4礫屑灰?guī)r

礫屑灰?guī)r(見(jiàn)圖3(e)、(f))呈厚層塊狀、無(wú)層理，礫屑直徑為5～30 cm，常具有自下而上礫徑逐漸變小的趨勢(shì)，分選差到中等，呈次棱—次圓狀；雜亂無(wú)章排列，與層面平行、斜交、垂直；礫屑成分因原地沉積巖性不同而不同，礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r出現(xiàn)，如珊瑚格架巖礫屑和海綿格架巖礫屑；礫屑之間有填隙包繞物，其生屑含量極為豐富，包括棘屑、蜓類(lèi)、腕足、腹足等。

3.5云質(zhì)豹斑灰?guī)r

云質(zhì)豹斑狀灰?guī)r在川西地區(qū)棲霞組二段較為發(fā)育(見(jiàn)圖3(g))。其中云質(zhì)部分顏色較暗，為灰、深灰色，風(fēng)化面呈黃褐色；云質(zhì)豹斑近垂直于層面，呈條帶狀、管狀或直立狀；豹斑一般為1 cm×5 cm～3 cm×10 cm，其成分為很純的白云巖，云化較為徹底。灰質(zhì)部分顏色較淺，呈淺灰、灰白色或瓷白色、薔薇色，為亮晶或泥晶生屑灰?guī)r。云質(zhì)部分與灰質(zhì)部分接觸界線截然，兩部分比例為3∶7～4∶6，前者呈漂浮狀分布在灰?guī)r基質(zhì)中。此外，局部在云巖中見(jiàn)棱角狀灰?guī)r礫屑(2～5 cm)，在灰?guī)r中見(jiàn)圓形和橢圓形云巖礫屑(3～5 cm)。

3.6白云巖

白云巖是川西地區(qū)棲霞組最主要的儲(chǔ)集巖類(lèi)型，在野外露頭剖面上呈典型砂糖狀(見(jiàn)圖3(h))，為灰白色、乳白色，質(zhì)較純，晶形較粗，主要為細(xì)—中晶，部分可達(dá)中—粗晶，以非平直晶面半自形和它形晶為主；溶蝕孔、洞和裂縫發(fā)育，儲(chǔ)集空間主要為白云石晶間孔和晶間溶孔，其中見(jiàn)瀝青充填；原始結(jié)構(gòu)保存較差，局部可見(jiàn)生屑?xì)堄嘟Y(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3(i))。

4　沉積模式

人們對(duì)棲霞組沉積模式認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一，存在開(kāi)闊陸棚、碳酸鹽巖緩坡、鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地等不同觀點(diǎn)[4-10]。以碳酸鹽巖經(jīng)典模式[17-19]為指導(dǎo)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，綜合礦物學(xué)、巖石學(xué)和沉積學(xué)相標(biāo)志及測(cè)井相標(biāo)志，通過(guò)巖相古地理編圖，發(fā)現(xiàn)棲霞組為鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地沉積。

4.1構(gòu)造背景

中二疊世，四川盆地及周緣地區(qū)可劃分3個(gè)原型盆地，四川盆地主體位于上揚(yáng)子克拉通盆地內(nèi)部，北側(cè)為南秦嶺陸緣盆地，西側(cè)為龍門(mén)山—鹽源陸緣盆地和巴顏喀拉深海盆[20]。因此，在沉積環(huán)境上，自四川盆地內(nèi)部向西，沉積水體不斷加深。棲霞組時(shí)期初，海水自西向東侵入上揚(yáng)子克拉通，開(kāi)始接受臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積。隨后NW向的龍門(mén)山古斷裂群開(kāi)始活動(dòng)[9]，組合為斷階，并逐漸演化為控邊斷裂，直接為棲霞組鑲邊臺(tái)地的演化奠定構(gòu)造基礎(chǔ)。即在該斷裂群西側(cè)下降盤(pán)斷陷為廣海，發(fā)育斜坡和盆地相沉積；其東側(cè)相對(duì)上升，形成有利于碳酸鹽發(fā)育的溫暖淺水環(huán)境，陽(yáng)光、養(yǎng)分充足，生物快速生長(zhǎng)繁殖，沉積物不斷加積，形成臺(tái)地邊緣灘相沉積。

4.2跌積礫屑灰?guī)r

由于棲霞組時(shí)期川西龍門(mén)山地區(qū)存在一系列同沉積斷裂，鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣斜坡坡度較陡，伴隨間歇性斷裂活動(dòng)，臺(tái)緣礁灘相沉積物在未完全固結(jié)或剛固結(jié)時(shí)發(fā)生崩解，并沿斜坡向下跌落，最終在臺(tái)緣外帶或臺(tái)地前緣斜坡堆積下來(lái)，形成跌積礫屑灰?guī)r(見(jiàn)圖4)，即跌積礫屑灰?guī)r是斜坡相重要的相標(biāo)志之一[21]。在川西劍閣磨刀埡剖面，棲霞組下部發(fā)育以礁灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主要成分的跌積礫屑灰?guī)r(見(jiàn)圖3(e)、(f))，礫屑直徑多為10～30 cm，其巖性主體為群體珊瑚格架灰?guī)r，格架間為泥晶(障積作用)或亮晶膠結(jié)，為自淺水臺(tái)地邊緣搬運(yùn)而來(lái)；礫屑之間的包繞填隙物為準(zhǔn)原地—異地生屑灰?guī)r，也經(jīng)過(guò)一定距離的搬運(yùn)，常見(jiàn)棘屑、蜓、腕足等淺水環(huán)境的底棲生物。該剖面棲霞組上部發(fā)育厚層臺(tái)緣淺灘相白云巖，說(shuō)明后期隨著同沉積斷裂的活動(dòng)性向西遷移，臺(tái)緣帶也隨之不斷向西側(cè)遷移生長(zhǎng)，以優(yōu)勢(shì)相為原則，該剖面屬棲霞組臺(tái)緣外帶沉積。

4.3帶狀展布厚層丘灘體

野外露頭剖面和鉆井揭示，川西地區(qū)棲霞組發(fā)育帶狀展布厚層丘灘體?；夷嗲鹪谝巴馄拭婧暧^上表現(xiàn)在為丘狀、透鏡狀(見(jiàn)圖5(a))，厚層至塊狀；巖性以云質(zhì)豹斑狀灰?guī)r為特征，在鏡下可見(jiàn)云質(zhì)部分與灰質(zhì)部分之間的膠結(jié)不整合，界線清晰截然，因兩者巖性不同，抗壓實(shí)能力也不同，在埋藏期常被強(qiáng)化成為縫合線(見(jiàn)圖5(b))。灘體常伴隨灰泥丘發(fā)育，呈中至厚層(見(jiàn)圖5(c))，巖性以白云巖和亮晶生屑灰?guī)r為主，白云巖見(jiàn)生屑?xì)堄嘟Y(jié)構(gòu)，基質(zhì)孔(見(jiàn)圖5(d))和溶蝕孔洞發(fā)育，物性好，是棲霞組最有利的儲(chǔ)集體。

圖4　川西地區(qū)棲霞組跌積臺(tái)緣斜坡模式Fig.4 Sedimentary model of the by-pass platform-margin slopes in the western Sichuan

丘灘體分布具有2個(gè)特點(diǎn)：一是主要分布于川西龍門(mén)山前和米倉(cāng)山前地區(qū)，垂向上丘、灘相互疊置，平面上呈NE向帶狀分布，在多口井和野外剖面(K2井和HS1井，劍閣長(zhǎng)江溝剖面和峨眉張村剖面)已揭露，沉積厚度較大，可達(dá)100余米，且多發(fā)生白云石化；二是自龍門(mén)山前帶向東丘灘體厚度迅速減薄甚至尖滅，表明存在短距離內(nèi)劇烈的沉積相變。這是臺(tái)緣帶的沉積響應(yīng)特征，它受控于構(gòu)造因素和沉積作用的綜合控制。臺(tái)地邊緣呈帶狀展布，沉積速率高，丘灘體沉積厚度大；此外，龍門(mén)山斷階對(duì)其沉積起明顯作用，在斷階活動(dòng)過(guò)程中常伴隨正斷裂上盤(pán)的邊緣翹起，導(dǎo)致自斷階邊緣向其內(nèi)側(cè)沉積古地貌由高降低。在鑲邊臺(tái)緣，其古地貌位置較高，水體淺且能量高，丘灘體不斷加積，沉積厚度較大；東側(cè)的臺(tái)地內(nèi)部古地貌位置較低，丘灘體不甚發(fā)育或不發(fā)育，導(dǎo)致明顯沉積相變。

圖5　川西地區(qū)棲霞組丘灘體沉積特征

4.4沉積古地貌

川西龍門(mén)山前地區(qū)棲霞組沉積中晚期古地貌位置較高，野外露頭剖面在其頂部常見(jiàn)暴露侵蝕的特征，揭示臺(tái)緣帶的發(fā)育。如在江油通口剖面，棲霞組頂面發(fā)育一層2～3 cm厚的藍(lán)灰色泥巖；在峨眉地區(qū)，棲霞組頂面波狀起伏，凹凸不平[22]；在蘆山至中林地區(qū)，棲霞組頂面似有侵蝕，疑為暴露不整合；在天全與寶興地區(qū)，棲霞組頂面發(fā)育數(shù)厘米的泥質(zhì)砂巖，可以作為與其上覆茅口組“眼球”狀灰?guī)r的分界，標(biāo)志顯著且具有區(qū)域性[23]。在盆內(nèi)鉆井，如K2井，棲霞組與上覆茅口組之間自然伽馬等測(cè)井曲線呈明顯突變式接觸(見(jiàn)圖2)，表明兩者之間存在暴露面。此外，在劍閣磨刀埡剖面棲霞組上部灰?guī)r層面見(jiàn)植物印?；瑸榧t樹(shù)林沼澤產(chǎn)物，表明該時(shí)期水體極淺，曾暴露海平面，并具有沼澤化趨勢(shì)。川西龍門(mén)山前地區(qū)棲霞組曾遭受暴露侵蝕和層間巖溶作用，并有少量陸緣碎屑注入，揭示棲霞組沉積晚期沉積古地貌位置較高，曾暴露于海平面之上，也是發(fā)育臺(tái)緣帶的一個(gè)輔助證據(jù)。

5　沉積相發(fā)育特征

基于川西地區(qū)棲霞組16個(gè)野外露頭、15口鉆井資料及15幅區(qū)域地質(zhì)測(cè)量資料，根據(jù)巖石類(lèi)型、古生物和沉積構(gòu)造等特征，對(duì)沉積相進(jìn)行分析；以優(yōu)勢(shì)相為原則，以鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地模式為指導(dǎo)，編制沉積相圖。川西地區(qū)自東向西依次發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣相和斜坡—盆地相(見(jiàn)圖6)。其中，臺(tái)緣帶的丘灘體是最有利的沉積相帶，臺(tái)內(nèi)灘的次之。

5.1臺(tái)地邊緣相

臺(tái)地邊緣相主要發(fā)育于棲霞中晚期(高位體系域)，沿川西龍門(mén)山前和米倉(cāng)山前廣元—江油—雅安一帶呈NE向展布，分布范圍較廣，寬度介于40～80 km。臺(tái)緣帶水體較淺，主要位于正常浪基面附近或以上，水動(dòng)力能量較高，海水通暢，循環(huán)條件較好，陽(yáng)光和養(yǎng)分充足，鹽度正常，有利于生物大量生長(zhǎng)繁殖和快速堆積。臺(tái)緣帶沉積以厚層淺灘相白云巖、灰泥丘相云質(zhì)豹斑灰?guī)r、局部生物點(diǎn)礁格架灰?guī)r、跌積礫屑灰?guī)r和棲霞組頂部暴露不整合五類(lèi)特征為標(biāo)志。

高能臺(tái)緣淺灘是川西臺(tái)緣帶最顯著沉積特征之一。多口鉆井和多個(gè)野外露頭剖面揭示，棲霞組高位體系域發(fā)育厚層的淺灘相沉積，中層至厚層，巖性以淺灰色、灰白色白云巖為主，具殘余結(jié)構(gòu)，鏡下可見(jiàn)單晶棘屑、藻屑等殘余顆粒，表明其原巖為亮晶生屑灰?guī)r；白云巖晶粒較粗，以細(xì)—中晶和中—粗晶云巖為主；露頭和巖心普遍發(fā)育基質(zhì)孔和溶蝕孔洞，鏡下顯示晶間溶孔和晶間孔發(fā)育，儲(chǔ)集條件良好，孔洞內(nèi)常見(jiàn)瀝青充填。

灰泥丘也是棲霞組臺(tái)緣帶沉積的特色之一，呈厚層至塊狀，巖性以云質(zhì)豹斑狀灰?guī)r為特征。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，豹斑灰?guī)r的灰質(zhì)部分中的多數(shù)生屑或粉屑和砂屑顆粒的輪廓模糊不清，是藍(lán)細(xì)菌或藻類(lèi)等微生物粘結(jié)碳酸鹽顆粒和灰泥的結(jié)果，即沉積時(shí)原始組分被粘結(jié)在一起，以致顆粒輪廓模糊不清。當(dāng)巖石中藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)分布面積大于50%，或粘結(jié)藻類(lèi)含量大于15%時(shí)，其巖石類(lèi)型已過(guò)渡為粘結(jié)巖。

川西地區(qū)棲霞組生物礁不甚發(fā)育，僅在棲二段發(fā)育規(guī)模較小的點(diǎn)礁，常伴隨丘灘體發(fā)育。綿竹漢旺石門(mén)子剖面棲二段見(jiàn)約18 m厚的珊瑚點(diǎn)礁，巖性以珊瑚格架巖為主，普遍發(fā)育生物鑄?？祝撈拭鏃冀M頂部還發(fā)育厚約為2 m的海綿點(diǎn)礁，溶蝕孔洞發(fā)育；此外，在廣元朝天西北鄉(xiāng)剖面還見(jiàn)到僅有1 m厚的海綿點(diǎn)礁云巖。跌積礫屑灰?guī)r屬臺(tái)地前緣斜坡相沉積，在臺(tái)緣外帶常與臺(tái)緣丘灘體交錯(cuò)發(fā)育。由于棲霞組臺(tái)緣帶沉積古地貌位置較高，常暴露于海平面之上而遭受暴露侵蝕，棲霞組頂面即為一個(gè)典型的暴露面。

5.2開(kāi)闊臺(tái)地相

棲霞組臺(tái)地邊緣東側(cè)為廣闊的開(kāi)闊臺(tái)地環(huán)境，其水體較臺(tái)緣略深，一般在數(shù)米至數(shù)十米，循環(huán)條件較好，鹽度正常至略高，生物豐富，可劃分為臺(tái)內(nèi)灘和灘間海2個(gè)亞相。臺(tái)內(nèi)灘位于開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)的古地貌較高部位，與廣海連通性好，水體較淺，能量較高，在生物堆積之后常遭受較強(qiáng)的波浪作用，從而沖洗其中的灰泥，形成灰色、淺灰色中—厚層的亮晶生屑灰?guī)r和部分泥晶生屑灰?guī)r，局部發(fā)生白云石化；與臺(tái)緣灘相比，臺(tái)內(nèi)灘規(guī)模較小，分布范圍小且厚度薄。灘間海位于灘間洼地，水深在正常浪基面之下，且受西側(cè)臺(tái)緣帶的遮擋作用影響，導(dǎo)致它與廣海的連通性較差，波浪和潮汐作用影響較弱，水動(dòng)力能量較低，灰泥較多而顆粒含量較少，巖性以灰、深灰色中層至薄層泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r、生屑質(zhì)泥晶灰?guī)r為主，局部夾泥晶生屑灰?guī)r。

圖6　川西地區(qū)棲霞組沉積相分布Fig.6 Distribution of sedimentary facies in the Qixia formation of western Sichuan

5.3斜坡相與盆地相

斜坡相主要分布于龍門(mén)山斷裂以西，可分為上斜坡和下斜坡。上斜坡以跌積礫屑灰?guī)r和含泥質(zhì)灰?guī)r為主，其中礫屑灰?guī)r是由斷裂活動(dòng)導(dǎo)致地貌較高部位的巖層崩塌跌落而形成，其礫屑成分取決于原地沉積物的巖性，包括礁灰?guī)r、顆粒灰?guī)r和泥晶灰?guī)r等；下斜坡以鈣質(zhì)和泥質(zhì)建造為特征，泥質(zhì)巖和碎屑成分增多，厚度較薄，生物化石稀少。川西地區(qū)僅棲霞組下部發(fā)育不厚的斜坡相沉積，且以上斜坡為主。

盆地相位于研究區(qū)最西側(cè)的裂陷海盆，水體深度最大且極為安靜，其沉積物主要由灰綠色薄層硅質(zhì)巖和黑色深水泥巖組成，夾少量結(jié)晶灰?guī)r，現(xiàn)多已變質(zhì)為深灰、灰黑色含碳質(zhì)板巖和千枚巖。在區(qū)域地質(zhì)測(cè)量資料中，將龍門(mén)山后山帶已變質(zhì)的斜坡相和盆地相沉積物稱(chēng)為東大河組[23,24-26]，與臺(tái)地相的棲霞組為同時(shí)異相關(guān)系。

6　結(jié)論

(1)川西地區(qū)棲霞組為一個(gè)完整的三級(jí)層序，主要發(fā)育生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、“眼球”狀灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、云質(zhì)豹斑灰?guī)r和白云巖6種巖石類(lèi)型，其中海侵體系域主要由泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、“眼球”狀灰?guī)r和礫屑灰?guī)r組成，高位體系域以云質(zhì)豹斑灰?guī)r、白云巖和亮晶生屑灰?guī)r為主。

(2)根據(jù)川西地區(qū)棲霞組有利的構(gòu)造背景、發(fā)育跌積礫屑灰?guī)r、大規(guī)模帶狀展布丘灘體和較高的沉積古地貌四方面特征，認(rèn)為川西地區(qū)棲霞組為鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地沉積。

(3)川西地區(qū)棲霞組自東向西依次發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣相、斜坡相和盆地相，其中臺(tái)地邊緣丘灘體儲(chǔ)集物性好，為最有利沉積相帶。該相帶呈北東向(NE)展布，分布范圍較廣，具良好勘探前景。

[1]陳宗清.論四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組天然氣勘探[J].天然氣地球科學(xué),2009,20(3):325-334.

Chen Zongqing. Discussion on gas exploration of middle permian Qixia formation, Sichuan basin [J]. Natural Gas Geoscience, 2009,20(3):325-334.

[2]田景春,林小兵,張翔,等.四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組灘相白云巖多重成因機(jī)理及疊加效應(yīng)[J].巖石學(xué)報(bào),2014,30(3):679-686.

Tian Jingchun, Lin Xiaobing, Zhang Xiang, et al. The genetic mechanism of shoal facies dolomite and its additive effect of permian Qixia formation in Sichuan basin [J]. Acta Petrologica Sinica, 2014,30(3):679-686.

[3]江青春,胡素云,汪澤成,等.四川盆地中二疊統(tǒng)中—粗晶白云巖成因[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,35(4):503-510.

Jiang Qingchun, Hu Suyun, Wang Zecheng, et al. Genesis of medium-macro-crystalline dolomite in the middle Permian of Sichuan basin [J]. Oil & Gas Geology, 2014,35(4):503-510.

[4]劉寶珺,張繼慶,許效松.四川興文四龍下二疊統(tǒng)碳酸鹽風(fēng)暴巖[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),1986,60(1):55-67.

Liu Baojun, Zhang Jiqing, Xu Xiaosong. On the calcareous tempestites in the lower Permian of Silong, Xingwen, Sichuan [J]. Acta Geologica Sinica, 1986,60(1):55-67.

[5]馮增昭,楊玉卿,金振奎,等.中國(guó)南方二疊紀(jì)巖相古地理[J].沉積學(xué)報(bào),1996,14(2):1-11.

Feng Zengzhao, Yang Yuqing, Jin Zhenkui, et al. Lithofacies paleogeography of the Permian of South China [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1996,14(2):1-11.

[6]黃先平,楊天泉,張紅梅.四川盆地下二疊統(tǒng)沉積相及其勘探潛力區(qū)研究[J].天然氣工業(yè),2004,24(1):10-12.

Huang Xianping, Yang Tianquan, Zhang Hongmei. Research on the sedimentary facies and exploration potential areas of lower Permian in Sichuan basin [J]. Natural Gas Industry, 2004,24(1):10-12.

[7]宋章強(qiáng),王興志,曾德銘.川西北二疊紀(jì)棲霞期沉積相及其與油氣的關(guān)系[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2005,27(6):20-23.

Song Zhangqiang, Wang Xingzhi, Zeng Deming. Sedimentery facies and its relativity with petroleum-gas at Chihsia age of Permian in the northwest of Sichuan [J]. Journal of Southwest Petroleum Institute, 2005,27(6):20-23.

[8]胡明毅,魏國(guó)齊,胡忠貴,等.四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組層序—巖相古地理[J].古地理學(xué)報(bào),2010,12(5):515-526.

Hu Mingyi, Wei Guoqi, Hu Zhonggui, et al. Sequence-lithofacies palaeogeography of the middle Permian Qixia formation in Sichuan basin [J]. Journal of Palaeogeography, 2010,12(5):515-526.

[9]魏國(guó)齊,楊威,朱永剛,等.川西地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組沉積體系[J].石油與天然氣地質(zhì),2010,31(4):442-448.

Wei Guoqi, Yang Wei, Zhu Yonggang, et al. Depositional system of the middle Permian Qixia formation in the western Sichuan basin [J]. Oil & Gas Geology, 2010,31(4):442-448.

[10]姜德民,田景春,黃平輝,等.川西南部地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組巖相古地理特征[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013,28(1):41-46.

Jiang Demin, Tian Jingchun, Huang Pinghui, et al. Lithofacies palaeogeography of Qixia formation in southwest Sichuan basin [J]. Journal of Xi'an Shiyou University: Natural Science Edition, 2013,28(1):41-46.

[11]汪澤成,趙文智,張林,等.四川盆地構(gòu)造層序與天然氣勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,2002:3-9.

Wang Zecheng, Zhao Wenzhi, Zhang Lin, et al. Structural sequence and natural gas exploration, Sichuan basin [M]. Beijing: Geology Publishing House, 2002:3-9.

[12]李國(guó)輝,李翔,宋蜀筠,等.四川盆地二疊系三分及其意義[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā),2005,28(3):20-25.

Li Guohui, Li Xiang, Song Shujun, et al. Dividing Permian into 3 series and its significance in Sichuan basin [J]. Natural gas exploration & development, 2005,28(3):20-25.

[13]四川油氣區(qū)石油地質(zhì)志編寫(xiě)組.中國(guó)石油地質(zhì)志(卷十)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996.

Editorial committee of petroleum geology on oil & gas zones in Sichuan basin. Petroleum Geology of China (vol.10) [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1996.

[14]Nio S D, Brouwer J, Smith D, et al. Spectral trend attribute analysis: Applications in the stratigraphic analysis of wireline logs [J]. First Break, 2005,23(4):71-75.

[15]蘇旺,江青春,陳志勇,等.四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組層序地層特征及其對(duì)源儲(chǔ)的控制作用[J].天然氣工業(yè),2015,35(7):34-43.

Su Wang, Jiang Qingchun, Chen Zhiyong, et al. Sequence stratigraphic features of middle Permian Maokou formation in the Sichuan basin and their controls on source rocks and reservoirs [J]. Natural Gas Industry, 2015,35(7):34-43.

[16]羅進(jìn)雄,何幼斌,王丹,等.湖北興山大峽口剖面二疊系巖石特征及沉積環(huán)境分析[J].古地理學(xué)報(bào),2009,11(4):393-404.

Luo Jinxiong, He Youbin, Wang Dan, et al. Petrological characteristics and sedimentary environment analysis of the Permian of Daxiakou section, Xingshan county, Hubei province [J]. Journal of Palaeogeography, 2009,11(4):393-404.

[17]Flügel E. Microfacies of carbonate rocks-analysis, interpretation and application [M]. New York: Springer, 2010.

[18]Schlager W. Carbonate sedimentology and sequence stratigraphy [M]. Tulsa Oklahoma: SEPM Society for Sedimentary Geology, 2005.

[19]Pomar L. Type of carbonate platforms: A genetic approach [J]. Basin Research, 2001,13(3):313-334.

[20]馬永生,陳洪德,王國(guó)力.中國(guó)南方構(gòu)造—層序巖相古地理圖集(震旦紀(jì)—新近紀(jì)) [M].北京:科學(xué)出版社,2009.

Ma Yongsheng, Chen Hongde, Wang Guoli. Map compilation on the tectonics and sequence lithofacies paleogeography in south China(from Sinian to Neogene) [M]. Beijing: Science Press, 2009.

[21]陳軒,趙宗舉,高陽(yáng),等.四川盆地北部中二疊統(tǒng)茅口組碳酸鹽巖斜坡沉積及其油氣勘探意義[J].海相油氣地質(zhì),2013,18(4):9-14.

Chen Xuan, Zhao Zongju, Gao Yang, et al. Middle Permian Maokou carbonate slope deposition and its significances for petroleum exploration in northern part of Sichuan basin [J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2013,18(4):9-14.

[22]四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).區(qū)域地質(zhì)測(cè)量報(bào)告(1∶200000)·峨眉幅[R].成都:四川省地質(zhì)局,1971.

The second regional geological survey team in Sichuan province geological survey. Regional geological survey report(1∶200000)·Emei [R]. Chengdu: Sichuan Province Geological Survey, 1971.

[23]四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).區(qū)域地質(zhì)測(cè)量報(bào)告(1∶200000)·寶興幅[R].成都:四川省地質(zhì)局,1976.

The second regional geological survey team in Sichuan province geological survey. Regional geological survey report(1∶200000)·Baoxing [R]. Chengdu: Sichuan Province Geological Survey, 1976.

[24]四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶200000)·茂汶幅—灌縣幅[R].成都:四川省地質(zhì)局,1975.

The second regional geological survey team in Sichuan province geological survey. Regional geological survey report(1∶200000)·Maowen & Guanxian [R]. Chengdu: Sichuan Province Geological Survey, 1975.

[25]四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶200000)·平武幅[R].成都:四川省地質(zhì)局,1977.

The second regional geological survey team in Sichuan province geological survey. Regional geological survey report(1∶200000)·Pingwu [R]. Chengdu: Sichuan Province Geological Survey, 1977.

[26]四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶200000)·小金幅[R].成都:四川省地質(zhì)局,1983.

The second regional geological survey team in Sichuan province geological survey. Regional geological survey report(1∶200000)·Xiaojin [R]. Chengdu: Sichuan Province Geological Survey, 1983.

2016-02-18；編輯：關(guān)開(kāi)澄

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05004-001)

蘇旺(1991-)，男，碩士研究生，主要從事碳酸鹽巖沉積與儲(chǔ)層方面的研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.03.006

TE122.2

A

2095-4107(2016)03-0041-10